Том 63 Вып. 1

Во второй половине XVIII в. бурное развитие железоделательных и медных заводов, а также золотого и соляного дела в России создало необходимые предпосылки для организации отечественной школы по подготовке горно-технических кадров, в которых остро нуждалась промышленность. Такой школой стал созданный в 1773 г. в Петербурге Горный кадетский корпус, ныне Ленинградский горный институт, — старейшее техническое учебное заведение нашей страны. За свою 200-летнюю историю Горный институт воспитал большую армию талантливых ученых, организаторов производства, инженеров, чей труд способствовал прогрессу в различных отраслях науки и техники. Немалый вклад внесли питомцы института в развитие и совершенствование открытого способа разработки месторождений — способа, который всегда имел важное значение, а в наше время получил наибольшее распространение в горнодобывающей промышленности страны.

Одним из важнейших решений при проектировании карьеров является выбор направления и интенсивности перемещения горных работ в горизонтальном направлении и в глубину. Эти вопросы обычно решаются при установлении способа вскрытия карьерного поля и календарного плана горных работ. Осуществленное на месторождении вскрытие надолго, а иногда навсегда, предопределяет порядок и эффективность работы карьера.

Периодически в атмосфере карьерного пространства накапливаются пылегазовые примеси, концентрация которых в отдельных случаях оказывается настолько высокой, что на длительное время прекращается производственный процесс в карьере и предприятие терпит огромные убытки. Нужны значительные затраты на нормализацию чистоты атмосферы в моменты ее устойчивых состояний.

Равномерная работа позволяет ликвидировать простои оборудова­ния, исключить нарушения технологической дисциплины и устранить непроизводительные затраты, связанные с отклонениями от нормального хода производства. Неравномерность производственного процесса добычи руды может не создавать отрицательных последствий для других, связанных с ним технологических процессов, если эта неравномерность предусмотрена. Но возникающие в технологическом процессе диспропорции не всегда могут быть заранее предусмотрены планом и, чтобы их предотвратить, следует создать соответствующие резервы (демпфирующие устройства, аккумулирующие емкости).

В практике проектирования горнорудных предприятий зачастую приходится сравнивать варианты с различной интенсивностью строительства и освоения проектной производительности карьера по руде. Эти варианты могут отличаться друг от друга сроками строительства, продолжительностью периода освоения проектной мощности, величиной и временем вложения средств, а также количеством товарной руды, добываемой в период до расчетного года. При сравнении вариантов с разными объемами товарной продукции в проектах обычно не соблюдается требование тождества эффекта, т. е. сопоставимости вариантов по объему и качеству руды. Утвержденная в 1969 г. Типовая методика определения эффективности капитальных вложений исходит из соблюдения этого требования, однако не указывает пути и способы его удовлетворения.

Два способа разработки месторождений полезных ископаемых — подземный и открытый (наземный) — постоянно совершенствуются и конкурируют между собой. В последнее время появляется тенденция обособления третьего способа разработки — подводного. С начала XX в. наибольшее развитие получил открытый способ разработки, и в последующие десятилетия область его применения будет непрерывно расширяться. В связи с этим усовершенствованы как теория, так и практика открытых работ и все настоятельнее требуются наиболее полные и точные классификации тех методов, которые созданы для наземной разработки месторождений. В статье делается попытка усовершенствовать классификации способов вскрытия и систем разработки на основе использования всего, на наш взгляд, наиболее ценного, что дано другими исследователями, и некоторых предложений автора.

В существующих классификациях имеется большое число катего­рий запасов полезного ископаемого по подготовленности (вскрытые, подготовленные, готовые к выемке, в зачистке, в целиках, затопленные и т. д.) и совершенно отсутствует деление на категории по подготовленности к выемке пустых пород. Чтобы устранить неопределенность в трактовке роли запасов при работе карьера и обосновать число и номенклатуру категорий запасов, рассмотрим карьер как систему со всеми его взаимодействующими звеньями. ...

Определение границ карьера — одна из основных задач проектирования разработки месторождения. Ее решение обычно осуществляется в три стадии. Рассчитывается граничный коэффициент вскрыши, затем выбирается метод оконтуривания, и, наконец, по выбранному методу карьер оконтуривается.

Одним из известных методов определения граничного коэффициента вскрыши при открытых разработках является метод сравнения допустимой себестоимости полезного ископаемого, рассчитанной с учетом всех капитальных затрат на добычу и переработку сырья и извлекаемой ценности, с фактическими себестоимостями добычи руды и удаляемой вскрыши, принимаемыми по аналогам. ...

Правильно выбранная производительность карьера по полезному ископаемому всегда являлась залогом устойчивой и экономичной работы горного предприятия. И чем сложнее геологическое строение месторождения, тем труднее задача по определению производительности. Коашвинское апатито-нефелиновое месторождение комбината "Апатит" относится к числу очень сложных. Оно представлено четырьмя рудными телами с конфигурацией, характеризующейся в плане и на глубину частыми вздутиями и пережимами.

Возможные варианты развития горных работ на карьерах недостаточно учитываются при планировании, и иногда хорошие для данного периода решения в дальнейшем не способствуют успеху. Вскрывая карьерное поле, нужно ориентироваться не только на быстрый ввод в эксплуатацию рудника, но и на заложение разрезной траншеи в устойчивых породах, особенно на месторождениях со сложными инженерно-геологическими условиями, т. е., принимая окончательное решение варианта, нужно, наряду с показателями режима вскрышных работ, производительности рудника, развитием рудничных транспортных коммуникаций, учитывать и фактор устойчивости откосов и бортов.

Перемещения горных работ при развитии карьера характеризуются двумя направлениями: горизонтальным — по мере отработки рабочих уступов. — и понижением горных работ — в процессе углубки карьера. Допустим, карьер имеет форму правильного конуса и нам известны координаты точек O₁, O₂, O₃, ..., Oₙ, определяющих направление углубки...

Под круглым карьером условимся понимать карьер, контур которого на конец отработки близок к эллиптическому конусу. Исследования будем производить в естественной декартовой системе координат, т. е. плоскость хоу параллельна плоскости горизонта, оси ох и оу параллельны осям карьера...

Направление углубки карьера характеризуется следом перемещения в карьерном пространстве, по мере понижения работ, места заложения первоначальной подготовительной выработки на каждом из горизонтов. Для определения рационального направления углубки был использован графо-аналитический метод, предложенный А. И. Арсентьевым и Г. А. Советовым. За критерий оптимальности принят минимум среднего с начала разработки коэффициента вскрыши, при котором достигается минимум приведенных затрат на строительство и эксплуатацию карьера. Цель исследования — проверить применимость методики при определении направления углубки для карьеров со сложными геологическими и топографическими условиями разработки, а также выявить особенности углубки таких карьеров.

Использование механических лопат для подготовки новых горизонтов в слабых обводненных породах (песках, суглинках) с пониженной несущей способностью связано с большими трудностями и требует хорошего предварительного осушения пород. Практика проектирования и строительства карьеров показала целесообразность и эффективность применения опережающих дренажных траншей. Проходку осуществляют драглайнами в рыхлых покрывающих породах, фильтрационные свойства которых обеспечивают осушение пород в бортах траншеи на ширину экскаваторной заходки за период отработки экскаватором своего блока. Благодаря этому способу на карьерах Соколовско-Сарбайского комбината удалось сократить сроки строительства, так как одновременно проводились вскрышные и осушительные работы.

Необходимость определять ширину рабочих площадок возникает постоянно при текущем и долгосрочном календарном планировании, а также в процессе эксплуатации карьеров. …

Постоянное совершенствование технологии и механизации открытых горных работ позволило разрабатывать месторождения полезных ископаемых, представленных маломощными пластами сложного структурного строения. С точки зрения экономической эффективности наибольший интерес представляет селективная разработка пласта, обладающая рядом преимуществ перед частично селективной и валовой выемкой: подготовительные работы развиваются независимо от выемочно-погрузочных; потери сланца минимальны; достигается качественное усреднение органической массы в забое; выемочно-погрузочные машины и технологический транспорт не задалживаются на перемещении породных прослойков; отпадает необходимость в механическом способе обогащения горючих сланцев; буровзрывной способ разрушения пласта заменяется значительно более безопасным и дешевым механическим рыхлением; создаются предпосылки для использования более эффективного и мобильного оборудования: навесных рыхлителей, гидравлически управляемых бульдозеров, одноковшовых тракторных погрузчиков, самоходных скреперов и др.

На многих действующих карьерах нерудные полезные ископаемые добывают только до уровня подземных вод, а большие запасы сырья, залегающего ниже уровня водоносного горизонта, считаются забалансовыми и не разрабатываются. Глубину разработки месторождений можно увеличить за счет обводненных запасов, используя драглайны, которые обеспечивают выемку взорванной горной массы из-под воды с большой глубины.

Как показал анализ работы Ковдорского карьера за последние 5 лет, объем взрываемого блока изменялся в широких пределах (от 30 до 130 тыс. м³), причем среднее его значение по породе уменьшилось, на 22,4 тыс. м³ (с 55,6 до 33,2 тыс. м³), а по руде — на 28 тыс. м³(с 51,5 до 23,5 тыс. м³). Значительно колебались также переходящие запасы взорванной горной массы; максимальный ее запас в 1967-1968 гг. достигал 780-800 тыс. м³, а в 1969 г. составил 840 тыс. м³, в то время как минимальный запас в 1965 г. был равен 270 тыс. м³, а в 1967 и 1968 гг. составил соответственно 520 и 500 тыс. м³ .

Термическое бурение взрывных скважин на гранитных карьерах, несмотря на определенные преимущества перед механическими способами, не получило широкого распространения главным образом из-за резкого снижения эффективности бурения в трещиноватых зонах.

От организации и состояния буровых и взрывных работ во многом зависит управление запасами взорванной горной массы и ритмичность работы карьеров. Как показывают отчетные данные, затраты на подготовку пород к выемке на карьерах Заполярья в 1,5-2 раза выше, чем на карьерах центральных районов страны с аналогичными горнотехническими условиями разработки. Усовершенствование технологии и организации буровых и взрывных работ на карьерах Заполярья позволило существенно повысить обеспеченность экскаваторов взорванной горной массой.

Климатические условия оказывают серьезное влияние на производительность карьерного оборудования и давно делаются попытки учесть это влияние различными поправочными коэффициентами.

В карьерах, где ведется разработка слабых неустойчивых пород, очень часто бывают оползни, которые приводят к снижению производительности горнотранспортного оборудования. …

Ритмичность работы карьеров Заполярья зависит от многочисленных факторов и прежде всего от суровых климатических условий, влияние которых приводит к снижению производительности карьеров и нарушению ритма их работы. Для учета суровости климата вводятся поправочные коэффициенты к нормам выработки в различные периоды года. Однако сезонные колебания в целом изучены недостаточно, хотя законы сезонности очень важно учитывать при планировании и организации производственных процессов. С другой стороны, на карьерах Заполярья очень важно использовать благоприятные периоды года для интенсификации горных работ.

Одним из распространенных типов усреднительных сооружений является усредйительный штабель. Качественный состав поступающего на переработку потока руды случайным образом меняется во времени. Поэтому для исследования усреднительных процессов, в частности в усреднительных штабелях, наиболее перспективен аппарат теории случайных функций, который позволяет непосредственно учитывать внутренние связи процессов изменения качественного состава потоков усредняемого минерального сырья. Однако в специальной литературе нет методик, позволяющих рассчитывать усреднительные процессы в штабелях с помощью теории случайных функций. Обычно эффективность работы усреднительных штабелей принято оценивать отношением дисперсий (или средних квадратических отклонений) контролируемых компонентов качественного состава на входе и выходе штабеля. В настоящей работе приняты аналогичные оценки. Без нарушения общности рассматриваются случайные колебания X(t) некоторого компонента X качественного состава.