ОЦЕНКА И ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО ВАРИАНТА ВСКРЫТИЯ ПРИКОНТУРНЫХ ЗАПАСОВ ПРИ ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ НАГОРНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрен комбинированный способ отработки месторождения Каракутан и обосновано две системы вскрытия приконтурных запасов открыто-подземным способом.

Отработка приконтурных запасов предусматривает использование выработанного пространства карьера для вскрытия рудных зон горизонтальными, вертикальными или наклонными выработками с объединением грузопотоков открытой и подземной добычи в единый грузопоток. Переход на подземную добычу предполагается на последней стадии доработки карьера открытым способом. В связи с тем, что за контурами карьера остается значительнее запасы, месторождения, которые целесообразно отработать открыто-подземным способом.

ABSTRACT

The article considers a combined method of mining the Karakutan deposit and substantiates two systems of opening the contiguous reserves by the open-underground method.

The development of short-circuit reserves provides for the use of the worked-out space of the quarry for the opening of ore zones by horizontal, vertical or inclined workings with the combination of open and underground mining cargo flows into a single cargo flow. The transition to underground mining is expected at the last stage of completion of the open pit. Due to the fact that there are more reserves behind the contours of the quarry, deposits that it is advisable to work out in an open-underground way.

Ключевые слова: приконтурные запасы, карьер, грузопоток, вскрытия, штольня, выработка, изолиния, горизонт, рельеф, траншея, уклон, трасса, вскрыша, добыча, ствол, наклонный съезд.

Keywords: contoured reserves, quarry, cargo flow, openings, tunnel, mining, izoline, horizon, relief, trench, slope, highway, overburden, mining, trunk, inclined exit.

Вопросам оценки и выбора рациональных вариантов вскрытия посвящены работы. [1,2,3,4].

При разработке месторождения открытым способом принимаемая технология и схема вскрытия запасов рассматриваемого участка зависит от следующих:

• залегания рудных тел;
• рельефа поверхности земли;
• размещения поверхностного комплекса рудника;
• режима горных работ;
• стоимости готовой продукции, а также экономической эффективности разработки.

Стадия проектирования технологии и схемы вскрытия участка представляет собой рассмотрение и сравнение нескольких вариантов, которые имеют различные технико-экономические показатели, что в свою очередь требует определения оптимального варианта по технико-экономическим показателям, в которой многие определяющие факторы не поддаются количественной оценке [5]. Настоящая задача является одним из основной и необходимо решить сравнивая количественные и качественные параметры отработки месторождения с привязкой технически возможных рассматриваемых вариантов вскрытия.

Поставляемые задачи включают в себя решение нескольких отдельных задач, которые составляют комплекс задач, а сама задача в свою очередь усложняется своей динамичным характером с учетом принимаемых отдельных технических решений. Технология и схема вскрытия будет усовершенствоваться в течении всего срока эксплуатации месторождения подвергаясь не однократной реконструкции. Изменение и перепроектирование рассматриваемой задачи выполняется в следующей последовательности:

1. Составляются планы развития работ на основе поперечных и продольных разрезов конечного, перспективного и промежуточного контуров карьера. При этом каждый разрабатываемый план привязывается к рельефу местности;

2. На составленных планах наносятся изолинии горизонталей абсолютных отметок, а также рельеф местности;

3. Определяются и задаются самые оптимальные направления развития проектируемых горных работ;

4. На основе представленных справок на безрудность площадей и инженерных изысканий, а также рельефа местности устанавливаются место расположения отвалов, складов забалансовых руд, складов минерализованной массы и основных сооружений, а также подводящие трасса дорог в карьер;

5. На основе выбранного комплекса горнотранспортного оборудования определяются параметры трассы: проектные уклоны, радиусы поворотов, принципиальные формы примыкания, оптимальные размеры траншей, протяженность площадок примыкания, протяженность элементарных участков съездов. Устанавливаются форма трассы, ее стационарность и границы размещения в пределах карьерного поля.

6. Составляется предварительная транспортная схема трассирования для начальных, промежуточных и конечных контуров проектируемого карьера.

Если проектной организацией рассматривается несколько вариантов вскрытия, то вышеприведенные построения производятся для каждого варианта отдельно. Последовательно принимаются решения, касающиеся выбора объектов транспортных работ с составлением календарных графиков выполнения вскрышных и добычных работ. Затем рассчитываются основные показатели, необходимые для определения технико-экономического сравнения вариантов способа вскрытия.

Оформление выбранного варианта осуществляется дальнейшая детализация отдельных элементов, трассирование траншей и построение планов карьера на момент сдачи его в эксплуатацию, на 1-й, 2 и последующие годы эксплуатации, а также на конец отработки в конечных и промежуточных контурах.

Так, в работе [6] при выборе способа вскрытия рекомендуется исходить из следующих положений:

1. На основании характера месторождения и условий его эксплуатации устанавливают технически возможные, но экономически неравноценные варианты, отбрасывая очевидно неприемлемые и нерациональные.

2. При оценке сопоставляемых вариантов особое внимание обращают на размеры зависящих от способа вскрытия капитальных и эксплуатационных затрат по сравниваемым вариантам, исключая одинаковые затраты. В общем случае учитываются: капитальные затраты на вскрытие и строительство поверхностных сооружений; эксплуатационные расходы на поддержание вскрывающих выработок, подземную и поверхностную откатку, подъем, водоотлив; ущерб от оставления охранных целиков; уменьшение финансирования капитальных затрат за счет попутной добычи руды при расположении горно-капитальных выработок в рудном теле.

3. Обычно учитывают существенные затраты и расходы, а мелкие и второстепенные, как малозначимые для сравнительной оценки, во внимание не принимаются.

4. Подсчитанные для каждого варианта капитальные затраты и эксплуатационные расходы сводятся в таблицу и подсчитываются на 1 т добычи.

5. Точность экономических подсчетов принимают для окончательных выводов в пределах ± 10 %, при меньшей разнице варианты считают равноценными.

6. При сопоставлении вариантов учитывают и факторы, трудноподдаюшиеся стоимостному выражению, как, например, время вскрытия и строительства рудника, перспективы его развития, а также соображения народнохозяйственного характера.

В качестве критерия при выборе оптимального варианта используется минимум сравнительных затрат на 1 т добычи исходной руды.

В качестве образца вышеприведенной последовательности работ по оценке и выбор рационального варианта вскрытия приконтурных запасов при открыто-подземной разработки рассмотрим месторождение нагорного типа «Зиаэтдинское рудное поле» и принимаем в основу разработки стратегии его освоения.

Имеющиеся в настоящее время методологические основы [7] разработки стратегии освоения месторождения нагорного характера «Зиаэтдинское рудное поле», разрабатываемый рудником «Каракутан» должна включать в себя следующие основополагающие направления:

• технологическое направление, включающий в себя основы проектирования и рассмотрения вопросов разработки нагорного месторождения открыто-подземным способом с углублением карьера до глубины 50-150 м с применением только автомобильного транспорта;
• экономическое направление, которое в свою очередь выделяет оптимальные границы перехода с открытого на подземный способ с учетом полноценного вовлечения в отработку запасов месторождения и получения максимальной прибыли;
• сырьевое направление, включающий в себя частичное снижение мощности рудных тел, содержания металла в руде, вовлечения в отработку ранее нерентабельных руд с учетом роста цены на готовую продукцию, а также дальнейший прирост запасов руды с учетом разведки флангов и нижних горизонтов месторождения.

Учитывая, что сравнительно значительная часть запасов нагорного месторождения «Зиаэтдинское рудное поле» остается за пределами контура карьера в связи с нерентабельностью отработки их открытым способом нами совместно со специалистами Центрального проектного бюро АО «НГМК» и РУ «ГМЗ-1» определены рациональные границы перехода с открытого способа на подземную в рассматриваемом участке.

При этом подземный комплекс должен иметь непосредственные выходы на карьерное поле на бортах (для вскрытия и отработки флангов) и с низу (для отработки подкарьерных запасов). В настоящей работе приводится несколько вариантов развития сценария с учетом углубления карьера в каждые 50 м.

Рассматриваемом участке отработки расположены рудные тела 7 и 51. За пределами предельных контурах карьера выделены две рудных зон: рудное тело 7 и 51. Производительность рудника рассматривается в пределах от 200 до 400 тыс. т руды в год.

Зиаэтдинское рудное поле расположено в Зиаэтдинских горах на границе Зарафшано-Алайской и Зарафшано-Туркестанской структурно-формационных зон. Сложено оно метаморфизованными эффузивно-терригенными отложениями нижнего девона, дислоцированных в крупную Катармайскую антиклиналь ассиметричного строения, крылья которой осложнены складками более высоких порядков и многочисленными разновозрастными нарушениями преимущественно субширотного простирания.

Рельеф участков рудных тел 51 и 7 гористый расчлененный с абсолютными отметками – 550-700м (рудное тело 51) и 475-700м (рудное тело 7), изрезан сетью тальвегов-временных водотоков от широтного до меридиональных направлений, а по рудному телу 7 направление тальвегов преимущественно северного направления. Наиболее протяженные тальвеги бывают обводнены только во время ливневых осадков в зимнее-весенний период. Селевые потоки очень редки с периодом раз в 15-20 лет. В 6-8 км к северу протекает канал Нарпай, в 3-4 км – ЛЭП 220 кВ Бекабад-Навои, в 8,5 км проложен водовод Дамходжа-Бухара.

Рассмотрев 5 вариантов системы вскрытия - с использованием карьерного пространства, без использования карьерного пространства как главный вскрывающий выработкой, а также комбинированной системы вскрытия отработки прибортовых и подкарьерных запасов нагорных месторождений Каракутан с учётом рельефа местности и расположения запасов выбраны два оптимальных варианта технологии отработки и схемы вскрытия.

Первый вариант технологическая схема вскрытия приконтурных (прибортовых и подкарьерных) запасов рудных тел 7 и 51 рудником «Каракутан» с применением комбинированной системы вскрытия т.е. вскрытия прибортовых запасов штольнями пройденных в пространстве карьера, а вскрытия подкарьерных запасов наклонным транспортным съездом, пройденного за контурами карьера (рис. 1).

Рисунок 1. Схема вскрытия приконтурных запасов рудных тел 7 и 51 с применением системы вскрытия штольнями пройденных с бортов карьера и наклонным транспортным съездом

При применении первой схемы вскрытия необходимо произвести следующие основные горно-капитальные работы:

1. Проведение штольни из пространства карьера на восточном борту гор.+530,0 м и западном борту гор.+540,0 м с общей длиной 750 м;
2. Проведение наклонного транспортного съезда за пределами контура карьера с гор.+540,0 м до гор.+240,0 м, протяжённости 440 м на каждом 60м вскрытия новых горизонтов;
3. Проведение квершлагов откаточных с концентрационных горизонтов, общей длиной 109 м на каждом горизонте;
4. Камерные выработки в объеме приблизительно 30% от всего объема вскрывающих горных выработок.
5. Проходка вентиляционных восстающих с гор. 240,0 м. до гор. 580,0 м.

При применении данного варианта для выдачи руды прибортовых запасов служат вскрывающие штольни, пройденные из пространства карьера и наклонный транспортный съезд, который предназначен для отработки подкарьерных запасов.

Второй вариант схемы вскрытия приконтурных, прибортовых и подкарьерных запасов Каракутан с применением комбинированной системы вскрытия т.е. вскрытия часть прибортовых запасов штольнями пройденных в пространстве карьера часть вертикальными стволами, а вскрытия подкарьерных запасов тремя вертикальными вскрывающими стволами, пройденных за пределами контура карьера (рис. 2).

Рисунок 2. Схемы вскрытия приконтурных запасов рудных тел 7 и 51 с применением системы вскрытия штольнями пройденных в пространстве карьера и вертикальными стволами

При применении второй схемы вскрытия необходимо произвести следующие основные горно-капитальные работы:

1. Проведение штольни из пространства карьера на восточном борту гор. +530,0 м и западном борту гор.+540,0 м с общей длиной 750 м;
2. Проведение трёх вертикальных клетевых и вспомогательных стволов – «Вспомогательный-Восточный» глубиной 359,0 м, «Ствол-Западный» глубиной 427,0 м. и ствол «Главный» глубиной 329,0 м.
3. Проведение квершлагов откаточных с концентрационных горизонтов, общей длиной 169 м в каждом горизонте;
4. Камерные выработки в объеме в пределах 30% от всего объема вскрывающих горных выработок.

При применении данного варианта для выдачи части руды прибортовых запасов служат вскрывающие штольни, пройденные из пространства карьера.

Выдача части прибортовых и подкарьерных запасов осуществляется через клетевые стволы, пройденный за пределами контура карьера.

Для определения оптимальной схемы вскрытия из рассматриваемых вариантов проводятся расчёты по известной методике с применением компьютерной программе Microsoft Excel для определения более приемлемой схемы.

В связи с тем, что за контурами карьера остается значительнее запасы, месторождения, переход на подземную добычу предполагается на последней стадии доработки карьера открытым способом.

В целом реализация предложенной стратегии освоения рудных тел 7 и 51 Зиаэтдинского рудного поля рудником «Каракутан» предусматривает повышение эффективности освоения всех золотосодержащих запасов до уровня 85-90%. Основным критерием и продолжением стратегии освоения месторождений Зиаэтдинского рудного поля является разработка общей стратегии адаптации технологии горных работ к изменяющимся условиям рыночной экономики с учетом технологической особенности освоения месторождения с применением открыто-подземного способа.

Список литературы:

1. Воронюк А.С. Особенности комплексного вскрытия рудных месторождений. – М.: ИПКОН АН СССР, 1986. - 77 с.
2. Каплунов Д.Р., Юков В.А. Геотехнология перехода от открытых к подземным горным работам. - М.: Горная книга, 2007. - 267 с.
3. Трубецкой К.Н. О совместном вскрытии карьерного и шахтного полей при комбинированной разработке месторождений. //Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - Новосибирск, 1968. - № 4. - С.58-63.
4. Щелканов В.А. Комбинированная разработка рудных месторождений. - М.: Недра, 1974. -232 с.
5. Караулов Г.А., Гавришев С.Е., Першин Г.Д., Караулов Н.Г. Вскрытие место­рождений: Учеб, пособие. -2-е изд. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова», 2006. - 108 с.
6. Каплунов Д.Р., Левин В.И., Болотов Б.В. и др. Развитие подземной добычи при комплексном освоении месторождений. - М.: Наука, 1992. -253 с.
7. Материалы ТЭО «Подземные горные работы на руднике Каракутан» утвержденное Распоряжением КМ Р. Уз. №346 ФМ от 18.05.12 г.
8. Таджиев Ш.Т., Кобилов О.С., Жабборов О.И., Содиков И.Ю. Исследование технологических особенностей открыто-подземной разработки нагорных месторождений. //Научно-технический и производственный журнал «Горный Вестник Узбекистана». ­ Навои, октябрь-декабрь 2021. ­ № 87. ­ С. 29÷31.