книги из ГПНТБ / Иванов, В. А. Интенсификация производства на горнорудных предприятиях

Ркс. 5. О дностадийная схем а разработки ж елезорудны х месторож дений

пустимо в крепких рудах при использовании соответствующей крепи.

На рудниках Горного управления Нижне-Тагильского метал­ лургического комбината (ГУ НТМК) за 1972 г. достигнуты так­ же хорошие показатели (табл. 17). На шахтах этих рудников —

.8 0

«Магмеііітовая», «Эксплуатационная», «Южная» — производи­ тельность труда рабочих забойной группы находится в пределах 30—60 т/чел-смену, на бурении скважин 14—20 м/смену, на скреперовании 180—220 т/чел-смену.

По проекту института Уралгипроруда построена шахта «Се веропесчанская» годовой мощностью 5 млн. т сырой магнетитовой руды. Согласно проекту, сменная производительность тру­ да бурильщика на отбойке руды должна составлять 455 т, за­ бойного рабочего 103 т, рабочего по участку 84 т, рабочего на подготовительных и нарезных работах 3,87 м3. Применяются этажно-камерная система и система сплошной выемки с отбой­ кой руды скважинами на всю высоту этажа и доставкой ее до рудоспусков из очистных забоев и подготовительных выработок машинами ПДН-ЗД с ковшом емкостью 1,5 м3 и виброустановкн ВДПУ-4ТМ. Для бурения скважин намечено применять стан­ ки АБШ-3 на гусеничном ходу с пневмоударниками диаметром 150 мм и самоходные буровые каретки СБУ-2. На проведении восстающих применяются самоходные проходческие полки КПВ-1, на откатке руды глухие вагонетки емкостью 8 м3, элек­ тровозы 25КР. Руда перед скиповым подъемом подвергается дроблению. Проект прогрессивен, но может быть значительно улучшен при использовании последних достижений в технологии подземной разработки. Например, запасы всего шахтного поля можно было бы отработать на один откаточный горизонт с при­ менением развитой системы рудоспусков, оборудованный дро­ бильным комплексом, вместо двух-трех по проекту; на проведе­ нии выработок и доставке руды из забоев вместо дизельного самоходного оборудования можно применить электрические погрузочные машины в комплексе с самоходными вагонетками, вибродоставочные установки, на откатке использовать ваго­ нетки большой грузоподъемности с автоматической разгрузкой через дно; для бурения скважин на отбойке применять шаро­ шечные, ударно-вращательные станки или штанговое многопер­ фораторное бурение и т. д.

На руднике им. Губкина разрабатывают магнетитовые желе­ зистые кварциты Коробковского месторождения. Падение залеэки 80—85°, плотность руды 3,5 т/м3, коэффициент крепости 14— '20 по шкале проф. М. М. Протодьяконова. Толща кварцитов пронизана сетью незначительных трещин различных направле­ ний. Залегают кварциты под 150-метровой толщей девонских, юрских, меловых, третичных и четвертичных отложений, в кото­ рых находится ряд водоносных горизонтов. Горные работы ве­ дутся под 100—150-метровым предохранительным целиком. Ру­ ду транспортируют в составах грузоподъемностью 100 т элек­ тровозами 14КР; вагонетки ВО-5 емкостью 4 м3 имеют бо­ ковую разгрузку с помощью пневмоопрокидывателя. Откатку руды ведут по кольцевой схеме. Скиповой подъем автома­ тизирован.

Показатели работы рудника им. Губкина за 1972 г. характе­ ризуются следующими данными:

руднике находятся в пределах 2,3% и нет разубоживания руды, в недрах оставляют 59% запасов кварцитов, что нельзя счи­ тать нормальным.

Увеличение скорости бурения скважин, внедрение вагонеток большей емкости, виброустановок для погрузки руды, полное ис­ пользование мощностей подъемных установок стволов шахт и их модернизация могут улучшить показатели работы рудника.

На примере рудника им. Губкина видно, насколько перспек­ тивно сооружение горно-обогатительных комбинатов с подзем­ ной добычей высококачественных магнетитовых кварцитов.

Выше упоминалось о целесообразности строительства круп­ нейшего в мире подземного рудника на Канарском месторожде­ нии магнетитовых руд. Используя современную технику и тех­ нологию подземной разработки на этом месторождении, можно» построить горно-обогатительный комплекс, технико-экономичес­ кие показатели которого будут намного выше, чем комбината ССГОК и многих других предприятий с открытой разработкой: железной руды.

Основными технологическими принципами разработки Ка­ нарского месторождения подземным способом могли бы стать:.

1.Выемка руды без нарушения поверхности и, следователь­ но, покрывающих обводненных пород, что позволит отказаться от дорогостоящего и непрерывного водопонижения в верхних горизонтах. Это позволит приблизить фабрику к подъемным» шахтным стволам и сократить размеры промплощадки.

2.Применение этажно-камерной системы с заполнением от­ работанных камер отходами обогатительной фабрики, которыецелесообразно спускать в камеры по скважинам с поверхности. Спуск сгущенных хвостов обогатительной фабрики, объема ко­ торых будет достаточно для заполнения 75% выработанного пространства, позволит отказаться от строительства хвостохра-

82

нилищ и осветлителей оборотной воды, поскольку камеры будут являться огромными отстойниками со сливом осветленной воды.

Применение систем с обрушением в условиях обводненных покрывающих пород, как это намечалось ранее, недопустимо да­ же при условии их осушения. Такой вывод подтверждается опытом вскрытия Белозерского месторождения железных руд. Отбойку (магазинирование) руды целесообразно вести из под­ этажных выработок глубокими скважинами или из восстающих, образуя цилиндрические камеры максимально допустимого диа­ метра. Применение цилиндрических камер, на наш взгляд, будет особенно эффективно. Проведение восстающих механизирован­ ным способом уже освоено. Бурение взрывных скважин с пере­ движного полка осуществить будет нетрудно.

3.Разработку месторождения для предупреждения проник­ новения воды и сдвижения поверхности следует начинать с ниж­ них горизонтов, где содержание железа в руде выше, чем на верхних горизонтах (29—30 и 41% соответственно), что особен­ но важно для первоначального наиболее трудного периода раз­ работки. Начало разработки с нижних горизонтов потребует проходки шахтных стволов в один прием на глубину до 1000 м. Это позволит сразу же на весь период эксплуатации соорудить все околоствольные выработки на главном выданном горизонте.

4.Для ускорения подготовки месторождения к эксплуатации

целесообразно использовать скважины диаметром более 1000 мм для подачи сжатого воздуха, воздуха для вентиляции, электро­ энергии, воды, кабелей связи и других нужд, а позднее для спус­ ка закладки в камеры. Бурение с поверхности скважин глуби­ ной 500—700 м не представит трудностей, так как имеется воз­ можность использовать опыт нефтяной промышленности.

5. Для достижения большой добычи руды из очистных забо­ ев камеры следует располагать на нескольких обособленных участках шахтного поля. При вертикальной мощности орудене­ ния в среднем 300 м достаточно иметь один транспортный горизонт.

6. Для откатки руды целесообразно применять железнодо­ рожный транспорт (как наиболее надежный), глухие или саморазгружающиеся малогабаритные вагоны грузоподъемностью 50 т, челноковую схему откатки с двумя (в голове и хвосте по­ езда) электровозами.

7. Подъем руды следует производить в скипах с донной раз­ грузкой грузоподъемностью до 50 т, применяя подъемные маши­ ны, снабженные тихоходными электродвигателями, максималь­ но простые копры. Для спуска-подъема оборудования рекомен­ дуется пройти специальный вертикальный ствол, возможно даже прямоугольного сечения. На один подъемный ствол молено принять годовую нагрузку 5—7 млн. т руды. Располагать ство­ лы целесообразно вдоль мельничного пролета обогатительной фабрики, создавая склады руды у группы мельниц.

Основой Канарского подземного рудника должен стать очис­ тной участок с годовой нагрузкой 5—7 млн. т руды. Наиболее существенными особенностями такого участка могут быть сле­ дующие:

а) проведение всех подготовительных выработок, включая откаточные, по возможности только по руде;

б) отбойка руды в отдельно стоящих камерах (особенно в цилиндрических диаметром до 30 м) скважинами глубиной 15—

10 тыс. т. Для обуривания такого количества руды потребуется не более 10 бурильщиков, работающих на буровых станках, снабженных двумя—тремя тяжелыми перфораторами. Каждый бурильщик должен за смену выбуривать до 100 м скважин, что вполне реально. С учетом подготовительных и нарезных работ число бурильщиков в смену на участке, вероятно, достигнет 20 человек, они будут обслуживать 40—50 перфораторов. Следова­ тельно, через скважину с поверхности надоподавать около 200 м3/мин сжатого воздуха. Выпуск руды из камер и погрузку ее в вагоны обеспечат 20 одновременно работающих виброустановок. Руду с участка целесообразно доставлять к определен­ ному стволу; пропускная способность скипового подъема 1000— 1200 м/ч с глубины до 1000 м совершенно реальна.

Спуск хвостов для заполнения камер непосредственно в вы­ работанную камеру по скважинам должен проходить со ско­ ростью около 1 т/с и также не может являться «узким местом».

В условиях заполненных (особенно цилиндрических) камер междукамерные целики можно оставлять минимального разме­ ра. Вероятно, в целиках будет оставаться не более 8—10% ру­ ды, что вполне приемлемо, учитывая экономическую выгоду от применяемой технологии и ожидаемый уровень себестоимости 1 т руды менее 2 руб.

В ближайшие годы будут строиться новые шахты для добы­ чи железных магнетитовых руд. На Дашкесанском магнетптовом месторождении, представленном пологими телами средней мощности и мощными, намечен переход на подземные работы с отработкой залежи камерно-столбовой системой (камерами в 3—2 уступа) и выемкой целиков системой подэтажного обруше­ ния. На наш взгляд, здесь целесообразно было бы использовать опыт австрийского рудника «Эрцберг», где камеры заполняют породой из карьера по мере их выемки. В условиях заполнен­ ных камер можно более полно извлечь целики, применяя камер­ ную систему.

Система подэтажных штреков запроектирована для выемки магнетитовых руд в шахтном поле Соколовского рудника ССГОКа и рудника «Кень-Тюбе»; этажно-камерная — для шах­ ты в поле Сарбайского рудника ССГОКа. Использование хвос-

84

тов обогатительных фабрик для заполнения выработанного про­ странства на этих шахтах даст возможность применить новые технологические приемы, о которых шла речь применительно к Канарскому месторожден ию.

Интенсивное ведение очистных работ в настоящее время со­ кращает срок отработки этажа высотой 60—80 м до 4—6 лет и, следовательно, срок существования горных выработок. В то же время, современные средства поддержания выработок, прове­ денных по руде, могут обеспечить их сохранность на заданный срок. Следовательно, на всех подземных рудниках необходимо

Вместо кольцевых схем откатки следует шире применять маятниковые (челноковые). Такие схемы позволяют сокращать длину выработок, погашать выработки по мере отработки шахт­ ного поля, блока вслед за продвижением очистных работ к ство­

лу шахты.

Применение поездов большой грузоподъемности, увеличение; скоростей их движения, сокращение длины откатки (ликвиди-

8 5

о выборе наиболее эффективного метода обогащения обеднен­ ной руды в количестве 19 млн. т с содержанием 50,48% железа.

Вариант добычи с обогащением всей руды для условий Кривбасса пока что вряд ли экономичен, поскольку более половины руды можно поставлять с содержанием 58,5% железа без обо­ гащения, тем более что стоимость и технология передела обога­ щения окисленных руд с получением богатого железом концен­ трата окончательно еще не ясна. Этот вариант возможен при себестоимости добычи сырой руды менее 2 руб/т, транспорта на фабрику и передела обогащения в пределах 2—3 руб/т сырой руды, т. е. отпускная цена богатого концентрата должна быть выше издержек его производства. Совместная добыча шахтных руд в Кривбассе может быть также рациональной, если отгру­ жать и использовать на заводах добываемую руду в смеси с вы­ сококачественным концентратом горно-обогатительных ком­ бинатов. Допустим, что шахты будут добывать в год 45 млн. т дробленной до крупности менее 6 мм руды с содержанием 50% железа по цене 2 руб/т. Смешивая ее на центральном усреднительном складе или на заводах с 45 млн. т концентрата, содер­ жащего 70% железа, можно получить в год 90 млн. т товарного продукта со средним содержанием 60% железа. Себестоимость передела обогащения для получения такого магнетитового кон­ центрата, по данным института Механобрчермет, возрастет на 2—2,5 руб/т по сравнению с концентратом, содержащим 64— 65% железа, при незначительном снижении выхода и некоторых дополнительных капитальных затратах на реконструкцию фаб­ рик. С одной стороны, дополнительные годовые расходы на по­ лучение 45 млн. т суперконцентрата составят 90—113 млн. руб.; с другой, при условии снижения себестоимости добычи сырой руды совместным способом до 2 руб/т можно получить эконо­ мию в размере тех же 90—113 млн. руб. Добавка аглоруды в концентрат, как показала практика, полезна и необходима в процессе агломерации, так как агломерировать более крупный материал проще, дешевле, к тому же снижаются потери кон­ центрата в процессе агломерации.

Снижение содержания железа в добываемой руде позволит увеличить вдвое запасы руд, резко снизить потери металла в недрах, извлечь более 500 млн. т ранее оставленных в недрах руд, до минимума снизить капитальные затраты на вскрытие и подготовку новых горизонтов. Такая рекомендация допустима потому, что на рудниках п горно-обогатительных комбинатах Криворожского бассейна фактически прочно сложилась систе­ ма централизованной отгрузки товарной продукции.

Возможность применения раздельной выемки руд обеспечи­ вают две современные высокопроизводительные системы: при­ нудительное подэтажное обрушение с непосредственной уборкой отбитой руды машинами (торцовый выпуск) и выемка руды с закладкой, например камерами снизу вверх с последующей за-

87

кладкой камер на высоту вынутого слоя (или на высоту всей ка­

меры).

С и с т е ма п о д э т а ж н о г о о б р у ш е н и я , которая приме­ няется на залежах любой мощности при значительном диапазо­ не углов их залегания для руд различной крепости, поточна и одностадпйна при условии ликвидации выпуска руды, который как самостоятельный процесс применяется после массового об­ рушения руды в подэтаже. При торцовом выпуске очистной за­

подэтажный выемочный штрек пли орт, а не выпускной штрек на горизонте доставки со многими выпускными дучками, надоб­ ность в которых отпадает.

Для того чтобы создать поточность раздельной выемки же­ лезной руды в условиях системы подэтажного обрушения при большой нагрузке на забой, необходимо: проводить подэтажные выработки, бурить взрывные скважины, взрывать руду и вести уборку взорванной руды по цикличному графику; обеспечить подвигание очистного забоя со скоростью, при которой не успе­ вало бы развиться высокое горное давление; применять под­ этажные выработки (с соответствующим креплением) достаточ­ но большого сечения, в которых можно применять высокопроиз­ водительные погрузочно-доставочные механизмы; подэтаж необходим умеренной высоты, при которой достигалась бы макси­ мальная производительность труда на бурении скважин, хоро­ шее дробление руды взрывом, минимальные качественные по­ тери при уборке взорванной руды. Необходимо при этом исполь­

которой очистной забой располагают между двумя параллель­ ными подэтажными выработками 1 и 2 (рис. 6), расстояние ме­ жду ними выбирается в зависимости от прочности и качествен­ ной характеристики руды и допускаемого обнажения призабой­ ного пространства. Руду 3 в забое обурнвают веерными 4 или параллельными 5 скважинами. Взорванная руда 6 убирается скреперами, скреперо-конвейерами или пластинчатыми конвейе­ рами 7 и 8 длиной до 25 м в рудосвалочные устройства 9. По ме­ ре отбойки руды в подэтаже производят выемку горизонтального слоя 10 на высоту 2—3 м буровзрывным способом скважинами (шпурами) 11 с уборкой руды теми же средствами. Забой под­ держивается металлическими стойками 12, а возможно и перед­ вижной механизированной крепью. Уборку руды из проходчес­ ких забоев 13 подэтажных выработок можно производить по-

88

грузочно-доставочными машинами п.д.м. на пневмоколесном ходу. По мере выемки руды конвейеры передвигаются, прово­ дятся новые рудосвалочные выработки 14 и для удобства пере­ движения— сбойки 15.

При высоте подэтажа 10—15 м, длине очистного забоя 10— 25 м, выходе руды на 1 м скважины 10 т, производительности труда бурильщика 50 м/чел-смену скважин, расстоянии между скважинами 1,5X1,5 м в забое возможно отбить минимум 500 т/чел-смену руды.

На руднике им. Коминтерна многие бурильщики четырьмя— шестью установками ЛК-68 за смену бурят более 300—400 м скважин. Например, один нз передовиков производства, обслу­ живая шесть бурильных установок, представляющих собой канатно-поршневой пневмоподатчик с молотками ПТ-36, выбури­ вал в 1973 г. 403 м/смену скважин глубиной до 20 м или в пере­ счете на отбитую руду более 2500—3000 т. Время непосредст­ венного бурения в течение смены составляло 50,3%; на замену штанг затрачивалось 28,4%, перестановку буровых колонок 6,5 %• Для системы подэтажного обрушения с торцовым выпус­ ком руды или по схеме, показанной на рис. 6, может оказаться перспективным применение малогабаритной пневматической по­ грузочной машины «Хегглоудер HR» шведской фирмы (рис. 7). Эта машина снабжена вертикальными нагребающими лапами,

89