ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 622.013
DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-2-23-35
Аннотация
Актуальность темы исследования. Переход от открытых горных работ кподземным, как правило, характеризуется снижением доходности горнодобывающего предприятия. В связи с этим актуальной научно-технической задачей является обоснование подземной геотехнологии отработки подкарьерных запасов, позволяющей минимизировать экономический ущерб в переходный период. Цель работы. Исследование параметров подземной геотехнологии с учетом горно-геологических и горнотехнических факторов, влияющих на эффективность освоения подкарьерных запасов месторождения в условиях ужесточения требований экологической безопасности. Методы исследований. Использован метод экономико-математического моделирования, позволяющий исследовать особенности функционирования отдельных технологических процессов и прогнозировать технико-экономические показатели подземной геотехнологии. Результаты исследований. Исследовано влияние высоты подкарьерного этажа на показатели извлечения руды при различных вариантах систем разработки. С целью улучшения показателей извлечения руды и сохранения земной поверхности разработан вариант подэтажно-камерной системы разработки с сухой закладкой и восходящим порядком выемки подкарьерных запасов. Установлены зависимости влияния высоты подкарьерного этажа, изменяющейся в интервале от 40 до 100 м, и производственной мощности предприятия в переходный период, изменяющейся в интервале от 0,8 до 2,4 млн т/год, на основные технико-экономические показатели отработки подкарьерных запасов рудных месторождений. Выводы.Определено, что предлагаемая технология в сравнении с традиционной наиболее эффективна по критериям потерь, разубоживания и себестоимости добычи руды, несмотря на меньшую производительность труда на очистной выемке, предусматривающей процесс закладки выработанного пространства. Наилучшие технико-экономические показатели достигаются при высоте подкарьерного этажа равной 40 м и производственной мощности шахты 1,6 млн т/год.
Ключевые слова
подкарьерные запасы, система разработки, технико-экономические показатели, высота этажа, производственная мощность, себестоимость добычи руды.
Для цитирования
Оптимизация параметров подземной геотехнологии отработки подкарьерных запасов рудных месторождений методом экономико-математического моделирования / Антипин Ю.Г., Барановский К.В., Рожков А.А., Никитин И.В., Соломеин Ю.М.// Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №2. С. 23–35.https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-2-23-35
1. Karakus M., Zhukovskiy S., Goodchild D. Investigating the Influence of Underground Ore Productions on the Overall Stability of an Existing Open Pit // Procedia Engineering. 2017. Vol. 191. P. 600–608.
2. Влияние горнотехнических факторов на технико-экономические показатели отработки подкарьерного этажа под породной подушкой в условиях железорудных месторождений / И.В. Соколов, Ю.Г. Антипин, А.А. Рожков, И.В. Никитин, Ю.М. Соломеин // Известия вузов. Горныйжурнал. 2021. №8. С. 5–14 (InEng.). DOI: 10.21440/0536-1028-2021- 8-5-14
3. Обоснование рациональных вариантов перехода с открытого на подземный способ разработки месторождения «Малый Куйбас» / В.Н. Калмыков, С.Е. Гавришев, К.В. Бурмистров, А.А. Гоготин, О.В. Петрова, Н.Г. Томилина // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2013. №4. С. 132–139.
4. King B., Goycoolea М., Newman A. Optimizing the open pit-to-underground mining transition // European Journal of Operational Research. 2017. Vol. 257. No. 1. P. 297–309.
5. Combined optimization of an open-pit mine outline and the transition depth to underground mining / D. Whittle, M. Brazil, P. Grossman, H. Rubinstein, D. Thomas // European Journal of Operational Research. 2018. P. 268. DOI: 10.1016/j.ejor.2018.02.005.
6. Afum B.O., Ben-Awuah, E. A Review of models and algorithms for surface-underground mining options and transitions optimization: some lessons learnt and the way forward // Mining. 2021. Vol. 1. P. 112–134. https://doi.org/10.3390/mining1010008.
7. Flores G., Catalan A. A transition from a large open pit into a novel «macroblock variant» block caving geometry at Chuquicamata mine, Codelco Chile // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2019. Vol. 11. Iss. 3. P. 549–561.
8. Геотехнологические аспекты стратегии освоения крупных железорудных месторождений / И.В. Соколов, А.А. Смирнов, Ю.Г. Антипин, Н.В. Гобов, К.В. Барановский, И.В. Никитин, Ю.М. Соломеин, А.А. Рожков // Проблемы недропользования. 2014. №3(3). С. 113–125.
9. Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В. Развитие научно-методических основ устойчивости функционирования горнотехнических систем в условиях внедрения нового технологического уклада // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. № 4. С. 24–39.
10. Соколов И.В. Оценка эффективности подземной геотехнологии при обосновании стратегии комбинированной разработки рудных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2011. №S11. С. 480–493.
11. Operator influence on the loading process at LKAB's iron ore mines / A. Gustafson, H. Schunnesson, J. Paraszczak, G. Shekhar, S. Bergstróm, P. Brãnnman // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2020. Vol. 120. Iss. 3. P. 191–202. DOI: 10.17159/2411-9717/376/2020.
12. Обзор комбинированных систем подземной разработки рудных месторождений / Ю.Г. Антипин, К.В. Барановский, А.А. Рожков, М.В. Клюев // Проблемы недропользования. 2020. № 3(26). С. 5–22. DOI: 10.25635/2313-1586.2020.03.005.
13. Рогов В.Ю. Оценка перспектив развития черной металлургии Иркутской области на основе ресурсов восточных Саян и инновационных технологий // Вестник Забайкальского государственного университета. 2022. Т. 28. №2. С. 19–28. DOI: 10.21209/2227-9245-2022-28-2-19-28.
14. Ресурсовоспроизводящие, экологически сбалансированные геотехнологии комплексного освоения месторождений Курской магнитной аномалии / К.Н. Трубецкой, Д.Р. Каплунов, В.К. Томаев, И.И. Помельников // Горный журнал. 2014. №8. С. 45–49.
15. Svartsjaern М., Saiang D. Conceptual Numerical Modeling of Large-Scale Footwall Behavior at the Kiirunavaara Mine, and Implications for Deformation Monitoring // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2016. No. 49. Р. 943–960. DOI: 10.1007/s00603-015-0750-x.
16. Подземная геотехнология при комбинированной разработке мощного железорудного месторождения / И.В. Соколов, А.А. Смирнов, Ю.Г. Антипин, И.В. Никитин, К.В. Барановский // Известия вузов. Горный журнал. 2014. № 7. С. 25–32.
17. Савич И.Н. Проблемы применения систем с принудительным обрушением при подземной разработке рудных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2014. № S1. С. 366–373.
18. Лобанов Е.А., Еременко А.А. Разработка подкарьерных рудных запасов месторождения Олений ручей // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2021. № 4(146). С. 86–95. DOI: 10.26730/1999-4125-2021-4-86-95.
19. Русин Е.П., Стажевский С.Б. О современном состоянии и перспективах шведского варианта системы добычи руд с подэтажным обрушением // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2017. Т. 2. № 2. С. 112–116.
20. Шамиев Ж.Б., Алибаев А.П. Технология комбинированной разработки подкарьерных запасов системой подэтажного обрушения с секционной отбойкой и торцевым выпуском руды через щель // Современные проблемы механики сплошных сред. 2010. №12. С. 62–70.
21. Shekhar G., Gustafson А. Draw control strategies in sublevel caving mines – a baseline mapping of LKABs Malmberget and Kiirunavaara mines // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2018. Vol. 118. No. 7. Р. 723–733.
22. Tan Y., Guo M., Hao Y., Zhang C., Song W. Structural Parameter Optimization for Large Spacing Sublevel Caving in Chengchao Iron Mine // Metals. 2021. No. 11. P. 1619. https://doi.org/10.3390/met11101619.
23. Parameters influencing full scale sublevel caving material recovery at the Ridgeway gold mine / I.D. Brunton, S.J. Fraser, J.H. Hodgkinson, P.C. Stewart // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2010. Vol. 47. No. 4. P. 647–656.
24. Каплунов Д.Р. Проблемы комбинированной геотехнологии при устойчивом экологически сбалансированном освоении недр // Горный журнал. 2018. № 1. С. 14-17. DOI: 10.17580/gzh.2018.01.01.
25. Мажитов А.М. Оценка степени техногенного преобразования участка недр при разработке месторождения с обрушением руды и вмещающих пород в восходящем порядке // Горная промышленность. 2021. № 4. С. 113-118. DOI: 10.30686/1609-9192-2021-4-113–118.
26. Комплексная экологоориентированная подземная геотехнология добычи и обогащения железных руд / И.В. Соколов, Н.В. Гобов, А.А. Смирнов, А.Н. Медведев // Экология и промышленность России. 2013. № 9. С. 16–20.
27. Wang Zhenwei, Song Gaofeng, Ding Kuo. Study on the Ground Movement in an Open-Pit Mine in the Case of Combined Surface and Underground Mining // Advances in Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 2020. DOI: 10.1155/2020/8728653
28. Бондаренко А.А., Шарипов Р.Х. Опыт и сравнительный анализ эффективности эксплуатации дизельных и электрических погрузочно-доставочных машин // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2021. № 4. С. 246-257. DOI: 10.46689/2218-5194-2021-4-1-246-257.
29. Casteel K. Underground haulage equipment trends // Engineering and Mining Journal. 2008. April. P. 773–775.
30. Li J.-G., Zhan K. Intelligent mining technology for an underground metal mine based on unmanned equipment // Engineering. 2018. №. 4. P. 381–391.
31. Отработка железорудного месторождения технологией с комбинированной закладкой / А.А. Смирнов, К.В. Барановский, А.А. Рожков, Ю.М. Соломеин // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2021. № 5-1. С. 62–76. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_51_0_62.
32. Design and construction of a combined underground paste backfilling and surface paste storage system in Baiyinchagan Polymetallic Mine / L. Guo, H.Wang, X. Sun, J. Zhou, X. Liang // Proceedings of the 20th International Seminar on Paste and Thickened Tailings. – Beijing: University of Science and Technology, Beijing. 2017. P. 346–357. https://doi.org/10.36487/ACG_rep/1752_38_Guo
33. Wu J. Research on sublevel open stoping recovery processes of inclined medium thick orebody on the basis of physical simulation experiments // PLoS ONE. 2020. Vol. 15(5). e0232640. 10.1371/ journal.pone.0232640. DOI: 10.1371/journal.pone.0232640.
34. MacNeil J. A stochastic optimization formulation for the transition from open pit to underground mining // Optimization and Engineering. 2017. Vol. 18. P. 793–813. DOI: 10.1007/s11081-017-9361-6.
35. Pourrahimian Y., Askari Nasab H., Tannant D. A multi-step approach for block-cave production scheduling optimization // International Journal of Mining Science and Technology. 2013. Vol. 23. P. 739–750. DOI: 10.1016/j.ijmst.2013.08.019.
36. Неверов С.А., Конурин А.И., Шапошник Ю.Н. Безопасность очистных работ при подэтажной выемке с обрушением в тектонически напряженных массивах// Интерэкспо Гео-Сибирь. 2021. Т. 2. №3. С. 311–321. DOI: 10.33764/2618-981X-2021-2-3-311-321.
37. OredilutioncontrolpractisedatSindesarKhurdMineofHindustanZincltd. / S. Dutta, A. Lal, V. Chittora, L. Chordia, D. Tailor // Design Methods 2015: Proceedings of the International Seminar on Design Methods in Underground Mining. Australian Centre for Geomechanics Perth. P. 553–568. https://doi.org/10.36487/ACG_rep/1511_35_Dutta
38. Соколов И.В., Антипин Ю.Г., Никитин И.В. Принципы формирования и критерий оценки геотехнологической стратегии освоения переходных зон рудных месторождений подземным способом // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2017. №9. С. 151–160. DOI: 10.25018/0236-1493-2017-9-0-151-160.
39. Соколов И.В., Антипин Ю.Г., Никитин И.В. Методология выбора подземной геотехнологии при комбинированной разработке рудных месторождений: монография. Екатеринбург: Изд-во Урал.ун-та, 2021. 340 с.
40. Sokolov I.V., Smirnov A.A., Rozhkov A.A. Technology of Blasting of Strong Valuable Ores with Ring Borehole Pattern // Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 237. P. 285–291. DOI: 10.31897/PMI.2019.3.285.