Исследование вопроса транспортировки полезного ископаемого из нижних горизонтов в условиях карьера кальмакир оао «агмк»

Как известно, карьерный автомобильный  транспорт является основным источником загрязнения окружающей среды. Вместе с тем, расчеты показывают, что  размеры потерь от загрязнения окружающей среды, рассчитанные с использованием уже существующих критериев, не могут оказать существенного влияния на принятие решений по вариантам инвестиционных проектов. С целью повышения инвестиционной привлекательности мероприятий по экологизации открытых горных работ представляется правильным использовать в качестве критерия оценки потерь от загрязнения расчетное значение «потерь годовых доходов» из-за простоев горно-транспортного оборудования. Особенно это актуально для алмазодобывающих карьеров, имеющих большую глубину (500 м и более) и относительно небольшие размеры в плане, где простои оборудования составляют до 1500 часов в год.

Все это позволяет утверждать, что  критериальная база оценки инвестиционных проектов долгосрочного формирования транспортных систем глубоких карьеров нуждается в дальнейшем совершенствовании и развитии.

Приведенные материалы отнюдь не претендуют на всесторонность и полноту освещения  вопросов современного карьерного транспорта. Вместе с тем, представляется, что  основные тенденции развития и совершенствования  карьерного транспорта на новом этапе развития открытых горных работ нашли здесь свое отражение.

5.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ  РАЦИОНАЛЬНОГО ВАРИАНТА ПРИМЕНЕНИЯ  КОНВЕЙЕРНОГО ТРАНСПОРТА ГОРНОЙ  МАССЫ.

Очевидно, что основным фактором, определяющим развитие карьерного транспорта, является постоянное ухудшение горно-технических условий разработки месторождений. Когда в конце 60-х годов прошлого века увеличение глубины карьеров на горно-добывающих предприятиях Министерства черной металлургии вызвало ухудшение экономических показателей, окончательно сформировалось направление геотехнологии с конвейеризацией транспортирования взорванных скальных горных пород – т.е. циклично-поточная технология (ЦПТ).

  Применение ЦПТ рассматривалось  как основное направление решения  транспортной проблемы глубоких карьеров, способное помочь выйти из сложившейся кризисной ситуации. При этом ориентировались на мировой опыт использования ленточных конвейеров для подъема горной массы из карьеров. По данным зарубежных источников применение конвейерного транспорта обеспечивает значительное снижение расходов на энергоносители (на 65–70%) и еще более впечатляющее повышение производительности труда (затраты на рабочую силу уменьшаются на 80–93% [15]).

При этом конвейерный транспорт характеризовался наименьшими среди прочих основных видов технологического карьерного транспорта затратами энергии на подъем горной массы (его удельная энергоемкость – расход условного топлива на подъем 1 тонны горной массы на один метр – составляет 1,7–2,3 г, тогда как для автомобильного и железнодорожного аналогичный показатель составляет 4,5–5,2 и 3,4–4,4 г у.т./тхм, соответственно [16]). Но со временем приходится констатировать, что практика применения конвейерного транспорта на карьерах СССР, а затем и в странах СНГ пока не подтверждает столь значительное улучшение технико-экономических показателей, а начавшееся в 70–80 х годах интенсивное внедрение ЦПТ на горно-рудных предприятиях не привело к ожидаемым масштабам развития конвейерного транспорта.

В таблице 1 приведены данные динамики фактических и прогнозных объемов перевозок горной массы с применением технологического конвейерного транспорта (на основе составленного ИГД УрО РАН «Свода показателей развития горных предприятий Минчермета СССР до 2010 года» [17]). В соответствии с ними уже в 1990 г. предусматривались объемы перевозок горной массы с применением ЦПТ в объеме 262,7 млн т. Фактические же объемы составили 177,7 млн т. В последующие годы ситуация выглядела следующим образом:

    1995 г. – планируемые объемы – 305,5 млн.т., фактические – 92,9 млн.т;

    2000 г.  – планируемые объемы  – 370 млн.т., фактические – 112,8 млн.т;

   2005 г. – планируемые объемы – 375,9 млн.т., фактические – 165,5 млн.т.

Таблица 1. Фактические и прогнозируемые объемы перевозок с применением конвейерного транспорта на железорудных карьерах России, Украины и Казахстана (1990–2010 гг.).

Столь существенное различие прогнозных и  фактических объемов перевозок горной массы с применением конвейерного транспорта свидетельствует о том, что либо были допущены ошибки при оценке реальных возможностей ЦПТ, либо нерациональным было использование ее преимуществ, при внедрении на конкретных предприятиях. Полагаем, что имели место оба этих фактора. Вместе с тем, есть основания считать, что темпы внедрения ЦПТ на горно-рудных предприятиях могли быть значительно выше, если были бы рационально реализованы преимущества ЦПТ, строго воплощены конкретные рекомендации научно-исследовательских институтов.

Как правило, выделяют следующие основные причины недостаточного использования  преимуществ ЦПТ:

ПРИЧИНА №1 - Отставание от мирового уровня развития геотехники и, как следствие, отсутствие эффективного отечественного оборудования; главным образом, мобильных дробильных и дробильно-перегрузочных комплексов ЦПТ, а также средств конвейерного крутонаклонного подъема горной массы.

ПРИЧИНА №2 - Необходимость выполнения большого дополнительного объема вскрышных работ по разносу нерабочего борта карьера или оставления целиков для размещения дробильно-перегрузочных пунктов внутри карьера, что снижает конкурентоспособность применения схем с конвейерным транспортом горной массы.

ПРИЧИНА №3 - Нерациональные решения по выбору и сочетанию основного горно-транспортного оборудования, организации работы дробильно-конвейерных комплексов.

5.3. Причины недостаточного  использования преимуществ ЦПТ

ПРИЧИНА №1: Применение лучших образцов передвижных дробильных установок позволяет существенно повысить эффективность применения конвейерного транспорта. Так, использование передвижного дробильного агрегата фирмы «Krupp Fordertechnik» на Полтавском ГОКе позволило снизить высоту подъема горной массы автотранспортом до 107 м и высвободить 9 автосамосвалов по сравнению с ранее применявшейся дробильной установкой с ограниченной мобильностью. При этом весь комплекс располагается на временно нерабочем борту карьера и, что особенно важно, может переноситься по мере развития горных работ. Однако следует иметь в виду, что первые промышленные образцы передвижного дробильного оборудования были изготовлены фирмой «Крупп Индастри унд Стальбау» (ФРГ) лишь в 1980 г.

Решения же по развитию ЦПТ на ряде карьеров принимались значительно раньше. Отсутствие надежных, серийно изготавливаемых мобильных дробильных установок привело к принятию компромиссного решения об использовании в схемах с конвейерным транспортом на начальном этапе типовых корпусов крупного дробления горной массы. При этом предусматривалась возможность переноса части оборудования на новое место расположения перегрузочного пункта по мере углубления карьера и развития горных работ. То есть, дробильно-перегрузочные пункты в проектах закладывались как полустационарные. Была разработана и соответствующая методическая база для обоснования вопросов переноса и размещения таких пунктов [18], основными положениями которой являются следующие:

- создана  методика выбора горизонтов карьера  и периода размещения на них перегрузочных дробильных пунктов, позволяющая по мере развития карьера не только оптимизировать распределение грузопотоков между автомобильным и конвейерным звеньями транспортной системы, а также определять границу перехода на автомобильно-конвейерный транспорт, но и решать задачу формирования концентрационных горизонтов с учетом влияния местоположения перегрузочных пунктов и конвейеров в карьере на развитие горных работ;

- установлено,  что для карьеров с большой  площадью и глубиной распространения рудных тел, в отличие от карьеров с крутопадающими рудными телами, шаг переноса перегрузочных пунктов может не зависеть от величины затрат в автотранспортном звене и дробильно-конвейерном комплексе, но время переноса и общее количество переносов меняются (при увеличении стоимости транспортировании руды автомобилями перегрузочные пункты рационально переносить в более ранние сроки, поэтому количество переносов увеличивается);

- при  наличии нескольких перегрузочных  пунктов в дробильно-конвейерном  комплексе характерным является их распределение по высоте добычной зоны.

На  основе этих положений были разработаны  рекомендации по вариантам размещения дробильно-конвейерного комплекса  в торце северо-восточного и северо-западного  бортов Стойленского карьера железистых кварцитов, которые были учтены при проектировании. В соответствии с ними предусматривался перенос дробильно-конвейерного комплекса по мере развития горных работ. Однако эти проектные решения не были выполнены, и в 2000 г. до этого хорошо себя зарекомендовавший комплекс ЦПТ с применением автомобильно-конвейерно-железнодорожного транспорта горной массы на карьере Стойленского ГОКа не был перенесен на другой борт, как предусматривалось ранее, а окончательно демонтирован. Это свидетельствует не только о недостатках применения конвейерного транспорта с полустационарными перегрузочными пунктами, но и о непоследовательности в выполнении ранее принятых проектных решений.

Что касается широко распространенного  в научно-технической литературе по вопросам применения конвейерного транспорта тезиса о том, что одним из основных вариантов повышения его эффективности является применение крутонаклонного подъема горной массы, то исследования по обоснованию эффективных областей его применения, проведенные в ИГД УрО РАН [19]), не позволяют говорить об этом столь однозначно.

Определение целесообразных областей применения крутонаклонных конвейеров в сравнении с обычными ленточными конвейерами проведено  для условий переработки комплексами  ЦПТ скальных горных пород и руд  в объемах 5,10, 20, 30 млн т в год при высотах подъема транспортируемого материала 100, 200, 300, 400, 500, 600 метров. При выборе параметров конвейерного оборудования принималась рациональная при перемещении скальной крупнодробленой горной массы скорость движения конвейерной ленты 3,15 м/с. Выбор оборудования сборочного автомобильного транспорта проводился исходя из рациональной высоты подъема горной массы автосамосвалами равной 60–80 м, при этом средневзвешенное плечо откатки автотранспортом не превышало 2,0 км.

Эффективные условия применения крутонаклонных ленточных конвейеров устанавливались на основании анализа оценочных показателей, включающих суммарные и удельные капитальные затраты, суммарные и удельные эксплуатационные расходы, производительность труда, удельную металлоемкость и удельную знергонасыщенность, которые определялись в целом для комплекса ЦПТ.

С целью  выявления возможного оптимального угла установки крутонаклонных конвейеров исследовано изменение основных технико-экономических показателей  дробильно-конвейерных комплексов при их годовой производительности 20 млн.т, разных углах наклона трассы конвейерных подъемников и высотах подъема транспортируемого материала 100, 300 и 600 м.

Расчеты показывают, что при одинаковых высотах  подъема транспортируемого материала с увеличением угла наклона трассы конвейерных подъемников основные технико-экономические показатели (установленная мощность двигателей, капитальные затраты и эксплуатационные расходы на дробильно-конвейерное оборудование) практически не изменяются или монотонно убывают (масса конвейерного оборудования). Более интенсивно снижаются затраты на горно-капитальные работы и их погашение. Так, с увеличением угла наклона конвейерных подъемников с 18 до 60 град. – на 16–49% в зависимости от высоты подъема.

За счет этого происходит снижение суммарных капитальных затрат и эксплуатационных расходов на дробильно-конвейерный комплекс. Интенсивность их уменьшения при различных высотах подъема транспортируемого материала можно проследить по изменению удельных показателей (рисунки 1 и 2). Результаты исследований показывают, что крутонаклонные конвейерные подъемники при углах их установки более 35 град. существенно эффективнее обычных ленточных конвейерных подъемников, что в рассматриваемых условиях дает возможность уменьшить суммарные капитальные затраты и суммарные эксплуатационные расходы.

В общих  капитальных затратах на комплексы  ЦПТ весьма значительны расходы  на горно-капитальные работы, связанные  с размещением в карьере дробильно-перегрузочных  пунктов и конвейерных подъемников.

Для расчета оценочных показателей  в заданных условиях предварительно по ранее разработанной модели было выбрано оборудование комплексов ЦПТ. Ширина лент при использовании крутонаклонных конвейеров существенно выше, чем  при использовании обычных ленточных конвейеров, что обусловлено конструктивными особенностями крутонаклонных конвейеров. В связи с различной надежностью работы сравниваемого оборудования коэффициент готовности дробильно-конвейерных комплексов (ДКК) с крутонаклонными конвейерами для рассматриваемых условий практически всегда ниже этой величины для ДКК с обычными ленточными конвейерами. Это приводит к необходимости увеличения часовой производительности технических средств, обеспечивающих перевозку заданных годовых объемов горной массы ДКК с крутонаклонным подъемом.