автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Формирование рудопотоков нагорных карьеров при использовании комбинированных перепускных выработок

РТ6 ОД

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Московский государственный горный университет

На правах рукописи МКРТЧЯН Карен Борикович

УДК 622.271 :622.646

ФОРМИРОВАНИЕ РУД0П0Т0К0В НАГОРНЫХ КАРЬЕРОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КОМБИНИРОВАННЫХ ПЕРЕПУСКНЫХ ВЫРАБОТОК

Специальность 05.15.03 — «Открытая разработка месторождений полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена в Московском государственном горном университете.

Научный руководитель докт. техн. наук, проф. ИСТОМИН В. В.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. АНИСТРАТОВ Ю. И., канд. техн. наук, с. н. с. КОРОБЕЙНИКОВ В. Ф.

Ведущее предприятие — институт Армнипроцветмет. Защита диссертации состоится «Ч^. . ¡и^'г*7^^ 1993 г.

в час. на заседании специализированного совета

К-053.;12.01 Московского государственного горного университета, 117935, ГСП, Москва, В-49,' Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «...». 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

канд. техн. наук, доц. СЕНАТОРОВ Н. П.

ОБ~"Я ХАРАКТЕРИСТИКА РДЕОТЫ

Актуальность те»2А. При открытой разработке нагорных рудных месторовдений, расположенных существенно выше уровня господствующей поверхности (на 100м и более), особенно при крутых (более 20" ) склонах, широко применяется гравитационное перемещение руды, являющееся, как правило, промежуточным звеном комбинированного транспорта Руда из забоев перемещается автотранспортом до перепускных выработок, по ним за счет сил гравитации, а далее - железнодорожным или конвейерным транспортом дс обогатительной фабрики (иногда дополнительно - по воздушно-какатной дороге).

На нагорных карьерах в настоящее время наблюдается рост удельных и общих затрат на разработку, большая ?ть которых связана с перемещением руды. Это связано с увеличением разности отметок устья рудоспусков и верхних добычных уступов, а такие с резким ростом стоимости энергоносителя, особенно нефтепродуктов.

Один из возможных путей уменьшения транспортных затрат - сокращение в рудопотоке числа участков перемещения горной массы с различными параметрами. На нагорных карьерах участками, которые желательно исключить, являются звенья подъема (спуска) внутри карьера автотранспортом. Принципиально это мояет быть достигнуто посредством разгрузки руды в перепускные выработки на всех добычных горизонтах, а не только на концентрационных, при двух способах вскрытия. Первый способ, когда каждый добычной уступ вскрывается отдельными рудоспусками ведет к росту как их числа, так и горизонтального расстояния автоперевозок. Второй способ, когда группы рудных уступов или их участков вскрываются комбинированной перепускной выработкой - сочетанием рудоската с рудоспуском, является весьма перспективным.

В настоящее время имеется небольшой практический опыт применения таких перепускных выработок на Каджаранском карьере и выполнены единичные исследования. В то ке время, недостаточно исследованы способы развития рабочей зоны карьера и формирования рудопотоков при разработке высотных месторождений с применением комбинированных перепускных выработок. В этой связи формирование рудопотоков нагорных карьеров при использовании комбинированных перепускных выработок является актуальной научной и практической задачей.

Цслыз работы является обоснование способа формирования рудопотоков нагорных карьеров посредством перераспределения объемов рабо-

ты отдельных звеньев комбинированного травсгарта

Идея' работы заключается в исключении звена перемещения руды автосамосвалами между уступами, а также сокращении горизонтального расстояния автоперевозок на них при увеличивающемся или. постоянном объеме гравитационной работы.

Научные яовомеиия, раз работам ыз лично авторш, и их коввдка:

1. Гравитационное перемещение руды непосредственно с группы добычных уступов с исключением рудных автоперевозок мевду ними обеспечивается конструированием перепускной выработки в виде комбинации рудоспуска с многоуступными секторными рудоскатами.

2. Реализация комбинированных выработок при минимальном общем расстоянии автоперевозок руды достигается при веерной сосредоточений системе разработки и вскрытии рабочих горизонтов радиальными скользящими съездами в пределах карьерного поля или его отдельных технологических зон.

3. Используемая в методике формирования рудопотоков нагорных карьеров экономико-математическая модель предусматривает возможность оптимизации развития горных работ, при предлагаемых способе вскрытия и системе разработки. ■

Обоснованность и достоверность научные полокэний, вшодов и рекомендаций подтверждается результатами аналитического и физического моделирования, использованием экономико-математических методов моделирования рудопотока и оптимизационными расчетами с применением ЭВМ, положительными результата».« внедрения на нагорном рудном карьере.

Научное значение работы заключается в обосновании способа изменения структур .ых составляющих рудопотока и их параметров, методики расчета параметров комбинированной перепускной выработки и параметров рудопотока.

Пг жгическое значение заключается в обосновании способа вскрытия с использованием комбинированных перепускных выработок, расширении области гравитационного перемещения руды в рабочей зоне карьера

Реализация выводов и рекомендаций. Полученные результаты исел дований внедрены на Каджаранском карьере при отработке нижних рудных горизонтов.

- £ -

/тробация paßoru. Основное содержание работы и ее отдельные положения докладывались и получили одобрение на научных семинарах кафедры технологии, механизации и организации открытых горных работ Московского государственного горного университета, в институт., Арм-нипроцветмет, на Надсаранском MMR в 1991-1993 г. г..

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано четыре работы.

Объеы работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на täстраницах машинописного текста, содержит список литературы наименований, рисунков,

таблиц, ¿f. приложений.

ОСНОВНОЕ ООДЕГ1АШЕ РАБОТЫ

Решению задач рационального формирования грузопотоков на карьерах посвящены работы академиков Е Е Ржевского, К. Е Трубецкого, член-корр. Е ЕМельникова, докторов техн. наук Е.Ф. Шэшко, Ю. И. Анистратова, А. И. Арсентьва, КХ П. Астафьева, Д. Г. Еукейханова, И. Е Бунина, М. Е Васильева, К Е. Виницкого, Е А. Галкина, Е И. Ганицко-го, С. А. Ильина, Б. Е Истомина, А. А. Кулешова, И. 3. Лысенко, ЕЕМедни-кова, Р. С. Пермякова, П. II Томакова, Г. А. Холоднякова, А. Ф. Цехового, Е Е Чаллыгина, М. С. Четверика, Е Г. Шитарева, Е А. Щелканова, Е М. Ша-това, Нгуен-Тхан-Туана, кандидатов техн. наук Ц. X. Абе-рша, Али Вин Али Газа а, Е И. Белозерова, Е Я. Белоусова, Е Д. Коробейникова, Г. А. Лазоватского, Ф. С. Лазаряна, Ф. А. Пэтросяна, и др.

Проведенный анализ показывает, что проблема формирования рудо-потоков нагорных карьеров нуждается дальнейших доследованиях. Важным направлением здесь.является расширение области гравитационного перемещения горной массы, в первую очередь руды.

. Если представить первые две стадии грузопотока .ак движение запасов горной массы и дальнейшее ее транспортное перемещение, то рассматриваемая задача формирования рудопотоков с расширением гравитационного звена и сокращением звеньев автоперевозок на горизонтальных и особенно наклонных участках внутри карьера связана:

с совершенствованием комбинированного способа вскрытия рабочих горизонтов;

с применением системы разработки, позволяющей в наибольшей степени реализовать преимущества предлагаемого способа вскрытия.

Таким образом, изменение структуры второй стадии, рудопотока связано /с преобразованием его первой стадии и в целом задача является комплексной.

Решение этой общей научной задачи связано с решением следующих локальных задач:

выявлением конструктивных элементов рудоспусков и рудоскатов, их сочетаний и [ -^работки классификации гравитационно-перепускных выработок;

исследованием движения горной массы по рудоскату методами аналитического и физического моделирования и обоснования параметров перепускной выработки;

обоснованием технологии сооружения комбинированных перепускных выработок;

обоснованием конструкции и параметров веерной системы разра-лки при использовании комбинированных перепускных выработок;

разработкой экономике-маг матической модели формирования рудо-потоков;

обоснования практических рекомендаций по рудопотокам и их реализации на нагорном карьере.

Анализ элементов и параметров перепускных выработок показал .что основным признаком их различия является тип контура поперечного сечения. Замкнутый контур характеризует рудоспуск, незамкнутый -рудоскат. При выделении по длине участков с различными типами поперечного контура имеем комбинированную перепускную выработку, Дополнительными признаками являются наличие изменения размеров поперечного сечения (постоянное и переменное сечение по длине) и направление изменения (расширение, сужение). С учетом этих признаков разработана классификация гравитационно-перепускных выг сток,имеющая теоретическое значение для конструирования этих выработок и установления области их применения.

Безопасное! и вскрыли группы горизонтов комбинированной перепускной выработкой, имеющгй многоуступную рудоскатную часть, наряду с обеспечением условий безопасной разгрузки автосамосвалов ( что осуществляется достаточно просто с помощью предохранительных валов и уступов), с отсутствием вылета породных кусков на нижележащие рабочие горизонты. Поэтому необходимо исследовать наиболее"опасный случай скачкообразного движения наиболее крупных окатанных кусков, отделяющихся в начальный период разгрузки автосамосвала от общей масс ., движение которой имеет характер скольжения единого сыпучего

тела. Поэтому были проведены исследования движения породных кусков по рудоскату аналитическими и экспериментальным методами.

Аналитическим методом исследовано движение шарообразного куска. Была составлена графо-аналитическая модель гравитационно-перепускной выработки. Алгоритм расчета включает:

определение координат падения куска при скачкообразном движении после каждого удара;

определение скорости падения и скорости отражения при каждом ударе;

определение угла падениь и угла отражения после каждого удара. Результаты расчетов показгзают.что при высоте рудоскатной части до 60 м, и угле наклона ее от 45 до 60 не происходит вылета шарообразных кусков за пределы перепускной выработки. Скачкообразное движение куска после отрыва о кузова постепенно затухает и трансформируется в движение с качением (скольжением при изменение формы), скорость движения при этом стабилизируется (рис.1).

Помимо главных факторов (высота и крутизна ската) на характер движения породных кусков оказывают влияние также их размеры и форма, микрорельеф рудоската и многое другое, что невозможно учесть в аналитических моделях. Исследование движения породных кусков проводилось по экспериментальной методике физического моделирования в лабораторных условиях. Была создана физическая модель гравитационно* перепускной выработки с рудоскатной частью и рудоспуском в масштабе 1:100. В модели соблюдалось геометрическое, кинематическое и динамическое подобие. Масштаб времени был определен на основе сравнения результатов производственного эксперимента, проведенного на Кадтранском карьере, с лабораторными данными.

В качестве перепускаемого материала использовались куски породы Каджаранского месторождения длиной, с пересчетом на натуру, 250 мм, 500 км, 800 мм, 1000 мм. Шделировалось движение кусков по рудоскату высотой 30 - 90 м при угле его наклона 45 - 60°. Всего выполнено 1000 опытов, произведена их статистическая обработка, определены зависимости времени падения кусков от высоты рудоската, угла его наклона и размера куска. Установлено, что при данных параметрах перепускной выработки не наблюдается разлета кусков за ее пределы.

С участием автора разработана конструкция перепускной выработки с несколькими рудоскатами, что позволяет вести одновременно разгрузку с нескольких горизонтов. Сооружение такой комбинированной перепускной выработки осуществляется следующим образом (рис.2):

1. Производится проходка обычного рудоспуска, имеющего круглое поперечное сечение (рис. 2,а)

2. Воронкообразно расширяется устье рудоспуска на верхнем (первом) горизонте (рис. 2,0). Глубина воронки равна высоте рабочего уступа, а угол ее наклона (угол наклона рудоската) должен обеспечивать движение горной массы под действием силы тяжести и безопасность ведения горных работ ( 50-60 ). Образование воронки осуществляется взрывным способом методом наклонных (под тем же углом) скважинных зарядов ЕЕ

3. Далее для увеличения числа разгрузочных горизонтов, осуществляют подготовку нижележащего уступа разрезными траншеями, которые расположены радиально к рудоспуску и примыкают к нему.

4. После соединения траншеи с рудоспуском начинают расширять -тощадку .около рудоспуска. Появляется возможность вести отсыпку горной массы с двух уступов. Рудоспуск трансформируется в гравитационную (перепускную ) выработку - комбинацию рудоспуска с рудоска-том ( рис.2,в).

Б. С использованием буровзрывных работ секторообразно расширяют выработку на нижнем горизонте (таким образом, чтобы расстояние от нижнего горизонта до нижней части секторной вороны стало равно высоте одного уступа). Таким образом расширяют выработку и на верхнем горизонте. Расстояние от нижней части воронки до верхнего горизонта равно высоте двух уступов (рис.2,г). Расширение производят для создания возможности дальнейшего увеличения числа разгрузочных площадок.

6. Далее расширение устья рудоспуска и увеличение числа разгрузочных площадок производится в вышеизложенной последовательности.

Увеличение площади поперечного сечения перепускной выработки и формирование ее в виде комбинации рудоспуска с несколькими рудоска-тами разной вы^ты позволяет увеличить вместимость пе репускной выработки, число одновременно разгружаемых автосамосвалов, и одновременно эксплуатируемых разгрузочных горизонтов, сократить перепробег автоса»освалов между уступами.

Установлено, что число разгрузочных горизонтов ■ зависит от высоты уступа Ну , угла наклона рудоската Л , и ширины разгрузочной площадки /г и может быть определено из уравнения

=21ГИ^/1Т ш

V 71 / <-

- Ь -

Тэзультаты расчетов представлены на рис. 3. В распространенных условиях при высоте уступа 10-20 м теоретически возможно 2-7 разгрузочных горизонтов. На практике с учетом факторов безопасности, можно ориентироваться на 2-4 уступа с рудоскатной частью перепускной выработки.» ;

Увеличение числа разгрузочных горизонтов ведет к расширению площади £> , занимаемой гравитационно-перепускной выработкой

Ь' ^ [ ( Ь П) Ч Ь П)(п - 2)] (2)

Вскрытие добычных горизонтов комбинированными перепускными выработками обуславливает несгчодимость изыскания как схемы вскрытия, так и системы разработки, в наибольшей степени изменяющей структуру рудопотока в заданном направлении: исклг^ния звено подъема (спуска) руды внутри карьера автосамосвалами и уменьшения расстояния перевозки руды на горизонтах. Исследования показали, что в этом случае рациональной является веерная сосредоточенная система разработки..'

Сущность технологической схемы с использованием комбинированной перепускной выработки и веерной системы разработки заключается в следующем (рис. 4):

вскрытие рабочих горизонтов осуществляется рудоспусками 1 и наклонными траншеями 3, расположенными радиально по отношению к рудоспуску;

подготовку рабочих горизонтов осуществляет короткими разрезными траншеями 2, проводимыми от наклонных траншей к рудоспуску ;

после соединения траншеи с рудоспускам начинается расширение площадки около рудоспуска; в результате он трансформируется в комбинированную выработку с рудоскатом;

; далее отработку данного горизонта осуществляют путем веерного подвигания уступа, центром веера является перепускная выработка;

после создания площадки необходимой длины и сирины начинается вскрытие нового рабочего горизонта тем же способом.

При отработке уступа наклонная траншея трансформируется в съезд, который является скользящим. Таким образом, съезды и уступы перемещаются в горизонтальной плоскости по вееру относительно рудоспуска, который является поворотным пунктом этого вееуа. Размер поворота веера одного уступа изменяется от нескольких градусов до 360. После поворота уступа на максимально возможный угол он прекра-

Зависимость числа разгрузочных горкиснтов oï углз наклона рудескзта.

JS-

JO

-1-1-1-1-1-1-»е

tS so 55 10

1,2,5,^,S,5- np«i ьысоте уступа соответственно 5м, Юн, 15м, 20м, 25м, Jûj:. Рис.3

- [О -

Звхведвгйчзовая axeuo ара saepaeil оюавио разравэзки а взкршва

грушш мрязлхзаз кгшЗвнврзЕззЕэй пврвпуоввой шрабогквй.

5"

I-пэрвпуаквея шрайозка: 2-разрвзазя траикая 3- кахлавяаз «репная.

Pao. 4

- Ii -

цвет свое существование.

Цри "вскрытии нескольких горизонтов рудоспуск трансформируется в перепускную выработку,представляющую собой комбинацию рудоспуска с несколькими рудоскатами.

На скользящих съездах устраиваются технологические автодороги для перемещения вскрьши, так как рудные уступы, как правило смешанные. Эффективность веерной системы разработки возрастает с увеличе-■ наем числа уступов, вскрываемых одной перепускной выработкой. • Длина и ширина разрезкой траншеи должны обеспечивать разгрузку горной массы в рудоспуск. Для вскртия очередного рабочего горигон-. та подвигание вышележащего уступа должно обеспечивать создание площади, позволяющей разместить вскрывающую выработку и разрезную траншею. Для определения требуемой площади отработки горизонта, при которой можно вскрыть нижележащие горизонты, воспользуемся тем, что при веерном развитии работ и округленной форме карьера фигура отработанной площадки представляет собой сектор, у которого центром является рудоспуск. Расчеты показывают, что площадь разноса верхного уступа, необходимая для вскрытия - го рабочего горизонта, определяется следующим образом:

+ 9(п-1) Шс] (3) ;

где И - ноиер вскрываемого горизонта (И - 2, 3...); [¡>г- длина разрезной траншеи, м; 1иГ- длина наклонной траншеи, м; ширина прсезгкей части автодороги при однополосном движении, м; - ширина наклонной траншеи, м.

Предлагаемая веерная система разработки, реаяизумдая наиболее полно схему вскрытия рабочих горизонтов нагорных карьеров с использованием комбинированных перепускных выработок, позволит:

ликвидировать в рудопотоке звено внутрикарьерного спуска (подъема) руды автотранспортом;

увеличивать число одновременно действующих разгрузочных горизонтов, на которых осуществляется отсыпка руды в перепускную выработку;

сократить расстояние, транспортирования горной массы на горизонтах и общзе расстояние перевозки руды.

На нагорных карьерах в большинстве случаев необходимо иметь более одного рудоспуска из условия сокращения расстояния автопере-

- и -

возок и наличия реэерва для обеспечения грузопотока в период погашения одного из рудоспусков, ликвидации зависаний руды и т.д. Фактическое число рудоспусков на карьерах изменяется обычно от 2 до 5. В связи с этим появляется необходимость обоснования условий использования веерной системы разработки при двух и более гравитационно-перепускных выработках.

Для решения этой задачи, карьерное поле разделяется на зоны, число которых равно числу перепускных выработок. В пределах каждой зоны движение рудных автосамосвалов осуществляется радиально по направлению к своей выработке, а суммарные затраты на перемещение руды наземным и подземным транспортом должны быть минимальными. Исходя из этого граница зон является совокупностью точек, для которых затраты на перемещение руды к смежным перепускным выработкам равны между собой.

Если ось у. провести в виде линии, проходящей через перепускные выработки (ось абсцисс X перпендикулярна ей), уравнение границы зон выражает параболическую функцир вида:

) V1-0. У

где ь - расстояние между перепускными выработками, км; и. , С«. - себестоимости перевозок наземным автомобильным и подземным железнодорожным транспортом, руб/ткм.

После определения границ зон, и соответствующей раскройки карьерного поля необходимо установить порядок развития горных работ в этих зонах. В общем случае, когда осуществляется вскрытие и подготовка в каждой зоне, развитие работ происходит во всех зонах независимо. что обеспечивает минимальный рудный грузооборот, но связано с большим объемом горноподготовительных работ и сложной конфигурацией фронта уступов. Другие варианты предусматривают вскрытие и подготовку не во всех зонах (в крайнем случае - только в одной зоне). В этих случаях проводят соединительные траншеи от границы первоначально отрабатываемых зон (после отработки определенного сектора) до перепускных выработок в смежных зонах. Размер отрабатываемого сектора связан с длиной соединительной траншеи; последняя минимальна, когда этот сектор достигает линии, соединяющей рудоспуски.

Использование комбинированных перепускных выработок возможно и при ряде других систем разработок, в основном связанных с параллельным подвиганием фронта, при первоначальной подготовке только в

одной - двух зонах.

Формирование рудопотоков при использовании комбинированных перепускных выработок (далее для простоты рудоспусков) связано с размещением их в плаке. При предложенной веерной системе разработки, когда руда перемещается в основном без подъемов и спусков, местоположение рудоспусков зависит от соотношения затрат на внутрикарьер-ный и подземный транспорт и размеров вскрываемого рудоспуском рудного тела в пределах участка (зоны).

Если рудоспуск расположен в центре тяжести рассматриваемого участка рудного тела, суммарные ватраты на внут, карьерный и подземный транспорт: '

31= 0 ( + Сп 1а ] , (б)

где й - объем транспортируемой руды, равный запасам участка, т; и Со" себестоимость внутрикарьерногоподземного транспорта, руб. /тки; Ср - длина рудного тела, км; [п - среднее расстояние перевозок руды подземным транспортом, км.

Если рудоспуск смещен от центра тяжести рудного тела в сторону устья штольни на расстояние Д^ , обще транспортные затраты

Графики функций Зх(ьу)п \(¿упредставляет соответственно прямую, параллельную оси ау, и параболу (рис. 5). Минимум транспортных •затрат соответствует [ ^(см. рис. б), что определяет рациональное смещение перепускной выработки относительно центра тяжести рудного тела .

Г Р

Снижение транспортных затрат при таком изменении местоположения рудоспуска

л

лЗ = V < <8)

I-к

Рациональное смещение перепускной выработки от центра тяжести участка рудной эалежи. длиной 100 -г 700 м при соотношении ^л/С,^ 0,2.-0,5 изменяется в основном от 10 до 175 м. Чаща можно

График для определения ме£горасполоягния рудоспуска.

4 Зл

¿Са Са

Рис. б

(.1

ожидать, что оптимальная величина ау составляет 30 - 100 м, так как относительная стоимость нефтепродуктов по сравнению с электроэнергией возрастает.

Само формирование грузопотоков, в частности рудопотока, заключается в систематическом календарном определении местоположения подготовленных запасов горной массы (первого авена грузопотока), направления элементарных и уступных рудопотоков, транспортной схемы, способа и схемы вскрытия. Исходными данными являются фактическое положение горных работ (для действующих карьеров), сведения об альтернативных технологиях, плановые (проектные) объемы добычных и вскрышных работ, качество руды, геологические данные по подсчет-ным блокам и др.. Принятая структура формирования рудопотоков представлена на рис. 6.

Для устан ления рациональных параметров рудопотока и количественной оценки лучших вариантов системы разработки, в том числе веерной сосредоточенной, формируются календарные планы. Определение объемов горных работ и качества руды осуществляется с помощью математических моделей, разработанных С. Д. Коробовым. Сама задача решается методом динамического программирования. Для решения составляется экономию-математическая модель. Поскольку главной целью работы является сниикние расстояния транспортирования, то в качестве критерии оптимальности при календарном планировании применяется показатель транспортной работы

у\ т Т I

х/р.[.. лю

г=£ 1 и( Vй4 ■■ ь ;

где Х^- подвигание горных работ (или угол поворота при веерном развитии фронта) I - го уступа в ¿\- ой зоне в 4. - ый п • риод; ,'Ущ - выход руды и вскрыши с единицы подвигания фронта работ; [ > - соответственно средневзвешенные приведенные расстояния транспортирования руды и вскрыши, с 1-го уступа ЪJ - ом зоне (участке) в I - ом году;

Критерий (9) необходимо минимизировать. В модели соблюдаются ограничен*^; технологические - по подвигам» фронта горных работ и допустимой ширине рабочей плошадКчИ; количественные - по объемам руды и вскрши, извлекаемых из руды металлов; по содержанию полезных компонентов.

Данная модель является динамической нелинейной. В связи с большой размерностью задачи и сложностью зависимостей количествен- 16 -

Клок - схема фбрмирсезания рудопотоков.

1. Анализ и предварительный выбор альтернативных технологий разработки и их модификаций. Определение исходных расчетных данных.

2. Конструирование вариантов систем разработки (развитие горных работ)

3. Построение математических моделей месторождения и моделей развития горных работ. Определение для выбранных вариантов развития по отдельным этапам поуступных объемов руды, вскрыши и металлов; установление этапных зависимостей.

4. Построение календарных планов горных работ.

5. Корректировка календарных планов горных работ. Обоснова-вание схем вскрытия. Корректировка распределения рудопотоков.

б. Сравнительный анализ и выбор системы рудопотоков на плановый пзриод.

Рис. 6

О

них н («ачеотвеннух показателей от управляемых переменных (подвиганья фронта горных работ) решение динамической модели сводится к решению ряда статических моделей, совокупность которых дает условно -динамическую модель . В этом случае оптимизация ведется отдельно по временным периодам, а получаемые решения увязываются между собой.

Па предложенной методике было выполнено формирование рудопото-ков на Каджаранском карьере на шестилетний период.

Все горизонты карьера разделяются на две группы. В первую группу входят горизонты 1985м и нижележашле. К концу рассматриваемого периода может отрабатываться в качестве нижнего горизонта 1925м. Вторая группа включает уступ 2005м высотой 20м и уступы в пределах отметок 2025 - 2160м высотой 15м.

Выла построена математическая модель Каджаранскаго месторождения. На уступчх второй группы используется однобортовая система разработки с паралле.л>ным подвиганием фронта. Для группы нижних горизонтов рассматриваются три варианта развития работ:

Вариант 1 в эксплуатации одновременно находятся 4 рудоспуска, формируются 4 зон& Каждая зона отрабатывается с использованием веерной системы разр^отки.

Вариант 2 отличается от варианта 1 эксплуатацией двух рудоспусков и, соответственно* разделением каждого горизонта на две 8оны с поворотными пуэддама веера у второго и четвертого рудоспусков.

Вариант 3 характеризуется разделением каждого горизонта на пять зон с параллельным подвигавшем фронта работ в каждой из них.

В качестве исходных показателей бшщ приняты существующие на 1.01.90 г положение горных работ, прогнозируемые объемы горных работ и содержание металлов на 1990 - 1995 гг. Дщ наиболее слокног ■ случая веерного развития фронта горных работ па нижних уступах при четырех действующих перепускных выработках модель включает 43 управляемые переменные и 128 ограничений. Для данной модели решалось четыре линейные задачи, для других систем разработки по три.

Сравнение указанных трех вариантов формирования рудопотоков с использованием комбинированных перепускных выработок показывает, что наил: чшие показатели - минимальные расстояния транспортирования и объем транспортных работ наблюдаются при веерном развитии фронта горных работ с четырьмя поворотными пунктами (см. табл.).

В целом результаты моделирования, реализующего идею формирования рудопотоков нагорных карьеров с преобразованием отдельных их

- 1Ь -

Таблица

Оэпистаазетеллные- результаты гариангоя формирования грузопотоков Йвдкараяекого карьера на 1990 - 1995 гг щж использовании комбинированных перепускных выработок.

1 Объем руды,тыс.т Г" ------ " г |! Объем веифьши,тыю.*|'ббщий груво- 1 IСреднее 1 приведенное|

Вариант ^- 1 ...... -(оборот. (расстояние, км |

всего а том числе II всего |:в той числе |.твс.ткм [ ■ ■ - ... .... . |

рудопотока . да верхних II |!на верхних 1;

уступах II |:5ступах II ¡общее на нижних |

Р 1 ¡1 1! уступах |

При Ееерном развитии • Г II ¡: 1 (

фронта с двумя пере- 1! 1:

щскаымл выработками 53260 15X0 1113900' II ¡'6553 !; 154300 11,76 1.25 I

Ери веерном развитии !: |!

фронтз с четырьмя пере- 1! 1* 1!

пускными выработками 53260 15000 11:3600 16553 II 140482 11.62 1,00 |

Цри параллельном подви- 1 ¡1 Г

гании фронта 53260 1 15000: ¡13800 1 1 116553 ¡1 г |1 143480 II ¡: I • 1.69 1 1,12 I 1

звеньев, показали:

целесообразность использования комбинированных-перепускных выработок и Ееерной системы разработки;

возможность учета большого числа ограничений, в первую очередь по объемом добычи руды и плановым содержанием в ней металлов, а также развитию горных работ;

возможность достижения минимума транспортной работы.

Эффективность применение предлагаемого варианта формирования рудопотоков Каджаранского карьера на рассматриваемый период по сравнению с проектным вариантом заключается в снижении среднегодовых объемов автоперевозок на 890 тыс. ткм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований решена научная задача формирования рудопотоков с использованием комбинированных перепускных выработок, что позволяет существенно снизить расстояние автоперевозок в карьере.

Основные выводы и рекомендации работы:

1. Гравитационно-перепускные выработки отличаются и классифицируются по типу контура поперечного сечения (замкнутый, незамкнутый) , на~лчию участков отдельных типов, по длине выработки, размерам поперечного сечения (постоянное, переменное) среди них выделяются комбинированные перепускные выработки.

2. Комбинированная перепускная выработка сочетающая рудоспуск с несколькими рудоскатами, формируется путем последовательного воронкообразного расширения устья рудоспуска после разноса вышележащего уступа Число одновременно эксплуатируемых разгрузочных горизонтов при высоте уступа 10-20м составляет до трех-пяти.

3. Движение куска по рудоскату после отрыва от кузова автосамосвала, как показывают результаты аналитического и физического моделирования, имеет скачкообразный характер с постепенной стабилизацией скорости и трансформацией в движение качения. При высоте ру-доскатно: части до 60м и угле наклона ее от 45^до 60'не происходит вылета даже шарообразных кусков -па пределы перепускной выработки.

4. Предложена технологическая схема с применением гравитационно-перепускных выработок, при котором вскрытие рабочих горизонтов осуществляют наклонными радиальными траншеями, а подвигание фронта

- ¿О -

осуиествляют по вееру. Эта схема позволяет исключить груженый пробег автосамосвалов между уступали, сократить расстояние перевозки РУДЫ.

5. Для использования веерной системы разработки при двух и более гравитационно-перепускных выработках карьерное поле разделяется на зоны,число которых равно числу рудоспусков, в каждой из которых развитие горных работ осуществляется по вееру независимо друг от друга.

6. Местоположение перепускной выработки во вскрываемой зоне рекомендуется определять с учетом затрат как на внугрикарьерный так и подземный транспорт. Рациональное смещение выработки от центра тяжести рудной зоны в сторону устья итольни составляет 30 - 100 м.

7. Методика формирования рудопотоков предусматривает последовательный выбор структур отдельных звеньев, конструирование вскрывающих выработок и систем разработки, выбор критерия и экономико-математическое моделирование. В качестве критерия оптимизации целесообразно использовать показатель транспортной работы.

8. Доказано, что на Кадларанском карьере для уменьшения транспортных затрат целесообразно применять комбинированные■ перепускные выработки и веерную систему разработки с четырьмя зонами и двумя участками подготовки. Среднегодовое снижение грузооборота составит 890 тыс.ткм.

Оскозпьеэ пояювикэ дассортацки опублмюзгны в сяэдуггзях работая:

1. Мкртчян Б. И. , Петросян Ф. А. , Мкртчян К. Б. Опыт эксплуатации карьерных рудоспусков в условиях Каджаранского месторождения. Горный хурнал, 1989, N9, с 42-43.

2. Ц. X. Абегян, Б. И. Йкртчян, 3. С. Саргсян, Л. А. Манукян, Ф. А. Петросян, К Б. Мкртчян. Повышение эффективности эксплуатации рудоспусков на нагорных карьерах. Горный журнал, 1991, с 19-21.

3. Мкртчян К. В. Применение на нагорных карьерах веерной системы разработки. 1993 - 5с..- Деп. в Горном информационса-аналитическом 'бюллетене Н 2.от сл. -129^

4. Мкртчян К Б. Новая конструкция карьерной перепускной выработки. 1993 - 4с. - Деп. в Горном информационно-аналитическом бюл-

летене N от

5. A.C. N 1700248, 22 августа 1991, Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых. К. Б. Мкртчян.

6. А. С. N 1803554, 9 октября 1992, Способ формирования устья рудоспуска. Б. И. Мкртчян, К Б. Мкртчян, Э. С. Саргсян, Б. П. Атаджанян, JL А. Манукян, С. Г. Кйнасян, Е о. Мартиросян.

Подписано в печать ¿4.0У.9а Формат 60x^0/16

Объем I п.д. Тираж 100 зкз. Заказ Ъ 446

Типография Московского государственного горного унизерситет», Москав, Ленинским пр. с