Вскрытие глубоких горизонтов карьера «Железный» Ковдорского ГОКа подземными выработками Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

--© A.A. Леонтьев, O.B. Белогородцев,

E.B. Громов, С.В.Казачков, 2013

УДК 622.271.324 (470.21)

А.А. Леонтьев, О.В. Белогородцев, Е.В. Громов, С.В.Казачков

ВСКРЫТИЕ ГЛУБОКИХ ГОРИЗОНТОВ КАРЬЕРА «ЖЕЛЕЗНЫЙ» КОВДОРСКОГО ГОКА ПОДЗЕМНЫМИ ВЫРАБОТКАМИ

Рассмотрены возможные схемы вскрытия глубоких горизонтов карьера подземными транспортными выработками и произведена их сравнительная технико-эконо-миче-ская оценка.

Ключевые слова: схема вскрытия, подземные выработки, транспортная схема, технологическое оборудование транспортного комплекса.

Кнастоящему времени глубина карьера «Железный» составляет около 480 м. Высокая проектная производительность карьера 19,5 млн т в год и глубина работ до 900 м потребовало рассмотреть альтернативные автомобильному транспорту варианты выдачи руды из карьера.

Значительная длина транспортирования руды из карьера (6^10 км) и ограниченные размеры залежи в плане приведут, по мере его углубления, к росту числа автосамосвалов (до 40 и более), повышению затрат на выдачу руды и ухудшит условия проветривания карьера.

В связи с перспективой подземной отработки месторождения были рассмотрены 4 схемы вскрытия глубоких горизонтов карьера «Железный» транспортными выработками подземного рудника.

Схема вскрытия № 1 с проходкой вертикальных скиповых стволов и карьерных рудоспусков для выдачи руды включает (рис. 1):

— главные скиповые стволы № 1и 2 (ГСС) диаметром 8 м в отметках +266/ -890 м. Стволы оборудуются скиповым (два скипа вместимостью 55 м3) и клетевым подъемами, которые предназначены для подачи по вентиляционному трубопроводу свежего воздуха, выдачи руды, доставки людей, материалов и выдачи по трубопроводу шахтных вод на поверхность из камеры Главного водоотлива. Аналогичные проекты скиповых установок увеличенной грузоподъемности рассматривались на примере технических решений на ОАО «Апатит», Гайском ГОКе, Гремячинском руднике. Подъемные машины для большегрузных скипов изготавливаются в Европе шведским концерном «АВВ», «INCO» Чехия и немецкой промышленной группой «Siemag GmbH», в СНГ все подъемные машины изготавливаются на заводах Украины (НКМЗ и ДГМ);

— автоуклон -50 м/-860 м, проходится с борта карьера — предназначен для транспортировки проходческой горной массы шахтными автосамосвалами, доставки людей, на концентрационный горизонт -760 м. Площадь сечения в проходке — 25,0 м2;

Рис. 1. Транспортная схема № 1 конвейерного комплекса для выдачи руды из карьера

Рис. 2. Передвижной дробильный комплекс Ьоко^аск ЬТ160

— рудоспуски № 1, 2 и 3 диаметром Ш 6 м — проходятся с подземного горизонта -760 м до существующего дна карьера на момент ведения горных ра-

Рис. 3. Транспортная схема конвейерного комплекса для выдачи руды из карьера (вариант №2)

бот, протяженностью до 400 м и емкостью бункерной части 10000 м3 каждый. Стволы рудоспусков и бункерные устройства проходятся с помощью комплекса БТЫ-БЕНЫ шведской фирмы «Линден-Алимак». В одновременной работе находятся два рудоспуска — один в срезке.

Схема транспортирования руды с карьера «Железный» предусматривает ее перепуск по рудоспускам в бункерные устройства № 1, 2, 3. Предварительно руда проходит стадию дробления на трех передвижных комплексах типа Ьоко-1гаск ЬТ160, размещаемых в карьере у устья рудоспусков (рис. 2). Комплексы оборудованы мощными щековыми дробилками С160 в передвижном варианте. Размер загрузочного узла 1600x1200 мм. Производительность дробильной установки Ьоко^аск ЬТ160 составляет от 1200 до 1400 т в час.

При внутреннем заложении рудоспусков в контуре карьера предусматривается их периодическое погашение, заключающееся в срезке верхних участков рудоспусков в соответствии с понижением откоса рабочего борта карьера. Для условий карьера «Железный» два рудоспуска должны быть рабочими, и один находится в стадии погашения.

Руда из бункеров рудоспусков поступает на конвейерный транспортный горизонт -760 м, где перегружается на 2 параллельные конвейерные линии, оснащенные ленточными горизонтальными конвейерами М0, М1 и М2, М3 и далее

по конвейерным штрекам и квершлагам № 1, 2 перемешается через рудоспуски и приемные бункера дробленой руды в камеры загрузки скипов ГСС 1 и 2 на отметке -860 м (рис. 1).

Погрузка руды из карьерных рудоспусков на конвейер производится через фронтальные люковые устройства NMT (фирма «Nordic», Канада). Руда на каждый конвейер может подаваться через три люковых устройства (в одновременной работе будет не более двух).

На основании выполненных расчетов производительность комплекса определена в объеме 19.5 млн т/год при режиме работы 365x3x6 час./год. Расчетная методика определения производительности конвейерного комплекса учитывает: время простоев по организационным причинам, временные нормы продолжительности текуших ремонтов и коэффициент готовности конвейерной линии равный 0,84. В связи с этим, годовая продолжительность работы комплекса составит 5145 часов (286 суток).

Как показали расчеты, ввод подземного транспортного комплекса при строительстве двух стволов диаметром 8 м может быть осушествлен через 7—8 лет и потребует капитальных вложений в размере 9,9 млрд руб. (табл. 1). За это время дно карьера опустится с отметки -250 м до отметки -350 м, а срок сушествования подземной транспортной схемы карьера составит более 30 лет. В дальнейшем выработки транспортного горизонта и Главные стволы будут использоваться для строительства и эксплуатации подземного рудника.

Схема вскрытия № 2 с проходкой наклонных конвейерных стволов и карьерных рудоспусков для выдачи руды аналогична схеме № 1, но для выдачи руды нижних горизонтов карьера проходятся два наклонных конвейерных ствола в отметках 260/-760 м (рис. 3). Затраты на проходку и оборудование рудовыдачной линии составят 5,6 млрд. руб., срок строительства — 6,6 лет (табл. 1).

Схема вскрытия № 3 с проходкой транспортных штолен и наклонного конвейерного ствола для выдачи руды включает (рис. 4):

— 1 этап включает проходку транспортной штольни на отм. -260 м в районе обогатительной фабрики для транспортирования руды ленточными конвейерами до наклонного конвейерного ствола, передвижения самоходной техники и людей, вентиляции, доставки материалов и оборудования;

— наклонного рудного конвейерного ствола в отм.266/-260 м обшей длиной 2800 м для транспортирования руды ленточным конвейером на поверхность к фабрике, передвижения самоходной техники и людей, вентиляции, доставки материалов и оборудования;

— рудоприемных бункеров с узлами погрузки в транспортную штольню отм. — 260 м;

— вспомогательных горных выработок (камеры загрузки конвейеров, шламовые выработки, заезды, камеры вентиляторов, камеры вулканизации и т.п.).

В карьере на уступе отм. — 260 м необходимо расширение плошадки для дробильно-перегрузочных пунктов руды, каждый из которых включает в себя следуюшие составные элементы: приемный модуль, блок-модуль дробилки, модуль разгрузочного конвейера.

Рис. 4. Транспортная схема конвейерного комплекса для выдачи руды из карьера (вариант № 3)

2 этап предусматривает строительство аналогичных подземных выработок для выдачи руды при проходке одной транспортной штольни на отметке -470 м с нерабочего борта карьера (в районе обогатительной фабрики).

Затраты на проходку и оборудование рудовыдачной линии составят 3,2 млрд. руб., срок строительства — 4,5 лет (табл. 1).

Схема вскрытия № 4 с проходкой транспортных штолен и вертикальных конвейерных стволов для выдачи руды включает (рис. 5):

1 (этап) — предусматривает строительство подземных выработок:

— двух транспортных штолен на отм. — 260 м в районе обогатительной фабрики для транспортирования руды ленточными конвейерами до рудных наклонных конвейерных и слепых вертикальных стволов, передвижения самоходной техники и людей, вентиляции, доставки материалов и оборудования;

— двух рудных наклонных конвейерных стволов (12°) в отм. — 134/-260 м, которые служат для транспортирования руды ленточным конвейером до слепых вертикальных конвейерных стволов, передвижения самоходной техники и людей, вентиляции, доставки материалов и оборудования;

— автосъезда 266/-134 м, необходимого для проходки камер под расширитель буровой установки Роббинс, а также передвижения самоходной техники и людей, вентиляции, доставки материалов и оборудования;

— двух вертикальных рудных стволов в отм. 266/66 м с выходом на поверхность и двух слепых вертикальных рудных стволов в отм. 66/-134 м, которые служат для транспортирования руды с помощью системы вертикальных конвейеров;

— рудоприемного бункера с узлами погрузки в транспортные штольни отм. — 260 м;

2 этап предусматривает строительство двух транспортных штолен на отм. — 470 м, которые служат для транспортирования руды ленточными конвейерами до слепых рудных вертикальных конвейерных стволов и рудоприемных бункеров с узлами погрузки;

— двух слепых рудных вертикальных стволов в отм. — 260/-470м, которые служат для транспортирования руды вертикальными конвейерами;

— автосъезда -260/-470м, необходимого для проходки камер под расширитель буровой установки Роббинс.

Затраты на проходку и оборудование рудовыдачной линии составят 4,0 млрд. руб., срок строительства — 3,4 года (табл. 1).

Транспортная схема для выдачи породы вскрыши по подземным выработкам включает (рис. 6):

— транспортную штольню на отм. — 260 м в районе обогатительной фабрики для транспортирования породы ленточными конвейерами до наклонного конвейерного ствола, передвижения самоходной техники и людей, вентиляции, доставки материалов и оборудования;

Таблица 1

Сравнительная технико-экономическая оценка схем вскрытия нижних горизонтов карьера подземными транспортными выработками

Вариант вскрытия

Капитальные затраты на строительство, млрл. руб.

Капитальные

затраты на оборудование, млрд.руб.

Всего капитальные затраты, млрд. руб.

Срок строительства, лет

Достоинства и недостатки

1. Схема вскрытия с проходкой двух вертикальных скиповых стволов и карьерных рудоспусков с отметки -760 м

2. Схема вскрытия с проходкой наклонных конвейерных стволов и карьерных рудоспусков с отметки -760 м

3. Схема вскрытия с проходкой наклонных конвейерных стволов и штолен на отметках -260 м

-470 м

4. Схема вскрытия с проходкой вертикальных конвейерных стволов и штолен на отметках

-260 м -470 м Транспортная схема для выдачи породы от вскрышных работ по конвейерному стволу

7,9

3,9

1,8

1,2 0,6

1,6

1,3 0,3

1,0

2,0

1,7

1,4

1,0 0,4

2,4

1,6 0,8

0,6

9,9

5,6

3,2

2,2 1,0

4.0

2,9

1.1

1,6

7,6

6,6

4,5

2,1 2,4

3,4

1,2 2,2

2,2

Высокая надежность скипового подъема. Вскрытие запасов подземного рудника до отметки -1200 м.

Высокая надежность эксплуатации карьерных рудоспусков.

Высокие первоначальные капитальные затраты. Меньшие капитальные затраты по сравнению с вариантом 1.

Вскрытие запасов подземного рудника до отметки -800 м.

Высокая надежность эксплуатации карьерных рудоспусков.

Необходимость проходки двух наклонных выработок до отметки -780 м. Возможность поэтапного вскрытия запасов глубоких горизонтов карьера и подземного рудника.

Отсутствие капитальногоавтосъезда. Отрицательное влияние капитальных штолен на работу карьера.

Возможность поэтапного вскрытия запасов глубоких горизонтов карьера и подземного рудника.

Необходимость проходки автосъездов в отметках 260/-160 м и -260/-460 м. Отрицательное влияние капитальных штолен на работу карьера.

Отсутствие отрицательного влияния породо-выдачного комплекса на работу карьера. Возможность использования конвейерного ствола для вскрытия приборговых запасов руды

— наклонный породный конвейерный ствол в отм. 266/-260м обшей длиной 2500м для транспортирования породы ленточными конвейерами на поверхность к отвалам, вентиляции, доставки материалов и оборудования;

— породоприемный бункер с узлом погрузки в транспортную штольню отм. — 260м;

— вспомогательные горные выработки (камеры загрузки конвейеров, шламовые выработки, заезды, камеры вентиляторов, камеры вулканизации и т.п.)

В карьере на уступе отм. — 260м необходимо расширение плошадки для дробильно-перегрузочного пункта породы, который включает в себя следуюшие составные элементы: приемный модуль, блок-модуль дробилки, модуль разгрузочного конвейера.

Затраты на проходку и оборудование породовыдачной линии составят 1,5 млрд. руб., срок строительства — 2,2 года (табл. 1).

Установлено, что ниже отметки рабочего дна карьера -300 ч -350 м эксплуатация самой дорогостояшей подземной транспортной схемы (вариант № 1) выгоднее, чем автомобильный транспорт [1]. Зависимости затрат на добычу и обогашение 1 м3 руды построены по блочным моделям рудной залежи с учетом удельных капитальных затрат на строительство и технологическое оборудование

транспортного комплекса. При расчетах учитывалась ценность руды в каждом блоке, пространственное расположение и дальность транспортирования руды каждого единичного блока.

Анализ рассмотренных транспортных схем показал, что для сокращения первоочередных капитальных затрат целесообразным является использование комбинированной схемы вскрытия при поэтапном строительстве транспортного комплекса. На первом этапе проходятся вскрывающие выработки согласно схеме 3 (2 наклонных конвейерных ствола и 2 штольни на отметке -260 м). Затраты на этап составят 2,2 млрд руб., срок строительства 2,1 года. Дробление руды осуществляется стационарными дробилками аналогично существующему дробильно-перегрузочному комплексу РДКК-1.

Второй этап включает проходку выработок согласно схеме № 2 (наклонных конвейерных стволов, квершлагов и карьерных рудоспусков для выдачи руды на горизонт -760 м). Затраты на этап составят около 3,4 млрд руб., срок строительства 4.5 года. Дробление руды осуществляется передвижными дробилками типа Lokotrack LT160 или MMD 1400 у карьерных рудоспусков.

Следует отметить, что все вскрывающие выработки карьера будут использоваться в дальнейшем при отработке прибортовых и подкаръерных запасов подземным способом, а также при строительстве рудника. В связи с этим конвейерные стволы проходятся вне зоны сдвижения при отработке целика под обогатительными фабриками.

Внедрение упомянутой выше транспортной схемы позволит:

— снизить в 2,5—3 раза затраты на выдачу руды из карьера;

— использовать для транспортирования руды около 8 автосамосвалов при любой глубине карьера;

— улучшить условия вентиляции и водоотлива в карьере;

— начать строительство подземного рудника до завершения работы карьера, что позволит избежать резкого снижения объемов добычи руды при переходе к подземным работам.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Леонтьев A.A., Белогородцев О.В., Громов Е.В. Вскрытие глубоких горизонтов карьера «Железный» Ковдорского месторождения комплексных руд транспортными выработками подземного рудника. Доклад на Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Глубокие карьеры», Апатиты, 18—22 июня 2012 г.

2. Туюлуков A.B., Мельников H.H. , Лукичев С.В, Данилкин A.A, Казачков С.В. Концепция формирования горно-добычного комплекса в средне- и долгосрочной перспективе развития Ковдорского ГОКа. — М: Горный журнал, 2012, № 10. — С. 18—23. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

Леонтьев AHa-толий Aлекcандрович — кандидат технических наук, старший научный сотрудник [email protected],

Белоюродцев Олег Владимирович — ведущий технолог, O [email protected], Громов Евгений Викторович — аспирант, инженер, [email protected], Горный институт Кольского научного центра РАН,

Казачков Сергей Васильевич — главный горняк отдела технического развития ОАО «Ковдор-ский ГОК», [email protected]