Современное состояние техники и технологии разработки золоторудных месторождений

Развитие технологии горных работ на золоторудных карьерах сопряжено с техническим перевооружением, происшедшим в 1970-1980-е годы. Лучшие достижения в использовании горного оборудования и повышении технологических показателей производства достигнуты на предприятиях, где более удачно были взаимосвязаны технические возможности оборудования с условиями эксплуатации. Большое значение при этом имела организация труда и производства.

Сходство схем вскрытия золоторудных месторождений обусловливается использованием при их разработке исключительно автомобильного транспорта. Различие определяется условиями залегания и характером рельефа местности месторождения.

Наиболее распространенной является схема вскрытия внутренней траншеей на один-два уступа с развитием ее в спиральные или петлевые съезды. Направление развития съездов выбирают из условия благоприятного доступа к рудному телу, обычно со стороны висячего бока. Из этих же соображений выбирается обычно и место заложения внутренней траншеи.

Параметры элементов системы разработки определяются в большей мере рабочими параметрами карьерного оборудования. Поэтому из-за ограниченности выпускаемых отечественной промышленностью типоразмеров горных машин параметры элементов систем разработки на подавляющем большинстве золоторудных карьеров практически одинаковы.

Высота уступов на вскрыше и добыче составляет 10 м. Лишь эпизодически высоту добычного уступа снижают при явно выраженных установленных контурах промышленного оруденения.

Ширина рабочей площадки определяется чаще всего величиной развала взорванной массы, так как использование автомобильного транспорта позволяет вести выемку тупиковыми заходками. Естественно, что угол рабочего борта карьера при этом достигает максимальных значений.

Параметры эксплуатационных блоков зависят, с одной стороны, от производственной мощности карьеров и производительности горного оборудования, с другой - от характера залегания рудных тел и оперативных требований производства.

Отличительной особенностью золоторудных карьеров является, за редким исключением, отсутствие возможности отработки чисто добычных и вскрышных блоков. Как правило, добычные блоки имеют сложную сортовую структуру с включениями пустых пород и некондиционных руд.

Техническая оснащенность карьеров и показатели использования основного карьерного оборудования приведены в табл. 4.2 (по состоянию на 1 января 1990 г.).

Для бурения взрывных скважин на золоторудных карьерах применяют преимущественно станки шарошечного бурения СБШ-250МН и 2СБШ-200 и в незначительных объемах (в основном на добычных работах) станки ударно-вращательного бурения СБУ-100, СБУ-125, На отдельных карьерах ("Суздальский", "Сувенир", "Апрелевский", "Кызыл-Чеку") используется шарошечное бурение станками БТС-150.

Доля подготовки горной массы мощными шарошечными станками превышает 95% общих объемов.

Годовая производительность станков колеблется в больших пределах: СБШ-250 - от 8,9 ("Юбилейный") до 56 тыс. м (Kyранахский); 2СБШ-200 - от 7,2 ("Коч-Булак") до 42 тыс. м ("Алпыс"); СБУ-100, СБУ-125 - от 5 ("Джилау") до 31 тыс. м ("Большевик").

Такие колебания годовой производительности станков в большей степени обусловливаются уровнем организации работ и избытком оборудования, чем прочностными характеристиками пород.

На всех карьерах используется вертикальное бурение скважин. Наклонное бурение применяется при необходимости усиленной проработки взрывом подошвы уступа (карьер "Дукатский") или при отбойке рудных зон с выраженными контактами ("Дукатский", "Апрелевский", "Кызыл-Чеку").

Буровой инструмент - шарошечные долота используются преимущественно типов К, OK, ОКП, в меньшей мере - TK, ТЗ, ТКЗ.

Использование того или иного типов долот зависит от возможности размещения заявок на поставку.

Режимы бурения обусловливаются квалификацией машиниста станка, хотя имеет место общая закономерность: при обуривании крепких пород - максимальное осевое давление при пониженных оборотах; при обуривании слабых пород - максимальные обороты при пониженном осевом давлении.

Использование станков шарошечного бурения позволило внедрить на добычных работах прогрессивное эксплуатационное опробование по шламу взрывных скважин. Достигаемая при этом интенсивность отбора проб и их высокая представительность обеспечивают повышение качества выемки промышленных руд.

Подготовка блока к обуриванию производится обычно планированием поверхности блока бульдозером, а на склонах - бульдозерной нарезкой террас - ходов бурового станка.

Порядок обуривания блоков характеризуется в основном порядной схемой перемещения станка. Номера и проектную глубину скважин указывают на плане буровых работ в блоке, выдаваемом буровой бригаде. По мере обуривания, в устьях скважин устанавливают деревянные временные вешки с указанием номера скважин и фактической ее глубины.

Подготовка горной массы на всех карьерах производится с помощью буровзрывных работ. Механическое рыхление применяется частично лишь на вспомогательных работах (рыхление корки сезонно-мерзлых пород при экскаваторной выемке из целиков) или при отработке локальных участков, сложенных слабыми полускальными породами (Куранахский карьер).

Взрывную отбойку производят скважинными зарядами BB заводского изготовления. Ассортимент используемых BB довольно широк, однако преимущественно используют гранулиты различных марок и граммонит 79/21. Для заряжания обводненных скважин используется гранулотол, реже алюмотол. В качестве промежуточных детонаторов (боевиков) применяются патроны аммонита ЩЖВ или толовые шашки.

Инициирование зарядов BB осуществляется с помощью ДШ; инициирование ДШ производят капсюлями-детонаторами или электродетонаторами.

Наибольшее распространение на золоторудных карьерах получило короткозамедленное взрывание с использованием в качестве замедлителей пиротехнических реле КЗДШ-69. Наиболее часто употребляемые интервалы замедлений 10, 20, 35, 50 мс.

Вторичное дробление производится чаще насыпным BB, реже -кумулятивными зарядами типа ЗКН-КЗ.

За исключением взрывов специального назначения (при заоткоске уступов, отбойке в контактных зонах рудных тел, оформлении съездов) коммутация взрывов производится по простым порядным схемам.

Параметры буровзрывных работ на большинстве карьеров установлены на основе специальных исследований в соответствии с конкретными горнотехническими условиями (крепость и трещиноватость пород), рабочими параметрами буровых станков (диаметр скважин) и высотой уступа.

Основными показателями, характеризующими уровень взрывных работ, являются удельный расход BB на подготовку 1 м3 горной массы и выход горной массы с 1 м длины взрывной скважины.

Удельный расход BB на большинстве карьеров установился на уровне 0,4-0,6 кг/м3; лишь при разработке месторождений, сложенных очень крепкими породами с коэффициентом крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова 14+18, он увеличивается до 0,8-1 кг/м3 (карьеры "Дукатский", "Ключевский", "Джилау").

Выход горной массы с 1 м длины скважины находится на уровне: при диаметре скважины 214-250 мм. - 2535 м3, при 100-125 мм - 10-15 м3.

Большой опыт накоплен на золоторудных карьерах по совершенствованию способов отбойки сложных рудных блоков. Высокая ценность руд при сложной форме пространственного оруденения обусловливает поиск и отработку в натурных условиях производства таких схем (способов) взрывной подготовки сложных блоков к выемке, которые обеспечивали бы и создавали благоприятные условия для последующей качественной выемки руд. В зависимости от характера оруденения на разных карьерах этого достигают различными путями.

На Куранахском карьере основным направлением создания условий качественной выемки руд из сложных блоков принято взрывание с максимальным сохранением естественной структуры (геометрии) рудных тел. При этом используют следующие мероприятия: взрывание на "буфер"; дифференцированный по прочностным свойствам перемежающихся руд и пород расход BB; использование различных схем коммутации взрыва при коротко-, замедленном взрывании, в том числе с докритическим замедлением.

На Дукатском карьере при отработке крутонаклонных рудных жил различной мощности используются специальные способы отбойки рудных тел, основанные на контурном разделении руд и вмещающих пород при взрыве как при раздельном, так и при совместном их рыхлении. Выбор той или иной технологической схемы зависит в основном от мощности рудных зон.

Производство горных работ в суровых климатических условиях Сибири на Куранахском и Балейском карьерах позволило на этих предприятий отработать эффективные способы рыхления сезонно-мерзлых пород, мощность которых достигает 3-4 м. Использование специальных конструкций скважинных зарядов и системы их инициирования без дополнительных расходов на бурение позволяет достичь хорошей степени дробления мерзлой корки пород и снижает выход негабаритной фракции в два-три раза по сравнению с взрыванием по обычной технологической схеме.

Относительно небольшие объемы работ на золоторудных карьерах до последнего времени сдерживали механизацию взрывных работ, которая в этих условиях была явно экономически нецелесообразной.

К настоящему времени комплексная механизация взрывных работ осуществлена лишь на Куранахском карьере.

Схема механизации ориентирована на использование BB заводского изготовления и предусматривает: доставку BB в жестких контейнерах от прирельсовой площадки железной дороги до контейнерной площадки базисного склада; транспортирование контейнеров с базисного на расходный склад к стационарному пункту растаривания; растаривание мешков BB на установке ВВ-2; загрузку BB из бункера-накопителя растаривающей установки в транспортно-зарядную машину; доставку BB на взрывной блок и заряжание скважин транспортно-зарядной машиной.

Оснащение современной горной техникой качественно изменило погрузочно-разгрузочные комплексы золоторудных карьеров, резко повысило показатели использования выемочного оборудования.

На выемке и погрузке горной массы используются карьерные гусеничные экскаваторы с ковшом вместимостью 4,6; 5 и 8 м3. На мелких карьерах применяют строительные экскаваторы и погрузчики (см. табл. 4.2).

Лучшие показатели использования и выработки достигаются на предприятиях, где решены вопросы обеспечения экскаваторов подготовленной взорванной горной массой и транспортными средствами. Большое значение имеет техническое соответствие погрузочно-транспортных комплексов, а также вопросы организации их работы.

Опыт работы золоторудных карьеров показал, что более высокая производительность экскаваторов достигается при работе их в комплексе с автосамосвалами: ЭКГ-5А - БелАЗ-7522 (42 т); БелАЗ-7523 (32 т), БелАЗ-548 (40 т); ЭКГ-8И - БелАЗ-7519 (110 т), БелАЗ-549 (75 т).

Положительным опытом на карьерах явилось внедрение экскаваторов повышенной единичной мощности, обеспечивающее интенсификацию вскрышных работ и, следовательно, оперативную подготовку запасов к выемке. В условиях сложного характера промышленного оруденения золоторудных месторождений это позволяет значительно стабилизировать добычные работы, как по объемам добычи, так и по качественным ее показателям.

Экскаваторы ЭКГ-8И в настоящее время применяются на двух карьерах: "Куранахский" и "Дукатский". Если на карьере "Дукатский" эти экскаваторы только осваиваются, то на Куранахском показатели использования их значительно превышают достигнутые на экскаваторах ЭКГ-4,6. В отдельные годы выработка на 1 м3 вместимости ковша экскаватора ЭКГ-8И достигала 240 тыс. м3. С переводом всего экскаваторного парка карьера на этот тип машин средняя стабильная годовая выработка должна быть на уровне. 180-190 тыс. м3 на 1 м3 вместимости ковша.

Более 50% переработки горной массы производится экскаваторами ЭКГ-4,6, ЭКГ-5. Годовая выработка на 1 м3 вместимости ковша этого класса экскаваторов колеблется от 70-100 тыс. м3 (карьер "Дукатский", "Макмал", "Валейский", "Зодский", "Сувенир") до 150-170 тыс. м3 "Куранахский", "Апрелевский", "Зармитан", "Суздальский", "Алпыс’?).

Отмечая в целом высокую надежность используемых карьерных экскаваторов, относительно низкий уровень их использования можно объяснить следующими причинами:

- применение на отдельных карьерах экскаваторов только на погрузке руды при незначительных объемах добычи (часто из-за отсутствия промежуточных компенсационных складов руды);

- несоответствие по технологическим параметрам и недостаток транспортных средств;

- избыток погрузочной техники.

На многих карьерах отработку сложных рудных блоков производят с использованием селективной выемки отдельных сортов руд и включений пустых пород, что значительно (на 20-30%) снижает производительность экскаваторов.

Технологический транспорт представлен в основном современными карьерными автосамосвалами Белорусского автомобильного завода (БелАЗ). Используется шесть марок автосамосвалов грузподъемностью 27, 30, 40, 42, 75 и 110 т. Для перевозки руды особенно на большие расстояния применяют автосамосвалы КрАЗ-256, КамАЗ-5511 грузоподъемностью 10-12 т (см. табл. 4.2).

Техническое состояние парка автосамосвалов на большинстве предприятий (в том числе специализированных, функционально не подчиненных рудникам, карьерам) ниже требуемого уровня. Неудовлетворительная ремонтная база, дефицит запасных частей и топлива, недокомплект экипажей - основные причины низкого уровня готовности парка, который практически редко превышает 0,5.

Годовая выработка на 1 списочную автотонну (базовый показатель использования автотранспорта) находится на уровне 15-25 тыс. т*км.

Тенденция к увеличению грузоподъемности автосамосвалов, прослеживающаяся в последние годы, приводит к неоднозначным результатам. С одной стороны, из-за резкого увеличения амортизационных расходов при использовании автосамосвалов повышенной грузоподъемности возрастает стоимость транспортирования, с другой - создаются лучшие условия для работы погрузочной техники, повышается производительность труда и общая эффективность использования погрузочно-транспортных комплексов.

Применение на золоторудных карьерах исключительно автомобильного транспорта определяет бульдозерный способ отвалообразования.

Высокие затраты на транспортирование вскрыши стимулировали предприятия к совершенствованию отвального хозяйства, которое проводилось в двух основных направлениях - повышение вместимости отвалов и сокращение расстояний транспортирования.

Увеличение вместимости отвалов осуществлялось за счет обоснования увеличения их предельных параметров и использования рациональных схем их формирования.

Гак, на Куранахском карьере уточненный расчет устойчивых параметров отвалов позволил увеличить предельную их высоту на 10-30 м; вместимость отвалов при этом возросла в 1,5-2 раза. Там же была осуществлена схема развития веерного отвала, дающая возможность дополнительно увеличить его вместимость.

Принципиально схема формирования отвала заключается в следующем (рис. 4.1).

Формирование отвала начинается с пионерской насыпи шириной не менее 20 м и высотой 2 м. Угол развития веерного отвала должен быть близок к 50°, что обеспечивает соотношение ширины В и длины отвала Lпр в пропорции 1,5:1. Поперечный уклон бермы разгрузки w, как и всей поверхности отвала, выдерживается равным 3°. При достижении фронтом отсыпки отвала положения, соответствующего максимально допустимой его высоте Нпр, начинается его развитие в обратном направлении на фланги до выхода отметок бровки откоса на максимальные параметры. Ширина въезда на отвал сохраняется равной 20 м для свободного проезда двух автосамосвалов.

Внедрение мероприятий по совершенствованию отвалообразования сократило объемы перевозок на 10-15%.