автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Определение направления углубки при поэтапном развитии горных работ в карьере

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ГОРНЫХ РАБОТ НА ГЛУБОКИХ КАРЬЕРАХ 10 1Л Методы определения рационального направления углубки

1.2 Критерии оценки эффективности принятого направления развития горных работ

1.3 Цель и задачи исследования

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ГЛУБОКИХ КАРЬЕРОВ

2 Л Параметры рабочей зоны глубоких карьеров

2.2 Конструкция выработанного пространства глубоких карьеров •

2.3 Способы управления рабочей зоной глубоких карьеров

2.4 Выводы

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО НАПРАВЛЕНИЯ УГЛУБКИ ПРИ ПОЭТАПНОЙ ОТРАБОТКЕ ОДНОРОДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

3.1 Основные методические положения по определению рационального направления углубки при поэтапной отработке однородных месторождений

3.2 Аналитический метод построения изолиний объемов добычи полезного ископаемого

3.3 Выводы

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО НАПРАВЛЕНИЯ УГЛУБКИ ПРИ ПОЭТАПНОЙ ОТРАБОТКЕ КОМПЛЕКСНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

4.1 Современное состояние проблемы комплексного использования полезных ископаемых карьерного поля

4.2 Основные методические положения по определению рационального направления углубки при поэтапной отработке комплексных месторождений

4.3 Определение рационального развития горных работ при поэтапной разработке Ковдорского железорудного месторождения

4.4 Выводы ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Список литературы.

102 ]

Эффективность работы горных предприятий обуславливается направлением развития горных работ в карьерном поле. Процесс добычи полезного ископаемого и извлечения вмещающих и покрывающих пород характеризуется двумя основными направлениями развития горных работ: в глубину, характеризуемое направлением углубки, и в горизонтальном направлении. Для поддержания производственной мощности карьера на должном уровне необходимо интенсивное развитие работ в обоих направлениях. Рационально выбранное направление углубки рабочей зоны позволяет минимизировать затраты при разработке карьера.

Анализ деятельности предприятий и опыта проектной практики показал, что горные работы на глубоких карьерах целесообразно осуществлять этапами. Такая технология характеризуется необходимостью формирования временно нерабочих бортов, разнос которых при переходе от одного этапа к другому требует дополнительных объемов выемки горной массы. Существующие методы определения направления развития горных работ этого не учитывают, поэтому создание методики определения направления углубки открытой разработки крутопадающих месторождений этапами, является актуальной научной задачей.

Общей теоретической базой работы послужили труды ведущих ученых в области открытых горных работ, рационального использования природных ресурсов карьерного поля, определения рационального направления развития горных работ академиков АН СССР и РАН М.И. Агошкова, Н.В. Мельникова, H.H. Мельникова, В.В. Ржевского, К.Н. Трубецкого, чл.-корр. РАН В.Л. Яковлева, докторов технических наук А.И. Арсентьева, Ю.И. Анистратова, A.JI. Билина, В .Г. Близнкжова, Д.Г. Букейханова, Ж.В. Бунина, Ю.Д. Буянова, В.А. Галкина,

ЭЛ. Галустьяна, B.C. Коваленко, В.Ф. Колесникова, В.И. Комащенко, С.В. Корнилкова, В.Х. Кумыкова, И.П. Малярова, A.A. Пешкова, С П. Решетняка, ПИ. То макова, С.А. Филлипова„ Г.А. Холоднякова, B.C. Хохрякова; кандидатов технических наук С.С. Аршинова, В.П. Линева, Л А. Слуцмана, H.H. Симарева, С.И. Фомина, В.И. Шатуева и др. /

Работа выполнялась в рамках «Плана научно-исследовательских работ по созданию научных основ и методов повышения эффективности рационального комплексного освоения месторождений полезных ископаемых и охраны недр на 1986-1990 г.г. и на период до 2000 г.». (Постановление ГКНТ СССР от 10.03.1986 г. и Госплана СССР от 28.03.1987 г.) и Государственной научно-технической программы «Ресурсосберегающие и экологически безопасные комплексные процессы горно-м еталургического производства».

Цель работы - создание методики определения рационального направления углу б ют при поэтапной разработке месторождений открытым способом.

Идея работы. Определение рационального направления углубки при поэтапном ведении горных работ должно базироваться на учете объемов горной массы, извлекаемых при разносе временно нерабочего борта.

Основные научные положения, представленные к защите:

1. Разработка карьерного поля этапами характеризуется появлением временно нерабочих бортов, изменением параметров рабочей зоны с увеличением угла откоса борта до 20-25° и уменьшением длины активного фронта по горной массе в 3-5 раз.

2. При разработке крутопадающих залежей координаты точек равных объемов добычи полезных ископаемых при любом направлении углубки зависят от мощности и угла падения залежи, угла откоса рабочего борта и могут быть определены аналитически.

3. Рациональное направление углубки рабочей зоны карьера для однородных и комплексных месторождений зависит от дополнительных объемов горной массы, необходимых для выемки при разносе временно нерабочего борта.

Методы исследований: Общей теоретической и методологической базой диссертационной работы послужили труды ученых и практиков в области рационального использования природных ресурсов и открытых горных работ. Для рассмотрения поставленных задач использовались методы горно-геометрического моделирования, аналитические методы оптимизации с помощью ЭВМ.

Достоверность научных положений обосновывается положительными / результатами научных исследований, применением в исследованиях широко апробированных в проектной и научной практике методов моделирования, основанных на законах формирования карьерного пространства, аналитических и графоаналитических методов, использованием и получением результатов в учебном процессе.

Научная новизна работы: установлена аналитическая зависимость координат изолиний объемов добычи полезных ископаемых от мощности и угла падения залежи, угла откоса рабочего борта. определено влияние объемов горной массы, извлекаемой при разносе временно нерабочего борта на направление углубки карьера.

Практическая значимость работы заключается в разработке метода определения направления углубки однородных и комплексных месторождений при поэтапном развитии горных работ, обеспечивающего повышение эффективности эксплуатации карьера.

Реализация результатов работы. Результаты исследования приняты ОАО «Гипронеруд» для включения в новое издание «Норм

4.4 Выводы.

1. При разработке месторождений открытым способом необходимо учитывать возможность извлечения нескольких полезных ископаемых. Направление углубки рабочей зоны карьера с учетом комплексности месторождения отличается, как если бы оно было определено для однородного.

2. Проведенные исследования показывают, что направление углубки . определенное для комплексного месторождения при работе карьера в два этапа будет в значительной мере отличаться от направления, как если бы карьер отрабатывался в один этап за счет изменения объемов извлекаемых при разносе временно нерабочего борта. При этом выявились следующие закономерности: направление углубки определенное при поэтапной разработке для комплексного месторождения совпадает с: а) траекторией углубки карьера, как если бы разработка велась одним этапом, до глубины с которой начинается формирование временно нерабочего борта. б) траекторией углубки первого этапа карьера, до глубины с которой начинается разнос временно нерабочего борта.1

- извлечение объемов вскрышных пород из карьера переносится на более поздний период времени.

3. Направление развития горных работ для рудника «Железный» Ковдорского горно-обогатительного комбината необходимо определять^ учитывая объемы извлекаемые при разносе временно нерабочего борта и возможность извлечения при разработке карьера нескольких полезных ископаемых.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-исследовательской работой, в которой содержится решение актуальной задачи определения направления развития горных работ при поэтапной разработке месторождений, обеспечивающего повышение эффективности отработки карьера.

Основные научные результаты и выводы заключаются в следующем.

1. Обосновано увеличение угла откоса рабочего борта и уменьшение длины активного фронта по горной массе при разработке карьера этапами.

2. Предложена зависимость для аналитического построения изолиний объемов добычи полезных ископаемых при разработке крутопадающих залежей.

3. Доказана необходимость и разработан метод учета дополнительных объемов горной массы при разносе временно нерабочего борта при определении рационального направления углубки карьера.

4. Разработан метод определения направления развития горных работ при поэтапной открытой разработке однородных и комплексных месторождений полезных ископаемых.

5. Расчетная дополнительная прибыль за счет рекомендованного направления развития горных работ этапами для Ковдорского комплексного месторождения составит 11,3 млн. рублей в год.

6. Разработанный метод определения углубки карьера может быть использован при проектировании и планировании горных работ на крутопадающих месторождениях.

1. Агошков М.И. Развитие идей и практики комплексного освоения недр. М., изд. ИПКОН АН СССР. 1982.

2. Анистратов Ю.И., Борщ Л.И., Анистратов К.Ю. Эффективность открытой разработки месторождений по природно-технологическим зонам. Горный журнал. № 8. 1990.

3. Ануфриев К.Ф., Дресвянников А.П., Ушаков В.Н. Состояние и проблемы развития горных работ на карьерах комбината «Ураласбест». Горный журнал № 6 1989.

4. Арсентьев А. И. Аналитический метод определения рационального направления углубки. Тр. КГРИ, вып.1, 1966. ^

5. Арсентьев А.И. Критерии оценки оптимальности направления развития горных работ. Записки ЛГИ, т. XIII вып.1. Л., 1972.

6. Арсентьев А.И. Принятие решений о параметрах карьера. Л., Изд. ЛГИ.,1982.

7. Арсентьев А.И. Законы формирования рабочей зоны карьера. Л., Изд. ЛГИ., 1986 .

8. Арсентьев А.И. Развитие горных работ в карьерном пространстве. Л., Изд. ЛГИ., 1991. /

9. Арсентьев А.И., Бевз Н.Д. Обоснование критерия оптимальности при выборе направления развития горных работ. В сб. «Вопросы разработки нерудных и рудных месторождений» Вып. 4. « Недра», М., 1972 /

10. Ю.Арсентьев А.И., Бевз Н.Д., Курочкин А.И. Графоаналитический метод определения рационального направления углубки карьеров. Тр. КГРИ, Bbin.XXVI, 1966, с ■ j ',

11. П.Арсентъев А.И., Бевз Н.Д., Курочкин А.И. Установление рационального направления углубки карьеров. В кн.^Интенсификация горных работ в / карьерах^./<Недра», М., 1965. / j 7 7 >

12. Арсентьев А.И., Бондарь А.П. и др. Направление развития горных работапатитового карьера «Центральный». В кн. ^Физика и разработка 7i /рудных месторождений Заполярья». «Наука», М., 1967." -г

13. Арсентьев А.И. и др. Планирование развития горных работ в карьере. «Недра» М.,1972 ,■ . .

14. Арсентьев А.И., Падуков В.А. Беседы о горной науке. Л., Наука, 1981, /

15. Арсентьев А.И., Проломова Т.А. Тихонов P.A. Динамика параметров и показателей карьера в процессе работы со стабильной производительностью по горной массе. Горный журнал. Изв. ВУЗов, i 1999.

16. Арсентьев А.И., Слуцман Л.А. Установление рационального направления углубки карьеров методом изолиний. В сб. «Глубокие / карьеры». «Наукова Думка», Киев, 1970. '

17. П.Арсентъев А.И., Советов Г.А. Установление оптимального направления углубки карьера. В кн. «Физика и разработка рудных месторождений Заполярья». «Наука». М., 1967. / ' 7

18. Арсентьев А.И., Холодняков Г.А. Проектирование горных работ при открытой разработке месторождений. М, Недра, 1994.

19. Арсентьев А. И., Шпанский О.В. и др. Определение главных параметров карьера. М., Недра, 1976.

20. Бастан П.П., Асбель Е.И., Ключкин Е.И. Теория и практика усреднения руд. М., Недра, 1979.

21. Бевз Н.Д. Близнюков В.Г. и др. Определение оптимального развития горных работ в карьере с учетом качественной характеристики руд. В сб. «Проблемы работы карьеров севера», Л.,1968

22. Борисов Д.В. Определение рационального направления развития горных работ для Ковдорского месторождения. Тезисы докладов научной конф-ции молодых ученых. СПб.,1997. ^

23. Бондарь А.П. и др. Определение рационального направления углубки карьеров при сложных горно-геологических условиях в лавинной опасности. В сб. «Анализ эффективности горных работ и процессов при эксплуатации рудных месторождений». V ' V

24. Билин А.Л. К выбору параметров рабочей зоны карьера с участками временно нерабочего борта. Тез. докл. VI регион, научно-техн. конф. Апатиты, 1990. '' ,

25. Близнюков В.Г. Определение параметров карьера при комплексном освоении железорудных карьеров. Киев, 1988.

26. Букейханов Д.Г. Об установлении оптимального направления развития горных работ в карьере. ИГД. АН Каз.ССР, т.41, 1971.

27. Вызов В.Ф. и др. Выбор рационального направления развития горных работ в карьере ЦГОК. В сб. «Разработка рудных месторождений»г, вып. 11 «Техник», Киев. 1971.

28. Васильев М.В., Сканцев Г.Г. Оптимизация параметров рабочей зоны глубоких карьеров. Горный журнал Изв. ВУЗов, № 8 1981.

29. Гипроруда. Нормы технологического проектирования горнодобывающих предприятий черной металлургии с открытым способом разработки. JL, 1986.

30. Галкин В.А. Взаимосвязь постоянных и временных съездов в карьере. Горный журнал, Изв. ВУЗов, № 6, 1980.

31. Галустьян Э.Л. Проблемы формирования нерабочих уступов в бортах нерабочих карьеров. Горный журнал, Изв. ВУЗов, № 6,1987.

32. Гринберг И.Н., Ходасевич Г.П., Прокопова В.Г. Развитие горных работ на карьерах Оленегорского ГОКа. Горный журнал, Изв. ВУЗов, №1. 1980.

33. Гришкин А.Д. Моделирование динамики рабочей зоны карьера при равномерном развитии фронта работ. Горный журнал, Изв. ВУЗов, №8. 1988.

34. Данилова И.Н. Выбор оптимального направления развития горных работ с учетом усреднения. В сб. «Научные основы создания высокопроизводительных комплексно-механизированных иавтоматизированных карьеров». «Недра». М., 1981 /1

35. ЗЗ.Евсин В.Г. и др. Определение рационального направления углубки карьеров методом пропорциональных параметров карьерной рабочейзоны. Изв. ВУЗов «Горный журнал^ № 10 1972. I J■ ■ ' ^ ¿у >

36. Единые правила безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом. М., НПО ОБТ, 1992.

37. Единые правила охраны недр при разработке месторождений твердых полезных ископаемых. М., Недра, 1987.

38. Корнилков C.B. Управление рабочей зоной действующих и проектируемых глубоких карьеров. Автореф. дисс. докт. техн. наук. Екатеринбург, 1997.

39. Кульбацкий В.Б. Определение рационального направления углубки при проектировании Липовского месторождения. В сб. «Проблемы работы карьеров Севера», Л., 1968.

40. Кумачев К.А., Майминд В.Я. Проектирование железорудных карьеров. М., Недра, 1981.

41. Кумыков В.Х. Научные основы технологии открытой разработки сложноструктурных полиметаллических месторождений многосортных руд. Автореф. дисс. докт. техн. наук. Ал маты, 1999.

42. Линев В.П. Определение параметров рабочей зоны карьера с участкамивременно нерабочего борта. Горный журнал. Изв. ВУЗов. 1986 № 5. /у У

43. Линев В.ПГ Определение производительности действующего карьера при наличие в рабочей зоне участков временно нерабочего борта. Горный журнал, Изв. ВУЗов, № 3,1987.

44. Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. М., Недра, 1982.

45. Медведев М.Е. и др. Оптимальный вариант углубки Джетыгаринского асбестового карьера. В сб. «Горное дело №1 «Наука», Алма-Ата, 1970. J

46. Мустафина A.M., Граур Н.Ф., Долгов Ю.Ф. Открытая разработка месторождений на больших глубинах. Каз. ССР, Алма-Ата, Наука, 1982.

47. Новожилов М.Г. и др. Технология открытой разработки месторождений1. Л'-'полезных ископаых. «Недра». М., 1971. /

48. Новожилов М.Г7, Куценко В.И., Дриженко А.Ю. Оптимизация параметров высоких уступов при разработке глубоких горизонтовкарьеров. Горный журнал. Изв. ВУЗов, 1983 № 3. 1 ;

49. Нормы технологического проектирования горнодобывающих предприятий черной металлургии с открытым способом разработки. ВНТП-13-1-86/МЧМ СССР. Л., 1986.

50. Пахом о в Е.М* Буянов Е.И. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 1990.5 5.Пешков A.A. Управление развитием горных работ на глубоких карьерах. Автореф. дисс. докт. техн. наук. М., 1997.

51. Полещук А.К. Михайлов A.M. Выбор критерия оценки развития горных работ в карьере с учетом качества полезного ископаемого и литографического состава вскрышных пород. Горный журнал, Изв. ВУЗов, №12,1981.

52. Ржевский В.В. Научные основы проектирования карьеров М., Недра, 1971.

53. Ржевский В.В. Открытые горные работы. М., Недра, 1985.

54. Ржевский В.В., Истомин В.В., Трубецкой К.Н. и др. Открытая разработка месторождений на больших глубинах. Горный журнал, Изв. ВУЗов, №5. 1988.

55. Сборник «Открытые горные работы» «Горное бюро». М., 1994. J '61 .Секисов Г.Г. Рациональное использование недр при открытой разработке рудных месторождений. Фрунзе; Илим, 1969. 1 J

56. Симарев H.H. Определение главных параметров карьера при поэтапной разработке комплексных месторождений полезных ископаемых. Аятореф. дисс. канд. техн. наук. Л., 1990.

57. Сорокин Л.А. Проблемные вопросы проектирования производственной мощности глубоких карьеров. Горный журнал. Изв. ВУЗов, №10. 1987.

58. Съедин В.Ф. Установление направления развития горных работ методом объемного математического моделирования при открытой разработке сложноструктурных месторождений. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Л. 1980.

59. Табакман И.Б., Меламуд A.A., Облонский В.З. Определение порядка развития горных работ в карьере. Горный журнал, Изв. ВУЗов, №3. 1988.

60. Тарасов Ю.Д. Соискателям ученых степеней доктора и кандидата наук. СПб., СПГГИ, 1998.

61. Теория и практика открытых разработок. Мельников Н.В., Арсентьев А.И., Газизов М.С. и др. М., Недра 1973.

62. Томаков П.И., Манкевич В В., Зеньков И В. Выбор порядка разработки месторождений группой разрезов. Уголь, № 9. 1990.

63. Трубецкой КН., Пешков A.A., Мацко H.A. Определение области применения способов разработки крутопадающих залежей с использованием заранее сформированного выработанного пространства карьера. Горный журнал, Изв. ВУЗов, №L 1994.

64. Ферсман А.Е. Комплексное использование ископаемого сырья. В кн.: Труды I Всесоюзной конференции по размещению производительных сил Союза ССР. М., 1933. л;

65. Филиппов С.А. Оценка и выбор параметров открытой разработки рудных месторождений при рациональном использовании ресурсов. Автореф. дисс. докт. техн. наук. М., 1998.

66. Холодняков Г.А. Границы открытой разработки комплексных месторождении. Л., Изд. ЛГИ, 1986.

67. Холодняков Г.А. Проектирование открытой разработки комплексных месторождений. Л., Изд. ЛГИ, 1987.

68. Холодняков Г. А. Определение основных параметров открытой разработки комплексных месторождений. Л., Изд. ЛГУ, 1988.

69. Хо л о дня ко в Г. А Проектирование карьеров, разрабатывающих комплексные месторождения. Л., изд. ЛГИ, 1987.

70. Холодняков Г. А. Графоаналитическое определение направления углубки карьера методами изолиний ценности полезных ископаемых комплексного месторождения., В кн. Рациональное использование недр и охрана окружающей среды. Л., Изд. ЛГИ, 1986 „

71. Холодняков Г.А., Марков Е Е. Метод расчета затрат на добычу полезных ископаемых при разработке комплексных месторождений открытым способом. Колыма, 1985 ¿л

72. Холодняков Г.А. Рупышев А.Л. Выход полезных ископаемых с единицы горной массы основной показатель эффективности открытых горных работ. Кохтла-Ярве,1986, стр.11.

73. Холодняков Г. А., Шитов Д.И., Марков ЕЕ. Критерий выбора направления углубки при открытой разработке комплексных месторождений. В сб. «Комплексное использование минерального сырья». Алма-Ата, №9, 1986, с. 32-34.

74. Хохряков B.C. Оценка эффективности инвестиционных проектов открытых горных разработок. Екатеринбург, 1996.

75. Хохряков B.C. Проектирование карьеров. М., Недра, 1986.

76. Черных А.Н., Брылин В.Д. Реконструкция Сарбайского медно-рудного карьера. Горный журнал, Изв. ВУЗов, №10. 1980.

77. Шеппсо Е.Ф.; Ржевский В.В. Основы проектирования карьеров. Углетехиздат. 1960.

78. Школьников А.Д., Максимов В.К. О системном подходе к созданию информационных систем. Горный журнал. Изв. ВУЗов., 1984. № 7.

79. Шпанский О.В. Производительность и границы карьеров. Л., Изд. ЛГИ, 1983.

80. Шпанский О.В. Развитие основ горно-геометрического моделирования карьеров при проектировании разработки крутопадающих месторождений. Автореф. дисс. докт. техн. наук. СПб., 1999,

81. Шпанский О.В., Буянов Ю.Д. Технология и комплексная механизация добычи нерудного сырья для производства строительных материалов. М„ Недра, 1996.

82. Юматов Б.П., Бунин Ж.В., Папичев В.М. Методика выбора оптимального варианта разработки отдельных участков месторождений. Горный журнал, Изв. ВУЗов, №7. 1976.