Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ШУРИГІН Володимир Дмитрович

УДК 622.271:553.068.5

Обґрунтування раціональних параметрів відкритої розробки розсипних родовищ в складних гірничо-геологічних умовах (на прикладі Малишевського родовища)

Спеціальність 05.15.03 - “Відкрита розробка родовищ корисних копалин”

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Дніпропетровськ - 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі відкритих гірничих робіт Національного гірничого університету (м. Дніпропетровськ) Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор

Гуменик Ілля Львович,

завідувач кафедри відкритих гірничих робіт Національного гірничого університету Міністерства освіти і науки України (м. Дніпропетровськ).

Офіційні опоненти -

доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Пригунов Олександр Сергійович,

старший науковий співробітник відділу проблем розробки технологій вугільних родовищ Інституту геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України (м. Дніпропетровськ);

кандидат технічних наук

Куліш Владислав Андрійович,

заступник директора з наукової роботи Державного науково-дослідного, проектно-конструкторського та проектного інституту вугільної промисловості “УкрНДІпроект” Міністерства палива та енергетики України (м. Київ).

Провідна установа: Криворізький технічний університет Міністерства освіти і науки України, кафедра відкритих гірничих робіт.

Захист відбудеться “ 17 ” червня 2004 р. о 12.30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.080.02 із захисту дисертацій при Національному гірничому університеті Міністерства освіти і науки України за адресою: 49027, м. Дніпропетровськ-27, пр. К. Маркса, 19.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національного гірничого університету Міністерства освіти і науки України.

Автореферат розісланий “ 14 ” травня 2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

Д 08.080.02, канд. техн. наук, доцент В.В. Панченко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Сировинна база рідкісних металів України представлена комплексними розсипами мінералів, зв'язаних в основному із залишковою корою вивітрювання Українського щита. Розробляються делювіально-алювіальні, частково елювіальні, розсипи басейну р. Ірша (Житомирська область) і прибережно-морська Самотканська (Малишевська) розсип у Середній Наддніпрянщині. Остання, найбільш велика з усіх, є сировинною базою Вільногірського державного гірничо-металургійного комбінату (ВДГМК) - одного з найбільших у світі підприємств з видобутку і переробки корисних копалин, що містять мінерали рідкісних металів.

Стабільна робота гірничих підприємств, які розробляють розсипні родовища, залежить від своєчасного залучення в розробку перспективних родовищ (Матронівська ділянка Малишевського родовища, Волчанське родовище, розсипи в басейні р. Ірша та ін.). Для цього необхідно обґрунтування раціональних параметрів відкритої розробки в конкретних гірничо-геологічних умовах, що дозволить ефективно керувати гірничим виробництвом у сучасних економічних умовах.

Технологічними особливостями цих родовищ є складний і суттєво змінний характер гірничо-геологічних умов розробки і якості корисних копалин, а також підвищена небезпека при виконанні основних технологічних процесів у кар'єрі в зв'язку з виникненням зсувів. Так, тільки на кар`єрі №7 ВДГМК на горизонтах +133 - +150 м протягом 1993 - 2000 років мали місце 10 зсувів порід розкриву, загальним об`ємом більш ніж 0,5 млн м3, які істотно вплинули на ефективність відкритих гірничих робіт і обумовили додаткові об'єми заукоски бортів (близько 350 тис. м3) з метою придання укосу борту кар'єру кута сталого положення (20...220). Виконання гірничих робіт з параметрами, що відповідають змінним гірничо-геологічним умовам і технологічним ситуаціям, буде значно ефективніше, але вимагає точної оцінки стану масиву й уміння враховувати його за допомогою відповідних технологічних рішень.

На сьогодні витрати на видобуток корисної копалини у собівартості кінцевої продукції коливаються від 40 до 50%. З них на транспорт витрачають 55 - 60%. Частка гідротранспорту складає 95 % і 86% відповідно для кар'єрів №7 “Північ” і “Південь” від загальних витрат на транспортування. Таким чином, від ефективності роботи гідротранспортного комплексу в значній мірі залежать витрати на видобуток корисної копалини. Але, як показав аналіз відомих розробок, залежності параметрів гірничих робіт від гідравлічних характеристик гідротранспортного комплексу і якісного складу гідросуміші стосовно до гірничо-геологічних умов Малишевського родовища вивчені недостатньо.

Не менш актуальним при розробці розсипних родовищ в складних і суттєво змінних гірничо-геологічних умовах є питання встановлення відповідності параметрів розкривних робіт і складу технологічного устаткування характеру цих умов.

В зв'язку з цим в роботі вирішувалась актуальна науково-практична задача, що полягає в обґрунтуванні методик визначення параметрів гірничих робіт у залежності від істотно змінних гірничо-геологічних умов і розробці технологічних рішень з удосконалення технологічних схем відробки розкривних і видобувних уступів із забезпеченням стійкості бортів кар'єрів і відвалів у складних гірничо-геологічних умовах освоєння розсипних родовищ.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до схваленої Постановою Кабінету Міністрів України №1918 від 18.10.99 “Комплексної програми розвитку кольорової металургії України на період до 2010 року” та державної програми “Створити й освоїти технології та технічні засоби, які забезпечують екологічно чисті процеси видобутку й переробки корисних копалин за рахунок використання безвідходних технологій та утилізації відходів промислових виробництв”, а також в рамках госпдоговірної теми Національного гірничого університету “Пошук шляхів підвищення ефективності виробництва гірничих робіт на кар`єрах ВДГМК”, з якої автор був виконавцем (№ держреєстрації 0102U004379).

Мета роботи - розробка методик визначення науково обґрунтованих раціональних параметрів відкритої розробки розсипних родовищ у складних гірничо-геологічних умовах.

Для досягнення зазначеної мети в дисертації були поставлені і вирішені такі задачі:

1) обґрунтування стійкості бортів кар'єру і відвалів у складних гірничо-геологічних умовах;

2) установлення ефективних параметрів роботи гідротранспортного комплексу у взаємозв'язку з раціональними параметрами видобувних робіт;

3) удосконалення параметрів технології виробництва розкривних робіт з урахуванням стійкості уступів і бортів кар'єру і відвалів;

4) обґрунтування вибору нового гірничо-транспортного обладнання і технології розробки розкривних порід у складних гірничо-геологічних умовах.

Об'єкт дослідження - виймально-навантажувальні роботи і процес переміщення гірничої маси при виконанні розкривних і видобувних робіт у складних і суттєво змінних гірничо-геологічних умовах освоєння розсипних родовищ.

Предмет дослідження - залежності параметрів гірничих робіт від складних і суттєво змінних гірничо-геологічних умов розсипних родовищ.

Методи досліджень. При виконанні дисертаційної роботи використані: графо-аналітичний метод - для гірничо-геометричного аналізу кар'єрних полів; методи математичного моделювання та виробничого експерименту - для моделювання стійких уступів бортів кар'єру і відвалів; аналітичний - для оптимізації параметрів технологічних процесів у кар'єрі; метод техніко-економічного аналізу варіантів - для вибору ефективних технологічних схем виробництва розкривних і видобувних робіт; дослідно-промислова апробація - для перевірки ефективності розроблених технологічних рішень.

Достовірність отриманих наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджується достатньою погодженістю результатів теоретичних і експериментальних досліджень, що оцінювалася методами математичної статистики; позитивними результатами дослідно-промислових перевірок розроблених технологічних рішень.

Наукові положення, що захищаються в дисертації:

1. Визначення раціональних, з геомеханічної точки зору, параметрів бортів кар'єрів і відвалів повинно базуватися на розрахунках стійкості укосів з використанням методу алгебраїчного додавання сил, який відрізняється від класичного тим, що поверхня ковзання не задається заздалегідь, а знаходиться в процесі обчислень. При цьому сімейство потенційних поверхонь (ліній) ковзання не обмежується класом плоских чи круглоциліндричних поверхонь (ліній), а формується на множині поверхонь (кривих) другого порядку.

2. Вибір раціональних параметрів режимів роботи гідротранспортної установки визначається залежністю між допустимою довжиною її трубопроводу і глибиною розміщення насосної станції. При цьому допустима глибина розробки прямо пропорційна синусу кута укосу борту кар'єру і напору насоса на гідросуміші і обернено пропорційна довжині трубопроводу на горизонтальних площадках у кар'єрі.

Наукова новизна отриманих результатів:

1) уперше розроблена математична модель розрахунку стійких укосів бортів кар'єрів і відвалів, що ґрунтується на використанні класичного методу алгебраїчного додавання сил, яка відрізняється тим, що поверхня ковзання знаходиться в процесі обчислень, що не обмежуються класом плоских чи круглоциліндричних поверхонь (ліній) ковзання, а формується на множині поверхонь (кривих) другого порядку;

2) уперше розроблена модель кар`єрного гідротранспортного комплексу, що враховує як характеристики трубопроводу, насоса і гідросуміші, так і параметри гірничих робіт (кількість і висота уступів, кут укосу борту кар'єру, розміри горизонтальних площадок та ін.). На її основі визначені умови розміщення насосів і параметри трубопроводу, які забезпечують безкавітаційні режими течії гідросуміші;

3) дістала подальший розвиток теорія течії гідросуміші у всмоктувальному трубопроводі з урахуванням витратно-напірних характеристик зумпфа й насосної установки, що дозволило визначити параметри гідротранспортного комплексу, які забезпечують надійну роботу насоса;

4) уперше обґрунтовані раціональні глибини та відстані розміщення насосів, що забезпечують їх надійну роботу в складних і суттєво змінних гідрогеологічних умовах в залежності від параметрів гірничих робіт, щільності гідросуміші та гранулометричного складу корисної копалини;

5) уточнені залежності максимальної глибини блоку, ширини розкривної західки і коефіцієнта продуктивності роторного екскаватора від висоти уступу і кута укосу вибою. Їх використання при визначенні раціональних параметрів технології розкривних робіт дозволило підвищити ефективність розкривних робіт.

Практичне значення результатів роботи полягає в:

1) інженерній реалізації методики розрахунку стійких укосів бортів кар'єрів і відвалів, що дозволило об'єднати розрахунки стійкості відвалів і бортів кар'єрів у єдину програму;

2) визначенні для кар'єру №7 на підставі проведених експериментальних досліджень показників фізико-механічних характеристик розкривних порід, що дозволило встановити достовірні показники міцності для всіх типів гірських порід у стані природної вологості і при повному водонасиченні;

3) розробці рекомендацій із встановлення раціональних параметрів бортів відвалів кар'єрів;

4) розробці і впровадженні ефективної схеми гідротранспортного комплексу в кар'єрах № 7 “Південь” і “Північ”, що забезпечило дезинтеграцію корисної копалини у процесі транспортування та попереднє її збагачення, а також обумовило скорочення витрат на транспортування матеріалу, який не містить корисних компонентів;

5) розробці ефективних технічних рішень з підвищення продуктивності і надійності роботи на кар'єрі №7 “Північ” комплексу ТК-2 у складі роторного екскаватора KU-800, системи конвеєрів, перевантажувача ПВП-6600 і відвалоутворювача ЗП-6600;

6) технологічному обґрунтуванні вибору параметрів потужного гірничо-транспортного устаткування в залежності від гірничо-геологічних умов розробки родовища, на основі яких “УкрНДІпроектом” розроблені “Технічні вимоги на розкривний роторний екскаватор СРс(ш)-2000”;

7) обґрунтуванні нового способу відробки уступів, який сприяє безпечній відробці високих уступів і забезпечує зменшення об'ємів порід, які переекскавуються.

Впровадження результатів роботи:

1. Технологічні схеми гірничих робіт на кар'єрі №7 ВДГМК. Фактичний економічний ефект склав 360 тис. грн. Пайова участь автора - 20% чи 72 тис. грн.

2. Рекомендації з удосконалення технології ведення гірничих робіт і обґрунтування стійкості бортів і відвалів кар'єрів №7 “Північ” і “Південь” ВДГМК (1999 р.). Економічний ефект склав більше як 1,5 млн грн. Пайова участь автора - 20% чи 300 тис. грн.

3. Рекомендації з підвищення ефективності роботи гідротранспортного комплексу в кар'єрі, у т.ч. методика розрахунку його ефективних параметрів. Рекомендації зі зниження питомих енерговитрат і створення умов ефективного використання насосів. Рекомендації зі зміни схеми подачі води на пульпорозподільну площадку першої і другої черг гідротранспорту на кар'єрі №7 (1997 - 1999 рр.). Економічний ефект склав 24 тис. грн у рік.

4. Рекомендації з технології відробки Східної ділянки Малишевського родовища використані “УкрНДІпроектом” при розробці “Технічних вимог на розкривний роторний екскаватор СРс(ш)-2000”.

5. Інститутом “Кривбаспроект” при проектуванні гірничих підприємств для освоєння розсипних родовищ використані: методика розрахунку стійкості бортів і відвалів кар`єру та методика визначення ефективних параметрів гідротранспортного комплексу.

Особистий внесок здобувача полягає у формулюванні науково-практичної задачі, мети і наукових положень дисертації; розробці методик визначення стійкості уступів бортів кар'єру, проведенні експериментальних досліджень при встановленні величин фізико-механічних характеристик порід кар'єру №7 і визначенні раціональних параметрів видобувних робіт з використанням гідротранспортного комплексу; розробці технологічних рішень з ведення розкривних і видобувних робіт.

Апробація результатів роботи. Основні положення і результати дисертації доповідалися й одержали схвалення на: науково-практичній нараді “Екологічні проблеми і перспективи розвитку магістральних трубопроводів” (Ужгород, 1997), міжнародній науково-практичній конференції “Інженерний захист територій і об'єктів у зв'язку з розвитком небезпечних геологічних процесів” (Ялта, 1999), V міжнародному симпозіумі “Освоєння родовищ мінеральних ресурсів і підземне будівництво в складних гідрогеологічних умовах” (Росія, Бєлгород, 1999), міжнародній конференції “Форум гірників - 2002” (Дніпропетровськ, 2002) та міжнародному науковому симпозіумі “Тиждень гірника - 2004” (Росія, Москва, 2004).

Публікації. Основні положення виконаних досліджень опубліковані в 17 наукових працях, у тому числі у 2-х монографіях, в 10-ти статтях у фахових виданнях, патенті на винахід та 4-х тезах доповідей на конференціях.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, 4 розділів, висновків, списку використаних джерел з 160 найменувань, 9 додатків і викладена на 183 сторінках тексту, містить 51 рисунок, 19 таблиць і додатки на 39 сторінках.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета і задачі, об'єкт та предмет дослідження, відображені наукова новизна й основні практичні результати, наведені положення, що виносяться на захист, а також дані щодо апробації і публікації основних результатів дослід-жень.

У першому розділі проаналізований сучасний стан технології і перспективи відкритої розробки розсипних родовищ корисних копалин і виявлені характерні чинники, які обумовлені складними і суттєво змінними гірничо-геологічними умовами розробки найбільшого з усіх розсипних родовищ України - Малишевського (таблиця). На цій підставі визначено ряд невирішених задач, що обумовили проблемну ситуацію.

Успішне розв'язання цих складних питань стало можливим завдяки роботам відомих вітчизняних та зарубіжних вчених таких наукових центрів, як: Національний гірничий університет, Криворізький технічний університет, ІГТМ НАН України, УНДІБПЕГП, НДІОП, НІГРІ, ІППК НАН України, Санкт-Петербурзький державний гірничий інститут (технічний університет),

Таблиця

Аналіз причин зниження ефективності гірничих робіт і шляхи їх усунення

Причини	Наслідки	Задачі
1. Змочування верховодкою й атмосферними опадами розкривних уступів і бортів кар'єрів	Укоси бортів кар'єрів нестійкі, піддані осипам, зсувам і обвалам	Обґрунтування стійкості бортів кар'єру і відвалів у складних гірничо-геологічних умовах, що створюють безпечні умови виробництва розкривних робіт
2. Схильність лесоподібних суглинків до осідань, що розвиваються порівняно швидко і нерівномірні по величині при намочуванні під навантаженням 0,005 МПа і вище	Виникнення зон ослаблення, зниження безпеки гірничих робіт і утворення зсувів
3. Наявність у глинистих породах дзеркал ковзання	Укоси розкривних уступів хитливі, схильні до зсувів, осипів і обвалів.
4. Зниження на 30 - 40% і більш вмісту КК	Збільшення обсягів видобутку і гідротранспортування КК	Обґрунтування ефектив-ного режиму роботи гідротранспортного комплексу
5. Розмив і транспортування дуже різнорідного твердого матеріалу	Ефекти, зв'язані зі зміною властивостей матеріалу, впливають на величини гідравлічних схилів і критичні швидкості	Установлення ефективних параметрів роботи гідротранспортного комплексу у взаємозв'язку з раціональними параметрами видобувних робіт
7. Необхідність підйому суміші, що перекачується, на борт кар'єру	Залежність параметрів гірничих робіт від гідравлічних характеристик трубопроводу, типу насосів, якісного складу матеріалу, що транспортується
8. Насосна установка весь час переміщається за фронтом гірничих робіт
9. Залучення у розробку нових ділянок зі складними гірничо-геологічними умовами: - підвищена потужність розкриву; - різке коливання відміток поверхні	Недостатня наукова обґрунтованість вибору технологічних схем з раціональними параметрами, що відповідають суттєво змінним гірничо-геологічним і технологічним ситуаціям	Вдосконалення параметрів технології виробництва розкривних робіт з урахуванням стійкості уступів і бортів кар'єру та відвалів
10. Погана водопроникність червоно-бурих і жовто-бурих суглинків в суміші з червоно-бурою глиною. Зміст глинистої фракції 60 - 70%	Утворення водоупору і підвищення вологості суглинків, які залягають вище. Заболочування понижених ділянок, що обмежує область застосування автотранспорту
11. Фізичне зношення устаткування	Необхідність відновлення гірничо-транспортного устаткування	Обґрунтування вибору нового гірничо-транспортного обладнання і технології розробки розкривних порід у складних гірничо-геологічних умовах
12. Родовища розчленовані ярово-балковою системою складного розгалуження	Значні коливання потужності передового уступу і річних обсягів розкривних робіт, що викликають необхідність залучення додаткового гірничо-транспортного устаткування

Московський державний гірничий університет, ІПКОН РАН, ІФЗ РАН, ІГС СВ РАН та ін.

Питання удосконалення технології відкритої розробки залізорудних родовищ розглядались в працях М.Г. Новожилова, В.Г. Близнюкова, В.Ф. Бизова, Е.І. Єфремова, А.Г. Шапаря, Ю.Г. Вілкула, Ю.П. Астафьєва, А.Ю. Дриженко, М.С. Четверика та ін., марганцевих М.Г. Новожилова, В.І. Прокопенко, Б.М. Тартаковського, А.Г. Шапаря, В.П. Шпортько, В.С. Эскіна, Г.Я. Корсунського та ін., сірчаних М.Г. Новожилова, Г.Д. Пчолкіна, І.А. Іваннікова, І.Л. Гуменика, В.Ф. Реутського, М.В. Єфремова, А.І. Панасенко та ін., вугільних - М.Г. Новожилова, М.І. Щадова, І.Л. Гуменика, А.І. Панасенко та ін. Аналіз цих праць показав, що використання їх висновків і рекомендацій при експлуатації Малишевського родовища можливо, але необхідно виконати додаткові дослідження з урахуванням особливостей розсипних родовищ.

Значний внесок у рішення питань розробки розсипних родовищ внесли вчені і фахівці гірничорудної промисловості: В.В. Варен, В.І. Соколов, В.С. Эскін, М.А. Головач та ін. Разом з тим, як показує виконаний в роботі аналіз відомих теоретичних досліджень і практичних рекомендацій вітчизняних і зарубіжних вчених, задача обґрунтування раціональних параметрів відкритої розробки розсипних родовищ є винятково складною і її рішення пов'язано з маловивченими залежностями параметрів гірничих робіт від складних і суттєво змінних гірничо-геологічних умов розсипних родовищ. На основі аналізу особливостей розробки нових ділянок розсипних родовищ та відомих наукових праць сформульовані актуальність, суть науково-практичної задачі, мета, задачі та методи дослідження.

У другому розділі розроблена методика обґрунтування стійкості бортів кар'єру і відвалів у складних гірничо-геологічних умовах розсипних родовищ.

Методика відрізняється від традиційної тим, що у розрахунках поверхня ковзання не задається заздалегідь, до розв`язання задачі, а визначається в процесі обчислень. Сімейство потенційних поверхонь (ліній) ковзання не обмежується класом плоских чи круглоциліндричних поверхонь (ліній), а формується на більш широкій множині поверхонь (кривих) другого порядку. Потенційна поверхня ковзання знаходиться з розв`язання оптимізаційної задачі з використанням розробленого автором обчислювального алгоритму.

Утримуючі Fud і рушійні Fcd зусилля по лінії ковзання розраховувались за формулами:

(1)

(2)

при умовах у(0)=0; y?(0)=tg,

де х - горизонтальна вісь абсцис, м; - початковий кут нахилу лінії ковзання, град; Y(x) - шукана квадратична функція від х (лінія ковзання); Н - висота борта кар'єру, м; - кут укосу борту, град; g - прискорення вільного падіння, м/с2; - щільність порід, кг/м3; - кут внутрішнього тертя, град; C - коефіцієнт зчеплення порід, МПа; - координата верхньої брівки уступу, м; хb - координата точки виходу лінії ковзання на покрівлю уступу, м.

Коефіцієнт запасу стійкості представлявся відношенням утримуючих і зусиль, що зрушують масив гірських порід:

. (3)

гірничий геологічний видобувний кар'єр

За критерій прийнято мінімум функції (3).

Після перетворення безперервної задачі оптимізації (1) - (3) у дискретну одержимо матрицю значень у тривимірному просторі з координатами вузлів сітки :

, (4)

де mx, my - цілочислові параметри сіткової області.

Формування елементів матриці (4) реалізується на підставі методів чисельного інтегрування і є першим етапом у розв`язанні задачі оптимізації.

На другому етапі реалізується процедура пошуку в матриці (4) мінімального значення функції і відповідних цьому стану значень параметрів керування з умов, коли часткові похідні дорівнюють 0.

Третій етап, етап уточнення абсолютного мінімуму цільової функції, реалізується за допомогою розкладання цільової функції (х, у) у ряд Тейлора. Задання лінії ковзання як функції двох незалежно змінюваних параметрів у(х)=ах+bx2 дозволяє знаходити лінію з найменшим запасом міцності.

При розрахунках стійкості укосів бортів кар'єрів і відвалів необхідним є наявність достовірних вихідних даних про фізико - механічні властивості досліджуваних гірських порід С, , .

Для їх одержання в умовах Малишевського родовища детально проаналізовані показники цих властивостей за раніше виконаними роботами для кар'єрів №4 і №6, а по розробленій за участю автора методиці проведені експериментальні дослідження для порід кар'єру №7.

Установлено, що величини фізико-механічних характеристик порід знаходяться в таких діапазонах для:

суглинків -	С=1,5*10-2...3,8*10-2 МПа;	=16...22,40;	=1640...1952 кг/м3;
глин -	С=6,0*10-2...14,8*10-2 МПа;	=15,3...21,40;	=1790...2100 кг/м3;
пісків -	С=1,5*10-2...4,2*10-2 МПа;	=29,5...320;	=1580...1780 кг/м3.

Як наслідок розрахунків визначено, що при проектній глибині 55 м для кар'єру № 7 необхідно приймати результуючий кут нахилу борту р = 22о, що на 20 більше ніж в проекті.

Отримані дані із встановлення раціональних параметрів стійкості уступів і бортів кар'єрів використані при розробці ефективної технології виробництва видобувних і розкривних робіт на кар'єрах Малишевського родовища.

За результатами досліджень для кожного з типів порід родовища з урахуванням установлених характеристик порід, побудовані графічні залежності зміни кута укосу відвала від висоти Н при різних значеннях коефіцієнта запасу стійкості. На рис. 1 ці залежності представлені для суглинків при природній вологості і для зволожених порід і є основою для порівняльного аналізу фактичних і розрахункових даних по стійкості відвалів.

З рис. 1 видно, що при коефіцієнті запасу стійкості 1,2, природній вологості і куті формування відвальних ярусів 22о стійка висота відвала із суглинків становить 20 м, а при =35о значення Н 11 м. При їх зволоженні для кутів укосу =22о висота ярусу не повинна перевищувати 12 м, а при =35о значення Ня знижується до 6...7 м. Виходячи з вищевикладеного, стійка висота відвального ярусу із суглинків не повинна перевищувати 11...12 м. Аналогічні дослідження, виконані для глинистих порід, які відсипаються під кутом =35о, показали, що висота ярусу в цьому випадку становить 48 м. У зволоженому стані висоту ярусу необхідно приймати не більше як 30 м. Величина результуючого кута відвала (для самого несприятливого сполучення властивостей порід) може зменшуватись до 16о.

Рис. 1. Залежності зміни кута укосу від висоти відвала Н для суглинків: а - при природній вологості; б у зволоженому стані.

Впровадження рекомендованих параметрів стійкості бортів та відвалів кар'єру № 7 ВДГМК фактично припинило зсуви гірських порід.

У третьому розділі наведені результати досліджень із визначення ефективних параметрів роботи гідротранспортного комплексу у взаємозв'язку з раціональними параметрами видобувних робіт.

Аналіз техніко-економічних показників з окремих процесів видобутку корисної копалини показав, що витрати на її транспортування з кар'єру до збагачувальної фабрики складають близько 55…60%. Частка гідротранспорту становить для кар'єру №7 “Північ” - 95%, для кар'єру №7 “Південь” - 86% від загальних витрат на транспортування корисної копалини.

Основна особливість гідротранспортного комплексу в кар'єрі полягає в тому, що установка весь час переміщається за фронтом гірничих робіт. Це накладає деякі обмеження на вибір і ефективну експлуатацію насосів.

Дослідження з обґрунтування ефективних параметрів гідротранспортного комплексу виконані з урахуванням гірничо-геологічних умов Малишевського родовища й особливостей його роботи в кар'єрі.

Розроблена і апробована для складних гірничо-геологічних умов Малишевського родовища модель з визначення ефективних параметрів гідротранспортного комплексу і встановлені раціональні режими його роботи. Усі місцеві гідравлічні опори запропоновано розділити на дві групи: опори, сумарна величина яких не залежить від довжини трубопроводу, і опори, сумарна величина яких визначається довжиною трубопроводу, кількістю і висотою уступів, кутом укосу борту кар'єру та іншими параметрами технології ведення гірничих робіт.

Умова, що визначає ефективні режими роботи комплексу з насосом обраного типу, має вигляд:

,

де Н(Q1), H(Q2) - напір насоса при перекачуванні гідросуміші на границях робочої області, м вод. ст.; - сумарні втрати напору в нагнітальному й всмоктувальному трубопроводі, м вод. ст.; Q1, Q2 - подача гідросуміші на границях робочої області насоса, м3/год.

Якщо критична швидкість гідротранспортування матеріалу Qкр при даній концентрації попадає в робочу зону насоса (QIQкрQII), умова набуває вигляду:

.

Область можливої експлуатації обраного насоса (рис. 2) для даних гірничотехнічних умов (кількість і висота уступів, розміри горизонтальних площадок в кар'єрі, кути укосів уступів і борту кар'єру, глибина установки насоса, щільність і крупність матеріалу, що транспортується, та ін.) являє собою поле між прямими і , обмежене осями координат ( ).

Параметри гірничих робіт обмежують цю область відрізком прямої , що знаходиться між безрозмірними (осередненими) величинами прямими і . Параметри прямих і визначаються паспортними даними насоса, технічними характеристиками трубопроводу, концентрацією гідросуміші, крупністю і щільністю матеріалу, що транспортується. Одночасно пряма визначається висотою і розмірами горизонтальної площадки уступу. Таким чином, для однієї і тієї ж залежності на площині можуть бути побудовані прямі і для різних насосів і проведено порівняння можливості їх експлуатації.

При цьому важливо забезпечити безкавітаційний режим роботи насосного устаткування головної станції. Це досягається правильним вибором діаметра і довжини всмоктувального трубопроводу, розмірів і ступеня наповнення зумпфа.

Обґрунтовані умови, при яких забезпечується безкавітаційний режим роботи насосного устаткування й отримана залежність відносного діаметра дна зумпфа, використання яких гарантує безкавітаційну роботу насоса.

Досліджена залежність характеру плину гідросуміші у всмоктувальному трубопроводі від параметрів зумпфа насосної установки кар'єрного гідротранспортного комплексу дозволяє вибрати параметри, що забезпечують надійність роботи насоса, його безкавітаційну експлуатацію і незашламування всмоктувального трубопроводу матеріалом, який залишився в зумпфі при аварійній зупинці насоса.

На підставі виконаних теоретичних досліджень вперше розроблена інженерна методика розрахунків параметрів гідротранспортного комплексу, що дозволило науково обґрунтовано вибрати насоси й оцінити ефективність їх застосування в складних і суттєво змінних гідрогеологічних умовах Малишевського родовища в безкавітаційних режимах роботи за рахунок раціональних параметрів зумпфа та всмоктувального трубопроводу. Це значно підвищило ефективність виробництва видобувних робіт на кар'єрах ВДГМК.

У четвертому розділі викладені результати вирішення задачі підвищення ефективності виробництва розкривних робіт в складних і суттєво змінних гірничо-геологічних умовах розсипних родовищ.

Для безпечної та ефективної роботи екскаваторів в цих умовах використані результати досліджень, викладених в розділі 2. А саме: достовірні прогнозні показники для всіх виділених типів гірських порід у стані природної вологості і при повному водонасиченні, обґрунтовані на їх основі результуючий кут нахилу борту кар'єру (=220) і параметри його окремих елементів при проектній глибині кар'єру, раціональні параметри стійких відвалів, величини призм можливого обвалення і безпечні відстані від брівки розкривних і відвальних уступів.

Ураховуючи ці показники і встановлені у роботі залежності коефіцієнта продуктивності (рис. 3), максимальної глибини блока і ширини західки екскаватора KU-800 від висоти уступу та кута укосу вибою, рекомендовано для підвищення ефективності його роботи перейти на схему відпрацювання уступу двома шарами (рис. 4).

Обґрунтована доцільність застосування нової техніки і технології розробки передового уступу кар'єра №7 “Південь” в суттєво змінних гірничо-геологічних умовах Східної ділянки Малишевського родовища, які характеризуються підвищеною потужністю і різкими перепадами висоти розкривних порід. Уперше запропоновано створити роторний екскаватор СРс(ш)-2000 спільного виробництва фірми “MAN TAKRAF” (Німеччина) і АТ “НКМЗ” (Україна), що дозволить поєднати у собі переваги верхньої конструкції екскаватора SRs-2000 і рейко-крокуючого ходу екскаватора ЕРШР-4500/30.

Запропоновано ефективну технологічну схему відробки розкривних уступів, коли висота уступу (Ну) перевищує робочі параметри роторного екскаватора (Нч.max). Ідея полягає в тім, що шляхом формування кута укосу тимчасово стійким і подальшого формування на цьому укосі напівтраншеї забезпечується різке зменшення обсягів екскавації порід в окремому вибої (1,3 млн м3 на рік) та наступної їх переекскавації, що дозволить знизити витрати на виконання розкривних робіт.

Висновки

У дисертації, що є завершеною науково-дослідною роботою, поставлена і вирішена актуальна науково-практична задача, яка полягає в обґрунтуванні методик визначення параметрів гірничих робіт у залежності від істотно змінних гірничо-геологічних умов і розробці технологічних рішень з удосконалення технологічних схем відробки розкривних і видобувних уступів із забезпеченням стійкості бортів кар'єрів і відвалів у складних гірничо-геологічних умовах освоєння розсипних родовищ.

Найбільш важливі наукові і практичні результати та рекомендації:

1. Стала робота гірничо-металургійних підприємств у значній мірі залежить від стану і перспектив розвитку мінерально-сировинної бази, залучення в експлуатацію ділянок зі складними гірничо-геологічними умовами, які характеризуються підвищеною небезпекою при виконанні основних технологічних процесів на кар'єрах у зв'язку з виникненням зсувів. Тільки за останні роки мали місце 10 зсувів гірських порід на кар'єрах ВДГМК. Об'єми додаткових робіт на цих ділянках досягають 15...18% від загального об'єму розкривних робіт. Витрати на розкривні роботи зростають на 5...10%, що є результатом відхилення фактичних гірничо-геологічних умов розробки від середніх прийнятих у робочих проектах. Тому актуальними є питання удосконалення технологічних схем і визначення раціональних параметрів основних технологічних процесів у кар'єрі.

Одним з найбільш перспективних для подальшого розвитку видобутку рідкісних металів в Україні є Малишевське розсипне родовище. Воно характеризується складними й істотно змінними гірничо-геологічними умовами, що обумовлюють виникнення зсувів і підвищену небезпеку виробництва гірничих робіт. У цьому зв'язку є актуальним обґрунтування методик визначення параметрів гірничих робіт у залежності від істотно змінних гірничо-геологічних умов і розробці технологічних рішень з удосконалення технологічних схем відробки розкривних і видобувних уступів із забезпеченням стійкості бортів кар'єру та відвалів у складних гірничо-геологічних умовах освоєння розсипних родовищ.

2. Розроблена методика розрахунку стійкості укосів, в основу якої покладено класичний метод алгебраїчного додавання сил, котрий відрізняється від відомих тим, що поверхня ковзання не задається заздалегідь, до рішення задачі, а знаходиться в процесі обчислень. При цьому сімейство потенційних поверхонь (ліній) ковзання не обмежується класом плоских чи круглоциліндричних поверхонь (ліній), а формується на множині поверхонь (кривих) другого порядку. Це положення є складовою частиною обґрунтування наукової ідеї “Про місце розташування і форму поверхні зрушення в масивах ґрунту і гірських порід”, підтвердженою Міжнародною асоціацією авторів наукових відкриттів (реєстраційний номер 288 від 23 жовтня 2003 року).

3. Для одержання достовірних вихідних даних про фізико-механічні характеристики гірських порід Малишевського родовища проаналізовані результати визначення цих властивостей по раніше виконаних роботах для кар'єрів №4 і №6, а також за розробленою методикою проведені експериментальні дослід-ження для порід кар'єру №7. Теоретичне узагальнення всіх наявних по родовищу даних дозволило встановити достовірні прогнозні показники для всіх виділених типів гірських порід у стані природної вологості і при повному водонасиченні.

4. На підставі проведених різноманітних розрахунків за розробленою методикою для умов Малишевського родовища обґрунтовані результуючий кут нахилу борту кар'єру (=22о) і параметри його окремих елементів при проектній глибині кар'єру (раціональні параметри стійких уступів та відвалів, величини призм можливого обвалення і безпечних відстаней їх від брівки), що забезпечують ефективну і безпечну роботу гірничо-транспортного устаткування в кар'єрі.

5. Визначено обмеження на глибину розміщення забійної гідротранспортної установки, дотримання яких у залежності концентрації гідросуміші, гранулометричного складу матеріалу, що транспортується, і параметрів усмоктувального трубопроводу забезпечує безкавітаційну роботу насоса у надкритичному режимі течії.

6. Доведено, що між припустимою довжиною трубопроводу і глибиною розміщення насосної станції існує лінійна залежність. При цьому припустима глибина розробки прямопропорційна куту укосу борту кар'єру і напору насоса на гідросуміші і обернено пропорційна довжині трубопроводу на горизонтальних його ділянках у кар'єрі. Використання даної залежності дозволяє визначати діапазони зміни глибини розміщення забійної гідротранспортної установки і довжини трубопроводу всередині кар'єрного поля від уступу до насосної станції, при яких забезпечується експлуатація відцентрових насосів у безкавітаційний і надкритичних режимах.

7. Удосконалено гідродинамічну модель процесу транспортування гідросуміші з кар'єру на збагачувальну фабрику, що вперше враховує як параметри трубопроводу, насоса і гідросуміші, так і параметри гірничих робіт. Це дозволило розробити методику розрахунку параметрів кар'єрного гідротранспортного комплексу, а її використання для цього в умовах виробництва видобувних робіт на кар'єрах ВДГМК забезпечило зниження питомих енерговитрат при напірному гідротранспортуванні на 3,7 кВт*год/м3 (за рахунок надкритичних безкавітаційних режимів роботи). Підтверджений економічний ефект склав більш 100 тис. грн у рік.

8. Для умов кар'єрів Малишевського родовища, з використанням виявлених залежностей максимальної глибини блоку Gmax, ширини розкривної західки А і коефіцієнта продуктивності екскаватора ко від висоти уступу Н і кута укосу вибою встановлені раціональні параметри виробництва розкривних робіт роторним екскаватором КU-800.

9. Для умов відпрацьовування Східної ділянки Малишевського родовища доведена доцільність створення нового роторного екскаватора СРс(ш)-2000 спільного виробництва фірми MAN TAKRAF (Німеччина) і АТ “НКМЗ” (Україна), що поєднає у собі достоїнства верхньої будівлі екскаватора SRs-2000 і рейко-крокуючого ходу екскаватора ЕРШР4500/30.

10. Для екскаватора Срс(ш)-2000, що проектується, розроблені методика й алгоритм установлення раціональних параметрів його роботи у взаємозв'язку з фізико-механічними властивостями і структурними особливостями порід Малишевського родовища, які використані “УкрНДІпроектом” при розробці технічних вимог на розробку екскаватора.

11. Запропоновані технічні рішення з удосконалення технології відпрацювання високих уступів з м'якими розкривними породами шляхом формування кута укосу тимчасово стійким і подальшого формування на цьому укосі напівтраншеї, що забезпечить різке зменшення обсягів екскавації порід в окремому вибої та наступної їх переекскавації. Новизна технічного рішення підтверджена патентом України на винахід №42993А. Упровадження даної технології на ділянках, де НуНч.mах, дозволить знизити витрати на розкривні роботи й одержати економічний ефект у розмірі 1,1 млн. грн у рік.

Основні положення і результати дисертації опубліковані в роботах

1. Ресурсозберігаючі технології видобутку корисних копалин на кар'єрах України / А.Г. Шапарь, А.Ю. Дриженко, С.З. Поліщук, В.Ф. Бизов, М.М. Надточенко, О.М. Сокіл, В.П. Мартиненко, К.Н. Ткачук, В.Д. Шуригін. - К.: Наук. думка, 1998. - 92 с.

2. Проблемы разработки россыпных месторождений / И.Л. Гуменик, А.М. Сокил, Е.В. Семененко, В.Д. Шурыгин. - Днепропетровск: Січ, 2001. - 224 с.

3. Шурыгин В.Д., Семененко Е.В. Обоснование рационального размещения насосного оборудования по магистрали гидротранспортного комплекса // Геотехническая механика: Сб. научн. тр. ИГТМ НАН Украины - Днепропетровск, 1998. - Вып. 7. - С. 13 - 19.

4. Шурыгин В.Д., Руденко В.Л., Лычагин Н.Н. Определение коэффициентов трения при движении гидросмеси в канале бесконечной ширины // Геотехническая механика: Сб. научн. тр. ИГТМ НАН Украины - Днепропетровск, 1997. - Вып. 2. - С. 98 - 100.

5. Шевелев Г.А., Фитерер Б.Н., Шурыгин В.Д. Использование результатов лабораторных экспериментов для расчета критических параметров гидротранспортных комплексов промышленных предприятий // Геотехническая механика: Сб. научн. тр. ИГТМ НАН Украины - Днепропетровск, 1997. - Вып. 2. - С. 118-122.

6. Шурыгин В.Д., Полищук С.З., Голуб В.В. Основные направления геомеханических исследований по обоснованию рациональных конструктивных параметров бортов карьеров / Геотехническая механика: Сб. научн. тр. ИГТМ НАН Украины - Днепропетровск, 1999. - Вып. 12. - С. 66-69.

7. Шурыгин В.Д., Гуменик И.Л., Панасенко А.И. Изыскание условий эффективной работы роторных экскаваторов верхнего и нижнего черпания при освоении Самотканского месторождения // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2000. - №1(195). - С. 65 - 67.

8. К вопросу повышения эффективности производства вскрышных работ на карьере №7 Вольногорского ГГМК / И.Л. Гуменик, С.З. Полищук, В.Д. Шурыгин, Н.А. Емец // Науковий вісник Національної гірничої академії України. - 1999. - №6. - С. 32-35.

9. Шурыгин В.Д. Выявление путей повышения эффективности технологии производства добычных работ на карьерах Вольногорского государственного горно-металлургического комбината // Сб. науч. тр. НГА Украины.- Днепропетровск: НГА Украины. - 2002. - №13, т. 1. - С. 200 - 205.

10. Шурыгин В.Д. Особенности развития технологии открытой разработки Самотканского месторождения // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2002. - № 4. - С. 73 - 75.

11. Шурыгин В.Д., Семененко Е.В. Исследование возможных схем гидротранспортирования россыпей Малышевского месторождения // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2003. - №6. - С. 76 - 79.

12. Виноградов В.В., Сокил А.М., Шурыгин В.Д. Факторы, влияющие на производительность и режим работы гидротранспортной системы // Гірнича електромеханіка та автоматика: Наук. - техн. зб. - Дніпропетровськ: НГА України. - 1999. - Вип. 2(61).- С. 158-161.

13. Пат. № 42993А Україна. МПК 7 Е21С41/26. Спосіб розробки уступу на ділянці з висотою, яка перевищує допустиму висоту черпання екскаватора / І.Л. Гуменик, А.І. Панасенко, В.Д. Шуригін, Г.Д. Пчолкін, В.П. Шпортько, Г.Г. Хачхарджі, В.Б. П'ятигорець /Україна/. - №2000127535; Заявлен. 26.12.2000; Опубл. 15.10.2001, Бюл. № 9.

14. Сокил А.М., Шурыгин В.Д. Эксплуатационная надежность гидротранспортных комплексов горных предприятий // Матеріали наук.-практ. наради “Екологічні проблеми і перспективи розвитку магістральних трубопроводів”. - К.: Т-во “Знання України”, 1997. - С. 75-76.

15. Шурыгин В.Д., Семененко Е.В. Предупреждение оползневых процессов при работе передвижной пульпонасосной станции карьерного гидротранспорта // Матеріали міжнар. наук.-практ. конференції “Інженерний захист територій і об'єктів у зв'язку з розвитком небезпечних геологічних процесів”. - К.: Т-во “Знання України”, 1999. - №3. - С. 19 - 22.

16. Полищук С.З., Голуб В.В., Шурыгин В.Д. Геомеханические аспекты ресурсосберегающих технологий открытой разработки полезных ископаемых // Материалы V междунар. симп. “Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условия”. Ч.1. Вопросы осушения и экология. Специальные горные работы и геомеханика. - Белгород: ВИОГЕМ, 1999. - С. 188 - 195.

17. Шурыгин В.Д., Семененко Е.В. Перспективы повышения надежности работы магистральных гидротранспортных комплексов // Матеріали наук.-практ. наради “Екологічні проблеми і перспективи розвитку магістральних трубопроводів”. - К.: Т-во “Знання України”, 1997. - С. 73 - 75.

Особистий внесок автора в роботи, написані у співавторстві: [1, 6] - розробка методики визначення стійкості уступів борту кар'єру; [2, 15] - постановка мети і задач досліджень, виконання теоретичних і експериментальних досліджень роботи гідротранспортних комплексів на кар'єрах, які розробляють розсипні родовища; [2, 7, 8, 13] - обґрунтування і розробка технологічних схем гірничих робіт; [3, 4, 6, 14, 16] - виконання теоретичних досліджень, розрахунок і аналіз отриманих результатів; [5, 12] - установлення факторів, що впливають на продуктивність і режим роботи гідротранспортного комплексу; [2, 11, 17] - виконання теоретичних досліджень і розробка методики визначення раціональних параметрів видобувних робіт з використанням гідротранспортного комплексу.

Анотація

Шуригін В.Д. Обґрунтування раціональних параметрів відкритої розробки розсипних родовищ у складних гірничо-геологічних умовах (на прикладі Малишевського родовища). - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.15.03 - “Відкрита розробка родовищ корисних копалин”. Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2004.

Проаналізований сучасний стан технології і перспективи відкритої розробки розсипних родовищ корисних копалин і виявлені характерні чинники, які обумовлені складними і суттєво змінними гірничо-геологічними умовами розробки, що істотно впливають на ефективність ведення відкритих гірничих робіт.

Розроблена методика обґрунтування стійкості бортів кар'єру і відвалів у складних гірничо-геологічних умовах розсипних родовищ, реалізація якої фактично припинило зсуви гірських порід на кар'єрі №7 ВДГМК.

Теоретично обґрунтований вибір ефективних параметрів гідротранспортного комплексу у взаємозв'язку з раціональними параметрами видобувних робіт.

З використанням виявлених залежностей встановлені раціональні параметри ведення розкривних робіт роторними комплексами.

Ключові слова: відкриті гірничі роботи, розсипні родовища, стійкість укосів бортів і відвалів кар'єру, гідротранспорт, технологічні параметри.

Аннотация

Шурыгин В.Д. Обоснование рациональных параметров открытой разработки россыпных месторождений в сложных горно-геологических условиях (на примере Малышевского месторождения). - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.03 - “Открытая разработка месторождений полезных ископаемых”. Национальный горный университет, Днепропетровск, 2004.

В настоящее время в Украине в эксплуатацию вовлекаются участки россыпных месторождений со сложными горно-геологическими условиями. Рудная залежь имеет сложную конфигурацию и рельеф поверхности, а также характеризуется изменением качества полезного ископаемого в плане. Вскрышные породы отличаются слабой устойчивостью и обводненностью, характеризуются повышенной опасностью при их разработке в связи с возникновением оползней. Только за последние годы имело место 10 сдвигов горных пород. Объемы дополнительных работ на этих участках достигают 15…18% от общего объема вскрышных работ. Их эксплуатация приводит к повышению себестоимости вскрышных работ на 5…10 %, что является результатом отклонения фактических условий залегания от средних, принимаемых в рабочих проектах. Поэтому не теряют актуальности вопросы усовершенствования технологических схем и определения рациональных параметров производства основных технологических процессов в карьере.

Для решения этих вопросов выявлены характерные особенности россыпных месторождений, существенно влияющие на эффективность открытых горных работ, и определен ряд нерешенных задач, создающих проблемную ситуацию при освоении этих месторождений.

Разработана методика расчета устойчивости откосов, в основу которой положен классический метод алгебраического сложения сил, отличающаяся от известных тем, что поверхность скольжения не задается заранее, до решения задачи, а находится в процессе вычислений на множестве поверхностей (линий) второго порядка. На основании проведенных многовариантных расчетов установлены достоверные прогнозные показатели для всех характерных типов горных пород в состоянии естественной влажности и при полном водонасыщении, обоснован результирующий угол наклона борта карьера (=220) и параметры его отдельных элементов при проектной глубине карьера, определены рациональные параметры устойчивых отвалов, величины призмы возможного обрушения и безопасных расстояний их от бровки вскрышных и отвальных уступов, что обеспечивает эффективную и безопасную технологию в карьере.

Теоретически обоснован выбор эффективных параметров гидротранспортного комплекса при производстве добычных работ и разработана модель, впервые учитывающая как характеристики трубопровода, насоса и транспортируемого материала, так и параметры горных работ. Ее реализация на ВГГМК позволила рекомендовать рациональные параметры первой нитки гидротранспортного комплекса в условиях производства горных работ на карьерах №7 “Север” и “Юг” при переносе головной насосной станции вслед за фронтом горных работ в 2002 г. За счет обеспечения сверхкритических бескавитационных режимов работы, выбора новой длины трубопровода, количества монтируемых колен и диаметра рабочего колеса насоса перемещаемой станции, было обеспечено снижение удельных энергозатрат на 3,7 кВт*час/м3 (подтвержденный экономический эффект составляет 24 тыс. грн в год).

С использованием выявленных зависимостей максимальной глубины блока, ширины вскрышной заходки и коэффициента производительности роторных экскаваторов от высоты и угла откоса уступа обоснована эффективность отработки вскрышного уступа двумя слоями и определены рациональные параметры производства вскрышных работ роторным экскаватором KU-800 на карьере №7 “Север”.

Обоснована целесообразность использования для производства вскрышных работ в сложных и существенно изменяющихся условиях разработки восточного участка Малышевского месторождения нового роторного экскаватора СРс(ш)-2000 совместного производства фирмы “MAN TAKRAF” (Германия) и АО “НКМЗ” (Украина), который сочетает в себе преимущества верхнего строения экскаватора SRs-2000 и шагающе-рельсового хода экскаватора ЭРШР-4500/30, что позволило впервые в практике открытых горных работ стран СНГ осуществить проект создания роторного экскаватора для конкретных горно-геологических условий и технологии разработки месторождения.

Установлена зависимость между параметрами роторного экскаватора и элементами забоя, позволяющая определить величины углов поворота стрелы роторного колеса относительно оси хода в сторону уступа и в сторону выработанного пространства, а также коэффициента запаса устойчивости, использование которых обеспечивает при расчетах устойчивого откоса уступа безопасное производство вскрышных работ.

Установлена взаимосвязь параметров работы роторного экскаватора СРс(ш)2000 с физико-механическими свойствами и структурными особенностями разрабатываемых пород Малышевского месторождения, что позволило определить следующие рациональные параметры разработки: углы поворота роторной стрелы : по I слою - 1=320, по II слою - 2=420, по III слою - 3=550, по IV слою - 4=900; ширина заходки А = 60 м; высота уступа Н = 30 м; высота слоев h1=7,2м, h2=7,53м, h3=7,53м, h4=7,74м; коэффициент забоя Кз= 0,60…0,65.

Впервые предложено техническое решение по усовершенствованию технологии отработки высоких уступов с мягкими вскрышными породами, новизна которого подтверждена декларационным патентом на изобретение №42993А. Внедрение данной технологии на участках, где НуНч.mах, позволит снизить затраты на вскрышные работы и получить экономический эффект в размере 1,1 млн грн в год.

...