книги из ГПНТБ / Альбов М.Н. Рудничная геология

осуществлять в три стадии: первая — разработка проектного задания, вторая — разработка технического проекта и третья — подготовка рабо­ чих чертежей.

Перед разработкой проекта на строительство горнообогатительного или горнометаллургического комплекса или на реконструкцию предприя­ тия в обязательном порядке составляется технико-экономический доклад (ТЭД).

Содержание ТЭДа определяется поставленной в каждом конкретном случае задачей. Составление ТЭДа имеет целью определить объем и направ­ ление проектных работ, дать предварительную оценку сырьевой базы и перспектив ее дальнейшего роста, научно обосновать необходимые масшта­ бы производства, характер предприятия и размещение составных его частей (рудников и обогатительных фабрик), выбрать оптимальные условия снабжения предприятий энергией и водой, определить очередность и сроки ввода в действие отдельных объектов предприятия.

ТЭД разрабатывается проектным институтом по заданию министер­ ства или отраслевого главного управления.

Проектное задание имеет целью выявить прежде всего технические возможности и экономическую целесообразность предполагаемого строи­ тельства. Задачами проектного задания являются:

—оценка запасов и качества руды с точки зрения целесообразного промышленного их использования;

—уточнение промышленных запасов, определение границ разработ­ ки, разбивка месторождения на отдельные шахтные поля или участки с определением очередности их разработки;

—установление производительности проектируемого рудника (шахты, карьера) и выявление технических возможностей для ее обеспечения;

—принципиальное решение вопроса о вскрытии месторождения, вы­ боре места заложения вскрывающих выработок, выбор способа и системы разработки;

—разработка (без детальных расчетов) производственного процесса, выбор типов и необходимого количества основного оборудования, опреде­ ление потребностей в топливе, воде, энергии и выявление источников удов­ летворения этих потребностей;

—решение вопроса о типе, о материале зданий, о площадке для про­ мышленного и жилищного строительства, внутреннем и внешнем транс­ порте;

—разработка общего плана развития производства, сроков и очеред­ ности строительства, выявление ориентировочной его стоимости и эффек­ тивности капитальных затрат, а также технико-экономических показате­ лей эксплуатационной деятельности проектируемого рудника или шахты.

При оценке запасов с целью промышленного их использования часто возникает вопрос о целесообразности валовой или посортной (селективной) добычи руд. Этот вопрос приобретает особенно важное значение при проек­ тировании железных рудников, поскольку для плавки железных руд ре­ шающее значение имеет их химический состав, определяющий целесооб­ разность и технологию их переработки. Результаты технологических исследований по обогащению бедных руд, окускованию рудной мелочи,

удалению серы и т. п. в сочетании с предполагаемыми данными о характере добычных работ позволят уточнить кондиции, а также частично использо­ вать забалансовые руды, что расширит сырьевую базу горнорудного пред­ приятия.

При определении границ разработки месторождения необходимо стре­ миться к максимальному извлечению учтенных балансовых запасов и к минимальным потерям руды в недрах. Балансовые запасы, подлежащие извлечению из недр, называют промышленными запасами. Они опреде­ ляются путем исключения из балансовых запасов потерь, предусмотренных проектом.

Одновременно с определением промышленных запасов при проекти­ ровании должны быть установлены в зависимости от характера месторож­ дения и принимаемой системы разработки нормативы по разубоживанию руд и определены общее количество и вещественный состав руды, посту­ пающей на обогатительную фабрику или рудный склад. С учетом выше отмеченных данных определяется производительность проектируемого рудника.

В зависимости от глубины и условий залегания рудных тел месторож­ дения возможны три варианта разработки: открытый и подземный способы и комбинация открытой и подземной отработки. Разработка место­ рождения открытым способом имеет ряд преимуществ, поэтому при проек­ тировании стремятся максимальную часть запасов отработать открытым способом. Главными преимуществами открытого способа разработки место­ рождения являются:

— благоприятные условия труда и большая безопасность работ;

—возможность широкого применения механизации при производстве добычных работ;

—сокращение сроков ввода в эксплуатацию месторождения;

—значительное уменьшение потерь руды.

Эти преимущества заставляют особенно тщательно подходить к ана­ лизу вопроса о предельной глубине открытых работ, которая в значитель­ ной степени определяется коэффициентом погашения вскрыши. Затраты на вскрышные работы относятся на стоимость руды. Поэтому чем больше объем вскрышных работ, тем больше будет стоимость добычи 1 т руды. Исключением являются только те случаи, когда вскрышные породы исполь­ зуются как строительные материалы или имеют какое-либо иное значение в народном хозяйстве.

Отношение объема вскрышных пород к объему извлекаемой руды из карьера называется промышленным коэффициентом вскрыши. Этот коэф­ фициент является одним из основных критериев экономической целесооб­ разности открытых работ.

Вобщем случае для всех месторождений, выходящих на поверхность

ипостепенно, под тем или иным углом, погружающихся на глубину, ко­ эффициент вскрыши будет тем больше, чем глубже будет расположена ниж­ няя граница открытых работ. Предельная глубина открытых работ выби­ рается с таким расчетом, чтобы стоимость добычи 1 т руды открытым спо­ собом в сумме со стоимостью вскрышных работ, приходящихся на 1 т руды, была меньше или равна стоимости добычи 1 т руды подземным способом.

402

При выборе той или иной системы добычных работ обязательным является требование безопасности принятой системы для конкретных условий разработки месторождения, а также экономическая эффектив­ ность этой системы разработки.

При решении вопроса о вскрытии месторождения, т. е. о проходке комплекса выработок, открывающих доступ к месторождению (стволов шахт, штолен, траншей в карьерах), намечаются возможные наиболее целесообразные варианты вскрытия, сравнение которых по экономическим и горнотехническим показателям позволяет выбрать оптимальный вариант.

Утверждение проектного задания дает право производить перво­ очередные подготовительные работы для строительства объекта: устрой­ ство подъездных путей, закладка карьера для строительных материалов, строительство временных жилых и хозяйственных помещений и т. п. Про­ изводство основных строительных работ по проектному заданию допуска­ ется лишь с разрешения Министерства.

В ходе составления проектного задания проектная организация выдает задание на дополнительные топографо-геодезические изыскания, необ­ ходимые для дальнейших стадий проектирования.

Технический проект, представляющий собой вторую стадию проекти­ рования, выполняется на основе утвержденного проектного задания. Для избранного в проектном задании варианта решения того или иного воп­ роса в техническом проекте дается его конструктивное оформление и обос­ новывается соответствующими расчетами экономическая и техническая целесообразность рекомендуемого к исполнению варианта.

Технический проект должен содержать комплексное решение основных технико-экономических вопросов, касающихся технологической, строи­ тельной, энергетической, транспортной и других частей проекта.

К моменту составления технического проекта горного предприятия должна быть полностью закончена детальная разведка месторождения, гидрогеологические, топографические, изыскательские и исследователь­ ские работы.

На все объекты строительства в стадии технического проектирования составляются сметы, а для проектируемых объектов эскизно-сметно-фи- нансовые расчеты. Сумма затрат на строительство определяется сводной или генеральной сметой.

Технический проект и сметы после их утверждения служат основными документами для производства строительных работ и их финансирования.

Рабочее проектирование выполняется после утверждения техническо­ го проекта. В процессе рабочего проектирования в горной части проекта дается окончательная увязка планов горноподготовительных работ, отме­ ток эксплуатационных горизонтов, разбивка этажей на выемочные блоки и камеры. Стадия рабочего проектирования обеспечивает разработку кон­ структивных деталей различных сооружений и увязку строительных чертежей с чертежами оборудования, а также окончательную увязку гене­ рального плана будущего промышленного комплекса.

При необходимости проектирования горного предприятия в сжатые сроки число стадий проектирования может быть сокращено до двух: про­ ектного задания и рабочих чертежей. В этом случае разрабатывается так

называемое расширенное проектное задание с большей детализацией основ­ ных объектов проектирования и с составлением спецификаций для заказа необходимого оборудования.

2. Планирование горных работ

Правильное планирование горных работ обеспечивает планомерность разработки месторождения, слаженность и ритмичность в работе всех звеньев технологического процесса и регулярное выполнение и пере­ выполнение государственного плана добычи и переработки руд.

В практике горных предприятий приняты следующие стадии плани­ рования:

— перспективное, охватывающее пятилетний период работы горного предприятия, с разбивкой общего плана по годам;

— основное, охватывающее предстоящий операционный год работы горного предприятия, с разбивкой годового плана по отдельным кварталам

имесяцам;

—текущее, охватывающее предстоящий месяц работы горного пред­ приятия, с разбивкой месячного плана по неделям, суткам и сменам.

План горных работ предприятия является производственной програм­

мой, охватывающей все стороны деятельности предприятия, связанные с добычей и обработкой руды: буровые и взрывные работы, горноподгото­ вительные и вскрышные работы, добычные (очистные) работы, путевые работы, отвальные работы, работу всех видов транспорта, обогатительных и агломерационных фабрик и т. п.

Планы горных работ должны содержать расчетный, табличный, тек­ стовой и графический материалы. Все материалы должны быть краткими, четкими и ясными.

Недельно-суточный план (или, как его называют, график) составляют в виде таблицы удобного для пользования формата; квартальный и ме­ сячный планы могут состоять из небольшого числа таблиц, краткой пояс­ нительной записки и небольшого объема графического материала.

Годовой план должен быть наиболее подробным и полным в отношении увязки всех работ горного предприятия. При составлении годового плана горных работ необходимо предусматривать выполнение горнокапиталь­ ных и горноподготовительных работ в объемах, обеспечивающих нормаль­ ную эксплуатацию месторождения не только в течение данного операцион­ ного года, но и в последующие периоды.

Перспективные планы горных работ увязываются с техническим проек­ том разработки месторождения и являются дальнейшим развитием этого

или горноподготовительных работ и т. п. Перспективным планом преду­ сматриваются пути своевременной ликвидации таких отклонений от проек­ та. В отдельных случаях допускаются соответствующие изменения проект­ ных мощностей отдельных карьеров или шахт и устанавливается новая, чаще всего увеличенная производственная мощность горнодобывающего предприятия.

404

Годовой план горных работ или годовая производственная програм­ ма горного предприятия включает перечисленную ниже совокупность от­ дельных планов работ, различных расчетов и прочих взаимно увязанных материалов:

— календарные планы добычи рудной массы и вскрышных работ по отдельным карьерам, горизонтам и блокам, с разбивкой их по кварталам

имесяцам;

—календарные планы для подземных горнокапитальных, подгото­ вительных, нарезных и очистных работ;

—балансы погашения вскрышных работ в карьерах и горноподго­ товительных подземных выработок в шахтах;

—график буровых работ и расчеты объемов горной массы, подлежа­ щей разбуриванию и взрыванию;

—график работы экскаваторов и показатели их производительности;

—показатели производительности основных механизмов на подзем­ ных работах и показатели механизации основных производственных про­ цессов;

ипоказатели производительности электровозов, паровозов, и автосамо­ свалов;

—календарный план снабжения сырьем обогатительных фабрик с отдельных карьеров и шахт с разбивкой его на кварталы и месяцы;

—расчеты качественного состава рудной массы для обогатительный фабрик и состава шихты для агломерационных фабрик;

—расчеты показателей работы обогатительных и агломерационных фабрик;

—расчеты расходных коэффициентов электроэнергии, воды, топлива

исырья на обогатительных и агломерационных фабриках;

—расчеты расходных коэффициентов взрывчатых и других материа­ лов, сжатого воздуха, топлива и электроэнергии на единицу продукции;

—календарный план производства товарных руд и агломерата, план отгрузки и расчеты показателей их качества;

—годовой план эксплуатационной разведки.

Как видно из приведенного перечня, в составлении плана горных работ предприятия принимают участие большинство отделов управлений: тех­ нический, маркшейдерский, геологический, плановый, технический пер­ сонал рудников, шахт, карьеров, производственных участков и цехов.

Рудничная геологическая служба при составлении годового плана горных работ обеспечивает:

— составление и оформление всех необходимых при планировании графических материалов с элементами общего геологического строения месторождения и контурами рудных тел и отдельных типов и сортов руд. В частности, рудничные геологи представляют сводные геологические планы отдельных месторождений и эксплуатационных участков, проекции рудных тел на вертикальную или горизонтальную плоскости, погоризонтные или послойные геологические и качественные планы, геологические разрезы по месторождению в целом и отдельным эксплуатационным

405

участкам, блокам, камерам и т. д. Графические геологические материалы должны составляться инструментально на маркшейдерской основе;

—составление необходимых расчетов запасов и вещественного со­ става рудной массы с указанием типов и сортов руд по всем эксплуата­ ционным участкам, горизонтам, блокам и камерам в пределах контуров, намеченных к отработке в течение планируемого года;

—составление расчетов по разубоживанию руды для отдельных экс­ плуатационных участков и расчетов качественного состава разубояшвания руды, поступающей на обогатительные фабрики;

—представление необходимых сведений о коэффициенте погашения вскрыши в карьерах, капитальных и подготовительных выработок в шах­ тах на базе ежегодных подсчетов остающихся запасов, а также рекоменда­ ций о необходимости и целесообразности изменения принятых проектом коэффициентов погашения;

—уточнение гидрогеологических и горногеологических условий разработки отдельных участков и блоков месторождения (совместно с тех­ ническим отделом и горным цехом предприятия геологическая служба разрабатывает соответствующие профилактические мероприятия по пре­

Работники рудничной геологической службы совместно с работни­ ками технического и маркшейдерского отделов участвуют также в размеще­ нии заданийгосударственного плана добычи рудной массы по отдельным про­ изводственным участкам, блоками эксплуатационным камерам. Совместно с работниками технического отдела и с руководящими техническими ра­

или по другим причинам (увеличение задания на месяц, на год) месячные производственные задания могут не совпадать с первоначальными данными месячных планов, являющихся составной частью первоначального годо­ вого плана. Например, в практике Магнитогорского карьера в месячном

рых цифрами и принятыми условными обозначениями показывают пере-

406

чень работ для каждого экскаватора (погрузку, разборку или укладку пути, взрывание, плановый ремонт экскаватора и т. п.). В этих планахграфиках указывают плановые данные на каждый день недели и для каж­ дой из трех смен и итоговые данные на неделю. По мере выполнения работ в соответствующих графах этих планов отмечают фактические данные о их выполнении.

На неделю вперед в плане-графике намечают:

—объем добычи руд и пород в думпкарах по сменам для каждого экскаватора;

—количественную и качественную характеристику руд по железу, сере и кремнезему, отправляемых в каждую смену на рудообогатительные фабрики из забоев отдельных экскаваторов;

—количество бедных руд и пустых пород, направляемых от каждого экскаватора во временные отвалы бедных руд и в постоянные отвалы пу­ стых пород;

—баланс добычи руд и пород в думпкарах за каждую смену, с распре­ делением их количества по фабрикам и отвалам и с качественной характе­ ристикой руд;

—общий баланс добычи руд в думпкарах со средненедельной качест­ венной их характеристикой и баланс добычи пород за всю неделю;

—время и место производства массовых взрывов и место работы каж­ дого экскаватора в течение недели по отношению к этим взрывам;

—время планово-предупредительных ремонтов тех экскаваторов, ре­ монт которых согласно годовому графику приходится на планируемую

неделю, время, в течение которого тот или иной экскаватор находится

врезерве и на горноподготовительных и хозяйственных работах;

—время, место и объемы работ по перекладке и ремонту железно­ дорожных путей, по ремонту контактной электросети и по прочим вспомо­ гательным работам, влияющим на общий ход производства на планируе­ мую неделю.

Кроме того, в плане-графике указывается среднесменный тоннаж добычи руды, пород и горной массы, что позволяет руководству карьером оперативно контролировать выполнение плана,по добыче рудной массы.

В составлении первых пяти заданий, включаемых в недельно-су­

деля, сутки, смена, рудничные геологи имеют возможность ежедневно про­ верять правильность расчетов, а следовательно, и достоверность всех

407

видов геологической документации и опробования и надежность основан­ ных на них геометрических построений контуров рудных тел и отдельных типов и сортов руд.

Годовой план горных работ утверждается для горных предприятий вышестоящими организациями — трестами или главными управлениями. Поэтому всякое отклонение от утвержденного плана и направления горных работ недопустимо без разрешения этих органов. На маркшейдерскую и частично геологическую службу горного предприятия или рудника возлагается также систематический контроль за правильным, соответ­ ствующим утвержденному плану направлением горных работ.

В карьерах этот контроль осуществляется путем постоянного наблю­ дения за продвижением экскаваторных забоев, сопоставления фактическо­ го местоположения взрывных скважин с календарным планом продвиже­ ния экскаваторных забоев и, наконец, путем ежемесячного или ежеквар­ тального сопоставления погоризонтных геолого-маркшейдерских планов с нанесенными на них проектными и фактическими месячными и кварталь­ ными границами экскаваторных лент.

В условиях подземных работ осуществляется такой же постоянный контроль путем сопоставления проекций рудных тел с плановыми и факти­ ческими контурами отработки. Кроме того, участковый маркшейдер опре­ деляет направление всех капитальных, подготовительных и нарезных гор­ ных выработок и следит за исполнением принятого направления в процес­ се их проходки.

Участковый или шахтный геолог, постоянно документируя и опро­ буя нарезные горные выработки, следит за полнотой выемки руды, не допускает подработку пустых пород или руд с низким содержанием полез­ ного компонента.

Однако в процессе эксплуатационных работ и в результате эксплуата­ ционной разведки, проводимой в течение операционного года, контуры отдельных рудных тел и общие границы рудной толщи могут в отдельных случаях существенно изменяться и не отвечать проектным решениям отработки этих участков.

Рудничная геологическая служба должна в таких случаях делать новые геометрические построения контуров отдельных рудных тел или рудной толщи, совместно с маркшейдерской службой и техническим от­ делом устанавливать новые предельные границы карьерной отработки на определенных горизонтах, новые границы очистной подземной выемки, новые системы подземных работ или новые параметры для отдельных экс­ плуатационных блоков и камер.

Если новые геологические, горнотехнические или гидрогеологиче­ ские данные отдельных эксплуатационных участков не соответствуют про­ ектным данным годового плана горных работ, то в этом случае необходимо в проект плана вносить соответствующие коррективы, оформив эти изменения должным образом в вышестоящих организациях.

408

3.Изменение системы разработки месторождения

итехнологической схемы переработки руд

Рудные месторождения по структуре, форме и вещественному составу весьма разнообразны, что оказывает существенное влияние на выбор спо­ соба их разработки. Главными факторами, влияющими на выбор системы разработки месторождения, являются:

—форма и размеры рудных тел;

—углы падения рудных тел по отношению к горизонту;

—крепость руды и вмещающих пород;

—ценность руды;

—устойчивость руды и вмещающих пород против обрушения, нали­ чие или отсутствие тектонических нарушений;

—наличие или отсутствие на руднике обогатительных фабрик и необходимость в связи с этим ведения селективной или массовой выемки

логическая информация о месторождении, что может внести коренные изменения в первоначальные представления о факторах, влияющих на выбор системы разработки. Рудничный геолог для решения вопроса об изменении системы разработки месторождения представляет на рассмотре­ ние специалистов технического отдела рудоуправления или проектной организации соответствующие геологические материалы, устанавлива­ ющие изменения главных геологических факторов, влияющих на выбор системы разработки месторождения. К числу таких факторов относятся новые данные о геологическом строении месторождения и характеристике тектонических нарушений в пределах рудного тела, о структурах и тек­ стурах руд, характере направления слоистости, трещиноватости, от­ дельности вмещающих пород. Существенное значение для изменения систем разработки месторождения имеют данные о размере, форме и услови­ ях залегания рудного тела. Эти данные отмечаются на соответствующие геолого-маркшейдерских планах и в обязательном порядке должны быть учтены при решении вопроса об изменении системы разработки месторо­ ждения.

Существенное влияние на выбор и последующее изменение системы разработки месторождения оказывает распределение полезного компонента в месторождении, а также наличие безрудных прослоев и участков в руд^ ном теле. При равномерном распределении оруденения обычно ведется валовая добыча. При неравномерном распределении оруденения и наличии безрудных участков в рудном теле рудничному геологу совместно с экс­ плуатационниками приходится решать вопрос о необходимости разработки месторождения или отдельных его участков селективным способом.

Существенную роль играет рудничный геолог в решении вопроса об изменении технологической схемы переработки руд. Занимаясь система­ тическим изучением месторождения, рудничный геолог может установить,

409"

переработки руд, по сравнению с первоначальными представлениями изменяются. Эти изменения могут оказать отрицательное влияние на ка­ чественные показатели работы обогатительной фабрики и привести к сни­ жению процента извлечения полезных минералов в концентрат.

Геологическая служба рудника, располагая данными, характеризую­ щими изменение вещественного состава, текстур и структур руд и содер­ жания твердых примесей в руде, обязана заблаговременно предупреждать технологов о предстоящем изменении вещественного состава руд и сов­ местно с ними решает вопрос о необходимости внесения соответству­ ющих изменений в ранее принятую технологическую схему их перера­ ботки.

4. Вопросы комплексного использования руд

Научно-технический прогресс во всех областях производства, созда­ ние таких видов продукции, о существовании которых еще несколько де­ сятилетий тому назад не подозревало человечество, заставило изменить представление о необходимости добычи многих элементов периодической системы Менделеева. Так, стремительные темпы исследования космического пространства, широкое применение электронно-вычислительной техники, изготовляемой на полупроводниковой основе, требуют новых материалов, обладающих повышенной прочностью и надежностью в условиях высоких давлений, температур и скоростей. Изготовление материалов, соответст­ вующих этим требованиям, вызвало необходимость, в частности, широкого применения редких и рассеянных элементов, обладающих замечательными свойствами.

Как известно, многие из рассеянных элементов не образуют в земной коре самостоятельных месторождений. Они чаще всего являются продук­ тами попутной комплексной переработки руд черных и цветных металлов или других видов минерального сырья. Технология извлечения редких и рассеянных элементов имеет ряд характерных черт, отличающих ее от технологии извлечения черных и цветных металлов. Металлургия редких металлов не знает процессов непосредственного получения металла путем плавки руд в крупных печах. Например, извлечение гафния из цирконовых концентратов стало возможно только благодаря развитию вакуумной техники, а выделение элементов групп редких земель — в результате при­ менения ионнообменных смол.

Немаловажную роль для процессов комплексной переработки руд, содержащих редкие и рассеянные элементы, сыграла техника высоких температур, а также современные физические и физико-химические методы анализа и контроля производства. В связи с малыми содержаниями попут­ ных компонентов в комплексных рудах цветных и черных металлов боль­ шое значение для рациональной переработки имеют процессы обогащения руд и концентрирование попутных компонентов с процессе переработки сырья. Полиметаллические руды, главной составной частью которых яв­ ляются свинец и цинк, часто содержат, кроме висмута, сурьмы, золота и серебра, кадмий, талий, галлий и германий, которые концентрируются в отходах производства свинцовых и цинковых заводов. Эти отходы явля-

410