Наукове обґрунтування технології відкритої розробки розсипних титано-цирконієвих родовищ України

Таблиця 4. Рекомендовані технологічні схеми розробки з урахуванням показника концентрації гірничих робіт, для умов перспективних розсипних родовищ України

* Селективний видобуток корисної копалини.

Розроблені рекомендації з підвищення ефективності роботи гірничотранспортного устаткування в кар'єрах при видобутку розсипів, що включають створення інформаційно-аналітичної підсистеми й програмного забезпечення формування баз даних для моніторингу роботи гірничого виробництва.

Наведена схема основних інформаційних блоків у системі моніторингу й керування гірничотранспортним устаткуванням у кар'єрі, розроблена база даних і діаграма потоків даних у системі «Добовий рапорт диспетчера».

Розроблене програмне забезпечення для гірничого диспетчера, що дозволяє оперативно вводити й коректувати дані про планові й поточні обсяги гірської маси, які відпрацьовуються, одержувати інформацію про час роботи й простої устаткування, причинах простоїв та ін. Розроблено рекомендації з оцінки інвестиційної привабливості впровадження ефективних технологічних схем розробки розсипних родовищ, які базуються на розрахунку таких економічних показників як: чиста приведена вартість, строк окупності, коефіцієнт співвідношення доходів і витрат, внутрішня норма прибутковості, коефіцієнт прибутковості, фондовіддача капітальних витрат. Установлено, що при впровадженні комбінованої системи розробки на кар'єрах прибуток становитиме 44,67 млн. грн., при строку окупності 6 років. Коефіцієнт прибутковості комбінованої системи розробки більш ніж в 2,5 більше чим транспортної. Установлено, що рентабельність від реалізації проекту при впровадженні схем комбінованої системи розробки може досягати 35 %.

ВИСНОВКИ

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, у якій поставлена й вирішена актуальна наукова проблема обґрунтування технології відкритої розробки розсипних титано-цирконієвих родовищ України, шляхом установлення закономірностей зміни параметрів робочої зони кар'єру від показника концентрації гірничих робіт у кар'єрі, застосування комбінованої системи розробки розкривних порід і технології видобувних робіт з використанням селективного видобутку мінералів розсипу, які забезпечують максимальну концентрацію гірничих робіт у кар'єрі, зниження експлуатаційних витрат при видобутку руд і збільшення рентабельності гірничих робіт на кар'єрах, що у сукупності дозволяє найбільш суттєво підвищити ефективність видобутку руд.

Найбільш важливі наукові й практичні результати, висновки й рекомендації полягають у наступному:

1. Дано оцінку мінерально-сировинної бази титано-цирконієвих руд і визначені гірничо-геологічні особливості будови та відкритої розробки розсипних родовищ України у сучасних умовах.

2. Розроблено концепцію й запропоновані наукові принципи відкритої розробки титано-цирконієвих розсипів, які носять системний характер і включають класифікацію родовищ, систематизацію кар'єрних полів, облік геологічних закономірностей залягання розсипу й ефективних технологічних схем розкривних і видобувних робіт, що забезпечує максимальну концентрацію гірничих робіт з мінімальними розмірами робочої зони кар'єру.

3. Уперше запропонований і обґрунтований показник концентрації гірничих робіт у кар'єрі K_Г. Установлено нові закономірності зміни показника концентрації гірничих робіт K_Г від кута укосу робочого, відвального бортів і числа розкривних уступів, збільшення відстані транспортування Д і експлуатаційних витрат на транспортування розкриву ?З_mр, що дозволяє виконувати кількісну і якісну оцінку ефективності систем розробки розсипних родовищ.

4. Встановлені нові закономірності зміни параметрів робочої зони кар'єру, в тому числі залежності між шириною заходки екскаватора-драглайна й коефіцієнта переекскавації К_П розкривних порід від показника концентрації гірничих робіт, що дозволяє обґрунтувати раціональні параметри безтранспортних технологічних схем розробки розсипних руд.

5. Розроблено нову математичну модель процесу формування робочої зони кар'єру при освоєнні горизонтальних родовищ, що дозволяє визначати параметри системи розробки родовища з урахуванням параметрів робочої зони кар'єру, його виробничої потужності й продуктивності основного гірничотранспортного устаткування.

6. Уперше розроблені методики вибору раціональних технологічних схем розкривних і видобувних робіт, які відрізняються тим, що вибір схем здійснюється з використанням показника концентрації гірничих робіт і середньої відстані транспортування гірської маси, а оцінка економічної ефективності схем виконується по відповідному приросту експлуатаційних витрат і капітальних вкладень на транспортування розкривних порід у відвал.

7. Розроблено раціональну технологічну схему селективного видобутку титано-цирконієвих руд із застосуванням одноківшевих колісних навантажувачів, що забезпечує рентабельність гірничих робіт понад 18 %.

8. Встановлені аналітичні залежності середньої l_з^ср і середньозваженої відстані транспортування l_з^ср.вз руд колісним навантажувачем від місця розташування тимчасового з'їзду при розробці одного й декількох видобувних блоків, що дозволяє визначити оптимальне місце розташування з'їзду в технологічних схемах селективного видобутку розсипів з урахуванням наявності безрудних зон, кількості видобувних блоків, їх довжини й обсягу корисної копалини в них.

9. Встановлена залежність продуктивності кар'єру по розкриву від потужності рудного шару розсипу й від виробничої потужності кар'єру; залежність продуктивності екскаватора-драглайна від ємності ковша та залежність максимального радіуса розвантаження екскаватора-драглайна від потужності рудного шару й розкриву, що в сукупності дозволяє вибрати ефективну технологічну схему безтранспортної системи розробки титано-цирконієвих руд і раціональний тип екскаватора-драглайна, що забезпечує максимальну продуктивність гірничих робіт при мінімальних капітальних витратах.

10. Розроблено рекомендації з обґрунтування раціональних технологічних схем безтранспортної системи відпрацьовування надрудного уступу для кар'єрів Вільногірського ГМК, у яких комплекс циклічної дії (ЕКГ+автосамоскиди) замінений на екскаватори драглайни. Очікуваний економічний ефект від впровадження технологічних схем із застосуванням драглайнів ЕШ-10/70 та ЕШ-6/45 становить відповідно 7,4 і 5,31 млн. грн/рік.

11. Розроблено рекомендації з оцінки інвестиційної привабливості впровадження комбінованої системи розробки на кар'єрах Вільногірського ГМК. Установлено, що рентабельність від реалізації проекту при впровадженні схем комбінованої системи розробки буде досягати 35 %, прибуток становитиме 44,67 млн. грн., при строку окупності 6 років.

12. Основні результати досліджень впроваджені у вигляді методик і рекомендацій на Вільногірському ГМК, Іршанському і Полтавському ГЗК, у проектні інститути «Укрдіпроруда», «Кривбаспроект», «Укрндіпроект», у Державну комісію України по запасах корисних копалин та в навчальному процесі з дисциплін: «Процеси відкритих гірничих робіт», «Технологія відкритої розробки родовищ корисних копалин», «Проектування кар'єрів».

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ Й РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В НАСТУПНИХ РОБОТАХ

Монографії

1. Собко Б.Е. Совершенствование технологии открытой разработки россыпных титано-циркониевых руд /Б.Е. Собко. - Днепропетровск: РИК НГУ, 2008. - 167 с.

2. Принятие решений в системах мониторинга /[Т.Г. Емельяненко, А.Ф. Приставка, А.В. Зберовский, Б.Е. Собко]. - Днепропетровск: РИК НГУ, 2005. - 194 с.

Статті в наукових фахових виданнях

3. Создание информационно-аналитической системы управления горнотранспортным оборудованием на карьерах с применением спутниковой навигации /А.В.Зберовский, Б.Е.Собко, О.П.Козакевич [и др.] //Сборник научных трудов НГУ.- 2005.-№23.- С.289-299.

4. Управление работой горнотранспортного оборудования на карьерах Вольногорского ГМК с применением радионавигационной системы /А.В.Зберовский, Б.Е.Собко, О.П. Козакевич [и др.] //Сборник научных трудов НГУ.- 2006.-№25.- С. 221-230

5. Собко Б.Е. Состояние сырьевой базы и перспективы развития месторождений Украины по добыче цветных металлов /Б.Е. Собко //Сборник научных трудов НГУ.- 2006.-№26.-Т.1.-С.5-12.

6. Собко Б.Е. Выбор и обоснование показателей оценки технологических схем разработки россыпных месторождений /Б.Е. Собко //Сборник научных трудов НГУ.- 2007.-№27.- С.42-47.

7. Собко Б.Е. Классификация россыпных месторождений Украины /Б.Е. Собко //Науковий вісник НГУ.- 2007.- №-7.- С.32-36.

8. Собко Б.Е. Математическая модель формирования рабочей зоны карьера /Б.Е. Собко //Математическое моделирование: научный журнал Днепродзержинского индустриального университета.- 2007.-№ 2(17). -С.90-94.

9. Собко Б.Е. Концептуальные положения горнотранспортных систем разработки россыпных месторождений титано-циркониевых руд /Б.Е. Собко //Науковий вісник НГУ.- 2007.- №- 10.- С.65-68.

10. Разработка информационной подсистемы мониторинга работы горного производства Вольногорского ГМК /А.В.Зберовский, Б.Е.Собко, О.П.Козакевич [и др.] //Сборник научных трудов НГУ.- 2007.-№28.- С.56-62.

11. Собко Б.Е. Разработка методики выбора рациональной технологической схемы вскрышных работ при освоении россыпных месторождений /Б.Е. Собко, В.В. Марченко //Геотехническая механика: межвед. сб. научн. трудов. -2007.-Вып.72.- С 110-118. - (Труды/ Ин-т геотехнической механики им. М.С. Полякова НАН Украины).

12. Собко Б.Е. Определение технологических параметров для оценки эффективности систем разработки россыпных месторождений/ /Б.Е. Собко //Системные технологии: региональный межвуз. сб. научн. трудов. - 2008. - Вып. 1 (54). - С. 141 - 145.

13. Собко Б.Е. Алгоритм выбора эффективных технологических схем добычных работ при освоении россыпных месторождений / Б.Е. Собко, А.М. Маевский, А.В. Зберовский //Сборник научных трудов НГУ.- 2008.-№29.- С.31-35.

14. Собко Б.Е. Выбор рациональных технологических схем добычных работ при разработке россыпных месторождений /Собко Б.Е. // Науковий вісник НГУ.- 2008.- №-1. - С.16-18.

15. Собко Б.Е. Оценка геологических особенностей россыпных месторождений Украины с применением цифровых геологических моделей / Б.Е.Собко, А.В.Зберовский, А.А. Чернобук //Науковий вісник НГУ.- 2008.- №-2. - С. 9-11.

16. Собко Б.Е. Оценка технико-экономических показателей при повышении эффективности добычи титано-циркониевых руд в Украине /Б.Е.Собко //Геотехническая механика: межвед. сб. научн. трудов. - 2008.-Вып. 74 .- С. 89 - 95. - (Труды/ Ин-т геотехнической механики им. М.С. Полякова НАН Украины)

17. Собко Б.Е. Исследование горизонтальной и вертикальной неоднородности распространения минералов россыпей по фронту ведения горных работ на карьерах /Б.Е. Собко //Науковий вісник НГУ.- 2008.- №-3. - С.29 - 32.

18. Собко Б.Е. Горно-геометрический анализ карьерных полей россыпных месторождений с применением компьютерного геологического моделирования /Б.Е.Собко //Науковий вісник НГУ.- 2008.- № 4. - С.11 - 13.

19. Собко Б.Е. Обоснование рациональных горно-технических параметров при селективной выемке россыпных руд /Б.Е. Собко //Геотехническая механика: межвед. сб. научн. трудов ин-та геотехнической механики им. М.С. Полякова НАН Украины. - 2008.- Вып. № 76 .- С. 165 -172.

20. Собко Б.Е. Разработка технологических схем селективной добычи россыпных месторождений /Б.Е.Собко //Сб. научн трудов Днепродзержинского индустриального университета: техн. науки. - Днепродзержинск. - 2008. - Вып. 1(9). - С. 54-60.

21. Собко Б.Ю. Технологія розробки Мотронівської дільниці Вільногірського ГМК / Б.Ю. Собко //Збірник наукових праць НГУ. - 2008. - № 30.- С.56 - 66.

22. Собко Б.Ю. Розробка методів підвищення ефективності гірничих робіт в кар'єрах / Б.Ю. Собко //Гірнича електромеханіка та автоматика: наук.-техн. зб. - 2008. - Вип. 80. - С. 124 - 131.

23. Собко Б.Ю. Удосконалення технологічних схем розробки розсипних руд на кар'єрах Вільногірського ГМК /Б.Ю. Собко //Науковий вісник НГУ.- 2008.- №5. - С. 13 - 16.

24. Собко Б.Е. Оценка инвестиционной привлекательности внедрения новых технологических схем при разработке россыпных месторождений / Б.Е. Собко, А.Н. Мельников., А.М. Маевский [и др.] //Науковий вісник НГУ.- 2008.- № 10. - С. 40-42.

25. Собко Б.Ю. Особливості відкритої розробки розсипних родовищ України /Б.Ю. Собко //Науковий вісник НГУ. - 2009.- №4. - С. 13 - 16.

26. Собко Б.Ю. Обґрунтування параметрів раціональних технологічних схем відкритої розробки для умов розсипних родовищ Іршанського ГЗК /Б.Ю. Собко //Збірник наукових праць НГУ. - 2009.- № 32.- С. 26-31.

27. Собко Б.Ю. Встановлення області застосування безтранспортної системи розробки при освоєнні розсипних родовищ / Б.Ю. Собко //Збірник наукових праць НГУ.- 2009.- № 33.- С. 50 - 54.

28. Собко Б.E. Состояние и перспективы развития открытой разработки россыпей Украины /Б.Е.Собко, А.В.Зберовский, Ю.Д. Баранов //Горный журнал.- 2009.- №5.- С.25-28.

Матеріали конференцій

29. Станков С.И. Результаты украинско-болгарского проекта по созданию системы диспетчеризации горнотранспортного оборудования на карьерах Вольногорского ГМК /С.И. Станков, А.В. Зберовский, Б.Е. Собко [и др.] //Форум гірників-2007: міжнар. конф., 11-13 жов. 2007 р.: тези доп.- Дніпропетровськ: РІК НГУ, 2007. -С. 182-188.

30. Зберовский А.В. Оценка эффективности технологических схем открытой разработки россыпных месторождений Украины /А.В.Зберовский, Б.Е. Собко, Н.Б. Собко [и др.] //Форум гірників-2009: міжнар. конф., 30 вересня - 03 жовтня 2007 р.: тези доп.- Дніпропетровськ: РІК НГУ, 2009. -С. 197-202.

АНОТАЦІЯ

Собко Б.Ю. Наукове обґрунтування технології відкритої розробки розсипних титано-цирконієвих родовищ України. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.15.03 - відкрита розробка родовищ корисних копалин. - Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2010.

Дисертація присвячена розв'язанню актуальної наукової проблеми обґрунтування технології відкритої розробки розсипних титано-цирконієвих родовищ України для підвищення ефективності видобутку руди.

В роботі проведений аналіз сучасного стану і перспективи відкритої розробки титано-цирконієвих розсипів України. Розроблена класифікація розсипних родовищ України. Розроблена концепція та запропоновані наукові принципи відкритої розробки титано-цирконієвих розсипів.

Обґрунтовано використання показника концентрації гірничих робіт в кар'єрі, який рекомендовано застосовувати для оцінки та вибору ефективних систем розробки розсипних горизонтальних родовищ.

Розроблена математична модель процесу формування робочої зони кар'єру при освоєнні горизонтальних родовищ, яка дозволяє розглядати параметри системи розробки родовища з урахуванням параметрів робочої зони кар'єру, його виробничої потужності, а також продуктивності основного гірничотранспортного устаткування.

Розроблені методики вибору раціональної технологічної схеми розкривних та видобувних робіт, гірничо-технічні параметри селективної розробки розсипів.

Уперше встановлені залежності між шириною заходки екскаватора-драглайна й коефіцієнта переекскавації К_П розкривних порід від показника концентрації гірничих робіт, що дозволяє обґрунтувати раціональні параметри безтранспортних технологічних схем розробки розсипних руд.

Основні результати досліджень впроваджені у вигляді методик і рекомендацій на Вільногірському ГМК, Іршанському ГЗК, Полтавському ГЗК, у проектні інститути «Укрдіпроруда», «Кривбаспроект», «Укрндіпроект», у Державну комісію України по запасах корисних копалин та в навчальному процесі з дисциплін: «Процеси відкритих гірничих робіт», «Технологія відкритої розробки родовищ корисних копалин», «Проектування кар'єрів».

Ключові слова: розсипні родовища, параметри кар'єра, технологічні схеми, селективна розробка, концентрація гірничих робіт, гірничотранспортне устаткування, титан, циркон.

АННОТАЦИЯ

Собко Б.Е. Научное обоснование технологии открытой разработки россыпных титано-циркониевых месторождений Украины. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.15.03 - открытая разработка месторождений полезных ископаемых - Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2010.

Диссертация посвящена решению актуальной научной проблемы обоснования технологии открытой разработкии россыпных титано-циркониевых месторождений Украины для повышения эффективности добычи руд.

В диссертации рассмотрены пути совершенствования технологии открытой разработки россыпных титано-циркониевых месторождений Украины. Приведены особенности геологического и гидрогеологического строения месторождений, дана оценка минерально-сырьевой базы титано-циркониевых руд.

Предложено систематизировать параметры карьеров при добыче россыпей по 4 группам: мелкие, неглубокие, мощные и крупные, а также по площади, глубине и производительности: малой площади до 20 Га; средней площади 20-50 Га; большой площади 50-100 Га; крупные - более 100 Га. По глубине карьера: мелкие до 10 м; неглубокие до 20 м; средней глубины 20-40 м; глубокие 40-70 м.; по производительности: малой производительности до 400 тыс. т; средней производительности 400 тыс. т - 2 млн. т; мощные 2-4 млн. т; большой мощности - более 4 млн. т.

Разработана концепция и предложены научные принципы открытой разработки титано-циркониевых россыпей, которые носят системный характер и включает в себя классификацию месторождений, систематизацию карьерных полей, разработку достоверных цифровых геологических моделей месторождений и эффективных технологических схем вскрышных и добычных работ.

Предложен показатель концентрации горных работ в карьере K_Г, который вместе с показателями среднего внутрикарьерного расстояния транспортирования вскрышных пород рекомендуются к использованию как технологические параметры для оценки и выбора эффективных систем разработки россыпных горизонтальных месторождений с минимальными размерами рабочей зоны карьера.

Разработана новая математическая модель процесса формирования рабочей зоны карьера при освоении горизонтальных месторождений, которая позволяет определять параметры системы разработки месторождения с учетом параметров рабочей зоны карьера, его производственной мощности и производительности основного горнотранспортного оборудования.

Разработаны методики выбора рациональных технологических схем вскрышных и добычных работ, отличающиеся тем, что выбор схем осуществляется с использованием показателей K_Г, , а оценка экономической эффективности схем производится по соответствующим приращениям эксплуатационных затрат и капитальным вложениям на транспортирование вскрышных пород в отвал. Установлено, что наибольшей степенью концентрации горных работ в рабочей зоне карьера обладают технологические схемы комбинированной системы разработки.

Предложена технологическая схема селективной выемки рудных песков с помощью колесных погрузчиков, при которой упрощается организация горных работ, повышается оперативность управления технологическим процессом и обеспечивается селективная добыча руд.

Разработаны рекомендации по применению технологических схем бестранспортной системы отработки надрудного уступа, позволяющие заменить комплекс цикличного действия (ЭКГ+автосамосвалы) на драглайны. При этом схемы предусматривают применение простой и усложненной бестранспортной системы разработки с использованием драглайнов ЭШ-10/70 и ЭШ-6/45. Ожидаемый экономический эффект от внедрения рациональных технологических схем бестранспортной системы разработки с применением драглайнов ЭШ-10/70 и ЭШ-6/45 составляет соответственно 7,4 и 5,31 млн. грн/год.

Разработаны рекомендации по выбору рациональных технологических схем разработки россыпных месторождений Украины с учетом показателя концентрации горных работ.

Разработаны рекомендации по повышению еффективности работы горнотранспортного оборудования в карьерах при добыче россыпных руд, которые включают создание информационно-аналитической подсистемы и программного обеспечения формирования баз данных для мониторинга работы горного производства. Приведена схема основних информационных блоков у системе мониторинга и управления горнотранспортным оборудованием в карьерах, разработана база данных и диаграмма потоков данных в системе «Суточный рапорт диспетчера». Разработано программное обеспечение для горного диспетчера, что позволяет оперативно вводить и корректировать данные о плановых и поточных обьемах горной массы, которые отрабатываются, получать информацию о времени работы и простоях оборудования, причинах простоев и т.д. Установлено, что структура экономии текущих затрат от внедрения системы включает: до 40% - за счет экономии расхода дизельного топлива, до 10% - за счет точного учета пробега автосамосвалов и до 50% - за счет увеличения производительности горнотранспортного оборудования.

Основные результаты исследований внедрены в виде методик и рекомендаций на Вольногорском ГМК, Иршанском ГОКе, Полтавском ГОКе, в проектных институтах «Укргипроруда», «Кривбасспроект», «Укрниипроект», в Государственной комиссии Украины по запасам полезных ископаемых и в учебном процессе по дисциплинам: «Процессы открытых горных работ», «Технология открытой разработки месторождений полезных ископаемых», «Проектирование карьеров».

Ключевые слова: россыпные месторождения, параметры карьера, технологические схемы, , селективная разработка, концентрация горных работ, горнотранспортное оборудование, титан, циркон.

ABSTRACT

Sobko B. "Scientific a substantiation of technology of open-cast mining of the titanium-zirconium alluvial deposits of Ukraine". Manuscript.

Thesis to complete for the scientific degree of Doctor of Science (05.15.03 - оpenwork of deposits of minerals) - National Technical University of Ukraine - “Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2010.

Thesis is devoted to a scientific substantiation and creation of effective technology of open-cast mining of the titanium-zirconium alluvial deposits.

In work the dissect of a modern condition and prospect of open-cast mining of the titanium-zirconium alluvial deposits of Ukraine. The developed classification alluvial deposits of Ukraine. The developed concept and scientific principles of open-cast mining of the titanium-zirconium alluvial deposits are offered.

Use of a parameter of concentration of mining works in quarry which is recommended for applying to an estimation and a choice of effective systems of development alluvial horizontal deposits is proved.

The mathematical model of process of formation of a working zone quarry is developed at development of horizontal deposits which allows to consider parameters of system of development of a deposit in view of parameters of a working zone quarry, its capacity, and also productivity of the basic mining-transport the equipment. Techniques of a choice of the rational technological scheme exposure and produce works, mine technical parameters of selective development of alluvial are developed. Modern methods of increase of efficiency of open-cast mining alluvial deposits are offered by application of digital plans of district and three-dimensional geological models for the decision of mining-technological problems, satellite radionavigating systems for increase of an overall performance mining-transport the equipment in the quarry.

Key words: alluvial deposits, parameters of a working zone quarry, technological scheme, mine-technical parameters of development, selective development, mining-transport the equipment.

Размещено на Allbest.ru