Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ МОЩНОСТИ КАРЬЕРА ПРИ РАЗРАБОТКЕ КРУТОПАДАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

КосолаповА.И. 1 Пташник А.И. 1
1 ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»
В статье рассмотрены вопросы управления развитием рабочей зоны карьера, выполнен анализ влияния параметров системы разработки и главных параметров карьера на величину возможного приращения производственной мощности карьера. Разработаны алгоритм действий и методика количественной оценки потенциала предприятия по интенсификации производственной мощности карьера. Отражены результаты математического моделирования развития рабочей зоны карьера, направленные на установление функциональной связи между показателями интенсификации производственной мощности и горнотехническими параметрами разработки. Представлены уравнения регрессии по оперативному определению в абсолютном виде показателей интенсификации производства.
интенсификация производственной мощности
режим горных работ
этапная разработка месторождений
1. Линев В.П. Определение параметров рабочей зоны карьера с участками временно нерабочего борта // Горный журнал. – 1986. – №5. – С. 15–17.
2. Арсентьев А.И. Определение производительности и границ карьеров. – 2-е изд. пер. и доп. – М.: Недра, 1970. – 319 с.
3.Технологические параметры глубоких карьеров / М.Г. Новожилов и др.. – М.: Недра, 1982. – 175 с.
4. Косолапов А.И., Пташник А.И. Исследование потенциальных возможностей интенсификации производственной мощности карьеров при этапной разработке крутопадающих месторождений в современных условиях // ГИАБ. – 2011. – №6. – С. 50–56.
5. Веретёнова Т.А. Математическое моделирование горнотехнических задач на карьерах. – Красноярск: ИПК СФУ, 2008. – 132 с.

Проблеме интенсификации производственной мощности карьеров посвящено большое количество исследований. Причем ранее интенсификация производства соответствовала спланированной программе развития предприятия, а механизм её технологического осуществления обосновывался проектными институтами. В настоящее же время интенсификацию производственной мощности карьера не следует рассматривать как глобальный процесс, распространяющийся на долгую перспективу. Кроме того, из-за определённой инерционности, свойственной горному производству, предприятиям необходимо ориентироваться на внутренние ресурсы при интенсификации его производственной мощности.

Если крутопадающее месторождение разрабатывают без выделения этапов, то интенсификацию производственной мощности карьера в оперативном порядке можно проводить за счёт увеличения угла рабочего борта. Когда угол рабочего борта карьера уже соответствует максимуму, то для увеличения производственной мощности необходим ввод дополнительного горнотранспортного оборудования (ГТО). В противном случае интенсификация производства приведёт к формированию вскрышного отставания либо локальной отработке богатых участков месторождения. В свою очередь, как отмечается в работах [1, 2, 3], управление развитием рабочей зоны при этапной разработке является наиболее сложным, ввиду разделения рабочей зоны карьера по глубине и в плане временно нерабочим бортом (ВНБ) на участки по ведению добычных работ и разносу ВНБ. Это предполагает организацию работы в зонах с разной скоростью понижения горных работ, для исключения случаев выбытия производственной мощности за счёт «сползания» ВНБ в добычную зону.

Однако ГТО, занятое на разносе ВНБ может быть использовано для оперативной интенсификации производственной мощности карьера. Авторами работы [1] предложена зависимость по определению максимальной высоты ВНБ, соответствующей текущей глубине карьера. Согласно этой зависимости, основными параметрами управления высотой ВНБ - служат скорость понижения горных работ по его разносу (hр) и угол его наклона (ψ). Величина последнего обусловлена технологией расконсервации ВНБ и обеспечивает безопасность ведения горных работ в добычной зоне. Для оценки изменения высоты ВНБ от управляющих параметров во времени нами смоделировано развитие рабочей зоны. Анализ полученных результатов позволил сделать вывод о том, что предельная высота ВНБ более заметно возрастает при увеличении скорости разноса и в меньшей степени зависит от его угла, а максимальная интенсивность приращения объёмов консервации вскрышных пород, отнесённая к текущей глубине карьера, соответствует области значений глубины, характерной переходу от одного этапа к следующему.

Для определения потенциальных возможностей по интенсификации при этапной разработке необходимо определить максимально допустимую высоту ВНБ для текущей глубины карьера и параметров системы разработки. Если высота ВНБ меньше максимально допустимой, то возможно приращение производственной мощности без ввода дополнительных комплексов ГТО, без выбытия в последующем производственной мощности. При этом моментом прекращения наращивания мощности является условие, когда существующая высота ВНБ достигнет своего максимально допустимого значения для текущей глубины карьера. Во всех остальных случаях необходим ввод дополнительных комплексов ГТО.

Ниже рассмотрены возможные случаи интенсификации производственной мощности карьера, причём для первых двух случаев общим условием является исключение выбытия производственной мощности в последующем. Во всех случаях интенсификация производственной мощности связана с внутренними ресурсами предприятия, т.е. за счёт переноса части вскрышного оборудования в добычную зону.

1. Для проектной производственной мощности Апи и требуемой величины ее приращения DАпи необходимо определить продолжительность работы карьера T с заданной производственной мощностью в пределах этапа разработки, количество Nэ и срок ввода ТI дополнительного ГТО.

2. Для проектной производственной мощности Апи, возможного количества дополнительных комплексов ГТОNэ и срока ввода ТI необходимо определить величину возможного приращения производственной мощности ΔАпи и продолжительность работы карьера в пределах этапа разработки T.

3. Для проектной производственной мощности Апи и требуемой величины ее приращения ΔАпи необходимо определить продолжительность работы карьера T с заданной производственной мощностью в пределах этапа разработки до момента полного её выбытия при условии, что дополнительно не будет вводиться ГТО.

В работе [4] приведена методика расчёта показателей интенсификации по вышеописанным случаям. Однако на сегодняшний день важна именно оперативная оценка потенциала предприятия. Это предопределило необходимость выполнения исследований по установлению функциональных зависимостей, позволяющих осуществить оценку количественных показателей интенсификации производственной мощности. С этой целью выполнено математическое моделирование развития рабочей зоны карьера по алгоритму, описанному в указанной работе.

При этом в качестве результирующих показателей выделены следующие:

- количество дополнительно вводимого оборудования Nэ;

- продолжительность работы карьера в пределах этапа разработки с увеличенной производственной мощностью Т.

Кроме того, установлено влияние приведенных ниже переменных на описанные выше результирующие показатели:

f (1)

f, (2)

где ∆Апи - приращение производственной мощности карьера, млн т; Апи - существующая производственная мощность карьера, млн т; Т′ - период времени от начала приращения производственной мощности до ввода дополнительного ГТО, лет; αр.б - угол рабочего борта карьера, град; βвнб - угол ВНБ карьера, град; φк - угол борта карьера в предельном положении, град.; hраз - скорость понижения горных работ по разносу ВНБ, м/год; Нт - текущая глубина карьера, м; Нк - глубина карьера на конец отработки, м; Sр.т - площадь рудного тела, м2; Кф - коэффициент, учитывающий форму рудного тела - есть отношение горизонтальной мощности рудного тела к его длине по простиранию.

Опытным путём установлено, что для получения репрезентативных данных по расчётным величинам и для более высокой корреляции независимых переменных и функций необходимо провести детерминирование части независимых переменных. В связи с этим выделено 5 типов месторождений с детерминированными переменными, отличающихся масштабами производства. Для проведения регрессионного анализа [5] по указанным результирующим показателям было смоделировано 12150 ситуаций для Nэ и 2250 - Т,что позволило получить высокую корреляционную оценку по уравнениям регрессии,при уровне значимости с достоверностью  > 99,999 %.

В результате регрессионного анализа установлены эмпирические коэффициенты для каждой группы карьеров (k1, ..., k7; a; b; ε)) и получены искомые уравнения в каноническом виде, приведенные ниже:

- при ВНБ в границах последнего этапа разработки

f (3)

f (4)

- при ВНБ в границах предыдущих этапов разработки

f (5)

f (6)

- во всех случаях

f (7)

где е - основание натурального логарифма; ln - натуральный логарифм; k1...k7 - коэффициенты регрессии при независимых переменных (для формул (3)-(6)); a, b, ε - коэффициенты регрессии при независимых переменных (для формулы (7)).

В результате получены уравнения канонического вида для оперативного расчёта показателей интенсификации производственной мощности карьера. Анализируя результаты моделирования, установили, что эффективность интенсификации производственной мощности в значительной степени зависит от срока ввода дополнительного оборудования, что особенно характерно при увеличении доли отработки этапа по глубине. Доказано, что интенсификацию производственной мощности целесообразно проводить при доле отработки этапа до 0,8 при минимально возможном сроке ввода дополнительного ГТО.

Резюмируя, отметим, что предложенная методика [4] и полученные уравнения регрессии (3)-(7) позволяют выполнить оперативную количественную оценку возможности интенсификации производственной мощности на крутопадающих месторождениях разрабатываемых этапами, обеспечивая при этом управляемое развитие рабочей зоны на вскрышных и добычных горизонтах при наличии временно нерабочих бортов.

Рецензенты:

Коростовенко В.В., д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Теплотехника и техносферная безопасность горного и металлургического производства» ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», Институт горного дела, геологии и геотехнологий, г. Красноярск;

Михайлов А.Г., д.т.н., старший научный сотрудник Института химии и химической технологии, г. Красноярск.

Работа поступила в редакцию 30.06.2011.


Библиографическая ссылка

КосолаповА.И., Пташник А.И. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ МОЩНОСТИ КАРЬЕРА ПРИ РАЗРАБОТКЕ КРУТОПАДАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 12-1. – С. 133-135;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=28864 (дата обращения: 14.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074