автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование эффективной технологии подземной добычи руд при открыто-подземном способе разработки

Министерство общего и профессионального образования РФ

Новочеркасский государственный технический университет

На правах рукописи

ИГНАТОВ Виктор Николаевич

УДК 622.34:622.27

ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧИ РУД ПРИ ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНОМ СПОСОБЕ РАЗРАБОТКИ

Специальность 05.15.02 - "Подземная разработка месторождений полезных ископаемых"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новочеркасск, 1998

Работа выполнена в Новочеркасском государственном тез ническом университете на кафедре "Подземная разработка местороя дсний полезных ископаемых".

Научный консультант: доктор технических наук, профессор заслуженный деятель наук: и техники РФ Шестаков В. А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Голик В.И.

доктор технических наук, профессор Котенко Е.А.

доктор технических наук, профессор Петросов А.А.

Ведущая организация - Тырныаузский вольфрамомолибденовы комбинат

Защита диссертации состоится^^шоня 1998 года в 13-30 часов н заседании диссертационного совета Д-063.30.02 по защите докторски диссертаций при Новочеркасском государственном техническом уни верситете по адресу: 346428, Ростовская область, г. Новочеркасск ГСП-1, ул. Просвещения, 132, НГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новочеркас ского государственного технического университета.

Автореферат диссертации разослан мая 1998г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Анализ современного состоя-ия отраслей горнодобывающей промышленности и технологии гор-ых работ показывает, что практически во всех отраслях в течение по-1едпих десятилетий постоянно снижалось содержание полезных ком-онентов (металлов) в добываемых полезных ископаемых, увеличи-злись эксплуатационные и капитальные затраты па их добычу и пере-аботку, катастрофически росло отрицательное воздействие горных абот на окружающую среду. Вместе с тем недра используются неполо и некомплексно. Потери полезных ископаемых составляют от 10 до Э %, а отходы от добытого полезного ископаемого достигают 93-97 % В результате в разведке и эксплуатации находилось неоправданно ольшое число месторождений и нарушалось огромное число нрирод-ых объектов.

Вместе с тем при системном научном подходе имеются большие озможности для резкого изменения этого положения, приведения в ействие огромных резервов горных предприятий и улучшения состоя-ия окружающей среды. Одним из важнейших направлений совергасн-гвования ресурсосберегающей и природоохранной технологии яв-яется расширение области применения комбинированного открыто-одземного способа разработки. Однако этому препятствует недоста-очиая изученность таких вопросов, как обоснование границ и после-овательности применения открытого и подземного способов, порядка тработки запасов при подземном способе разработки, взаимоувязка аботы карьера и рудника, обоснование их совместной оптимальной роизводственной мощности, создание таких систем разработки, кото-ые при использовании достоинств открытого и подземного способов : ликвидации их взаимного отрицательного влияния, обеспечивают овышение безопасности работ на карьере и руднике, повышение пол-юты и комплексности использования запасов, частичное складирова-;ие отходов карьера в выработанном пространстве рудника и др. Не лучайно в рекомендациях РАН исследование взаимодействия работ на арьере и руднике при комбинированном открыто-подземном способе (азработки признано одним из основных и наиболее актуальных набавлений исследований.

Решение даже части этих задач позволит существенно повысить ффективность работы горных предприятий при улучшении использо-;ания недр и охраны окружающей среды.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - разработка научных основ оценки более пол-юго и комплексного использования рудных месторождений полезных

ископаемых для выбора наиболее эффективных направлений совершенствования технологии горных работ и создания новых способов и систем разработки.

Г ЛАВНАЯ ИДЕЯ работы заключается в том, что выбор и создание более эффективных экономических и технологических решений, обеспечивающих повышение полноты и качества использования недр и улучшение охраны окружающей среды, осуществляется на основе более совершенных, отвечающих современным экономическим условиям методик.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВА ГШЙ. В работе использован комплекс методов исследований, включающий анализ теории и практики разработки месторождений, анализ технико-экономических показателей работы горных предприятий и показателей использования недр, методы статистического анализа, вероятностную оценку стохастических показателей, разработку методик экономической оценки параметров и технологии разработки, технико-экономические расчеты по выбору экономических и технологических решений, конструирование новых способов разработки, опытно-промышленная проверка и внедрение рекомендаций в производство.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ Н АУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

1. Проблемы более полного и комплексного использования недр, обоснования параметров рудника и совершенствования технологии подземной добычи руд при открыто-подземном способе разработки должны решаться на основе системного подхода при взаимосвязанном рассмотрении процессов подземной и открытой добычи полезных ископаемых и их переработки с учетом воздействия на окружающую среДУ-

2. Основой для эффективной подземной разработки месторождений, повышения полноты и комплексности использования недр и улучшения состояния окружающей среды при открыто-подземном способе являегся более детальное и достоверное изучение запасов полезных ископаемых путем увеличения затрат на разведку и применения соответствующей технологии горных работ.

3. Обоснование оптимальных схем и параметров вскрытия и подготовки запасов для подземной разработки месторождения при открыто-подземном способе должно осуществляться с учетом возможного взаимовлияния карьера и рудника с целью более полного использования преимуществ, которые представляются при совместной или поочередной работе карьера и рудника.

4. Производственная мощность рудника должна устанавливаться (а основе оптимизации производственной мощности рудника и карьера вместе взятых.

5. Критерии экономической оценки технологических решений, а гакже полноты и качества использования запасов должны изменяться в соответствии с изменением экономической ситуации в стране. В условиях рынка решение задач повышения эффективности разработки рудных месторождений, в том числе задач по обоснованию оптимальной производственной мощности рудника и технологии горных работ, должно осуществляться на основе предлагаемого унифицированного критерия эффективности и единой экономико-математической модели.

6. Разработанная методическая основа для решения задач оптимизации основных параметров рудника и технологии горных работ с учетом полноты и комплексности использования недр и охраны окружающей среды.

7. Предложенные новые способы открыто-подземной и подземной разработай месторождений полезных ископаемых, обеспечивающие повышение полноты и комплексности использования недр и других природных ресурсов.

ОБОСНОВАННОСТЬ И ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, выводов и рекомендаций подтверждается:

- анализом представительного объема технико-экономических данных о запасах и показателях работы предприятий;

- применением методов теории вероятностей и математической статистики;

- широкой апробацией рекомендаций на горных предприятиях;

- положительными результатами внедрения новых систем разработки и других рекомендаций на ряде рудников.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ состоит в том, что методические положения по обоснованию параметров рудника, технологии подземной разработки и более полного и комплексного использования недр разработаны на основе системного подхода при рассмотрении во взаимосвязи процессов разведки запасов, добычи и переработки полезных ископаемых и охраны окружающей среды на руднике и в карьере: доказана необходимость детального и дифференцированного технико-экономического обоснования оптимальных уровней разведанности запасов, полноты и комплексности использования недр и других природных ресурсов; предложены методики оптимизации основных параметров рудников и технологии горных работ с учетом полноты и комплексности использования недр и охраны окружающей среды; на осно-

ве методик экономической оценки предложены новые эффективные технико-экономические мероприятия, способы и системы разработки.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ заключается в том, что на основе предложенных методик могут быть решены все основные задачи проектирования и эксплуатации рудников с учетом их взаимодействия с карьером и современных требований рынка. Научная основа может быть использована при оценке запасов полезных ископаемых, определении производственной мощности горных предприятий, выборе эффективных систем разработки, методов управления качеством продукции горных предприятий и т.д.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Исследования проводились в соответствии с плановой тематикой по комплексной целевой межвузовской научно-технической программе "Разработка научных основ и способов разведки и эксплуатации рудных месторождений Северного Кавказа, обеспечивающих более полное и рациональное использование недр и охрану геологической среды" сокращенно "Недра", которая была утверждена совместным приказом Минцветмета СССР и Минвуза РСФСР от 16 июля 1986 г. Начиная с 1992 г. работы продолжались по программе "Экологически чистое горное производство". Применительно к условиям Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината, Джидинского ВМК, Урупского ГОКа разработан ряд новых способов открыто-подземной разработки, систем подземной разработки, способов подготовки блоков и способов управления выпуском. Рекомендации но экономической оценке, выбору известных и созданию новых способов и систем разработки и способов подготовки блоков, способов выпуска руды были испытаны и внедрены на многих рудниках.

Результаты исследований широко используются в учебном процессе в горных вузах страны.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты работы докладывались на международных, всесоюзных и всероссийских научных конференциях, семинарах и конгрессах (Москва 1984 - 1986, 1990, 1993, 1995, 1996, 1997, Алма-Ата 1986, Бишкек 1989, Новочеркасск 1990 - 1997, Санкт-Петербург 1994); на межреспубликанских и республиканских конференциях и семинарах (Фрунзе 1984, 1985, 1986, 1987, Ташкент 1991, 1992, Новосибирск 1989, Красноярск 1987, Кривой Рог 1990).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано более 80 работ, в том числе 2 монографии, главы в 2 учебниках и 4 монографиях, более 40 статей, 25 изобретений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ.

Проблемой полного и комплексного использования рудных мес-эрождений полезных ископаемых при огработке их открыто-одземиым способом занимались многие ученые: М.И. Агошков, А.И. реентьев, В.К. Вороненко, Н.К. Гардаш, Д.В. Гордин, В.Н. Домни-ев, Б.Н. Захваткин, Д.М. Казикаев, Д.Р. Каплунов, В.В. Куликов, ,.В. Мильченко, О.С. Мечиков, А.К. Полищук, В.Д. Слесарей, Б.А. имкин, М.Г. Седдов, С.А. Сторчак, К.Н. Трубецкой, В.И. Терептьев, >.Н. Храпко, А.Д. Черных, В.А. Шестаков, М.Ф. Шнайдер, В.Г. Ши-арев, В.Н. Шубодеров, В.А. Щелканов, Б.П. Юматов и др., труды оторых использованы в настоящей диссертации.

Однако, несмотря на большое число выполненных по этой про-гтсмс исследований, она по-прежнему остается весьма актуальной, ще много вопросов остаются неразрешенными. Особенно такие во-росы, как повышение экономичности горных работ, более полное и омплексное использование запасов карьерного и рудничного полей, овышение экономичности, оптимизация порядка разработки и пара-етров карьера и рудника, разработка методических основ оценки тех-ологии горных работ применительно к современным условиям ры-очной экономики. И прежде всего необходимо решить вопрос о вы-оре критериев оценки.

Для обоснования наиболее эффективных направлений совершен-гвования технологии открыто-подземной добычи руд необходимо бъективно оценить не только все современные достижения науки и ехники, передовые технические и технологические решения сегодняш-его дня, но и учитывать тенденции будущего развития горнорудной ромышленности, направления дальнейшего совершенствования тех-ики и технологии подземной добычи руд в предстоящие годы и деся-илетия.

На основе анализа работы действующих в настоящее время пред-риятий и современных научно-технических достижений, необходимо оздать такую технологию, которая должна быть передовой не только настоящее время, но и через несколько лет, в период ее применения.

Для этого очень важно учитывать основные тенденции и особен-ости развития г орной промышленности в предстоящий перспектив-ый период.

Одной из важнейших задач является изучение тенденций развита сырьевой базы, поскольку от характера сырьевой базы в большой тепени зависят масштабы горных работ, способы разработки, техника : технология добычи руд.

Рост масштабов месторождений и снижение содержания мегал-ов в рудах балансовых запасов - две основные тенденции в развитии

сырьевой базы горной промышленности. Содержание металлов в добываемых рудах постоянно снижается.

Можно полагать, что тенденции к снижению содержания металлов в рудах будут иметь место и в будущем, хотя, вероятно, с меньшей интенсивностью, чем раньше.

При выборе эффективных направлений совершенствования технологии горных работ эта тенденция должна быть учтена и даже оценена количественно при установлении величины вероятных запасов для оценки месторождения и определения возможной производственной мощности предприятия.

Зная тенденции снижения металлов в добываемых рудах, можно с достаточной точностью определить примерный срок вовлечения в эксплуатацию ныне забалансовых руд или отвалов. Особенно важно этот вопрос решать для отвалов, поскольку их использование требует меньших затрат.

С позиций охраны природы и для более полного использования производственных фондов на действующих предприятиях, особенно на предприятиях, добывающих балансовые запасы и имеющих резервные мощности, важнейшим направлением должно быть своевременное вовлечение в эксплуатацию бедных и забалансовых руд.

Можно предполагать, что достигнутое соотношение добычи руды открытым и подземным способами больших изменений не претерпит. Во всяком случае, в сторону снижения удельного веса подземного способа. Об этом свидетельствует мировой опыт разработки рудпыл месторождений.

Надо иметь в виду, что подземным способом обычно разрабатываются месторождения более богатые по содержанию полезных ископаемых. Второе преимущество в том, что меньше нарушается земная поверхность. Третье - возможность использования подземных выработок месторождения для размещения некоторых производств, а также е качестве хранилищ, убежищ гражданской обороны, места захороненш различных отходов, особенно вредных и т.д. Для комплексного освое ния выработанного пространства имеются большие перспективы.

Совершенствование систем подземной разработки при добьге руд идет по пути все более широкого применения комплексов самоход ного оборудования как на подготовительно-нарезных, так и на очист ных работах, на доставке и транспортировке руды. При этом намети лись следующие изменения: 1) значительное увеличение параметре! систем разработки (при системах этажного принудительного и под этажного принудительного обрушения - высота блоков и расстоянш между выпускными выработками, при системах с закладкой - длина V другие размеры блоков, в результате чего уменьшаются затраты ш подготовительно-нарезные работы и ускоряется подготовка запасов) 2) создание и внедрение циклично-поточной и поточной технологи!

добыта с использованием самоходной техники на подготовительно-нарезных работах и отбойке руды и самоходной, вибрационной и конвейерной техники на выпуске и доставке; 3) повышение интенсивности подготовки и отработки запасов, и как следствие - уменьшение величины подготовленных и готовых к выемке запасов. Эти тенденции будут прогрессивными и в дальнейшем. Из других направлений совершенствования систем разработки можно отметить следующие:

1) при системах этажно-камерных, этажно-камерных с закладкой и этажного принудительного обрушения одновременная отработка сдвоенных и строенных этажей с перепуском руды верхних горизонтов через камеры и рудоспуски нижележащих этажей;

2) более широкое применение систем разработки с закладкой выработанного пространства отходами горного, обогатительного и метал-чургического производства;

3) оптимальное упрощение схем подготовки, нарезки и отбойки камер и блоков, уменьшение объема подготовительно-нарезных работ, применение на проходческих работах высокопроизводительного самоходного оборудования;

4) максимально возможное приближение форм и размеров выемочных блоков, панелей, отбиваемых слоев руды при системе этажного и подэтажного обрушения к форме и размерам тел выпуска; по возможности шахматное расположение блоков, панелей и слоев при смещении выпускных выработок одна относительно другой в двух плоскостях [вертикальной и горизонтальной), что обеспечивает полное извлечение руды при сравнительно большом расстоянии между выпускными отверстиями;

5) создание искусственных днищ блоков и устройство в нижней их тасти специальных приспособлений для управления процессом выпуска руды;

6) осуществление селекции руд по сортам и усреднение их по ка-геству для более полного и комплексного извлечения полезных иско-таемых (как в условиях рудника, так и на поверхности);

7) всемерное повышение концентрации горных работ, в связи с чем зозможно увеличение высоты этажей и подэтажей.

Многообразие задач и применяемых методов при оценке и совершенствовании технологии горных работ требует тщательного выбора в каждом конкретном случае соответствующего критерия эконо-нической оценки. Критерий необходимо выбирать так, чтобы он пол-гостыо соответствовал уровню и характеру поставленной задачи, а по-тученные результаты должны обеспечивать максимум эффекта для народного хозяйства в целом.

В экономической практике, а также в теории и практике выбора горнотехнических решений известно довольно много различных пока-шелей, применяемых в качестве критериев оценки тех или иных вари-

антов и определения эффективности производства: себестоимость продукции, производительность труда, прибыль, величина капитальных затрат и срок их окупаемости, рентабельность производства, чистая продукция, чистый доход, приведенные затраты, национальный доход, валовая продукция, дифференциальная горная рента и другие. Для правильного выбора критерия оценки необходимо руководствоваться принципами системного анализа, которые требуют, чтобы оптимизируемый объект рассматривался в комплексе и взаимосвязи и чтобы были учтены все влияющие факторы.

В зависимости от характера задач по выбору того или иного технического решения каждый из этих критериев может применяться либо один, либо в комплексе с другими, при этом один дополняет другой. Для общей оценки строительства того или иного предприятия принимается обычно целая совокупность технико-экономических показателей.

Одним из важнейших принципов выбора критериев оценки эффективности технических решений, особенно при комплексной оценке технологии разработки месторождения в целом, является учет всех возможных последствий применения этой технологии как в сфере производства руд, концентратов, металлов, так и в сфере других отраслей народного хозяйства, где будет потребляться продукция данного предприятия и где проявится его экономическое влияние, а также социальные, экологические и другие последствия.

При решении задач выбора и оценки эффективной технологии разработки месторождений полезных ископаемых применительно к современным экономическим условиям очень важно принимать во внимание не только величину удельной прибыли, но и величину производимой продукции, затрат на ее производство, а также время получения прибыли и производства затрат, обеспечивающих ее получение. Важно иметь в виду, что прежде, чем начнет работать та или иная технология, необходимо либо построить рудник или его реконструировать, либо приобрести, смонтировать и освоить те или иные технологические комплексы, либо пройти дополнительные выработки и выполнить другие работы.

При разной степени освоения месторождения или при разных технологиях для того, чтобы начать выдавать полезное ископаемое и получать прибыль (дополнительную прибыль), надо сделать разные затраты и потратить разное время на выполнение подготовительных работ и освоение нового оборудования. При разных системах разработки надо произвесги разные затраты на подготовку необходимых для нормальной работы горного предприятия вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов.

Если при плановой экономике эти обстоятельства и факторы можно было не учитывать, поскольку каждое предприятие получалс

редства на реконструкцию и внедрение новой техники от отрасли или осударства, то в условиях рыночной экономики неучет их может при-ести к ошибочным выводам. В общем виде критерий для оценки той щи иной предлагаемой к применению технологии с учетом разновре-1енности затрат и прибыли может быть представлен суммой прибыли а какой-то расчетный период времени или величиной удельной прибыли. Сумма прибыли (руб) определится по формуле

t-1 1и (H Ь] t i

при nPrt-Ai(Li st-Cflt),

де te и tp - время, которое необходимо затратить на подготовительные >аботы до начала очистных работ и расчетное время применения усваиваемой технологии, лет; Cet - затраты на приобретение оборудо-;ания и подготовительные работы в t-м году, руб; At - производсгвен-1ая мощность горного предприятия при оцениваемом варианте техпо-югии в t-м году, т/год; Е - коэффициент дисконтирования затрат во (ремени, доли ед.; E«t -коэффициент, учитывающий процентную ставку m кредит для выполнения подготовительных работ в t-м году, доли ;д.; Цд и Сд - извлекаемая ценность добываемого полезного ископаемого и затраты на его добычу и переработку в t-м году, руб/т.

Определение величины ущерба, который наносится горными работами окружающей среде, имеет огромное значение для того, чтобы гравильно установить целесообразность разработки того или иного месторождения, обосновать способ его разработки и технологию гор-1ых работ, а также чтобы выбрать и применить наиболее эффективные фиродоохранные мероприятия и способы восстановления нарушен-1ых природных ресурсов.

По разработанным нами методикам была составлена экономико-математическая модель разработки Тырныаузского месторождения и m ее основе сделано предложение по порядку разработки.

Главная идея нашего предложения по порядку разработки за-слючается в обеспечении независимой друг от друга работы карьера и )удника. Карьером осуществлять выемку всех запасов Слепой залежи :низу вверх, а подземным рудником но мере возможности прекратить шзработку верхних горизонтов Слепой залежи и перенести фронт ра-5от на нижние горизонты, в частности на запасы, расположенные вы-пе и ниже уровня штольни горизонта 2015 м. И разработку веста снизу терх навстречу карьеру.

Разработка нижних горизонтов подземным способом может при »том осуществляться несколькими возможными вариантами. Один из шх, наиболее простой - частичная отработка богатых участков камерами устойчивых размеров. Остальные запасы этих горизонтов могут

быть извлечены спустя несколько лет, после того как будет построен закладочный комплекс и заполнены закладочным материалом первичные камеры.

Второй возможный вариант - это отработка нижних горизонтов Слепой залежи и Главного скарна возможно даже начиная с уровне ниже горизонта 2015 м сразу системами с закладкой перепускаемыми с верхних горизонтов иди из карьера бедными карбонатными рудами или их отходами (обедненной фракцией) после отделения из них обо-гащснной части. Отделение обогащенной части может осуществляться в соответствии с предложенными технологиями (A.c. № 1461938, А.с Лго 1120104 шш A.c. Лге 124CI24). Отходы карбонатных руд могут был превращены в твердеющую закладку либо известным путем инъекции i них впоследствии цементного раствора, либо путем отработки в камерах мраморов и других карбонатных пород слабым раствором низкосортной серной кислоты до получения из них определенного количества гипса и создания скрепленного гипсом твердеющего массива пс предлагаемой технологии (A.c. № 1481438).

Применение данного варианта отработки Слепой залежи карьером сверху вниз, а подземным рудником снизу вверх позволит значительно увеличить производство вольфрама и молибдена. Это увеличение может быть очень большим, если учесть, что карьер может npt этом увеличить производительность по металлу в руде практически более чем вдвое, а рудник может разрабатывать участки в 2-3 раза бо лее богатые, чем на верхних горизонтах. Применение предлагаемо? технологии закладочных работ позволит сократить затраты на заклад ку.

Применение восходящего порядка подземной разработки позво лит резко сократить объемы горно - капитальных и горно - подготови тельных работ на верхних горизонтах, которые будут отрабатывать» полностью карьером.

Для карьера целесообразно также оставить запасы потерянных не верхних горизонтах руд Главного скарна и других участков, на кото рых в настоящее время ведется повторная разработка подземным спо собом.

В силу взаимовлияния карьера и рудника и разных горногеоло гических и горнотехнических условий их применения производствен ная мощность предприятия в зависимости от принятого варианта под земной разработки может значительно изменяться. Еще больше изме няется производственная мощность предприятия при альтернативно* варианте - при переходе только на подземный способ. На построенно\ уже предприятии разницу в капиталовложениях можно не учитывать.

Повышение качества запасов и достоверности результатов раз ведки возможно путем увеличения удельных затрат на геологоразве дочные работы и доведения запасов до более высокой категории раз

веданности. Это увеличение затрат на геологоразведочные работы должно бьпъ разным на разных месторождениях и экономически целесообразным, оптимальным с позиции комплекса работ по разведке и разработке месторождений, оно должно соответствовать минимуму затрат на эти работы.

Оптимальная достоверность величины запасов и содержания в них полезных компонентов может быть установлена на основе выявления варианта, обеспечивающего максимум экономии по сравнению с базовым вариантом.

Извлекаемая ценность добываемой рудной массы также должна определяться с учетом вероятности подтверждения величины содержания полезных компонентов в запасах и добываемой рудной массе, в зависимости от чего могут изменяться показатели обогащения (извлечение в концентраты и содержание в концентратах) и отпускные цены, если ошибка в определении содержания металлов в руде достаточно велика.

Чем выше будет достоверность подтверждения запасов и полнота их извлечения, тем меньше количество запасов потребуется разведывать и разрабатывать. Аналогично этому, чем более комплексно будут использоваться запасы, тем меньше потребуется разведывать и разрабатывать новых месторождений. И, соответственно, меньше потребуется нарушать природных объектов (ресурсов) и меньше будет ущерб окружающей среде.

Обоснование оптимальных схем н параметров вскрытия и подготовки запасов для подземной разработки месторождения при открыто-подземном способе должно осуществляться с учетом возможного взаимовлияния карьера и рудника с целью более полного использования преимуществ, которые представляются при совместной или поочередной работе карьера и рудника.

Сравнение способов и схем вскрытия и подготовки, установление основных размеров рудничного поля, определение количества стволов и решение других задач вскрытия и подготовки месторождения к эксплуатации может быть осуществлено на основе критерия, представляющего собой сумму таких показателей, как капитальные и эксплуатационные затраты, возврат средств от реализации попутной руды, ущерб от потерь в охранных целиках и эффект от более раннего ввода рудника в эксплуатацию и освоения проектной мощности.

Одной из важнейших задач разработки является оптимизация высоты этажей, от величины которой в очень большой степени зависят многие технико-экономические показатели, в том числе капитальные и эксплуатационные затраты, качество добываемого полезного ископаемого, потери, а также производственная мощность рудника.

При одной и той же величине активной рудной площади в случае увеличения высоты этажа (по сравнению с каким-то базовым вариан-

том) можно соответственно сократить количество забоев подготовительно-нарезных работ для подготовки к эксплуатации того же количества запасов, что и при базовом варианте, А число очистных забоев за счет этого можно увеличить, благодаря чему может быть увеличена производственная мощность рудника и снижена себестоимость добычи и переработки. Это особенно важно для малых рудников, на которых доля условно-постоянных затрат особенно велика.

Одновременно с определением высоты этажа должен осуществляться выбор схемы подготовки этажа. При этом необходимо руководствоваться следующими соображениями. В условиях крутопа-дающнх и наклонных рудных тел большой мощности применяют как штрековую (полевую и рудную) так и ортовую (тупиковую или кольцевую) схемы подготовки.

Часто при полевой подготовке уменьшается длина штреков и обеспечиваются значительно большие скорости подготовки этажей и блоков к эксплуатации, чем при рудной. К тому же при полевой подготовке при эксплуатации снижаются затраты на транспорт, вентиляцию и т.п. Обеспечивается более высокая интенсивность работы блоков и транспорта по прямым и устойчивым выработкам.

Наши исследования показали, что полевую подготовку целесообразно применять вместо рудной. В частности, это было выполнено на рудниках Урупского ГОКа, Джидинского вольфрамо-молибденового комбината и Садонского свинцово-цинкового комбината.

Частичное внедрение нолевой подготовки на руднике "Холтосон" Джидинского ВМК позволило в 1986-1987гг. извлечь дополнительно десятки тонн вольфрама и обеспечить экономию около 350 тыс. руб. (в ценах 1987 г.).

Как известно, минимальное число вскрывающих месторождение стволов на сравнительно небольших рудниках обычно принимают 2 или 3, исходя из соображений достаточности одного ствола для подъема всей руды и породы. Применительно к условиям разработки месторождений полезных ископаемых одного вида примерно одинакового качества такое решение в принципе вполне приемлемо. Для упрощения технологической схемы породу от проходки выработок, как правило, смешивают с рудой, дополнительно разубоживая ее. При такой разработке, как правило, руда разубоживается. Кроме этого, усложняется шихтовка руды для обеспечения постоянства содержания металлов в руде. Тем не менее, постоянства качества добываемой рудной массы никогда не достигается. Как следствие всех этих факторов снижается извлечение при обогащении и качество концентратов, а значит и извлекаемая ценность добываемой рудной массы. Для шихтовки многосортных и многокомпонентных руд требуется значительно большее количество блоков в очистной выемке, чем без шихтовки, из-за чего

снижается производственная мощность рудника. Эти факторы учитываются при определении числа стволов по предлагаемой методике.

Если учесть, что при раздельной добыче и переработке может 5ыть значительно увеличена извлекаемая ценность добываемой рудной массы, то можно полагать, что во многих случаях при разработке комплексных многосортных руд увеличение чиста подъемных стволов может обеспечить не только более эффективную работу предприятия, но и более полное и комплексное использование запасов недр.

Для рудников при комбинированной открыто - подземной разработке одним из важнейших факторов, влияющих на производственную мощность, является степень влияния карьера. В ряде случаев этот фактор может оказаться одним из решающих. Однако известными методиками определения производственной мощности этот фактор не учитывается.

Установление годовой производственной мощности является одним из важнейших вопросов оптимизации горных работ.

В наиболее общем случае разработки месторождения формула для определения производственной мощности рудника по горным возможностям имеет вид

.И 1 -

где Б'з - площадь горизонтального сечения рудной залежи (с учетом многолтажности разработки) разрабатываемой ]-й системой разработки, м2; Мот - коэффициент подтверждения величины запасов, отрабатываемых ^й системой разработки; Ки, !СМ) - коэффициенты, учитывающие влияние угла падения и мощности рудных залежей при ¡-й системе разработки, ед; П, и Pj - потери и разубоживание руды при >й системе разработки, доли ед.; к - число систем разработки.

При применении на руднике систем разработки с обрушением активная площадь горизонтального сечения рудных залежей будет меньше, как в силу большей взаимосвязи и взаимовлияния с карьером, так и в силу необходимости оставления охранных целиков у вскрывающих выработок рудника и определится (м2) по формуле

!=а п ) п

кол -д,д(1)/ш -

1=1 /1=1 >=1

где Эои - площадь горизонтального сечения рудных залежей в зоне влияния карьера на ¡-ом этаже при подземной разработке месторождения системами с обрушением, м2.

Известные методы определения оптимальной производственной мощности рудника основаны на установлении минимума либо эксплуатационных затрат (себестоимости добычи), либо приведенных затрат. В период стабильного экономического развития, а особенно при постоянном уровне рентабельности и наличии плановых государствен-

ных инвестиций, эти критерии были вполне достаточными для решения многих задач разработки месторождений полезных ископаемых, в том числе задачи определения оптимальной производственной мощности горного предприятия.

При сравнении вариантов производственной мощности одновременно должна решаться задача обоснования оптимального выемочного контура запасов месторождения. Поэтому прежде всего должна быть установлена оптимальная производственная мощность в пределах каждого контура месторождения, а затем осуществлено сравнение вариантов оптимальных производственных мощностей рудника разных контуров месторождения. Наиболее эффективный из контуров будет соответствовать величине принимаемых к разработке запасов, а производственная мощность этого контура будет оптимальной на данный период для всего месторождения.

В общем виде критерий для определения оптимальной производственной мощности рудника или оценки той или иной предлагаемой к применению технологии с учетом разновременности затрат и прибыли может быть представлен суммой прибыли или величиной удельной прибыли за вычетом затрат на капитальные работы за какой-то расчетный период времени. Сумма прибыли (руб) определится по формуле

1-1 1»! и + Е) 1=1

+Т-Ъг2>к<1 - ч/й)(Цй01- Сдо1- Кг ь),

где АР1 - производственная мощность рудника подземных работ без учета влияния карьера при системах с обрушением в 1-м году, т/год; 1}/р( - доля снижения производственной мощности рудника (одновременно отрабатываемой рудной площади) в г-м году под влиянием работ в карьере, доли ед.; Л1 - разница в сроке начала работ на руднике и в карьере, лет; - доля снижения производственной мощности карьера под влиянием работы рудника в 1-м году; I [;гл и С до1 -извлекаемая ценность добываемой рудной массы и затраты на добычу и переработку (без вскрышных работ), руб/т и текущий коэффициент вскрыши, т/т; Ъ и 1Р - время, которое необходимо затратить на подготовительные работы до начала очистных работ и расчетное время применения оцениваемой технологии, лет; Со* - затрать! на приобретение оборудования и подготовительные работы на руднике в 1-м году, руб; Е„( - коэффициент, учитывающий процентную ставку на кредит для выполнения горно - капитальных и подготовительных работ в 1-м году, доли ед.; ЦД1 и Сд - извлекаемая ценность добываемого полезного ископаемого на руднике и затраты на его добычу и переработку в Ьм году, руб/т.

Удельное значение критерия прибыли определится по формуле (руб/т)

Пр = £Прг1/ЕАр(.

1=1 / 1=1

Определив величину предварительных затрат и годовой прибыли, можно определить срок окупаемости оцениваемого мероприятия по совершенствованию технологии горных работ, например, при переходе к системам с закладкой, когда влияние карьера на рудник и влияние рудника на карьер минимально, на системы с обрушением, когда снижаются производственная мощность карьера и фронт работ на руднике, исходя из равенства затрат на предварительные подготовительные работы и получаемой рудником прибыли за вычетом снижения прибыли на карьере по формуле

Ес<*(1 ■+ Е„ ,)4 <У>,< (Ц„Лс,„)(1 - V,,) - £ Ая (Ц,„, - С1„,-Ъ1К11)(1 - уа0).

11 1-1 (-1

При переходе с систем с обрушением на системы с закладкой взаимовлияние карьера и рудника минимально, поэтому срок окупаемости определится, исходя из равенства затрат на предварительные работы и получаемой рудником прибыли

+ Бя[) АМ(ЦЛ, - С.)—^г-1-1 м (I г Е]

где Тро - расчетный срок окупаемости новой технологии, лет.

Из формулы видно, что чем больше вре.мя подготовки к применению новой технологии и чем больше затраты на подготовку, тем меньше удельная прибыль и больше срок окупаемости. И если этот срок окупаемости достаточно большой, то даже весьма эффективная технология можег оказаться экономически нецелесообразной, т.к. не дает быстрой отдачи.

Поскольку разные контуры месторождения могут иметь разные категории разведанности и, следовательно, разную вероятность подтверждения величины и качества запасов, это обстоятельство должно быть учтено в расчетах по вышеприведенным критериям. При определении извлекаемой ценности должна быть учтена вероятность подтверждения содержания металлов в руде, а при определении производственной мощности и издержек производства - вероятность подтверждения величины запасов. При этом годовая прибыль определится (руб/год) по формуле

Прг = АКз(Цд - Сд) ,

где К, - коэффициент подтверждения величины запасов полезного ископаемого, доли ед.

Вариант производственной мошносш горного предприятия, обеспечивающий максимум прибыли, согласно данной методике будет оптимальным с учетом трех стадий: разведки запасов, строительства рудника и разработки месторождения, а также вероятности подтверждения величины запасов и их качества. При этом одновременно будут решены три главные задачи оптимизации: степень разведагагости запасов, их величина и качество и производственная мощность горного предприятия. Благодаря такой оптимизации будет меньше эксплуатироваться месторождений, особенно низкокачественных, а это значит, что существенно уменьшится ущерб окружающей среде от горных работ.

Серьезным недостатком систем разработки с обрушением при открыто-подземном способе является то, что обрушение подчас доходит до поверхности и приводит к экстремальным ситуациям в карьере. Такие случаи имели место, в частности, в практике работы Мукулан-ского карьера ТВМК, где в зоны обрушения попадало оборудование и отбитая руда, что приводило к огромным ущербам. Для ликвидации этого недостатка нами была разработана технология разработки с обрушением, не доходящим до карьера, на основе определения допустимых размеров зоны обрушения. Как известно, вертикальные размеры зоны обрушения налегающих пород зависят от мощности разрабатываемой рудной залежи и горизонтальных размеров отработанного участка. Известно также, что при ограничении одного размера отработанного и обрушенного участка, например, его ширины, длина его может быть практически неограниченной без дополнительных осложнений условий устойчивости или обрушения массива горных пород. Поэтому, придавая продолговатую форму участкам, отрабатываемым системам с обрушением, ограничивая их барьерными целиками или создавая искусственные массивы, воспринимающие опорное давление, можно обеспечить разработку месторождений системами с обрушением на сравнительно небольшой глубине залегания и даже вести отработку запасов охранных целиков. В качестве опорных зон могут быть использованы инъехтированные обрушенные породы по предложенной нами технологии (A.c. № 1448053). В частности, такой технологией отработана часть запасов охранного целика под рекой Уруп.

Недостатками систем разработки с обрушением являются большие потери и разубоживание руды.

Совершенствование систем с обрушением при этом может быть осуществлено и в направлении упрощения схем подготовки и днищ блоков. Вместо дучек и воронок можно при большинстве систем разработки проходить только горизонтальные выработки. На этом принципе может быть представлен ряд вариантов систем нодэтажного и этажного обрушения с самоходным оборудованием и с вибровыпуском, сущность которых заключается в том, что подготовка днищ

эчистного пространства производится траншеями, пройденными вдоль поставочных выработок. Если применяется вибровыпуск, то на уровне сровли доставочных выработок примерно перпендикулярно им прохо-1ятся выпускные выработки и устанавливаются виброустановки того дли иного типа. Если на выпуске применяется только самоходное оборудование, то доставочные и выпускные выработки можно располагать на одном уровне. Этаж разбивается на буровые горизонты, расстояние между которыми обеспечивает оптимальную глубину бурения а схему расположения скважин. Нами разработано несколько вариантов упрощенных схем подготовки блоков (A.C. № ! 234630), которые 5ыли внедрены на рудниках Зыряновского СЦК, Тырныаузского ВМК л Урупского ГОКа. Для снижения потерь и разубоживания предложено придавать блокам и панелям соответствующую форму.

С целью повышения интенсивности очистных работ выемка руды может осуществляться в одну стадию. В этом случае для защиты массива следующей секции от сейсмического воздействия взрыва используется слой раздробленной руды, образуемый предварительным взрыванием ряда сближенных скважин на границе отбиваемой панели и массива. Можно и в каждой секции создавать компенсационное пространство, если объемы секций значительны.

Наряду с уменьшением потерь и разубоживания руды при этих вариантах систем устраняется в значительной степени и второй недостаток - несовершенство днищ и трудоемкость проходки подготовительно-нарезных выработок.

На Садонском руднике внедрен в блоках 131, 134, 135 предложенный способ разработки жильных месторождений (A.c. № 1705568), позволяющий повысить производительность добычи рудной массы в блоке, улучшить показатели извлечения из недр за счет сплошной выемки запасов. Запасы в подэтаже отбивают слоями, а блоковые восстающие проходят на каждом подэтаже со смещением нижележащего восстающего по отношению к вышележащему подэтажному штреку в плоскости, перпендикулярной линии простирания жилы на величину

' matgß

где а - угол падения залежи, град.; ß - угол сдвижения пород, град.; Ни -высота подэтажа, м; Ьм - высота последнего слоя, м; Ki - 1,0-1,2 - коэффициент, учитывающий структурную иарушениость массива в плоскости смещения и в плоскости параллельной линии простирания жилы на величину D=(a+b+c)K.2 , где а - максимальный размер применяемого доставочного оборудования, м; в - максимальный размер применяемого крепления, м; с - суммарный размер зазоров, м; Кз = 1-1,2 - коэффициент, учитывающий суммарную иарушениость массива в плоскостном смещении, причем проходку блокового восстающего нижеле-

жащего подэтажа завершают до начала отбойки нижнего слоя вышележащего подэтажа в контуре предохранительного целика блокового восстающего.

Однако обеспечение высокого уровня использования недр и в этом случае возможно только при точном определении для конкретных условий параметров систем, что представляет собой серьезную научную задачу. Весьма важным направлением дальнейшего развития систем разработки с обрушением является создание управляемого выпуска руды из блоков, чтобы активно воздействовать на сыпучую массу, изменяя размеры тел выпуска в нужном направлении, оборудовав выпускные выработки специальными устройствами. Для этого была разработана специальная оградительная передвижная крепь, которая имеет несколько выпускных отверстий и устанавливается полностью в завале руды (A.C. № 1456591).

Другие средства управления выпуском представляют собой устройства, которые устанавливаются в завале под выпускной выработкой. Эти устройства состоят из гидродомкратов в кожухе, установленных на станине, которыми руда из-под выпускного отверстия выталкивается порциями к месту погрузки (A.C. №№ 155807, 1559160, 1754908). Как показали наши исследования и опытно-промышленная проверка на Урупском руднике, наиболее эффективно управлять размерами и формой тел выпуска в помощью устройств, которые могут выталкивать слои руды из-под выпускного отверстия. Особенно, если это выталкивание осуществляется в две противоположные стороны (A.C. № 1276937).

Разработанное устройство для выпуска руды содержит неподвижный корпус, подвижную платформу с концами и средней частью с наклонными плоскостями, опоры качения подвижной платформы, привод, осуществляющий возвратно-поступательные движения подвижных щитов перекрытия с полостями под ними и опоры качения щитов. Средняя часть трапеции платформы параллельна корпусу.

Уплотнение в рудных потоках создают наклонными плоскостями средней части. Плоскости наклонены под углом естественного откоса руды, так как такое их расположение практически исключает наличие переизмельченной и уплотненной руды на подвижной платформе. Перемещая подвижную платформу в любую плоскость, столб руды, находящийся на наклонной плоскости, срезается. Дальнейшее перемещение подвижной платформы обеспечивает вынос дозы руды из-под этого уплотненного слоя.

В это же время за счет уплотнения руды в одной части рудного потока обеспечивают разрыхление противоположно направлению движения подвижной платформы части рудного потока и осуществляется опускание руды на другую плоскость средней части. Перемещая подвижную платформу в обратном направлении, обеспечи-

вают разрыхление в уплотненной части рудного потока и уплотнение в разрыхленной части рудного потока.

Перемещение подвижного щита перекрытия позволяет перекрыть поток породы и вести выпуск с одной стороны выпускного отверстия. Затем подвижный щит перекрытия перемещается из-под выпускного отверстия в доставочную выработку, а противоположный щит перекрытия перекрывает поток породы и выпуск руды ведется с другой стороны выпускного отверстия.

Несмотря на то, что для работы устройства необходима дополнительная доставочная выработка, удельный расход подготовительных выработок снижается вследствие увеличения размера выпускного отверстия

Обеспечение безопасности работ на карьере потребует на подземных работах расширения области применения систем с твердеющей закладкой. Проблема расширения области применения систем разработки с сухой, твердеющей и гидравлической закладкой важна не только для обеспечения безопасной работы в карьере, но и уменьшения временно неактивных запасов и безвозвратных потерь полезных ископаемых, а также и для более полного использования других природных ресурсов (земли, воды, строительных материалов и т.п.). В настоящее время системы с закладкой применяются в основном при разработке весьхма ценных или возгорающихся руд. Однако, как показали наши исследования и в других условиях они могут быть весьма эффективными. Системы с закладкой должны найти более широкое применение на многих рудниках, в частности, при отработке сравнительно бедных месторождений, если они позволяют вовлечь в эксплуатацию дополнительные запасы и увеличить производственную мощность рудника. Например, за счет вовлечения в эксплуатацию запасов охранных целиков под карьерами, а также природными и промышленными объектами. Особенно это важно на малых рудниках, где доля условно-постоянных затрат в себестоимости добычи и переработки велика и даже небольшое увеличение добычи может компенсировать затраты на закладку. На Урупском руднике, разрабатывающем месторождение сравнительно бедных руд, применение систем разработки с закладкой позволило вовлечь в эксплуатацию запасы охранного целика под рекой Уруп и значительно увеличить производственную мощность, благодаря чему получена большая экономия. Однако при расширении области применения систем с закладкой не следует- забывать, что затраты на закладку достаточно велики. Поэтому более перспективны системы разработки с частичной закладкой. Нами разработан целый ряд вариантов слоевых систем (A.C. Л"» 1203241 и др.), которые позволяют в 1,5 -2 раза снизить расход закладочного материала и дефицитных вяжущих.

Особую важность для более полного комплексного использования недр и охраны окружающей среды представляет совершенствование этажно-камерных и подэтажно-камерных систем с закладкой. В частности, систем и способов разработки месторождений с закладкой при отработке этажей или подэтажей снизу вверх (в восходящем порядке), особенно в условиях нагорной местности, когда все месторождение можно вскрыть, подготовить и отработать значительно быстрее, чем при традиционном порядке отработки этажами сверху вниз. Как показали наши исследования, при восходящем порядке отработки группы этажей или всего месторождения представляется возможность использовать более дешевую закладку и оставлять часть камер незаполненными, которые могут быть использованы для отсортировки и складирования в них породы и забалансовой руды, а также для захоронения в них отходов и даже вредных веществ, которые будут надежно изолированы многометровым слоем закладочного материала. При таких системах разработки можно не только снизить ущерб окружающей среде от горных работ, но и складировать в выработанное пространство отходы вредных производств и бытовые отходы, что в значительной мере может компенсировать затраты на закладку. Нами разработан целый ряд этажно-камерных систем и способов разработки (A.c. .№№ 1240124, 1270337, 1481438, 16383302 и др.), при которых предусматривается одновременная разработка нескольких этажей или подэтажей при некотором опережении отработки нижних этажей. Эти системы разработки могут применяться как при восходящей выемке месторождения, так и при нисходящей, но при условии вскрытия группами этажей, в которых отработка ведется с опережением нижних этажей.

При открыто-подземной отработке месторождений всегда остро встает проблема утилизации пустых пород, особенно вскрышных. Эту проблему можно частично решить, применив для выемки запасов целиков следующую систему разработки с закладкой (A.c. № 1638302).

Способ разработки рудных месторождений предусматривает выемку группы этажей в любом порядке; снизу вверх, сверху вниз и одновременно вверх и вниз. Запасы каждого этажа вынимают секциями в три очереди. Количество камер в секции может быть любым, но следует иметь в виду, что в первую очередь и третью отбивают руду только в фланговой камере, а во вторую очередь - в центральной части секции, где может быть расположено любое количество камер.

Наиболее эффективным направлением развития технологии горных работ для повышения безопасности работ на карьере и руднике, полноты и комплексности использования недр и улучшения состояния окружающей среды является создание комплексных и взаимосвязанных открыто-подземных способов разработай. Для условий отработки запасов Тырныаузского вольфрамо-молибденового месторождения нами

разработан способ (А.с. № 1630388), при котором запасы месторожде-1ия отрабатывают в нисходящем порядке подземным и открытым спо--.обами. Для отработки запасов очистного блока проходят подготовительные и нарезные выработки. Активные запасы руды подземной камеры отбивают, например, горизонтальными слоями снизу вверх на зткрытое очистное пространство. При этом отбитую руду в камере шстично выпускают, а частично магазинируют для того, чтобы выработанное пространство поддерживалось замагазинированной рудой и з то же время не было зажимающей среды.

Одновременно на открытых горных работах отбивают активные шпасы кондиционной и некондиционной руд с последующей их отгрузкой. После полной отбойки активных запасов подземной камеры 1риступают к полному выпуску замагазинированной в открытом зчистном пространстве руды. При этом одновременно в камеру пода-от материал закладки.

В качестве материала закладки используют горную массу, добы-адемую на открытых горных работах. Сначала подземную камеру закладывают горной массой, некондиционной для добычи подземными тарными работами. Затем подземную камеру закладывают горной иассой, некондиционной для добычи открытыми горными работами.

Поскольку горная масса, некондиционная для добычи подземными горными работами, может оказаться кондиционной для добычи эткрытьш способом, то ее перерасход на закладку подземной камеры нежелателен. Но в то же время необходимо учитывать требуемое качество нового технологического сорта руды, формируемого в подземной камере для последующей выемки его открытыми горными работами. Гаким образом, в зависимости от соотношения содержания полезных компонентов и вредных для металлургического передела (обогащении) примесей во входящих в состав нового технологического сорта руды, :е вовлеченной в выпуск на подземные выработки руде, некондиционной для добычи подземным способом, и руде, некондиционной для до-эычи открытым способом, необходимые соотношения объемов этих руд обеспечивают ведение выпуска горной массы на подземные выработки и одновременной закладкой подземных камер без формирован™ з них открытого очистного пространства.

Формирование необходимого качества нового технологического юрта достигают следующим образом. В состав руды, не вовлеченной в шпуск на подземные горные выработки, входят междукамерные целики днища и потолочины камер, а также гребни потерянной руды между шпускными выработками. Если размеры междукамерных целиков, щищ и потолочин камер выбирают при проектировании, то количе-л-во руды, потерянной между выпускными выработками, регулируют моментом прекращения ведения выпуска. Эти потери снижают до из-

вестных пределов при ведении выпуска до максимально возможной дозы и увеличивают при ранней остановке выпуска.

В предлагаемом способе для максимального снижения этого вида потерь руды в качестве закладочного материала, вовлекаемого в выпуск, т.е. снижающего качество добываемой рудной массы, используют горную массу, некондиционную для добычи подземными горными работами в объеме

Ун= 0,05 В2 Н К1-1<2,

где В - ширина камеры, м; Н - высота камеры, м; К1 - коэффициент, зависящий от качества горной массы, некондиционной для добычи подземными горными работами, Ю =0,7-1,4; Кг - коэффициент, зависящий от необходимого качества нового технологического сорта для добычи открытыми горными работами, Кг= 1,5-1.

Данный способ демонстрирует один из основных принципов проектирования систем разработки для подземной выемки запасов месторождений: обязательность учета необходимости формирования нужного качества технологических сортов руд, добываемых подземным и открытым способами. Это в свою очередь обеспечивает полноту и комплексность использования недр и улучшение состояния окружающей среды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа является законченной научной квалификационной работой, в которой изложены научно-обоснованны* технические, экономические и технологические решения, внедрение ко торых внесло значительный вклад в ускорение научно-техническогс прогресса.

Основные научные, практические выводы и рекомендации, полу ченные в результате проведения исследований, сводятся к следующему:

1. Анализ разведанных и отработанных запасов и содержаний I них металлов показывает их постоянное несоответствие. Вариация за пасов составляет от 0,54 до 1,1, а содержаний от 0,52 до 0,95. Данно! обстоятельство приводит к неподтверждению проектной мощносп рудников и обогатительных фабрик, что вызывает перерасход капи тальных вложений и эксплуатационных затрат.

2. Разработана методика экономической оценки комплекса раз ведки, добычи и переработки с учетом вероятности подтверждений ис ходной информации по количеству и качеству полезных ископаемы* изменение производственной мощности комплекса в целом.

3. Разработана методика определения производственной мот ности рудника по горным возможностям с учетом влияния карьера.

4. Разработаны методические положения по обоснованию оптимальной производственной мощности горного предприятия в современных экономических условиях, учитывающие сроки строительства предприятии, величину инвестиций, процентную ставку на кредит, транспортирование конечной продукции и рынки сбыта. Производственная мощность горного предприятия обосновывается одновременно с оценкой контуров разрабатываемого месторождения с учетом ущерба окружающей среде.

5. Разработаны основные методические положения по оптимизации вскрытия и подготовки запасов рудника с учетом влияния карьера.

6. Предложены и внедрены варианты систем разработки с обрушением (A.c. № 1680986 и A.c. № 1384753) обеспечивающее снижения потерь и разубоживания руда на 6% и 8% соответственно.

7. Разработаны и внедрены системы разработки с закладкой выработанного пространства (A.c. Ж№ 1162978, 1203241, 1240124, 1270337, 1481438, 16383302), которые позволяют снизить расход закладочных материалов в 1,5-2 раза и создают возможность для складирования отходов вредных производств и бытовых.

8. Создана новая экономико-математическая модель разведки-разработки месторождений, обеспечивающая доразведку рудного массива в пределах блока, снижение потерь полезных ископаемых и затрат на добычу горной массы на 11%. Предложен и внедрен способ разработки месторождений (патент ВНИИГПЭ), обеспечивающий увеличение высоты этажа в 1,2 раза, интенсивность отработки блоков в 1,12 раза, дополнительное вовлечение в отработку надштрековых и под-штрековых целиков при снижении общего уровня потерь по руднику на 8 %.

9. Для активизации воздействия на сыпучую массу с целью изменения размеров тел выпуска и формирования их необходимой формы разработаны и внедрены устройства (A.c. № № 1456591, 155807, 1559160, 1754908, 1276937).

10. Разработанны и внедрены в производство на рудниках "Молибден", "С'адон", "Холтосон" и "Урупский" несколько вариантов упрощенных схем подготовки блоков (A.c. №№ 1234630, 1680986), способ разработки жильных месторождений (A.c. № 1705568), обеспечивающие снижение потерь и разубоживания руды на 10-12 % и 15 % соответственно и повышение производительности добычи руды в блоке в 1,8 раза.

11. Разработана технология комбинированной открыто-подземной отработки месторождений, обеспечивающая повышение качества формируемого нового технологического сорта для добычи открытыми горными работами и повышающая полноту и комплексность использования цедр на 8 % и улучшение состояния окружающей

среды (за счет добычи некондиционных руд, оставленных при подземном способе разработки).

Разработанная экономико-математическая модель оценки комплекса разведки-разработки месторождений, методические положения по выбору и обоснованию оптимальной производственной мощности комплекса в целом по оптимальному контуру новые технологические решения по подземной и комбинированной отработке месторождений полезных ископаемых внедрены в учебный процесс в виде отдельных лекций, учебных пособий и учебников.

Фактический экономический эффект от внедрения разработанных рекомендаций и способов разработки месторождений полезных ископаемых составил на 1 993 год 3,5 млн. рублей.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Игнатов В.Н., Дулин А.Н., Старцев Ю.Г. Глава 5 Оценка запасов месторождения. Установление кондиций на руду // В кн. Шеста-кова В.А. Проектирование рудников: Учебн. для студ. вузов,- М., Недра,- 1987,- С. 84 - 99.

2. Игнатов В.Н., Дулин А.Н., Старцев Юл . Глава 6 Методы обоснования производственной мощности рудника // В кн. Шестакова

B.А. Проектирование рудников: Учебн. для студ. вузов.- М., Недра,-1987,-С. 99- 133.

3. Игнатов В.Н., Дулин А.Н., Старцев Ю.Г. Глава 8 Комплексное обоснование технологических схем, параметров вскрытия месторождения и подготовки горизонтов к эксплуатации // В кн. Шестакова В.А. Проектирование рудников: Учебн. для студ. вузов,- М., Недра,- 1987.-

C. 144- 166.

4. Игнатов В.Н., Дулин А.Н., Старцев Ю.Г. Глава 9 Методические основы комплексной оценки технологических схем подготови-теяьно-нарезных и очистных работ // В кн. Шестакова В.А. Проектирование рудников: Учебн. для студ. вузов,- М., Недра,- 1987.- С. 166 -186.

5. Игнатов В.Н., Разоренов Ю.И. Глава 7 Сравнение способов разработки месторождения и определение границ открытых горных работ // В кн. Шестакова В.А. Проектирование горных предприятий: Учебн. для студ. вузов,- 2-е издание, перераб.- М.: Издательство Московского государственного горного университета.,- 1995,- С. 271 -290.

6. Игнатов В.Н., Прилепский Ю.И., Ткачев В.А. Глава 9 Оптимизация систем разработки и технологии очиегных работ // В кк. Шестакова В.А. Проектирование гор пых предприятий: Учебн. для студ. ву-

ов,- 2-е издание, перераб.- М.: Издательство Московского государ-твенного горного университета.,- 1995,- С. 334 - 400.

7. Научные основы открыто-подземной добычи руд в современ-:ых экономических условиях,- Новочеркасск: НГТУ, 1998,- 232 с Соавторы Шестаков В.А., Разоренов Ю.И., Семенов М.И.).

8. Обоснование эффективной технологии подземной добычи руд [ри открыто-подземном способе разработки.- Новочеркасск: НГТУ, 998,- 85 с.

9. Рациональное использование недр // М.: Недра, 1990.- Разд. 7-9, . 118-185 (Соавтор Шестаков В.А.).

10. Проектирование предприятий с подземным способом добычи голезных ископаемых. Справочник // М.: Недра, 1991.- Разд.З - с. 29194 (Соавтор Шестаков В.А.).

11. Оптимизация параметров горных работ на рудниках // М.: 1едра, 1993,- Подразд. 7.4,- с. 220-227 (Соавторы Шестаков В.А., Ду-лн А.Н.).

12. Поэтапность освоения месторождений как важный элемент 'удника будущего И Перспективы развитая технологии подземной 1азработки рудных месторождений: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. онф., 5-7 февр. 1985 г. Секц. IV-V.-M., МГИ, 1985.- с. (Соавтор Шес-аков В.А).

13. Методологические основы оценки эффективности использо-ания рудных месторождений в районе действующих предприятий // 'ед. журн. "Изв. Сев.-Кавк. науч. центра высш. нтк. Техн. науки". -'остов-на-Дону, 1985. - 10 с. - Деп. в ВИНИТИ 12.04.S5. № 2491-85. ^еп. (Соавторы Шестаков В.А., Марков B.C.).

14. Оценка ущерба от оставления охранных целиков // Изв. вузов, ори. журн. - 1985.-№ 2.-е. 27-29. (Соавторы Шестаков В.А., Дулин Ш.).

15. К вопросу оценки эффективности вовлечения в эксплуатацию |уд забалансовых запасов // Рациональное использование недр и раз-1аботка новых технологий: Тр. VIII научн.-практ. конф. молодых уче-[ых и специалистов, 22-23 окт. 1984 г./ Новочерк. политехи, ин-т,-1овочеркасск, 1985,- с. 47-53. -Деп. в ВИНИТИ 11.06.85, № 4086-85 (еп. (Соавторы Шестаков В.А., Ханагян Г.С.).

16. Эффективные направления совершенствования технологии (одземной добычи руд // Совершенствование подземной разработки 1ссторождений руд цветных и черных металлов. -Алма-Ата, 1986. -с. 78-179. (Соавторы Шестаков В.А., Чсрнышков В.И.).

17. Методические основы оценки месторождений и вовлечение в ксплуатацгао забалансовых руд: Учеб. пособие для студентов спец. '202, 0209. Новочеркасск: НИИ. 1986. -86 с. (Шестаков В.А., Дулин V.II., Разоренов Ю.И., Чернышков В.И.).

18. Способ разработки месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства // A.c. 1203241 СССР МКИ Е21 С41/06, E2I Г-15/00.-3780428/22-03; Заявл. 15.08.84; Опубл. 07.01.86 Бюл. № 1 (Соавторы Шестаков В.А., Чернышхов В.И.).

19. Днище очистного блока // A.c. 1234630 СССР, МКИ Е21 С4Ш6.-№ 3820706/03; Заявл. 06.12.84; Опубл. 30.05.86. Бюл. № 20. (Соавторы Шестаков В.А., Версилов С.О., Дулин А.Н.).

20. Эффективная технология разработки месторождений в высокогорных районах // Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья: Тез. докл. I Всесоюз. семинара, 17-19 сент., г. Фрунзе,-Фрунзе, ФГШ, 1987.-е. 135 (Соавтор Шестаков В.А.).

21. Способ разработки мощных рудных тел // A.c. 1270337 СССР. МКИ Е21 С41/06.-№ 3898956/03; Заявл. 22.05.85; Опубл. 15.11.85. Бюл. № 42. (Соавторы Шестаков В.А., Мосинец В.Н.).

22. Устройство для выпуска руды // A.c. № 1276837 СССР МКИ Е21 Г-13/04,- №3945567/03; Заявл. 21.08.85; Опубл. 15.12.86. Бюл. №46. (Соавторы Шестаков В.А., Дулин А.Н.).

23. Способ разработки рудных тел // A.C. 1314066 СССР МКИ Е21 С41/06,- № 4011058/03; Заявл. 06.04.86; Опубл. 30.05.87. Бюл. № 20. (Соавторы Шестаков В.А., Старцев Ю.Г.).

24. Проектирование рудников: Учебник для вузов по спец. "Технология и комплексная механизация подзем, разработки месторождения полезных ископаемых" II М.: Недра, 1987,- Разд. 5, 6, 8, 9- е.: 84-99, 99-132, 144-165, 166-186. (Соавторы Шестаков В.А., Старцев Ю.Г.) .

25. Способ разработки наклонных рудных тел // A.c. 1448053 СССР МКИ Е21 С41/06,- № 4253029/03; Заявл. 06.04.87; Опубл. 30.12.88. Бюл. М> 48 (Соавторы Шестаков В.А., Борщ-Компониец В.И.).

26. Способ разработай месторождений полезных ископаемых // A.c. 1384753 СССР МКИ Е21 С41/06,- № 4025104/03; Заявл. 12.02.86. Опубл. 30.03.88; Бюл. № 12 (Соавторы Шестаков В.А., Дулин А.Н.).

27. Экономико-математическая модель совместной отработки Тырныаузского месторождения II Актуальные проблемы орг. и упр. в горном производстве: Материалы Всесоюз. конф. - М., 1986 (Соавторы Шестаков В.А. и др.),

28. Автоматизированный подсчет запасов с учетом забалансовых руд // Актуальные проблемы орг. и упр. в горном производстве: Материалы Всесоюз. конф.-М., 1986 (Соавторы Шестаков В.А,, Дулин А.Н.).

29. Обоснование нормативов потерь и разубоживания руды с учетом забалансовых запасов // Материалы ХГ науч.-техн. конф. молодых ученых и специалистов. НПИ,- Новочеркасск, 1986.-е. (Соавтор Шестаков В.А.).

30. Эффективная технология разработки месторождений в высокогорных условиях // Проблемы разработки пол. ископаемых в условиях высокогорья: Тез. докл. I Всесоюз. семинара, 17-19 сент. 1987 г,-Фрунзе, 1987.-c.135 (Соавтор Шестаков В.А.).

31. Оптимизация открыто-подземной разработки Тыриыаузского месторождения // Разработка и применение САПР и АСУ горного пр-ва: Тез. докл. Всесоюз.-науч.-техн. совсщ.-Алма-Ата, 1987.-С.20-22 (Соавторы Шестаков В.А., Хакулов В.А.).

32. Определение параметров и эффективности технологии с неполной закладкой // Рациональное использование недр и разработка новых технологий / Нсвочерк. политехи, ин-т.-Новочеркасск, 1988.-е 14-20.-Деп. в ВИНИТИ 14.06.88, № 4662-В88 (Соавторы Шестаков В.А., Логачев A.B.).

33. Обоснование оптимального уровня потерь и разубоживания руды на сложном рудном месторождении // Рациональное использование недр и разработка новых технологий / Повочерк. политехи, ин-т. Новочеркасск, 1988. с.2-13. ил. Библиогр. 3 назв. Деп. в ВИНИТИ 14.06.88. № 4662-В88 (Соавтор Черников С.Ф.).

34. Совершенствование разработки месторождений с сухой закладкой // Ресурсосберег. технолог, разраб. месторожд. / Новочерк. политехи. ин-т.-Новочеркасск, 1988.-е. 16-21.-Деп. в ВИНИТИ 25.11.88, № 8310-В88 (Соавтор Хорошавин A.A.).

35. Способ разработки рудных тел //.A.c. 1314066 СССР МКИ R21 С41/06.-М> 4011058/22-03; Заявл. 22.01.86. Опубл. 30.05.87. Бюл. № 20. (Соавторы Шестаков В.А., Старцев Ю.Г., Пехов С.С.).

36. Способ разработки наклонных рудных тел // A.c. 1448053 СССР МКИ Е21 С41/06,- № 4253029/22-03; Заявл. 06.04.87. Опубл. 30. 12.88. Бюл. ЛЬ 48 (Соавторы Шестаков В.А., Борщ-Компониец В.И.).

37. Способ разработки месторождений полезных ископаемых // A.c. 1384753 СССР МКИ Е21 С41 /06.4025104/22-03; Опубл. 30.03.88. Бюл. № 12 (Соавторы Шестаков В.А., Дулин А.Н.).

38. Оградительная передвижная крепь // A.c. 1456591 СССР МКИ Е21 Д19/02.-№ 4221454/22-03; Зляил. 06.04,87. Опубл. 1989, Бюл. М> 5 (Соавторы Шестаков В.А., Беркович В.Х., Дик Ю.А.).

39. Способ разработки рудных месторождений // A.c. 1461938 СССР МКИ Е21 С41/06,- № 4286614/23-03.-3аявл. 20.07.87. Опубл. 1989. Бюл. ЛЬ 8 (Соавторы Шестаков В.А., Хакулов В.А., Джамбаев Ф.М.).

40. Способ закладки выработанного пространства // A.c. 1481438 СССР МКИ Е21 Г15/00,- № 4304863/23-03.-Заявл. 14.09.87. Опубл. 1989. Вюл. Na 19 (Соавторы Шестаков В.А., Хакулов В.А.).

41. Способ управления выпуском руда // A.c. 1608342 МКИ Е21 341/22.- № 4415500/03,- Заянл. 25.04.88. Опубл. 23.11.90. Бюл. № 43 Соавторы Шестаков В. А. и др.).

42. Способ выпуска руды // A.c. 1551807 МКИ Е21 С41/22.- № 4425468/03,- Заявл. 16.05.88. Опубл. 23.03.90. Бюл. № 11 (Соавторы Шестаков В. А. и др.).

43. Устройство для выпуска руды II A.c. 1559160 МКИ Е21 С41/22.- № 446389/03. Заявл. 19.07.88. Опубл. 23.04.90. Бюл. № 15 (Соавторы Шсстаков В.А., Сергеев В.В.).

44. Способ совместной разработки месторождений // A.c. 1630388 МКИ Е21 С41/00.- М> 4488782/03; Заявл. 18.07.88. ДСП (Соавторы Шестаков В.А., Хакулов В.А.).

45. Способ разработки рудных месторождений II A.c. 1638302 МКИ Е21 С41/16.-Заявл. 16.05.88. Опубл. 30.03.91. Бюл. № 12 (Соавторы Шестаков В.А., Дулин А.Н.).

46. Способ открытой разработки рудных месторождений, нарушенных подземными горными работами // A.c. 1606661 МКИ Е21 С41/00,- Заявл. 26.06.88. Опубл. 15.11. 90. Бюл. № 42 (Соавторы Шестаков В.А., Разоренов Ю.И.).

47. Система автоматизированного проектирования выбора оптимального контура разработки месторождений И Оптимизация подземных горных работ на рудниках.-Новосибирск. 1989.-е. 37-41 (соавторы Шестаков В.А., Дулин А.Н.).

48. Совершенствование подземной разработки жильных месторождений II Всесоюз.науч. техн. конф. "Теория и практика стр-ва и эксплуатации высокопроизводительных подземных рудников: Тез. докл. ./• МПИ.-М., 1990.-c.l9 (Соавторы Шестаков В.А., Прилспский Ю.И.).

49. Совершенствование открыто-подземного способа разработки // Совершенствование комплексной открыто-подземной разработки месторождений: Тез. докл. научн.-техн. семинара, 21-23 ноября 1990 г,-Кривой Рог, 1990.-C.73-74 (Соавторы Шестаков В.А., Дулин А.Н.).

50. Система автоматизированного выбора оптимального контура месторождения // Имитационное моделирование горного производства: Сб. ст./ ГИ КНЦ АН СССР.- Апатиты, 1990.-c.9-10 (Соавторы Шестаков В.А., Дулин А.Н.).

51. Открыто-подземный способ разработки - важное направление экологизации горных работ // Пути решения эколого-технологич. задач на горных предприятиях: Тез. докл. межресп. науч.-практ. конф. Ташкент, 1991.- с. 6-7 (Соавтор Шестаков В. А.).

52. Способ разработки рудных месторождений // A.c. 1461938 СССР МКИ Е21 С41/06.-№ 4291075/23-03 (Соавторы Шестаков В.А., Хакулов В.А.).

53. Способ освоения склонов II A.c. 1575972 СССР МКИ А01 В79/02,- № 4405080/30-15. Заявл. 01.02.88. Опубл. 7.07.90. Бюл. № 25 (Соавторы Шсстаков В.А., Батманов С.Н., Крюкова Н.В.).

54. Способ совместной разработки месторождений // A.c. 1754908 СССР МКИ Г13/00 Е21 .-№ 4789493/03 от 08.01.90. Опубл. 15.08.992. Бюл. № 30 (Соавторы Шестаков В.А., Хакулов В.А.).

55. Способ разработки месторождений полезных ископаемых //

A.c. 1680986 AI СССР МКИ Е21 С41/06,- Заявл. 16.10.89. Опубл. 30.09.91. Бюл. № 36 (Соавторы Шестаков В.А., Дулин А.Н.).

56. Оценка целесообразности вовлечения в эксплуатацию дополнительных запасов богатых руд на действующих предприятиях // Разработка научных основ ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых: Материалы XXXXV науч,-гехп. конф. НГТУ.- Новочеркасск, 1997,- с. 22-24 (соавторы Шестаков

B.А., Разоренов Ю.И. и др.).

57. Новая технология разработки жильных месторождений // Разработка научных основ ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых: Материалы XXXXV тауч.-техн. конф. НГТУ.- Новочеркасск, 1997,- с. 51-54 (Соавторы Шестаков В.А., Дулин А.Н. и др.).

58. Методика обоснования оптимальной производственной мощ-гости горного предприятия в современных экономических условиях // эазработка научных основ ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых: Материалы XXXXV гауч.-техн. конф. НГТУ.- Новочеркасск, 1997,- с. 55-60 (Соавторы Лесгаков В.А. и др.).

59. Оценка и доверительные пределы вероятности в устаповлеп-1ых законах распределений // Разработка научных основ ресурсособе->егающей и экологически чистой технологии добычи полезных иско-гаемых: Материалы XXXXV пауч.-техн. конф. НГТУ,- Новочеркасск, 997,- с. 69-71 (Соавторы Дорошенко С.А., Дулин P.A.).

60. Обоснование максимально возможных пределов отклонений тактических запасов от балансовых // Разработка научных основ ре-урсособерегагощей и экологически чистой технологии добычи полез-гых ископаемых: Материалы XXXXV науч.-техн. конф. НГТУ.- Ново-еркасск, 1997,- с. 71-74 (Соавторы Дулин А.Н., Позняк В.М., Дулин \А.).

61. Методы формирования рудопотоков для повышения цеп-ости добываемой рудной массы // Разработка научных основ ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных еконаемых: Материалы XXXXV науч.-техн. конф. НГТУ.- Новочер-асск, 1997.- с. 79-83 (Соавторы Шестаков В.А., Разоренов Ю.И., Ху-уев М.Т.).

62. Совершенствование систем разработки с закладкой // Ком-лексное изучение и эксплуатация месторождений полезных иско-аемых: Материалы Международной конференции. - Новочеркасск, 995. с. 164-167 (Соавторы Шестаков В.А., Дулин А.Н.).

63. Оценка достоверности информации по запасам и содержанию полезных компонентов // Комплексное изучение и эксплуатация месторождений полезных ископаемых: Материалы Международной конференции. - Новочеркасск, 1995. с. 246-250 (Соавторы Шестаков В.А., Чернышков В.И.).

64. Способы разработки рудных месторождений с неполной закладкой II Комплексное изучение и эксплуатация месторождений полезных ископаемых: Материалы Международной конференции. - Новочеркасск, 1995. с. 250-255 (Соавторы Шестаков В.А., Разоренов Ю.И.).

65. Комплекс разведка-разработка месторождений и охрана окружающей среды // Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых: Материалы Юбилейной XXXXIV науч.-техн. конф. НГТУ,- Новочеркасск, 1996. - с.7-13 (Соавторы Шестаков В.А., Литов-ченко Т.В.).

66. Методика оценки технологии добычи полезных ископаемых с учетом фактора времени II Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых: Материалы Юбилейной XXXXIV науч.-техн. конф НГТУ,- Новочеркасск, 1996. - с. 23-26 (Соавторы Шестаков В.А. Кравчепко В.П. и др.).

67. Сравнение способов разработки и обоснование оптимальногс коэффициента вскрыши в новых экономических условиях // Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чисто* технологии добычи полезных ископаемых: Материалы Юбилейно? XXXXIV науч.-техн. конф. НГТУ,- Новочеркасск, 1996. - с. 36-35 (Соавторы Шестаков В.А., Разоренов Ю.И., Дубовик И.В.).

68. Вероятностная оценка фактора "себестоимость добычи I : рудной массы" И Разработка научных основ и способов ресурсосбсре гакмцей и экологически чистой технологии добычи полезных иско паемых: Материалы Юбилейной XXXX1V науч.-техн. конф. НГТУ. Новочеркасск, 1996. - с. 73-75 (Соавторы Дулин А.Н., Кравченко В.П.),

69. Расчет надежности работы очистного блока при отказе одно го из процессов в определенном интервале времени // Разработка науч ных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой тех нологии добычи полезных ископаемых: Материалы Юбилейно] XXXXIV науч.-техн. конф. НГТУ,- Новочеркасск, 1996. - с. 75-7 (Соавторы Дулин А.Н., ХЦелгачев И.К.).

70. О необходимости учета вероятностных характеристик факте ров, формирующих критерии оценки // Разработка научных основ : способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии дс бычи полезных ископаемых: Материалы Юбилейной XXXXIV науч

схн. конф. НГТУ.- Новочеркасск, 1996. - с. 79-82 (Соавторы Дулин l.H., Дулин P.A.).

71. Способ разработки жильных месторождений. Патент по заяв-е № 95121161/03, МКИ Б21 С41/22. Заявл. 22.12.95. Решение ВНИИГ-1Э от 21.02.96. (Соавторы Шестаков В. А. и др.).

72. Способ разработки жильных месторождений // A.c. 1705586 :ССР МКИ Е21 С41/06. Заявл. 18.12.89. Опубл. 15.01.92. Бюл. № 2. Соавторы Шестаков В.А., Рудаков И.П., Прилепский Ю.И.).

73. Устройство для торцового выпуска руды // A.c. 1754908 СССР {КИ Е21 F 13/00. - Заявл. 07.01.90. Опубл. 15.08.92. Бюл. № 30 Соавторы Шестаков В.А., Сергеев В.В.).

74. Крепь сопряжения выработок // A.c. 1803575 СССР МКИ Е21 > 11/14. - Заявл. 05.01.89. Опубл. 23.03.93. Бюл. № 4 (Соавторы Шеста-эв В.А., Версилов С.О.).

75. Оптимизация системы: разведка-разработка месторождений-храна окружающей Среды // Комплексное изучение и эксплуатация есторождений полезных ископаемых: Материалы III Международной энференции. НГТУ.- Новочеркасск, 1997.- с. 18 - 21 (Соавторы Шес-1ков В.А., Прилепский Ю.И., Старцев Ю.Г).

76. Зависимости извлечения трехокиси вольфрама при обогаще-ии от содержания кальцитов в рудной массе // Комплексное изучение эксплуатация месторождений полезных ископаемых: Материалы III [еждународной конференции. НГТУ,- Новочеркасск, 1997,- с. 74 - 77 Соавторы Шестаков В.А., Дикинов Г.К., Каган Г.Ф., Мещеряков ).А.).

77. Особенности определения извлекаемой ценности руд Тыр-лаузского месторождения // Комплексное изучение и эксплуатация есторождений полезных ископаемых: Материалы III Международной шференции. НГТУ.- Новочеркасск, 1997,- с. 77 - 80 (Соавторы Шес-1ков В.А., Прилепский Ю.И., Старцев Ю.Г).

78. Новый вариант системы разработки жильных месторождений Комплексное изучение и эксплуатация месторождений полезных метаемых: Материалы III Международной конференции. НГТУ.- Но->черкасск, 1997.- с. 167 - 170 (Соавторы Шестаков В.А., Прилепский Ш.).

79. Оценка ущерба окружающей среде от горных работ // Ком-гексное изучение и эксплуатация месторождений полезных иско-1емых: Материалы III Международной конференции. НГТУ.- Ново-ркасск, 1997.- с. 237 - 244 (Соавторы Шестаков В.А., Венедиктов .А., Золотарев Ю.П.).

80. Совершенствование совместного открыто-подземного спосо-i разработки рудных месторождений // Разработка научных основ и юсобов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии до-,гчи полезных ископаемых: Материалы XXXXVI науч.-техн. конф.

НГТУ.- Новочеркасск, 1997. - с. 4 - 9 (Соавторы Шестаков В.А., Разоренов Ю.И.).

81. Методика оценки технологии подземной добычи при открыто-подземном способе /7 Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых: Материалы ХХХХУ1 науч.-техн. конф. НГТУ.- Новочеркасск, 1997. - с. 14 -17 (Соавторы Шестаков В.А., Разоренов Ю.И.).

82. Оптимальный порядок отработки запасов открыто-подземным способом // Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых: Материалы ХХХХУ! науч.-техн. конф. НГТУ.- Новочеркасск, 1997. - с. 38 - 40 (Соавторы Шестаков В.А., Разоренов Ю.И., Бо-зиев А.О.).

83. Совершенствование комбинированной открыто-подземной разработки Н Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых: Материалы ХХХХУ1 науч.-техн. конф. НГТУ,- Новочеркасск, 1997. - с. 40 - 43 (Соавторы Шестаков В.А., Семенов М.И., Разоренов Ю.И.).

:• ?sйдй-vm BÄK I

1 • 5"> ' , -il-"—.. BísaMBi"! 4 ' «Wqp * * '

V г^ную.стел&кьДОКТО1!

наук I

iïvVbl-ШК'"

.К России i!

7/ -

/ » *

/

■г

Новочеркасский государственный технический университет

ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГЙИ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧИ РУД ПРИ ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНОМ СПОСОБЕ РАЗРАБОТКИ

Специальность 05.15.02 - "Подземная разработка месторождений полезных ископаемых"

диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант: доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ Шестаков В.А.

ИГНАТОВ Виктор Николаевич

На правах рукописи

Новочеркасск, 1998

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

6

1. ОБЗОР ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПРИМЕНЕНИЯ ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНОГО СПОСОБА РАЗРАБОТКИ. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ТЕНДЕНЦИИ

ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА НА ПОДЗЕМНЫХ

РУДНИКАХ 12

1.1. Краткий анализ теорий открыто-подземной разработки 12

1.2. Основные тенденции развития сырьевой базы 21

1.3. Современное состояние открыто-подземного способа разработки рудных месторождений. 25

1.4. Современное состояние и тенденции развития технологии подземной разработки рудных месторождений 46

1.5. Проблемы создания малоотходной и безотходной

технологии 54

2. КРИТЕРИИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИИ ГОРНЫХ РАБОТ.

УЧЕТ ФАКТОРА ВРЕМЕНИ 58

2.1. Общие сведения о критериях 58

2.2. Эффективность капитальных вложений 60

2.3. Приведенные затраты 62

2.4. Прибыль, рентабельность, дифференциальная горная рента 64

2.5. Учет фактора времени 66

2.6. Предлагаемые комплексные критерии 68

2.7. Оценка ущерба окружающей среде 74

3. ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО ПОРЯДКА ОТРАБОТКИ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИ ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНОМ СПОСОБЕ ДОБЫЧИ

3.1. Экономикс» - математическая модель совместной открыто- подземной разработки

двухсортной руды на действующем предприятии 88

3.2. Оптимизация порядка отработки месторождения и варианты независимой работы карьера и рудника 92

3.3. Обоснование экономической целесообразности отказа от эксплуатации карьером при открыто - подземном

способе разработки 104

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ ПЕРЕОЦЕНКИ ЗАПАСОВ С УЧЕТОМ КАЧЕСТВА РУД, СТАДИИ ОСВОЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ И ДОСТОВЕРНОСТИ ИНФОРМАЦИИ 107

4.1. Учет качества руд, стадии освоения месторождения и достоверности информации о запасах 107

4.2. Обоснование необходимости учета степени

разведанности запасов. 115

4.3. Оптимизация системы: разведка-разработка

месторождений - охрана окружающей среды 122

4.4. Определение извлекаемой ценности разносортных многокомпонентных руд. 126

5. ВЫБОР И ОЦЕНКА СПОСОБОВ ВСКРЫТИЯ И ПОДГОТОВКИ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 133

5.1. Общие принципы оптимизации вскрытия и

подготовки рудных месторождений при

открыто-подземном способе 133

5.2. Методические основы сравнения схем и способов

вскрытия и подготовки 134

5.3. Обоснование оптимальной высоты этажа 139

5.4. Сравнительная оценка схем подготовки этажей. 144

5.5. Определение числа шахтных стволов при раздельной

добыче руд по сортам 151

6. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ СИСТЕМ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИПРИ ОТКРЫТО -

ПОДЗЕМНОМ СПОСОБЕ 156

6.1. Анализ известных методик оценки

систем разработки 156

6.2. Методики экономической оценки систем разработки месторождений руд цветных и черных металлов,

горнохимичеекого сырья 163

6.3. Предлагаемая методика оценки технологии подземной

добычи при открыто-подземном способе 165

6.4. Особенности определения извлекаемой ценности руд Тырныаузского месторождения 168

6.5. Зависимости извлечения трехокиси вольфрама

при обогащении от содержания кальцита в рудной массе 172

7. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ ПРИ ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНОМ СПОСОБЕ 177

7.1. Совершенствование систем разработки с закладкой. Способ разработки групп этажей или подэтажей.

7.2. Разработка технологии закладочных работ

без цемента 188

7.3. Совершенствование систем разработки с обрушением вмещающих пород 194

7.4. Система подэтажного обрушения с полевой подготовкой 209

7.5. Система разработки с опережающей разведочной

выработкой 214

8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ МОЩНОСТИ ПОДЗЕМНОГО РУДНИКА ПРИ ОТКРЫТО - ПОДЗЕМНОМ СПОСОБЕ РАЗРАБОТКИ 219

8.1. Факторы, влияющие на выбор производственной мощности рудника 219

8.2. Анализ методик определения производственной

мощности рудника по горным возможностям 222

8.3. Предлагаемая методика определения производственной мощности рудника по горным возможностям 231

8.4. Обоснование оптимальной производственной мощности

рудника в современных экономических условиях 233

8.5. Учет риска при определении производственной мощности рудника 239

Заключение Список литературы

246 249

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Анализ современного состояния отраслей горнодобывающей промышленности и технологии горных работ показывает, что практически во всех отраслях в течение последних десятилетий постоянно снижалось содержание полезных компонентов (металлов) в добываемых полезных ископаемых, увеличивались эксплуатационные и капитальные затраты на их добычу и переработку, катастрофически росло отрицательное воздействие горных работ на окружающую среду. Вместе с тем недра используются неполно и некомплексно. Потери полезных ископаемых составляют от 10 до 50 % , а отходы от добытого полезного ископаемого достигают 93-97 % . В результате в разведке и эксплуатации находилось неоправданно большое число месторождений и нарушалось огромное число природных объектов.

Вместе с тем при системном научном подходе имеются большие возможности для резкого изменения этого положения, приведения в действие огромных резервов горных предприятий и улучшения состояния окружающей среды. Одним из важнейших направлений совершенствования ресурсосберегающей и природоохранной технологии является расширение области применения комбинированного открыто-подземного способа разработки. Однако этому препятствует недостаточная изученность таких вопросов, как обоснование границ и последовательности применения открытого и подземного способов, порядка отработки запасов при подземном способе разработки, взаимоувязка работы карьера и рудника, обоснование их совместной оптимальной производственной мощности, создание таких систем разработки, которые при использова-

нии достоинств открытого и подземного способов и ликвидации их взаимного отрицательного влияния, обеспечивают повышение безопасности работ на карьере и руднике, повышение полноты и комплексности использования запасов, частичное складирование отходов карьера в выработанном пространстве рудника и др. Не случайно в рекомендациях РАН исследование взаимодействия работ на карьере и руднике при комбинированном открыто-подземном способе разработки признано одним из основных и наиболее актуальных направлений исследований.

Решение даже части этих задач позволит существенно повысить эффективность работы горных предприятий при улучшении использования недр и охраны окружающей среды.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - разработка научных основ оценки более полного и комплексного использования рудных месторождений полезных ископаемых для выбора наиболее эффективных направлений совершенствования технологии горных работ и создания новых способов и систем разработки.

ГЛАВНАЯ ИДЕЯ работы заключается в том, что выбор и создание более эффективных экономических и технологических решений, обеспечивающих повышение полноты и качества использования недр ш улучшение охраны окружающей среды, осуществляется на основе более совершенных, отвечающих современным экономическим условиям методик.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. В работе использован комплекс методов исследований, включающий анализ теории и практики разработки месторождений, анализ технико-экономических показателей работы горных предприятий и показателей использования недр, методы статистиче-

скош анализа, вероятностную оценку стохастических показателей, разработку методик экономической оценки параметров и технологии разработки, технико-экономические расчеты по выбору экономических и технологических решений, конструирование новых способов разработки, опытно-промышленная проверка и внедрение рекомендаций в производство.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

1. Проблемы более полного и комплексного использования недр, обоснования параметров рудника и совершенствования технологии подземной добычи руд при открыто-подземном способе разработки должны решаться на основе системного подхода при взаимосвязанном рассмотрении процессов подземной и открытой добычи полезных ископаемых и их переработки с учетом воздействия на окружающую среду.

2. Основой для эффективной подземной разработки месторождений, повышения полноты и комплексности использования недр и улучшения состояния окружающей среды при открыто-подземном способе является более детальное и достоверное изучение запасов полезных ископаемых путем увеличения затрат на разведку и применения соответствующей технологии горных работ на карьере.

3. Г1 роизводственная мощность рудника должна устанавливаться на основе оптимизации производственной мощности рудника и карьера вместе взятых.

4. Критерии экономической оценки технологических решений, а также полноты и качества использования запасов должны изменяться в соответствии с изменением экономической ситуации в стране. В условиях рынка решение задач повышения эффективности разработки рудных

месторождений, в том числе задач по обоснованию оптимальной производственной мощности рудника и технологии горных работ, должно осуществляться на основе предлагаемого унифицированного критерия эффективности и единой экономико-математической модели.

5. Разработанная методическая основа для решения задач оптимизации основных параметров рудника и технологии горных работ с учетом полноты и комплексности использования недр и охраны окружающей среды.

6. Предложенные новые способы открыто-подземной и подземной разработки месторождений полезных ископаемых, обеспечивающие повышение полноты и комплексности использования недр и других природных ресурсов.

ОБОСНОВАННОСТЬ И ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИИ, выводов и рекомендаций подтверждается:

- анализом представительного объема технико-экономических данных о запасах и показателях работы предприятий;

- применением методов теории вероятностей и математической статистики;

- широкой апробацией рекомендаций на горных предприятиях;

- положительными результатами внедрения новых систем разработки и других рекомендаций на ряде рудников.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ состоит в том, что методические положения по обоснованию параметров рудника, технологии подземной разработки и более полного и комплексного использования недр разработаны на основе системного подхода при рассмотрении во взаимосвязи процессов разведки запасов, добычи и переработки полезных иско-

паемых и охраны окружающей среды на руднике и в карьере; доказана необходимость детального и дифференцированного технико-экономического обоснования оптимальных уровней разведанности запасов, полноты и комплексности использования недр и других природных ресурсов; предложены методики оптимизации основных параметров рудников и технологии горных работ с учетом полноты и комплексности использования недр и охраны окружающей среды; на основе методик экономической оценки предложены новые эффективные технико-экономические мероприятия, способы и системы разработки.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ заключается в том, что на основе предложенных методик могут быть решены все основные задачи проектирования и эксплуатации рудников с учетом их взаимодействия с карьером и современных требований рыта. Научная основа может быть использована при оценке запасов полезных ископаемых, определении производственной мощности горных предприятий, выборе эффективных систем разработки, методов управления качеством продукции горных предприятий и т.д.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Исследования проводились в соответствии с плановой тематикой по комплексной целевой межвузовской научно-технической программе "Разработка научных основ и способов разведки и эксплуатации рудных месторождений Северного Кавказа, обеспечивающих более полное и рациональное использование недр и охрану геологической среды" сокращенно "Недра", которая была утверждена совместным приказом Минцветмета СССР и Минвуза РСФСР от 16 июля 1986 г. Начиная с 1992 г. работы продолжались по программе "Экологически чистое горное производство". Применительно

и

к условиям Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината, Джи-динскош ВМК, Урупского ГОКа, разработан ряд новых способов открыто-подземной разработки, систем подземной разработки, способов подготовки блоков и способов управления выпуском. Рекомендации по экономической оценке, выбору известных и созданию новых способов и систем разработки и способов подготовки блоков, способов выпуска руды были испытаны и внедрены на многих рудниках.

Результаты исследований широко используются в учебном процессе в горных вузах страны.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты работы докладывались на международных, всесоюзных и всероссийских научных конференциях, семинарах и конгрессах (Москва 1984 - 1986, 1990, 1993, 1995, 1996, 1997, Алма-Ата 1986, Бишкек 1989, Новочеркасск 1990 - 1997, Санкт-Петербург 1994); на межреспубликанских и республиканских конференциях и семинарах (Фрунзе 1984, 1985, 1986, 1987, Ташкент 1991, 1992, Новосибирск 1989, Красноярск 1987, Кривой Рог 1990).

11УБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано более 70 работ, в том числе 2 монографии, главы в 2 учебниках и 4 монографиях,

более 40 статей, 25 изобретений.

Считаю своим долгом выразить глубокую благодарность научному

консультанту, учителю - Академику Академии Естественных Наук Российской Федерации, Академику Академии горных наук, заслуженному деятелю науки и техники Российской Федерации, профессору, доктору технических наук ШЕСТАКОВУ Виктору Александровичу за постоянную поддержку и ценные методические указания при выполнении данной диертационной работы.

1. ОБЗОР ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПРИМЕНЕНИЯ ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНОГО СПОСОБА РАЗРАБОТКИ, АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ТЕНДЕНЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА Н А ПОДЗЕМНЫХ РУДНИКАХ

1.1. Краткий анализ теории открыто-подземной разработки

Одной из первых работ, посвященных обобщению мирового опыта открыто-подземной разработки рудных месторождений, является монография Б.П. Юматова "Технология открытых горных работ при комбинированной разработке рудных месторожденийМ., Недра, 1966, 146 с. В основном эта работа посвящена обоснованию схем и параметров карьеров. Весьма интересен опыт использования подземных выработок для вскрытия карьерных полей и транспорта руды.

Еще более полное обобщение опыта совместной открыто-подземной разработки с подробнейшим анализом теорий устойчивости массивов и бортов карьеров, сделано Д.М. Казикаевым в книге "Совместная разработка рудных месторождений", М., Недра, 1967, 167 с. Для условий подземных работ автор предложил методы расчета целиков и потолочен камер, оценки влияния взрывов на целики. Довольно подробно рассмотрены вопросы совершенствования технологии подземной разработки с твердеющей закладкой.

В частности довольно подробно рассмотрен вариант подземно-открытого способа разработки Зыряновского месторождения, при котором часть запасов (камеры) была извлечена подземным Зыряновским

рудником, а после закладки камер оставленные ранее междукамерные целики были отработаны рудником открытых работ (РОРом).

Подробный анализ запасов руды, оставленной при подземной разработке рудных месторождений, и способов добычи их открытым способом был дан в монографии А.И. Арсентьева, А.К. Полищука, Б.Н. Захватанна "Открытая разработка руд, потерянных при подземной добыче", Ленинград, Наука, 1970, 165 с. Наряду с подробным рассмотрением всех теоретических вопросов технологии открытой разработки запасов после добычи подземным способом авторы привели интересные материалы по выпуску руды из блоков, по характеру размещения потерь руды при системах с обрушением, камерных и камерно-столбовых системах разработки.

В работе Д.В. Мильченко, М.Г. Седлова, О.С. Мечикова, Д.М. Казикаева и др. "Вопросы комбинированной разработки Зыряновского месторождения и тематика научных исследований", Алма-Ата., 1963, 90 с. было дано подробное описание технологии и параметров разработки сначала подземным способом (камерно-столбовой системой с твердеющей закладкой), с последующей выемкой междукамерных и междуэтажных целиков карьером.

Одной из наиболее полно освещающей проблему является монография М.Ф. Шнайдера, В.К. Вороненко "Совмещение подземных и открытых разработок рудных месторождений", М., Недра, 1985, 132 с. В ней авторы отмечают, что в настоящее время способ совместной открыто-подземной разработки применяется