Обоснование параметров перегрузочных складов руды при открытой разработке апатит-нефелиновых месторождений хибинского массива

На правах рукописи

ЯКУБОВСКИЙ Матвей Матвеевич

Обоснование параметров

перегрузочных складов руды

при открытой разработке

апатит-нефелиновых

месторождений ХИБИНСКОГО МАССИВА

Специальность 25.00.21 – Теоретические основы проектирования горнотехнических систем

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2011

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель –

доктор технических наук, профессор

Холодняков Генрих Александрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук

Решетняк Сергей Прокофьевич

кандидат технических наук

Каренин Андрей Станиславович

Ведущее предприятие – ОАО «Гипроруда»

Защита диссертации состоится 18 мая 2011 г. в 13 час. 15 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.224.09 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2 ([email protected]), ауд. 1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 15 апреля 2011 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета

доктор технических наук,

профессор Э.И.Богуславский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В условиях использования на карьерах комбинированных видов транспорта процесс промежуточной перегрузки горной массы является неотъемлемой частью технологии производства. Его значимость возрастает по мере развития горных работ, как в плане, так и в глубину.

Фундаментальные исследования в области применения комбинированного транспорта на глубоких карьерах, а также основные принципы проектирования и эксплуатации промежуточных складов горной массы различного функционального назначения отражены в трудах ученых: М.В. Васильева, В.Л. Яковлева, А.В. Гальянова, С.В. Корнилкова, М.Г. Потапова, С.П. Решетняка.

В их работах обоснованы местоположение, шаг переноса, форма, размеры, внутреннее строение, а также требования к качественному составу полезных ископаемых, как на промежуточных складах, так и на складах долговременного хранения – техногенных месторождениях.

За последние годы значительно увеличились глубина ведения открытых горных работ, единичная мощность добычной и транспортной техники. В настоящих условиях актуальной является задача уменьшения ширины площадок, занимаемых внутрикарьерными перегрузочными пунктами. Это позволит сократить объемы дополнительно извлекаемой горной массы при их строительстве и, как следствие, будет способствовать увеличению глубины ввода в карьер железнодорожного транспорта.

В настоящее время отсутствуют технологические схемы и обоснованные методики расчета параметров перегрузочных складов, позволяющие эффективно применять на них современные гидравлические экскаваторы с рабочим органом типа обратная лопата, получившие широкое распространение на горных предприятиях.

Работа выполнена в рамках Государственных контрактов № П1124 «Обоснование методов повышения эффективности малоотходной разработки месторождений минерального сырья открытым способом», № 02.740.11.0695 «Создание геомеханически и экологически безопасных малоотходных способов разработки месторождений открытым способом в сложных гидрогеологических условиях».

Цель диссертационной работы. Разработка методики проектирования пунктов перегрузки руды при комбинированном автомобильно-железнодорожном транспорте и использовании в качестве складского оборудования гидравлических экскаваторов типа обратная лопата.

Идея работы. При использовании на промежуточных складах гидравлических экскаваторов типа обратная лопата горную массу целесообразно размещать ниже уровня стояния экскаватора в приемной траншее, при этом обоснование методики проектирования пунктов перегрузки руды осуществляется на основе установленных зависимостей основных параметров склада от рабочих параметров перегрузочного оборудования.

Задачи исследования:

1. Анализ литературных источников и оценка опыта разработки месторождений полезных ископаемых открытым способом с применением комбинированных видов транспорта на отечественных и зарубежных горных предприятиях.

2. Обзор и классификация перегрузочных пунктов руды с учетом современных условий ведения открытых горных работ.

3. Разработка схем перегрузки руды с использованием гидравлических экскаваторов типа обратная лопата.

4. Теоретическое обоснование и разработка методики проектирования параметров перегрузочных складов руды с приемной траншеей.

5. Оценка технико-экономических показателей схем внутрикарьерной экскаваторной перегрузки руды на карьере «Коашва».

6. Разработка алгоритма расчета емкости склада на начальном этапе освоения месторождения и установление экономической эффективности ее применения для карьера «Олений Ручей».

Научная новизна работы.

1. Установлены зависимости вместимости и ширины приемной траншеи рудного склада от суммарного значения радиусов черпания и разгрузки перегрузочного экскаватора.

2. Выявлена закономерность изменения длительности цикла эксплуатации перегрузочного склада в зависимости от значения коэффициента отгрузки руды из смежного с приемной траншеей добычного забоя.

Основные защищаемые положения:

1. Для повышения эффективности процесса перегрузки руды на промежуточных складах кратковременного хранения при комбинированном автомобильно-железнодорожном транспорте следует применять в качестве перегрузочного оборудования гидравлические экскаваторы типа обратная лопата.

2. При выборе места расположения внутрикарьерного перегрузочного пункта типа «приемная траншея» необходимо располагать его на расстоянии от добычного забоя, равном двум радиусам разгрузки экскаватора, что обеспечит уменьшение ширины рабочей площадки и объемов горно-подготовительных работ соответственно на 12% и 15% по сравнению со складами бортового типа.

3. При возникновении на этапе ввода карьера в эксплуатацию значительных колебаний производительности по полезному ископаемому следует компенсировать их негативные последствия посредством создания накопительных складов.

Методы исследований. Общей теоретической и методологической основой работы является комплексный подход, включающий анализ и обобщение исследований ученых в области проектирования пунктов перегрузки горной массы на карьерах, изучение производственных и проектных материалов, горно-геометрические расчеты, графо-аналитический метод.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением современных научных методов, обобщением опыта эксплуатации карьеров, обширным привлечением проектных и фактических материалов работы отечественных и зарубежных карьеров, получением удовлетворительной сходимости результатов расчетов с практикой эксплуатации карьеров.

Практическая значимость работы.

1. Разработаны методики проектирования внутрикарьерного и прикарьерного перегрузочных складов руды.

2. Установлены основные параметры рудных складов при использовании в качестве перегрузочного оборудования гидравлических экскаваторов типа обратная лопата.

3. Разработан алгоритм расчета емкости накопительного склада руды на начальном этапе разработки месторождения в условиях неравномерной добычи полезных ископаемых.

Апробация работы. Положения диссертационной работы в целом и отдельные ее положения докладывались, обсуждались и получили одобрение на Всероссийском смотре-конкурсе научно-технического творчества студентов высших учебных заведений «Эврика–2007» (г. Новочеркасск, ЮРГТУ, 2007 г); на международной конференции «Экология и развитие общества» (г. СПб, МАНЭБ, 2008 г.); на XII Международном научном симпозиуме имени академика М.А. Усова (г. Томск, ТПУ, 2008 г); на 7-ой международной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения» (г. Воркута, 2009 г); на международной научной конференции «День горняка и металлурга» (Германия, Фрайбергская горная академия, 2009, 2010 гг.); на форуме молодых ученых «Проблемы недропользования» (СПГГИ (ТУ) 2009, 2010 гг.), на заседаниях кафедры Разработки месторождений полезных ископаемых СПГГИ (ТУ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них 3 – в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России, получен патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения общим объемом 129 страниц, содержит 23 таблицы, 31 рисунок и список литературы из 122 наименований.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю профессору Г.А. Холоднякову, развитие идей которого, постоянное внимание и помощь способствовали успешному выполнению работы; сотрудникам кафедр Разработки месторождений полезных ископаемых, Взрывного дела за ценные советы и оказание помощи в сборе материалов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Общей теоретической базой работы послужили труды ведущих ученых в области открытых горных работ, рационального использования природных ресурсов карьерного поля, современных технологий горного производства таких, как академики РАН Н.Н. Мельников и К.Н. Трубецкой; чл.-корр. РАН А.А. Пешков и В.Л. Яковлев, доктора наук Ю.И. Анистратов, А.И. Арсентьев, Ж.В. Бунин, С.Е. Гавришев, В.А. Галкин, А.В. Гальянов, В.Н. Игнатов, Ю.Е. Капутин, В.В. Квитка, В.С. Коваленко, В.Ф. Колесников, С.В. Корнилков, А.И. Косолапов, М.В. Костромин, Н.Я. Лобанов, Ю.М. Овешников, С.П. Решетняк, В.П. Федорко, С.И. Фомин, Г.А. Холодняков, В.С. Хохряков, М.И. Щадов; кандидаты наук С.С. Аршинов, А.С. Каренин, В.П. Линев и др.

В первой главе рассмотрены и проанализированы особенности ведения открытых горных работ при использовании в карьере основных видов комбинированного транспорта, представлены варианты и произведен анализ современных технологических схем перегрузки руды при автомобильно-железнодорожном транспорте, обоснован выбор направления исследований.

Во второй главе предложены технологические схемы перегрузки руды с помощью гидравлического экскаватора типа обратная лопата. Рассмотрено влияние внутрикарьерных перегрузочных пунктов на скорость понижения горных работ, предложена схема внутрикарьерной перегрузки руды с попеременным чередованием концентрационного горизонта на смежных уступах. Определена роль гидравлического экскаватора при перегрузке руды и указаны способы повышения эффективности его работы.

В третьей главе приведены расчеты параметров перегрузочных складов типа «приемная траншея», а также параметров контурного взрывания при устройстве приемной траншеи в скальных породах. Установлены зависимости вместимости приемной траншеи для различных видов перегрузочных складов от рабочих параметров гидравлического экскаватора. Выполнено технико-экономическое обоснование целесообразности внутрикарьерной перегрузки руды с помощью гидравлического экскаватора типа обратная лопата на месторождении «Коашва».

В четвертой главе предложен алгоритм расчета количества руды на промежуточном складе в условиях непостоянной производительности карьера по полезному ископаемому. Выполнен расчет емкости накопительного склада руды для начального этапа эксплуатации апатит-нефелинового месторождения «Олений ручей».

Основные результаты исследований отражены в следующих защищаемых положениях:

1. Для повышения эффективности процесса перегрузки руды на промежуточных складах кратковременного хранения при комбинированном автомобильно-железнодорожном транспорте следует применять в качестве перегрузочного оборудования гидравлические экскаваторы типа обратная лопата.

По мере увеличения глубины ведения открытых горных работ возникает задача сохранения высокой производительности горнотранспортного оборудования, что возможно лишь при обеспечении экономически целесообразных расстояний транспортирования. С этой целью на карьерах применяются комбинированные транспортные системы, позволяющие эксплуатировать оборудование с максимальной производительностью и минимальными эксплуатационными затратами. Связующим звеном технологической цепи горно-обогатительного производства при комбинированном транспорте являются промежуточные пункты перегрузки руды.

В качестве перегрузочных пунктов при автомобильно-железнодорожном транспорте применяются эстакады и промежуточные экскаваторные склады, при этом для интенсификации процесса перегрузки могут использоваться бункерные устройства различного принципа действия и конструкций. Наибольшее распространение на отечественных карьерах получили экскаваторные перегрузочные пункты с применением экскаваторов типа прямая механическая лопата. Это объясняется следующими причинами: возможность приема и отгрузки значительных объемов горной массы, независимость работы оборудования, простота устройства, высокая скорость возведения, возможность сортировать и усреднять руду. Однако существуют определенные недостатки экскаваторной перегрузки, снижающие эффективность использования комбинированного транспорта и ограничивающие глубину его ввода в карьер: значительные размеры в плане, низкая пропускная способность, необходимость опережающего извлечения дополнительных объемов горной массы, либо формирования временно нерабочих целиков.

Анализ научной литературы показывает, что, несмотря на широкое распространение на горных предприятиях гидравлических экскаваторов, возможность их использования в качестве складского оборудования остается неисследованной. Гидравлические экскаваторы обратная лопата универсальны: пригодны для разработки пород как выше, так и ниже своего уровня стояния. Наиболее эффективна схема с нижним черпанием и погрузкой руды в транспортные средства, находящиеся ниже уровня стояния экскаватора. Экономия достигается за счет уменьшения угла поворота, высоты подъема ковша.

Принципиальным отличием от существующих схем промежуточного складирования является то, что руда размещается не в штабелях, а в траншее ниже уровня стояния экскаватора. Подготовительные работы заключаются в формировании приемной траншеи, параметры которой определяются рабочими параметрами перегрузочного экскаватора, а также необходимой емкостью склада и наличием свободного пространства.

Извлекаемые в процессе проходки приемной траншеи скальные породы частично складируют вдоль одного из бортов выемки. Из них формируют площадку для разгрузки автосамосвалов (). Схема склада руды представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема прикарьерного перегрузочного пункта:

1 - приемная траншея, 2 - железнодорожный путь,

3 - автомобильная дорога, 4 - площадка для разгрузки автосамосвалов

Высота разгрузочной площадки () и глубина приемной траншеи () составляют общую глубину перегрузочного склада:

, м

Доставляемую на склад руду разгружают послойно по длине приемной траншеи на участке заполнения. Таким образом, фронт отсыпки продвигается в направлении от разгрузочной площадки к железнодорожным путям. В результате, в поперечном разрезе склада образуются слои руды различного качества.

На рис. 2 приведен поперечный разрез приемной траншеи с нанесением основных параметров склада.

Рис. 2. Поперечный разрез приемной траншеи прикарьерного склада

При расчете ширины приемной траншеи по поверхности от оси железнодорожного пути в сторону приемной траншеи откладывается целик шириной . По максимальному радиусу разгрузки экскаватора , обеспечивающему равномерное заполнение думпкара, определяется ось его движения, от которой откладывается значение максимального радиуса черпания на уровне стояния (точка М). От точки М в сторону оси экскаватора под углом, характеризующим траекторию ковша при черпании , проводится линия до пересечения с дном траншеи (точка N). От точки N до поверхности под углом естественного откоса складируемого материала проводится линия (точка P). Таким образом, мы получаем приращение ширины приемной траншеи в размере (отрезок МР).

На рис. 3 приведена схема ведения погрузочных работ на складе. Погрузку руды производят экскаватором с нижним черпанием, торцевым забоем, заходкой на всю ширину приемной траншеи. При этом транспортные средства располагаются ниже уровня стояния машины. Экскаватор в процессе погрузки железнодорожных думпкаров перемещается по «подушке» из разгруженной в приемную траншею горной массы. Процесс перегрузки усложняется при складировании руд, требующих различных схем переработки. Длина фронта секции склада для каждого сорта руды определяется интенсивностью поступления и погрузки руды, возможностью раздельного размещения различных сортов.

Перегрузка руды с помощью гидравлического экскаватора типа обратная лопата имеет следующие преимущества: уменьшаются объемы горно-капитальных работ, создаются благоприятные условия для селективного хранения руд различных сортов, реализуется наиболее эффективная технология ведения горных работ с нижним черпанием, обеспечивается бесперебойность приема и отгрузки руды, уменьшается пылевыделение на участке разгрузки руды.

2. При выборе места расположения внутрикарьерного перегрузочного пункта типа «приемная траншея» необходимо располагать его на расстоянии от добычного забоя, равном двум радиусам разгрузки экскаватора, что обеспечит уменьшение ширины рабочей площадки и объемов горно-подготовительных работ соответственно на 12% и 15% по сравнению со складами бортового типа.

С увеличением глубины карьера возможность использования внутрикарьерных перегрузочных складов резко уменьшается. Ввиду стесненности условий возникает необходимость уменьшения емкости складов, что, в свою очередь, ведет к увеличению их числа и уменьшению шага переноса. В этом случае целесообразно устройство перегрузочного пункта рядом с добычным забоем с поочередной отгрузкой руды из готовых к выемке запасов и со склада (рис. 4).

Рис. 4. Схема внутрикарьерного перегрузочного пункта:

1 – добычной забой, 2 –приемная траншея,

3 - железнодорожный путь, 4 - автомобильная дорога

Создание приемной траншеи производится буровзрывным способом с применением контурного взрывания. Руду, доставляемую на склад автосамосвалами, разгружают послойно по длине приемной траншеи. В процессе погрузки руды (рис. 5) экскаватор передвигается вдоль склада по направлению от торца к центру. Высокие мобильные качества позволяют одному экскаватору обслуживать склад и добычной забой. При необходимости интенсификации процесса перегрузки руды возможна работа спаренными экскаваторами. Один из них перегружает полезное ископаемое из приемной траншеи, а второй – непосредственно из забоя.

Приемная траншея может иметь один либо два участка. В первом случае, в период заполнения траншеи погрузка производится только из смежного добычного забоя. Показателем целесообразности деления приемной траншеи склада на участки заполнения и погрузки является коэффициент отгрузки руды из забоя:

,

где суточная погрузка руды из забоя, т/сут; суточная погрузка руды из приемной траншеи, т/сут.

На рис. 6 представлена зависимость длительности цикла эксплуатации склада , принимаемого равным времени отработки руды в забое в пределах склада, от коэффициента отгрузки руды из забоя для случая, когда приемная траншея имеет два участка (1). Если траншея имеет один участок, график будет иметь вид прямой (2).

Рис. 6. Зависимость длительности цикла эксплуатации склада

от значения коэффициента отгрузки руды из забоя

Таким образом, для заданных условий при 0,2 не целесообразно разделять приемную траншею на два участка. Поскольку, из-за высокой интенсивности работ будет стремиться к нулю.

Основными параметрами перегрузочного склада являются ширина, глубина и вместимость приемной траншеи. В связи с этим возникает необходимость исследования зависимостей этих параметров от технических характеристик перегрузочного оборудования. По расчетным данным для рассмотренных схем складов построены графики зависимости вместимости приемной траншеи () от рабочих параметров экскаватора и глубины траншеи (рис. 7).

Рис. 7. Зависимости вместимости приемной траншеи от рабочих параметров перегрузочного экскаватора: а) прикарьерный, б) прикарьерный с образованием насыпи для разгрузки автосамосвалов, в) внутрикарьерный

Из графиков видно, что вместимость приемной траншеи перегрузочного пункта изменяется в достаточно широких пределах и составляет от 6 000 м3 до 18 000 м3 на 100 м длины траншеи.

Внутрикарьерные перегрузочные пункты снижают интенсивность ведения горных работ, поскольку их создание вызывает необходимость разноса вышележащего борта карьера либо оставления временных целиков в рабочей зоне карьера. На рис. 8 приведена технология ведения работ на участке расположения склада, позволяющая исключить образование временно нерабочего целика путем чередования концентрационного горизонта на смежных уступах. На схеме приведены два смежных добычных горизонта, разрабатываемых с использованием железнодорожного транспорта. Этап I соответствует началу эксплуатации перегрузочного пункта на горизонте n+1. В этот период разносят вышележащий горизонт n, а также извлекают готовые к выемке запасы на горизонте n+2.

На этапе II перегрузочный пункт переносится на вышележащий горизонт n. Это позволяет исключить образование нерабочего целика на участке размещения приемной траншеи. После разноса рабочей площадки на горизонте n+1 появляется возможность «опустить» перегрузочный пункт на этот горизонт (этап III). На этапе IV рабочей снова является приемная траншея горизонта n.

Рис. 8. Схема подвигания борта карьера с чередованием горизонта

размещения перегрузочного пункта на смежных уступах

Время переноса перегрузочного пункта должно быть функционально связано со скоростью продвижения борта карьера:

, м/год

где скорость понижения горных работ, м/год; угол откоса рабочего борта карьера, градус; угол падения залежи, градус.

Кроме того, ее максимально возможное значение может быть рассчитано по формуле:

, м/год

где максимально возможная производительность добычного оборудования на участке размещения перегрузочного пункта, м3/год; высота уступа, м; длина фронта работ, м.

Принимая ширину готовых к выемке запасов равной ширине заходки экскаватора (), определим время их отработки, которое и будет определять продолжительность функционирования склада:

, лет , лет

Очевидно, что при ведении горных работ в режиме, обеспечивающем минимальные размеры рабочих площадок, время работы перегрузочного пункта на одном месте будет стремиться к .

Для внутрикарьерных перегрузочных пунктов определяющим показателем экономии капитальных затрат является объем дополнительно извлекаемой горной массы. Результаты расчетов, проведенных в сопоставимых условиях, приведены в табл. 1. Основные параметры складов представлены без учета добычного забоя.

Таблица 1

Сравнительная характеристика внутрикарьерных

экскаваторных перегрузочных пунктов

Параметр	Тип склада
	1. Бортовой	2. Заглубленный	3. Совмещенный
Перегрузочное оборудование	ЭКГ-10	ЭКГ-10	Komatsu PC 1250-7
Схема перегрузочного пункта
Общая ширина рабочей площадки	75 м	80 м	66 м
Объем склада	25 000 м3	30 000 м3	25 600 м3
Объем извлекаемой горной массы	2 570 000 м3	2 770 000 м3	2 180 000 м3

Как видно из табл. 1, вместимость складов практически одинакова, что позволяет определить как наиболее экономичную схему складирования № 3. При этом уменьшение объемов дополнительно извлекаемой горной массы, по сравнению со схемами 1 и 2, составит от 15% до 21%. Устройство внутрикарьерного склада руды в непосредственной близости от добычного забоя позволяет вести одновременную либо поочередную погрузку из готовых к выемке запасов и со склада. При этом выдерживается целесообразное расстояние перевозок сборочным автотранспортом, создаются возможности для усреднения качества и сортировки руды в забое, сокращается ширина рабочей площадки концентрационного горизонта.

Технико-экономические показатели перегрузки руды определялись для условий разработки апатит-нефеленинового месторождения «Коашва». Выбор транспортной схемы Коашвинского карьера является основным элементом, определяющим его дальнейшее развитие, поскольку сохранение существующей транспортной системы с перегрузкой руды с автомобильного на железнодорожный транспорт на борту карьера не представляется возможным из-за возрастающих расстояний доставки руды автотранспортом. При этом возможны три основных варианта доставки руды из карьера (табл. 2).

Таблица 2

Варианты развития транспортной системы Коашвинского карьера

№ п/п	Краткое описание	Преимущества	Недостатки
1	Ввод дробильно-конвейерного комплекса с сохранением прикарьерной перегрузки руды	Возможность значительного увеличения производительности	Уменьшение гибкости транспортной системы, содержание двух пунктов перегрузки
2	Строительство автомобильных подъемников с сохранением прикарьерной перегрузки руды	Наименьшая капиталоемкость	Отсутствие опыта строительства и эксплуатации
3	Ввод в карьер железнодорожного транспорта с внутрикарьерной перегрузкой руды	Высокая степень надежности системы	Значительный разнос бортов карьера

Проведенный на период T=10 лет расчет экономической эффективности показывает, что экономия затрат, по сравнению с традиционным внутрикарьерным перегрузочным пунктом бортового типа, при однократном переносе склада на 5-ый год его эксплуатации составит 33 150 тыс. руб.

3. При возникновении на этапе ввода карьера в эксплуатацию значительных колебаний производительности по полезному ископаемому следует компенсировать их негативные последствия посредством создания накопительных складов.

На этапе ввода карьера в эксплуатацию его производительность по полезному ископаемому, а также мощности перерабатывающих предприятий, как правило, непостоянны. В этот период промежуточные склады выполняют, главным образом, накопительную функцию. В данных условиях важной задачей является обоснование емкости накопительных складов. Это облегчит принятие решения о местоположении склада и позволит избежать в будущем дополнительных денежных вложений, связанных с его переносом.

Емкость рудного склада зависит от конкретных условий производства: назначение перегрузочного пункта, размеры свободной площади, дальность транспортирования, колебания качественного состава полезного ископаемого, режим работы комплекса оборудования. И в каждом случае она должна определяться индивидуально.

Разработан и адаптирован для условий месторождения апатит-нефелиновых руд «Олений Ручей» алгоритм расчета количества руды на накопительном складе при различных вариантах производительности обогатительной фабрики.

Отработку месторождения планируется осуществлять комбинированным открыто-подземным способом. При этом график развития производительности горно-обогатительного комплекса на этапе до ввода подземного рудника в работу характеризуется значительными колебаниями производительности по руде (рис. 9).

Рис. 9. График развития производительности ГОКа

на базе месторождения «Олений Ручей», млн. т/год

Рассмотрены варианты потребления руды обогатительной фабрикой в пределах от до млн. т/квартал. Шаг изменения производительности млн. тонн.

Расчет емкости склада произведен на 5-ти летний период до выхода предприятия на мощность первой очереди с 2010 по 2014 гг.

В табл. 3 представлены основные результаты расчетов.

Таблица 3

Возможные режимы работы горно-обогатительного комплекса

№ п/п	Показатель	Ед. изм.	Величина
1	Производительность фабрики	млн. т/кв	0,35	0,45	0,55
2	Время начала работы фабрики	квартал	8	9	10
3	Максимальная емкость склада	млн. т	1,565	0,865	0,825
4	Количество руды на складе к 2015 г	млн. т	1,565	0,865	0,250

Анализ полученных в ходе расчета результатов позволяет выявить наиболее приемлемый начальный режим работы обогатительной фабрики млн. тонн в квартал. При этом пиковая нагрузка на склад составляет 825 тыс. тонн руды, отставание начала работы фабрики относительно начала добычи руды в карьере –2 года и 1 квартал. К моменту выхода фабрики на проектную мощность первой очереди остаточный запас руды на складе составит 250 тыс. тонн. Он может быть использован в качестве резерва на последующих этапах эксплуатации месторождения.

Проведенный сравнительный расчет эксплуатационных затрат на перегрузочные работы на накопительном складе показал, что экономия затрат для условий месторождения «Олений Ручей» составит 11,3 млн. руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной задачи разработки методики проектирования пунктов перегрузки руды при комбинированном автомобильно-железнодорожном транспорте, на основе установленных зависимостей основных параметров склада от рабочих параметров перегрузочного оборудования, позволяющих повысить эффективность процесса перегрузки руды при использовании в качестве перегрузочного оборудования гидравлических экскаваторов типа обратная лопата.

Основные научные и практические выводы:

1. Проведены анализ и оценка опыта открытой разработки месторождений полезных ископаемых с применением комбинированных видов транспорта, а также существующих методик проектирования перегрузочных пунктов горной массы.

2. Установлены зависимости вместимости и ширины приемной траншеи рудного склада от рабочих параметров перегрузочного экскаватора, на основе которых разработана методика проектирования пунктов перегрузки руды при автомобильно-железнодорожном транспорте.

3. Вместимость приемной траншеи перегрузочного пункта в зависимости от типоразмера гидравлического экскаватора может составлять от 6000 м3 до 18000 м3 руды на 100 м длины траншеи.

4. Разработаны схемы внутрикарьерного и прикарьерного складирования и перегрузки руды на складах с приемной траншеей с помощью гидравлических экскаваторов типа обратная лопата, а также схема внутрикарьерной перегрузки руды с чередованием концентрационного горизонта на смежных уступах, позволяющая исключить образование временно нерабочего целика на участке размещения перегрузочного пункта.

5. Выявлена закономерность изменения длительности цикла эксплуатации перегрузочного склада в зависимости от значения коэффициента отгрузки руды из смежного с приемной траншеей добычного забоя.

6. Перегрузка руды на внутрикарьерном складе с приемной траншеей обеспечивает уменьшение объемов дополнительно извлекаемой горной массы на 15% по сравнению со складами бортового типа.

7. Разработана методика расчета емкости накопительного склада руды в условиях неравномерной производительности карьера по полезному ископаемому.

8. Экономия затрат на перегрузку руды на карьерах, разрабатывающих апатит-нефелиновые месторождения Хибинского массива: на внутрикарьерном складе карьера «Коашва» - 33,1 млн. руб., на накопительном складе карьера «Олений Ручей» - 11,3 млн. руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Якубовский М.М. Обоснование оптимальных параметров складов попутных полезных ископаемых / М.М. Якубовский, Г.А. Холодняков // Записки Горного института. – 2009. – Том 181. – С. 76-79.

2. Якубовский М.М. Совмещенный перегрузочный пункт при комбинированном автомобильно-железнодорожном транспорте / М.М. Якубовский, Г.А. Холодняков // Записки Горного института. – 2010. – Том 186. – С. 90-93.

3. Якубовский М.М. Исследование влияния внутрикарьерных перегрузочных пунктов на скорость понижения горных работ / Г.А. Холодняков, М.М. Якубовский // Записки Горного института. – 2011. – Том 189. – С. 155-160.

4. Якубовский М.М. Обоснование размеров складов попутных полезных ископаемых / Д.Г. Холодняков, М.М. Якубовский // Экология и развитие общества. Материалы XI Международной конференции. – СПб: МАНЭБ, 2008. – С. 120-126.

5. Якубовский М.М. Метод расчета рациональных размеров складов попутных полезных ископаемых // Проблемы геологии и освоения недр. Сборник трудов XII Международного симпозиума имени академика М.А. Усова. – Томск: ТГПУ, 2008. – С. 656-657.

6. Якубовский М.М. Обоснование технологии промежуточного складирования руд с помощью гидравлических экскаваторов типа обратная лопата / Г.А. Холодняков, Д.Н. Лигоцкий, М.М. Якубовский // Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения. Труды 7-ой Межрегиональной научно-практической конференции. – 2009. – Том 1. – С. 206-209.

7. Yakubovskiy M. Application of hydraulic backhoe on reloading warehouses // Challehges and Solutions in Mineral Industry. Freiberg: TU Bergakademie Freiberg, Germany, 2009. – P. 130-133.

8. Yakubovskiy M. Calculation of ore warehouses’ parameters by working out of complicated structure mineral deposits // Scientific Reports on Resource Issues. Volume 3. Freiberg: TU Bergakademie, Germany, 2010. – P. 181-184.

9. Якубовский М.М. Исследование рациональных конструкций внутрикарьерных перегрузочных пунктов / Г.А. Холодняков, М.М. Якубовский // Проблемы индустриально-инновационного развития горнодобывающих отраслей промышленности и мировая геополитика освоения хризотилового волокна. Материалы 5-ой международной научно-практической конференции – Респ. Казахстан, Житикара, 2010. – С. 323-329.

10. Якубовский М.М. Патент на изобретение № 2395443. Способ перегрузки горной массы при комбинированном автомобильно-железнодорожном транспорте / Г.А. Холодняков, Д.Н. Лигоцкий, М.М. Якубовский, 2009.