Интенсивность разработки месторождений

Интенсивность разработки месторождения при определенных размерах рудных тел и условий его залегания зависит от своевременного ведения работ по вскрытию и подготовке, а также от интенсивности очистной выемки. Последняя зависит от эффективной технология добычи и главным образом от уровня механизации очистных работ.

В практике отечественной горнорудной промышленности для характеристики интенсивности разработки месторождения в течение многих лет применяются такие показатели, как коэффициент эксплуатации и величина годового понижения (опускания) очистных работ.

Совершенствование технических средств и технологии на всех стадиях подземной разработки и резкое увеличение масштабов добычи руды привело к значительному росту интенсивности понижения уровня подземных горных работ. На крупнейших шахтах Криворожского бассейна в 1955—1960 гг. подземные работы понижались на 13—15 м в год, в 1970 г. — на 25—27 м (на отдельных шахтах — на 29 м); на железорудных шахтах Урала в 1955—1960 гг. понижались на 8—15 м, в 1970 г. — на 15—17 м.

Аналогичное наблюдается и на рудниках цветной металлургии.

До последнего времени отечественная горнорудная промышленность имела дело в основном с разработкой крутопадающих и наклонных месторождений сравнительно небольшой мощности (40-80 м). Такие месторождения имеют сравнительно небольшие площади рудных тел, составляющие десятки и сотни тысяч квадратных метров при значительной вертикальной протяженности (до 800-1000 м).

В этих условиях годовое понижение очистных работ и коэффициент эксплуатации в какой-то мере отражают физическую сущность явлений, возникающих при отработке месторождений и геометрическую характеристику рудного тела.

Проектирование новых рудников на базе мощных месторождений богатых железных руд KMA и им подобных, залегающих на больших глубинах в сложных гидрогеологических условиях, имеющих своеобразную морфологию рудных тел и огромные горизонтальные площади, предполагает новую постановку вопросов определения производственной мощности рудников и интенсивности отработки запасов.

Рудные тела KMA в плане характеризуются большой площадью. Если для отработки месторождении богатых железных руд KMA (типа Яковлевского, Гостищевского, Погремецкого) принять обычные величины годового понижения очистных работ и коэффициента эксплуатации, то они окажутся явно неприемлемыми.

Для Яковлевского рудника, проект которого разработан институтом Южгипроруда, наиболее оптимальной с технико-экономической точки зрения является производственная мощность 15—19 млн. т. сырой руды в год. На первом этаже, где сосредоточено 49% всех запасов шахтного поля, коэффициент эксплуатации составит 7,5 т/м2/год и среднее годовое понижение работ — 2,55 м, максимальное — 3 м.

Величины годового понижения очистных работ и коэффициент та эксплуатации для мощных месторождений богатых железных руд КМА, имеющих своеобразную морфологию, очень малы, поэтому должны быть приняты иные критерии интенсивности их разработки.

Эти критерии должны учитывать своеобразность формы рудных тел и отражать качественную сторону физических явлении в рудном массиве и в окружающих его породах, происходящих при отработке месторождения.

Морфология рудных залежей Яковлевского и Гостищевского месторождений резко отличается как от пластовых, так и других месторождений, для которых, особенно для железорудных Кривбасса и медноколчеданных Урала, отношение длины по простиранию l к промышленной глубине залегания H по падению составляет 0,5—2 при мощности 10—50 м. Для Яковлевского месторождения при принятых размерах шахтных полей и оптимальной годовой производительности это отношение будет составлять 8—10 при горизонтальной мощности 300 м.

Если взять условно одно из криворожских рудных тел с характерными параметрами 1000х1000х30 м (рис. 10), общим объемом рудной массы 30 млн. м3 у расположить его в пространственных координатах X, У, Z, то равноценный ему объем участка Яковлевского месторождения при средней горизонтальной мощности 300 м и вертикальной 100 м будет иметь совершенно иную форму.

Отношение объема рудного тела Q к сумме его главных параметров (с+б+в) в первом случае составит 14780 м3/м, а во втором — 21 430 м3/м. Это значит, что для рудных тел месторождений KMA характерны объёмные факторы распределения рудных масс, а не линейные — как для прочих рудных месторождений. Поэтому при разработке месторождений типа Криворожского характерны плоские деформации покрывающих и вмещающих пород, а для вторых — объемные.

В соответствии с изложенным для мощных железорудных месторождений KМA (типа Яковлевского, Гостищевского) степень интенсивности их эксплуатации предложено определять по коэффициенту интенсивности отработки месторождения Kв и по этажному годовому подвиганию очистных работ Z.

Первый показатель по своей физической сущности отражает количественную сторону эксплуатации месторождения и представляет собой количество тонн руды и год, добываемой с единицы объема рудного тела в границах шахтного поля. Для практических целей удобней пользоваться размерностью т/1000 м3 объема рудного массива, подлежащего разработке.

Так как на крупных рудниках, проектируемых на базе мощных месторождений KМА, срок отработки этажей будет составлять 20—30 и более лет, то скорость подвигания очистных работ на этаже будет наиболее показательным фактором, отражающим качественную сторону всей суммы физико-механических явлении, возникающих при отработке месторождения в рудном массиве и во вмещающих породах.

В табл. 2 даны рекомендуемые величины коэффициента интенсивности отработки и годового этажного подвигания очистных работ, исходя из производственной мощности рудников, срока их существования, горнотехнических условий эксплуатации и морфологии рудных тел.

Рекомендуемые величины обоих показателей интенсивности могут быть использованы при проектировании, составлении прогнозы и перспективных планов эксплуатации отдельных месторождений и района KMA в целом. Кроме того, коэффициент интенсивности разработки может быть применен и для характеристики эффективности отработки месторождений руд КМА открытым способом, например Лебединского, Михайловского, Стойленского и других рудников.

В случае открытого способа разработки коэффициент интенсивности отработки будет наиболее эффективным показателем, учитывающим горнотехнические условия, морфологию, количественную и качественную стороны эксплуатации месторождения.

Для запроектированных и строящихся карьеров KMA коэффициент интенсивности разработки составит:

Лебединский рудник с производственной мощностью 4 млн. т. руды — 100 т/1000 м3;

Михайловский рудник с производственной мощностью 2,5 млн. т. руды — 190 т/1000 м3.

Как видно из приведенных данных, интенсивность отработки Михайловского месторождения будет почти в 2 раза выше, чем Лебединского. Это обусловлено более сложными условиями эксплуатации Лебединского рудника.

Рекомендуемый для подземных работ Kи может быть применен и для характеристики интенсивности разработки других мощных месторождений, имеющих аналогичное распространение рудных масс.