65580

Обгрунтування параметрів землезберігаючих технологій при відкритій розробці розсипних родовищ титанових руд і бурштину

Автореферат

География, геология и геодезия

Кар’єри фабрики збагачення і хвостосховища будуються на значній відстані одне від одного що погіршує технікоекономічні показники підприємств. Метою роботи є обґрунтування параметрів землезберігаючих технологій відкритої розробки обводнених розсипних родовищ...

Украинкский

2014-08-01

238.5 KB

0 чел.

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

ВОЛОВИК  ВОЛОДИМИР  ПЕТРОВИЧ

                                                                                     УДК 622.271:553.068.5

обгрунтування параметрів землезберігаючих технологій при відкритій розробці розсипних родовищ титанових руд і бурштину

Спеціальність 05.15.03 – Відкрита розробка родовищ корисних копалин

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2010

         Дисертація є рукопис

         Робота виконана в Криворізькому технічному університеті Міністерства     освіти і науки України

         Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Дриженко Анатолій Юрійович, Національний гірничий університет, професор кафедри відкритих гірничих робіт

        Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор Поліщук Сергій

                                            Зіновійович,  ДНВЗ "Придніпровська державна академія будівництва і архітектури", завідувач кафедри опалення, вентиляції та якості повітряного середовища

                                   

                                             - кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Куліш Владислав Андрійович, Державний науково-дослідний, проектно-конструкторський і проектний інститут вугільної промисловості    УкрНДІПроект, заступник директора з наукової роботи          

         Захист  відбудеться «27» вересня 2010 р. о 1500 годині на засіданні                     спеціалізованої вченої ради Д 26.002.22 в Національному технічному                     університеті України «Київський політехнічний інститут» за адресою: 03056, м.        Київ, вул. Борщагівська, 115, ауд. 701.               

         З дисертацією можна ознайомитись у науково-технічній бібліотеці  Національного технічного університету України «КПІ» за адресою: 03057, Україна, м. Київ, просп. Перемоги, 37.

         Автореферат розісланий   «4»  серпня 2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наук, професор                                                           І.А. Лучко

1

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Україна багата розсипними родовищами титанових руд та бурштину. При цьому кількість корисних компонентів в продуктивній піщано-глинистій масі не перевищує  5–20%, що викликає необхідність збагачення сировини для виробництва товарної продукції й потребу в  складуванні великих обсягів відходів переробки. Це призводить до значних відводів земель під хвостосховища, які по площі порівняні, або можуть перевищувати площу родовищ. Кар’єри, фабрики збагачення і  хвостосховища будуються на значній відстані одне від одного, що погіршує техніко-економічні показники підприємств. Порушені землі, у тому числі орні,  відновлюються переважно у лісогосподарському напрямку. Однак питанням скорочення площ, зайнятих хвостосховищами,  при розробці розсипних родовищ до останнього часу приділялась недостатня увага. Тому підвищення ефективності експлуатації розсипних родовищ шляхом створення нових землезберігаючих технологій, що забезпечують скорочення площ земель, зайнятих хвостосховищами, є актуальною науковою задачею.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась в Криворізькому технічному та Національному гірничому університетах згідно з планами відомчих тем: „Обґрунтування параметрів гірничотранспортного обладнання для розробки Мотронівського родовища титанових руд” (№ ДР 0102U003034/ 2002); „Обґрунтування раціональних параметрів гірничотранспортної системи розробки Мотронівського родовища титанових руд” (№ ДР 0104U001985/ 2002); „Обґрунтувати технологію й організацію робіт по раціональному використанню земель при освоєнні Мотронівської ділянки Малишевського родовища титанових руд” (№ ДР 0104U004279/ 2004) та „Доповнення до проекту видобування й переробки бурштину Клесівського родовища”(№ ДР 0103U004827/ 2003), у яких автор був виконавцем.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є обґрунтування параметрів землезберігаючих технологій  відкритої розробки обводнених розсипних родовищ для розміщення в максимальному обсязі у внутрішніх відвалах діючих кар’єрів відходів збагачення корисних копалин, що істотно зменшує площі земельних відводів гірничих підприємств.

        Для досягнення поставленої мети вирішувались наступні задачі:

        - обґрунтувати концепцію землезберігаючих технологій при відкритій розробці обводнених розсипних родовищ титанових руд і бурштину;

        - виконати систематизацію розсипних родовищ титанових руд та бурштину по показнику важкості їх розробки;

        - встановити способи та технологічні особливості активного формування поверхні внутрішніх відвалів експлуатаційним гірничотранспортним устаткуванням для складування у них відходів збагачення діючих кар’єрів різних типів родовищ;

        - встановити основні аналітичні залежності між гірничо-геологічними умовами залягання розсипних родовищ, продуктивністю кар’єрів, параметрами технологій гірничих робіт при активному формуванні внутрішніх відвалів, параметрами гірничотранспортного устаткування, об’ємом відпрацьованого простору після заповнення його відвалами, об’ємом хвостів та техніко-економічними показниками розробки;

2

- обґрунтувати параметри землезберігаючих технологій із складуванням хвостів збагачення у внутрішніх відвалах кар’єрів при розробці родовищ: Клесівського -  бурштину, Межиричинського - ільменіту, Мотроно-Ганнівської дільниці Малишевського – титан-цирконієвих пісків;   

Об’єкт дослідження - виймально-навантажувальні роботи та переміщення гірничої маси при виконанні розкривних і відвальних робіт, переміщення та складування відходів (хвостів) збагачення руд, стійкість відвалів в складних гірничо-геологічних умовах при відпрацюванні розсипів.

Предмет дослідження – параметри землезберігаючих технологій розкривних, видобувних та відвальних робіт, а також  параметри хвостосховищ з оборотним водопостачанням збагачувальних фабрик гірничо-збагачувальних комплексів при  розробці розсипних родовищ.

Методи дослідження. При вирішенні поставлених задач були використані такі методи: математичне моделювання і  виробничий експеримент із статистичним аналізом –  для  прогнозування стійкості внутрішніх сховищ відходів гірничого виробництва; техніко-економічний аналіз технологічних  варіантів – для вибору ефективних схем виконання видобувних, розкривних і відвальних робіт у період будівництва та експлуатації кар’єрів; графоаналітичний і  гірничо-геометричний аналіз – для оптимізації розвитку робочої зони кар’єру при складуванні відходів гірничого виробництва у його виробленому просторі; сітьове планування – для вирішення питань організації роботи гірничотранспортного устаткування при будівництві та експлуатації кар’єрів; промислова апробація  для перевірки ефективності розроблених технологічних рішень у виробничих умовах.

Наукова новизна отриманих результатів полягає у тому, що вперше:

- обґрунтовано наукову концепцію ефективного освоєння обводнених розсипних родовищ, яка обумовлює розташування обладнання для попереднього збагачення сировини поряд з межами кар’єрного поля, заповнення його виробленого простору відходами гірничого виробництва на повну глибину в процесі переміщення фронту добувних робіт і рекультивацією у сільськогосподарському напрямку;

        - на підставі встановлення витрат на виконання гірничотранспортних робіт, з урахуванням технологічних схем та гірничо-геологічних умов виконано систематизацію розсипних родовищ титанових руд та бурштину за показником важкості їх розробки;

        - запропоновано емпіричні коефіцієнти: експлуатаційний, динамічний та плановий (поточний), що визначаються співвідношенням залишкової приймальної ємності відпрацьованого простору кар’єру після розміщення у ньому внутрішніх відвалів до суми об’ємів хвостів збагачення та ставка-освітлювача відповідно в цілому по родовищу, від однієї видобувної заходки та за певний період часу. Коефіцієнти використовуються для прогнозування об’ємів хвостів збагачення, які можливо розмістити у внутрішніх відвалах кар’єру, моменту переходу на складування хвостів із зовнішнього хвостосхвища  у внутрішні відвали та можливості розміщення хвостів поточного видобування у внутрішніх відвалах за визначений час роботи кар’єру;

        - за результатами вибірки статистичних даних за 30 років, встановлені закономірності змін продуктивності  роторних  комплексів  і  драглайнів  при  екскавації

3

м’яких порід на кар’єрах України, які свідчать, що розрахунки за відомими емпіричними формулами завищують продуктивність роторних комплексів, що працюють за транспортно-відвальною схемою на 18, 4%, а за транспортною схемою на 7,1%;

- обґрунтовані залежності параметрів внутрішніх відвалів від гірничо-геологічних умов та їх конструктивні особливості для забезпечення  стійкості відвалів та захисту робочої зони кар’єру від прориву зволожених хвостів з внутрішнього хвостосховища за умови селективної відсипки порід розкриву у тіло зазначених відвалів  на підтопленій піщаній основі;

- встановлені залежності розмірів робочої зони кар’єра від ширини розкривної заходки, яка повинна забезпечити виймання об’єму розкривних порід, достатнього для спорудження хвостосховища у внутрішніх відвалах кар’єрів кожного класу систематизації у різних гірничо-геологічних та гідротехнічних умовах розробки розсипів.

          Практичне значення отриманих результатів:

- розроблено методичні рекомендації щодо визначення проектних параметрів систем розробки розсипних родовищ з розміщенням хвостів збагачення у внутрішніх відвалах діючих кар’єрів, що істотно зменшує площу земельного відводу підприємства та дозволяє підвищити ефективність розробки родовищ і спрощує рекультивацію порушених земель;

- надані рекомендації щодо визначення та прогнозування  обсягів хвостів збагачення, які можливо складувати у внутрішніх відвалах кар’єрів на протязі їх відпрацювання за допомогою запропонованих експлуатаційного, динамічного та планового коефіцієнтів розміщення хвостів у відвалах;  

- обґрунтовано продуктивність роторних комплексів і драглайнів, автомобільного та гідравлічного транспорту при роботі в складних гірничотехнічних і гідрогеологічних умовах розсипів, що є основою побудови календарних графіків будівництва кар’єрів з використанням експлуатаційного технологічного обладнання;

- розроблена, спроектована і впроваджена на Клесівському кар’єрі бурштину нова система розробки гірничої маси з використанням драглайна ЕШ-5/45 сумісно із пересувною промивною установкою, що дозволило виконувати добувні, розкривні і збагачувальні роботи на кар’єрах 1-го класу систематизації одним комплексом обладнання (патент 63460 UA);

- розроблена нова технологія добування корисних копалин драглайном з навантаженням їх через пересувний по рейкам стрічковий конвеєр до бункеру із гідророзмивом, яка дозволяє на кар’єрах ІІ-го класу систематизації втроє збільшити крок переміщення транспортних комунікацій до нового місця роботи і підвищити коефіцієнт використання видобувних екскаваторів на 30% (патент 62440 UA);

- обґрунтована нова технологія виймання порід розкриву на кар’єрах ІІІ-го класу систематизації роторними комплексами по транспортно-відвальній системі розробки, яка дозволяє формувати у виробленому просторі стійкі відвальні яруси на підтопленому дні з піскових порід для складування в них хвостів збагачення (патенти 69744 і 10349 UA). Надані  рекомендації щодо селективної відсипки внутрішніх відвалів.

Особистий внесок автора у роботах, написаних у співавторстві, полягає в наступному: [1] – теоретична розробка концепції відпрацювання розсипних родовищ;

4

[3] – аналітичне визначення факторів сталого розвитку діючих гірничих підприємств, що розробляють розсипні родовища у сучасних умовах;   [4 - 5] – аналіз нових тенденцій та особливостей, що впливають на вибір транспортних засобів при розкритті та експлуатації розсипних родовищ; [9] – формулювання завдання та вихідних умов для теоретичної розробки методики визначення параметрів робочої зони кар’єрів для родовищ у різних гірничо-геологічних умовах; [14] – постановка завдання щодо вибору ефективних технологій для планування гірничих робіт; [16 - 17] – теоретична розробка методики та виконання розрахунків  параметрів технології для відпрацювання обводнених розсипних родовищ із різною потужністю покриваючих порід; [18] – теоретична розробка принципів систематизації розсипних родовищ титанових руд та бурштину; [19 - 20] – аналіз варіантів складування відходів збагачення на кар’єрах Іршанського ГЗК та обґрунтування параметрів внутрішніх відвалів для забезпечення можливості максимального їх заповнення; [21, 23] – постановка завдання, виконання теоретичних розробок щодо встановлення параметрів системи розробки при відпрацюванні пологих родовищ; [22, 24] – розробка формули винаходу та її теоретичне обґрунтування, [25] – формулювання ідеї корисної моделі.

Апробація результатів дисертаційної роботи. Основні результати досліджень доповідались й обговорювалися на міжнародних науково-технічних конференціях: «Мінеральні ресурси та людина» (Варна, Болгарія, 2002); «Підсумки та проблеми виробництва, науки й освіти в  сфері видобутку корисних копалин відкритим способом» (Єкатеринбург, Росія, 2002); «Проблеми кар’єрного транспорту» (Єкатеринбург, Росія, 2002); «Стан та тенденції бізнесу при видобутку корисних копалин відкритим способом» (Варна, Болгарія, 2003); «Співробітництво для вирішення проблеми відходів» (Харків, 2004); «Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості» (Кривий Ріг, 2004); «Форум гірників» (Дніпропетровськ, 2008); «Ефективність реалізації наукового, ресурсного та промислового потенціалу в сучасних умовах» (Славське, 2008); засіданнях НТС «Гірництво» і кафедри відкритих гірничих робіт Криворізького технічного університету (Кривий Ріг, 2003-2010); на вченій раді Національного технічного університету України «КПІ» (Київ, 2010).

        Публікації. Основні положення досліджень опубліковані в 25 наукових працях, в тому числі в 12-ти статтях у фахових виданнях, 5-х патентах на винаходи та корисні моделі, а також у 8-ми матеріалах тез та доповідей на конференціях.

        Обсяг і структура  роботи. Дисертація складається із вступу, 4 розділів, висновків, списку використаних джерел із 126 найменувань на 13 сторінках, 7 додатків на 28 сторінках і містить 147 сторінок машинописного тексту, 47 рисунків на 46 сторінках, 14 таблиць на 11 сторінках. Загальний обсяг роботи складає 245 сторінок.

ОСНОВНІЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі: обґрунтована актуальність теми роботи; визначено її зв’язок з науковими програмами, планами і темами досліджень; сформульовано мету, об’єкт та предмет  дослідження; визначено наукову новизну і практичне значення отриманих результатів. Наводяться відомості про особистий внесок здобувача у роботах, які написані у співавторстві, публікації, апробацію й впровадження розробок і результатів досліджень у виробництво.

        

5

В першому розділі виконано аналіз досліджень і технічних рішень в області раціонального використання земель при розробці розсипних родовищ України, розглянуто геологічні особливості та умови залягання титановміщуючих руд і бурштину в розсипних родовищах України, сучасний стан і перспективи розвитку гірничих підприємств з відкритою розробкою обводнених розсипних родовищ та стан досліджень по створенню землезберігаючих технологій при їх освоєнні.

         Відмічено, що проблемам раціонального природокористування присвячені дослідження академіків М. І. Агошкова, Л. В. Канторовича, М. В. Мельникова, В. В. Ржевського та ін.  Розробці наукових основ землезберігаючих технологій присвячені роботи М. Г. Новожилова, В. Ф. Бизова, В. Г. Близнюкова, Б.О. Блюса, Ю. Г. Вилкула, А. Ю. Дриженка, А. М. Михайлова, В. І. Прокопенка, М. С. Четверика,, А. Г. Шапаря  та ін. Безпосередньо питання вдосконалення технології розробки розсипних родовищ відображені в працях Ю. А. Білібіна,  В. Г. Лєшкова , С. М. Шорохова, С. З. Поліщука, В. І. Симоненка,  І. Л. Гуменика, Є.В. Семененка, О. М. Сокіла, М. А. Головача, Ю. Д. Баранова,  В. Д. Шуригіна, Б. Ю. Собка та ін.

Сировиною базою підприємств з виробництва титанових концентратів і бурштину є розсипні родовища із потужністю шарів корисних копалин від 3 до 20 м і покриваючих порід потужністю від 4-4,5 до 50-75 м. Корисні компоненти у продуктивній пісково-глинистій масі становлять від 5,5 до 20 %. Розсипи залягають практично горизонтально. У підошві продуктивних шарів розташовані піски різної крупності, що значно обводнені. Поверхня родовищ у більшості випадків порушена системами балок і ярів, що викликає певні труднощі при виконанні розкривних робіт. Ґрунтовий шар у центральній частині країни представлений чорноземами із середньою потужністю 0,5-0,6 м, а в Поліссі – супісками потужністю 0,3-0,4 м.

Гірничі роботи на обстежених кар’єрах ведуться із розміщенням порід розкриву у виробленому просторі. На кар’єрах глибиною до 20-25 м розкрив розроблюється і укладається драглайнами безпосередньо у внутрішній відвал, а на більш глибоких – з використанням автосамоскидів і стрічкових конвеєрів, що обумовлено параметрами наявного гірничого обладнання та низькою стійкістю відвальних порід на підтопленій підставі. Відходи збагачення складуються в раніше відроблених кар’єрах, ярах та у спеціально збудованих зовнішніх хвостосховищах. Відстань між фабриками збагачення і хвостосховищами у деяких випадках перевищує 8 км. Порушені землі рекультивують переважно у лісогосподарському напрямку.

         В той же час питанням скорочення площ земель, зайнятих хвостосховищами при розробці підтоплених розсипних родовищ, приділяється недостатня увага. У зв’язку з цим та на основі виконаного аналізу наукових та практичних досягнень у галузі відкритої розробки розсипних родовищ сформульовані актуальна наукова мета та задачі дослідження щодо створення нових землезберігаючих технологій, які забезпечують скорочення площ земель, зайнятих хвостосховищами.

Другий розділ, відповідно до першої та другої задач досліджень,  присвячений визначенню основних теоретичних положень встановлення раціональних параметрів землезберігаючої технології при розробці обводнених розсипних родовищ титанових руд і бурштину.

Узагальнюючи результати досліджень і досягнутий стан розробки обводнених розсипів в Україні, основним концептуальним напрямком їх освоєння пропонується

6

розміщення фабрики попереднього збагачення (ФПЗ) поблизу контурів кар’єру і заповнення його виробленого простору поряд з діючим фронтом гірничих робіт відходами гірничого виробництва на повну глибину до рівня прилеглих непорушених земель. Утворення насипного ґрунтового шару на поверхні відвалів і хвостів, що підлягають рекультивації, повинно відповідати бонітету родючих земель і навіть вище, внаслідок чого витрати на їх відновлення дозволять підприємству компенсувати частину витрат, понесених раніше. При цьому вимоги економічності виконання гірничих робіт обумовлюють конструювання гірничотранспортної системи з розміщенням відходів гірничого виробництва безпосередньо у виробленому просторі без допомоги додаткових транспортних засобів. Усереднену глибину заповнення виробленого простору Н (м) розраховують за відомою формулою:

                              ,                                               (1)

де V, P – об’єми порід розкриву і корисних копалин в межах кар’єрного поля, м3; Vп, Рп – гірничо-будівельні об’єми порід розкриву і корисних копалин, які складують у зовнішніх відвалах, м3; Кх – вихід відходів (хвостів) збагачення корисних копалин, долі од.; S, – площа кар’єрного поля, м2.

У якості критерію ефективності технологічних рішень прийняті мінімальні питомі витрати на виконання гірничотранспортних робіт у межах кар'єрного поля Сгтр(грн./м3), який розраховується за відомою формулою:

                              ,                                                                                           (2)

де  Спр  сумарні витрати на видобуток корисної копалини в кар’єрі, у тому числі на складування відходів, грн.; Схвитрати на доставку відходів і складування їх у хвостосховище, грн.; QP – продуктивність підприємства по видобутку сирої руди, т.

На підставі вивчення гірничо-геологічних умов, технології та техніко-економічних показників роботи українських підприємств, виконана систематизація розсипних родовищ титанових руд і бурштину. За основну ознаку систематизації прийняті значення питомих труднощів розробки. При цьому виділені три класи: незначних, середніх і підвищених труднощів розробки розсипів з питомими витратами на гірничотранспортні роботи: 1-2; 6-10; 15-20 грн/м3 відповідно. Всі подальші дослідження проводились окремо по кожному класу родовищ.

Надані характеристики й аналітичні залежності для визначення експлуатаційного, динамічного та планового коефіцієнтів розміщення хвостів збагачення у відвалах. Експлуатаційний  коефіцієнт розміщення хвостів збагачення у відвалах Ке, 33) характеризує співвідношення залишкової приймальної ємності відпрацьованого простору кар’єру після розміщення у ньому внутрішніх відвалів до суми об’ємів хвостів збагачення та ставка-освітлювача  у цілому по родовищу й дозволяє прогнозувати можливість розміщення  хвостів збагачення у внутрішніх відвалах у цілому за весь  період експлуатації родовища й визначається запропонованою залежністю:  

        Ке =  (VвпVввVвт + Vоб) /(VхвVхвн ) Кзх + Vсв + Vб,                             (3)

7

де Vвп – загальні об’єми відпрацьованого простору, м3; Vвв – загальні об’єми внутрішніх відвалів, м3; Vвт – частина об’ємів відпрацьованого простору, що не може бути заповнено ані відвалами, ані хвостами збагачення, згідно з технологічними умовами,  м3; Vоб – додаткові об’єми відпрацьованого простору, що отримані за рахунок його обвалування , м3; Vхв – загальні об’єми хвостів, м3; Vхвн – об’єми хвостів, розташованих за межами родовища, м3; Кзх – коефіцієнт збільшення обсягу  хвостів від вмісту утримуваної води, для пісків Кзх = 1, для хвостів, що містять глину  - 1,2; Vсв – об’єм ставка-відстійника, м3; Vб – частина потенційних об’ємів внутрішнього хвостосховища, що не заповнюється хвостами згідно технологічних умов або з вимог безпеки, м3.

Експлуатаційний та плановий (поточний) коефіцієнти розраховуються за аналогічним алгоритмом та прогнозують можливість розміщення хвостів збагачення у внутрішніх відвалах від однієї конкретної видобувної заходки, що визначає момент переходу із зовнішнього хвостосховища на внутрішнє складування хвостів  та можливість розміщення поточних хвостів у внутрішніх відвалах за визначений час роботи кар’єру.

         Встановлено закономірності переходу на розміщення хвостів збагачення у внутрішніх відвалах залежно від типів родовищ, гірничо-геологічних умов і технології гірничих робіт. Так, при  розробці бурштину згідно 1-го класу систематизації розміщення хвостів збагачення у виробленому просторі кар’єру можна здійснювати практично на початку експлуатації родовища. При розробці родовищ ільменіту по ускладненій безтранспортній системі розробки (2-й клас систематизації) розміщення хвостів збагачення у внутрішніх відвалах здійснюється через 3-4 роки після початку експлуатації.  При розробці титан-цирконієвих родовищ (3-й клас систематизації) по комбінованій системі розробки розміщення хвостів збагачення у внутрішніх відвалах можна здійснювати тільки через 6-7 років після початку експлуатації.

Розроблено методику розрахунку основних показників землезберігаючої гірничотранспортної системи. Запропоновано аналітичні залежності для встановлення величини споживаних матеріальних, енергетичних і трудових ресурсів, а також формування сумарних питомих витрат на гірничотранспортні роботи у кар'єрі. Детально представлений розрахунковий механізм для обґрунтування продуктивності драглайнів і роторних екскаваторів, автомобільного і гідравлічного транспорту, що переважно експлуатуються при розробці розсипів. 

Основні положення методики визначення параметрів землезберігаючих технологій  базуються на взаємозв’язку об’ємів видобутку рудних пісків, виходу концентратів та хвостів збагачення, виробленого простору та ставка-відстійника:

                               Qв = Qер / (1 + Кпр) Кр;                                                              (4)

                               Qв = Qев / (1 + Кпв);                                                                   (5)

                               Рх = Qв  (1 - б);                                                                           (6)

                               Ех = Рх Кзх + Ро,                                                                         (7)

де Qв – об’єм  видобутку  пісків,  м3/рік;  Qер,  Qев –  продуктивність   розкривного та

видобувного екскаваторів,  м3/рік; Кпр, Кпв –   коефіцієнти   переекскавації  при   

розкривних та видобувних роботах; Кр – коефіцієнт розкриву; Рх – річний об’єм виходу хвостів збагачення, м3/рік; Qв – об’єм видобутку пісків, м3/рік;   б – вихід кон-

8

центрату; Ех – об’єм ставка, необхідний для розміщення річного обсягу хвостів, м3/рік; Кзх – коефіцієнт збільшення обсягу хвостів від вмісту утримуваної води (для піску Кзх = 1); Ро – річний об’єм замулення  ставка-відстійника, м3/рік.

         Згідно із дослідженнями встановлені відповідні закономірності активного формування поверхні внутрішніх відвалів для приймання хвостів збагачення. Розрахункові схеми визначення параметрів гірничо-транспортних систем для розміщення хвостів збагачення у внутрішніх відвалах кар’єрів 1,2 та 3-го класів систематизації наведені на рис.1

 Для бурштинових родовищ 1-го класу систематизації формування поверхні відвалів здійснюється крокуючим екскаватором по системі «екскаватор-кар’єр» у вигляді спеціальних карт намиву, які формуються з порід розкриву. Корисна копалина подається екскаватором у пересувний промивальний пункт, що переміщується за вибоєм.

Обсяг хвостів збагачення V х, (м3)  що розміщується у одній карті намиву, становить:

                          V х = RР Hр A Квт Квил(1-б) Кзх,                                                    (10)

де Hр, A, RР – потужність порід розкриву, ширина та довжина розкривної заходки, що дорівнює радіусу черпання екскаватора, м;  Квт, Квил, коефіцієнти втрат корисної копалини при видобутку та  вилученні корисних компонентів з пісків;

        Необхідні співвідношення об’ємів порід розкриву, дамб, карт намиву та хвостів регулюються за рахунок відпрацювання заходок відповідної ширини, що розраховуються згідно зазначеної методики.

Для родовищ ільменіту 2-го класу активне формування поверхні відвалів здійснюється крокуючим екскаватором по ускладненій безтранспортній схемі у вигляді навалів гребеневидної форми. Навали виконують функції огороджувальних дамб хвостосховищ і відсипаються уздовж фронту гірничих робіт. Кар’єрне поле відпрацьовується двома крокуючими екскаваторами: розкривним, що розташований на поверхні родовища, та видобувним, розташованим на поверхні покладу корисної копалини або на декілька метрів вище. Видобувний екскаватор подає корисну копалину до зумпфа гідротранспорту в торці кар’єру. При відпрацюванні видобувного блоку екскаватор рухається по радіусу навколо зумпфа, який переноситься уздовж фронту гірничих робіт на відстань 2-3 радіусів черпання видобувного екскаватора. Об’єм Vповзд3) повздовжнього навалу-гребеня дорівнює об’єму розкриву Vр3), що розміщується у відвал і становить:

                             Vповзд = Vр = Hр A Lз Кр ,                                                          (11)

де Hр– потужність порід розкриву, м; Lз– довжина розкривної заходки, м.

Об’єм пустот проміж навалів-гребенів Vпуст3) повинен бути не менше за об’єм хвостів збагачення з однієї видобувної заходки V х3):

                       Vпуст V х = Lз Hк A КвилКвт (1 - б) Кзх ,                                       (12)

де Hк потужність покладу корисної копалини, м;  


         Рис.1 Схеми для встановлення параметрів землезберігаючих систем розробки розсипних родовищ: а – перший клас систематизації; б – другий клас; в – третій клас


10

При такій схемі робіт можливі 3 варіанти відсипки навалів-гребенів: вузькими заходками, коли проміжок між навалами-гребенями не досягає дна кар’єру; нормальними заходками, що дорівнюють ширині основи навалу-гребеня; широкими заходками, коли проміжки між гребенями досягають дна кар’єру.

Для титан-цирконових родовищ 3-го класу систематизації активне формування поверхні відвалів здійснюється з використанням транспортних та транспортно-відвальних комплексів. Хвости збагачення розміщуються на підготовленому підґрунті  внутрішніх відвалів за рахунок їх селективної відсипки з пологим робочим бортом. Поверхня відвалу формується у вигляді огороджувальних та роздільних дамб.  Для визначення ємності хвостосховища у внутрішніх відвалах розраховуються об’єми: хвостів, відпрацьованого простору, розкривних уступів та відвальних ярусів. Наводяться залежності для відповідних розрахунків

Удосконалено методику, по якій виконані гідравлічні розрахунки для обґрунтування стійких параметрів внутрішніх відвалів при складуванні порід розкриву на підтоплену підставу і розміщенні у виробленому просторі хвостосховищ. Як основний варіант розробки кар'єрів 3-го класу вивчені умови складування в нижню частину внутрішнього відвалу шару пісків потужністю не менше за 3-5 м, а вище – суміші їх із глинами і суглинками. Стійкість внутрішнього відвалу досліджена на фільтраційних моделях сумішей гірничих порід і забезпечується при формуванні нижнього ярусу висотою 40 м з кутом укосу 20-21°. Верхній ярус відсипається двома підярусами висотою по 13-15 м. Площадка між ними повинна бути шириною не менш за 30-40 м, а між нижнім і верхнім ярусами – 50 м. Граничний кут укосу внутрішнього відвалу в цілому повинний бути не більш 15-16°, що можливо при роботі відвалоутворювача ОШР-5000/195 з відсипанням декількох проміжних відвальних ярусів з одного положення розвантажувальної консолі. На основі стохастичної Герт-мережі удосконалена математична модель сітьового планування і керування гірничими роботами у кар'єрі. Наведено аналітичні залежності для розрахунку параметрів функції ГЕРТ-мережі, що апробовані для умов будівництва Мотронівського кар'єру.

В третьому розділі, відповідно до третьої задачі дослідження, згідно з запропонованою систематизацією родовищ на основі звітних даних і хронометражних спостережень виконані дослідження виймальних і транспортних робіт. Для кар'єрів 1-го класу, представником якого є Клесівський кар'єр бурштину, замість виймання корисної копалини і розкриву окремими уступами із застосуванням кар'єрних мехлопат ЭО-6122 і перевезення гірничої маси автосамоскидами КрАЗ-256, запропонована нова безтранспортна система розробки з використанням драглайна ЕШ-5/45 і пересувного промивного приладу (ППП) в одному комплексі (рис. 2). На відміну від діючої на кар'єрі технології гірничих робіт, виймання руди і породи розкриву ведеться одним уступом, двома підуступами. Розкрив складується у виробленому просторі з одночасним формуванням карт для розміщення хвостів збагачення.

Для кар’єрів 2-го класу, що входять до Іршанського ГЗК, середньорічна продуктивність розкривних драглайнів типу ЭШ-10/70 і ЭШ-15/90, а також добувних ЭШ-5/45 і ЭШ-6,5/45 складає 1767,7; 2196,3; 794,5 і 831,3 тис. м3 відповідно. Коефіцієнт використання в часі для розкривних екскаваторів складає – 0,54; для добувних – 0,56 і 0,63 відповідно. Протягом року місячна продуктивність розкривних екскава-

11

торів змінюється незначно, а добувних - у літні місяці вище на 20-30%. У вирішальній мірі це викликано переносом забійних бункерів гідротранспорту.

 

Рис. 2. Схема переміщення екскаватора ЭШ-5/45 (поз. 6 -8) і ППП (А) при вийманні гірничої маси на Клесівському кар’єрі бурштину

Встановлено кореляційну залежність продуктивності екскаваторів Qе.м (тис. м3) від терміну роботи tм (міс.):

                     Qе.м = -0,6507tм2 + 8,7916tм + 55,727; R2 = 0,1609.                        (13)

де R – коефіцієнт дисперсії вибірки.

Розроблено нову технологію виймання руди драглайном із навантаженням її через пересувний по рейковій колії стрічковий конвеєр у бункери гідротранспорту. Обґрунтовано параметри гірничих робіт і транспортного устаткування. Крок пересувки бункерів гідротранспорту збільшується до 270 м. Термін роботи добувного екскаватора внаслідок цього збільшується на 94 доби за рік. Коефіцієнт його використання зростає до 0,7. Трудомісткість монтажних робіт знижується вдвічі.

На Вільногірському ГМК (3-й-й клас систематизації) одноковшеві екскаватори експлуатуються на розкривних і видобувних роботах, а також у суміжних двох кар'єрах. Видобуток руди займає у середньому 33,1% робочого часу, розкривні роботи – 49,4%; переекскавація руди і розкриву відповідно 18,85 і 3,16%. Робота гідравлічного транспорту практично рівномірна на всьому протязі року (рис. 3), що досягається за рахунок 100% резервування ліній пульпо- і водопроводів, а також будівництвом акумулюючих складів, біля бункерів гідротранспорту об’ємом до 150 тис. м3.


12

       

Рис. 3. Графіки зміни на протязі року: а - середньомісячних об’ємів    видобутку руди (Р); б – об’ємів переміщення руди гідротранспортом (Qг) на Вільногірському ГМК у 2001-2004 рр.; 1- фактичні об’єми; 2 – кореляційні залежності

Кореляційна залежність видобутку руди по місяцям року (рис. 3,а):

        Р = -0,91tм2 + 14,29tм + 75,62; =119,25;  R2 = 0,533;  β1=0,84;  β2=4,1;             (14)

відповідно, кореляційна залежність роботи гідротранспорту (рис. 3,б):

        Qг = -0,75tм2 + 4,2tм + 185,62; =102,15;  R2 = 0,28;  β1=1,1;  β2=3,89,               (15)

де , тис. м3/місяць - середнє значення параметру.

  У четвертому розділі,  відповідно до четвертої та п’ятої задач дослідження, обґрунтовані параметри землезберігаючої технології при будівництві кар’єрів з підвищеними труднощами розробки. Встановлено, що для умов Мотроно-Ганнівської  ділянки Малишевського родовища титанових руд економічна доцільна річна продуктивність видобувних робіт складає 3 млн.м3, розкривних – у середньому за період експлуатації – 15,3 млн.м3. За основне устаткування для виробництва видобувних робіт прийняті два драглайни ЭШ–13/50 з річною продуктивністю 2,1 млн.м3 кожний.  Верхній  розкривний уступ (висотою до 30 м) передбачено відпрацьовувати комплексом у складі роторного екскаватора СРс-2000, перевантажувача ПГ-5000/60, двох відвалоутворювачів ОШ-5000/95  та стрічкових конвеєрів по транспортній схемі (продуктивність - 7,7 млн. м3/рік). Основний розкривний уступ (висотою до 30 м) відпрацьовується по транспортно-відвальній схемі комплексом у складі екскаватора СРс-2000 та відвалоутворювача ОШ-5000/190 (продуктивність – 11,2 млн. м3/рік  (рис. 4).

  Всі стадії збагачення руди від виділення колективного (первинного) концентрату до отримання товарної продукції (моноконцентратів) на ВГМК здійснюється

на центральній збагачувальній фабриці (ЦЗФ), яка розташована на відстані понад 8 км від кар’єрів.  До ЦЗФ весь обсяг руди і хвости збагачення до хвостосховищ доставляються гідравлічним транспортом, що пов’язано з переміщенням значних об’ємів пустих порід, чого значною мірою  можливо  уникнути.  Будівництво ФПЗ

13

поблизу нового кар’єру дозволить різко зменшити відстань гідротранспортування сирої руди до 2-3 км, а відходи збагачення складувати у внутрішнє хвостосховище. транспортування чорнового концентрату здійснювати автосамоскидами до ЦЗФ. Завдяки такій технології витрати на складування хвостів будуть зменшені на 15 %.

 Обстеженням ґрунтового покриву встановлено, що 67,5% площі кар'єрного поля представлені чорноземом потужністю 54-55 см із вмістом гумусу 3,4-3,7%. Загальний бал бонітету 74-80 од. Обґрунтовано організацію будівництва кар'єру з використанням порід розкриву для зведення зовнішнього хвостосховища.

        Рис. 4. Гірничотранспортна система виконання гірничих робіт на Мотронівському кар’єрі: 1 – екскаватор СРс-2000; 2 – перевантажувач ПГ-5000/60; 3 – конвеєр вибійний; 4 – землесос; 5 – відвалоутворювач ОШ-1500/105; 6 – конвеєр добувний; 7 – екскаватор ЭШ-13/50; 8 – бункер самохідний; 9 – конвеєр відвальний; 10 – конвеєр торцевий; 11 – відвалоутворювач ОШР-5000/195; 12 - відвалоутворювач ОШ-5000/95

З метою визначення ефективності вводу Мотронівського кар’єру до експлуатації розглянуто чотири етапи освоєння родовища: І етап – проведення розрізної траншеї зі складуванням порід розкриву в зовнішньому відвалі. Сира руда гідротранспортом направляється для збагачення на діючу ЦЗФ – базовий варіант. Складування гірничо-капітального розкриву на борту траншеї дає можливість використання її частини для будівництва піонерного хвостосховища; ІІ етап – відпрацювання південно-східної ділянки з доставкою м’яких порід розкриву для будівництва піонерного хвостосховища. Добута руда збагачується на ФПЗ; ІІІ етап – основний період розробки родовища. Збагачення руди ведеться на ФПЗ, доводка чорнового концентрату – на ЦЗФ. Хвости ЦЗФ складують у діючому сховищі біля проммайдана комбінату;  ІV етап – завершення замулювання площ піонерного і відроблених секцій внутрішніх хвостосховищ дозволяє відновити продуктивність порушених земель на площі понад 1500 га (рис 5).

14

Аналіз витрат на виконання основних технологічних процесів по етапам відпрацювання кар’єрного поля показує, що спорудження і експлуатація ФПЗ порівняно з базовою схемою дозволяє зменшити питомі витрати на збагачення руди і складування хвостів до 43-56,2%, виконання розкривних робіт – до 31,3-32,2%, добування і транспортування руди – до 7,1-11,6%.

Об’єм зовнішнього хвостосховища (25 млн. м3) розраховано за умови розміщення відходів збагачення руди до створення внутрішнього хвостосховища у виробленому просторі кар'єру. Технологія його будівництва передбачає утворення у контурах південної ділянки кар’єру об’єднаного сховища для сумісного складування порід розкриву і хвостів збагачення площею 266,8 га. Переробка 102,2 млн. м3 руди на фабриці попереднього збагачення за весь термін експлуатації кар'єру дозволить розмістити 89,9 млн. м3 хвостів у виробленому просторі кар'єру. За рахунок цього буде попереджене порушення зовнішніми сховищами 522 га земель. Використання

13 млн. м3 розкриву для будівництва зовнішнього хвостосховища буде сприяти ліквідації прибортового відвалу в районі розрізної траншеї на площі 34,5 га. Нанесення

на поверхню відвалу відходів гірничого виробництва чорнозему потужністю не менше за 70 см послужить підставою для підняття бонітету відновлених земель до 100 балів. Замулене хвостосховище, зважаючи на наявність у ньому втраченої при збагаченні корисної копалини та можливе його повторне відпрацювання, підлягає тимчасовій консервації шаром у 50-70 см суглинків та висадкою кормових трав (рис.5)

        Рис. 5. Схема складування порід розкриву у виробленому просторі кар’єру з утворенням у його контурах хвостосховища і тимчасовою консервацією замуленої поверхні

        Ефективність спорудження поблизу борту кар'єру фабрики попереднього збагачення, де відокремлюється до 12% гірничої маси у виді промпродукту, що транспортується автосамоскидами для подальшого отримання кінцевих товарних продуктів  на діючу збагачувальну фабрику, у порівнянні з базовим варіантом у початковий період складає 40% і в наступному збільшується до 70%. Очікуваний економічний ефект від запропонованих заходів на термін відпрацювання запасів складає 127,4 млн. грн.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі представлено нове рішення актуальної наукової задачі щодо обґрунтування параметрів землезберігаючих технологій при відкритій розробці обводнених розсипних родовищ титанових руд і бурштину шляхом встановлення показників для безпечного розміщення відходів гірничого виробництва (порід розкриву і відходів збагачення) у виробленому просторі діючих кар'єрів на підтопленій підставі. Це забезпечує ефективну роботу гірничотранспортного устаткування та

15

значно скорочує кількість порушених земель зовнішніми хвостосховищами, що є істотним фактором для підвищення ефективності роботи гірничих підприємств.

        Найбільш важливі наукові і практичні результати роботи полягають у наступному:

       1. На підставі вивчення гірничо-геологічних і гідротехнічних умов сформульована наукова концепція ефективного освоєння розсипних родовищ, що базується на:

        - розміщенні устаткування для попереднього збагачення рудних пісків поблизу кар'єрного поля, транспортуванні чорнового концентрату автомобільними або залізничними цистернами для остаточного переділу на ЦЗФ;

         - складуванні порід розкриву у відпрацьованому просторі кар’єру основним технологічним устаткуванням з активним формуванням спеціальних огороджувальних та розподільних дамб  для будівництва внутрішніх секцій хвостосховища, в яких складуються відходи збагачення,  що заповнюють вироблений простір кар’єру до рівня непорушених земель для рекультивації його поверхні в сільськогосподарському напрямку.

        2. Виконана систематизація розсипних родовищ титанових руд і бурштину за показником важкості розробки для конкретизації параметрів ефективних землезберігаючих технологій при освоєнні типових кар’єрів. При цьому виділені три класи систематизації:  1-й – з незначною, 2-й – середньою і 3-й –  з підвищеними труднощами розробки.

3. Запропоновано аналітичні коефіцієнти, які дозволяють прогнозувати об’єми  хвостів збагачення, що можливо розміщувати у внутрішніх відвалах кар’єрів.   

4. Удосконалено методику розрахунку основних параметрів землезберігаючої гірничотранспортної системи, що базується на взаємозв’язку об’ємів видобутку рудних пісків, порід розкриву, виробленого простору, ставка-відстійника, розмірів елементів робочої зони кар’єру та виходу концентратів і хвостів.

5. На базі фактичних даних продуктивності роботи гірничого устаткування на кар’єрах України, щільність вибірки яких описується поліномом 2-го і 3-го ступеня, представлено розрахунковий механізм для обґрунтування продуктивності драглайнів і роторних комплексів, а також автомобільного і гідравлічного транспорту, які варто використовувати при оптимізації календарних планів будівництва й експлуатації гірничих об'єктів.

6. Шляхом гірничо-геометричного аналізу й удосконаленої методики гідравлічних розрахунків стійких параметрів складування відходів виробництва на підтопленій підставі з піщаних порід, обґрунтовані безпечні значення результуючих кутів укосу внутрішніх відвалів і дамб обвалування хвостосховища в межах не більше за 15-16°, якими доцільно керуватися при формуванні граничних розмірів робочої зони кар’єру із застосуванням консольних відвалоутворювачів типу ОШ-5000/95 та ОШР-5000/195.

7. Для кар'єрів 1-го класу систематизації розроблена нова схема виймання в одному вибою руди і розкриву із застосуванням драглайна ЭШ-5/45 у комплексі з пересувним промивним приладом, що дозволяє вдвічі знизити число кар’єрних мехлопат і відмовитися від використання автосамоскидів.

8. Для кар'єрів 2-го класу систематизації запропонована нова технологія видобутку корисної копалини драглайном із розвантаженням його у вибійні бункери гід-

16

ротранспорту через пересувний по рейковій колії стрічковий конвеєр. Це дозволяє в три рази збільшити крок переміщення вибійних бункерів, удвічі зменшити витрати на монтажні роботи, підвищити коефіцієнт використання видобувних екскаваторів на 30%.

9. Для кар'єрів 3-го класу систематизації обґрунтована нова технологія селективного відпрацьовування основного уступу роторним комплексом по транспортно-відвальній схемі з укладанням на дно виробленого простору шару піску потужністю 3-5 м, що дозволяє формувати стійкі відвальні яруси і використовувати їх як дамби обвалування для складування відходів збагачення

10. Результати досліджень упроваджені на Клесівському кар'єрі бурштину з річним економічним ефектом 153,1 тис. грн. Основні положення землезберігаючих технологій використані Іршанським ГЗК для обгрунтування доцільності розробки передового кар’єра з подальшим використанням його у якості хвостосховища при відпрацюванні ділянок Міжирічинського родовища з очікуваним економічним ефектом на термін відпрацювання родовища 53,7 млн. грн. та інститутом Кривбаспроект – при виконанні ТЕО кондицій відпрацювання Мотроно-Ганнівської  ділянки Малишевського родовища титанових руд з очікуваним економічним ефектом 123,432 млн. грн. також на термін відпрацювання родовища.

Основні положення та результати дисертації опубліковані в наступних роботах:

1. Дриженко А.Ю. Концепция эффективной отработки перспективных карьерных полей на действующих предприятиях / Дриженко А.Ю., Воловик В.П. // Зб. наук. праць НГУ.– 2002. – № 13.С. 127  131.

2. Воловик В.П. Методика принятия решений при вводе в эксплуатацию новых месторождений на действующих ГОКах / Воловик В.П. // Зб. наук. праць НГУ.– 2002. – № 14.С. 68  73.

3. Воловик В.П. Совершенствование механизации вскрышных работ при разработке россыпных месторождений  на ГОКах  / Воловик В.П. // Зб. наук. праць НГУ.– 2003. – № 17. С. 198  204.

4. Воловик В.П.,Установление параметров рабочей зоны карьеров для подготовки выработанного пространства к внутреннему  отвалообразованию  / Дриженко А.Ю., Воловик В.П. // Горный информационно-аналитический бюллетень  Московского Государственного Горного Университета.  2003. – № 5. – С. 181  183.

5. Воловик В.П. Стратегия открытой разработки пологих месторождений в сложных  природных  условиях     / Воловик В.П. // Зб. наук. праць НГУ.– 2003. – № 18. – С. 147 – 151.

6. Воловик В.П. Технология складирования отходов горного производства в выработанном пространстве титанодобывающих карьеров / Воловик В.П. // Науково-технічний збірник КТУ. Розробка рудних родовищ. – 2004. – № 85. – С. 125 - 128.

7. Воловик В.П. Моделирование строительства карьеров для разработки россыпных титановых руд в сложных природных условиях / Воловик В.П. // Науково-технічний збірник КТУ. Розробка рудних родовищ. – 2004. – №87. - С.19 - 25.

17

8. Корсун В.И. Планирование открытых горных разработок на основе стохастических сетей / Корсун В.И.,  Воловик В.П. // Зб. наук. праць НГУ.  2004. – № 9. – С. 11 – 17.

9. Воловик В.П. Оценка устойчивости внутренних хранилищ отходов горного производства при разработке россыпных месторождений титановых руд / Воловик В.П. // Зб. наук. праць НГУ. – 2004. –  19. – Т. 19. – С. 86  92.

10. Воловик В.П. Установление параметров землесберегающей технологии при открытой разработке россыпных титанорудных месторождений в сложных гидрогеологических условиях / Воловик В.П., Николашин Ю.М. // Зб. наук. праць НГУ. 2004. № 10. – С. 18 – 21.

11. Воловик В.П.. Управление природопользованием при освоении пластовых месторождений открытым способом разработки в сложных гидрогеологических и инженерно-геологических условиях / Воловик В.П., Николашин Ю.М. // Зб. наук. праць НГУ. – 2004. № 11. – С.16 – 18.

12. Воловик В.П. Систематизация россыпных месторождений титановых руд и янтаря по трудности разработки / Воловик В.П., Дриженко А.Ю. // Зб. наук. праць НГУ. –  2004. – № 20. – С. 96  1.

13. Пат. 62440 UA, МПК 7 Е21С  41/26, Е21С 41/30. Спосіб розробки пологих родовищ / В.П.Воловик, Ю.Д.Баранов, А.Ю Дриженко, О.М.Півень: заявник і патентовласник Національний гірничий університет. - № 2003032554, заявл. 25.03.2003;  опубл. 25.06.2007; бюл. №19.

14. Пат. 63460 А  UA, МПК 7 Е21С41/00. Спосіб відкритої розробки розсипів / В.П. Воловик, А.Ю. Дриженко,      В.І. Симоненко, В.О. Туцький: заявник і патентовласник Національний гірничий університет.  – № 2003043683, заявл. 22.04.2003;  опубл. 15.01.2004; бюл. № 1.

15. Пат. 69744 А UA , МПК 7 Е21С41/26. Спосіб підготовки виробленого простору кар’єру до рекультивації / А.Ю. Дриженко, В.П. Воловик, Ю.Д. Баранов і О.М. Півень. Заявник і патентовласник Національний гірничий університет. – № 20031110792, заявл. 28.11.2003; опубл. 25.07.2007; бюл. №11.

16. Пат. 10349 (Корисна модель) UA, МПК 7 Е21С41/26. Спосіб формування хвостосховища / А.Ю. Дриженко, В.П. Воловик, Ю.Д. Баранов, О.М. Лазніков. Заявник і патентовласник Національний гірничий університет . –  № 200503625, заявл.  18.04.2005; опубл. 15.11.2005; бюл. №11.

17. Пат. 28872 (Корисна модель) UA, МПК 7 Е02F1/100. Спосіб освоєння родовищ корисних копалин відкритим способом з подальшим їх збагачуванням на збагачувальній фабриці / І.Л. Коган, М.М. Желязо, В.П. Воловик. Заявник і патентовласник  І.Л. Коган. – № 200709191, заявл. 13.08.2007; опубл. 25.12.2007; бюл. № 12.

18. Воловик В.П. Устойчивое развитие горных предприятий при расширении сырьевой базы / Воловик В.П., Дриженко А.Ю. //  Международная  конференция «Минеральные ресурсы и человек», 17 – 19 сент. 2003г: науч.   докл. – Варна (Болгария),  2002.– Т.1. – С.22-27.

19. Дриженко А.Ю. Особенности выбора транспортных средств для перемещения бедных руд в системе ГОКа / Дриженко А.Ю., Воловик В.П., Пивень А.Н.  //  Международная научно-техническая конференция  «Проблемы карьерного транс-

18

порта», 3-4 дек. 2002г: тезисы докл.  – Екатеринбург (Россия): ИГД Ур РАН, 2002. – С. 139 – 142.

20. Дриженко А.Ю. Поэтапная отработка карьерных полей  путь эффективного развития горно-обогатительного производства /Дриженко А.Ю., Воловик В.П.// Международная научно-техническая конференция  «Итоги и проблемы производства в сфере добычи полезных ископаемых открытым способом», 10 – 11 дек. 2002г: материалы докл. – Екатеринбург (Россия): УГГГА, 2002. – С.118  122.

21. Воловик В.П. Обоснование параметров экскаваторно-отвальных комплексов при разработке обводненных горных пород / Воловик В.П. // Сборник докладов Международной конференции „Состояние и тенденции бизнеса при добыче полезных ископаемых открытым способом”, 10 – 15 сент. 2003г: материалы докл. – Варна (Болгария), 2003. – С. 74 – 81.

22. Воловик В.П. Технологические решения по управлению отходами при разработке обводненных рудных месторождений / Воловик В.П. // Международная научно-техническая конференция «Сотрудничество для решения проблемы отходов», 10 – 12 окт. 2004г: тезисы докл. – Харьков: ЭкоИнформ, 2004. – С. 121  123.

23. Воловик В.П. Технология складирования отходов горного производства в выработанном пространстве титанодобывающих карьеров  / Воловик В.П. // Международная научно-техническая конференция «Устойчивое развитие горно-металлургической промышленности», 18 – 22 марта 2004г: материалы докл. – Кривой Рог: КТУ, 2004. – Т.1. – С. 111 – 115.

24. Головач Н.А. Обоснование параметров горных работ на карьерах Иршанского ГОКа с учетом экологических требований  / Головач Н.А., Воловик В.П. // Міжнародна конференція «Форум гірників - 2008», 13 – 15 жовтня 2008р: материалы докл.  Дніпропетровськ: НГУ, 2008. – С. 158 – 163.

25. Воловик В.П., Коган Ю.Л. К вопросу размещения хвостов обогащения во внутренних отвалах  / Воловик В.П., Коган И.Л. //  8-я ежегодная международная  промышленная конференция «Эффективность реализации научного ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях», 11 – 15 февр. 2008г: тезисы  докл. –  Славское // УИЦ, Киев, 2008. – С. 78-79.

АНОТАЦІЯ

Воловик В.П. Обґрунтування параметрів землезберігючих технологій при розробці розсипних родовищ титанових руд та бурштину. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.03. – відкрита розробка родовищ корисних копалин. - Національний Технічний Університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2010.

Дисертація присвячена розробці нових технологій освоєння обводнених родовищ титанових руд і бурштину із розташуванням устаткування для попереднього збагачення руди поблизу кар’єрного поля та складуванням відходів гірничого виробництва: порід розкриву та хвостів збагачення корисних копалин, у виробленому просторі діючих кар’єрів на підтопленій підставі, що забезпечує ефективну роботу гірничотранспортного обладнання і попередження порушення земель зовнішніми хвостосховищами. У роботі обґрунтована концепція ефективного освоєння розсипів, наведена  їх  систематизація  за  важкістю  розробки,  оцінена  стійкість  внутрішніх

19

сховищ відходів. Обґрунтовані методи та організація будівництва кар’єрів з відновленням продуктивності порушених земель із застосуванням основного технологічного гірничотранспортного обладнання та використанням попередньо знятих чорноземів та суглинків.

Ключові слова: кар’єр, бурштин, титанова руда, хвостосховище, внутрішні відвали, землезбереження, технології, рекультивація, розсипні родовища, хвости збагачення.

АННОТАЦИЯ

Воловик В.П. Обоснование параметров землесберегающих технологий при разработке россыпных месторождений титановых руд и янтаря. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.03. – открытая разработка месторождений полезных ископаемых. – Национальный Технический Университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2010.

Диссертация посвящена разработке новых технологий освоения обводненных месторождений титановых руд и янтаря с размещением фабрики первичного обогащения руды вблизи карьерного поля и складированием отходов горного производства: пород вскрыши и отходов обогащения полезного ископаемого в выработанном пространстве действующих карьеров на подтопленном основании. Указанные технологии обеспечивают эффективную работу горнотранспортного оборудования и предотвращение нарушения земель внешними хвостохранилищами. В работе обоснована концепция освоения россыпей, выполнена их систематизация по трудности разработки. В качестве критерия эффективности технических решений приняты минимальные затраты на горнотранспортные работы в карьере. Усовершенствована методика расчета основных показателей землесберегающей горнотранспортной системы, которая базируется на взаимосвязи объемов добычи рудных песков, пород вскрыши, выработанного пространства, пруда-отстойника, размеров рабочей зоны карьера, выхода концентратов и хвостов. Представлен расчетный механизм для обоснования производительности драглайнов и роторных комплексов, а также автомобильного и гидравлического транспорта, которые использованы при оптимизации календарных планов строительства и эксплуатации горных объектов.

Путем горно-геометрического анализа и усовершенствования методики гидравлических расчетов параметров складирования отходов производства на подтопленном основании из песчаных пород, обоснованы безопасные значения параметров рабочей зоны карьера с углами откоса внутренних хранилищ не более 15-16° и формирования их консольными отвалообразователями типа ОШР-5000/95 и ОШР-5000/195. В соответствии с предложенной систематизацией на основе отчетных данных и хронометражных наблюдений проведены исследования горнотранспортных систем на карьерах 1, 2, 3-го классов, определены их параметры и технико-экономические показатели. На примере Мотроновского карьера ВГМК установлено, что выемка пород вскрыши и складирование их в выработанном пространстве рабочей зоны совместно с предварительно сгущенными хвостами обогащения позволяет предотвратить нарушение внешними хранилищами 522 га плодородных земель. Ис-

20

пользование 13 млн. м3 вскрыши из общего объема горнотранспортных работ для строительства внешнего хвостохранилища будет способствовать ликвидации прибортового отвала в районе разрезной траншеи на площади 32,5 га.

Обследован почвенный покров на площади земельного отвода Мотроновского карьера. Почвообразующие породы рекомендуется использовать при рекультивации поверхности отвалов и консервации хвостохранилищ в сельскохозяйственном направлении по разработанным технологиям с использованием карьерного горнотранспортного оборудования в процессе отвалообразования. Результаты исследований внедрены на Клесовском карьере янтаря с годовым экономическим эффектом 153,1 тыс. грн. Основные положения землесберегающих технологий использованы Иршанским ГОКом при обосновании строительства новых карьеров и институтом «Кривбасспроект» при расчете ТЭО кондиций отработки Мотроно-Анновского участка Малышевского месторождения титан-цирконовых песков Вольногорского ГМК. Экономический эффект на весь период отработки месторождений составил 53,7 и 123,4 млн. грн, соответственно.

Ключевые слова: карьер, янтарь, титановая руда, хвостохранилище, внутренние отвалы, землесбережение, технологии, рекультивация, россыпные месторождения, хвосты обогащения.

ABSTRACT

Volovik V.P. Substantiation of parameters of land-conserving technologies during development of placer titanium and amber deposits. -  Manuscript.

Dissertation for the scientific degree of Candidate of Technical Sciences, specialty 05.15.03. - opencast mining of mineral deposits. National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», Kyiv, 2010.

The dissertation covers development of new technologies for mining of watered placer titanium and amber deposits with installation of a primary concentration plant close to an open pit and dumping of mining wastes (cover rocks and concentration tailings) within the mined out area of operating open pits, on a waterlogged base, providing effective work of mining and transportation equipment and prevention from land deterioration by external tailing dams. The work grounds a concept of placer deposits effective development, formulates their classification as to difficulty of mining and estimates stability of the internal waste dumps. Methods and arrangement of open pits construction, as well as rehabilitation of the disturbed lands using the main mining/transportation equipment and utilizing the preliminarily stripped black soil and loam are substantiated too.  

 Key words: open pit, amber, titanium ore, tailing dump, mining wastes, internal dumps, land saving, technologies, rehabilitation, placer deposits, stockpiling of concentration tailings.

                                          

Воловик Володимир Петрович

          обгрунтування параметрів землезберігаючих

технологій при відкритій розробці розсипних родовищ

титанових руд і бурштину

Спеціальність 05.15.03 – Відкрита розробка родовищ корисних копалин

(Автореферат)

Підписано до друку «___»_______2010.

Формат 60/84/16 . Папір друк. Ризографія. Умовн. арк. 0,9

Наклад 100 прим. Зам. №____

Надруковано у РВК Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут»


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

36065. История России 30 KB
  История России неотъемлемая часть всемирной истории. В России была сделана героическая попытка создать посткапиталистическое общество социализм которая оказала прогрессивное влияние на развитие всего человечества. В XVIII XIX XX веках Россия оказывала влияние на процессы происходившие в Европе и мире: участие в Тридцатилетней войне Семилетняя война война со Швецией походы Суворова разгром армии Наполеона Священный Союз поддержка Северной Америки в войне с Англией за независимость участие России в I мировой войне Великая...
36066. Философия, Конспект лекций. История и теория философии 1.34 MB
  Можно видеть ореол вокруг человека а можно и просто ореол без людей. К середине 19 в в науке и философии сложилось понимание того что все или почти все проблемы человека лежат в отношениях между людьми или в социуме Но в обществе все либо прямо либо опосредованно зависит от деятельности людей а действуют люди имеющие тройственную сущность биологическую психическую и социальную. Данная ситуация привела к новому облику философии: появилось деление: рационализм психологическое направление иррационализм рассматривание социальных...
36067. Схоластика в традиции европейской ментальности 135.1 KB
  Философ Эриугена от которого ведут начало схоластики был приглашен ко двору короля Карла Лысого в Париж из далекой Ирландии где в монастырских школах сохранились традиции латинской и греческой образованности. Неосхоластика или вторая схоластика ряд течений католической философской мысли ориентированных на возрождение схоластики осуществляемое в рамках: контрреформации 15 вв. Теоретическими источниками формирования схоластики выступают: византийская теология и патристика прежде всего сочинения Августина Блаженного....
36068. Целевое конспектирование источников по дисциплине «Философия» 2.14 MB
  Но когда у человека его вожделения резко клонятся к чемунибудь одному мы знаем что от этого они слабеют в отношении всего остального словно поток отведенный в сторону. Если ему свойственны возвышенные помыслы и охват мысленным взором целокупного времени и бытия думаешь ли ты что для такого человека много значит человеческая жизнь Нет это невозможно Значит такой человек и смерть не будет считать чемто ужасным Менее всего. Вот почему рассматривая философская ли душа у какогонибудь человека или нет ты сразу еще в его...
36069. Философия. Основы философии 1.2 MB
  В своих сочинениях Платон не просто ставит и решает те или иные философские проблемы он дает нам чистый образец того что есть философское рассуждение само по себе что за мир открывается философу и каково значение обращения души человека к миру умопостигаемого. Душа видевшая всего больше попадает в плод будущего поклонника мудрости и красоты или человека преданного Музам и любви; вторая за ней в плод царя соблюдающего законы в человека воинственного или способного управлять; третья в плод государственного деятеля хозяина...
36070. Философия жизни 130.5 KB
  Ницше: он подверг критике рационалистические концепции мира человека истории которые господствовали в философии на протяжении XVII – XVIII первой половины XIX вв. НИЦШЕ гениальный немецкий философ главным мучением всей жизни которого был вопрос: Можно ли надеяться когданибудь облагородить человечество Наделенный ясновиденьем нервов С. Цвейг Ницше пережил смерть Бога в личном трагическом опыте и вместе с тем провозвещая XX век постиг как судьбу современного человека. Обозначив кризис европейского гуманизма философия Ницше...
36071. Конспект лекцій з курсу Філософія 1.63 MB
  Філософія як форма світогляду її роль в житті суспільства і людини. Буття людини. У цій ситуації проблеми світоглядної орієнтації людини усвідомлення нею свого місця і ролі в суспільстві мети і сенсу соціальної і особистої активності відповідальності за свої вчинки і вибір форм і напрямів своєї діяльності стають головними життєвими цінностями. У становленні і формуванні світоглядної культури людини філософія завжди грала особливу роль повязану з її багатовіковим досвідом критичнорефлексивного осмислення глибинних...
36072. Потенціал підприємства: сутність і механізм функціонування 73.5 KB
  Предмет мета завдання курсу управління потенціалом підприємства УПП . Елементи підприємницького потенціалу підприємства ППП Джерела потенціалу підприємства і шляхи його збільшення. Управління потенціалом підприємства УПП є сферою економічного дослідження і створення методів аналізу і оцінювання можливостей підприємств з урахуванням практики діагностики внутрішнього і зовнішнього середовища підприємств.