автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Обоснование перспектив развития сырьевой базы и разработка методов повышения эффективности использования ресурсов серосодержащего и фосфатного сырья Украины

КРИВОРОЖСКИЙ ГОРНО-РУДНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЕФРЕМОВ Михаил Васильевич

ОБОСНОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВ РАЗВИТИЯ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ СЕРОСОДЕРЖАЩЕГО И ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ УКРАИНЫ

Специальность 05.15.03 «Открытая разработка

месторождений полезных ископаемых» 05.15.11 «Физические процессы горного производства»

Диссертация

на соискание ученой степени доктора технических наук в виде научного доклада

г. Кривой Рог 1992 г.

работа шпояиена в На/чио-исследоБгтельаксы и проектном институте серной прошЕленности СНИПС2РА) •

НАУЧНЫЙ КОНСУЛКШГГ

Доктор технических наук, профессор ШЗЭВ Ь.й.

ОВДШЫШЕ ОШЮНЗПЫ

Доктор технических кгук, профессор Холоди яков Г-А. Доктор технических каук, профессор Дрияенко АЛ), Доктор технических. неук, профессор ¡Целканов В.А.

ВЕЩУПр; ПРЕЯДИКШ

Институт геотехнической механики АН Украины, г .Ддепропетро век.

Защита состоится " 22" декабря 1992 г. в 13.00 часов на заседании специализированного совета Д 066.11.01. Криворожского говно-рудного института, по адресу: 324033, г.Кривой Рог, ул. ХХП лартсьезда, II.

й-втереферат разослан " 22" ноября 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

канд.техн.наук, доцент ФАУСТОВ Г.Т.

с' I' •

- ! -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРШША РАБОТЫ

Актуальность работы. Промышленность Украшш потребляет значительные объемы горнохимического сырья. Это в первую очередь сера, фосфаты, калий, цеолиты, бариты, известняки, давсаниты, алуниты, ильменитц, глаукониты и др. При этом практически по всем перечисленным полезным ископаемым существующая сырьевая база позволяет полностью обеспечить потребность промышленности Украины в сырье без ввоза изше. Исключение составляя, два продукта - фосфаты и сера. Потребность в фосфатах до настоящего времени полностью обеспечивалась за счет поставок апатитового концентрата из России. Дефицит по сере покрывался путем централизованных закупок этого продукта за рубежом.

Свища 90 % общего производства серы в мире идет на производство серной кислоты, которая в свою очередь (до 60 %) используется в лроцзссе получения фосфорсодержащих удобрений.

По данным международной комиссии по минеральным удобрениям (ША, Париж) на бликайшуга перспективу прогнозируется увеличение потребности в фосфорсодержащих удобрениях с 39,3 млн.т (в пересчете на 100 % содержание Р20& ) в 1992 г. до 41,7 млн.т в 1995г. В соответствии с ростом объемов производства фосфорсодержащих удобрений, прогнозируется и рост мирового производства серы с 50,47 млн.т в 1993 году до 55,0 млн.т в 1996 году.

Тенденция роста производства серы прогнозируется и в странах СНГ. Так, если в 1993 году планируется произвести 7,68 млн.т серы, то в 1996 году производство серы планируется на уровне 9,36 млнт.

При этим рост обьемов производства серн в странах СНГ будет осуществляться в основном за счет увеличения обьемов получения газовой серы и серы из нефтей. Обьеш производства природной сэры из руд будут сокращаться, что связано с истощением сырьевой базы.

Перспективы производства и потребления серы на Украине характеризуется данными, приведенными в табл. I.

Как видно из таблицы на Украине до 1995 года прогнозируется устойчивый дефицит по сере.

Таблица I

Прогнозные обьеш производства и потребления серы на Украина, млн.т

Показатели Годы

1992 : 1993 : 1994 1995

Производство copb Потребление серы Результат + избыток, - дефицит 1,40 1,87 -0,47 1,53 1,88 -0,35 1,48 I ,Ш -0,4 1,46 1,90 -0,438

Потребность Украины в апатитовом сырье на перспективу до 2000 года составллэг 1,5 млн.т в пересчете на 100 % Р0О5. До 1991 г. это сырье в требуемых объемах поступало в виде концентрата с содзржанием Р20& - до 35 % из месторождений Кольского полуострова и попользовалось для получения фосфорной кислоты в производстве минеральных удобрений.

Потребности в фосфорной муке, длл шесеиия в почву, с со- ■ держанием Р^05 до '¿0 % по данным Сельхозхимии Украины составляет около 2,5 млн.т. Фосмука на Украине не производится и потребность в этом виде удобрений не закрыта.

В настоящее время из-за сокращения объемов добычи поставки апатитового концентрата на Украину снизились и составят на перспективу до 2000 года всего 600-650 тыс.т в год.

Вместе с тем Украина располагает значительными потенциальными ресурсами серосодержащего и фосфатного сырья. В виде соединений сера находится в углях, в дымовых газах ТЭЦ, в отходяших газах коксохимического производства и нефтепереработки. Значительные запасы природной серы сосредоточены в рудах Предкарпат-ского сероносного бассейна. Запасы фосфоритов, пригодных длл получения ф50смуг,и с содержанием Р205 до 20 сосредоточены на Ратновском и Осыноеском месторождениях, на разведуемых г настоящее врймя Маневич-Клеванской и Днестровской площадях. Сырьевой базой производства апатитов является Новопелтадаюе редкс метальное апатитовое месторождение и группа ильыенито-апатпгошх иьг.~ торошений Житомирской области ( Стремигородское, Седорсвское, Вмдыборгское и др.)

В этой связи обоснование приоритетных направлений развития серной и фосфитной отраслей промышленности, разработка и внедрение методов повышения эффективности использования сырьевых ресурсов, обеспечивающих рост обьемов производства и снижения себестоимости производимой продукции до урошя мировых цен, является актуальной научно-технической проблемой, тлеющей важное народао-хозяиственное значение.

Целью настоящей работы является обоснование перспектив развития горно-добывающего комплекса серной и фосфатной отраслей промышленности Украины и разработка методов повышения эффективности эксплуатации месторовдений горно-химического сырья, обеспечивающих увеличение обьемов производства, снижение себестоимости и ликвидация дефицита в данной продукции.

Идея работы заключается в том, что обоснование перспектив развития горно-добывающего комплекса и оптимизация параметров эксплуатации месторождений горно-химического сырья осуществляется с использованием взаимосвязи между ресурсной обеспеченностью отраслей сырьем, стоимостными показателями его добычи и переработки и коньюктурой мирового рынка на данную продукцию.

Методы исследований. Решение проблемы осуществлялось комплексным методом, включающим системный анализ и научное обобщение, метод вариантов и математического моделирования на ЭЕМ, методы математической статистики и технико-экономического моделирования, промышленную апробацию полученных результатов исследований.

Научные положения, представляемые к защите:

1. Геометризация элементов горизонтальных месторождений на ЭВМ, расчеты обьемов полезного ископаемого и пород вскрыши по технологическим разностям, определение контуров карьера и расчеты календарных графиков его отработки по различным вариантам может производиться на основе табличных данных результатов детальной геологической разведай 6рз промежуточных построений планов изомощностей. При этом расхождение результатов расчета на ЭВМ

от результатов, полученных традиционными методами не прешшает ±5 % (}1, 6, 8, 18 , 38 , 393 •

2. Для условий горных предприятий по добыче остродефицитного серного и фосфатного сырья ввод новых рудников в эксплуатацию должен осуществляться на мощность ¿0-25 % от проектной, а сроки ос-гоения проектной модаосги, в этгеимостк от обьемов горно-капиталь-

ных работ и текущих объемов вскрыши, составляют от 1,5 до 5 лет СЗ, 7, 10, 173 . ■

3. Горнотехническим условиям карьеров по добыче горно-химического сырья соответствуют параметры и технические характеристики серийновыпускаемого горно-транспортного оборудования. Теоретические предпосылки выбора типа оборудования и расчета параметров разработки основного нодрудного уступа по бестранспортной системе при высокой обводненности серных месторождений, кроме .общеизвестных, должны базироваться также на условиях обеспечения фильтрации дренажных вод породами, слокенными в основании внутренних отвалов О. 2. 5, 9, II, 12, 13, 16, 27, 30) .

4. Применение в процессе выплавки серы методом ШэС "утяжеленного" теплоносителя с плотностью на 2-3 % выше плотности пластовой воды создает оптимальные условия теплопередачи в системе "теплоноситель - рудное тело", позволяет в 2,5 раза снизить удельный расход тепла на выплавку I тонны серы и повысить коэффициент извлечения из недр на 20 % (50, 60, 62 , 66} .

5. Разработка методом ПБС серных месторождений с низкими фильтрационными свойствами может быть осуществлена только при обеспечении условий искусственной начальной фильтрации теплоносителя в нижней части пласта по всей площади залежи с последующей шплавкой серы из вышележащих слоев. При этом, в первоначальный период эксплуатации для обеспечения стока серы и в дальнейшей миграции свежих порций теплоносителя к кровле вдплавленной зоны, в последней должен поддерживаться турбулентный режим, т.е. расход теплоносителя должен быть прямопропорционален обьему выплавленной зоны (20,.22, 24, 25, 29, 37, 52, 56, 5Ь, 66, 70, 73} .

6. Приоритетным направлением развития серной промышленности Украины является интенсификация добычи самородной серы путем вовлечения в эксплуатацию ношх месторождений; производство серы из других альтернативных источников носит вспомогательный характер

и направдено на уменьшение выбросов сернистых соединений в атмосферу (1Ь, 41Ё, 46} • Разработка месторогкдений фосратного сырья Украины с содержанием до 7 в условиях рыночных отношений практически необходима и экономически целесообразна С 43, 44, 453 •

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендации подтверждается:

1. Использованием апробированных методов к&тематического и технико-экономического моделирования взаимосвязей осношых технологических и экономических параметров.

2. Удовлетворительным соответствием теоретических зависимостей практических данных с оценкой точности по критериям математической статистики и внедрением предложенных методик в практику работы проектного института.

3. Экспериментальной проверкой результатов исследований в промышленных условиях, а также их внедрением как в отдельные проекты, так и в технологические прои^ссы действующих рудников по добыче горно-химического сырья.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложены критерии установления границ открытой разработки месторождений горно-химического сырья, учитывающие ресурсную обеспеченность отрасли данным видом полезного ископаемого и коньюктуру мирового рынка.

2. Разработана методика установления экономически целесообразной производительности карьера по полезному ископаемому на момент его ввода в эксплуатацию и определения сроков освоения проектной мощности.. Установлены зависимости продолжительности сроков освоения от объемов горно-капитальных работ и годовых обьемов вскрышных работ.

3. Для условий высокой обводненности серных месторождений установлены зависимости параметров бестранспортной системы разработки основного надрудного уступа от мощности скальных пород, селективно'укладываемых в основание внутренних отвалов для обеспечения их устойчивости. На основе полученных зависимостей предложена методика выбора типа экскаваторов-драглайнов и расчета параметров их работы.

4. Исследован процесс теплопередачи в системе "теплоноситель - рудное тело" : получена зависимость эффективности процесса плавления серы для условий высокопроницаемых обводненных зеленей от плотности теплоносителя. Установлено, что оптимальные условия выплавки серы достигаются при плотности теплоносителя на 2-3 % выше плотности пластовых вод.

5. Доказано, что промышленная эксплуатация слабопроницаемых серных залежей методом ПВО возможна при условии создания зоны

фильтрации в нккней части пласта по всей его площади с обеспечением выноса расплавленной серы из выплавленной зоны потоком теплоносителя. С использованием полученных закономерностей разработан комбинированный способ эксплуатации слабопроницаемых залежей, даны конкретные технические решения для его реализаций.

6. Предложена методика установления рациональных объемов производства фосфоритов и апатитового концентрата, учитывающая ресурсную обеспеченность Укрпины собственным сырьем и коньгоктуру мирового рынка.

Практическое значение работы

1. Для условий карьеров по добыче горно-химического' сырья' разработаны:

1.1. Технологическая схема гидромониторного размыва переувлажненных неогеновых глин в смеси с четвертичными отложениями.

1.2. Схемы работы роторных экскаваторов в зонах тектонических нарушений.

1.3. Схемы отработки основного надрудного уступа по бестранспортной системе с селективным складированием скальных пород в основание внутренних отвалов.

1.4. Типовые технологические схемы производства горных работ, позволяющие максимально использовать параметры применяемого горно-транспортного оборудования.

1.5. Подсистема инженерных расчетов, объединяющая совокупность методик и алгоритмов для автоматизации проектных работ.

2. Для рудников ПВС предложены:

2.1. Способ нагрева пластовых вод, позволяющий утилизировать отходящее тепло, значительно уменьшить использование речной воды и исключить процесс накипеобразования в нагревающих системах.

2.2. Ряд конструкций само восстанавливающихся скважин, для условий добычи серы методом ПЕС в условиях анизотропности рудного пласта.

2.3. Технология приготовления утяжеленного теплоносителя, использование которого позволит увеличить коэффициент галлавки серы из недр на 20 %.

2.4. Технология добычи серы из слабоироницпемых руд комбинированным способом - созданием в нижней части зале-ки проницаемой зоны по всей площади пласта с последующей добычей серы методом подземной выплавки и конкретные технологические ртения ш

реализации предложенной технологии в промышленных условиях.

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследования, их решении, анализе и обобдении полученных результатов; в постановке, подготовке и проведении -экспериментов; во внедрении технических и технологических решений; в обосновании перспектив развития серной и фосфатной отраслей промышленности Украины.

Реализация работы.

1. На серных карьерах Предкарпатья внедрены:

1.1. Технологические схемы разработки основного кадрудного уступа по бестранспортной системе с селективным складированием скальных вскрышных пород в основание внутренних отвалов.

1.2. Схема разработки способом гидромеханизации перэувлак-ненных неогеновых глин в скэси с четвертичными отложениями.

1.3. Технологические схемы работы роторных экскаваторов в условиях анизотропности массива отрабатываемых пород.

2. В институте HISUEEPA внедрена в процесс проектировании подсистема инженерных расчетов по обоснованию параметров горных работ на иесторокдениях горно-хшического сырья.

3. На рудниках подземной выплавки сори внедрены:

3.1. Технология приготовления теплоносителя из шсокоыкне-рализованнда Пластовых вод с утилизацией тепла.

3.2. Конструкции саиоразогревавдихся еквашм.

4. Ряд технических решений, полученных автором, реализован

в проектах открытой разработки Севершго и Подорокненского карьеров PI10 "Сера", Центрального и Шяого карьеров Ш10 "Сера", карьеров Куйбыиевского и Гаурдакского серных заводов, а также в проектах рудников подземной выплавки серы на Яворовском Ш "Сера", Загайпольсксм опытно-промышленном руднике, на Гаурдакском серном заводе ("Туркмения) *

Суммарный экономический эффект от внедрения разработок, выполненных с участием автора, составляет скале 4,0 млн.рублей.

По результатам работ, пуоведенних под руководством и с непосредственным участием автора, разработаны и утверждены правительством Украины республиканские программы:"Сера Украины" и "Фосфор Украины", которые являются основой планирования научно-технического прогресса в данных отраслях горнодобывающей промышленности.

Реализация программ позволит:

I. Вовлечь в эксплуатацию более 90 млн.т запасов самородной

о -

серы, которые в :настаящее время переведены в категорию забалансовых.

2. Полностьн ликвцдирсьЕТь к 1997 году дефицит промышленности Украины по сере.

3i Снизить себестоимость производства I т серы и обеспечить рентабельность выпуска серы на 'мировом уровне.

4. Организовать на Украине, начиная с 1*333 года, производство фосфорных удобрений и апатитового концентрата на собственной сырьевой базе.

Апробация работы. Отдельные фрагменты ш ¡работа в целом докладывалась на технических советах Роздольского ПО "Сера", Яво-ровского ПО "Сера*1, на научно-техническом совете института НИШСЕРА, в Днепропетровском и Свердловском горных институтах, в Государственном Институте горно-химического сырья г.Люберцы , в Институте геотехнической механики г.Днепропетровск , в Криворожском горно-рудкэм институте, на техсоветах Ассоциации "Укрминудобрений" и Министерства промышленности Украины. По теме диссертации опубликовано более шестидесяти научных работ. Отдельные положения работы защищены тридцатью авторскими свидетельствами.

Большую помощь в подготовке .работы автору оказывали сотрудники института НИШЕЕРА Гайдин A.M., Ивасив С.М., Филенко Г.Д., Гордиенко Е.Г.,-Добахов ¡Г.Г. Автор выражает им сбою глубокую благодарность.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЙ РАБОТЫ

Теоретические осноеы эксплуатации карьеров разработаны в -1 трудах акад. Н.В.Мельникова, В.Б.Ржевского, В.Ф.Вызова, проф. М.Г.Новожилова, В.С.Хохрякова, А.И.Арсентьева, А.Ю.Дриженко, Б.П.Юматова, Б.Н.Твртаковского, М.З.Певзнера, Ь.А.Щелканоьа, М.С.Четверика, Г.А.Холоднякова, Е.К.Аренса и др.

В этих 'работах были поставлены и решены основные задачи установления параметров горных работ приведены методики выбора структурных схем комплексной механизации, и определения рациональных параметров применяемых систем разработки, произведено экономическое обосновшие планирования рекима горных работ, а также сформулированы теоретические основы разработки месторождений геотехническими методами.

Решение прикладных вопросов для условий Предкарпатского сероносного бассейна нашло отражение в исследованиях к.т.н. Гай-дина A.M., Гуменика И. Л., Ивасива С.1.1., Самойлова Ю.А., Марковича Л.П. Однако выполненные исследования не в полной мере раскрывают вопросы определения границ открытой разработки месторождений горно-химического сырья, влияния горно-технических и экономических факторов на производственную мощность карьеров и рудников ЛВС, продолжительность периода строительства и освоения проектных показателей, выбора направления развития фронта горных работ, а также совершенствования технологии НЮ. Отсутствие должной полноты исследований по данным вопросам обусловило использование в проектах отдельных решений без достаточной привязки к специфическим горно-геологическим условиям месторождений горио-хтлического. сырья и, как следствие, привело к снжению эффективности работы отдельных рудников. Кроме того, отсутствуют исследования по рав-витиз сырьевой базы фосфатов.

На основе обобщения выполненных исследований по проблеме п учитывая особенности разработки месторождений горно-химического сырья, автором сформулированы и регены следувщиа задачи:

1. Еыполнены исследования потенциальных ресурсов серосодержащего и фосфатного сырья Украины и определены первоочередные обьекты освоения. .

2. Разработаны критерии и создана методика геометризации

с использованием ЭВМ элементов месторождений, позволяющая оптимизировать на основе повариантннх расчетов основные параметра проектируемых карьеров.

3. Разработана и реализована методика установления производственной мощности рудника на момент ввода его в эксплуатация, а также определения, оптимальных сроков освоения ого проектной мощности.

4. Проведены теоретические и экспериментельние исследования, установлены и проверены в промышленных условиях области эффективного применения основного горно-транспортного оборудования для комплектации технологических схем производства горных работ на карьерах горно-химического сырья.

5. Установлены закономерности фильтрации теплоносителя и распределения тепловых полей при подземной Еыплавке серы в различных гидрогеологических условиях, разработана технология добычи серы методом ПВО из слабопроницаемых руд.

б. На основе выполненных исследований с учетом коньюктуры мирового ¡рынка установлены приоритетные направления развития .горнодо15ивэдцего комплекса в серной и фосфатной отраслях промышленности Украины.

I. йнализ потенциальных ресурсов серосодержащего и фосфатного сырья и определение первоочередных объектов освоения

Сера в углях находится в виде колчеданной, сульфатной и органической.

Колчеданная сера встречается в виде отдельных зерен минералов пирита и маркизита. Сульфатная сера содержится в углях главным обрезом в виде сульфатов железа и кальция. Содержание сульфатной серы в углях не превышает 0,1-0,2 %. При сжигании сульфатная сера переходит в золу, а при коксовании углей - в кокс. Органическая сера входит в состав органическом массы угля.

Исследованиями установлено, что в малосернистых углях ( содержание до .1,5 % ) сера находится преимущественно в органических соединениях, а при содержании более 2,5 % - в Неорганических соединениях ( дисульфидная или колчеданная сера) , которые могут служить сырьем для,.производства серной кисло'ты.

По Львовско-Болынскому и Днепропетровскому буроугодьному бассейну ресурсы серных колчеданов не оценены, по Донецкому бассейну ресурсы серного колчедана оцениваются в 700 тыс.т в год (в пересчете на 45 % содержания серы в колчедане) или около 250 тыс.т в год. В настоящее время проводятся исследования по организации производства серы из углей.

Ресурсы'серы в дымовых газах ТЭЦ и-ГРЭС. В дымовых газах ТЗЦ и ГРЭС в зависимости от вида топлива содержится от 0,01 .до 0,53 % сернистого ангидрида ( $0л) . Обьемы выбросов характеризуются данными, приведенными в табл. 2.

Таблица 2

Обьемы выбросов сернистого ангидрида в атмосферу, млн.т

Показатели : Годы

: 1990 : 1995 ; 2000

■ I : 2 : 3 4

Обьем шбросов в странах СНГ

' 17,9 19,0 20,3

I • : 2 : : 3 : 4

в т.ч. по Украине 3,7 3,8 4,2

Ресурсы серы в дымовых 9,5 10,2

газах в странах СНГ 9,0

в т.ч. по Украине 1.8 1,9 2,1

Возможные объемы получения серы из дымовых газов в странах СНГ 3,0 4,2 4,9

в т.ч. по Украине 0,6 0,6 0,9

Учитывая значительные ресурсы серы в дымошх газах и связанное с атим отрицательное воздействие на окружающую среду, утилизация SO2 в ближайэей перспективе является весьма актуальной.

Ресурсы серы в газах коксохимических производств я в нефтепереработке незначительны и'оцениваются на ближайшую перспективу в 60-60 ткс.т в год.

Ресурсы природной серы. На I.01.1992 г. в Государственный баланс бывшего СССР внесено 18 месторождений самородной серы,. Из них двенадцать расположено в Предкарлатье (Предкарпатский серо-носный бассейн^) j два с на Средней Волге (Волжский бассейн) ; два - в Средней Азии (Гаурдак-Кугитанский еероносный бассейн^) и два на Дальнем Востоке (Курило-Камчитская вулканическая се-роноснал область) . Запаси серы характеризуются довольно высотой степенью разведенности. Доля категории A+B+Cj составляет около 60 %, по категории разведано около 13 % запасов и только 7 % чапасов отнесено к забалансовым.

Состояние запасов серы по месторождениям Украины приведено в табл. 3.

Таблица 3

Состояние остаточных запасов серы по месторождениям

Предкарпатья по состоянию на i.01.91г.

Месторождение Един, измер. А+В+С-£ С2 . Примечание

т —-.----h ■ 1. ------------------...» 2 ,3 .. 4 .. 5

Роздольекое тнс.т 35х Отработано

7

I

Яодорожненскоо тыс.т

Лвбенское тыс.т

Язовсксе карьер тыс.т

Азовское ИБС тыс.т

Гркмн^йское ИБС тыс.г

Немировское ПБС тыс.т

Шевченковское ИБС тыс.т

Загайпольское ПБС тыс.т

Тлумачское ПВС тыс.т

Куковское ПБС тыс.т

35«

числитель.

15041 23455 4724 4869

31727 6565

4151 941

193401 7543 53199 1638

40562 11464 1С7В0 2С13

63706. 3126 15844 735

178401 28353 42905 6603

56212 14725

17994

26048 1134

1552 408

Ш

70

2,2310 970

43030 10500

Отрабатывается

Требуется разработка технологии

Отрабатывается Требуется совершенствование технологии

Отрабатывается

Требуется разработка технологии

Отрабатывается, требуется совершенствование технологии

Требуется разработка технологии

-ШЖ.

знаменатель - сера

Суг/нарные остаточные запасы серы по месторождениям Украины составляют 197417 тыс.т.

В связи с тем, что основным потребителем серы является серна кислотное 'производства произведены исследования по установления экономической эффективности производства серной кислоты из рпзлич ных видов серосодержащего сырья с учетом ксмпенсации экологического ущерба предприятиями в виде платежей в бюджет за сверхнормативные выбросы загрязнению: газов в атмосферу и нерушения яемсль

горными работеш. СЧ6}

Критериев эффективности принят минимум приведенных затрат на производство I т кислоты:

С^ -4- Км/ (I)

где С] - себестоимость производства I т кислоты из- ) -го Еида сырья, руб.;

КЩ - удельные капитальные затраты на производство I т кислоты из. ] -го вида сырья, руб.; - сумма платежей в бюджет за компенсацию экологического ущерба, руб.;.

С?з - годовой обьем производства серной кислоты из ] -го вида сырья.

Величина Э1 для условий производства серной кислоты из отходящих газов цветной металлургии и газов энергетической промышленности определяется по выражении:

Э1=-Эег = -[(Ус} -М^ИУп-Мп) , руб. (2)

где Ус}(Уп - удельный ущерб от выбросов а отходящих газах I т

загрязнителя соответственно в пределах и сверх ВДЭ» руб./т;

Мс^.мп - ».».ас с а выбросов в отходящих газах загрязнителя соответственно в пределах и сверх ВДВ, т.

Поскольку в данном случае ущерб рассматривается как предотвращенный, его величина имеет знак и абсолютное значзиио приведенных затрат уменьшается на величину удельного предотвращенного ущерба.

При производстве серной кислоты из колчедана, аолученного из углей величина ущерба определяется аналогично по массе выбросов загрязнителя в отходящих газах при сжигании углей.

Величина .31 для условий производства серной кислоты нэ флотационного концентрата и природной серы определяется по выражению:

РУб. [3)

где 3>э - ущэрб от нарушения земель, изъятых под горные работы , руб.;

п

Эз = Ке£УкЗк , руб. (4)

}

. К0 - коэффициент, учитывающий условия .чспользования гумусового сдоя;

Ук - годовой ущорб изъятия I га к. -го вида земельных угодий, руб/га;

Зк - площадь к -го вида угодий, изъятых в данном году, га.

Поскольку ущэрб, определяемый по формуле(4) является прямым» его абсолютное значение в формуле (I) имеет знак ( + ) .

Б результате исследований установлено, что по величине приведенных затрат наиболее эффективным является использование в производстве серной кислоты отходящих газов цветной металлургии и коксохимии. При этом утилизация серы способствует уменьшению выбросов сернистых соединений в атмосферу и существенно улучшает состояние окружающей среды.

Следующим по эффективности видом сырья является газовая сера, получаемая при очистке отходящих газов нефтеперерабатывающей промышленности.

Природная сера в этом перечне занимает- лишь четвертое место. Однако, учитывая незначительные ресурсы, производство серы из отходящих газов коксохимической, нефтеперерабатывающей промышленности, отх.одящих газов энергетической промышленности и колчеданов из углай носит вспомогательный характер, и в основном решает вопросы экологического характера - очистки отходящих газов от сернисжосоединений. Основным направлением развития серной промьгяленности H" ближайшую перспективу является интенсификация добычи природной седа из серных руд.

Добыча серы из серных руд осуществляется двумя способами:

- открытая разработка месторождений с последующим обогащением серии:: руд и выплавкей серы из концентратов;

- подземня® акплавкя серы из недр непосредственно но месте их залегания (метод ПВС ) .

Учитывая специфику и-экономическую целесообразность ^гавребст-к и серн ух месторождений, i.-етод огкрыгой разработки приме.няе; ся на месторождениях до глубины 150 м, мзтед ПЕС - на месторождениях, залегающих на глубинах от 100 м и более. Кроме того, основным уси-

лием применения метода ПЕЙ является водоприемистость серных залежей, обеспечивающая фильтрацию теплоносителя и расплавленной серы по пласту. По этому критерии серные эале;ки разделяются на кондиционные (приемистость пласта евшие 10 м3чае при давлении на устье скевиины до 10 Мпа) к слабопрошш.ьеше приемистость менее 10 ы3/час . Кондиционный залей могут разрабатываться по существующей технологии ПВС, разработка слабопроницаеиах залежей по существующей технологии не рентабельна, а в отдельных случаях вообще невозможна и для вовлечения их в эксплуатации необходима разработка специальной технологии.

Ресурсы фосфагного сырья. Запасы фосфатных руд в развитых капиталистически;: и развивающихся странах в 1991 г. составили 116,7 мдрд.т (в пересчете на 100 % - 25,6 млрд,т) . На фосфориты приходится 93,3 % ка апатиты - 6,7 %. Подтвержденные запасы фосфоритов и апатитоь оцениваются соответственно в 41,0 и 4,3 млрд.т.

Лидирующее положение по запасам фосфоритов и апатитов занимает Африканский континент, гре особенно отделяются Марокко, Тунис, АРЕ, Западная Сахара и ЮАР. На втором маете следуют страны Американского континента, в периу» очередь США, Перу, Мексика и Бразилия. Азиатский континент характеризуется крупными запасами фосфоритов, имеющихся в Иордании, Ираке, Сирии, Саудовской Аравии и других странах.

Цены на фосфатное сырье за 1931 г. в США составляли от 30,36 до 34,65 доллара за I т среднесортного фосфоритового концентрата (Р9О5 - 32,4-33,54 %) . Цены на марроканскиз фосфори-тошз концентраты составили 4В,5 доллара.

Потребность Украины в фосфорсодержащем сырье на перспективу до 2000 года составляет 1,5 млн.г в пересчете на 100 % РрОд (табл. 4) .

Таблица 4

Потребность в апатитовом концентрата в тис.т

Вид конечного продукта Г Прсшз- ; водетво —- ———т ГНоргла pan-! :хода PgOg : ¡т/тыс.т Потребность в Р2°5

I 1 2 : з 4

Триполифосфат натрия 12,за 655,0 8,07

Триполифосфат натрия 4,6 7 669,0 3,12

I 2 3 4

Трикпльный фосфат в аммонизированной форме 64,50 1133,0 *73',08

Суперфосфат простой 249,40 1070,В 267,07

Суперфосфат аммонизиро-ваншй 12,00 1206,0 14,47

Трикальный фосфат кормоЕой 66,50 1121,0 74,50

Монокальный фосфат кормоЕой 14,70 1162,0 17,30

Нитроаммофоска 85,00 1196,7 101,70

Аммофос 503,00 1122,1 564,90

Неучтенная потребность 370,00

Итого. 1500,00

Потребность в фосфорной цуке'с содержанием Р£0^ до 20 % по данным Сельхозхимии составляет около 2,5 млн.т в год, Несмотря на значительные запасы'фосфатов табл. 5 , их добыча на Украине до настоящего не осуществлялась.

Таблица 5

Характеристика месторождений фосфатного сырья Украины

Наименование месторождений Запасы Р90с-., Мощность про-тк!(. „ " ° : луктиьного ¡горизонта, м Мощность век рыл; № пород, м

I 2 : 3 4

Разведанные месторождения

1. Стремигородское ильменито-апатитовое месторождение

2. НоЕОПОлтаеское ред-кометальное апаг ито-вое месторождение

1593 6 250 20-40

п

С, I /О

915-34 25-140

3. Осдаовскоа ыесторож- 6564 4,6 20-50

дшне фосфоритов 4,97 %

Разввдуемме месторождения

1, Ратновское месторож- 7310 1,3 16,4 рение фосфоритов 5 69 %

2. Маневич-Клеванская 1500 ч 1-2 м 60-100 Площадь 4_д

рпоискр ванные рудопрояаления

I. Днестровская площадь 199850 1-7 30-100

Льговская, Терно- ? тп ^ польская, !1з,-Фран- с"-1и

ковская, Черновицкая ой глет и

3925'* _числитель - запасы _

2,22 % знаиенатель - содержвниз'РрОс руде. й °

Перзход к ршочным отношениям и, как следствие, к закупке фосфатного'сырья по ценам мирового рынка, предопределил коренное изменение подходов к оценке эффективности создания собственной сырьевой базы фосфатов.

Исследования горно-геологических характеристик залежей вещественного состава руд и технологических схем их обогащения показали принципиальную возможность проьазаленного освоения месторождений с получением апатитовых и фосфоритовых концентратов. При этом первоочередными объектами освоения являются Ратиовское и Осыновское месторождения фосфоритов и Стремигородскоо месторождение впачнтов. (44,45^,-

Разработка этих месторождений мажет бить осуществлена открытым способом. Разработка Новополтавского месторождения возможна только шахтным способом, что предопределяет значительные капи-те 1ьные вложения и длительный срок строительства. Разработка Мшевич-Клаванской площади может быть осуществлена методом сква-кикной гидродобычи. Однако для промышленного освоения этого метода необходимо разработать способы разуплотнения крупнозернистых фосфоритов в верхней части судного пласта.

Гаяим образом перспективы развития сырьевой базы серной и фосфатной отраслей промышленности Украины связаны с совершенствованием традиционных и разработкой принципиально новых технологий производства горных работ и вовлечении в эксплуатацию на этой основе новых месторождений.

2. Геоматризацик элементов месторождений на ЭВМ и

разработка критериев оптимизации основных параметров проектируемых карьеров

Традиционной геологической информацией при установлении границ открытой разработки являются планы месторождений с системой 'изомощностей рудаого пласте и покрывгвцих пород и геологические разрезы. Применение ЗВМ в проектировании требует представления исходаой геологической информации в еидо удобном для математической обработки. Тек,oí требованиям отвечает дискретная форма представления геологических данных в виде массивов информационных точек, количество которых соответствует количеству разведочных скважин при детальной разведке месторождения.

Предложена методика гезметризацая элементов горизонтальных месторождений с использованием табличных данных детальной геологической разведки. При подготовке исходных денных месторождение разделяется не блоки, каждый из которых ограничен е плане четырьмя разведочными скважинами. В процессе расчетов каждый блок делится на элементарные, размерами которых определяется точность подсчета площадей и обьемов горных пород. Для каждого элементарного блока производится определение его площади (Si) , обьемов полезного ископаемого (Vni) и вскрытая ьк пород (Vei ) и коэффициента вскрыши ( Ksi) . Полученные данные группируются в массив 5iArn'i ,Vei, Кв1) по возрастающему К el и производится его сравнение с величиной граничного коэффициента вскрыши.

В контур карьера включаются блоки, коэффициент вскрыши в которых отвечает условию:

Z Vni

1-1

- № -

п

где: ^ , Х/е1 ^ - об шли вскрышных пород, накопленные в сумматоре, тыс.м3; ^,Л/п* ~ то же по полезному ископаемому, тыс.т; лУ - приращение обьемов вскрыши в горцах карьера, тыс.м3; Кгр - граничный коэффициент Ескрьши, мэ/т.

Величину граничного коэффициента Ескрши рекомендовано определять по шраиешда

Кгр = -

1

С ас

«■(1

•ICO

"(ОЯ-ПтУ

■ íCon—

K¡E

Т ToJ

1-

Cp

С ее

(<0

(1 + E)T°Í

где: Сес - средняя себестоимость разработки I к3 вскрышных пород, руб./м3; £ - потери руда при переработке е долях единицы; Пт - потери руды при добыче и транспортировании, в долях единицы; oí - содержание полезного компонента в руде, в

Con- оптовая цена I т конечного продукта, приведенная к уровню мировых цен, руб ; Kj - капитальные затраты j -гс вида приведенные к моменту окончания строительства карьера, руб.;

Toj - нормативный срок окупаемости, j-го вида капитальных вложений, лет; Gp- производительность предприятия по конечному продукту в i-й год эксплуатации, т; Ср- средняя себестоимость добычи I т руды, руб /т:; Сп - стоимость переработки руды в себестоимости I т конечного продукта, руб^/т.

Данный критерий позволяет учитывать разновременность капитальных влокэний, сроки их окупаемости, а такке уровень миро ж цен на данный вид сырь'я.

В результате проведанные исследований получена зависимость величины относительной погрешности расчетов вычисления площадей (aS) от размеров элементарных блоков (рис.' I) . Установлено, что для условий пластошх месторождений размеры элементарных блоков, обеспечивающих относительную погрешность + 5 й, должны составлять 100x100 м.

16 /2 8

»

i т

so /oo /so Peo sso Jan h, ы

Рис. I. Изменение значений Л$ от размеров расчетных блоков.

Посла .оконтуривания месторождения осуществляется моделирование на ЭВМ его горно-геологических параметров и производятся расчеты календарных графиков отработки. Установлено, что наиболее рациональным для условий горизонтальных месторождений является дискретно-аналитическое моделиройание горно-геологических параметров месторождения. При этом контуры месторождения аппроксимируются полиномами J* -ой степени; геологическая информация задается а дискретном виде.(В}.

Расчет на ЭВМ календарных графиков отработки месторождения осуществляется путем построения графиков площадей сечений рабочей зоны карьера по полезному ископаемому и по вскрышным породам

Площадь сечения рабочэй зоны карьера на j -ом этапе по руде определяется по выражении:

(7)

ti

где

Ц, Lj+\ п к

- длина фронта робот в начале и конце этапа;

- мощность полезного ископаемого в К -ой информационной точке.

Длина фронта работ на с -ом этапе определяется путем совместного решения уравнений:

У =НЛ(Х)—ЕСмХ!

¡"О

(а)

где 100 ~ уравнение линии фронта работ на I -ом этапе;

М'Сх) - аппроксимирующий полином участка контура карьерного поля.

Принадлежность К -ой информационной точки ] -ому этапу определяются из условия (рис. :

(9")

чоо еоа ное /боо еооо 2*00 2воо хеоо

Рис. 2. К расчету календарных планов отработки 'месторождения.

Площадь сечения рабочей зоны карьера на -ом этапе по вскрыше определяется по выражению

Ба! — ЦР\в) Не] м2

Сю)

где Ле) - средняя мощность вскрыши на , ]-ом этапе, м; - угол погашения нерабочего борта карьера, град, Иолучешшо графики площадей сечений рабочей зоны карьера

по рудэ и вскрыше аппроксимируются полиномами П- -ой степени. Годовые .объемы вскрыши определяются -из выражения:

Мг

Уег

дл3 (п)

где - положение линии фронта работ в X -ом году; ЧЧО- полином описывающий изменение площади поперечного сечения рабочей зоны карьера по вскрыие; {г - годовое подвигоние фронта работ.

Величина I определяется как разность -пределов интегрирования уравнения

С^Сг

]Я0с1С-а=0 («О

где {(О- полином, описывающий изменение площади поперечного сечения рабочей зоны по руде, - производительность карьера по руде в t -ом году.

Б результате расчетов по всем исследуемым вариантам на печать ЭВМ выдаются: - годовое подвигание фронта работ; - длина . фронта горных работ; годовые обьемы вскрышных робот с разделении, по технологическим толцам и др. В результате расчетов установленс что отклонение результатов расчетов на ЭЕМ-от традиционных не пр< вытает +2 %, что указывает на шеокую степень точности отображения горно-геологических условий при комплексном дискретно-аналитическом моделировании месторождений.

Методика установления производственной мощности серных карьеров, позволяет учитывать влияние но величину ироизеодсгбсн-ной мощности горно-технических условий и экономических факторог, а также содержание полезного компонента в доОьшвемэй руде и кома лексности использования вскрышных пород в качестге попутно добиваемого сырья. Критерием эффективности, при установлении производственной мощности карьеров по добыче горно-химического сырья принят минимум приведенных затрат на произсодство конечной продукции за весь срок их еущсстЕотишя:

- ¡и ~

(Ceij ^^ 4-CPij)-h33,7 -Qô-Wi j] ( 13)

T N Q'j

г Г —

и fc (i + E)H

где T - срок эксплуатации группы карьеров, лет; N - количество карьеров, находящихся в эксплуатации; Qii - производительность ¡-го карьер^ в i-ый год эксплуатации, млн.г; Ceij -- стоимость разработки I м3 вскрыши на j-ом карьере и i -ом году, руб.; Vrij - годовой обьем ¿скршк в i-ом году на

j -ом "арьере, млим3; ЛГп\\ - годовой обьаи попутно дрбивпемого сырья, млн.м3; С pi j - себестоимость добычи I т руда в i-ом году на j -ом карьере без учета стоимости разработки вскрыли, руб/т; citj - содержание полезного компонента в руде г. t -ом го,пу на ] -ом карьере, в %.

С учетом предложенного критерия разработана методика установления мощности карьеров. В результате реализации методики нн примере группы карьеров Яворовского горнохимического завода установлено, что мощность Центрального карьера должна составлять • 1,0 млн.т в пересчете на серу, мощность Южного - 0,5. При этом, для выполнения общего о^.ьема производства серы в бассейне, мощность существующего Подорожненекого карьера должна быть доводе-» на до 0,4 tiJ'H. т по серэ. Такое сочетание про из во дет венных мощностей позволит исключить резкое увеличение годовых обьемов вскршных работ при вводе в эксплуатацию Северного карьера Язов-ского месторождения и организовать межкарьерное усреднение ка-v 9,ai за руд.

Учитывая, что обеспечение потребности в апатитовом концентрате возможно из четырех альтернативных источников: I - производство концентрата на "азе комплексной переработки руд Стреми-гор^иского месторождения; 2 - производство концентряга на база комплексной переработки руд Ноеополтьвского месторождения; 3 -поставка концентрата из стран СНГ; 4 - поставка концентрата из стран Средиземноморья, задача определения произеопетвенней мощности карьеров по добыче апатитов мо^ет быть формализована следующим образом. Определить минимальные затрата нч обемшчешм «шптигошм яенценгрятем потребности проьтаденносаи:

5 (14) при условии: Е\А>Л/п

где С1 - стоимость 1 г концентрата из I -го источника, руб/т;

VI - обьеш поставок концентрата из ! -го источника, т;

Л/п- потребность проыьшленности в концентрате, руб.

Учитывая* что Стремигородское и Новополтавское месторождения представлены комплексными рудами с включением редкоземельных металлов, стоимость I т апатитового концентрата Са должна определяться с учетом производства и реализации всех составляющих компонентов при допустимом уровне рентабельности всего производства:

Са= За--——--/ РУБ (15)

где Са - отпускная цена апатитового концентрата; Зэ. - затраты на производство I т апатитового концентрата, руб.; К - коэффициент налоговых издержек; п,- стоимость реализации попутных компонентов, руб.; 3- затраты на производство попутных компонентов, руб.; Кр- минимально допустимый уровень рентабельности производства попутных кошонентов; Л/а - обьом производства апатитового концентрата, ч.

С учетом выражения (15) целевая функция (14) примет вид:

V

П-1 )=| V]

-гпгп

(к;

2 2 при условии ЛГп + £ V'! 5; Л/п

пч

В результате расчетов установлено следующее.

Производственная мощность предприятия на базе СтремигороД-ского месторождения - 600 тыс.т апатитового концентрате в год. Мощность предприятия на базе Новополтавского месторождения 600 тыс.т, поставки из.стран СНГ 400 тыс.т, поставки из стран средкеземноморья - 200 тысл.

Однако учитывая что время строительстве обьектов на Стреми-городском и Новополтавском месторождениях будет составлять от 7 до 10 лет, закрытие потребности в апатитовом концентрате на этот период может быть осуществлено только за счет поставок иа СНГ и стран среднеземноыорья.

Определенно сроков строительства карьеров и затрат на выполнение горно-капитальных работ осуществлено на основе реализации разработанной экономико-математической модели процесса строительства карьера. Б качестве критерия эффективности при реализации модели принято равенство дохода (Пк) , получаемого в народном хозяйстве от сокращения сроков строительства карьера и затрат на интенсификации его строительства (лЗ) , Результаты исследований показывают, что при высокой отпускной цене на серу и фосфаты и их дефицит, сроки строительства карьеров необходимо сокращать на 10+15 % по сравнению с нормативными.

Одаако ввод карьера в эксплуатацию осуществляется не на проектную мощность Оп 1 а очередями, с производственной модности I очереди Да (рис, 3) .

Рис. 3. К установлению продолжительности освоения проектной мощности карьеров.

Процесс наращивания производственной мощности до проектной в общем случае может быть описан уравнением:

(и)

3 То - И)

где . Q - текущая производительность карьера, Тп - нормативное время строительства карьера на производственную мощность Qn ;

Ту - время строительства карьера на мощность Qe ; То - время освоения проектной производственной мощности карьера.

Ввод карьера в эксплуатацию на производственную мощность позволяет уменьшить затраты на выполнение горно-капитальных работ на величину л3ч=3п—3 у; (где Зп, Зу -соответственно затраты на выполнение гсрно-капитал;ных работ при строительстве карьера на производственную мощность Qn,Oe ) ускорить выпуск продукции на время лТ|=Тп-Ту и получить прибыль от реализации производственной продукции в размере Пе . При этом достижение проектной мощности карьера Qn может быть осуществлено за громя То . В то же время ввод карьера в эксплуатацию на мощность Q<r позволит получить в отрасли прибыль По от реализации продукции за время дТг=Ту-+-То-Тп

формализация задачи представлена в следующем виде: Отыскать /пах функции

То

П=лЗу-+(Соп-Со)|KTjdT-tiJnfcon-CnyTyH-To-Tn)— тд* (18) при условии Q<Qe<Qn

где' Со, Си - соответственно себестоимость 1 т конечного продукта из рудн, добытой в период освоения производственной мощности и е период нормальной эксплуатации.

Б результате исследований установлено, что ввод серных карьеров в эксплуатации может быть осуществлен при значении Qe * 0,240,3 , Qn ,а продо-готтелыюсть периода освоения проектной мощности, в зависимости от обьемов горно-капитальных работ и годовых обьемов вскрнши составляет от 1,5 до 5 лет.

Выбор типа и количества оборудования для комплектации типовых, технологических схем производства вскрышных работ осуществлялся по критерию минимума стоимости разработки I м3 вскрыши:

>_ Ь £ (i?)

Vj

при условии ^ с^!]

где Т - время эксплуатации карьера; »1 - тип горно-транспортного оборудования; }(С0 - функция изменения стоимости разработки I мэ вскрыши I -м типом оборудования в зависимости от годовых обьемов вскрышных пород; сз^*^ - обьем вскрышных пород, разрабатываемые 1 -м типом оборудования в ■ го,пу; Л/"] - суммарный годовой обьем вснршных пород, разрабатываемых в Г-он году.

Рекомендуемые схемы предусматривают осуществлять разработку четвертичных пород способом гидромеханизации; неогеновые глины в зависимости от годовых обьемов разрабатывать экскаваторами ЭКГЧЭ в оочетаниисавтотран-портом или роторными экскаваторами с системой конвейеров и от-иалообразователей; основной надрудный уступ, . сложенный неогеновыми глинами и неооерненными известняками, разрабатывать по бестранспортной схема. Вскрытие рудного пласта осуществлять скользящ ми съездами с размещением транспортных Коммуникаций по кровле неосерненных известняков.

, Предлагаемые схемы предусматривают рациональные для Данных условий структуры комплексной механизация производства вскркыних работ и рекомендованы в качестве типовых для проектирования горных работ на карьерах бассейна.

Установление параметров работы основного горно-транспортного оборудования в основном производится по известным методикам. Однако герно-геологичеект условия месторождений горно-химического сырья потребовали проведения специальных исследований по уточнению параметров работы отдельных видов оборудования.

Анализ геологического строения месторождений показал, что в основном вскрышные уступы, отрабатываемые роторными комплексами, на- карьере.* бассейна сложены однородными породами и могут рассматриваться как кразнизогропныв массив!. Однако на отдельных участках, массива имеются зоны тектонических нарушений, хэрактериэую-циеся повышенной трещиноватостья пород.

В связи с наличием зон тектонических нарушений оптимизация устойчивости параметров забоя производилась отдельно для Квдзи-.изотропного и анизотропного массива. На основании проведенных исследований дчя условий карьеров Пропшрлптского бассейна рок о

цендоьано принимать высоту уступа, отрабатываемого роторными экскаваторами типа ЯДа -2400 верхним черпанием, равной 30 ы, ьиасто 23 по проекгу, В зонах тектонических нарушений высоту уступа необходимо понижать до 23 м, используя для этого экскаватор ЭШ-Ю/70. Кроме того разработаны рекомендации по повышении проходимости роторных экскаваторов в зонах тектонических наруае-ний. Предложенные рекомендации позволили на 12 % увеличить Коэффициент использования экскаватора во времени и значительно повысить его производительность, рекомендуемые параметры забоя внедрены нь Подороишенсксм руднике РПО "Сера". Технические реаания защищены а.с. ]£ 147613-1.

Другим резервом повышения производительности роторных экскаваторов является снижение до минимума обьеыов переувлажненных четвертичных суглинков, оставляемых в подошве уступа, разрабатываемого способом гидромеханизации, переувлажненных неогеновых глин верхнего слоя третичной юицк. Разработку воронаскцешшх пород по контакту третичных и четвертичных отложений предложено производить шагающим экскаватором типа -ЬШ-Ю/60. Четвертичные породы нвдокывб и неогеновые глины верхнего слоя складируются в навал с последующий размывом его гидромониторной установкой.

Работоспособность данной схемы доказана,промышленным экспериментом в условиях Центрального карьера ЯГХЗ. Эффективность работы схеш достигается при смешивании 40 % неогеновых глш и 60 % четвертичных суглинков рис. 4 . Экономический эффект от

Ороцемг т/>еги»ных г*ип & длщем оаъеме на волу Рис. 4. Изменение затрат на разработку в зависимости от соотношения четвертичных пород и неогеновых глин. I,-Затраты на гидромониторный размыв, 2.- Затраты на разрабсчу экскаваторами ШГ-8 и автотранспортом. 3.-Суммарные затраты.

внедрения данной схемы на Центральном карьере Язовского месторождения составил 56 тыс.рублей..

Известно, что на высоту внутренних отвалов (и, как следствие на их емкость) в значительной мере влияет величина норового давления в основании глинистых отвалов при их уплотнении, а также увлажнений нижней части отвала при повышении уровня грунтовых вод в выработанном пространстве.

Для уменьшения отрицательного воздействия перечисленных факторов необходима селективная отсыпка внутренних отвалов со складированием скальных пород в основание и сооружения в основании отвала специальных дрен.

Получеки зависимости параметров бестранспортной системы разработки основного надруяиого уступа от мощности селективно складируемых в основании скальных пород (рис. 5) .

fítsj*'

Ряс. 5. 3?п1симгсть осноимх парами рог, системы

разработки от мощности скальных пород, складируемых в основания внутренних отвалов.

При этом установлено, что при средней мощности пород скальной ьскрыши Ьск = 11,2 м, общая высота внутренних отвалов при их селективной отсыпке монет составлять 64 ы, против 55 ы при валовой отсыпке, коэффициент запаса прочности при этом составляет 1,43. Этот принцип был положен в основу рекомендованной для условий бассейна технологической схеыы разработки оснощь.-'о над-рудного уступа по бестранспортной системе с селективным складированием скальных пзрод во внутренние отвалы и вскрытием рудного пласта скользящими сиэдаыи, с размещением фланговых выездных траншей на кровле известнякового горизонта. Технические решения защищены а.с. № 9^2739, № 10512Ы, У Х049662. Данные схе-ш внедрены в техно-рабочий проект расширения мощности Азовского рудника, эффект от внедрения составил 300 тыс.рублей.

Для экономической оц.нки и габора оптимального варианта направления развития фронта горных работ рекомендован критерий ^приведенной прибыли, полученной в результате реализации конечного продукта произведенного из добытой руды и отнесенной к балансе шм запасам руды в контурах карьера:

100 Г г ЮО -.' ■Е--—----;-г------Зг —*~п/ах х '

где - балансовые запасы в контурах; т - -рок существования карьера; С}п - производительность карьера по руде; 3е1 -усредненная стоимость разработки I м3 вгкрышных пород; кч'| - коэффициент вскрыши; Зр- себестоимость добычи I т руда; Сп- затраты нь переработку и получение I т коночного продукта; приведенные затраты на горно-капитальные работы; Е - коэффициент нсроднохозяйственной эффективности,.

Данный критерий позволяет учитывать рпиянко полноты извлечения балансовых запасов при шборе направления развития фронта работ и будет опособстговамь болае ра^пшадьному использованию недр.

Предложенный в работе комплекс методик и алгоритмов, обьеди-5 ней геологическим и технико-экономическим информационным обеспечение« в подсистему инженерных расчетов, позволяющую производить с использованием аЬМ.оконтуринание месторождений, расчеты кадей-

дарных графинов их отработки, установление основных технико-экономических показателей периода строительства и освоения производственной мощности проектируемых карьеров' и определение рационального направления развития фронта горных работ.

Схема функционирования подсистемы представлена на рис. б

Рис. 6. Схема -информацион^х потоков при .функционировании подсистемы ib-рекиме детальных расчетов.

Внедрение комплекса -метод' с и алгоритмов -в .прлк-5кку проектирования позволят пожить дгставорность и обсснорйкность пги'ш-мпскы.х решэяиД и путем частичной л^гомагязяцга -тчеиврак рлоче-тов значительно с'-дгг.гить сроки проектиро1.°пия.

Результаты прчи>г.<г'1нш исолзплганий, ярились зеоротп^осхимя лродлосылкямя для окределзч«я .основных псгдметгов иа;< rw.mr/атн-руойк сорных :<оргв^л>-( [(в!г::;'ль;й!:1, Drjiн;1 - Явор.огекого II'J "Сера"} СеъоршД у. П; д.. ро-;не'-)ск>п! - Розда.-ьского ПО "Сер?"; £т.н»й и Cei еро-ЬзгтсчиьМ - Гэуриль'кчгс серного ) , так и шовь

проектируешь сершк (Слбень^кого - Розд'.-льсяого ПО "Сера", Сзгэр-иоги'- Л к рс реке г о НО "Сер i"; Северс-З'.па-ногс - Гаурдоксчого серного завода) , (ParnoicKi.e и осннобск.;* чегщрпго-ния ) , а :;:хг.з w.npjrsw.;* ) •

3. Исследования закономерностей фильтрации теплоносителя и разработка технологии эксплуатации методом ПБС слабопроницаемых залежей

Сущность метода подземной шплавки серы ПЕС заключается в подаче в пласт по специально оборудованным скважинам теплоносителя (нагретой до 160°С очищенной.речной воды) ; фильтрацией теплоносителя по пласту, расплавлением серы и откачкой ее с помощью эрлифта на"поверхность. Теплоноситель пройдя по пласту, отдает ему сьою теплоиув энергию, насыщается солгали и сероводородом, и по ьодоотлиындм скважинам сбрасывается на поверхность. Отработанный теплоноситель по трубопроводам подается на очистные сооружения, где очищается от сероводорода и накапливается в прудах-накопителях, откуда после разбавления рочной еодой сбрасывается в открытую гидрографическую сеть. Коэффициент водоотлива в зависимости от фильтрационных свойств пласта изменяется от ВО % для п^ницаешх и до 100 $-для слаболроницаедах руд. Температура водоотлива изменяется от 40°С для условий проницаемых, и до 130--140°С-для условий непроницаемых руд.

Механизм фильтрации теплоносителя по рудному пласту и распределение тепловых полей в системе "теплоноситель - рудаое тело" в зависимости от мощности пласта, его проницаемости, минерализации и количества пластовых вод, имеет существенные отличия. В проницаемых рудных залежах мощностью до 20 ы и минерализацией пластовых вод до 100-150 мг/л, пресный теплоноситель в первоначальный период эксплуатации смеливаясь с пластовой водой, оттесняет последнюю на периферию отрабатываемого блока. Новые порции теплоносителя фильтруя по пласту, создают последнему тепловую энергии, которая тратится на разогрей) вмещающих пород и на выплавку серы. В залежах мощностью от 20 до 100 м при наличии пластовых тд с минерализацией свыше 200 мг/л. теплоноситель, плотность которого ниже плотности пластовых вод, Есплывает в кровли з&мет, мигрирует к зонам разгрузки (водоотливным скважинам ) . Процесс шплавки серл в этом случае осуществляется в зоне всплытия теплоносителя и в зоне его движения по верхней части пласта. При достижении определенных размеров этих зон, процесс шплавки практически прекращается. Таким образом^эффек-тивность процесса выплавки серы может регулироваться плотность» теплоносителя. Исследованиями установлено, что оптимальные уело-

сия выплавки серы достигаются при плотности теплоносителя на 2-3 % выше плотности пластовых вод.

Зтот принцип положен в основу разработанного способа подземной выплавки серы с использованием утяжеленного теплоносителя (а.с. 1343917) .

Сущность способа заключается в следующем (рис. 7) .

утяжеленного теплоносителя.

Условные обозначения; I.-Насос для перекачни пластовой г-одн. 2.-,Даэротор. 3.-Насос для перекачки : утяжеленного теплоносителя с I = 1С0°С. 4 .-Теплообменник. 5.-Паропровод!. б.-Магистральчне трубопроводы.

Исходная вода насссм закачивается в сквзг.инн рассолопрсдас-ля, находящегося на расстоянии 1,5 км пт добычного поля. Проходя через пласт каменной -соли отроботоннйР теплоноситель растеряет последнюю, насыщаясь 'до содержания 35-40 % N>£1, и подастся в атмосферный язоратор, где; нагревается до I а 100°. При отсм из раствора удаляют ргстьогенннз гезн (С^. и др.) . Из доэрото-ро раствор поступает в контактный подогреватель. В подогревателе ЕОД!у смеаисгат о водяным пвром» иоступявпам по паропроводу. В результате получ'ают минорализоранний утят.еленнай теплоносигель, который по трубопроводу б подается в ссродобычные скеакины.

Соотношение расходов паса и несмежной солями в?ды опрз,пе-лявтея из Еыра'".еш;я

д» _ 1тг

Цтр I пр +тг

где с|п - расход пара, г; Цгр - расход насыщенной солями вода, V; 1тг- температура насыщенного солями теплоносителя, грд.С;

1тр- температура насыщенной солями воды, грд.С; 1-пг- температура пара, грд.С.

Количество соли в тяжелом теплоносителе определяется по выражению:

0,=С5пэ

Тс

5с— йо .

1-

пт —(Згр Опг-^пе'^пг

(22)

где Оно - количество насыщенной солями води, подаваемой на смешение с паром, т; ¡>Ъ, ¡Те, &пг, 5пе - соответственно плотности каменной соли, чяето'й вода, пресного теплоносителя, и насыщенной солями вода, т/ыэ} Опт - количество пресного теплоносителя (пара) , подаваемого на смешение, г; Цтр - количество тяжелого теплоносителя, подаваемого на смещение, т; о^с - массовая доля соли в пластовой роде.

Для предотвращения выпадания твердого осадка (накипи ) на внутренних поверхностях подогревателя и водоводов в контактный нагреьачбль вводят в Качестве ингибитора солеотлонений комплексо-ны.

Реализации данного способа предусматривается в условиях Гоурдакского серйого рудника.

Срашенир основных технико-экономических показателей использования в процессе пресного и утяжеленного теплоносителя приведено в табл. 6,

Анализ таблица показывает, что внедрение технология ПВО с использованием утяжеленного теплоносителя только в условиях Гау{)ДаксКого рудника позволит: снизить в 2,5 раза удельный расход •Шлоносителя; повысить на 20 % извлечение серы из недр;

уменЫиить потребление свежей речной воды; • уменьшить расход топлива за счет сокращения потребления пара. По результатам проведенных исследований выдана исходные данные на проектирование опытно-лромыаленной установки по приготовлению утяжеленного теплоносителя.

Сравнительные показатели применения утяжеленного теплоносителя

Таблица 6

Наименование показателей

Г&еч. изм.

; Еазорый;Еариаит с ис-; вариант;пользогаиием ; ¡тяжелого теп-

лоносителя

Удельный расход теплоносителя

мэ/т ркал/т

ТЫС . руГ:

Извлечение серы

Доиожителымо капитальные вложения

в т.ч.

на создание рассолопрояызла -"на создание установки приготовления утя;голонн:.:го теплонэоите- п

Дополнительные эксплуатационные расхода

.Ёкономическвя эЭДектишость тне.руб Срок окупаямости лет

40,0

6,4

1:0,0

16.0 2,56 до 70,0

4484,4 3740,0

744,0

13о0,0 1920,0

2,3

Ь елвбопроиицаемых залеяах фильтрация теплоносителя практически отсутствует.

Для досччгаепия -связи между скьвчинрмн используется гидравлический разрыв с последующими кисллники обрвбтгкаки. В этом случае обеспечивается гидрпжч-хкг.я апязь ме«лу а'.ваятаии и их приемистость возрастает с-г 0 д.; 1о-20 мя/час. Однако тродины гид-ророорызя в процессе вшлаьки трансформируются в отдельные каналы диаметром до 30 мм и осуществить нормальный процесс ПН) при этом практически невозможно.

ЗЗДектишая ььшпехв серы в этом случае может быть достигнута только при усл. сии юздания в печго пласта проницаемой зоны по всей площади. При этом •гепл:<Еая энергия теплоносителя подводится снизу и осуществлйзток пл.-до»ой щ огрев плеска за счет теплопроводности рудного массива.

Расплакгюнмая еррч под да.Ьтиюи сил грзвигйции опускеется вниз и итоскгся л» зоны плавления потокам теплоносителя в виде

сероводяной смеси. Постоянный подвод свеясего теплоносителя к кровлэ камера плавления достигается за счет соответствующего перераспределения гндропотокс.в теплоносителя по выплавленному пористому скелету. Скорость движения тег поносителя в выплавленной зоне должна обеспечивать интенсивное движение как'теплоносителя, так и серо водяной смеси в пределах всего блока т.ь. обеспечивать турбулентное их движение.

т При атом удельный расход теплоносителя на выплавку I г серы определяется по выражению:

■Ч = с-7~ТГТ-(23)

1 5бл 55 и киз

где часовой расход теплоносителя, определяемый в зависи-

мости от площади блока 5бл, м3/час; Т - время выилавки блока на высоту Н , рашун мощности пласта, час; Ббл - площадь Еыплааляемого блока, 15$ - содержание сери в руде, в долях единицы; \л - мощность рудного пласта, м; к^з- извлечение серы в долях единицы.

Производительность блока по выплавленной сере определится по выражению , -

А = Ь КИЪ г/чао' (24)

гд& - плотность серы.

Исследованиями, проведенными совместно с кафедрой разработки рудных месторождений и горной теплофизики Ленинградского горного института установлено следующее: - расход теплоносителя при рекомендуемой схеме составит 19 м3/т против существующего 40 ыа/т; - извлечение серы из недр составит'60 % против достигнутого - 40 - себестоимость I т добываемой руды снизится в 2+2,5 раза.

• Для реализации предложенного способа выплавки сери с площадным восходящий прогревом залежи предложен комбинированный способ (а.с. 1535092, 1044063, 1279296, 139^509, 1358514, 1473412), Сущность способа заключается в создании в нижней части за лейки зоны фильтрации по всей площади рудного пласта в пределах отраба-гываемого блока, Зона фильтрации со?чается путем взрывания зарядов ВВ в горизонтальных скважинах пройденных в подошве рудного

пласта. Осуществление способа возможно по двум кагсранлвнкт: шахтной подготовкой рудной залеки- с последующим бурением горизонтальных скважин для взрывания, или- бурением серия кэклонно--горизонтальнык скважин с поверхности, с последующим Езрываниеи в горизонтальной части- суспензи-роваяшзх жидких ВВ. При шахтном с"особе подготовки серную- залета веяртвают вертикальными ство-

Рис. 8. Комбинированный споссб разработки серных месторождений.

Залежь делят на добычные лаьелн 4, ширину которых определяют в зависимости от мощности рудника, параметров залеки и Б.'зможно-стей буровой техники (например/из условий возможности прохождения скважин без искривлений) . Дсбычные панели 4 разделяются мэждупанельннм!! охранными целиками 5, ширину которых определяют из условия сохранения зон 6 дробления. В каадей добычной панели 4 г; наиболее пониженных огмечкех подоягы залепи проходят соро-сборныи итрек 7, а в пошаенних частях на границах пан; ли проходят юдозаборные штреки Ь. Указанные птреки проходят в кровле подстилающих Еодоупорных пород. Из серосбогного штрека 7 бурят наклонно-горизонтальнче гэрикме схепчины 10, которые располагается на расстоянии от 0,5 до 0,» м от подошвы залеки. Для обеспечения эффектности ьарлпнии сксаулн 10 на границах блоков II проходя! СТОЙКИ 12. для ссор-; и транспортировки жидкой сери п;,-. ссросбяркому ятроку 7 уогрянг'^" спецязль 1уп дрену 13

из перфорированных труб и щебеночной обсыпки. Внутри дрены 13 прокладывается, трубопровод И, служащий для подачи теплоносителя и одновременно для обогрева дрены и предотвращения застывания серы. Трубопровод 14 каеаг специальные выпуски для равномерного распределения теплоносителя вдоль серосборного штрека 7. Для откачки серы с поверхности на серосборный итрек 7 бурятся сквачишы 15 и сквачшны 16 для подачи теплоносителя. Для откачки пластовой воды (отработанного теплоносителя ) с поверхности не водосборные строки 6 бурят водоотливные скьакины 17,

После окончания работ по проходке ееродобычных и водоотливных штреков 7 и Ь, сбозк 12, после бур&ния взрывных скважин 12 и устройства дрены 13 с прокладкой трубопровода 14 для подачи теплоносителя, оборудования скважин 15-17 производится взрывание скважин 10, после чего панели 4 изолируются с помощью водонепроницаемых перешчек lo, устанавливаемых в итреках 7, 6. Аналогичные образом подготвБлнваатся к ¡эксплуатации и другие добычные панели. При этом горнопроходческим и бурошм работам предшествуем-осушение рудной залежи, которое производится известными способами.

В подстилающих серную залежь породах проходят дренажные штреки 18. из которых бурят ьодопонизительные скважины 19, с помощью которых дренируют пластоьую юру, отеодят ее в центральный водосборник и далее на поверхность. Для обеспечения безопасного ведения проходческих и эксплуатационных работ панели должны быть располозшны так, чтобы между эксплуатируемой и подготавливаемой панелями находилась, как мннимуи, одна полностью готовая и изолированная перемычками 18 панель 4, из которой при необходимости производят удаление 'проскоков" теплоносителя из эксплуатируемой панели.

Всего на добычном участке должно находится не менее четырех панелей: эксплуатируемая, резервная, в подготовке, е осушения.

Процесс подземной выплавки серы осуществляется б следующей последовательности.

Теплоноситель подается по скве.кинам 16, пробуренным с поверхности на серосборный штрек ? и далее по трубопроводу 14, проложенному б дрене 13 выпускается в серодобычной штрек, откуда через .зону дробления б поступает в приподошвеинуга часть пласта, движется по ней к водоотливному штреку и плавит серу. При этом теплоноситель занимает верхнее ложжение по отношению к сере, которая под

действием сил гравитации стекает, в зону дроблгния б и дплэе в ееросборный штрек 7, где по дрене 13 поступает :: скважпга 15 и откачивается на поверхность.

Б результате постоянного движения гепшюстоля па контакту плавления серы от подошва залежи к ео кровле осуществляется площадная восходящая валлавка сэры и зона охвата залежл плавление» близка к единице.

По предложенному способу отработки серках залежей разработано ТЗО строительства опытного участка ив Язовсяок* шсто решении мощностью 50 тыс.т серы в год со срсчсда эксплуатацгпг 7-8 лет, В случае достижения положительных результатов, опытный участок может быть переведен в категорию промышленного рудника? иоцностю 50-100 трс.т серы в год.

При этом себестоимость I т серы в 2-2,5 раза ниже, чем при существующей технологии, а производительность труда одного работающего в 3 раза вша.

Применение комбинированного способа разработки слабопроницаемых залежей позволит: - вовлечь в отработку свыше 90 млн.т запасов серы, которые в настоящее время являются законсервированными; - повысить коэффициент извлечения серы из недр до 50 %, при существующем 40 й; - уменьшить удельный расход теплоносителя за счет увеличения зоны охвата пласта плавлением и максимального использования тепла на выплавку серы; - уменьшить отчуждение земель под горные работы; - значительно уменьшить капитальные и эксплуатационные расходы при эксплуатации серн;« месторождений.

4. Перспективы развития производства серы и фосфатов на базе эффективного освоения имеющихся ресурсов сероссдорчащего и фосфатного сырья

Украина располагает значительными ресурсами серосодержащего и фосфгтногэ сырья. Однако освоение ресурсов серосодержащего сырья сдерживалось кок низкей эффективность» применяемых технологий добычи пригодной серы, тгк и отсутствием технических реие-ний по полученж се;.ы из углзй, отходящих газов ТЭЦ, и добычи сэры методом ПЕС из слабопрсницаемак залекей.

Освоение ресурсов фосфатного сырья сдерживалось В основном центгблиэоЕаьн'-гм плгниревгнмем проиэгслстса и потребления фосфатов 'В ргмках бышог:; Союза с ориент.'чш: 1 ия развитие производства

детого вида продукции на Кольском полуострове и в Казахстане, Эти обстоятельства привели к резкому увеличению дефицита промышленности Украины как в сере, так и в фосфатах.

Проведанный автором комплекс исследований позволил разработать теоретические основы и практические рекомендации по повышению эффективности использования потенциальных сырьевых ресурсов и создать предпосылки для увеличения объемов производства серы и фосфатов кьк путем совершенствования параметров традиционных технологий разработки эксплуатируемых, так и вовлечением в эксплуатацию перспективных месторождений, на базе принципиально ноеых технологий. При зтои стоимостные показатели производства продукции соответствуют мироши ценам.

Обобщающим результатом проведенных исследований явились разработанные под руководством и с непосредственным участием автора государственный программы "Сера Украины" и "Босфор Украины".

Программа "Сера Украины" предосаатрявает:

1. Обеспечить производство серы на Яворовском ПО "Сера" Азовский рудник ОГР в обьеках 1000 тыс.т до 2011 года и на

Роздольскш ПО "Сера" Иодорожненский рудник ОГР в объеме 330 тыс.т до 2003 года.

2. Ввести с 1996 г. в эксплуатацию рудник ОГР на Любень-скоы месторовдении, мощность» 300 тцс.т в год.

3. Ввести в эксплуатации с использованием комбинированного способа разработки рудники ПВЗ на слабопроницаешх залежах Неми-ровского (ввод в эксплуатацию 1998 г., ыоелость 300 тыс.т в год) и Загайлольского (ввод в 1999г., мощность 200 тыс.т б год) мес-горозгдений.

4. Создать в 1996 году опытно-прошлзленнуы установку по обессариванию углей с но лучей иеы 50 тыс.т серы в год и довэде-нием обьемов производства серы до 600-650 тыс.т.

5. Создать' в Х995 года опытно-промышленную установку по утилизации выбросов 502 из отходящих газов ТЭЦ на мощность 50 тыс.т серы в год с увеличением обьемов получения серы до 400-450 ткс.т в год.

Календарный график прогнозируемых обьемов производства серы приведен в таблице ?.

Таблица 7

Прогнозируемые обьемы производства сери, тыс.т

Наименование ;* Гадя_

производств : i : i i • i •

:I993 :I994 :I995 .1996 :I997 :I99tí :I999 :2000

Язовский рудник 1000 1000 1000 1000 1000 IOOO 1000 1000 0ГР

Подорожненский

рудаик ОГР 330 330 330 330 330 330 300 300 йобеньский

рудник ОГР. - - - - - 300 300 300

Немиро вский рудник ПВС кондиционные

РУДЫ 175 134 104 104 100 100 -

Немировский гудник ПВО слабопроницаемые

руды ...... 150 зга зоо

Загайпольский рудник ПВС сла-оопроницаемые

руды ------ 200 200

Сера из углей - - - - 20 30 40 50

Сера из отходящих газов Т£Ц - - 10 20 40 50 50 50

Итого: 1505 1464 1444 1454 1490 2030 ¿190 2200

Потребность промышленности

Украины в серэ 1662 1Ы>9 1306 1910 1910 1910 1910 1910

-357 -425 -462 -456 -420 +120 +£80 +290

Тачим t-бразсм, реелизация программы "Серэ Украины" позволит уте к 199Ь году обеспечить промышленность Украины в сере. Программа' "1сс;ор Украины'1 предусматривает:

I. Ьвэсчи кгиюоти по производству фосфоритовых концентратов:

- на базе Ратновсногэ месторождения - 500 тыс.т в 199b году;

- кв базе Сояшнгкэгэ месторождения - С00 тыс.т в 1999 году;

- на базе Качвнччсксгс мест:, рсгядения - JiCO isc.v в 19Ъ году.

2. Ввести мощности по производству апетитового концентрата:

- на базе Стремигородского месторождения 620 тыс.т в 1998 году*.

- на базе ПоЕополтавского месторождения - 600 ткс.т в 2000 году.

Реализация программы "Босфор Украины" позволит к 1999 году полностью обеспечить сельское хозяйство Украины в фосфоритовом концентрате для'производства фосфорной одни и частично ликвидировать дефицит промышленности в апатитовой концентрате.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение важной народло-хозкй-стсенной проблемы - разработка методов повышения эффективности использования сырьевых ресурсов, обеспечивающих увеличение обье-шэв производства и стоимость пр.изводимой продукции на уровне мировых цен и обоснование приоритетных направлений развития серной и фосфатной отраслей прошалешости Украины. Для решения этой пробяеш выполнена исследования потенциальных ресурсов серосодержащего и фосфатного сырья Украины и определены первоочередные обьегты освоения; разработаны критерии и методика геомег-ризации на ЭВМ элементов месторождений горно-химического сырья, лозьслссдоя оптимизировать на основе повариантных расчетов пара-штров проектируема« карьеров; разработана методика установления производственной мощности карьера на момент вгоде в эксплуатации и определения оптимальных: сроков освоения его проектной мощности, Проведены теоретические и экспериментальные исследования, обоснованы и проверены а промышленных условиях области аффективного Применения основного горно-транспортного оборудования для производства горных работ на карьерах горно-химического сырья; установлены закономерности фильтрации теплоносителя н распределения тепловых полей в системе "теплоноситель - судное тело" в различных гидрогеологических условиях и разработана технология добычи серы из слабопроницаемых руд; установлены перспективы развития производства серы и фосфатов на базе ¡аффективного освоения имеющихся ресурсов серосодерхьщзго и фосфатного сырья Украины. ,,

Основные вывода диссертации заключаются в сде;!уицеы:

I. До;саса;;с, что геометризацчя элементов горизонтальных месторождений на cíEM, определение контуров карьера и поверхностные

расчеты календарных планов его отработки может эффективно производиться на основе табличных данных результатов детальной геологической разведки без предварительных построений планов изомощностоО. При этом расхождение результатов расчетов на ЭВМ от результатов, полученных традиционными методами на превышает - о %.

2. Впервые предложены критерии оптимизации осношшх параметров проектируемых карьеров, основанные на сопоставлении стоимостных показателей производимой продукции с уровнем мировых иен.

3. Установлено, что ввод карьеров по добыче серных руд и фосфатов э условиях дефицитности-продукции при ее высоко',! стоимости на мировом рынке должен осуществляться на мощность 20 - 25 % от проектной, а сроки освоения проектной мощности, з зависимости от объемов горно-капитальных работ и годовых обьемов вскрыли, составлять от 1,5 до 5 лет.

4. Исследована зависимость высота внутренних отвалов от мощности скальных пород, селективно укладываемых в оснопання отвалов, предложена методика расчета параметров бестранспортной системы разработки основного надрудного уступа, позволявшая за счст селективного складирования скальных пород увеличить высоту внутренних отвалов с 55 до 64 м.

5. Исследованы закономерности фильтрации теплоносителя в различных гидрогеологических условиях при отработке серных месторождений методом ШЗС. Установлено, что эффективность процесса аыплавки серы мокет регулироваться плотностью теплоносителя. Доказано, что применение в процессе выплавки теплоносителя с плотностью на 2-3 % вше плотности пластовых вод создает оптимальные условия теплопередачи в системе "теплоноситель - рудное тело", позволяет в 2,5 раза снизить .удельный расход тепла на выплаэку

I т серы il повысить коэффициент аыплавки сери из недр на 20 %.

6. Разработана технология выплавки серн методом ШС для условий слабопроницаомых галетой к предложены технические решения для ее реализации, внедрение данной технологии позволит: вовлечь в отработку соыне 90 млн.т запасов серы, которые э настоящее вромя законсервированы; повысить коэффициент извлечения серы из недр до 60 Д при существующем до 40 5?; уменьшить в Z раза удельный расход тепловой энергии'за счет увеличения зоны охвата пласта плавлением и максимального использования тепла.

?.. На основ«» получениях в работе результатов разработаны и утверждены яровктодьстэом Угряины республг.чанские прогрет» "Сера

Украины" и "Фосфор Украины", tec реализация шз-волит у&о- в 1928 году полностш покрыть дефицит по сере, обеспечить- к 1999 г. сельское хозяйство фосфоритной ¡лукой и частично ликвидировать дефицит, промышленности в апатитовом концентрате,'

Основные до лощения диссертации опубликованы в следующих работах..

1. "Обоснованно эффективной технг.-пгии открытой разработки месторождений Предкарпатского сероносного бассейна". Горнорудная прошаленность, К.Техника, 1972, с.71-74. Соавторы Новожилов М.Г., Пчелкш Р.Д., Гуиеиик И.Л., Копач П.И., Реутский B.S&. .

2. "Определенна оптимального обьема горкой массы, взываемой при бестранспортной системе разработки" Кн. "Добыча и переработке серных руд Роздольского месторождения". !,!. Недра, 1973,с. 154--158. CoatTopi.' Ткачешсо А,Б., 'Гумгккк ПЛ., Копач ПЛ., Винокуров Ю. .

3. "Опыт ускоренного строительства Подорокнсиского карьера" Кн. "Добыча и переработка серных руд Роздольского месторождения" М., Недра, 1973» с,146-151. Соавторы Иванников И.А., Ку-кельН.П., Реутский В.Ф., Новосад Д. Г. .

4. "Исследование комплекса вопросов открытой разработки карьерных шлей ЯГЖ", Гориорудаая промышленность, К, Техника, 1973, с, 2Й-32.

5. "Организация буровзрывных работ при бестранспортной системе разработки" Опыт эксплуатации серных месторождений- М., Недра, 1973, с, 26-BI," Соавторы Пчелкин Г.Д., Гуменик И.Л. .

6. "Установление эффективной технологии и методов организации и планирования горних работ на карьерах Йворовского горнохимического комбината". Горнорудная прошзленность. К., Техника, 1975, с. 18-21. Соавторы Пчелкин Т.Д., ГУмоник И.Л. .

?, "Установление эффективной технологии и методов организации планирования и оперативного управления при строительство и освоении производственной мощности карьера ЯШ". Горнорудная промышленность, К., Техника, 1976, с. 34-39. Соавторы Ново-килов М.Р., Пчелккн Г.Д., Рушник И.Л. , Ь, "О создании автоматизированной подсистемы проектирования параметров карьеров на горизонтально залегающих месторождениях" Горный журнал, Х977, $ 9, с. 60-62. Соавторы Пчелкин Г.Д.. Гуменик И.Л. .

9. "К шбору технологической схемы про из го лет па »скрытных работ на Южном карьере Язовского месторождения" Реф.сб. ГИГХСа "Промышленность горнохимического сырья" М., НШЭХ1Й, вып. 4, с. 7-9. Соавторы Реутский В.2., Лешенко Н.К. .

10. "Установление производственной моодмсти серных карьеров". Сб. научн.тр. "Самородная сера", НИИГЭХШ, 1970, с. 12-19.

11. "Особенности бестранспортной системы разработки для карьеров с одной фланговой выездной траннеей". Сб.научн.тр. "Самородная сера", М., НИИГЭХИМ, 19%, с. 19-22. Соавторы Реутский В.Ф., Левченко Н.К. .

12. "Анализ работы карьеров Предкарпатского сероносного бассейна". Сб.научн.тр. "Самородная сера". М,, НШ1ЭХИМ, 1978, с. 23-29.

Соавторы Реутский В .<5., Леченко Н.К., Мусатов В.Ю., Андреи-шин Н.И. .

13. "Вскрытие карьерных полей Предкарпатского бассейна фланга ш-

» ми траншеями". Сб.научи.тр. "Самородная сера" М., НИШ'ЗХШ,

1978, с. 29-33. Соавторы Левченко Н.Е., Мусатов B.D. .

т,4. "Математическая модель бестранспортной, системы с селективным отвалообразовением". Сб.научи.тр. "Самородная серз", М., НИИГЭХИМ, 197Ь, с. 33-37. Соавторы Левченко Н.К., Андреи-шин Н.И.

15. "Состояние открытых горных работ на сорных карьерах". Обзорн, ин£., Серия "Сора и серная промышленность", М., НШП'ЗХИМ, .1979, с. 1-49. Соавторы Реутский В.5., Коробейников Н.С.

1£>. "Совершенствование технологии производства вскрыаных работ на Язовском руднике". Горный журнал., 1979, № 6, с. 22-23.

Соавторы Реутский Е.О., Левченко Н.К. .

17. "К вопросу установления продолжительности освоения производственной мощности серию карьеров". Сб.няучн.тр. "Производств:» серы", M., НШ'С-ХИМ, 1500, с. 3-С. Соаиоры Реутский Б.^., Левченко H .К., .Мусатов Ь.£.

It. "Методика установления греннц открыто»! разработки серных . месторождений". Сб.научи .'.р. "Технология производства горных работ на серны/, месторождениях". .',!., ИШ0Ш4, 1Ш0» с. З-б.

Соавторы Уваров Я.ч>., КороЗоЯников Н.С.

19. Производство буроьэгышых работ на серных карьерах. Учебное пособие для рабочих профессий, il., НИнТЬХЩ, I9b0, с. 1-90.

Соавтор Bpin.'mui Ь.л.

20. "Способы увеличения приемистости скважин при отработке методом ГШС месторождений с низкими фильтрационными свойствами". Обзорн.инф., серия "Сера и серная промышленность", М., НИЩ'ЭХШ; 1962, с.1-35. Соавторы Заярнюк В.М., Иванидук Я.Н,, Дубиковский. Ю.С., Михарчун М.А., Ивасив С.М., Бальченко Л.П., Матийчук В.В.

21. "Исследование возможности повышения производительности установок гидромеханизации на Язовеком руднике" Сб.неучи.тр. "Производство горных работ на серных месторождениях11. М., НЖ'ЭХШ, 1952, с. 3-5. Соавтор Брижатый В.Л. .

22. "Перспективы вовлечения в эксплуатацию месторождений серы с низкими фильтрационными свойствами рудной залежи". Тез .докл. Бсес.совещании "Проблема технологии лодзекной выплавки для залежей с квзкишг фильтрационный! свойствами и создание системы оборотного водоснабжения", Черкассы, I9ö3, с, 3-4. Соавторы Реутский Ь.Ф., ЙвасивС.М. .

йЗ. "расчет конструкций узловых элементов скважин для ПВС". Тез. докл.Бсео.соВд "йроблекы технологии подземной выплавки для залежей с низкими фильтрационными свойствами и создание система оборотного водоснабжения", Черкассы, I9B3, с, 54-55..

Соавтора Лесив В.И., Чигирик В.М,, Виноградов Д.Л. .

24. "Состояние и перспективы разработки серных месторождений ие-тодоы ПВС". Тез.докл, 1U Бсес.конф. по геотехнологическим методам добычи полезных ископаемых "Проблемы геотехнологии", сост. в г.Люберцы 3-6.X.62г., Черкассы, 1983, с. 3-7, Соавторы Костырко A.C., Реутский В.Ф., Ивасив С.М. .

25. "Устойчивость отвалов на серных карьерах и борьба с их деформациями". НИИГ5ХИМ, Москва, 19^4, с. 1-45. Соавторы Маркович Л .П., Реутский B.S., Марченко Л.С. .

26. "Опыт подземной выплавки серы на Гаурдакском месторождении". Обзорн.инф., серия "Сера и серная промышленность", М.,

' НИИГЭХШ, I9ü4, с. 1-38. Соавторы Филенко Г.Д., КужельН.П., Ивасив С,М., Виноградов Д.Л., Бальченко Л.П. .

27. "Исследование условий и обеспечение проходимости роторных экскаваторов на Центральном карьере ЙПО "Сера", Горный кур-нал, 1984, ® 6, с, 22-24. Соавторы .Маркович Л.П., Коробейников Н.С., Гайдучок Я.В. .

28. "Анализ сырьевой базы Гаурдакского серного завода". Сб.ноучн. тр. "Сера", М., НШГЭХИМ, 1985, с. I3Ö-I43. Соавторы Брижа-

. тый В.Л., Коробейников U.C.' .

29. "Особенности формирования зон плавления при ПВС". Сб.нпучн. тр. "Добыча серы", 1985, с. 40-52. Соавторы Озерко Н.Г., ИваеивС.М. .

30. "Технология работы роторных экскаваторов на уступах с прослойками сцементированного мергеля". Сб.научн.тр. "Совершенствование горных работ на серных месторождениях". М., НШГЭХИМ, 19Ь5, с. I0Ù-III.

31. Производство открытых горных работ на серных карьерах. Учебное пособие для рабочих профессий. М., НШГЭХИМ, 1966.

32. "Пути повышения эффективности работы экскаваторов типа ЭКГ и автотранспорта на Центральном карьере НПО "Сера". F^k. деп. в 0НИИГЭХИ11, № 781-хп-В6, I7.06.ti6. Соавторы Брижа-

» тый В.Л., Остппчук Я.С. .

33. "Технология эксплуатации Гаурдакского месторождения методом ИБС". Сб.научн.тр. "Технология и физико-химические свойства серы", М., НИИГЭХШ, 19Б6, с. 35-44. Соавторы Филенко Г.Д., Виноградов Д.Л. .

34. "Динамика производства элементарной серы в стране". Сб.нпучн. тр. "Сера: технология, свойства, применение", М., НШГЭХИМ, I9Ö7, с. IIcJ-126. Соавторы Барановский Н.Коробейников Н.С. . '

35. "Пути снижения разубоживания и повышения качества серных руд". Сб.научн.тр. "Технология дМычи ссмэродной серы", М., НШГЭХИМ, Г%7, с. IOI-IOU . Соавторы Трунов И.Т., Коробейников U.C.

36. Методические рекомендации по определению, учету и нормировании потерь и рпэубожикния серной руды при строительстве и эксплуатации карьеров. Изд. И, Черкассы, 19ЬБ. Соавторы Мяркович J..H., рсутскил };.'-•?., Глухмзнчук Г.И., Марченко Л.С. Огононекий И.М.

37. "Комбгашро.ш«шй способ отработки месторождений самородной серы". Сб.нсучн.тр. "'Проблемы производства серы", М., НШЩШЫ, IÇ'wO, С. 43-4Ь. Соавторы Гкбкин В.Ь., Широбоков

Иг-асиг С.М., Укнаев Максимов A.C. .

Зс. 'Тогно-гезксiрическяе медела и сбоскогклмя рационального .чепольз^кш'я v-epünx руд ПИ1 от к:этой "обиче и переработке". Сб.гк.учч.гг. "л'; .'■,'• а недг. и ге^логи-сскои сродн при гкеплуя-

твции месторождений самородной серы", М., НИИГЭХИМ, 1989, с, 69-73. Соавторы Трунов МЛ'., Ковалишин Е.В., Коробейников Н.С., Брикатый Б.Ji., Реутский В.Ф. .

39. "Определение технологических границ открытых разработок при комплексном использовании серных руд". Сб.научн.тр. "Охрана недр и геологической среды при эксплуатации месторождений самородной серы", М., НИИГЭХИМ, 1989, с. 7Ь-Ь5. Соавторы Трунов И.Т., Коробейников Н.С., Реутский В.Ф. .

40. Временная инструкция по определению, учету и нормированию потерь полезного иокопаемого на рудоиках подземной авыплавки серы Предкарпатья, Черкассы, 1990, с.1-59. Соавторы Рогов-ский В.К., Ивасив С.Ы., Гайдин A.M., Озерко Н.Г. .

41. Управление структурными и технологическими свойствами горных пород с помощью силовых волн", Обзорн.инф., серия "Сора и серная промышленность", М., НИИГЭХИМ, 1990, с.1т44. Соавторы Бажал А.И.» Зюган А.И., Тирич В.П., Седлер И.К. ,

42. Баланс производства и потребления серы на Украине и за рубежом. Соавторы Добахов Г-Г.i Подоляк В.И/ . Рукопись депонирована в НИИГЗХИЛ г.Черкассы, № 319-хп-92.

43. Сырьевая база фосфатной промышленности Украины. Соавторы Филенко Г.Д. . Рукопись депонирована в НИИГЭХИМ, г.Черкассы, № 384-хп92. ,

44. Экономические аспекты разработки месторождений фосфатного сырья Украины. Соавтор Добахов Г.Г. . Рукопись депониро-

• вана в НИИГЭХИМ г.Черкассы, № 325-хп92.

45. К обоснованию очередности отработки месторождений фосфатов Украины Соавтор Добахов Г^Г. . Рукопись депонирована в НИИГЭХИМ'г.Черкассы, № ЗГ?-хп92.'

46. Установление приоритетных направлений развития серной промышленности Украины.' -Соавторы Добахов Г.Г., Подолян В.И. Рукопись депонирована в'НИИГЭХШ г.Черкассы, № 323-хп92.

47. A.c. Б62640," Е 21 В 43/28. Устройство для образования подземных выработок чореэ скважину Соавторы Реутский В.Ф., ИвасивС.М., Аксельруд Г.А. \. № 2895751, заявлено 12.03.80г.

48. A.c. 942467. Е 21 В 43/20,.Способ добычи серы Соавторы Харламов О.Д., Тюгиков А.Б», Дмитришин Н.С., Ивасив С.М. .

, № 2964539, заявлено 15.06.80 г,

49.' A.c. 992739. Ё 21 В 43/28. Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых. Соавторы Шапарь А.Г., Щпорть-

ко В.П., Копач Н.И.) . № 3335407, заявлено 31.06.81 г.

50. A.c. 1010904. 3 21 В 43/26. Способ приготовления теплоносителя из пластовой воры (соавторы Щатенатейн Б.Г., Сте-■панчиков А.Е., Попов Ю.Н.) . » 3335272, заявлено 3I.C8.8I г.

51. A.c. 1027375. Е 21 В 43/28. Серодобычная скважина (Соавторы Дубиковский D.C., Бочкарев A.A., Реутский В.Ф.) .

№ 34II7I6, заявлено 24.03.62 г.

52. A.c. 1044063. 3 21 В 43/28. Способ подземной выплавки серы

(Соавторы Костырко A.C., Реутский Б.Ф., Рыбкин В.Ь.) . № 3429719, заявлено 26.04.Ь2г.

53. A.c. 1049662. Ё 21 В 43/20, Способ внутреннего отвалообра-зования обводненных пород (Соавторы Шапарь А.Г., Шлорть-ко В.П., Копач П.Я._) . № 3460150, заявлено29.06.82 г.

54. A.c. I05I28I. Е 21 В 43/28. Способ отвалообразования (со-9 авторы Шапарь А.Г., Шпортько Б.П., Копач П.И.} № 3457934,

заявлено 21.06.62 г.

55. A.c. 1065306. 2 21 Б 43/28. Способ подземной выплески серы

(Соавторы Цветкова Л.Б., Ивасив C.M.) . № 3466637, заявлено Ь.06.62 г.

56. A.c. II04955. Е 22 В 43/2Б. Способ подземной шплавки серы

(Соавторы Костырко A.C., Реутский В.Ф., Рыбкин В.Б.) .. № 347232Ö, заявлено 21.06.82 г.

57. A.c. III2529. £ 21 В 43/2ü. Серодобычная скваяина и способ ее эксплуатации (Соавторы Дсбринецкий С.И., Давидмк Д.М., Ивасив Z.H.) . № 346011и/2Я-СЗ, заявлено 29.06.Ь2г.

5Ь. A.c. IIIüIOö. й 21 Ь 43/26. Способ добычи серы из слабопроницаемых оалег.еД (осавторы Реутский Б.Ф., Добрянецкий С.И., ШатензлеДн Ь.Г.) . 1? 35ci7067, заявлено З.ОЗ.ЬЗг.

59. A.c. 1120744. '£ 21 Ь 43/>Ъ. Оборудование скьзчин для подземкой выплавки сары (соавторы Дубиковский Ю.С., Реутский Ь.З., Холяеко b.L.J .1? 3612734, заявлено 30.06.83г.

60. A.c. 1135234. ЕЛЬ 43/26. Способ приготовления теплоносителя для подземной шплавки серы (Соавторы Гордиенко £.Г., Юнко М.Д.', Черненко T.A.J) . !? 3655934, заявлено 5.И.ВЗГ.

61. A.c. 1156540. •£ 21 Ь 43/2с. Способ добычи серн из плотных руд (ссасгоры Добринецкий С. П., Иьасав С..'/l., Дробот A.C.} » 3724917, заявлено 27.12.63г.

-боек. A.c. II7082I. Е 21 В 43/28. Способ приготовления минерализованного теплоносителя при:подэеыной выплавке серы ([с о а вторы Шатенштейн Б.Г., Ивасив С.Ы., Косык Ц.Б.) . № 3665875, заявлено 20.10.63г. 63.. A.c. 1246349. Е 21 В 43/28. Серодобычная скважина (соавторы Добринецкий С.И., Ивасив C.M., Шнробоков Д.Е. ) . » 37&591Б, заявлено 28.03.84 г.

64. A.c. I264C30. Е 21 Б 43/28. Коллектор пластовых вод для выплавки серы (соавторы Добринецкий С.И., Гайдин A.M., Ивасив C.M.J . № 3841873, заявлено 8.01.85 г.

65. A.c. 1275936. Е 21 Б 43/28, Серодобычная скважина (Соавторы Добринецкий С. И., Го-гвянскиЙ Н.С., Ивасив С.М.) • № 3873923, заявлено 26.03.65 г.

66. A.c. 1279296. Е 21 В 43/28. Способ подземной шплавки серы (Соавторы Косшрко A.C., Хованэц П.В., Минаев D.JI^) .

» 3935162, заявлено 17.07.85 г.

67. A.c. 1338493. S 21 В 43/28. Серодобычная восстающая скважина (Соавторы Добринецкий С,И., Ивасив С.М., Минаев Ю.Л.) . » 3936107, заявлено 22.06.85г.

68. A.c. I3439I7. Ё 21 В 43/26. Способ подземной выплавки серы

(Соавторы Кукель Н.Ц., Виноградов Д.Л., Шатенштейн В.Г.) . » 3955979, заявлено 25.12.85 г.

69. A.c. I3585I4. Е 21 В 43/28. Способ подземной шплавки серы

из наклонных пластов (соавторы Добринецкий С.И.,.Дядькин Ю.Д. Ивасив С.М.) . № 3960Э26, заявлено 17.07.85 г.

70. A.c. 1393509. Е 21 В 43/28. Способ шахтной выплавки серы

(Соавторы Дядькин Ю.Д., Минаев Ю.Л., Рыбкин В.В;) . » 4102537, заявлено 4.06.86 г.

71. A.c. 1473^12. Е 21 В 43/28. Способ добычи серы (Соавторы Гайдин A.M., Рыбкин Б.В., Смык В.К._) . № 4209183, заявлено 16.03.87 г. •

72. A.c. I476I34. Е 21 В 43/28. Способ разработки снежных уступов (соавторы Шапарь А.Г., Шпортько В.П., Золотых B.C.) .

» 4226969, заявлено 9.03.87 г.

73. A.c. 1535092. й 21 В 43/28. Способ подземной шплавки серы

("Соавторы Рыбкин Б.В., Шнробоков Д.Е., Гайдин А.М._) . № 4233126/23-03, заявлено 23.06.87 г.