Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы): расширение сырьевой базы кварцевой отрасли возможно за счет вовлечения в отработку малых кварцевых жил с незначительными запасами. Одной из основных проблем при этом является обоснование экономической и экологической целесообразности освоения таких маломасштабных объектов. Решением может служить использование мощностей и инфраструктуры существующих горно-обогатительных производств при наличии транспортной доступности обогатительной фабрики для данного типа руд. При этом первостепенной задачей является обоснование способа отработки жил. При кажущейся очевидности применения открытого способа – небольшие глубина залегания (до 100 м) и запасы (до 35 тыс. т) – его преимущества могут быть нивелированы относительно большим объемом вскрыши, необходимостью изъятия из лесного оборота соответствующих площадей под размещение отвалов вскрышных пород, следовательно, значительным снижением экономической и экологической эффективности. В данной работе на примере жилы №193 Кузнечихинского месторождения гранулированного кварца комплексно рассматривается вопрос об эффективности и целесообразности отработки запасов малого месторождения ценного сырья подземным способом. Цель работы – разработка технических решений и установление экономической целесообразности освоения малых кварцевых жил. Используемые методы: проведение аналитических и экспериментальных исследований, технико-экономическая оценка технических решений. Результат: cравнение с открытым способом разработки показывает экономическое и экологическое преимущество подземного способа. Разработанная подземная геотехнология обеспечивает экономическую целесообразность освоения жилы №193 Кузнечихинского месторождения при организации обособленного участка в составе действующего Кыштымского ГОКа. Эффективность отработки запасов достигается за счет рационального способа и схемы вскрытия, применения комплекса самоходного оборудования на подготовительных и очистных работах, системы разработки с открытым очистным пространством и площадным выпуском руды, способа массовой отбойки рассредоточенными скважинными зарядами и транспортирования жильной массы на поверхность погрузо-доставочными машинами (ПДМ). Обеспечивается минимизация вредных экологических последствий путем отказа от открытого способа разработки за счет резкого сокращения земельного отвода, сохранения лесного покрова территории, утилизации пустых пород от проходки в выработанном пространстве камер, использования хвостохранилища действующей обогатительной фабрики. Практическая значимость: полученные результаты могут быть использованы при обосновании стратегии развития сырьевой базы высокоценного кварца, изыскании и проектировании подземных рудников, осваивающих маломасштабные месторождения.
Ключевые слова
Малое месторождение, гранулированный кварц, способ и схема вскрытия, система разработки, рассредоточенный заряд.
1. Яковлев В.Л. О развитии методологических подходов к исследованию проблем освоения недр // Проблемы недропользования. 2015. №2. С. 5-9.
2. Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В., Радченко Д.Н. Расширение сырьевой базы горнорудных предприятий на основе комплексного использования минеральных ресурсов месторождений // Горный журнал. 2013. №2. С.86-90.
3. Влияние показателей извлечения на эффективность технологии подземной разработки рудных месторождений / И.В. Соколов, А.А. Смирнов, Ю.Г. Антипин и др. // Изв. вузов. Горный журнал. 2012. №3. С.4-11.
4. Калмыков В.Н., Гоготин А.А., Ивашов А.Н. Экономико-математическое моделирование процесса отработки группы месторождений подземным способом // Горный журнал. 2015. №12. С. 37-41.
5. Определение ценности техногенных георесурсов / С.Е. Гавришев, В.Ю. Заляднов, И.А. Пыталев и др. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2010. №2. С. 5-8.
6. Ben-Awuah E., Richter O., Elkington T., Pourrahimian Y. Strategic mining options optimization: Open pit mining, underground mining or both // International Journal of Mining Science and Technology. 2016. Vol. 26. Iss. 6. P. 1065–1071.
7. Каплунов Д.Р., Радченко Д.Н. Принципы проектирования и выбор технологий освоения недр, обеспечивающих устойчивое развитие подземных рудников // Горный журнал. 2017. №11. С. 52-59.
8. Рославцева Ю.Г., Федорко В.П. Обоснование объемов горно-капитальных работ на карьерах, разрабатывающих малые месторождения // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2012. №10. С. 84-88.
9. Сабянин Г.В. Экологические особенности горно-промышленного производства при освоении жильных месторождений // Экология промышленного производства. 2011. №1. С. 11-15.
10. Антонинова Н.Ю., Славиковская Ю.О., Шубина Л.А. Оценка геоэкологических рисков при возобновлении эксплуатации месторождений // Проблемы недропользования. 2014. №3. С. 197-205.
11. Marschalko M., Yilmaz I., Bednárik M., Kubečka K. Influence of underground mining activities on the slope deformation genesis: Doubrava Vrchovec, Doubrava Ujala and Staric case studies from Czech Republic // Engineering Geology. 2012. Vol. 147. P. 37-51.
12. Петров И.М. Тенденции и особенности развития мирового и российского рынков обогащаемых видов неметаллического минерального сырья // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2010. №6. С. 68-71.
13. Erzurumlu S.S., Erzurumlu Y.O. Sustainable mining development with community using design thinking and multi-criteria decision analysis. Resources Policy. 2015. Vol. 46. Pp. 6-14.
14. Красильников П.А. Кварцевые жилы Кузнечихинского месторождения гранулированного кварца // Разведка и охрана недр. 1999. №3. С. 11-15.
15. Quartz: Deposits, Mineralogy and Analytics. Götze J.; Möckel R. (Eds.). 2012, XVI, 360 p.
16. Кравец Б.Н., Кузьмин В.Г. О состоянии производства высокочистых кварцевых концентратов на Урале. Проблемы и перспективы // Изв. вузов. Горный журнал. 2011. №4. С. 15-19.
17. King B., Goycoolea M., Newman A. Optimizing the open pit-to-underground mining transition // European Journal of Operational Research. 2017. Vol. 257. Iss. 1. P. 297–309.
18. Рыльникова М.В., Ангелов В.А., Туркин И.С. Обоснование технологической схемы и комплекса оборудования для утилизации текущих хвостов обогащения в выработанном подземном пространстве // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2014. №9. С. 62-69.
19. Рыльникова М.В., Радченко Д.Н. Разработка комбинированных геотехнологий полного цикла комплексного освоения месторождений с формированием систем управления потоками природного и техногенного сырья // Проблемы недропользования. 2014. №3. С. 105-113.
20. . Физическое моделирование взрывной отбойки высокоценного кварца / И.В. Соколов, А.А. Смирнов, Ю.Г. Антипин и др. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2017. №1. С. 4–9. doi:10.18503/1995-2732-2017-15-1-4-9.
21. Калмыков В.Н., Пергамент В.Х., Неугомонов С.С. Расчет параметров отбойки трещиноватых руд скважинными зарядами при системах разработки с твердеющей закладкой // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2009. №1. С. 22-24.
22. Sokolov I.V., Smirnov A.A., Antipin Yu.G., Baranovsky K.V., Rozhkov A.A. Resource-saving technology for underground mining of high-value quartz in Kyshtym // Journal of Mining Science. 2015. V. 51. No 6. P. 1191-1202.
23. Минералургия жильного кварца / под ред. В.Г. Кузьмина, Б.Н. Кравца. М.: Недра, 1990. 294 с.
24. Соколов И.В., Смирнов А.А., Рожков А.А. Отбойка кварца рассредоточенными скважинными зарядами при подземной добыче // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2017. №10. С. 178-185.
25. Пат. 2645048 Российская Федерация, МПК F42D3/04 F42D1/08. Способ массовой отбойки скальных руд / А.А. Смирнов, И.В. Соколов, К.В. Барановский, А.А. Рожков, И.В. Качалов; заявитель и патентообладатель ФГБУН ИГД УрО РАН. №2017105990; заявл. 21.02.2017; опубл. 15.02.2018.
26. Шевкун Е.Б. Лещинский А.В. Рассредоточение скважинных зарядов пенополистиролом // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2006. №5. С. 116-123.
27. Предварительное обогащение кварцевого сырья / В.С. Шемякин, С.В. Скопов, Р.В. Маньковский и др. // Изв. вузов. Горный журнал. 2016. №8. С. 74-78.
28. Соколов И.В., Барановский К.В. Выбор эффективной технологии подземной разработки месторождения кварца // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2016. №2. С. 10-17.
29. Методика определения и оптимизации параметров экологически сбалансированной подземной геотехнологии освоения железорудных месторождений / И.В. Соколов, Н.В. Гобов, Ю.М. Соломеин и др. // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2016. №8. С. 379-390.