АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ГЛУБОКИМИ КАРЬЕРАМИ

Процесс открытой разработки большинства крупных угольных и рудных месторождений связан с постоянным углублением горных работ. Темпы углубления на железорудных карьерах составляют 10-15 м/год. На алмазных трубках они оцениваются в 15-25 м/год.  С увеличением глубины постоянно появлялись новые проблемы, которые были вынуждены решать как ученые и производственники.

По опыту разработки месторождений наклонных и крутых залежей было установлено правило: предельная глубина карьера равна трем мощностям залежи. Для последующего периода, стали применять своеобразную механизацию транспорта при помощи кабель- кранов.

После внедрение автомобильного карьерного транспорта, были решены две задачи. Во-первых, интенсифицировать разработку месторождений, а во-вторых, достичь больших глубин с приемлемыми показателями.

Следующей стадией решения проблем глубоких карьеров стало внедрение циклично-поточной и поточной технологии.

К середине семидесятых годов В.В. Хохряков к проектным глубоким карьерам предложил относить карьеры глубиной 250-300 м и сроком отработки более 15-20 лет.

Указанным характеристикам отвечают следующие признаки:

• Большая глубина открытых горных работ;
• Глубокий карьер завершается к концу разработки запасов;
• Значительная разновременность между вложенными затратами на вскрышные работы и получением полезного эффекта, вызванного этими затратами;
• Значительная неравномерность ежегодных объемов горнотранспортных работ и, следовательно, ежегодных затрат и доходов.
• Динамичность технико-экономических показателей

В последние годы системно анализом признаков глубоких карьеров занимался А.А. Пешков. В своей работе он пришел к выводу, что понятие глубокий карьер не сводится к геометрической мере карьерного поля или рабочей зоны, а отражает существенное изменение условий разработки при увеличении глубины открытых горных работ. В данной работы к глубоким отнесены карьеры, глубиной более 300 м, и рабочая зона по высоте не менее половины текущей глубины карьера.

Характерным примером решения одной из самых важных проблем открытого способа добычи твердых полезных ископаемых является обоснование конечных контуров карьера.

Начиная с 40-х годов прошлого века и практически до сегодняшнего дня основным критерием для экономического обоснования конечной глубины карьеров являлся граничный коэффициент вскрыши.

Основное различие в предложенных методах заключается в способе сравнивания граничного коэффициента. Его сравнивали со средним, контурным, текущим коэффициентами вскрыши. Учли горно-капитальные работы, изменение стоимости вскрышных и добычных работ с глубиной, а так же возможность добычи несколько видов полезного ископаемого одновременно.

С развитием информационных технологий появились новые подходы к определению конечной глубины карьера, основанные на блочном моделировании месторождений и экономической оценке блоков модели. В большинстве существующих специализированных пакетов программ для определения конечных контуров карьера используются два метода. Метод подвижного конуса, разработкой и совершенствованием которого в России занимался С.Д. Коробов, и метод - алгоритм Лерчса-Гроссмана. И хотя проектирование с использование этих программ существенно облегчило рассмотрение различных вариантов и критериев при определении конечных контуров карьера, к сожалению, четкого научного обоснования единой методики определения границ открытых и подземных работ до сих пор нет.

Ещё одним из проблем является существенное снижение показателей работы выемочного и транспортного оборудования в рабочей зоне глубоких карьеров. На некоторых предприятиях снижение показателей работы оборудования оказалось на 20-30 % ниже запланированных величин, которые и так были приняты с учетом увеличения глубины ведения горных работ.

Одним из первых, кто обратил внимание на решение данной проблем, является акад. В.В. Ржевский. В своей статье «о соответствии техники, технологии и организации открытых разработок будущего» он писал: “... Наиболее тревожным на данном этапе является отставание вскрышных работ при добыче угля, железных и цветных руд и горно-химического сырья.

На угольных и железорудных карьерах недовыполненные объемы вскрыши равны примерно годовым объемам каждой отрасли (угольные – 500 млн. м³, железорудные – около 300 млн. м³).

В результате такого положения многие карьеры работают в условиях несоответствующих правилам технической эксплуатации и нормам, заложенным при проектировании: сдвоенные уступы, стесненные рабочие площадки и фронт горных работ. Отступление от норм и правил влечет за собой ежегодное снижение производительности оборудования (2-5 %), повышенный износ его…”. К сожалению, в конце прошлого столетия, процесс отставания вскрышных работ приобрел катастрофические масштабы. И проблема повышения производительности для многих предприятий даже превратилась в проблему поддержания существующей производительности. Особенно остро она стала проявлять себя на предприятиях где применяется экскаваторно-автомобильный комплекс оборудования.

Заключение. В целом экскаваторный способ ведения горных работ сохранил свое ведущее значение. Типоразмерный ряд карьерных экскаваторов пополнился моделями с емкостью ковша, превышающей 40 м³. Возросли мощность и производительность гидравлических экскаваторов. Грузоподъемность автосамосвалов превысила 300 т. Применение крутонаклонных конвейеров существенно повысило эффективность циклично-поточной и поточной технологии ведения горных работ. Появились мобильные погрузчики и машины тонкослоевой выемки. Но проблема создания новых средств выемки и транспортирования полезного ископаемого и вскрышных пород из глубоких горизонтов карьера все еще ждет революционных решений.

Список литературы:

1. A.l. Maskary S, Abdul Halim A, A.l. Menhali S. Curing losses while drilling & cementing // SP paper 171910 presented at the Abu Dhabi international petroleum exhibition and conference held in Abu Dhabi, UAE; 10 - 13 November 2014.
2. Герсеванов И. М . Основы динамики грунтовой массы. Изд. 1—3. Госстройиздат, 1933—1937
3. Имницкая Е . Тедер Р. И . и др. Свойства горных пород и методы их определения. Под ред. М. М. Протодьяконова, М., «Наука», 1969.
4. Merkulov M.V., Djuraev R.U., Leontyeva O.B., Makarova G.Y., Tarasova Y.B. Simulition of thermal power on bottomhole on the bases of experimental studies of drilling tool operation // International Journal of Emerging Trends in Engineering Research. Volume 8, No.8, 2020. – pp. 4383-4389.
5. Electronic resource https://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-otkrytaya-razrabotka-mestorozhdeniy-poleznyh-iskopaemyh.djvu
6. Electronic resource https://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-fiziko-tehnicheskie-parametry-gornyh-porod.pdf
7. Electronic resource https://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga tehnologiyaikompleksnayamehanizaciyaotkrytyhgornyhrabot.djvu
8. Rehm B, Schubert J, Haghshenas A, Paknejad A.S, Hughes J. Managed pressure drilling. Houston (TX) // Gulf Publishing Company, – 2008.
9. Sanders M.W, Scorsone J.T, Friedheim J.E.  High-fluid-loss, high-strength lostcirculation treatments // SPE paper 135472 presented at the SPE deepwater drilling and completions conference held in Galveston, –Texas, USA; 5 - 6 October 2010.