УДК 504.064 | Перспективы внедрения внутреннего отвалообразования на карьере № 1 открытого акционерного общества «центральный горно-обогатительный комбинат» |
| |
горно-обогатительный комбинат», Кривой Рог | |
Розглядається перспектива та економічна ефективність внутрішнього відвалоутворення на кар'єрі № 1 відкритого акціонерного товариства "Центральний гірничо-збагачувальний комбінат". Організація внутрішньо-кар'єрного відвалоутворення – тимчасового відвалу розкривних порід в обсязі 30 млн. м3 протягом 15 років на площі залягання 624,6 млн. т балансових запасів залізистих кварцитів, у т. ч. 486,2 млн. т окислених і 138,4 млн. т неокислених (що знаходяться в південному торці кар'єру № 1 у маркшейдерських осях 276-426) родовища Велика Глееватка, викликана необхідністю зниження значних витрат на транспортування розкривних порід у зовнішні відвали та наявністю технологічної можливості розміщення зазначеного обсягу розкриву в південному консервіруємому торці кар'єру № 1. | |
Рассматривается перспектива и экономическая эффективность внутреннего отвалообразования на карьере № 1 открытого акционерного общества «Центральный горно-обогатительный комбинат». Организация внутрикарьерного отвалообразования – временного отвала вскрышных пород в объёме 30 млн. м3 в течение 15 лет на площади залегания 624,6 млн. т балансовых запасов железистых кварцитов, в т. ч. 486,2 млн. т окисленных и 138,4 млн. т неокисленных (находящихся в южном торце карьера № 1 в маркшейдерских осях 276-426) месторождения Большая Глееватка, вызвана необходимостью снижения значительных затрат на транспортировку вскрышных пород во внешние отвалы и наличием технологической возможности размещения указанного объёма вскрыши в южном консервируемом торце карьера № 1. |
Введение. Развитие горнорудного производства в Кривбассе является мощным фактором нарушения экологической системы со всеми отрицательными последствиями. Нарушаются значительные площади высокопродуктивных сельскохозяйственных угодий, изменяется ландшафт местности и гидрогеологические условия горнодобывающего региона.
Отрицательно влияют на окружающую среду внешние отвалы складирования вскрышных пород. Их формирование связано с изъятием значительных площадей сельскохозяйственных угодий, что приводит к изменению микроклимата в регионе и целому ряду прямых и косвенных негативных явлений.
Это вызывает необходимость разработки с дальнейшей промышленной проверкой других технологий открытой разработки крутопадающих рудных месторождений, при которой вскрышные породы будут размещаться во временных или постоянных отвалах внутри карьера [1,2]. Эти отвалы впоследствии будут рекультивированы.
© , 2003 |
Технология открытой разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием характеризуется следующим:
1. Выбором направления развития горных работ, размещением внутренних отвалов вскрышных пород внутри карьера, а также производительностью карьера по руде при минимальных издержках.
2. Приёмами отсыпки отвалов. Они заключаются в том, что отсыпка может производиться с использованием автомобильного, железнодорожного и конвейерного транспорта, как с горизонтальной, так и с наклонной поверхности. Высота ярусов составляет от 30 м до 120 м при общей высоте отвала 300-540 м.
3. Последовательностью и способами рекультивации внутренних отвалов скальных пород.
Анализ последних разработок свидетельствует, что имеются положительные подходы и решения [3,4] направленные на сокращение площадей занятых под внешние отвалы. Предлагается временно размещать на отдельных отработанных участках внутренние отвалы.
Открытое акционерное общество «Центральный горно-обогатительный комбинат», созданное в 1997 году, расположено на территории Терновского района г. Кривого Рога. Занимаемая площадь комбината 6262,7 гектара. Под промышленные объекты и складские помещения отведено 930,4 гектара. В составе комбината – 8 основных и 8 вспомогательных цехов, 5 управлений. На комбинате работает свыше 9 тысяч трудящихся, в том числе 7384 работника промперсонала. Общее количество инженерно-технического персонала 1765 человек, 1019 – с высшим образованием.
Концентрат, производимый на комбинате, по качественным характеристикам лучший в Украине. Содержание железа в нём 66-66,3 %. Окатыши выпускают двух видов: офлюсованные (содержание железа 60%), основность – 0,8, мелочь – 5,9%), безосновные (содержание железа 63,5%, основность – 0,1, мелочь – 4%).
Целью этой работы является обоснование необходимости внедрения на карьере № 1 внутреннего отвалообразования.
Сырьевую базу Центрального горно-обогатительного комбината составляют неокисленные и окисленные железистые кварциты месторождений Большая Глееватка (карьер № 1), участок № 6 (карьер № 2), Петровского (карьер № 3) и Артемовского (карьер № 4). Балансовые запасы железистых кварцитов на месторождениях комбината оцениваются в 2048,3 млн. т, в том числе: неокисленных – в 1306,6 млн. т. окисленных – в 741,7 млн. т (таблица 1).
Таблица 1. Состояние балансовых запасов месторождений ЦГОКа на 01.01.2002 г.
Тип руды | Количество балансовых запасов, млн. т | Массовая доля железа, % | |||
разведанные (А+В+С) | предварительно оценённые (С2) | итого | общего | магн. | |
Месторождение Большая Глееватка | |||||
неокисленная | 555,9 | 106,2 | 662,1 | 32,4 | 21,2 |
окисленная | 415,1 | 68,7 | 483,8 | 34,5 | 2,2 |
Всего | 971,0 | 174,9 | 1145,9 | 33,3 | 13,2 |
Участок № 6 | |||||
неокисленная | 140,8 | 27,3 | 168,1 | 37,8 | 24,5 |
окисленная | 204,2 | 53,7 | 257,9 | 37,6 | 2,9 |
Всего | 345,0 | 81,0 | 426,0 | 37,7 | 11,4 |
Петровское месторождение | |||||
неокисленная | 236,2 | 69,3 | 305,5 | 32,6 | 22,8 |
Артемовское месторождение | |||||
неокисленная | 168,2 | 2,7 | 170,9 | 38,4 | 29,7 |
Всего по месторождениям | |||||
неокисленная | 1101,1 | 2005,5 | 1306,6 | 33,9 | 23,1 |
окисленная | 619,3 | 122,4 | 741,7 | 35,6 | 2,4 |
Всего | 1720,4 | 327,9 | 2048,3 | 34,5 | 15,6 |
В том числе без | |||||
неокисленная | 960,3 | 178,2 | 1138,5 | 33,4 | 22,9 |
окисленная | 415,1 | 68,7 | 483,8 | 34,5 | 2,2 |
Всего | 1375,4 | 246,9 | 1622,3 | 33,7 | 16,7 |
Из приведенных данных видно, что основным месторождением является «Большая Глееватка» (50,6% неокисленной руды и 65,2% окисленной), которое разрабатывается карьером № 1.
В настоящее время в карьере вскрыто 26 уступов до горизонта -234 м. Вскрытие месторождения карьером № 1 осуществляется внутренними железнодорожными и автомобильными съездами, пройденными по бортам.
Площадь поверхности, занятая под карьер составляет 517,7 га. Ширина карьера по верху 1630 м, длина – 4130 м. Максимальная глубина карьера от поверхности составляет 355 м. Северный и южный торцы карьера в верхней части до глубины 60 м выведены на проектные контуры.
На верхних трёх горизонтах (95, 86 и 75 м) велись только вскрышные работы по выемке наносов, на всех остальных – вскрышные по скальным породам и добыче руды. В настоящее время горные работы в карьере ведутся на 22 горизонтах с гор. +40 м до гор. -230 м. На вышележащих горизонтах горные работы не ведутся. Добычные работы, в основном, ведутся на нижележащих горизонтах: так по второму железистому пласту по гор.-182м и ниже.
Бурение взрывных и контурных скважин осуществляется станками шарошечного бурения СБШ-250 МН. Выемка горной массы на верхних горизонтах производится экскаваторами ЭКГ-5А и ЭКГ-8И с погрузкой в автотранспорт.
Для транспортирования вскрыши с верхних горизонтов используется железнодорожный транспорт. На нижних горизонтах горная масса автосамосвалами доставляется на внутрикарьерные железнодорожные перегрузочные станции и дробильно-перегрузочный пункт. Вскрышные породы непосредственно из забоев и перегрузочных пунктов железнодорожным транспортом направляются в железнодорожные отвалы № 1, 3 и в выработанное пространство карьера № 2. Железнодорожный транспорт в настоящее время заведен в карьер на глубину 120м до отм. -35 м.
С вводом в эксплуатацию в 1984 году наклонного конвейерного подъёмника, с годовой производительностью 16 млн. т, добываемые руды и скальная порода с глубоких горизонтов транспортируется автосамосвалами до концентрационного гор. -134 м. С подземного дробильного комплекса руда и вскрыша конвейером выдаётся на поверхностный комплекс ЦПТ и оттуда отгружается в железнодорожный транспорт. Руда направляется на обогатительную фабрику, а вскрыша – в отвалы.
В настоящее время горные работы в карьере ведутся на двух участках: северном и южном, так как в середине карьера (маркшейдерская ось 200) расположен концентрационный гор. -134 м конвейерного подъёмника.
С 1987 года отработка карьера № 1 ведётся способом поэтапной разработки бортов и углубки с оформлением временно нерабочих участков рабочего борта методом контурного взрывания, последовательно понижаясь с уступа на уступ с устройством транспортных берм и оставлением временных целиков. Фактическая высота этих целиков превышает проектные.
Систематическое невыполнение объёмов выемки вскрышных пород ухудшило состояние горных работ на карьере № 1, привело к невозможности вовлечения в отработку магнетитовой руды, находящейся ниже достигнутой глубины карьера без разноса западного и восточного бортов карьера высотой 100-260 м, без резкого увеличения годовых объёмов выемки текущей вскрыши, отставание которой на добытую руду за период 1991-2000 гг. составляет 63,9 млн. м3.
Увеличение объёмов вскрышных работ на карьере № 1 возможно путём увеличения горно-транспортного оборудования или резкого сокращения расстояния транспортировки вскрыши и добычи. Первое условие невыполнимо из-за недостатка финансирования. Второе условие выполнимо лишь при кардинальном решении технологии ведения горных работ на карьере [5].
Выполненные работниками ЦГОКа и КГРИ в 1980-1981гг. предпроектные проработки [6] подтвердили экономическую эффективность отработки карьера № 1 системой с многократной перевалкой вскрышных пород, при которой объём внутреннего отвала составляет 66,9 млн. м3 (24,7% общего объёма оставшейся вскрыши). Сравнительные данные эффективности по этапам отработки приводятся в таблица 2.
Сравнивались три схемы подготовки неокисленной руды:
I – многократная перевалка вскрышных пород на глубоких горизонтах;
II – транспортировка вскрышных пород до конвейерного подъёмника и дальше железнодорожным транспортом на ж. д. отвалы;
III – транспортировка вскрышных пород до перегрузочных площадок автотранспортом и дальше железнодорожным транспортом на ж. д. отвалы.
В 2002 году институтом «Кривбасспроект» выполнена работа «ТЭО целесообразности организации внутрикарьерного складирования вскрышных пород в карьере № 1».
В ТЭО выполнено обоснование возможности создания временного отвала вскрышных пород в объёме 30,0 млн. м3 в течение 15 лет (2,0 млн. м3 ежегодно) в пределах оцениваемого участка месторождения Большая Глееватка (рисунок), где запасы железистых кварцитов в осях 276-426 в контуре карьера до глубины 500 м с учётом отработки всех запасов – 624,6 млн. т, в т. ч. неокисленных железистых кварцитов 138,4 млн. т.
Для определения затрат на добычу балансовых запасов железистых кварцитов южной части карьерного поля рассматривалось несколько вариантов добычи:
I вариант включает добычу в этих границах всех запасов окисленных и магнетитовых руд, числящихся на балансе предприятия. При этом рассмотрены условия разработки этой части месторождения до и после создания внутри карьера отвала ёмкостью 30 млн. м3. В связи с отсутствием возможности обогащения окисленных кварцитов на ЦГОКе, также рассмотрен II вариант, который предусматривает добычу в осях 276-426 только магнетитовых руд. При этом весь объём окисленных руд относится к вскрышным породам. Основные технико-экономические показатели, отработки запасов железных руд южной части карьерного поля в маркшейдерских осях 276-426, по обоим вариантам, приведены в таблица 3.
Таблица 2. Сравнительные данные эффективности по этапам отработки
Эта- пы | Объём внут-ренних отвалов в этапе, тыс. м3 | Объём забойной вскрыши во внут- ренние отвалы, тыс. м3 | Среднее расстояние перевозок автотранспортом, км | Общие затраты, тыс. рублей | ||||
При внут-реннем отвало-обра-зовании | При внешнем отвалообразовании | На внут-реннее отва-лооб-разо-вание | На внешнее отвалообразование | |||||
с исполь- зованием конвейер-ного подъемника | с исполь - зованием перегру- зок (на ж. д. трансп.) | с исполь- зованием конвейер-ного подъем- ника | с исполь - зованием перегру- зок | |||||
I | 8560 | 6018 | 1,3 | 0,7 | 3,8 | 2871 | 8206 (+6335) | 12089 (+9218) |
II | 16460 | 7596 | 1,3 | 2,0 | 3,8 | 9829 | 11664 (+1835) | 15247 (+5418) |
III | 8965 | 4130 | 0,8 | 1,4 | 4,6 | 75554 | 5644 (-1910) | 7470 (-84) |
IV | 19565 | 8496 | 0,5 | 1,3 | 3,9 | 6808 | 8954 (+4997) | 15791 (+8983) |
V | 35700 | 171191 | 1,3 | 1,4 | 5,1 | 18826 | 23823 (+4997) | 41112 (+22286) |
VI | 66900 | 29904 | 1,2 | 1,6 | 5,5 | 14151 | 45508 (+32357) | 70067 (+55916) |
Итого | - | - | - | - | - | 60039 | 103799 (+43760) | 161776 (+101737) |
Рисунок. Схема размещения внутрикарьерного отвала на карьере № 1
(согласно «ТЭО…»)
Условные обозначения: 1 – контур карьера на 01.01.02 г.; 2 – контур карьера в отработанном виде; 3 – существующий концентрационный горизонт конвейерного подъёмника на гор. – 134 м; 4 – контур внутреннего отвала ёмкостью 30 млн. м3; 5 – вскрышные породы
Таблица 3. Основные технико-экономические показатели по вариантам отработки
Показатели | I вариант | II вариант | |
до отвала | после отвала | ||
Производительность карьера по добыче руды, всего | 5,1 млн. т | 5,1 млн. т | 4,0 млн. т |
В т. ч. магнетитовой окисленной | 1,1 млн. т 4,0 млн. т | 1,1 млн. т 4,0 млн. т | 4,0 млн. т - |
По извлечению вскрыши | 1,8 млн. м3 | 2,0 млн. м3 | 10,6 млн. м3 |
В т. ч. скальной рыхлой | 1,6 млн. м3 0,2 млн. м3 | 1,8 млн. м3 0,2 млн. м3 | 10,04 млн. м3 0,56 млн. м3 |
По добыче горной массы | 9,78 млн. т (3,37 млнм3) | 10,32 млн. т (3,57 млн. м3) | 34,45 млн. т (11,81 млн. м3) |
Эксплуатационный коэффициент вскрыши | 0,35 м3/т | 0,39 м3/т | 2,65 м3/т |
В связи с незначительным изменением ежегодно извлекаемых объёмов вскрышных пород до и после отсыпки внутрикарьерного отвала, дальнейший расчёт целесообразности отработки всех запасов железистых кварцитов в южной части карьерного поля по I варианту производился с учётом формирования на этой территории отвала ёмкостью 30 млн. м3.
Вскрытие месторождения карьером № 1 по обоим вариантам предусматривается производить внутренними тупиковыми железнодорожными и автомобильными съездами, пройденными по южному борту карьера. Для реализации обоих вариантов, предусматривалось удлинение существующего наклонного конвейерного ствола, проходка штольни и организация нового концентрационного горизонта (гор. -290м). Конвейерный комплекс рассчитан на производительность 16 млн. т горной массы. Также предусматривалось производство горно-капитальных работ с устройством новой въездной траншеи на южном торце карьера с переносом всех коммуникаций. Необходимый объём горно-капитальных работ по вскрытию запасов руды составляет 2910 тыс. м3.
Отработку запасов южной части карьерного поля в маркшейдерских осях 276-426 по обоим вариантам, предусматривается производить после остановки горных работ в северной части карьерного поля. Поэтому для выполнения всех работ предусматривалось приобретение нового оборудования.
В обоих вариантах разработку месторождения предусмотрено производить способом поэтапной разработки сверху вниз поуступно с шириной рабочей площадки 50-60м и применением одноковшовых экскаваторов для погрузки в транспортные средства. Работы по добыче и транспортировке руд осуществляются с применением буровзрывных работ, погрузкой взорванной горной массы экскаваторами ЭКГ-5А в автосамосвалы.
Вскрышные породы на внешние отвалы транспортируются при помощи автомобильно-железнодорожного, автомобильно-конвейерно - железнодорожного и непосредственно железнодорожным транспортом. В карьере для перегрузки вскрышных пород с автомобильного на железнодорожный транспорт построены перегрузочные станции. Кроме того, по циклично-поточной технологии с нижних горизонтов кроме руды выдаётся скальная вскрыша.
Вскрышные породы на внешние железнодорожные отвалы доставляются железнодорожным транспортом, где происходит экскаваторное отвалообразование. Складирование вскрышных пород по обоим вариантам предусматривается осуществлять на тех же отвалах, предусмотренных в проекте вскрытия и подготовки глубоких горизонтов карьера.
В обоих вариантах предусматривается доставка руды автотранспортом на концентрационный горизонт (-290 м), далее конвейерным транспортом на поверхность и железнодорожным транспортом на обогатительную фабрику.
Выводы.
1. Организация внутрикарьерного отвалообразования в карьере № 1 вызвана ограниченностью площадей для складирования вскрышных пород во внешних отвалах, большими затратами на транспортировку пород во внешние отвалы и наличием технической возможности временного складирования внутри карьера.
2. Выполненные в 1981г. проработки и расчёты показали целесообразность внедрения на карьере № 1 ЦГОКа целесообразность внедрения системы разработки с многократной перевалкой вскрышных пород.
3. Выполненные в ТЭО проработки и расчёты показывают, что отработка балансовых запасов окисленных кварцитов южного консервируемого торца карьера № 1 в современных условиях нерентабельна.
4. Убыточной в настоящее время является также отработка окисленных и магнетитовых руд открытым способом в южном торце карьера № 1. Убытки составят 33,987 млн. грн. в год.
5. Размещение временного отвала вскрышных пород в южном торце карьера № 1 в объёме 30 млн. м3 (2 млн. м3 в год) обеспечивает:
- уменьшение дальности транспортировки вскрыши в 3,25 раза;
- экономию эксплуатационных затрат на транспортировку вскрыши в сумме 108 млн. грн. в течение 15 лет (7,2 млн. грн. ежегодно).
6. В случае необходимости отработки указанных балансовых запасов после 15 летнего периода возможен вариант перевалки временного отвала вскрышных пород в отработанное пространство карьера № 1 с применением бестранспортной технологии или автомобильным, конвейерным или железнодорожным транспортом. При этом затраты на перевалку будут незначительными, а с учётом использования вскрышных пород на рекультивацию – будут снижены.
Перечень ссылок
, Шапарь и ресурсосберегающие технологии при открытой разработке месторождений. – М.: Недра, 1993. – 272 с. Методические рекомендации по целенаправленному формированию внутренних отвалов в действующих железорудных и флюсовых карьерах. – Днепропетровск: НГА Украины. – 2001. – 45 с. Романенко обоснование горнотехнической возможности размещения в глубоких карьерах отвалов скальных пород и экологические проблемы их рекультивации. – Днепропетровск: Сб. научн. тр. ИППЭ НАН Украины. – 2001. - № 3. – С. 249-256. , , Романенко -ориентированная технология разработки крутопадающих месторождении с размещением вскрышных пород внутри карьера. Збірник наукових праць 13-ї Міжнародної науково-практичної конференції „Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини”. Випуск 13, Київ, 2003. – 413 с. Мельник глубоких карьеров.– Днепропетровск: Наука и образование, 2000.–184 с.
A. I.Dmitrienko | IMPLEMENTATION PROSPECTS OF INTERNAL DUMPING AT OPEN MINE NO.1 OF OPEN JOINT STOCK COMPANY “CENTRALNY MINING-AND-PROCESSING INTEGRATED WORKS” |
Open Joint Stock Company “Centralny Mining-and-Processing Integrated Works”, Krivoy Rog | |
The paper deals with the prospects and the economic efficiency of internal dumping at Open Mine No.1 of Open Joint Stock Company “Centralny Mining-and-Processing Integrated Works”. Internal dumping at Bolshaya Gleyevatka deposit has been caused by the necessity to cut down huge expenditures for burden transportation to outside dumps; it has also been due to available process possibility to place the burden scope in the southern end face of Open Mine No.1, which is put in dead storage. Internal dumps serve for temporary fifteen-year dumping of 30 mil m3 of burden at the bedding area of balance-sheet ferrous quartzite resources of 624.6 mil t, including 486.2 mil t of oxidized ferrous quartzite and 138.4 mil t of non-oxydized ferrous quartzite (at the southern end face of Open Mine No.1 within surveying axes 276-426). |
Поступила в редколлегию 25 июля 2003 г.
Представлено членом редколлегии канд. техн. наук
