Обоснование границ карьеров при проектировании разработки сложноструктурных рудных месторождений

• Автор: Саканцев, Михаил Григорьевич
• Шифр специальности: 25.00.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 285 с. : ил.

Содержание

Введение

1 Состояние проблемы определения границ карьеров

1.1 Взаимосвязь развития открытого способа разработки и методов определения

границ карьеров

1.2 Глубина карьеров

1.3 Границы карьеров по простиранию рудных тел

1.4 Исходные технико-экономические показатели и параметры

1.5 Риск при определении границ карьеров

1.6 Выводы. Цель и задачи работы

2 Исследование путей определения граничных коэффициентов вскрыши на основе
рыночных критериев
2.1 Выбор критерия экономической оценки
2.2 Обоснование методики определения граничных коэффициентов вскрыши
2.3 Степень влияния определяющих факторов на значения граничных коэффициентов вскрыши
2.4 Выводы
3 Прогнозирование исходных экономических и технологических показателей
3.1 Методика прогнозирования
3.2 Моделирование стоимостных показателей
3.3 Моделирование технологических показателей
3.4 Область возможного применения моделей
3.5 Выводы
4 Исследование взаимозависимости оптимальных границ карьеров в трехмерном
пространстве
4.1 Границы карьеров вкрсст простирания рудного тела
4.2 Границы карьеров по простиранию рудных тел
4.3 О возможности увеличения глубины карьеров после оптимизации границ
по простиранию рудных тел
4.4 Особенности оптимизации границ карьеров на залежах различной протяженности
4.5 Выводы

5 Поиск инновационных параметров открытых горных работ, их влияние на эффективность функционирования и границы карьеров
5.1 Общая концепция инноваций в области открытой геотехнологии
5.2 Возможные пути увеличения конструктивных углов откоса бортов карьеров

в предельном положении
5.3 Исследование путей увеличения углов откоса рабочих бортов карьеров
5.4 Технологические факторы снижения потерь и разубоживания руды
5.5 Влияние инновационных стратегий на основные технико-экономические

показатели
5.6 Выводы
6 Выявление рациональных способов учета рисков и их использование при определении границ карьеров
6.1 Общая концепция риска
6.2 Риск при определении граничных коэффициентов вскрыши
6.3 Риск при определении контурных коэффициентов вскрыши
6.4 Последовательность и стадии определения границ карьеров
6.5 Выводы
7 Применение разработанных методов и моделей
7.1 Проектная практика
7.2 Разработка методических и нормативных материалов
7.3 Выводы
Заключение
Список использованных источников
Приложение

Введение
Человечество использует богатство недр земли многие тысячи лет. Открытый способ разработки применялся еще в древнейшее время, когда извлекались только тс полезные ископаемые, которые залегали наиболее близко к земной поверхности. По мере увеличения глубины горных работ открытый способ становится невыгодным, так как удаление увеличивающегося объема пустых пород посредством ручного труда было слишком трудоемким и дорогим. Поэтому открытые горные работы на длительный период, по мере отработки поверхностных руд, в основном были вытеснены подземным способом разработки. И лишь с конца XIX века, в связи с созданием паровых горных машин, открытые горные работы в современном их виде как комплексно механизированные карьеры с многомиллионными объемами горных работ начали получать широкое распространение.
Значительное развитие открытых горных работ в нашей стране началось в тридцатые годы прошлого века, когда были введены в строй крупнейшие карьеры: Магнитогорский, Коркинский, Богословский, Коунрадский, - реконструированы Высокогорский, Гороблагодатский и многие другие. Наиболее быстрое развитие открытых работ началось после Великой Отечественной войны. Если в середине 50-х годов открытым способом добывалось до 40 % железной и около 50 % медной руды, то к 1990 году, когда в стране добывалось 27 % мирового объема минерального сырья, удельный вес открытого способа в добыче железной руды достиг 86, угля 42, руд цветных металлов 70 - 75, фосфатного сырья 75 и неметаллических полезных ископаемых почти 100 %. Относительная молодость теории и практики открытых горных разработок и их интенсивное развитие обеспечили простор исследованию, проектированию и разработке месторождений, стали трибуной творческого осмысления опыта и существенной корректировки стратегии и технологии освоения недр.
Если в период с 50-х до 70-х годов XX столетия вводились в эксплуатацию, практически ежегодно, горно-обогатительные комбинаты в черной и цветной металлургии, угольные разрезы с годовыми объемами добычи руды и угля в десятки миллионов тонн и их общие объемы в СССР в целом непрерывно росли, то начиная с середины 80-х годов, по мере углубления горных работ, ухудшения горнотехнических условий и общей экономической ситуации встал вопрос о необходимости коренного пересмотра подходов к проектированию и эксплуатации карьеров большой глубины н производительности.
В семидесятые - восьмидесятые годы прошлого века проектируемые к вводу карьеры цветной металлургии были ориентированы в среднем на предельную глубину около 300 м, из них 30 % - свыше 400 м. Средняя продолжительность существования вновь вводимых карьеров предусматривалась около 25 - 30 лет. В черной металлургии глубина перспективных карьеров иланирова-

му варианту глубины карьеров. Так, например, в институте Унипромедь этим методом определялась глубина Сибайского, Гайского №1 и Учалинского карьеров. С учетом разновременности затрат определены границы Донского хромитового и ряда других карьеров, проектируемых институтом Уралгипроруда, а также для карьеров "Сухой Лог", трубки "Мир" и Многовершинного рудника, запроектированных институтом ВНИИпрозолото.
Проведенные расчеты показали весьма большую трудоемкость метода - 250-300 человекодней. Причем ряд промежуточных вариантов границ, в частности границы по простиранию рудных тел, варианты выемки отдельных залежей и блоков руды в бортах карьеров, предварительно рассматривались более простыми методами, без учета разновременности затрат. Интервалы глубины по вариантам принимались 50-60 м и даже 120 м. Это, конечно, не гарантировало достаточной достоверности определения глубины карьеров. Сравнивая между собой крупные варианты границ карьеров, чаще всего только их глубины, можно определить лишь рациональные, но отнюдь не оптимальные их значения. И только использование принципа (1.2) равенства контурных коэффициентов вскрыши с дисконтированными граничными для элементарно малых (по геологическим условиям) объемов приращений запасов полезных ископаемых можно получить оптимальные значения границ.
Вследствие разноречивых подходов к выбору методов и принципов установления границ открытых горных работ как исследователей, так и проектировщиков, ориентирующихся на разные научные школы, в настоящее время на большинстве глубоких карьеров проектные значения их границ значительно отклоняются от оптимальных (по критерию чистого дисконтированного дохода), причем чаще всего в сторону завышения. Об этом наглядно свидетельствуют результаты внедрения наших разработок в проекты глубоких карьеров, в основном уральских медноколчеданных, приводимые в главе 7.
В зарубежной практике в начале 1960-х годов было составлено большое количество специ- -альных программ для проектирования границ карьеров с применением ЭВМ. Логические схемы программ первоначально копировали ручные методы расчетов. В качестве критерия оптимальности использовался граничный коэффициент вскрыши. Методы его определения обычно принимались аналогичными нашим отечественным. Геометрические размеры карьеров определялись методом элементарных секторов или конусов [246,247, 253].
В одной из работ, посвященных определению границ карьеров [246], также показывается неправомерность пользования граничным коэффициентом вскрыши в его обычном, без учета фактора времени, виде. Поэтому для определения границ карьеров предлагается пользоваться методом последовательных приближений в сочетании с методом графической интерполяции. По каждому варианту должны быть рассчитаны полные и приведенные затраты и прибыль за весь период разработки для нескольких секторов карьера и построены их зависимости от начальной точки.