Файл: Совершенствование открытых разработок марганцевых руд УССР..pdf

красно-бурые и темно-серые глины средней мощностью 5 м и изменением мощности от 0 до 20 м, а затем известняк мощностью 0—11 м. Пласт известняка состоит из двух разновидностей. Верхняя часть пласта (средней мощностью 4 м) имеет прочность до 67 кГ/см2 и может попутно добы­ ваться как второе полезное ископаемое. В настоящее время разработка известняка производится подземным способом. Нижняя часть пласта, средней мощностью 1,2 м, сложена рыхлым известняком-ракушечником и ценности не пред­ ставляет. Ниже известняка расположены зеленые глины мощностью от 3 до 30 м при среднем значении 17 м и мелко­ зернистые сарматские пески мощностью от 0 до 14 м при среднем значении 5 м. Непосредственно на рудном пласте залегают песчанистые яблочно-зеленые глины мощностью 8—18 м при среднем значении 14,5 м. Пласт марганцевой руды состоит из песчано-глинистой породы с включением в нее окисных и карбонатных руд различной формы и раз­ меров. Мощность пласта в пределах карьерного поля изме­ няется от 0,5 до 3,2 м ив среднем составляет 2,1 м. Средний коэффициент вскрыши 15,5 м3/т. Залегание пласта близко к горизонтальному с незначительным уклоном к юговостоку.

Гидрогеологические условия карьерного поля довольно сложные. Почти повсеместно наблюдается наличие трех­ четырех водоносных горизонтов. Карьерное поле вскрыто наклонной выездной траншеей и разрезной траншеей, прой­ денной по балке Грушевская. Выездная траншея примыкает к северо-восточному торцу разрезной траншеи и выходит в балке на поверхность (рис. 21).

Проектом принята комбинированная система разработки с сочетанием транспортно-отвальной и транспортной систем (см. рис. 13). Первоначально нижний (основной) вскрышный уступ предполагалось отрабатывать при помощи транс­ портно-отвального моста по схеме, принятой для Шевчен-

91

ковского карьера, а верхние вскрышные уступы — ротор­ ными экскаваторами ЭРГ-350/1000 с транспортировкой вскрышных пород в отвал ленточными конвейерами. В каче­ стве забойных и наклонных были приняты конвейеры с про-

Но Грушевскую обогатительную фабрику

ШіиіиіШЛіПГі

Р ис. 21. Схема вскрытия Грушевского карьера.

изводительностью в рыхлой массе 1500 м3Іч. В дальней­ шем система разработки была заменена. Для отработки основного вскрышного уступа высотой 35 м был принят

роторный экскаватор ЭРГ-1600 Щ 31 Ново-Краматорского

завода, работающий на ленточный отвалообразователь ОШ-180/4500 с укладкой вскрышных пород в выработан­ ное пространство. Отработку верхних вскрышных уступов

92

высотой по 17 м, как и в начале, намечено производить роторными экскаваторами ЭРГ-350/1000 на ленточные кон­ вейеры. В качестве забойных конвейеров приняты также конвейеры производительностью в рыхлой массе 1500 м3/ч.

Вскрышную породу с забойных конвейеров на соедини­ тельный перегружают при помощи отвалообразователей, устанавливаемых на каждом уступе в торце карьера. В ка­ честве соединительного принят ленточный конвейер произ­ водительностью в рыхлой массе 4500 м31ч, установленный на транспортной берме горизонта первого вскрышного уступа. Порода с забойного конвейера верхнего вскрыш­ ного уступа передается непосредственно на соединитель­ ный конвейер. Для перегрузки вскрышных пород с забой­ ного конвейера второго вскрышного уступа на соединитель­ ный конвейер применен ленточный отвалообразователь ОГ-50/1500. Порода с забойного конвейера третьего вскрыш­ ного уступа поступает на ленточный отвалообразователь ОШ-125/1500, с него передается на ленточный отвалообра­ зователь ОГ-50/1500, установленный на горизонте второго вскрышного уступа, и далее — на соединительный кон­ вейер. Таким образом, вся порода, разрабатываемая экс­ каваторами ЭРГ-350/1000, поступает на один соединитель­ ный конвейер. С соединительного конвейера порода пере­ дается на отвальный конвейер производительностью в рых­ лой массе 4500 м3/ч, который при помощи разгрузочного устройства передает ее на ленточный отвалообразователь ОШ-90/4500, установленный на отвалах.

Добычу известняка намечено производить экскаватором ЭКГ-4 на автотранспорт. Добычу марганцевой руды пред­ полагается осуществлять роторным экскаватором нижнего черпания на железнодорожный транспорт, причем воз­ можна замена роторного экскаватора канатно-ковшовыми экскаваторами с емкостью ковша 2 м3. Закончена проходка выездной траншеи. Производятся работы по проведению

93

разрезной траншеи. Выемка породы осуществляется экска­ ваторами СЭ-3 и ЭКГ-4 на автомобильный транспорт с вы­ возкой породы на внешние отвалы. Горные работы достигли горизонта марганцевой руды и началась ее попутная добыча.

Опыт эксплуатации карьеров в бассейне показал значи­ тельные преимущества добычи марганцевой руды откры­ тым способом по сравнению с подземным. Так, производи­ тельность труда в целом по бассейну при открытом спо­ собе разработки оказалась выше в 4—5 раз, чем при под­ земном, а себестоимость добычи і т руды ниже в 1,5— 2,0 раза. Лучшие технико-экономические показатели полу­ чены на карьерах, применяющих на вскрышных работах экскаваторы ЭШ-4/40 при мощности вскрыши 12—13 м и ЭШ-6/60 при мощности вскрыши до 20 м. Вместе с тем установлены недостатки применяемых технологических схем и пути дальнейшего совершенствования открытых разработок. Замена маломощного электровозного транспорта узкой колеи, применяемого для вывозки марганце­ вой руды на Новоселовском и Марьевском карьерах, на железнодорожный транспорт нормальной колеи позволила бы улучшить технико-экономические показатели разработки на этих карьерах на 10—20%.

Разработка вскрыши мощностью 30—35 м экскавато­ рами ЭШ-14/75 с перевалкой ее в выработанное простран­ ство оказалась сравнительно эффективной. Себестоимость разработки 1 м3 породы составила 5,4 коп. В то же время применение на передовых уступах экскаваторов ЭКГ-4, ЭКГ-8 и СЭ-3 с вывозкой породы в отвалы автомобильным транспортом резко ухудшало показатели работы по карье­ рам в целом. Так, на Шевченковском карьере себестоимость добычи 1 т марганцевой руды по сравнению с подземной оказалась ниже только на 25 %, а на Богдановском карьере— примерно равной, а в отдельные периоды (первое полуго­ дие 1961 г.) даже выше, чем при подземной разработке.

94

Для дальнейшего улучшения технико-экономических показателей открытой разработки необходимо совершен­ ствование существующих технологических схем, а также создание новых технологических схем разработки и строи­ тельства карьеров на базе горнотранспортного оборудова­ ния, предназначенного для эксплуатации.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ОТКРЫТЫХ РАБОТ

ВБАССЕЙНЕ

Внастоящее время развитие горной промышленности идет по пути строительства горных предприятий большой мощности, применения мощного комплексного оборудова­ ния при наивыгоднейших параметрах его работы, механи­ зации и автоматизации всех процессов, совершенствования организации труда и наиболее полного использования преимуществ открытого способа разработки. Наиболее

приемлемые рекомендации по совершенствованию откры­ тых работ в Никопольском бассейне рассмотрены ниже.

РАЦИОНАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КАРЬЕРОВ

Выбор параметров карьеров является одним из главных вопросов успешного развития открытой добычи марган­ цевой руды в Никопольском марганцевом бассейне. Пра­ вильное установление оптимальной годовой производи­ тельности, соотношения высот уступов, ширины заходки, длины фронта работ и других факторов улучшает технико­ экономические показатели открытых работ и расширяет область их эффективного применения. Существующие про­ ектные решения этих вопросов не имеют должного технико­ экономического обоснования и являются сдерживающим фактором, мешающим правильному выбору размеров карьерных полей и параметров вскрышного и добычного

95

оборудования. До последнего времени установление воз­ можной производительности карьеров считалось в основ­ ном технической задачей, правильность решения которой оценивалась по числу учтенных горнотехнических фак­ торов. Рекомендуемая оптимальная производительность в этом случае, как правило, обеспечивала минимальную себе­ стоимость добычи 1 т, руды в пределах одного карьер­ ного поля, не учитывая при этом наивыгоднейших экономи­ ческих показателей строительства карьера и его эксплуа­ тации.

Применение на открытых горных разработках высоко­ производительного горного и транспортного оборудования при высоком техническом прогрессе народного хозяйства создает новые технические направления в организации горнодобывающих предприятий. Создаются условия эко­ номичной разработки марганцевых руд на глубинах до 90—100 м на участках с коэффициентами вскрыши 20— 30 м3/т и более, что позволит почти полностью отказаться от подземного способа разработки. Становится возможным применение наиболее эффективных систем разработки, от­ вечающих горногеологическим условиям. Большие пара­ метры и высокая производительность нового оборудования при наличии крупных месторождений делают возможным строительство карьеров большой производительности и бо­ лее экономичной разработки этих месторождений.

Несмотря на то, что строительство карьеров большой про­ изводительности ведет к увеличению объемов горнокапи­ тальных работ по проходке траншей и сроков освоения проектной производительности, а также в связи с большой длиной фронта работ и к увеличению пробега грузов, карье­ ры большой производительности имеют ряд важных тех­ нико-экономических преимуществ по сравнению с карье­ рами малой производительности. Во-первых, с увеличением производительности карьера уменьшаются удельные капи-

96

тальные затраты на 1 т годовой добычи. Это связано с тем, что затраты на сооружения, промышленные здания, обо­ рудование, транспортные коммуникации, энергетическое хозяйство и водоотлив возрастают медленнее, чем произво­ дительность карьера. Во-вторых, производительность карье­ ра оказывает значительное влияние на производитель­ ность труда и себестоимость добычи руды. Повышение произ­ водительности труда и снижение себестоимости позволяют быстро окупить дополнительные затраты на приобретение более производительного горнотранспортного оборудова­ ния. Снижение себестоимости при повышении производи­ тельности карьера происходит за счет роста производи­ тельности труда и снижения трудоемкости производствен­ ных процессов, а также снижения постоянной части рас­ ходов в себестоимости добычи руды. Производительность карьера в основном зависит от горнотехнических условий залегания, запасов и потребности в марганцевой руде. По условиям эффективности капитальных вложений сле­ дует предпочесть строительство карьеров большой произ­ водительности. Для уменьшения сроков. строительства мощных карьеров целесообразно применить поочередную подготовку фронта работ с последовательным вводом оче­ редей в эксплуатацию. Поочередный порядок ускоряет отдачу капитальных вложений. Производительность карье­ ра непосредственно связана со сроком службы. Как пра­ вило, срок службы карьера не должен быть менее срока амортизации основных зданий и сооружений, т. е. при­ мерно 30—40 лет. На отдельных участках с малыми запа­ сами возможно строительство карьеров со сроком службы до 10 лет; для таких карьеров необходимо применять мобильные комплекты горнотранспортного оборудования.

В условиях Никопольского марганцевого бассейна при больших мощностях (до 70—80 м) и высоких коэффициентах вскрыши (до 20 м31т), когда общие затраты на вскрышные

работы в себестоимости 1 т руды занимают 70—80%, вы­ бор рациональной производительности карьера необхо­ димо производить из условия обеспечения наилучших показателей на вскрышных работах — минимальных удель­ ных капитальных затрат на вскрышное оборудование и эксплуатационных затрат на весь комплекс вскрышных работ. Наиболее полно условия бассейна учтены в иссле­ дованиях В. П. Аксенова и Н. А. Мельника, которые предложили обоснованные решения по выбору производи­ тельности карьеров и основных их параметров при приме­ нении наиболее эффективных комбинированных систем разработки. Эти системы, учитывая горизонтальное залега­ ние пласта и значительную мощность слабых покрывающих пород, должны иметь в бассейне наибольшее распростра­ нение. Указанная система разработки при применении машин непрерывного действия в условиях бассейна будет представлять собой комбинацию двух (по числу необхо­ димых уступов) систем разработки: транспортно-отвальной (роторный экскаватор и отвалообразователь) на основном и транспортной (роторный экскаватор, забойные, соедини­ тельные и отвальные ленточные конвейеры и отвалообразо­ ватель на внутренних отвалах) на передовом уступах.

В общем виде задача установления рациональной годо­ вой производительности была сведена к отысканию таких соотношений годовой производительности, высоты передо- ЕОГО и основного уступов и длины фронта работ, при кото­ рых удельные затраты на добычу 1 т полезного ископае­ мого являются минимальными. Наивыгоднейшее решение найдено по двум частным задачам:

а) установление рационального соотношения между вы­ сотой передового и основного уступов, обеспечивающего минимальные удельные затраты при заданной годовой производительности и длине фронта работ;

б) установление рациональной длины фронта работ,

98

обеспечивающей минимальные удельные затраты при задан­ ной годовой производительности и высотах передового и ос­ новного уступов.

По данным В. П. Аксенова и Н. А. Мельника, при об­ щей мощности покрывающих пород 70 м минимальные затраты 1 м3вскрыши обеспечиваются, если высота основ­ ного и передового уступов соответственно равна 40—45 и 25—30 м. По удельным капитальным затратам на вскрыш­ ное оборудование (табл. 16) величина рациональной годо­ вой производительности карьера разна 3—3,5 млн. т при длине фронта работ 2 км. Удельные эксплуатационные за­ траты по вскрышным работам на единицу добычи (табл. 17) были рассчитаны с учетом как собственно затрат на экс­ плуатацию (ремонты, энергия, рабочая сила), так и на амор­ тизацию.

По рассмотренным двум основным показателям вели­ чины рациональной производительности карьера весьма близки и составляют по удельным капитальным затратам 3—3,5 млн. т при длине фронта работ 2 км, по эксплуата­