WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Алькова Елена Леонидовна

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

ВОДООТЛИВА НА КИМБЕРЛИТОВЫХ КАРЬЕРАХ ЯКУТИИ

Специальность:

25.00.22– Геотехнология (подземная, открытая и строительная)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Якутск – 2011

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте горного дела Севера им.Н.В. Черского Сибирского отделения РАН.

Научный руководитель: кандидат технических наук Панишев Сергей Викторович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Андросов Артур Дмитриевич доктор технических наук, профессор Кисляков Виктор Евгеньевич

Ведущая организация: Институт «Якутнипроалмаз»

АК «АЛРОСА» (ОАО)

Защита состоится «28» февраля 2012 г. в 12 часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 003.020.01 при Учреждении Российской академии наук Институте горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения РАН по адресу:

677980, г. Якутск ГСП, пр. Ленина,43, тел/факс 8(4112)33-59-30. E-mail: igds@ysn.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГДС СО РАН.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направить в адрес диссертационного совета ДМ 003.020.01.

Автореферат разослан «»_2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук Ткач С.М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Разработка штокообразных глубоких залежей полезных ископаемых, какими являются кимберлитовые трубки с малыми размерами и округлой формой в плане, отличается от других тем, что вскрытие рабочих горизонтов производится в течение всего периода эксплуатации месторождения. При этом по мере развития горных работ в глубину, транспортные и инженерные коммуникации постоянно переносятся до момента подхода уступов к конечному контуру карьера для обеспечения определенной последовательности отработки слоев. Все главные параметры карьера, масштабы горных работ и технология определяются конечной глубиной карьера.





Целый ряд кимберлитовых карьеров Якутии, находящихся в стадии эксплуатации, характеризуется наличием одного или нескольких водоносных горизонтов с водопритоками различной интенсивности (от 85 до 1200 м3/час). Поступающая в карьеры вода обладает высокой минерализацией (до 400 г/л) и имеет свойства рассола, то есть весьма агрессивной среды. Промышленная и экологическая безопасность ведения горных работ требует непрерывной откачки поступающих в карьер вод, что обеспечивается применением сложных многоступенчатых схем водоотлива.

Эффективность схем водоотлива карьеров в период их строительства и эксплуатации устанавливается соответствующими техническими и гидрогеологическими расчетами по критерию соответствия производительности насосов и максимального расчетного суточного притока дождевых и подземных вод. В то же время, в существующих расчетных методиках не учитываются такие важные технологические характеристики схем водоотлива, как уровень занятости карьерного пространства под комплексом водоотливных сооружений (КВС), возможные простои водоотлива в период монтажа-демонтажа и количество перестановок КВС во взаимосвязи с глубиной отработки карьеров, производительностью экскаваторов, порядком и условиями формирования рабочих зон для горнотранспортного оборудования.

Все производственные процессы на горных работах являются взаимосвязанными, поэтому показатели эффективности технологической схемы водоотлива необходимо рассматривать с точки зрения единой системы «водоотлив-карьер».

Таким образом, обоснование и выбор рациональной схемы водоотлива, обеспечивающей повышение производственной мощности карьера, ритмичность работы и сокращение срока его отработки, является актуальной научной и практической задачей.

Работа выполнена в рамках поисковой темы «Исследование влияния технологии горных работ на формирование инженерных коммуникаций при разработке глубоких горизонтов карьеров» (2002-2007 гг.) и в соответствии с планами НИР ИГДС СО РАН по проекту 7.7.3.3. «Разработка концепции и основ конструирования эффективных геотехнологий освоения и сохранения недр криолитозоны, в том числе адаптированных к кластерной организации рудного вещества» (№ гос. рег. 01.2.007.06516, 2007-2009 гг.), проекту VII.60.4.2. «Разработка основ новых геотехнологий эффективного освоения месторождений кластерного строения в условиях криолитозоны» (№ гос. рег. 01.2.010.50749, 2010-2011 гг.).

Целью работы является повышение эффективности отработки глубоких горизонтов кимберлитовых карьеров в условиях повышенных водопритоков в выработанное пространство на основе обоснования и выбора рациональной технологической схемы водоотлива.

Основная идея работы заключается в использовании установленных закономерностей совокупного влияния технологических и организационных факторов системы «водоотлив-карьер» на производственную мощность карьера в зависимости от его геометрических параметров и глубины отработки для обоснования и выбора рациональной схемы водоотлива.

Задачи исследований:





- выявить и обосновать основные факторы (технологические, организационные, технические и др.), оказывающие существенное влияние на эффективность системы «водоотлив-карьер» при различном порядке обустройства водоотливных сооружений;

- исследовать зависимость производительности экскаватора от уровня занятости карьерного пространства под водоотливными установками и частоты их перестановок (монтажа-демонтажа) с глубиной отработки карьера и типом технологической схемы водоотлива;

- оценить объемы добычи рудной массы в период между перестановками комплекса водоотливных сооружений для различных технологических схем водоотлива;

- разработать методику выбора рациональной технологической схемы водоотлива для условий эксплуатации глубоких кимберлитовых карьеров, учитывающую взаимосвязи обустройства КВС с уровнем занятости карьерного пространства под водоотливными сооружениями, простоями водоотлива на монтаж-демонтаж и объемами добытой рудной массы в период между перестановками комплекса водоотливных сооружений, в зависимости от глубины отработки.

Объектом исследований являются глубокие кимберлитовые карьеры, эксплуатируемые в условиях повышенных водопритоков.

Предмет исследования - технологические и организационные факторы, влияющие на выбор рациональной схемы водоотлива глубоких обводненных карьеров.

Методы исследований: анализ и научное обобщение литературных источников и существующего опыта эксплуатации глубоких карьеров, графоаналитический, горно-геометрический и технико-экономический анализ, математическая обработка результатов исследований.

На защиту выносятся:

- Критерии эффективности функционирования системы «водоотлив-карьер», определяемые обустройством КВС во взаимосвязи с уровнем занятости карьерного пространства под водоотливными сооружениями, простоями водоотлива на монтаждемонтаж и объемами добытой рудной массы в период между перестановками комплекса водоотливных сооружений в зависимости от глубины отработки.

- Методика выбора технологической схемы водоотлива, отличающаяся тем, что обоснование показателей эффективности системы «водоотлив-карьер» производится с учетом их зависимости от глубины горных работ и геометрических параметров карьеров. Методика позволяет принимать обоснованные решения по обустройству комплекса водоотливных сооружений для условий эксплуатации глубоких кимберлитовых карьеров, обеспечивающие снижение себестоимости добычи руды на 0,3 – 1,5% и повышение производственной мощности карьера по руде до 4%.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- выявлены и обоснованы основные факторы, оказывающие существенное влияние на эффективность функционирования системы «водоотлив-карьер»: уровень занятости карьерного пространства под КВС, простои на монтаж-демонтаж водоотливных установок, количество перестановок и объемы добытой рудной массы в период между перестановками водоотливных сооружений;

- установлены зависимости изменения показателя занятости карьерного пространства под водоотливными установками, частоты монтажа-демонтажа КВС и объемов добытой рудной массы в период между перестановками водоотливных сооружений от глубины ведения горных работ и порядка обустройства применяемой технологической схемы карьерного водоотлива;

- установлена взаимосвязь производительности добычных машин с уровнем занятости карьерного пространства и глубиной отработки;

- разработана методика выбора рациональной схемы водоотлива для условий эксплуатации глубоких кимберлитовых карьеров, отличительной особенностью которой является комплексный подход, учитывающий закономерности изменения показателей эффективности системы «водоотлив-карьер» с глубиной ведения горных работ и типом применяемой технологической схемы.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, изложенных в диссертации, подтверждается корректной постановкой задач, сходимостью расчетных данных при использовании графоаналитического и горно-геометрического методов анализа с фактическими данными эксплуатации.

Практическая значимость работы заключается в возможности использования установленных закономерностей и разработанной методики для выбора рациональной схемы водоотлива глубоких обводненных карьеров на стадии их проектирования и эксплуатации, что позволяет повысить производительность карьера по руде и сократить срок его отработки.

Личный вклад автора состоит:

- в постановке цели, задач исследования, сборе, обработке, анализе статистических данных;

- в установлении закономерностей изменения уровня занятости карьерного пространства под КВС, частоты монтажа-демонтажа водоотливных установок и объемов добытой рудной массы в период между перестановками водоотливных сооружений в зависимости от глубины отработки карьера и порядка обустройства применяемой технологической схемы водоотлива;

- в технико-экономической оценке эффективности функционирования системы «водоотлив-карьер» с учетом основных факторов, определяющих выбор рациональной технологической схемы водоотлива;

- в разработке методики выбора рациональной технологической схемы водоотлива для условий эксплуатации глубоких обводненных кимберлитовых карьеров.

Апробация работы: Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на: научном симпозиуме «Неделя горняка» (г. Москва, 2002, 2004, 2007 гг.); Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы комплексного освоения месторождений полезных ископаемых криолитозоны» (г. Якутск 14-17 июня 2005 г.); Международной научно-практической конференции «Проблемы и пути эффективной отработки алмазоносных месторождений»

(г. Мирный, 11-15 апреля 2011 г.); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной памяти чл.-корр. РАН Новопашина М.Д. «Геомеханические и геотехнологические проблемы эффективного освоения месторождений твердых полезных ископаемых северных и северо-восточных регионов России» (г. Якутск, 13-15 сентября 2011 г.); научных сессиях и заседаниях ученого совета ИГДС СО РАН.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 11 научных статьях, в том числе 5 работ в изданиях, рекомендованных ВАК России.

Объем и структура работы: Диссертационная работа состоит из введения, глав, заключения, списка литературы из 108 наименований, приложения, содержит 142 страницы машинописного текста, в том числе 36 рисунков, 30 таблиц.

Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю к.т.н.

Панишеву С.В., а также к.т.н. Ермакову С.А., к.т.н. Буракову А.М., к.т.н. Батугиной Н.С. и всему коллективу лаборатории открытых горных работ ИГДС СО РАН за советы и помощь при выполнении работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Различные аспекты отработки обводненных месторождений полезных ископаемых открытым способом рассматривались в ряде работ таких авторов, как Арсентьев А.И., Титов В.Р., Абрамов С.К., Скиргелло О.Б., Газизов М.С., Костенко В.И., Шнайдер М.Ф., Вороненко В.К., Андросов А.Д., Томаков П.И., Соенко В.И., Радченко В.Ф., Самсонов Б.Г., Черкасов Р.В. и других. Анализ этих работ показал, что в них раскрыты далеко не все вопросы, связанные с выбором рациональной схемы водоотлива для условий эксплуатации глубоких обводненных карьеров, характеризующихся небольшими размерами в плане и стесненной рабочей зоной на глубоких горизонтах.

При разработке месторождений открытым способом системы осушения могут быть представлены дренажными скважинами, внутрикарьерным водоотливом, подземными дренажными выработками. Выбор схем, методов технологии осушения определяется водопритоками к горным выработкам, проницаемостью дренируемых пород и требуемым понижением уровня подземных вод. На сильнообводненных месторождениях затраты на водоотведение достигают 10-20% от общих затрат на добычу руды. В сложных технических и гидрогеологических условиях разработки находятся кимберлитовые карьеры Якутии. Помимо системы внешнего дренажа, одновременно с ведением горных работ на глубоких горизонтах, функционирует внутрикарьерный водоотлив, так как при разработке большинства карьеров вскрываются водоносные горизонты с различными водопритоками, достигающими 1200 м3/час. Негативное влияние на эффективность горных работ оказывают стесненность рабочей зоны на глубоких горизонтах карьера, что требует регулярного монтажа-демонтажа водоотливных сооружений и их переноса на безопасное расстояние при ведении взрывных работ. Это обуславливает дополнительные производственные затраты и снижение производительности добычного оборудования.

В существующих методиках выбора схем водоотлива не учитываются техникоэкономические показатели системы «водоотлив-карьер» в зависимости от глубины разработки, к которым относятся простои, связанные с монтажом-демонтажом водоотливных установок; снижение общей производительности карьера и влияние уровня занятости карьерного пространства под водоотливными установками на производительность добычных машин.

Первое положение, выносимое на защиту: Критерии эффективности функционирования системы «водоотлив-карьер», определяемые обустройством КВС во взаимосвязи с уровнем занятости карьерного пространства под водоотливными сооружениями, простоями водоотлива на монтаж-демонтаж и объемами добытой рудной массы в период между перестановками комплекса водоотливных сооружений в зависимости от глубины отработки.

На основе анализа практики ведения горных работ на карьерах АК «АЛРОСА»

выделены три основных схемы обустройства водоотливных сооружений (рис. 1).

Одноступенчатая схема карьерного водоотлива (схема 1, рис. 1) характеризуется зумпфом больших размеров, расположенным на самой низкой отметке дна карьера.

Емкость зумпфа рассчитана по максимальному суточному притоку карьерных вод.

Отличительной чертой двухступенчатых схем (схема 2, 3, рис. 1) является наличие металлических зумпфов-накопителей, расположенных выше горизонта отработки (схема 2), либо на горизонте отработки (схема 3). При схеме 2 забойный зумпф подготавливается путем перебура рабочего горизонта. При схеме 3 забойный зумпф готовится опережающим вскрытием и располагается на нижележащем горизонте.

Достоинством двухступенчатых схем водоотлива, особенно в стесненных условиях отработки глубоких горизонтов карьера, являются минимальные размеры забойного зумпфа за счет возможности перекачки воды в металлические зумпфы-накопители.

1 - с расположением зумпфа на горизонте отработки (одноступенчатая схема); 2 - с подготовкой зумпфа путем перебура рабочего горизонта (двухступенчатая схема); 3 - с расположением зумпфа на нижележащем горизонте отработки, подготовленном опережающим вскрытием (двухступенчатая схема), где hз.о.1, hз.о.2, hз.о.3.- зоны обслуживания одной стоянки Практика эксплуатации глубоких кимберлитовых карьеров показывает, что с понижением горных работ неуклонно уменьшаются размеры рабочей зоны карьера.

Это, в конечном счете, приводит к трудностям размещения комплекса водоотливных сооружений, особенно с большими размерами зумпфа, и является одной из причин снижения производительности добычной техники. В связи с этим, уровень занятости карьерного пространства под КВС рекомендуется оценивать коэффициентом, характеризующимся отношением площади, занимаемой водоотливными установками, к площади дна карьера.

где Sком. – площадь под КВС, м2; Sдна – площадь дна карьера, м2.

В результате горно-геометрического анализа установлено, что в соответствии с формой рудного тела и глубиной разработки, коэффициент занятости на карьерах АК «АЛРОСА» («Удачный», «Зарница», «Нюрбинский») имеет значения от 0,12•10-3 до 33•10-3.

Рисунок 2 - Изменение занятости карьерного проглубины отработки на изменестранства под водоотливными сооружениями с глуние занятости карьерного пробиной отработки карьера трубки «Нюрбинская». 1 – одноступенчатая схема; 2 – двухступенчатая схема.

300 м применение двухступенчатой схемы обеспечивает уровень занятости в 1,8 раза меньше, чем при одноступенчатой схеме.

Для оценки влияния уровня занятости карьерного пространства под КВС на производительность горных машин в работе был использован показатель стесненности рабочей зоны (Кс.з.) (Андросов А.Д., 1994 г.), характеризующий негативное влияние уровня стесненности рабочей зоны на производительность экскаватора на 1 м емкости ковша (Пqk):

где Д – диаметр карьера по дневной поверхности, м; Н – глубина карьера, м.

Производительность экскаватора на 1 м3 емкости ковша, в зависимости от Кс.з., рассчитывается по формуле:

Проведенный анализ показывает, что коэффициент стесненности на глубоких горизонтах карьеров АК «АЛРОСА» изменяется от 2,0 до 3,6, причем наибольшая производительность экскаваторов соответствует показателю стесненности, равному 3,6.

Используя зависимость производительности экскаватора от стесненности рабочей зоны (3), в работе установлена взаимосвязь производительности экскаватора на 1 м3 емкости ковша (Пqk) с занятостью карьерного пространства под КВС (рис. 3), которая описывается эмпирическим выражением:

Рисунок 3 – Взаимосвязь производительности экска- схемы с большими размерами ватора на 1 м3 емкости ковша с занятостью карьерно- зумпфа, расположенном на гориго пространства под КВС.

существенному снижению производительности экскаватора на 1 м3 емкости ковша.

Применение двухступенчатой схемы водоотлива позволяет увеличить производительность экскаватора в 1,1 – 1,4 раза в зависимости от параметров карьера и глубины его отработки, за счет меньшей площади, занимаемой под КВС (рис. 4).

Рисунок 4 – Взаимосвязь производительности экскаватора на 1 м3 емкости ковша с глубиной отработки карьеров: а – «Нюрбинский»; б – «Удачный»; в – «Зарница». 1 одноступенчатая схема; 2 – двухступенчатая Для различных карьеров существенное влияние комплекса водоотливных сооружений на производительность экскаватора начинается с разных глубин ведения горных работ вследствие различия геометрических параметров кимберлитовых трубок.

Из горно-геометрического анализа условий отработки ряда кимберлитовых карьеров Якутии с использованием зависимости (4) следует, что при одноступенчатой схеме водоотлива для карьера «Нюрбинский» эта глубина составляет 255 м (рис. 4). С этой глубины требуемый уровень производственной мощности карьера уже не обеспечивается, и, на конец отработки карьера производительность экскаватора на 1 м емкости ковша, по сравнению с проектной, упадет в 1,5 раза. Для карьера «Удачный»

это глубина 500 м. На конец отработки, до глубины 610 м, падение производительности произойдет в 1,4 раза. Для карьера «Зарница» снижение производительности экскаватора на 1 м3 емкости ковша по причине занятости карьерного пространства под КВС начнется с глубины 360 м и до конца отработки составит 1,3 раза.

При двухступенчатой схеме водоотлива (схема 2, 3, рис. 4) на карьерах «Удачный» и «Зарница» снижение производительности не произойдет по причине больших размеров дна этих карьеров, а на карьере «Нюрбинский» снижение производительности добычных машин до проектной глубины отработки незначительное и составит всего 8 %.

Из рисунка 1 следует, что та или иная схема водоотлива характеризует соответствующие объемы добытой рудной массы с одной стоянки КВС, находящиеся в зоне обслуживания водоотливных сооружений. При схеме с расположением зумпфа на горизонте отработки и при схеме с подготовкой зумпфа путем перебура рабочего горизонта высота зоны обслуживания равна высоте уступа (hз.о.1, 2 = hуст.); при схеме с расположением зумпфа на нижележащем горизонте отработки, подготовленном опережающим вскрытием, высота зоны обслуживания равна высоте двух уступов (hз.о.3 = 2hуст. ).

Применение схемы водоотлива с расположением зумпфа на нижележащем горизонте, подготовленном опережающим вскрытием, позволяет существенно увеличить объем добываемой руды с одной стоянки КВС. В качестве примера на рисунке приведен один из графиков изменения объемов добычи рудной массы с глубиной отработки для условий эксплуатации карьера «Нюрбинский», откуда следует, что использование схемы 3 по отношению к схемам 1 и 2, позволяет увеличить объем добываемой руды с одной стоянки КВС до двух раз.

Объем добычи рудной массы с одной стоянки КВС определяет количество их перестановок и время простоев водоотлива по этой причине за весь срок отработки карьера. Больше всего простоев водоотлива в период монтажа-демонтажа комплекса водоотливных сооружений приходится на схемы с расположением зумпфа на горизонте отработки и с подготовкой зумпфа перебуром рабочего горизонта (схемы 1 и 2, рис. 6).

в период между перестановками и времени их отработки показатели изменяются по меРисунок 6 - Изменение количества перестановок ре увеличения глубины отракомплекса водоотливных сооружений и простоев водо- ботки карьера.

отлива с глубиной отработки и типом применяемой пространства под КВС на глубоких горизонтах, ведет к увеличению срока отработки карьера и снижению его производственной мощности, простоям дорогостоящего горнотранспортного оборудования.

Для рассматриваемых карьеров в работе определены потери производительности и увеличение срока отработки карьера по фактору уровня занятости карьерного пространства под КВС:

- для карьера «Удачный», за 7 лет отработки с глубины 505 до 610 м, при одноступенчатой схеме уменьшение производительности на 1 экскаватор составит 8,3 млн.т. При средней производительности карьера по руде 6,5 млн.т/год снижение производственной мощности повлечет за собой увеличение срока отработки карьера на 1,3 года. Применение двухступенчатой схемы влияния на производительность добычных машин не окажет;

- для карьера «Зарница», с глубины 350 до 400 м, при одноступенчатой схеме суммарные потери производительности на 1 экскаватор составят 3,8 млн.т. При средней производительности карьера по руде 5 млн.т./год снижение производственной мощности повлечет за собой увеличение срока отработки карьера на 0,8 года. Схемы с расположением зумпфа на нижележащем горизонте, подготовленном опережающим вскрытием и путем перебура рабочего пространства, не окажут существенного влияния на производственную мощность карьера для данных условий отработки;

- для карьера «Нюрбинский», при одноступенчатой схеме с глубины 255 м до конца отработки, снижение производительности на экскаватор составит – 3,3 млн.т., при двухступенчатой схеме – 0,4 млн.т., что сопровождается увеличением срока отработки, соответственно, на 2,8 и 0,3 года при средней производительности карьера по руде 1,2 млн.т./год.

Таким образом, применение двухступенчатой схемы водоотлива, с меньшими размерами зумпфа, на карьерах «Удачный» и «Зарница» не окажет влияния на срок отработки карьера, а на карьере «Нюрбинский» позволит сократить срок отработки на 2,5 года.

На увеличение срока отработки карьера также влияют простои водоотлива на монтаж-демонтаж комплекса водоотливных сооружений.

Расчетным путем установлено, что наибольшее увеличение срока отработки карьера по фактору простоев водоотлива присуще схемам с расположением зумпфа на горизонте отработки и с подготовкой зумпфа путем перебура рабочего горизонта, а наименьшее – схеме с расположением зумпфа на нижележащем горизонте, подготовленном опережающим вскрытием. Последняя схема обеспечивает минимальные простои карьера, связанные с перемещением КВС и наименьшую занятость карьерного пространства под водоотливными сооружениями (табл. 1).

Таблица 1 - Срок отработки карьера.

Карьер Второе положение, выносимое на защиту: Методика выбора технологической схемы водоотлива, отличающаяся тем, что обоснование показателей эффективности системы «водоотлив-карьер» производится с учетом их зависимости от глубины горных работ и геометрических параметров карьеров. Методика позволяет принимать обоснованные решения по обустройству комплекса водоотливных сооружений для условий эксплуатации глубоких кимберлитовых карьеров, обеспечивающие снижение себестоимости добычи руды на 0,3 – 1,5% и повышение производственной мощности карьера по руде до 4%.

Разработанная методика выбора рациональной схемы водоотлива, основанная на комплексном подходе, учитывающая закономерности совокупного влияния технологических и организационных факторов системы «водоотлив-карьер» на производственную мощность карьера с глубиной отработки иллюстрируется рисунком 7.

Согласно рисунка 7 выполняются следующие этапы расчета:

Изучение объекта. Выполняется анализ горно-геометрических параметров карьера (размеры его в плане, глубина, ведение работ этапами и т.п.), для сравнения принимаются несколько исходных вариантов технологических схем водоотлива с учетом планируемых водопритоков подземных и поверхностных вод в карьер, обосновывается пространственное расположение КВС.

Оценка влияния уровня занятости на производительность добычного оборудования. Для рассматриваемых схем водоотлива определяется площадь, занимаемая водоотливными сооружениями. Рассчитывается коэффициент занятости под КВС по формуле (1). Производительность экскаватора на 1 м3 емкости ковша определяется по установленным зависимостям (рис. 4) и выражению (4) от глубины ведения горных работ.

Оценка объемов добытой рудной массы и времени их отработки. Рассчитываются объемы руды, находящиеся в зоне обслуживания одной стоянки КВС для каждой схемы (рис. 1).

Время отработки объемов рудной массы определяется по годовой производительности карьера по руде:

где Vз.о. – объемы рудной массы, находящиеся в зоне обслуживания одной стоянки водоотлива, млн.т.; Qгод – производительность карьера по руде, млн.т/год.

Определение простоев водоотлива. Определяется количество перестановок КВС за весь срок существования карьера, исходя из высоты зоны обслуживания одной стоянки водоотлива. По количеству перестановок и времени, необходимого на монтаж-демонтаж водоотливных сооружений, рассчитывается время простоев водоотлива по формуле:

где Тм-д – время, необходимое на производство монтажа-демонтажа, смен.;

Nпер. – число перестановок.

Занятость карьерного пространства при i-той схеме (Кз.п.) Производительность экскаватора при i-той схеме (Пqk) Увеличение производственной мощности карьера (Q) Рисунок 7 – Технологические и организационные факторы системы «водоотливкарьер».

Определение срока эксплуатации карьера. С учетом заданной производственной мощности карьера по руде и ранее определенной производительности на экскаватор определяется глубина открытых работ, при которой начинается снижение производительности экскаватора.

Срок отработки карьера определяется с учетом полученных данных по производительности оборудования и простоев водоотлива на монтаж-демонтаж КВС.

Определение производственной мощности карьера. Изменение производственной мощности карьера определяется во взаимосвязи с увеличением срока отработки карьера по факторам занятости карьерного пространства под КВС и простоев водоотлива (см. табл. 1). Количественное значение этого изменения пропорционально увеличению срока отработки карьера. Так, в качестве примера, для условий отработки карьера «Удачный», применение схемы 1 (табл. 1) увеличивает срок его эксплуатации на 1,7 года, что влечет за собой снижение производственной мощности карьера на 4,6%, а схемы 3 - на 0,6% при увеличении срока отработки карьера на 0,2 года.

Определение изменения себестоимости добычи руды. Экономическая эффективность той или иной схемы водоотлива определяется согласно методике (Куклина Е.А., 2005 г.). В ряде случаев определяют не всю себестоимость продукции, а только те элементы затрат, которые изменились под влиянием конкретного фактора. Изменение себестоимости готовой продукции под влиянием какого-либо нововведения в одном из звеньев технологического процесса:

где: Yi - удельный вес работ по водоотливу в общей структуре себестоимости руды, по данным практики он составляет 8,7%; Ii - индекс изменения себестоимости продукции или работ в i-том звене производственного процесса, %.

Применение схемы 1 (табл. 1) увеличивает проектный срок отработки карьера «Нюрбинский» (15 лет) на 3 года или на 20%. Применение схемы 3 – только на 0,4 года (2,7%). Таким образом, изменение срока отработки карьера составит 2,6 года или 17,3%, а индекс Ii составит 82,7%.

Применительно к выбору рациональной схемы водоотлива, на примере карьера «Нюрбинский», формула 7 приобретает следующий вид:

Аналогично определяется снижение себестоимости добычи руды для карьеров «Удачный» и «Зарница», которое составляет - 0,3%.

Отсюда следует, что выбор схемы водоотлива осуществляется по максимальной производственной мощности и минимальному сроку отработки карьера во взаимосвязи с уровнем занятости карьерного пространства под КВС, простоями на монтаж-демонтаж установок и объемами добываемой рудной массы в период между перестановками КВС. Предложенная методика позволяет на стадии проектирования и эксплуатации обосновать и выбрать рациональную схему водоотлива глубоких обводненных кимберлитовых карьеров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основе установленных закономерностей изменения показателей эффективности системы «водоотлив-карьер» в зависимости от глубины и геометрических параметров карьера дано решение актуальной научнопрактической задачи выбора и обоснования рациональной технологической схемы водоотлива на глубоких обводненных горизонтах кимберлитовых карьеров. Рациональная схема водоотлива обеспечивает снижение эксплуатационных затрат, уменьшение времени простоев карьера на монтаж-демонтаж водоотливных установок, увеличение объемов добычи руды с одной стоянки КВС, что позволяет повысить производственную мощность карьера и уменьшить срок его отработки.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Определены основные факторы, оказывающие существенное влияние на эффективность функционирования системы «водоотлив-карьер», к которым относятся:

уровень занятости карьерного пространства под водоотливными установками во взаимосвязи с производительностью экскаватора, простои на монтаж-демонтаж комплекса водоотливных сооружений, объемы добычи рудной массы между перестановками водоотливных сооружений и порядок обустройства КВС.

2. Установлена зависимость производительности экскаватора на 1 м3 емкости ковша от уровня занятости карьерного пространства под КВС с глубиной отработки.

Показано, что существенное влияние присутствия комплекса водоотливных сооружений на производительность экскаватора для различных карьеров начинается с разных глубин ведения горных работ. В зависимости от параметров карьеров, глубины отработки, порядка обустройства КВС снижение производительности экскаватора может составить 1,1 - 1,5 раза, что, в конечном счете, влияет на производственную мощность карьера и срок его отработки.

3. Установлена взаимосвязь частоты перестановок водоотливных сооружений в зависимости от глубины отработки карьера и применяемой технологической схемы водоотлива. Определено, что рациональная схема водоотлива позволяет сократить число перестановок до двух раз за весь период отработки карьера.

4. Обоснован выбор рациональной схемы водоотлива по максимальной производственной мощности по руде и минимальному сроку отработки карьера.

5. Разработанная методика выбора технологической схемы водоотлива, учитывающая закономерности изменения показателей эффективности системы «водоотливкарьер» с глубиной ведения работ и типом применяемой схемы водоотлива, позволяет принимать обоснованные решения по обустройству комплекса водоотливных сооружений для условий глубоких кимберлитовых карьеров, позволяющие существенно повысить производственную мощность карьеров и снизить сроки их отработки.

Методика используется в учебном процессе по дисциплине «Процессы открытых горных работ» на кафедре открытых горных работ горного факультета СевероВосточного федерального университета им. М.К. Аммосова.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

В научных журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:

1. Алькова, Е.Л. Инженерные коммуникации как фактор занятости карьерного пространства / Е.Л. Алькова, С.В. Панишев // Горн. информ.-аналит. бюллетень.С.167-169.

2. Алькова, Е.Л. К вопросу о влиянии карьерного водоотлива на технологию отработки глубоких горизонтов кимберлитовых карьеров / Е.Л. Алькова, С.П. Альков // Горн. информ.-аналит. бюллетень.- 2004.- №7.- С.197-201.

3. Алькова, Е.Л. К вопросу оценки эффективности способов осушения рабочей зоны глубоких обводненных горизонтов кимберлитовых карьеров / Е.Л. Алькова // Горн. информ.-аналит. бюллетень.- 2007.- №5.- С.277-281.

4. Алькова Е.Л., Повышение эффективности осушения глубоких кимберлитовых карьеров за счет рациональной схемы водоотлива / Е.Л. Алькова, С.П. Альков //Горн. информ.-аналит. бюллетень. Региональное прил. Якутия.- 2008.- №2.- С. 183Алькова, Е.Л. Методическое обоснование выбора рациональной схемы водоотлива в условиях кимберлитовых карьеров. / Е.Л. Алькова, С.В. Панишев, С.А.

Ермаков // Горн. информ.-аналит. бюллетень. 2010.- №10.- С.192-198.

В прочих научных изданиях:

6. Алькова, Е.Л. К проблеме рационального и безопасного размещения инженерных коммуникаций при разработке глубоких горизонтов кимберлитовых карьеров / Е.Л. Алькова // «Образование. Общество. Технический прогресс»: тезисы докладов научно-практической конференции, посвящ. 5-летию Мирнинского филиала ЯГУ им.

М.К. Аммосова, г. Мирный, 1999 г.- Мирный, 1999. - С.113.

7. Алькова, Е.Л. О влиянии инженерных коммуникаций на технологию отработки глубоких горизонтов кимберлитовых карьеров / Е.Л. Алькова, С.П. Альков // Кундэл: науч.-информ. сб.- 1999.- №4-5.- С.69-70.

8. Алькова, Е.Л. Исследование и разработка схем водоотлива глубоких кимберлитовых карьеров / Е.Л. Алькова, С.П. Альков // Вестник Якутского государственного университета.- 2005.- №4.-Т.2.- С.9-12.

9. Алькова, Е.Л. Исследование факторов, влияющих на формирование схем водоотлива глубоких кимберлитовых карьеров / Е.Л. Алькова // «Проблемы и перспективы комплексного освоения месторождений полезных ископаемых криолитозоны»: труды Международной научно-практической конференции, г. Якутск, 14-17 июня 2005 г.- Якутск: Изд-во ИМЗ им. П.И.Мельникова СО РАН, 2005.-Т.1.- С.213-215.

10. Алькова, Е.Л. Технико-экономическая оценка схем водоотлива / Е.Л. Алькова, С.В. Панишев // «Безопасность горного производства в республике Саха (Якутия)»: материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвящ. 70летию доктора технических наук, профессора, действительного члена АГН РФ Е.Н.

Чемезова, г. Якутск, 22-24 апр.- 2008 г.- Якутск: Изд-во ЯГУ, 2008.- С.68-70.

11. Алькова, Е.Л. Выбор рациональной схемы водоотлива в условиях кимберлитовых карьеров / Е.Л. Алькова, С.В. Панишев, С.А. Ермаков // «Проблемы и пути эффективной отработки алмазоносных месторождений»: труды Международной научно-практической конференции, г. Мирный, 11-15 апр.-2011 г.- Новосибирск: Наука, 2011.- С.26-29.



 
Похожие работы:

«Долгих Андрей Владимирович ФОРМИРОВАНИЕ ПЕДОЛИТОСЕДИМЕНТОВ И ПОЧВЕННО-ГЕОХИМИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ДРЕВНИХ ГОРОДОВ ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССИИ 25.00.23 – физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Москва – 2010 Работа выполнена в Лаборатории географии и эволюции почв Института географии Российской академии наук Научный руководитель : доктор географических наук Александровский...»

«ТУРКИН Александр Иванович ХРОМСОДЕРЖАЩИЕ ГРАНАТЫ И ШПИНЕЛИ КАК МИНЕРАЛЫ – ИНДИКАТОРЫ Р-Т УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ПЕРИДОТИТОВ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ) 25.00.05 - минералогия, кристаллография АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук Новосибирск -2011 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте геологии и минералогии им. В.С.Соболева Сибирского Отделения РАН (ИГМ СО РАН) Официальные оппоненты : Доктор...»

«Александров Виталий Юрьевич СПУТНИКОВЫЙ РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ МОРСКОГО ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА Специальность 25.00.28 - Океанология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Санкт-Петербург – 2010 г. Работа выполнена в Научном Фонде Международный Центр по Окружающей Среде и Дистанционному Зондированию им. Нансена – “Нансен-Центр” Официальные оппоненты : Доктор физико-математических наук, профессор Лебедев Герман Андреевич Доктор...»

«Шавнина Юлия Николаевна ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ И ОЦЕНКА ИХ СОСТОЯНИЯ МЕТОДАМИ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ (на примере Пермского края) 25.00.36 – геоэкология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Казань – 2009 Работа выполнена в Пермском государственном университете Научный руководитель : кандидат технических наук Пьянков Сергей Васильевич Научный консультант : доктор географических наук,...»

«Фомин Владимир Александрович МАГНИТОСТРАТИГРАФИЯ ВЕРХНЕМЕЛОВЫХ ОТЛОЖ ЕНИЙ ВОСТОЧНОГО КАВКАЗА, ЗАПАДНОГО КОПЕТДАГА И ТУАРКЫРА 25.00.02 - палеонтология и стратиграфия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Саратов - 2003 Работа выполнена в Научно-исследовательском институте геологии Саратовского государственного университета им. Н.Г.Чернышевского Научный руководитель доктор геолого-минералогических наук, профессор...»

«УРМАНЦЕВА Лена Наилевна ГЕОХИМИЯ И РУБЕЖИ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОМЕТАМОРФИЗОВАННЫХ ПОРОДНЫХ АССОЦИАЦИЙ ИРКУТНОГО БЛОКА (ШАРЫЖАЛГАЙСКИЙ ВЫСТУП ФУНДАМЕНТА СИБИРСКОГО КРАТОНА) 25.00.09 – геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук Новосибирск - 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте геологии и минералогии им. В.С. Соболева...»

«Брыксина Наталья Анатольевна НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ДИНАМИКИ ТЕРМОКАРСТОВЫХ ОЗЕРНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ РАВНИНЫ 25.00.23 - физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Томск - 2011 Работа выполнена: в Центре дистанционного зондирования Земли Автономного учреждения Ханты-Мансийского...»

«АГАФОНОВ ВАЛЕРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ УДК 622.272(043) РАЗРАБО ТКА НАУЧНО-МЕТОДИЧ ЕСКОГО ОБЕСПЕЧ ЕНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ С ТРА ТЕГИИ УС ТО ЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ГОРНО ТЕХ НИЧ ЕСК ИХ СИС ТЕМ УГОЛЬ НЫХ ШАХ Т Спе ци аль нос ть 25. 00. 21 Теоретические основы проектирования горнотехнических систем Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва 2008 Работа выполнена в Московском государственном горном университете Научный консультант, доктор техниче ских наук,...»

«УДК 504.3.064.36: 622.012.3 ЗОРИН АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ ПРОГНОЗ СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРЫ В КАРЬЕРАХ Специальность 25.00.30 Метеорология, климатология, агрометеорология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Санкт-Петербург PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Работа выполнена в Горном институте Кольского научного центра Российской академии наук...»

«ИСЛАМОВ Альберт Фагилевич Минералого-геохимические особенности и условия формирования ископаемых углей Республики Татарстан Специальность 25.00.06 – Литология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Казань – 2012 Работа выполнена на кафедре региональной геологии и полезных ископаемых Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета Научный руководитель : доктор геолого-минералогических наук...»

«Жданов Андрей Александрович ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ПЕРЕНОС И МАКРОТУРБУЛЕНТНЫЙ ОБМЕН В ОЗЕРЕ БАЙКАЛ Специальность 25.00.27 – гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Иркутск - 2006 2 Работа выполнена в Лимнологическом институте Сибирского отделения Российской академии наук Научный руководитель кандидат географических наук...»

«ПИЛЮГИН Андрей Геннадьевич ГЕОХИМИЯ И ПЛАТИНОНОСНОСТЬ ХРОМИТИТОВ НИЖНЕТАГИЛЬСКОГО И СВЕТЛОБОРСКОГО МАССИВОВ, СРЕДНИЙ УРАЛ Специальность 25.00.09 - Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геологоминералогических наук Санкт-Петербург – 2014 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальный минерально-сырьевой...»

«Шиловский Олег Павлович КАЗАНСКИЕ ЦЕФАЛОПОДЫ ВОЛГО-УРАЛЬСКОГО РЕГИОНА 25.00.02– Палеонтология и стратиграфия Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук Казань 2007 Работа выполнена на кафедре региональной геологии Казанского государственного университета им. В.И. Ульянова-Ленина и в Палеонтологическом институте РАН (Москва) Научные руководители: доктор геолого-минералогических наук, Татьяна Борисовна Леонова доктор...»

«ЧАПАРИН АНТОН НИКОЛАЕВИЧ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА И ЕГО ОТОБРАЖЕНИЕ В ГИС В ИНТЕРЕСАХ ЖКХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ Специальность: 25.00.36 – Геоэкология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2013 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский государственный университет геодезии и картографии на кафедре прикладной экологии и химии. Научный...»

«Назаров Андрей Владимирович РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И АНАЛИЗА РАЗРАБОТКИ НЕФТЕГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Специальность 25.00.17 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Ухта 2012 Работа выполнена в филиале общества с ограниченной ответственностью Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий ООО Газпром ВНИИГАЗ в...»

«МУХАМЕТШИН АЛМАЗ АДГАМОВИЧ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАРЕЗКИ БОКОВЫХ СТВОЛОВ НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТКИ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ КЛИНОВЫХ ОТКЛОНИТЕЛЕЙ Специальность 25.00.15 – Технология бурения и освоения скважин АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Бугульма - 2009 2 Работа выполнена в Татарском научно-исследовательском и проектном институте нефти (ТатНИПИнефть) ОАО Татнефть Научный руководитель : кандидат технических наук, с.н.с. Самигуллин...»

«Ступин Владимир Павлович КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ МОРФОСИСТЕМ (НА ПРИМЕРЕ БАЙКАЛЬСКОЙ ГОРНОЙ СТРАНЫ И ПРИБАЙКАЛЬЯ) 25.00.33 – Картография Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Новосибирск – 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Иркутский государственный технический университет (ФГБОУ ВПО ИрГТУ). Научный консультант – доктор технических...»

«Чернигова Дина Рашитовна СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЕ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ В НОВЫХ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ Специальность 25.00.24 – экономическая, социальная, политическая и рекреационная география АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Пермь – 2013 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Иркутская государственная сельскохозяйственная академия доктор географических наук, профессор Научный руководитель : Ишмуратов Байрон...»

«СВИНЦИЦКИЙ СВЯТОСЛАВ БРОНИСЛАВОВИЧ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПРОВОДКИ СКВАЖИН В СОЛЕНОСНЫХ И ГЛИНИСТЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ С АНОМАЛЬНО ВЫСОКИМИ ДАВЛЕНИЯМИ ФЛЮИДОВ 25.00.12 – Геология, поиски и разведка горючих ископаемых АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук Ставрополь – 2006 2 Работа выполнена в Северо-Кавказском научно-исследовательском и проектном институте природных газов (ОАО СевКавНИПИгаз) Официальные...»

«УДК 552.52:551.25 Давыдова Ольга Петровна ОЦЕНКА ДЕФОРМАЦИЙ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД В ПРОЦЕССЕ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА ПО ДАННЫМ ГИС И МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Специальность 25.00.10 - Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук МОСКВА...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.