автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование параметров совместного вскрытия пологих залежей в интервале глубин больше ступени подъема

-л г. "

; ь'На правах рукописи „ уДК 622. 22: 622. 34. 012

9 ШОП '»997

ПИВЕНЬ Геннадий Федорович

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СОВМЕСТНОГО ВСКРЫТИЯ ПОЛОГИХ ЗАЛЕЖЕЙ В ИНТЕРВАЛЕ ГЛУБИН БОЛЬШЕ СТУПЕНИ ПОДЪЕМА

(на примере Талнахского рудного узла)

Специальность 05. 15. 02.- „Подземная разработка месторождений полезных ископаемых"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

Красноярск 1997 г.

Работа выполнена в Красноярской государственной академии цветных металлов и золота

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор, академик МАН ВШ Кравцов Валерий Васильевич кандидат технических наук, доцент Вохмнн Сергей Антонович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Рогинский Владислав Матвеевич

кандидат технических наук Кузнецов Юрий Сергеевич

Ведущее предприятие; ДО „СибцветметНИИпроект"

Защита состоится . г, час.^мин.

на заседании диссертационного совета К 064. 03. 04 при Красноярской государственной академии цветных металлов и золота по адресу: 660025, г. Красноярск, проспект им. газеты Красноярский рабочий, 95.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии Автореферат разослан 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного ссвета к.т.н,, доцент

-Д, И. Мерозев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Решение задач, связыитх с отработкой глубо-вдегающих месторождений в последние два десятилетия приобретает все пьшсс значение в связи с устойчивой тенденцией понижения уровня идсиня шых работ как иа отечественных так и зарубсяашх рудниках. Это обуслосле-значнтелышм ухудшением с глубиной условий ведения горних работ вслед-)не комплексного влияния ряда природных фгэторов на большинство тсхно-пнеских процессов.

Увеличение глубины разработки приводит к возрастанию удельных обгемев зно-катггалышх работ и сроков строительства рудников. Доля затрат иа про-аение выработок по разным оценкам составляет 60...80% от стоимости строи-чьства п в значительной мере определяется схемой вскрытга (местом расно-жешш, количеством стволом и их сечением, величиной гаага вскрытия я ко-честиом шагов, числом и глубиной ступеней).

Производство работ иа больших глубинах мечет необходимость решения мплскса вопросов по совершекстБоганню схем пскрытля н подготовки зг.пз-в, технологии очистных работ, подъему руды и порода, водоотливу, всягтшм-!я рудников, кондиционированию воздуха и, глаакос, сокращению объемов ронтельства и сроков свода я эксплуатацию пег.ых залежей. При подземной разработке месторождений большие глуб.тмп досткг,чуп.1 пум постепенного понижения горных работ. Это, км; правило, ¡.рутопадагогаиз ш иахлрииые .чееторозэдешм, рлспрострапягодя.'есз лэ глубин 1500...2000;.! и >лсе. Увеличение глубин:.« ведения горных работ происходит нонпюяо с оче-дншш этапами осг-огпия местороэдеиий. Величкш шага зг.злгагг от ебьемз :кршасыь!Х запасов н tpcwemi их отргботмг. Однако в кярогоЯ практика тречаотся уннкальнпе ситуации разноуровневого рг.епояог.еши групп зялс-на откоппельно небольшой плогаздо. Одт:м :п таких rpttKcpoa является ииахский рудниЛ узел, где едка пз групп (зале:?и С-1, С-2 Талнзхского ме-•сройздеияя) залегает из стубннах SGO...!GOO и отпо"с;'>з*осгп:, вторая (С-5, Се сопутствующими линзами) - 1609...2000 и (рис. I). Рзззгогтт» глубин гшгга-!л рудных тел превышает предельную, ве.тгиглу вага вегртггя, а сукм*ргш :уб;ша выходит за пределы сптамхшгсго рзгмеря аувяга по тохгачгекп?« »змоязгостю* подъема. Местораздггтм такого так» отсутствуют с£здя ргш-еггдуггягх для коигаггегего гекукяи. Окугствусг таэет п вротггаляЛ шт к» комачскского вскуитея. Оберсбягшгез re «zpsm», tax предусмотри) проектом двумя рудашешп врнмдет вг «т:» я батгшя Ksnxzutimaa гз->зт8м ка всхрштю глубоотс згясзгП, во а к отдаяггаяэ во греммм сроков к» ■ода иа 15..,20 лет.

В связи с этим исспгдозмаи, гтаргзяенаг..'® ка рагр.а5стеу кмодпхя ебоеткь ¡яия параметров схемы векрщня мссгороэдвияй, фзйстаетяцшх qg-nn»:« эяогопадокшшх зглсясеЯ, pwswiosesimst а ютграы» ixy&ni пралгагаэз'йх

¡дельный шаг вскрытия, для наиболее представительных объекта» - Талнах->го и Октябрьского месторождений, являются весьма актуальными и имеют 1Ьшой научный н практический интерес.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - разработать научно-методические рекомендации для обоо-зання н оптимизации схем вскрыли! групп пологопадаюших рудных тел с кладом глубин залегания превышающим предельный шаг вскрыт* - ету-1ь подъема.

ИДЕЯ РАБОТЫ заключается в оптимизации параметров схем вскрытия пу-I объединения в единое шахтное поле групп пологопадаюших рудных тел, гегающих с критической разностью глубин и совместном их вскрытии. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАЛИ!!. При выполнении работы применялся ксм-;ксный метод исследований, включающий: анализ литературных источников, эбщегше данных практик», промышленные жепедопгикя, стятнстичесхнЯ и гсматнческнй анализ, экономико-математическое моделирование па ЭГШ. ЗАДАЧА ИССЛЕДОВАНИЯ состоит в обосновании схем вскрытия и опт-зацин их параметров для разобщенных но глубине групп пологопадагощга 1ежей путем:

• выявления и количественной оценки факторов, влияющих на параметры и фекпгаюсть вскрытия глубоких месторождений, представленных группами шоуровиевых пологопадаюших рудных тел; *

• разработки методики и экономихо-мэтстт.несхой модели опЬшнззшш раметроа схем вскрьгшя групп пологопадгющпх залежей с большим перспа-м их расположения по глубине;

• обоснования схемы сскрьгпи и проведения численных экспериментов из дели по оптимизации параметров вскрытая пологопадшощих залежяй в уело-»х рудника "Скалистый".

НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, защищаемые автором:

1. Принцип определения эффективной схемы совместного вскрытия разяо-эвневых полопк залежей, комплексно основанный на объединении и едшшз [хтное поле н обосновании последовательности отработки.

2. Метод выбора схемы рскрытия разноуровневых групп зэлежей, осиоии-й иа экономико-математическом моделировании систем параметров и зле-егтов, влияющих на эффективность принятия технических решений.

3. Параметры схемы вскрытия зависят от запасов оскрмкаегшх групп рззно-эвнеоых залежей, перепада глубин н срскоз свода в эксплуотвщго ¡егсдой н*

НАУЧНАЯ НОВИЗНА выполненной рг.боты сосгагг в емдукмхкм: 1. Впервые разработана методика сбояюстия схемы сокрыта игстсроэд»-П, представленных группами шлогопадэдодих глубогжл галежей с еггл'эдетг /бои залегания, презышающнм предельный шг сскрыткя * ступень подъема.

2. Выявлены зависимости ¡величин параметров схемы вскрытия от обье; г,скрываемых груш залежей, «елачшш перепада глубин и сроков ввода в : плуатадопо каждой из групп.

3. Установлены .'фшшчческив зависимости изменения стоимостных по к; талей от глубин к залегай:« рудных тел при комплексном вскрытии и подия jx}i разноуровневых задажей а условиях действующих рудников.

4. Разработана зхономико-штематическая модель и алгоритм для рсшсиш ЭВМ задачи оптам'.оадик параметров схемы ьскритня групп пологопадакн эалежей с разницей отметок их расположения, превышающих предельную лпчзшу шага эсхрытас.

ДОСТОВЕРНОСТЬ наушич положений, пи подо а и рекомендаций обося; ва достегочшм по статистическим хрлтгрням объемом производственны экспериментальных данных, нспользов&шшх при выполнения ксслсдоза! сходгыостыо результатов теоретических исследований с дашсшш практики.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Результаты исследования явля«отся вра; 4SCKMM5S рекомендациями по обоснованию схем вскрытая местороаде! представленныхгруппами полэгопадающих рудных тел, расположенных в таргалг глубин, превышающем величину предельного шага вскрытая.

РЕАЛИЗАЦИЯ < РАБОТЫ. Основные положения работы использованы составлении " Технологического регламента для проектирования отраб« перзоочередяш участков залежеЯ С-1 и С-2 рудника "Скалистый". На ocs разработанной истодаися доказала необходимость н гозможноегь объединен единое шахтмо® иоле залежей рудником "Скалистый" и "Глубокий" н отраС* одийы рудилком. '

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Оскоаиые материалы исследований докладыва. на VI! Международном конгрессе {Саихт-Петсрбург, 1988 г.) Междунаро,! конфереидая (г. Красноярск, 1996 г,), па заседаниях НТС Государственно!! дгмяя даепшх ысталло» н золота (г, Красноярск, 1995-97 гг.) п мнети Ткяроликель" (г. Сиист-Петербург, 1994-96 гт.), на научно-технических с щанкях Госгортсхиадюра России: (г. Москва, 1994-96 гг.), на кау технических Советах АО "Норнлксю(& комбинат* (г. Норильск, 1994-96 гг.).

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из дошя, трех глав и заключения изложена на157 страницах машинописного сто, склктст 24 таблицы, 33 рксуша и спксогнспользовашюй литератур 79 намыеноденмй.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

-ггл^щсЯ va объекте исследований помеха оптимальных решений проанализированы критерии оптимизации, ретгкекде исследования, практические опыт н тенденции развития' вскрытая по следующий иапрамемкам: - вскрытие месторождений на большое глубинах;

- вскрытие пологопадагоада иестороадепкЙ;

- вскрытие нижних горнзоетоа действующих рудников.

Вопросы выбора, экономического обоснования и технического совсршсист-вати схем вскрытия мсстороященшЧ полезных ископаемых изложены в рабо-к Л.Д.Шевякопа, П.К.Соболевского, С.Ф.Трушшша, М.И.Агошкспа, М.Брошшковз, Г.М.Мллахоая, Н.Х.Злшроиа, А.С. Астахова,Д.Р.Кгпяуноза, Р.Именнтова, Н.А.Старикова, В.Л.Шестакова, Л.Е.Зубрилова и других уче-■IX. Ими разработаны основные принципы' размещения гла.чных и веггемога-льных вскрывающих иыработок, обоснования их тшоз и высоты этажа, пред-гжены критерии оценки эффективности схем оскротш. В развитие предшествующих исследовании Г.А.Стрекачииским на новом юане решены вопросы определения оптимального местоположения глаьно'1 жрыпаюшеП выработки уголтмх н рудных шахт. ИД.Титовым, .С.Оорошоком рассмотрены методологические принципы определения рацио-шыюго тага вскрыгил запасов в шахтном поле (в частности высот;» этажа), ага углубкн стволов, даио обоснование возможности комплексного пскрдоня ¡лого ряда групп месторождений » обособленных залежей. Под оптимизацией схемы вскрытая многими исследователями понимается абор париашга вскрытия (места заложения , типа вскрившощнх выработок, имероо ступеней, шага вскрытия и т.д.), обеспечивающего наиболее эффектное использование срсдстз как на стадии строительства так и в праахсе ссплуатщни месторождения.

Для оценки зффеетнвиости, в том числе решений по вскрыппо мссторовд> ий помимо минимума приведенных затрат предложено много крнтернеп, гаки?; ж интегральные кр!ггерин затрат и эдиктов Л.С.Астахова, днеконтнроюнно-) зф<[>екта в результате освоения всего месторождения Д.Р.Каплупом, средшй ровень рентабельности В.Н.Микишсва и др. Из всех рзссмотрешшх кр!п*рйеа шшмум приведенных затрат наиболее приемлем для предпроекшоП прора-откл вариантов вскрытия; поскольку требует наименьшего колзгасстаа исход-ой информации из области техкнко-эксномическгос показателей периода отрз-отки месторождения, которые могут быть прин.тгы по пргдтфиятшм-сшгшегам, ибо на основе экспертных оценок.

!амым распространенным в прг:«теке тмятся метод варцмпоз, осповгшшй га равнительнсм анализе их конкурентоспособности по кр'тгршэ мяюгакук:» приеденных затрат.

Сравнение вартггоэ с игодпгжогей еготчишЛ ютгшыаа. шкияяюй ¡ожно вести путем определеккя эффвсгевностя госслтгггшяих кзгогпягкмх ложений (Е) «ас их рахпостп по вгряэгпгл

Е(С| - Сз)/(Кг - '.'¡).

(1)

Если дополнительные капитальные вложения (Kj - Kj) дают за cmçt сии hiss себестоимости (Ci - Сх) большую экономическую эффективность Е, то ркаэт с большим размером хашггальиых аложеиий экономически эффект» ¡варианте с меньшим размером катгтальнах вложений.

Если s сравниваемых вариантах кепитапыше вложения осущеетвляютс разные сроки (нлк различный образом распределяются в период строите/л ва), то это учитывается их прнзеденнем к одному периоду.

Для расчета большого количества вариантов в настоящее время широко пользуется ЭВМ На основе построения эхономихо-матсматнческич моде производится сравнение эффективности технических решений м олтншо» параметров вскрытия месторождения по выбранному критерию.

Существующие методики позволяют оптимизировать схемы вскрытия ме< рождений по следующим параметрах!;

- ысстоположешге главного рудоподъемного ствола;

- шаг вскрытия (шаг углубкн действующих, либо проходки слепых ствол о г

- высота этажа.

Аналитический метод Л.Д.Шеаякоаа и графический П.К.Соболевского определения место заложекше рудоподъемного ствола оснозаны на отыска: т<й»Я точки на линии размещения запзеоа (точки своза) при rpancnopniposai которой руды s обоих флглгоЕ местороздения суммарная работа по персвс будет одинаков При этом но учитываются капитальные затраты на строит« стзо, возможная разновременность транспортных расходов. Кроме того, мс днхи не рйботгют прнЧшшчни'безрудного промежутка между запасами сл от точки своза si запасами справа, т.е. для отыскания местоположения ст» ыежду двумя р&ссредоточеимыми залежами.

В.Р.Имемктоз считает, что при один&коаых запасах и одновременном век тия о отработке двух залежей рудоподъемный ствол может располагаться в. бей точке между ними. Теши ситуация является выигрышной при наличии рщшчений в расположении ствола по рельефу местности. Однако, в прир абсолютно одангкоиые запасы • крайне редкий частный случай и устаиов его практически невозможно. При неодинаковых запасах ствол выгоднее | мешать у большей залежи, а при разновременной отработке - у залежи, отрг шааемов в первую очередь. Здесь видна явная неоднозначность решения i вервоочередной отработке змеши е меньшими запасами.

ВДТшишы шаг вскрытия, как « шаг углу&см «топов (Ну) действуют рудника обосновывается исходя кз олтммальмой высоты этажа (h,). При ч _ углубку ствола хюноымчеекм выгоднее производить только один раз в преде ступени вскрытия, ~ 5 —-----

Н, - Ь,х(илм 2h.) + Ь,,

зе hr - глубина технологического отхода. м.

В спою очередь пысота этажа определяется временем отработки его запасов • с менее 10...12 лет.

А.С.Ворошоком выделено три типа месторожденнП, для которых следует рао матривать возможности комплексного вскрытая:

1. Месторождения, представленные сближенными залежами с разными полез-ыми компонентами. Вскрытие и подготовку которых целесообразно осуществить комплексно единым шахтным полем, а разработку - селективно.

2. Месторождения, представленные сближенными залежами с разными нолез-ыми компонентами, вскрытие запасов которых целесообразно осущестпляп омплексно, а подготовку и разработку последовательно - поочередно в едгагом гахтном поле.

3. Месторождения, предстаплсшше близко расположенными зонами орудепе-ия пли отдельным!) мелкими мсстороаденшы» одиссортных руд, лскрытпе и одготовку которых целесообразно осуществлять комплексно, а разработку од-овременно (в одном шахтном поле) с формированием единого рудопотока. Установление экономической эффсктсгепосгн sapsmirra комплексного вскры-ня запасов месторождения производиться из условия:

п

Ск й Cofi, (при А - const), (3)

j-i

дз С, - затраты на комплексное вскрытие запасов месторождения, руб/т; С0«у -атраты на обособленное &скрцтие запасов j-ti отдельной зоны орудгнення, руппы рудных тел или группы мелких месторождений для самостоятельной их заработки, руб/т.

Из изложенного следует, что наиболее подходящим для оценки вариантов хем вскрытия является критерий минимума приведенных ззтрат. Теорепгче-кие исследования по обоснованию параметров схем вскрытия месторождений олезных ископаемых не охватывают всей специфяхи вскрытия разобщенных ю глубине пологопадающкх залежей. Они не дают обоснования местоположе-ня главного рудоподъемного ствола между залежами с неодинаковыми объе-[ами запасов и разновременным вводом их в эксплуатацию. Оптимкигруемые в тих методиках высота этажа, величина шага вскрытия (шага углубкн) предна-начены и по существу имеют смысл для крутопадающях.я иаклегшопадаюгцнх исторовдений.

Наиболее близкой к существу решаемой задачи является методика ^.С.Вороюока по обоснованию целесообразности комплексного вскрытия оп-«деленных типов месторождений, однако она решена в общем виде и ке дает (етодическнх рекомендаций по обоснованию к оттаогшшн огновкых пар»-«етров схем вскрытия. Кроме того, основной объект исследования - северные ал ежи Талнахского и Октябрьского месторождений ие подпадают ни под один

кз тнг.аз, рекомендуемых как возможные дня комплексного вскрытая.

Вскрытие запасов шахтаыя полей пологих и горизо1ггальных месторожден с глубиной залегацня более 500 и как » нашеП стране так и за рубежом осуи стглдется вертикальными рудоподъемными и вентиля цнониымн ствола». Лрзшерашз пологопадагощгк месторождений являются медные рудники "С Мануэль" (США), "Мансфглзд" (Германия), где вскрытие осуществлено вер1 кшаными стголамк на всю глубину, а также Джезказганское месторожден (Казахстан) - наиболее блнзхнй аналог Талнахского рудного узла. Джезказп скоз ыесторсздение представлено большим числом пологопадшощих плася образных рудных тел со средней мощностью 8..Л2 м. Вскрытие месторожден несколькими шахтами осуществлено.до глубин 400...600 м. В перспективе месторождении предусыазривается ввести и эксплуаташио ряд новых рудн: площадей. Здесь рудные тела отличаются относительно большими размерам! расположены па разных уровнях с промежутками пустых пород и забалаисов! руд. Дм вскрытия я подготовки зтих рудных площадей пока еще не разрабо-ни эффективные схемы н параметры вскрытия.

В последние годы получила распространение практика вскрытая нижних I разоитоа действующих рудникоз с увеличенным шагом разным сдвоенной в соте этажа, размеры которого и свою очередь также увеличились до 140...560 В Криэбассе вскрытие и подготовку нижних горизонтов осуществляют едш кымн этажами 2x80 =!60 м.

По ынезпио ВДТитоаа оптимальный .шаг углубкк вертикальных стволов < стазляст 300...400 м. При этом углубку рудоподьекшого ствола эконоыичес выгоднее производить только один раз а пределах ступени вскрытия.

По .результатам анализа А.С.Воронзока б средами фактическая скорость ходхн в обычных условиях в I ,Б.,.4,б раза выше скорости углубки вертикальн стволов. Стоимость проходки с поверхности в среднем в 2...3 раза ниже сп мости углубки ] н вертикального ствола.

Вскрытое иююшх горизонтов слепыми наклонными съездами или кондей< ними уклонами применяется на глубину не более 200...300 ы преимуществе!! для доработки запасов (рудник "Комсомольский" на Талнахе, рудник "Мет в Германии, рудник "Вихаитн'в Финляндии и другие.

Вскрытие слепыми стволами обусловлено двумя причинами. Первая закл чается в стремлении сократить протяженность вскрывающих квершлагов г вскрытии крутопадающих и особенно наклонных месторождений. Вторая • о ш с исчерпанием возможностей одноступенчатого подъема . Для- полого! дшощнх месторождений вторая причина • единственное условие переходе

двухступенчатому юкршмо.—■--—-----

Тагам образом, анализ опыта вскрытия месторождений в аналогичных I следуемому условиях позволяет сделать следующие выводы:

1. Гла&иыы сдерживающим фактором при отработке глубоких залежей кв. стся выдача горной кассы, что приводит к необходимости организации мно

гупенчатмх подъемов с перегруз ко fi па границах ступеней.

2. Для крутопадающих и наклонных залежей вскрытое запасов и и же отрябя-мваемого уровня осущестплястся: углубкой действующих стволов, стригтель-rnoMt слепых стволов, слепыми наклонными съездами «ли конвейерными угонами, а также строительством новых стволов с ноиерхности.

3. Обычно шаг углубки действующих стволов (шаг вскрития), как н интервал ерепада глубин слепых съездов находятся п пределах доух этажей - 200...300

Строительство слепых стволоа целесообразно в случаях значительного со-рящения длины вскрывающих квершлагов, либо при прсяышешш технических озможностеи одноступенчатого подъема. Для пологопадающих месторожде-нн сушеетпенним является только величина ступени подт.ема,

4! Стоимость и продолжительность проходки слепых, а также углубка деПст-yiouuix стволов значительно выше п сравнении со стволами, строящимися с емион поверхности.

5. В отечественно?! и зарубежной практике рассматриваются вопросы кскри-ня глубокозалегагощих месторождений, представленных, ш; ярзяило единым рутопадшощнм рудным телом и отсутствуют аналоги комплексного вскрытия рупп глубоких пологопадающих залежей с разницей их расположения по вер-икалн, находящейся за пределом оптимальной величины шага пскрмтня.

Для обоснования решений по пскрмтня разноуровневых групп залежей необходимо исследовать и оценить ряд схем а сою очередь ирсдстааляоишх опре-; елейную совокупность элементов. Элемс1ггы схемы вскрытия характеризуются обсгвешшми параметрами, отличающимися о различных пприаитах схем.

Экономическая эффективность и. технологическое совершенство вариантез хем вскрытия месторождений зависит от двух групп параметров - копегрук-Т1ВНЫХ и стоимостных. Под конструктивным параметром вскрытия понимается «шейное измерение как в горизонтальной плоскости так и по вертикали зле-leinoB схемы вскрытия. Из них в первую очередь следует рассмотреть варианты схем с позиций местоположения рудоподъемного ствола, глубины вскрытая глубины первого этапа вскрытая), глубины последующих этапоз вскрытая, лубины ступени, количество ступеней.

В свою очередь копструктганые параметры помимо лиисГгнт гх размеров х> щкгернзуются стоимостью их строительства и эксплуатации, т.е. стоимостными гараметрами.

Стоимостные параметры - это укрупненные измерители отдельных ?.ндс» prior , отнесенные к какой-либо едалэт.е объема работ (т, м, м5); они яв-тпотся ссходнымн величинами при техяико-згокомнческом анализе.

Многофаэторность по количеству исследуемых параметров и многезярязэт-юсть по возможным их кемсянашкн гфедспрележял. ckoiwhîxo-¿атемапгчесхое модел:фозЕШ!в и численные эксперимента из mv.-ян кек г.г<э-год оптимизации параметроз схеи вскрытия разноуровневых групп кетггта-тающих залежей.

Комплексная ояпшизация пар:.метров вскрытая месторождений является х гаческам разздтнем метода вараа-ггра, применяющегося в практике проекта ¡1 исследовательских оргашзгцнЯ десятки лет, но в связк с использоианя ЭВМ шзволяет каы1Ч£ГГ£енз!0 оценить совокупное взаимодействие существ: по большого числа возможных состояний параметров вскрытия н выбрать на лучший из кг га.

Необходимые для ссзд&шя эхсноынко-магештическоП модели аналитик скш зависимости стоимостных параметров строительства и эксплуатации болшпюстау элементов схем вскрытая получены в результате обработки ps ных прахтмки строительства АО "Норильский комбинат".

В общем азу?« зкоиоьшхо-ыатшатачесху>о модель выбора способа вскрыт можно предепшлъ а виде функциональной зависимости

£Э = f^C, К, Í) -> шах, |

гда ЕЭ - сумма эффгхта от реализации рассматриваемого вгри&нта вскрыпш; - Э5503ЮЫИЯ эксплуатационных затрат; К - эхономня капитальных затрат; t - в[ ыя аслучеаил зффгкта.

Фаэтичгсхн модель ирглсгагляет собой систему связен ю^сгруктшных стоимоатоыя згараыетров, пргдешшгшшх а сг.ого очередь аналитическими : ашзмошшм.

Tos, дцшиа транспортировки руди из каждой пакеля определяется хоордщ томи хврахгерньп! точех.иеста езоза руды в пределах панели, ысста саоза ру; в пряслах залеш, точек характерный изгибов трасял транспорта руды и мес здвоягадаия шд-ьеилого сгама, а пря доухс^упейчатоы всхрыиш - стеолоа л« бой ta B"ro¡»5 ступеней аскрытая.

Анштзчеасос аьфгаисмяе себестоимости подземного транспорта руды,: вимацгй от д^п^ости транспортировку. хопнчестаа погрузочных пунктов и i довой промззсднтелызотга рудника, которая, э сш очередь, опргделлегг т транспортам» средств (сцепной вес злеетроаозов, вместимость вагонов)

С^» 0,0D!)<(0,0606+0,1765/^+^9,1^+165,6/(^1^)), <

Себестоимость строительства 3 пог. м рудоподъемных стволов выражает зависимостями:

- нрк проведении ствола с иоверлносга

Ca» 13727*(1.5823+0,000713xH¿)x(0 Д872+0,1674хА,)*— х(2698+0,1764хЩ+1133 х í+0,074x fxHa); |

- при углубяе ствола

Ctk -1.3727х(|,5823+0,000713Нскс)х(0,409+0,23S*Ar) х

х(2698+0,1764 хНлс+ i I ЗЗхГ+0,074хГх1Цс); (7)

- при проходке слепого ствола

Сск-1,3727х(1,5823+0,000713хНде) x(0,2872+0,1674xAr) х «(4325+0,2ВЗхНсЬс+33!бхГ+0,! !9хГхНс1:Чб53700Л]ско), (3)

где Иск" - суммарная глубина заложения рудоподъемной выработки, м; Аг - годовая производительность рудника, млн. т; f - коэффициент крепости пород.

В целом экономико-математическая модель комплексной оптимизации пара-метроз вскрытия реализована на ЭВМ типа IBM в табличном процессоре EXCEL fer MS WINDOWS. Такой подход позволяв решать миоговариаитаыа задачи щ>п изменения горно-геологической ситуации, технических решешгП и диггамихн цен и затрат. Это особенно г.аж;ю а условиях рынка при остром дефиците средств на строительство новых рудников.

Исследования на зконо?л5ко-ы:атемат!тчес;ссЯ модели (численные эксперименты) проходились п два этапа - на условном месторождении н для услоэиГ» отработки сееерцых залежеП Талибского и Октябрьского ыестсро-

:-ВД21!£!Й.

Нспользовмте условного местороадеихч вызвано стремлением установить общке принципы.« тенденции изменения параметров схем вскрытия ыесторол'-деаий рассматриваемого типа s достаточно шггрокзк пределах, т.е. для обосновать методических рекомендаций. Исследозапия .ча реальном примере преследуют прахтаческую цель - оптимизация параметров схемы вскрытия рудника "Скалистый*.

Исследования на модели показывают, что помимо одинаковых запасов и од-довременной отработки существуют другие комбинации условий когда рудоподъемный ствол может располагаться а любой точхе между залежами. Такая ситуация возможна для определенных интервалов разницы во epenemi «вода в эксплуатацию залежей с кесдаигхоьыми запасами, а значит » временем их отработки (рис. 2). Так. при одинаковом времени отработки обоих залежей t|4j-15 лег положение ствола ne будет зависеть от транспортных расходов только при одновременном вводе эксплуатацию обеих залежей - Т-О. При времени отработки залежей t|-15 лет м лет положение ствола не будет зава-сеть от транспортных расходов, если вторую залежь ввести в эксплуатацию ИЛ 3,5 года раньше первой (Т«-3,5).

Граничными условиями "притяжения* ствола к той или другой залежи **лл-

Е

«

" I

а

V!

П о. ио о 0-П о

а

<г

5 (

-Ю

Ьч

\ \

\

- '

1С 15 1В 61

реи« отрайотки *а«еки1,лет ^

Рнс. 2. Соопюшепиг условий независимого от транспортных расходов положения ствола

ется соотношение объемов запасов в шк к тггервал Бремени между моментов ввода в эксплуатацию одной и другой залежи. Это имеет существенное значение при вскрика! I! отработке разноуровневых залежей, г;-; эта разница во времени {фактически предопределена их езшишьш расположением. Как уже отмечалось, такая сотугция вышрыюна еща и тогда, когда существует ограниченна в размещезкз! ствола по условиям рельефа местности.

Во всех других случаях, поскольку фушагая транспсртаых затрат пракгичс--Саи-даайщ от гшеча трахсксрп: ро ;';я (Ь), га минимум будет находиться в срг&сЯ точке по «пат убивания функции, т.е. у иервоД-икбо-етсрсй-зглул!,-

Направление наклона функции определяется величиной кэз<Ьфшшента при Ь, если он больше нуля - затраты растут слева направо и ствол выгоднее располагать у левой залежи и наоборот. Аналитическими преобразованиями интегральной функции затрат получены условия ее минимума в одной либо другой точке, т.е. у первой или второй залежи н, соответственно, транспортные затраты ложатся на противоположную. Эти условия определяются следующим.

Суммарные затраты на перевозку руды от соответствующих залежей к рудоподъемному стволу с учетом фактора времени находятся га выражении

Н

3) =Cn>xAixL1x S b"'dt=,CTpxA|xL|X(l-b'")/lnb (9)

З3 » СтрхА2хЬ2х S b 'di =■ СфХA3xL2x( 1 -b'u)/(lnbxbT) (10)

^ л

где Сф - себестоимость транспортирования, руб/гхкм; Aj, Aj - годовая добича in залежей 1 и 2, т, L|, L2 - плечо транспорт!,-робачня, соответственно, от залэ-жей 1 и 2 к стголу; Ь=*1,08 - основание козффкцшm -слизгдекия затрат. Суммарные затраты по перевозке руды от обеих гллгжей

30 - Стр/lnbxfxxAj х( 1 -b4l)+(L-x)x(Ajx(l -b42))/^}, (J 1)

где X=L|; L^Lj+Lj) - cons! • расстояние мегаду залежами. При фикс.'граган-них t|, tj, Т, А| И Аг очевидно, что 3в3щи, при х «О, либо яри x-L, т.к. 3<г зависит от х линейно. Причем Зо~Зге;а при х-0, если

A|X(! -b"ll)-(A2x(I-b*u))/bT > 0, (12)

и Зо^Зош, при x=L, если

А|х(| -Ь-"НЛ2х(! -b^))/bT < 0, (13)

Подставка вместо А| н Aj, соответственно, Qi/ti и Qjft% после преобразования неравенств (15 и 16) получим условия минимальных транспортных расходов

Зы.в32 при bT > Qj/Q,. L,«0 и Lj»L, (14)

3eu"3| при bT < Qj/Qi. L,-L 11 Lj-0, (15)

где и СЬ - объем запасов, соответственно, первой н второй залежи, т.

Таким образом, критерием, определяющих! местоположение рудоподъемного ствола, является соотношение ЬТ и СЬ/С}ь т-е- разница во времени ввода в эксплуатацию залежей и их объемов.

Стоимость строительства каждого из элементов схемы вскрытия зависит от характера сооружения (ствол с поверхности, углубляемый ствол, слепой ствол, откаточный квершлаг и т.д.), глубины его заложенад и, соответственно, себестоимостью единицы их объема.

При реальной разнице о скоростях проходки и углубки стволов существует равенство времени = Ь) достижения одних и тех же отметок (Н = Н[+ДН) при строительстве нового ствола и углубке действующего. В этих условиях также существует и равенство абсолютных затрат при соответствующих Н и ДН (рис. 3).

Сопоставимость абсолютных стоимостей строительства нового ствола и уг-лубки действующего для вскрытия нижней группы залежей может быть достигнута без приведения затрат к одному моменту при равенстве срокоа начала и окончания работ по тому и другому варианту, что вполне реально в исследуемых условиях.

Абсолютные затраты на строительство (углубку) стволов при различных соотношениях глубин залегания и перепадов глубин между залежами, полученные по результатам моделирования приведены на рис. 4. Из приведенных зависимостей следует, что при глубине действующего ствола 500 м его углубка целесообразна иа шаг, величиной 330 м, т.е. до отметен 830 м. При большем перепаде глубины для вскрытия нижней группы залежей выгоднее построить новый рудоподъемный ствол. Если работы уже ведутся на глубине 1000 м, залежи, расположенные ниже 1860 м также следует вскрывать новым стволом.

Вскрытие нижних залежей слепым стволом с откаточного горизонта верхних сопряжено с еще большими затратами чем углубка. Поэтому и граница затрат, эквивалентных проходке нового ствола соответственно смещена (рис. 5). Это связано с более высокой стоимостью и более низкой скоростью проходки слепых стволов, затратами на строительство и оборудование слепого подъема, перегрузочных комплексов и др.

Условия залегания групп рудных залежей на исследуемом *обгеете как раз находятся в переходной зоне, где близки эффективности вариантов с углубкой действующего ствола и строительством нового. Выбор н привязка варианта схемы вскрытая к конкретным условиям иа основе выполненных исследований позволяют обоснованно подойти к разработке технологического реглакеитгу »скрытия и отработки северных залежей Талиахского рудного узла.

Оптимизация параметров схемы вскрытия разноуровневых групп залежей может быть комплексом взаимоувязанных мер:

- вскрытие нижней группы залежей должно осуществляться стволами, пройденными с поверхности - менее дорогими, чем углубка действующих илк строительство слепых стволов;

• строительство новых стволов по времени н местоположению должно совмещаться с очередным этапом вскрытия « разработки верхней группы залежей;

- совмещением функций стволов по отношению к обеим группам залежей, например, вентиляционный для верхней, рудоподъемный щи нижней;

- размещением слепого подъема второй ступени дея нижней группы залежей а стволе, пройденном с поверхности.

ч со

1» //

У /s / ^

SCO OSO

ПвМММ МА«Г&№>й tMOtftM , и

Pus. 4. Зависимость ícrpsr ка строительство от размад s откатка« sjjsîfSWKa кжзееЗ: 1 - спая с поверхности; 2 - угдуо» сгьода с юг»'-; ^ • г-.пхоП сгеол с отметк« 5<М ti

à- " А.

î*

г

к * ,

t *»

/i s

J?

-' , * .

ZS 6 15 ú» tí!

Мнпмрм« r««ïuH ¿atttanul) »¡urwtù

та---'.lis »и

ИмяюрЬсм 5аА«гани» »■«•«»«, M

Pue. 5 Состношеми» прикяенных мтрат «мугаубку, hi строигсмсгео нмого стаом и слепого ствола

■......... »трвты it* строительство ногегостю«;

* - - - мтраты л - мл строительство слепого ствол», б - и» угяубну, - — гранит р»вних зггр«т

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной диссертационной работе содержится решение задачи оптимизации параметров схем вскрытая полотопадающих залежей с интервалом глубин их расположения, превышающим предельный шаг вскрытия.

Наиболее важные научные и практические результаты диссертации заключаются в следующем

1. Существующие методики оптимизации параметров схем вскрытая расширены предлагаемыми методами:

а) определения местоположения рудоподъемного ствола между залежами (месторождениями) по соотношению их запасов и разнице во времеии свода в эксплуатацию;

б) определения типа вскрывающей выработки второй очереди вскрытия (углубка действующих, строительство слепых или новых стволов с поверхности) по граничным для альтернативных вариантов соотношениям глубины ведения работ н перепада глубин до вскрываемых запасов.

2. Существующая классификация типов месторождений, рекомендуемых для комплексного вскрытия и отработки дополнена группами разноуровневых залежей (месторождений) с перепадом глубин их расположения, превышающим предельный шаг вскрыли - ступень подъема.

3. Установлены зависимости параметров схем вскрытая глубоких разноуровневых залежей от объемов их запасов, перснадоз глубин расположения и последовательности вскрытая и отрсботкн.

4. Доказана возможность и необходимость объединен!« в единое рудничное поле групп пологопадшощих залежей, расположенных с большим перепадом глубин, совместного tot вскрытия и отработки.

5. Разработана экономико-математическая модель и алгоритм решения ка ЭВМ задачи оптимизации параметров вскрытия групп пологопадающих залежей.

6. Разработан п внедряется техислог.кгскнй регламогг для просктмровакня отработки первоочередных участков рудника "Скалистый", позволяющий сократить срок» стротггслытаа н ввода в эксплуатацию глубоких залежей на 15-20 лет.

ЭмшшичссхпЯ эффект шшмшеккых исследований оцошваегея снижеивяем объемоа горио-шишшькых работ и, соотЕвтютснно капитальных затрат, в сумке 763558 млн. руб.

Результаты исслздзсашй могут быть кспользокшы из рудниках цпетиой ме-гаяяурпдг, разрабатшающжс рудаие тела с аналогичными горно--tcaagn^icy; мя условиями.

Основные положения диссертация опубликованы к работах:

1. Методический указания по шркшеДдерскому обггпгтасжо ыоЕстз-íta н эксплуатации консольной ариировки с анкерным кргшошем клетеюго-ствола (КС-3) рудника "Таймырский", Норильск, 1987. {Соавторы: Левки О.С., Кзра-годоа В.А., Маламуд D.H. н яр.).

2. A.C. 13622131 СССР. Способ отбойки полезных ископаемых //Открытия. Изобретения, 1987. (Соавторы: Редыаш Ö.A., Короток В.И., Ковтуи К.Г. и др.).

3. А.С, 1317123 СССР. Способ разработки мощных рудаих залежей II Открытая. Изобретения, 1937. (Соавторы: Катюш Б.М., Липчапскнй K.M., Ездзев В.Ю.).

4. A.C. 1649272 СССР. Устройство для нзмерекня кошара поперечного сече-пня горных выработок // Открытия. Изобретения, ¡991.

5. "Скалистый" - рудник XXI века /I Цветные металлы, 1995, I&6. (Соавторы: Ефимов А.И., Жегуло В. А.).

6. Техннко - экономическая оценка выбора вариантов схем Ескрьгшя и порядков выемки залежей С-5, С-6 Норильск, 1995. (Соавторы: Бакгаеев Д.С., Кяра-годоа В.А., Ефимов А.И.).

7. Вскрытие н отработка северных залежей Тзляахсксго и Окпгбрьсюого месторождений // Цветные металлы, 1996, К*3. (Ссаатсри: Ефимов А.И., Кгртшшв К.Г., Карагодоа В. А. и др.).

8. Порядок покрытия групп пологопадагощих заягжгй Талгезхсксго рудюго узла // В кн. Совершенствование технология прокгзюдства юяпшх кеталдоа. Красноярск, ¡997. (Соавторы: Коваленко А.О.,Ду£шк:гый А.Ф.).

9. Зкоиомихо-математнческал модель оптимизации параметров схем вскр«-тая месторождений сак средство кндкзидузльнсго обучения // В ей. Иепрерт-иос образование: Теория и практшса. Красноярск, 1997. С.121-123.

Отпечатано в ГУПП "Сибирь", филиал №5, Красноярск 25, вер. Вузовский, 3,

зак. №37, тир. 100