CC BY
22
УДК 622.646
© С.С. Шангин, 2013
СОВРЕМЕННОЕ КОМПЛЕКСНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ ОЧИСТНЫХ РАБОТ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МАЛОМОЩНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗОЛОТА
Коренная модернизация основных производственных процессов очистных работ позволит выйти на качественно новый уровень добычи, при котором будет обеспечен рост показателей производительности, максимальный уровень безопасности ведения горных работ, а также повышение полноты извлечения полезного компонента из недр, все это в комплексе положительным образом скажется на эффективности отработки маломощных золоторудных месторождений.
Ключевые слова: добыча золота, маломощные месторождения золотосодержащих руд, комплексная механизация, малогабаритная автоматизированная техника, вакуумный комплекс.
За последние 20 лет в России существенно ухудшилось состояние минерально-сырьевой базы горнодобывающего производства, при этом в золоторудной промышленности за счет до-разведки восполняется не более 50 % запасов. Большинство месторождений с богатым содержанием в значительной мере выработали свой ресурс, недропользователю все чаще приходиться вовлекать в отработку сложные участки месторождений, с малым и весьма изменчивым содержанием золота, а также переходить на более глубокие участки, где «традиционные» технологии становятся менее рентабельными, либо убыточными. Эффективность эксплуатация таких участков зависит от качества горно-добычных работ, в связи с чем, к очистной выемке предъявляются повышенные требования по обеспечению минимальных показателей потерь и разубоживания полезного ископаемого.
Особенности разработки тонких и маломощных месторождений обуславливают основное техническое противоречие качества и производительности. Стремление максимального улучшения качества добываемой руды за счет снижения уровня потерь и разубоживания влечет за собой снижение производительности
труда, так как происходит усложнение производственных процессов и технологических схем. При этом применение мощной выемочной техники позволяет повысить темпы производства и улучшить условия труда за счет увеличения очистного пространства, но значительно снижает качество добытой руды.
В таких условиях на первый план выходят вопросы, связанные с повышением извлечения полезного компонента из недр при условии сохранения темпов горного производства и максимальной безопасности ведения работ. Решение поставленной задачи может быть достигнуто в большей степени за счет коренной модернизации технологий горных работ, в основе которой заложена комплексная механизация процессов очистной выемки.
Новейшее горно-шахтное оборудование, выпускаемое передовыми зарубежными производителями способно в какой-то мере решить основное техническое противоречие «качество — производительнось», что особенно актуально при отработке запасов ценных руд (на пример золотосодержащих) с весьма сложной геологией. Малогабаритная и автоматизированная буровая, выемочно-погрузочная и транспортирующая техника способна не только обеспечивать высокие темпы выемки, но и быть источником первичной информации о свойствах массива подвергающегося выемки. Чаще всего использование такого класса техники оказывается весьма посредственным, с одной стороны это вызвано ментальностью и культурой труда, а с другой — отсутствием структур и технологических схем, которые позволяют увязать данное оборудование с общей технологической цепочкой рудника и использовать его ресурс с максимальной эффективностью.
По существу, с применением новейшей малогабаритной, компьютеризованной техники стало возможным в процессе бурения определять основные свойства массива: крепость, трещи-новатость и содержание полезного компонента в забое, что в свою очередь позволит эффективно управлять последующими процессами очистной выемки. Наличие систем дистанционного управления позволяет не только максимизировать безопасности работ, за счет устранения человека из опасной зоны очистной выемки, но и повысить полноту выемки запасов. Использование специальных пневмотранспортных систем на основе мобильных
вакуумных установок (рис. 4) в качестве основного комплекса мер по зачистке очистных выработок позволяет повысить извлечение на стадии очистной выемки, без снижения показателей производительности и усложнения схем и технологических цепочек.
Таким образом, коренная модернизация определяет пути совершенствование комплексного оснащения очистных работ при разработке маломощных золоторудных месторождений с целью увеличения объемов добычи золота и вовлечения в отработку новых месторождений, которые не представляют промышленного интереса при действующем уровне механизации. Укрупненная технологическая схема горно-добычных работ с учетом действующего уровня механизации, в сравнении с современным, а также достижимым в будущем уровнем комплексной механизации на основе малогабаритной техники представлена на рис. 1.
Анализ продукции отечественных заводов по выпуску горношахтного оборудования выявил недостаток в самоходных высокопроизводительных машинах с малыми габаритами. Большинство серийно выпускаемых моделей морально устарели либо не соответствуют требованиям модернизации комплексного оснащения очистных работ, главным из которых является возможность дистанционного управления и автоматизации процесса. Немало важным фактором, указывающим на необходимость совершенствования отечественного самоходного оборудования, является невысокая производительность и низкий коэффициент технической готовности, все это в совокупности негативно влияет на качество горно-добычных работ и на экономическую эффективность отработки месторождения в целом.
Известные мировые лидеры по горно-шахтному оборудованию Atlas Copco, Sandvik, Aramine, Boart Longyear, Deilmann-Haniel MS и другие обладают широким модельным рядом техники от малогабаритных буровых установок до мощных ПДМ с грузоподъемностью до 14 т.
Дизельная буровая установка Aramine MiniDrill 130D (рис. 2) на пневмоколесном шасси имеет общую мощность силовой установки 43 кВт, укомплектована сменной буровой стрелой и гидравлическим перфоратором Montabert HC20 мощностью 4,5 кВт (или Montabert HC25, 9 кВт), который позволяет бурить шпуры диаметром 25—45 мм.
Рис. 1
Сменная производительность установки по породам 12-14 категории крепости по шкале проф. Протодьяконова при технической скорости бурения гидроперфоратора 0,75-0,9 м/мин составляет 220—250 м/см. Габариты установки позволяют работать при ширине выработки от 1,5 м и высоте от 2,03 м, максимальное сечение забоя 12 м . При использовании дистанционного управления возможно уменьшение высоты выработки с 2,03 до 1,5 метров за счет снижения верхнего габарита установки.
Главная особенность машин данного производителя заключается в том, что и буровые установки и ПДМ обладают унифицированной базой и едиными параметрами гидравлической системы, что позволяет использовать ПДМ при помощи навесного оборудования в качестве буровой установки.
Машины Aramine обладают электрогидравлической системой управления основными функциями бурения, которая обеспечивает повышенную точность управления, а также создает основу для применения систем каротажа во время бурения, в основе которых лежит анализ и регистрация основных рабочих параметров с целью их дальнейшей компьютерной обработки и получения данных о физико-технических свойствах обуриваемых пород.
К примеру, у мирового производителя горно-шахтного оборудования разработана система WMD (Measurement While Drilling) анализа и регистрации данных в процессе бурения и компьютерное программное обеспечение для обработки этих данных и интерпретации их в графический вариант.
В дополнение к системе каротажа и анализа параметров бурения, предлагается рассмотреть возможность применения мобильной эжекторной системы «сухого» пылеподавления Atlas Copco DCT 10. Собранный в процессе бурения шлам может быть использован для экспресс-анализа и определения качественно-количественных характеристик исходной руды в конкретном забое. Такой подход в условиях резкой изменчивости природного качества золотосодержащих руд позволяет не только получать оперативную информацию о содержании полезного или вредного компонента в руде, но и обеспечивать определенный уровень качества и его стабильность в каждом смежном объёме во времени и в пространстве.
1000,0
S, 900,0 i
| 800,0
> 700,0
S 600,0
0
| 500,0
£ 400,0
g 300,0 ffl
1 200,0 Q.
с 100,0 0,0
50 100 ISO ZOO 300 400 Дистанция транспортирования, м
График 1
В дальнейшем задачи связанные с прогнозированием горных работ будут занимать главенствующую роль в решении вопросов автоматизации основных производственных процессов. Автоматизированная буровая установка должна решать целый комплекс задач с одной стороны по соблюдению паспорта буровзрывных работ, от выполнения которого зависит качество взрывной проработки массива, а с другой стороны — быть источником детальной информации о характеристиках пород слагающих забой, которая может быть использована в управлении последующими производственными процессами.
Важнейшим этапом качественного совершенствования процесса погрузки и доставки отбитой горной массы при разработке рудных тел малой мощности явилось применение самоходных мини-ПДМ, таких производителей как MTI, Sandvik и Aramine. Машины данного класса с успехом применяются как при проходческих, так и при добычных работах. Помимо малого габарита (максимальная ширина 1,4 м), который позволяет работать в самых стесненных условиях, машины оборудованы дизельным приводом, который обуславливает высокую степень мобильности.
Дизельная мини-ПДМ Aramine MiniLoader 130D (рис. 3) на пневмоколесном шасси с грузоподъемностью 1,2 тонны
может быть укомплектована ковшом емкостью до 0,75 м3 при ширине 1,2 м. На машине установлен дизельный двигатель мощностью 43 кВт с воздушным охлаждением известного мирового производителя Бийе АО (Германия), что позволяет эффективно использовать машину на большие дистанции транспортирования до 400 м. Для уменьшения габаритов по ширине машина укомплектована гидростатической трансмиссией, привод ведущих колес осуществляется через редуктора хода, двумя гидравлическими моторами переменной производительности.
Расчет производительности в зависимости от дистанции транспортирования по машинам различных производителей представлен на графике 1, в расчете были приняты следующие коэффициенты: плотность породы 2,5 т/м3; продолжительность рабочей смены 7 ч; коэффициент наполнения 0,92; коэффициент использования 0,85; коэффициент технологичности схемы процесса доставки 0,9; коэффициент снижения производительности из-за необходимости вторичного дробления и приведения забоев в безопасное состояние 0,9.
Основным вектором совершенствования транспортных машин в наши дни является применение дистанционных систем управления, которые создают более комфортные условия оператору, практически снимает необходимость в присутствии человека в очистном пространстве и опасных зонах.
Не менее важным процессом при очистной выемке ценных руд, от которого зависит полнота извлечения полезного компонента, является процесс зачистки почвы выработки, в неровностях которой аккумулируется обогащенная рудная мелочь, а также просыпей в местах погрузки в транспортные сосуды.
Таблица 1
Технические характеристики
Мощность, кВт Макс. Вакуум, мбар Пропускная способность по воздуху, 3 , м /ч Уровень шума, дБ Габариты ДхШхВ, мм Вес, кг
55 500 3120 65 1800х1650х1850 3100
75 4200 70 3300
90 5100 73 3500
t
a
о
о
:
íí
75
График 2
Существует несколько способов зачистки: ручной, пневматический, вакуумный, механический и гидравлический. Наиболее перспективными являются гидравлический и вакуумный способы. В условиях криолитозоны вакуумный сбор и транспортирование рудной мелочи становиться единственной альтернативой гидротранспорту, а также малопроизводительным и избирательным способам на основе ручной зачистки почвы очистных выработок.
Комплекс состоит (рис. 4) из вакуумного агрегата заданной мощности 1; пре-сепаратор (циклон) для отделения относительно крупной фракции 3 и фильтром-сепаратором для улавливания мельчайших частиц 2. Разгрузка пре-сепаратора и фильтра-
Рис. 4
сепаратора происходит автоматически по мере заполнения. Рабочая схема такого комплекса изображена на рис. 5. Технические характеристики различных вакуумных агрегатов Duro Vac приведены в табл. 1. Заводские расчеты технической производительности агрегатов различной мощности для трубопровода с диаметром 150 мм и общей длиной 200 м, приведены на графике 2.
Внедрение добычных комплексов на основе современных малогабаритных машин при разработке маломощных золоторудных месторождений повлечет за собой увеличение темпов производства и повышение качества очистной выемки. В свете полной автоматизации и компьютеризации основных и вспомогательных процессов, любая машина может быть рассмотрена не только как объект, выполняющий механическую работу по разрушению и перемещению горной массы, но и как источник частичной или детальной информации о состоянии и характеристиках массива или отбитой горной массы. Применение вакуумных комплексов повлечет за собой улучшение качества очистных работ, за счет повышения уровня механизации процесса зачистки почвы блока или камеры.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Погрузка и доставка при проведении подземных горных работ. Издание на русском языке. Atlas Copco Drill AB, Sweden, 2008.
2. Production Drilling in underground mining. Fist edition 2008. Atlas Copco Drill AB, Sweden.
3. Mining methods in underground mining. Second edition 2007. Atlas Copco Drill AB, Sweden.
4. Ценные руды. Технология и механизация подземной разработки месторождений. Ю.В. Михайлов, Ю.Д. Красников. — М.: Издательский центр «Академия», 2008.
