книги из ГПНТБ / Совершенствование горных работ на карьерах Алмалыкского горно-металлургического комбината

работах. Как видно из изложенного, нет никакой необходимости бурить сразу все отбойные скважины (практически используется 60—70%), а достаточно по разреженной сетке дифференцировать участки на рудные и безрудные. Кроме того, бурением более глубо­ ких скважин можно проводить детальную доразведку уступов. Все это позволило рационально планировать и направлять эксплуа­ тационные работы. И, наконец, имея полную картину залегания рудных тел, можно разработать мероприятия по оперативной кор­ ректировке и направлению буровзрывных работ, что обеспечит повышение качества извлекаемого полезного компонента.

Рис. 9. Контуры рудных тел по данным ННК

1 — рудные тела; 2 — мемезоштые песчаники

Ожидаемый эффект на первый год внедрения, когда ядерно-гео- физическим опробованием будет охвачена только часть месторож­ дения, составит порядка 300 тыс. руб.

Месторождение № 2. Для получения запасов категории В, раз­ веданных с достоверностью 80—85%, необходимо иметь на эксплуа­ тационный блок не менее 30—40 геологоразведочных пересечений. В настоящее время в лучшем случае имеется до 20 пересечений, из которых 6 получают при помощи скважин подземного бурения. Как правило, из-за плохого выхода керна для подсчета среднего содержания используется не более 30% пробуренных скважин. Поэтому в подсчете обычно участвуют 12—13 пересечений. При такой плотности сетки достоверность запасов в эксплуатационном блоке не превышает ± 4 0 —50%. Отсюда неизбежные просчеты при составлении локальных проектов отработки, большие потери металла в недрах и значительное разубоживание.

Для достижения заданной плотности разведочной сетки при су­ ществующих на комбинате методах опробования необходимо увели­ чить в два с лишним раза объем горноразведочных работ или более чем в три раза увеличить объем колонкового бурения. И тот и другой варианты повлекут значительные материальные и трудовые затраты.

30

Наилучшим выходом из создавшегося положения, по мнению геологов комбината, института и Главгеологии МЦМ СССР является использование ядерно-геофизического опробования скважин, кото-

Существует несколько вариантов систем разведки, тщательное изучение которых позволит сделать оптимальный выбор. Мы же для примера рассмотрели вариант, предложенный Главгеологией и за­ ключающийся в следующем.

На основных горизонтах и в подэтаже проходятся штреки, про­ слеживающие рудную зону по простиранию, которые опробуются горстевым способом. Через 60 м по простиранию рудные зоны вскры­ ваются ортами на полную мощность, а в местах наиболее сложной морфологии — через 30 м. Рудные зоны при мощности до 15 м опробуются горстевым способом непрерывно вкрест простирания, а свыше 15 м — через уходку. Через каждые 20 м по простиранию из ортов, камер или из штреков, бурятся горизонтальные скважины до пересечения контактов рудовмещающих песчаников со сланцами.

Для изучения рудных зон по падению на основных горизонтах через 60 м по простиранию проходятся восстающие, которые опро­ буются аналогично штреками. Кроме того, через каждые 15 м по простиранию из штреков бурятся дополнительные вертикальные веера скважин, чтобы в комбинации с ортами и восстающими в каж­ дом веере было по 8 разведочных сечений. Все скважины опро­ буются ядерно-геофизическими методами. Для снижения стоимости разведки подземное бурение рекомендуется осуществлять станками НКР-ЮОм.

В результате получается опробованная система выработок, где штреки являются как бы горизонтальными осями, вокруг которых через каждые 15 м расположены вертикальные веера, состоящие из скважин, или из комбинации ортов, восстающих и скважин.

Предлагаемая схема разведки в каждом блоке размером 60 х X 60 м позволит получить следующую информацию: пять вертикаль­ ных разрезов, каждый из которых построен на основе 7 пересечений; три горизонтальных разреза, построенных по данным штреков, и пяти горизонтальных пересечений.

Сравнение запасов (в условных единицах), подсчитанных по дан­ ным геологического и геофизического (нейтрон-нейтрон каротажа) видов опробования с результатами отработки (табл. 8) убедительно говорят в пользу геофизики.

Незначительные расхождения по количеству руды в блоке 1 объясняются самообрушением горной массы. Среднее содержание, определяемое ННК, очень близко к фактическому в отработанной массе (расхождение 16—22%), в то время как содержание по данным геологического опробования различается очень резко и достигает

117-121% .

Такое же соотношение между сравниваемыми видами опробова­ ния и результатами отработки сохраняется и для конечного

31

П р и м е ч а н и е . С — содержание; Q — руда; Р — металл.

продукта — металла. Расхождение результатов отработки с данными геофизиков составляет 17—20%, а с данными геологов — 115—116%.

Приведенные выше результаты сравнения показывают, что гео­ логические запасы в камерах блоков 1 и 2 завышены по отношению к отработанным по металлу на 115—116%, по содержанию на 117— 125%, в то время как запасы, подсчитанные по геофизическим дан­ ным, близки к результатам отработки.

Учет запасов в каждом эксплуатационном блоке по данным ядер- но-геофизического опробования разведочных скважин в комплексе с горстевым опробованием выработок с применением рекомендуемой схемы, а в камерах по данным ядерно-геофизических методов опро­ бования глубоких отбойных скважин позволяет производить с до­ статочной достоверностью подсчет объемов руды и металла с раз­ делением на геологические запасы (чистая руда) и вмещающие породы, т. е. вести учет разубоживания.

Учитывая, что по данным геофизического каротажа отбойных скважин возможно определение объема и качества руды не только в целом по камере, но и на отдельных ее уровнях, где расположены отбойные скважины, геолого-маркшейдерская служба шахты полу­ чит возможность осуществлять контроль за планограммами выпуска, движением отбитых запасов, составлять план шихтовки. Кроме того, каротаж позволяет корректировать отбойку и тем самым активно влиять на улучшение качества отработки.

Осуществление указанных мероприятий позволит сократить на 5 _ Ю % потери и повысить на эту же величину содержание в выпу­ щенной руде (снизить разубоживание).

Невзирая на то, что в настоящее время методы ядерной геофи­ зики на комбинате используются лишь для решения частных горно-

82

геологических задач и заменяют пока только шламовое опробова­ ние, за два года применения их получен экономический эффект

242 тыс. руб.

Месторождение № 3. Для окончательной промышленной оценки гамма-гамма-метода (ГГМ) по ряду блоков, подлежащих отработке, были подсчитаны запасы по данным ГГМ. В настоящее время неко­ торые из этих блоков уже отработаны, а в других добыча руды завершается. Разведка блоков проводилась горными выработками и веерами скважин. Густота сети скважин и выработок в среднем 10 м.

Остаточные запасы представляют объем руды, вычисленной марк­ шейдерским замером, и соответственно металл, пересчитанный по фактическому содержанию.

Сравнение подсчитанных запасов (в условных единицах) с отра­ боткой (табл. 9) показало, как по отдельным блокам, так и в целом, весьма удовлетворительную сходимость как по металлу, так и по

содержанию.

Т а б л и ц а 9

в двух блоках равно 14—17%, в двух 7—8%, а в одном 0. Полученные результаты убедительно указывают на высокую

точность и достоверность ГГМ и подтверждают вывод о возможности использования его данных для подсчета запасов в условиях рассмат­ риваемого месторождения.

Помимо замены геологических видов опробования (керн, борозда)

Полиметаллическое месторождение № 4. Для обоснования опти­ мальной методики рудничной разведки были проанализированы

факторы, влияющие на достоверность результатов разведки, измен­ чивость геологических свойств (неравномерность оруденения), раз­ меры и плотность разведочных выработок, объем пробы.

В качестве основы приняты методики рудничной разведки и опро­ бования, сложившиеся на предприятии и испытанные многолетней практикой. Для определения влияния рассматриваемых факторов были проведены теоретические расчеты, базирующиеся на основных положениях теории вероятности и математической статистики, кото­ рые были проверены экспериментальными исследованиями. Расчеты проводились для запасов категорий А и В.

Исследования позволили сделать вывод, что:

1)изменчивость геологических свойств в одинаковой степени влияет на результаты химического и ядерио-геофизического опро­ бования;

2)увеличение объема пробы (даже в 10, 100 и более раз) не может ощутимо влиять на общую оценку достоверности запасов;

следовательно, мнение о большой представительности восстающих и рассечек в сравнении со скважинами геофизического опробования из-за большой площади сечения или о большой представительности геофизических измерений в сравнении с бороздой, керном из-за большой глубинности охвата не имеет практического значения;

3) надежность подсчета запасов зависит не столько от объема проб или опробуемых сечений, сколько от их числа в подсчетных блоках.

В качестве критерия надежности подсчета запасов принята

сов можно по 8—9 сечениям по категории А и 3—6 по категории В. В классическом варианте 9 разведочных сечений располагаются по принятой на руднике схеме: 8 по периферии блока и 1 в цент­ ральной части. Из них 4 сечения, расположенные по углам блока, являются опорными и подлежат параллельному химическому и ядерно-геофизическому опробованию. Остальные опробуются только

ядерно-геофизическим методом.

Учитывая, что изменение объема проб не оказывает существен­ ного влияния на достоверность запасов, каждая вертикальная выра­ ботка (восстающая, рассечка) может заменяться одной каротажной скважиной.

На месторождении из 21 блока, по которым были подсчитаны запасы по данным ГГМ и бороздового опробования, получены резуль­ таты отработки по 20 блокам (табл. 10).

Следует отметить, что по ряду блоков отработанные объемы полностью совпали или очень близки к объемам, по которым под­ считывались запасы; по другим — отработана подавляющая часть из подсчитанных запасов (2, 4, 13); по третьим — отработана мень-

34

Т а б ли ца 10

*Отклонение данных ГГМ относительно фактических данных отработки.

**Отклонение геологического опробования относительно фактических данных отра­

ботки.

тая часть (16). В пяти блоках (3, 5, 6, 9, 12) запасы были подсчитаны для части блока, а блок отрабатывался весь. В одном блоке (17) запасы по данным борозды забалансовые, а по данным ГГМ и фак­ тическим данным отработки балансовые.

По первой группе блоков мы наблюдаем очень близкие значения по всем параметрам (руда, содержание, металл) между данными ГГМ, борозды и отработки, причем только в одном блоке расхожде­ ние составляет 17—23%, а в остальных — намного ниже.

Аналогичны показатели и в остальных группах.

Внедрение на данном предприятии методов опробования ГГМ позволило, благодаря снижению затрат на опробование, а также на добычу, транспорт и переработку пустой породы, за 5 лет получить экономический эффект 650 тыс. руб.

Таким образом, полученные результаты по всем рассмотренным месторождениям цветных металлов, независимо от степени равномер­ ности и характера оруденения, морфологии рудных тел и прочих горнотехнических и физико-геологических условий, убедительно показывают, что ядерно-геофизические методы опробования являются достоверными и способствуют повышению эффективности разработки месторождений.

Г л а в а III

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ НА ОТКРЫТЫХ РАБОТАХ

§ 1. Общие положения

Отличительной особенностью современного состояния техники и технологии открытых горных работ является широкое использо­ вание мощного горнотранспортного оборудования, что улучшает технико-экономические показатели. Однако темпы роста этих пока­ зателей за последнее время заметно снижаются [80, 107]. Это ука­ зывает на то, что по размеру, весу и стоимости применяемое оборудо­ вание приближается к практически целесообразным и эффективным пределам [122].

Дальнейшее повышение емкости ковша экскаватора и ряд дру­ гих мероприятий, осуществляемых при сохранении цикличного производства, способны обеспечить повышение производительности труда и снижение себестоимости в пределах 2—5% 181], что по своим темпам не позволяет выполнить общегосударственные задачи, пре­ дусматривающие в ближайшие годы повышение производительности труда в 4—6 раз и снижение себестоимости в 2—3 раза. С другой стороны, с увеличением мощности экскаваторов, соответственно законам подобия, значительно возрастают весовые и энергетиче­ ские показатели, что влияет на стоимость экскаваторов. Использо­ вание же их при существующих транспортных системах не дает нужного экономического эффекта [73].

Одним из направлений развития открытой добычи скальных и полускальных пород и руд, наиболее полно отвечающих постав­ ленным задачам, является поточная технология производства на базе высокопроизводительных погрузочно-транспортных машин не­ прерывного действия. Внедрение поточной технологии на карьерах при отработке сложных месторождений с крепкими породами и ру­ дами зависит прежде всего от эффективности буровзрывных работ, поэтому к ним предъявляются качественно новые требования по обеспечению мелкого и равномерного дробления горной массы при компактной укладке ее на уступе после взрыва и хорошей прора­ ботки подошвы уступа с минимальными затратами.

36

В настоящее время на карьерах цветной металлургии более 95% горной массы подготавливается с помощью буровзрывных работ,

Следовательно, для снижения стоимости выемки крепких пород и руд следует обращать особое внимание на изыскание эффективных способов ведения буровзрывных работ, так как в перспективе наи­ большие объемы их должны быть выполнены в крепких породах. Ориентировочные объемы взрываемых пород по карьерам СССР

(в %) приведены в табл. 12.

по породам с коэффициентом крепости свыше 6, которые, как пра­ вило, относятся к категориям средней и трудной дробимости, состав­ ляют 65—70%.

В настоящее время отбойку горной массы производят в основ­ ном вертикальными скважинами, бурение которых осуществляется станками различного типа. Область использования различных типов

различными станками показывает, что наиболее производительными

37

по горной массе являются станки шарошечного бурения. Это можно объяснить сравнительно высокой скоростью механического бурения и применением шарошечных долот большого диаметра. Однако с точки зрения стоимости обуривания 1000 м3 горной массы целесо­ образность применения шарошечного бурения ограничена породами крепостью до 14, а в породах крепостью свыше 14 по технико-эконо­ мическим показателям наиболее эффективны станки ударно-враща­ тельного бурения. Сравнительные технико-экономические показа­ тели бурения в различных по крепости породах приведены в табл. 13.

Учитывая, что шарошечные станки наиболее эффективны в поро­ дах с коэффициентом крепости до 14, а объем пород крепостью выше 14 составляет всего лишь 7—8% от общего объема, в горнорудной промышленности в перспективе будут иметь применение станки шарошечного бурения (до 60% от общего объема бурения). Причем бурение скважин (по диаметрам) распределится примерно следу­ ющим образом:

Уже в настоящее время на карьерах цветной металлургии 125 станков СБШ-250 и БАШ-250 заменили около 600 малопроизводи­ тельных станков устаревшей конструкции, что позволило повысить производительность станков в 3—3,5 раза и снизить стоимость отбойки 1 м3 горной массы на 34% [63].

При разработке крепких пород и руд буровзрывной комплекс является в известной мере ключевым звеном в общей технологи­ ческой цепи добычи, так как он предопределяет в основном технико­ экономические показатели горного предприятия в целом. Поэтому целесообразно для конкретных горно-геологических условий опре­ делить наиболее рациональные методы буровзрывных работ, име­

38

ющие конечной целью обеспечение не только качественного дробле­ ния пород взрывом, но и минимальных потерь и разубоживания руды при добыче.

§ 2. Особенности и пути совершенствования буровзрывных работ при разработке сложных месторождений

Вопросы правильной эксплуатации месторождений полезных ископаемых и рационального использования содержащегося в нед­ рах рудного сырья имеют важнейшее значение для решения задач по дальнейшему увеличению производства цветных металлов и по­ вышению экономической эффективности работы горно-металлурги­ ческих предприятий. В свете этого одним из важных вопросов раз­ работки месторождений полезных ископаемых является снижение потерь и разубоживания руд. Весьма важное значение этот вопрос приобретает при эксплуатации месторождений со сложными горно­ геологическими условиями залегания рудных тел.

Данные q фактических величинах потерь и разубоживания руд цветных металлов [40] свидетельствуют о том, что в последнее время намечается тенденция к их снижению, однако они еще достаточно велики. Потери и разубоживание руд при разработке месторождений открытым способом показаны в табл. 14.

Т а б л и ц а 14

ч

Большие потери и разубоживание руд при открытой разработке происходят главным образом из-за сложности осуществления селек­ тивной выемки. Поэтому совершенствование технологии буровзрыв­ ных работ при отработке сложных месторождений является надеж­ ным средством регулирования потерь и разубоживания руды. Однако это возможно только при соответствии техники и технологии буро­ взрывных работ геологической сложности разрабатываемого место­

рождения.

Особенностью технологии ведения буровзрывных работ на оте­ чественных предприятиях является то, что она не имеет существен­ ных различий как в условиях сложных, так и в условиях простых месторождений и особенно при отработке маломощных рудных тел. Это объясняется конструктивными особенностями бурового оборудо­ вания, которое в основном предназначено для бурения вертикаль­ ных скважин большого диаметра.

39