Стратегия и методология при проектировании комбинированной разработки рудных месторождений

Анализ геотехнологических и геомеханических особенностей комбинированной разработки крупных рудных отечественных месторождений и проблем, возникающих преимущественно в переходный период с одного способа добычи к другому, свидетельствует о том, что основной причиной негативных явлений (снижение объемов и рентабельности добычи, трудности решения организационных и геомеханических проблем) является, наряду с усложнением горно-геологических условий, отсутствие обоснованной долгосрочной геотехнологической стратегии освоения месторождения.

Следовательно, требуется комплексный подход, с учетом современной ситуации на конкретном месторождении уже на ранних стадиях проектирования рациональной геотехнологической стратегии освоения месторождений, комбинированной геотехнологией.

В рамках геотехнологической стратегии должен быть принят ряд важнейших и наиболее «инерционных» проектных решений, включая:

· выбор способа и технологии вскрытия и добычи полезного ископаемого при поэтапном развитии горных работ;

· определение рационального сочетания открытых и подземных горных работ, физико-химических и специальных способов добычи при плановом воспроизводстве мощностей и своевременном техническом переоснащении производства;

· обоснование способа управления горным давлением при выемке запасов переходной зоны и нижележащих;

· выбор способа управления качеством потоков минерального сырья от открытых, открыто-подземных и подземных работ, участка физико-химических технологий в их временной и пространственной взаимосвязи с обеспечением полноты и комплексности освоения недрс соблюдением экологической безопасности;

· установление условий перехода от одной технологии к другой и определение мер по заблаговременному обеспечению такого перехода.

Формирование стратегии в начальный период освоения месторождения с определением не столько границ, сколько условий перехода к альтернативной технологии и заложением на весь период разработки единой схемы вскрытия, обеспечивает возможность эффективного функционирования каждого из способов извлечения полезных ископаемых из недр. Максимальное приближение глубины рабочего проектирования к периоду освоения конкретного участка месторождения с определением в рамках общей стратегии рациональной типовой технологической схемы выемки руды позволяет компенсировать усложнение условий эксплуатации месторождений и обеспечить безопасность, эффективность и высокое качество освоения недр. Современная оценка эффективности недропользования требует более полного учета качества георесурсов и управления качеством добываемого сырья по всем технологическим циклам добычи и переработки.

Методология комбинированной разработки месторождений должна предусматривать совместную оптимизацию проектных задач на различных этапах освоения месторождения по выбору наиболее эффективной схемы вскрытия, подготовки, очистной выемки и порядка отработки запасов.

Технологическая схема разработки месторождения комбинированным способом, особенно для выемки запасов переходных зон, наряду с общими требованиями комплексности и высокой полноты освоения запасов, достижения проектной производительности, минимальных экономических затрат и максимального эффекта, должна обеспечивать:

• решение вопросов комплексного проектирования открытых и подземных горных работ, а при необходимости физико-химических и специальных геотехнологий;

• выбор наиболее рациональной и эффективной технологии из всех возможных сочетаний технологических процессов различных способов разработки;

• повышение эффективности освоения всего месторождения как сложной динамической геосистемы за счет оптимизации границы перехода от одной геотехнологии к другой;

• соответствие конструкции систем разработки, параметров технологии и порядка отработки запасов морфологическим особенностям запасов и специфике геомеханических процессов;

• управляемое состояние сформированной при реализации различных геотехнологий сложной динамической горнотехнической системы путем обоснования параметров конструктивных элементов систем разработки, находящихся в сложном напряженно-деформированном состоянии;

• надежную изоляцию подземного очистного пространства от аэродинамических связей с атмосферой карьера;

• сокращение срока строительства и ввода в эксплуатацию подземного рудника за счет использования для вскрытия шахтных запасов карьерного пространства, существующих карьерных коммуникаций и сооружений;

• согласование и взаимоувязку графиков строительства, подготовки и производства очистных работ в карьере и на подземном руднике;

• повышение интенсивности отработки запасов месторождения за счет возможности совмещения эксплуатационных работ в карьере, на подземном руднике и участке физико-химических технологий;

• повышения полноты и комплексности освоения запасов месторождения ха счет вовлечения в эксплуатацию физико-химическими технологиями бедных руд и отходов горно-металлургического производства.

30. Основные требования при проектировании горных работ в переходной зоне от открытых к подземным геотехнологиям

При проектировании горных работ в переходной зоне от открытых к подземным геотехнологиям следует учитывать:

• Технология отработки запасов переходной зоны вблизи границы применения способов, ввиду специфики технологических решений, должна быть выделена в самостоятельный проект.

• При этом карьер должен рассматриваться в качестве основной вскрывающей выработки для освоения под- карьерных запасов, что предполагает размещение в нем перегрузочных пунктов, вентиляционных установок, поддержание карьерных съездов на длительный период эксплуатации.

• В свою очередь, выработки подземного рудника используются для решения вопросов осушения и вентиляции глубокого карьера, укрепления откосов его бортов, обуривания труднодоступных рудных участков и их взрывания, а также в качестве запасного выхода из карьерного пространства, через который может осуществляться и доставка в карьер вспомогательных материалов и выдача добытой рудной массы.

• Основной задачей открытых работ при постановке основания бортов карьера в предельное положение является создание благоприятных условий для эффективной и безопасной отработки законтурных запасов открыто- подземными и подземными технологиями.

Отдельные требования к отработке запасов переходных зон являются взаимно влияющими, противоречащими и даже в ряде случаев взаимно исключающими: полнота выемки запасов в сложных условиях и минимизация затрат, обеспечение надежной изоляции подземного рудника и максимальное использование карьерного пространства для выемки запасов переходных зон, взаимозависимость объемов и динамики отработки запасов, предусмотренных для добычи открытой, подземной и комбинированной технологиями, и максимальная эффективность освоения месторождения. Поэтому удовлетворение таких требований может быть частичным, формироваться на компромиссной основе, либо часть позиций может игнорироваться с целью наиболее полного выполнения других, более важных для данного месторождения в существующих условиях, диктуемых организационно-экономической ситуацией и требованиями инвестора и рынка.

Следует указать еще на одну особенность проектирования работ в переходной зоне. Она состоит в необходимости комплексного подхода при проектной проработке к решению таких проблем, как управление состоянием подрабатываемых бортов карьера, изоляция подземных выработок, организация совмещения открытых и подземных работ. Предотвращение неуправляемого проникновения паводковых и ливневых вод в массовом порядке и исключение аэродинамических связей подземных выработок с атмосферой карьера обеспечивается путем возведения системы шлюзов, перемычек, искусственных барьерных целиков и временного оставления рудных, засыпки дна карьера породами, применения нагнетательной и комбинированной схем проветривания, местного подогрева шахтного воздуха.