Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

• Введение
• 1. Характеристика района месторождения и общие сведения
• 1.1 Общие сведения о месторождении
• 2. Применяемые системы разработки для второго горизонта
• 2.1 Описание, параметры и показатели
• 2.2 Описание и технические характеристики комбайна Урал-10КС
• 3. Предлагаемая технология и механизация отработки второго горизонта
• 3.1 Описание технологии и механизации
• 3.2 Расчеты параметров камерной системы разработки с селективной выемкой руды
• 3.3.1 Обоснование параметров системы разработки
• 4. Технико-экономическая эффективность предлагаемой селективной выемки
• 4.1 Расчет технологических параметров
• 4.1.1 Расчет нагрузки на очистной забой при выемке комбайном Урал-10КС
• 4.1.2 Расчет нагрузки на очистной забой при выемке комбайном Bucyrus Model 25 M0
• 4.1.3 Расчет времени рейса самоходного вагона
• 1.2 Расчет экономических показателей
• 1.2.1 Участковые затраты
• 1.2.2 Расчет себестоимостей
• 1.2.3 Затраты на доставку породы, выдаваемую на поверхность
• 1.2.4 Приведенные затраты по вариантам
• Заключение
• Список литературы

Введение

Актуальность темы исследования.

Высокая конкуренция на мировом и внутреннем рынке калийных удобрений, увеличение глубины работ и вовлечение в отработку новых площадей определяют постоянную необходимость совершенствования техники и технологии добычи калийных солей при минимизации долгосрочных инвестиций в горнодобывающие предприятия и обеспечении долгосрочной их рентабельности. Это актуально как для действующих, так и для проектируемых рудников.

Одной из характерных черт работы предприятий, отрабатывающих месторождения минеральных солей, является невысокое извлечение полезного ископаемого (0.3-0.8, в среднем 0.45-0.55) относительно угольных месторождений, где коэффициент извлечения может достигать значений 0,9 и выше. В основном, это связано с необходимостью сохранять сплошность вышележащих пород при отработке месторождений, что определяет параметры систем разработки, а также со значительным количеством имеющихся мировых запасов (мировые запасы каменной моли составляют 3,5М10⁶ млрд. т, калийной соли в пересчете на 100% K₂0 - 8М10³ млрд. т [1], что приводит к их нерациональной эксплуатации.

В нижней промышленной пачке II калийного горизонта выделяется три слоя: верхний сильвинитовый, средний галитовый и нижний сильвинитовый. Такие геологические условия создают предпосылки для внедрения селективных систем разработки. Это осуществимо при использовании проходческого комплекса Bucyrus с баровым исполнительным органом.

Помимо этих вопросов, в работе рассмотрено геологическое строение Старобинского месторождения, описаны способы вскрытия и подготовки шахтного поля. Особое внимание уделено системе разработки со слоевой выемкой соли. Также приведены технические характеристики применяемого на руднике оборудования - как проходческого, так и очистного.

Целью исследования является разработка способов селективного извлечения запасов калийных руд при разработке краевых зон рудничного поля, а также повышающих содержание (КСl) в руде, поступающей на обогатительную фабрику.

Основные задачи исследования обусловлены целью исследования и заключаются в следующем:

· рассмотрение геологического строения Старобинского месторождения;

· выбор способов вскрытия и подготовки шахтного поля;

· анализ применяемых систем разработки для второго горизонта определение их достоинств и недостатков;

· разработка схем селективного извлечения руды при камерной системе разработки

· геомеханическое обоснования параметров предлагаемой системы

· расчет экономического эффекта

Предметом исследования является разработка Второго калийного горизонта в условиях третьего рудоуправления.

Объектом исследования является Второй калийный горизонт РУП ПО "Беларуськалий".

Методы исследования. Общей теоретической и методологической основой работы явились исследования в области ведения очистных работ на калийных рудниках. Экспериментально-аналитическое моделирование полей параметров напряженно-деформированного состояния исследуемого массива, анализ полученных результатов

Публикации. По теме диссертации было опубликовано 2 статьи, получен патент на изобретение, опубликована заявка на получение патента.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения и содержит 64 страницы основного текста, 9 таблиц, 31 рисунок, а также список литературы из 17 наименований.

1. Характеристика района месторождения и общие сведения

1.1 Общие сведения о месторождении

Первое рудоуправление ОАО "Беларуськалий" эксплуатирует юго-западную часть Старобинского месторождения, расположенного на территории Солигорского, Любанского районов Минской области РБ.

В непосредственной близости от промплощадки расположена железнодорожная станция "Калий-1" Белорусской железной дороги. Станция соединена железной дорогой со станцией "Слуцк", стоящей на магистрали "Осиповичи-Барановичи". Со столицей РБ, городом Минском, Солигорск связан асфальтированным шоссе протяженностью 135 км.

Водоснабжение населенных пунктов и промышленных предприятий района осуществляется за счет подземных вод водоточных горизонтов (девон) за пределами месторождения. Для технических целей используют воды Солигорского водохранилища.

Промышленные предприятия получают электроэнергию от общей кольцевой энергетической системы. Топливом котельных установок служит привозные: топочный мазут и каменный уголь.

Общий характер рельефа поверхности - равнинный, с постепенным повышением местности с юго-востока на северо-запад. Климат умеренно-континентальный. Средняя температура колеблется от - 12⁰ (январь) до +20⁰С (июль).

Средняя глубина промерзания почвы 0,2 0,6 м.

2. Применяемые системы разработки для второго горизонта

Главной особенностью природных минеральных солей, определяющей способ их разработки, является хорошая растворимость в воде. При разработке калийных месторождений подземным способом попадание воды и рассолов в горные выработки является недопустимым, в связи с чем система разработки должна обеспечить отсутствие опасных деформаций в водозащитной толще, которые могут привести к нарушению ее сплошности (разрыву, появлению водопроводящих трещин) [1,3,4,5].

Разработка Старобинского месторождения началась в 1961 г. с применением камерной системы, которая позволяла жестко поддерживать водозащитную толщу на срок, обеспечивающий время отработки шахтного поля, и, следовательно, удовлетворяла вышеприведенным требованиям. В начале 1970-х годов, после проведения на месторождении соответствующего комплекса исследований, было обосновано безопасное применение (без опасных деформаций вышележащих пород) систем разработки длинными очистными забоями с обрушением кровли.

В настоящее время при выемке сильвинитовых слоёв II и III калийных горизонтов применяются системы разработки длинными очистными забоями с валовой, селективной и слоевой выемкой слоев, камерные и комбинированные системы (рис. 2.1) [3,5,7,8,9].

калийная руда рудничное поле

Рис. 2.1 Системы разработки, применяемые на Старобинском месторождении

2.1 Описание, параметры и показатели

Камерные системы разработки применяются ограниченно, в тех случаях, когда применение столбовых систем с полным обрушением кровли является небезопасным и/или нецелесообразным, т.е. на участках месторождения с недостаточной мощностью ВЗТ, при отработке краевых зон и зон около тектонических нарушений, при отработке небольших участков неправильной формы и т.д. При этом наибольшее распространение получила система с оставлением податливых целиков, позволяющая снизить потери руды в междукамерных целиках по сравнению с системой с жесткими целиками. Последняя применяется на участках с недостаточной мощностью ВЗТ, а также является наиболее распространенной горной мерой охраны объектов на поверхности.

Подготовка панели (столба) при всех вариантах камерной системы разработки производится по одинаковым схемам (рис. 1.6). Длина панелей (столбов) принимается в пределах 1,8-2,5 км, ширина 0,3-0,5 км. При подготовке панели по ее флангу, примыкающему к неотработанному массиву, проходят панельные выработки: конвейерный 1, транспортный 2 и вентиляционный 3 штреки [8,9,10]. Параллельно ним могут проводиться вспомогательные выработки: разгружающие штреки, выработки для складирования каменной соли и др. Между панельными выработками оставляются целики шириной от 3,0 м до 5,0 м.

Рис. 2.2 Характерная технологическая схема камерной системы разработки (применяется как на Втором, так и на Третьем калийных горизонтах)

1, 2, 3 - панельные и блоковые конвейерные, транспортные и вентиляционные штреки; 4 - разгружающая выработка; 5 - стартовый штрек; 6 - очистные камеры; а - ширина межпанельного целика

Для подготовки блоков через каждые 180-200 м от панельных выработок проводятся блоковые выработки: конвейерный 1, транспортный 2, вентиляционный 3, разгружающий 4 и стартовый 5 штреки. Для засечки камер 6 на блоковых выработках разделываются камеры разворота комбайнов. Целики между блоковыми выработками обычно доизвлекаются в процессе очистной выемки в блоке.

При камерной системе разработки с оставлением жестких целиков из одной камеры разворота могут проходить 3 очистных хода. Между очистными ходами оставляют поддерживающие целики шириной 1,2-1,5 м. Следующая камера засекается из соседней камеры разворота, между камерами оставляется жесткий целик, ширина которого является функцией глубины ведения работ и варьируется в пределах от 4-7 до 10-12 и более метров.

2.2 Описание и технические характеристики комбайна Урал-10КС

Комбайн "Урал-10 КС" (рис.2.6) предназначен для проходки подготовительных выработок и очистной выемки в камерах калийных пластов мощностью 2,1-2,6 м с сопротивлением резанию до 4,5 кН/см [11].

Комбайн оснащен исполнительным органом планетарного типа. Он имеет ступенчатую регулировку по мощности пласта без применения сменных узлов И бесступенчатую регулировку в диапазоне до 100 мм.

Сечение выработки имеет овально-арочную форму (рис. 2.7).

Рис. 2.6 Комбайн "Урал-10 КС" (а) и его кинематическая схема (б):

1,6 - рукояти; 2 - забурник; 3 - резцовый диск; - раздаточный редуктор; 5 - барабан; 7 - щит ограждения; 8 - электродвигатель; 9 - редуктор; 10 - платформа; 11 - ось; 12 - гусеничный ход; 13 - электродвигатель; 14 - кронштейн; 15 - насосная станция; 16 - лыжа; 17 - система смазки; 18, 20,22 - цилиндры; 19 - бурильная установка; 21 - концевая секция конвейера; 23 - приводная головка; 24,25 - соответственно электрический и гидравлический пульт; 28 - бермовый орган; 27 - коническая передача; 28,41 - цилиндрические передачи; 29 - вал; 30-32, 35, 39, 40 - шестерни; 33,34,38,42,43 - планетарные передачи; 36 - полный вал; 37 зубчатая муфта

Таблица 2.2 Техническая характеристика комбайна "Урал-10 КС" [11]

Производительность, т/мин. Размеры сечения выработок, м: высота ширина Площадь сечения выработки, м2 Угол наклона проходимой цыработки, град. Исполнительный орган Максимальная скорость резания, м/с Скорость движения, м/ч: Клиренс, мм Электрооборудование Питающее напряжение, В Число питающих кабелей Число электродвигателей Суммарная установленная мощность, кВт Основные размеры, мм: длина ширина (по гусеницам) высота Масса, т	4,0 2,2; 2,4; 2,6 4; 4,1 4,2; 8,3; 9,4; 10,5 ±12 планетарно-дисковый 1,7 120 210 взрывобезопасное 660 2 11 464,8 12300 2290 2200; 2400; 2600 63

Комбайн включает сдвоенный главный исполнительный орган, отбойное устройство, бермовый орган, конвейер, ходовую часть, бурильную и пылеотсасывающую установки, щит, гидравлическое и электрическое оборудование.

Каждый из двух главных исполнительных органов включает основной редуктор, раздаточный редуктор с двумя раздвижными рукоятями, два резцовых диска и забурник. Рукояти свободно насажены на цапфы корпуса раздаточного редуктора. Они могут поворачиваться друг относительно друга и в рабочем положении зафиксированы болтами.

Забурник служит для разрушения целика породы размером 100 - 150 мм, образующегося между резцовыми дисками. Вращение диска передается от электродвигателя через планетарную передачу, вал, коническую пару и цилиндрическую передачу. Переносное вращение резцовым дискам сообщается от электродвигателя через планетарные передачи, цилиндрическую пару, зубчатую муфту и полый вал, к которому прифланцован раздаточный редуктор с резцовыми дисками. Для уравновешивания сил, действующих на комбайн, главные исполнительные органы имеют встречное направление вращения. Редуктор переносного вращения является синхронизатором, обеспечивающим согласованное вращение главных исполнительных органов при работе. Зубчатая муфта позволяет отключить полый вал от привода переносного вращения и снять синхронизацию для перевода главных исполнительных органов в транспортное положение при отгоне комбайна.

Отбойное устройство состоит из электродвигателя, двухступенчатого планетарного редуктора, двух рукоятей и барабана. Вращение барабану от электродвигателя передается через планетарные передачи, ведущую и ведомую шестерни. Устройство установлено шарнирно и поддерживается в рабочем и транспортном положении двумя гидроцилиндрами.

Главные исполнительные органы, отбойные устройства и часть щита ограждения установлены на сварно-литой платформе П-образной формы, связанной с рамой грузчика осью и двумя гидроцилиндрами для обеспечения подъема и опускания электродвигателей исполнительного органа.

Бермовый орган смонтирован на передней части рамы и включает два привода (левый и правый), боковые фрезы и расположенный между ними шнек. Шнек установлен в кронштейнах на подшипниках и состоит из центральной и боковых частей, связанных между собой приводами и зубчатыми муфтами. Для кинематического разделения левого и правого приводов центральная часть шнека выполнена разрезной. Обе ее половины смонтированы на общем валу и имеют встречное направление спиралей для подачи отбитой руды к конвейеру. На внешнем торце каждой фрезы закреплены две гребенки с резцами. Каждый из приводов состоит из планетарного и цилиндроконического редукторов. Вращение боковым фрезом передается через планетарные передачи, коническую и цилиндрическую пары.

Одноцепной скребковый конвейер шириной 500 мм имеет подъемно-поворотную концевую секцию, управляемую одним гидроцилиндром подъема и двумя гидроцилиндрами поворота. Привод конвейера размещен на хвостовой раме и состоит из двух электродвигателей, двух редукторов и приводной головки, соединенной с редукторами телескопическими валами. Головка установлена в направляющих хвостовой рамы и при помощи двух гидроцилиндров может перемещаться для обеспечения необходимого натяжения цепи. Вращение от электродвигателя через цилиндрические пары, телескопический вал, коническую и цилиндрические пары передается приводному валу и звездочке.

Скребковый конвейер и бермовый орган образуют грузчик комбайна, который шарнирно подвешивается к гусеничному ходу при помощи двух цапф и двух гидроцилиндров. Такая подвеска обеспечивает возможность управления движением комбайна в вертикальной плоскости.

Комбайн оборудован гусеничным ходом с распорными лыжами, бурильной и пылеотсасывающей установками, системами смазки и заправки редукторов маслом, насосной станцией, гидро - и электросистемами.

Управление всеми механизмами комбайна осуществляется с электрического и гидравлического пультов, расположенных рядом с поворотным сидением машиниста комбайна.

Комбайн "Урал-10КС" выпускается Копейским машиностроительным заводом (Россия).

Рис. 2.7 Форма и размеры сечения выработок, проходимых комбайном "Урал-10КС"

Системы разработки длинными столбами в настоящее время широко применяются на всех рудниках ПО "Беларуськалий". С использованием этих систем разработки связывают перспективы отработки Старобинского месторождения более чем на 85% его площади.

Системы разработки длинными столбами применяются в сочетании с селективной или валовой выемкой.

Селективная выемка пластов предусматривает раздельное в забое одной лавы полезного ископаемого (сильвинита) и породы (галита) (рис.2.3). При этом руда с большим содержанием полезного компонента КС1 направляется для переработки на обогатительную фабрику, а порода - в выработанное пространство лавы.

Рис. 2.8 Типовая технологическая схема выемки второго пласта с разделением на слои с общей подготовкой слоевых лав

1- панельный конвейерный штрек; 2,3,4 - соответственно конвейерный, вентиляционный, транспортный штреки лавы; 5,6 - разгружающая и вспомогательные (полевые) выработки; 7 - выработка для складирования породы; 8 - конвейерные сбойки; 9 - рудоспуски

Селективная выемка второго пласта с разделением на слои и общей подготовкой слоевых лав осуществляется по типовой технологической схеме, приведенной на рис. 2.2. Верхний и нижний сильвинитовые слои, разделенные прослоем каменной соли (не менее 0,5 м), разрабатывают лавами, разделенными в средней части вентиляционным штреком. Каждая лава оснащена механизированной крепью, забойным конвейером и двумя очистными комбайнами. Управление кровлей осуществляется способом полного обрушения. Верхний слой отрабатывается с опережением (не более 6,5 м) по отношению к нижнему. Выемка нижнего сильвинитового слоя осуществляется под защитой прослоя каменной соли.

Достоинство системы разработки - высокая степень извлечения руды из недр (75-80%) при повышении качества руды (с 24 - 26 до 34-36%). К недостаткам следует отнести высокую металлоемкость очистного забоя, трудность выемки тонких слоев (1,0 - 1,1 м) и сложность поддержания сопряжения лав с подготовительными выработками из-за развития высокого опорного давления, опережающего забой лавы.

3. Предлагаемая технология и механизация отработки второго горизонта

3.1 Описание технологии и механизации

В данной работе предлагается несколько схем селективной выемки мощных калийных пластов при камерной системе разработки с использованием высокопроизводительного проходческого комбайна Bucyrus Model 25 M0 (рис 3.1). Характеристики комбайна приведены в таблице 4.

Таблица 3.1 Характеристики комбайнов избирательного действия серии 25M компании Bucyrus International [12]

Комбайн	Мощность вынимаемого слоя, м	Производительность, т/мин	Мощность, лс/кВт	Вес, т
25M-0	0.82-1.2	15	670/500	47.6
25M-1A	0.8-3	20	480/360	56.7
25M-1	1.1-1.9	20	70/500	65.2
25M-2	1.2-2.4	25	725/541	56.7
25M-3	1.5 - 3.4	36	725/541	61.2

Рис. 3.1 Проходческий комбайн Bucyrus Model 25 M1

Управление комбайном можно осуществлять с помощью дистанционного пульта управления (Рис. 3.2), обеспечивая возможность отсутствия человека в зоне ведения выемочных работ и повышает уровень безопасности труда.

Рис. 3.2 Дистанционное управление проходческого комбайна Bucyrus Model 25 M1 (а - графический дисплей; б - пульт дистанционного управления)

В качестве доставочной техники, способной работать в стесненных условиях при высоте до 1м, может применяться доставочная машина компании Bucyrus International модельного ряда Un-A-Hauler (рис.3.3). Характеристики оборудования приведены в таблице 5

Таблица 3.2 Габаритные характеристики доставочного оборудования модельного ряда компании Bucyrus International [12]

Модель	Мощность пласта, мм	Высота верхней полки рамы над уровнем дороги, мм	Вместимость, м3
810C	990 - 1524	890 - 990	10
816C	1400 - 2000	890 - 990	22
818	1900 - 2800	1270 - 1370	16

Рис. 3.2 Доставочная машина Bucyrus Un-A-Hauler 810C

Нами были разработаны несколько схем селективной выемки мощных калийных пластов при камерной системе разработки с использованием высокопроизводительного проходческого комбайна Bucyrus Model 25 M0.

В первом случае отработку запасов блока камерами ведут добычным комбайном избирательного действия из заезда на всю длину камеры, начиная с верхнего слоя сильвинита при одновременном креплении кровли анкерами, а отработанный галит используют в качестве закладочного материала для полной закладки им части камер в зависимости от мощности галита и коэффициента его разрыхления, с чередованием заложенных и незаложенных камер [13]

Принцип действия данного метода заключается в подготовке выемочного блока путём проведения подготовительных выработок 7. Из подготовительной выработки 7 проходят заезд 8 из которого отрабатывают камеру 9, которая в дальнейшем будет заложена галитом, отбитым в последующих камерах. Затем из подготовительной выработки 7 добычным комбайном избирательного действия 4 (комбайном марки Bucyrus Model 25 M0) проходят заезд 8 для отработки камеры 10, потом этим же комбайном вынимают средний слой галита 2 мощностью m_г. Оставшиеся слои сильвинита 1 и 3 мощностью m_с+m_с одновременно вынимают комбайном бурового типа ПК-8. Отбитую сильвинитовую руду доставляют на подготовительную выработку 7 посредством транспортного вагона 5, на который отбитая руда поступает с добычного комбайна бурового типа 4, и руда отправляется по сети выработок на поверхность. Отбитый галит из камеры 10 используют в качестве закладочного материала в камере 9. Отработанную камеру 10 не закладывают. После полной закладки камеры 9 начинают закладывать другую отработанную камеру, причем количество закладываемых и незакладываемых камер определяется заранее с учетом мощности слоя галита и его коэффициента разрыхления (Например, при большой мощности галита идет чередование одной заложенной и одной незаложенной камеры, а при меньшей мощности слоя галита чередование одной заложенной и двух или более незаложенных камер). Далее отрабатывается камера 6 по той же схеме, что и камера 10. Между камерами оставляют податливые междукамерные целики 11. После завершения отработки камеры 6 начинают отработку следующей камеры. Необходимость закладки камеры 6 или последующих камер определяют заранее.



Рис. 3.3 Принципиальная технологическая схема селективной камерной выемки

1 - верхний сильвинитовый слой; 2 - галитовый слой; 3 - нижний сильвинитовый слой; 4 - добычной комбайн; 5 - транспортный вагон; 6 - отрабатываемая камера; 7 - подготовительная выработка; 8 - заезд; 9 - камера с закладкой; 10 - отработанная камера; 11 - податливые междукамерные целики; 12 - анкерная крепь

Во втором случае отработку камер ведут вначале добычным комбайном избирательного действия из заезда, вынимая средний слой галита, затем одновременно отрабатывают верхний и нижний слои сильвинита комбайном бурового типа, а отработанный галит также используют в качестве закладочного материала для полной закладки им части камер в зависимости от мощности галита и коэффициента его разрыхления, с чередованием заложенных и незаложенных камер. [14]

Технология отработки калийного пласта данным способом заключается в подготовке выемочного блока путём проведения подготовительных выработок 7. Из подготовительной выработки 7 проходят заезд 8 из которого отрабатывают камеру 9, которая в дальнейшем будет заложена галитом, отбитым в последующих камерах. Затем из подготовительной выработки 7 добычным комбайном избирательного действия 4 комбайном марки Bucyrus Model 25 M0 проходят заезд 8 и отработку камеры 10 ведут послойно, в нисходящем порядке, начиная с верхнего слоя сильвинита 1 мощностью m_c на всю мощность слоя и на всю длину камеры. Отработку верхнего слоя сильвинита 1 производят одновременно с креплением неустойчивых пород кровли анкерной крепью 12. Своевременно возведенная анкерная крепь будет препятствовать обрушению пород кровли на комбайн и в выработанное пространство. Отбитую сильвинитовую руду доставляют на подготовительную выработку посредством транспортного вагона 5, на который отбитая руда поступает с добычного комбайна 4, и руда отправляется по сети выработок на поверхность. После выемки верхнего слоя сильвинита и крепления пород кровли анкерами начинают отработку галитового слоя 2 мощностью m_г на всю его мощность и на всю длину камеры, а отбитую горную массу используют в качестве закладочного материала с учетом коэффициента разрыхления в ранее отработанной камере 9. Отработанную камеру 10 не закладывают. После полной закладки камеры 9 начинают закладывать другую отработанную камеру, при этом количество закладываемых и незакладываемых камер определяется заранее с учетом мощности слоя галита и его коэффициента разрыхления. (Например, при большой мощности галита идет чередование одной заложенной и одной незаложенной камеры, а при меньшей мощности слоя галита чередование одной заложенной и двух или более незаложенных камер) Между камерами оставляют податливые междукамерные целики 11. За отработкой галитового слоя 2, ведётся отработка следующего сильвинитового слоя 3 мощностью m_c, а отбитый сильвинит так же выдаётся на поверхность.

Рис. 3.4 Принципиальная технологическая схема отработки пласта; а - принципиальная технологическая схема выемки слоя галита; б - принципиальная технологическая схема выемки верхнего и нижнего слоев сильвинита; в - разрез по А-А.

1 - верхний сильвинитовый слой; 2 - галитовый слой; 3 - нижний сильвинитовый слой; 4 - добычной комбайн (избирательного или бурового типа); 5 - транспортный вагон; 6 - отрабатываемая камера; 7 - подготовительная выработка; 8 - заезд; 9 - закладываемая камера; 10 - отработываемая камера; 11 - податливые междукамерные целики.

Также была рассмотрена схема селективной отработки камер, осуществляемая заходками. [15]

Рис. 3.5 Принципиальная технологическая схема селективной камерной выемки; а - разрез по А-А; б - разрез по В-В.

1 - верхний сильвинитовый слой; 2 - галитовый слой; 3 - нижний сильвинитовый слой; 4 - добычной комбайн; 5 - транспортное средство; 6 - отрабатываемая камера; 7 - подготовительная выработка; 8 - заезд; 9 - камера с закладкой; 10 - отработанная камера; 11 - податливые междукамерные целики;

Отработку камер ведут добычным комбайном избирательного действия из заезда заходками, начиная с нижнего слоя сильвинита, при этом выемку ведут по слоям, а внутри слоя заходками равными заполнению отбитым галитом или сильвинитом транспортного средства по самому мощному слою, причём отбитый сильвинит выдают на поверхность, а отработанный галит используют в качестве закладочного материала в отработанных камерах. При таком геологическом строении, когда слой галита составляет третью часть высоты камеры при коэффициенте разрыхления 1,5 закладывают каждую вторую камеру, что позволит уменьшить целики у отдельных камер. Полная закладка отработанных камер позволит изменить характер опускания кровли, что в свою очередь благоприятно скажется на отработке месторождения, так как опускание налегающих пород будет происходить более плавно, а значит, появится возможность избежать нарушение водозащитной толщи на месторождениях данного типа.

3.2 Расчеты параметров камерной системы разработки с селективной выемкой руды

3.3.1 Обоснование параметров системы разработки

С учётом конфигурации проектируемого участка, границы которого будут определяться положением границы выклинивания, целесообразно применить одностороннюю схему отработки блока. Длина блока определяется границей выклинивания пласта, установленной при проходке разведочной выработки и равна 200 метров, ширина блока также составляет 200 метров. Порядок отработки блока обратный. Положение блоковых штреков относительно панели - 90 градусов, очистные камеры параллельны панели. Блок подготавливается для отработки по односторонней схеме, следовательно, параллельно конвейерному штреку проводится стартовый штрек, предназначенный для обеспечения непосредственной отработки блока. Проходка подготовительных выработок останавливается при появлении в кровле глинистых пород мощностью 0, 20-0,30м (вскрытие ГМТ). В каждой подготовительной выработке, вскрывшей ГМТ, производится бурение двух восстающих шпуров глубиной до 6.0м для установления мощности соленосных отложений до подошвы ГМТ: первый - на расстоянии 25-30м от забоя выработки, второй на расстоянии 90-100м от забоя. Все блоковые штреки проводятся с присечкой в кровле 0,05-0,1м соли.

4. Технико-экономическая эффективность предлагаемой селективной выемки

4.1 Расчет технологических параметров

4.1.1 Расчет нагрузки на очистной забой при выемке комбайном Урал-10КС

Комбайн Урал-10КС проводит выемку руды из очистного хода в два этапа. На первом этапе комбайн проходит 200м хода высотой 2,4 метра, затем отгоняется на исходную позицию и далее проходит вторую заходку и вынимает оставшиеся 0,6 м пласта.

Таблица 1

Параметры выемки комбайном Урал-10КС

Параметры	Значение
Ширина хода, м (bх)	4,1
Высота хода, м (hх)	2,4
Производительность, т/мин (Птех)	4
Скорость холостого хода, м/мин ()	10

Выход руды с 1м:

первой заходки

т

второй заходки

т

- мощность слоя при второй заходке, м

Время отработки 1м:

первой заходки

мин

т/мин

второй заходки

мин

т/мин

Время отработки хода на всю длину:

первой заходки

ч

второй заходки

ч

Время отгона комбайна

ч

Время отработки хода комбайном Урал-10КС

ч

Нагрузка:

т/мес

4.1.2 Расчет нагрузки на очистной забой при выемке комбайном Bucyrus Model 25 M0

Комбайн Bucyrus Model 25 M0 производит выемку руды из очистного хода камеры тремя заходками по 1,75м в длину. Высота каждой заходки равна мощности слоя 1м. Выемка начинается с нижнего слоя сильвинита, затем отрабатывается средний слой галита и последнис верхний сильвинитовый слой.

Таблица 2. Параметры выемки комбайном

Параметры	Значение
Ширина хода, м (bх)	4,1
Высота хода, м (hх)	1
Производительность, т/мин (Птех)	15
Скорость холостого хода, м/мин ()	20

Выход руды с одной заходки:

т

Время отработки одной заходки:

мин

т/мин

Время отгона комбайна

м

- расстояние необходимое для выставления исполнит органа и зарубки

мин

- время на подготовительные операции

Время отработки заходки комбайном Bucyrus на всю мощность:

мин

Время отработки очистного хода комбайном Bucyrus

часа

Нагрузка:

т/мес

Выход руды с учетом закладки пропласта галита в смежные камеры

т/мес

4.1.3 Расчет времени рейса самоходного вагона

Скорость самоходного вагона

м/мин

Время загрузки с/х вагона

мин

Время отгона с/х вагона

мин

Время разгрузки с/х вагона

мин

Время рейса с/х вагона

мин

1.2 Расчет экономических показателей

1.2.1 Участковые затраты

Таблица 3

Заработная плата для обоих вариантов

Рабочие	Зарплата, у. е.	Начисления на з/пл, у. е.	Итог, у. е.
Оператор комбайна	55	14,3	69,3
Оператор с/х вагона	50	13	63
Оператор на бункере-перегружателе	45	11,7	56,7
Оператор конвейера	45	11,7	56,7
Дежурный эл. слесарь	45	11,7	56,7
		Итого в смену	302,4
		Итого в месяц	27216
		Итого в месяц + ИТР	31716

Амортизационные отчисления

I вариант (комбайн Урал 10КС)

у. е.

у. е.

у. е.

у. е. /мес

II вариант (Bucyrus 25M0)

у. е.

у. е. /мес

Затраты на электроэнергию

I вариант (комбайн Урал 10КС)

у. е.

II вариант (Bucyrus 25M0)

у. е.

Затраты на материалы

I вариант (комбайн Урал 10КС)

у. е.

II вариант (Bucyrus 25M0)

у. е.

Итого затраты в месяц

I вариант (комбайн Урал 10КС)

у. е.

II вариант (Bucyrus 25M0)

у. е.

1.2.2 Расчет себестоимостей

Участковая себестоимость 1т руды

I вариант (комбайн Урал 10КС)

у. е.

II вариант (Bucyrus 25M0)

у. е.

Общешахтные затраты на 1т руды

у. е. /тонн

Себестоимость обогащения

I вариант (комбайн Урал 10КС)

у. е. /т

II вариант (Bucyrus 25M0)

у. е. /т,

Себестоимость 1т концентрата

I вариант (комбайн Урал 10КС)

у. е.

II вариант (Bucyrus 25M0)

у. е.

Годовой доход рудника

I вариант (Урал 10КС)

Годовой объем производства концентрата при работе одного комбайна

т/год

Объем добываемой руды в расчете один комбайн Урал-10КС в год

т/год

Цена 1т концентрата в пересчете на 100% KCl

у. е. /т

Годовой доход рудника в расчете на работу одного комбайна Урал-10КС

у. е.

Годовая прибыль рудника в расчете на работу одного комбайна Урал-10КС

у. е.

II вариант (при работе одного комбайна Bucyrus 25M0)

Годовой объем производства концентрата

т/год

Объем добываемой руды в расчете на один комбайн Bucyrus 25M0 в год

т/год

Цена 1т концентрата в пересчете на 100% KCl

у. е. /т

Годовой доход рудника в расчете на работу одного комбайна Bucyrus 25M0

у. е.

Годовая прибыль рудника в расчете на работу одного комбайна Bucyrus 25M0

у. е.

Таблица 4

Показатели	Урал 10КС	Bucyrus 25M0
Суммарная з/пл, у. е. /мес	31716	31716
Амортизационные отчисления, у. е. /мес	125500	325000
Затраты на эл. энергию, у. е. /мес	30681	23949
Затраты на материалы, у. е. /мес	196682	387175
Участковая себестоимость 1т руды, у. е. /т	3,4	3,07
Общешахтные затраты, у. е. /т	10	10
Себестоимость обогащения, у. е. /т	5	3,51
Себестоимость 1т концентрата, у. е. /т	18,4	16,58

1.2.3 Затраты на доставку породы, выдаваемую на поверхность

Эксплуатационные затраты на подъём руды (у. е. в сутки):

Удельные эксплуатационные затраты на подъём, приходящиеся на 1 т угля:

у. е. /т

где А_ш=534 - суточная выдача породы на поверхность. Н=584 - высота подъёма породы.

Общие затраты на подъём породы с одного блока:

Эксплуатационные расходы на конвейерный транспорт (у. е. /сут)

Удельные эксплуатационные затраты на конвейерный транспорт, приходящиеся на 1 тонну угля:

у. е. /т

Общие затраты на конвейерный транспорт породы с одного блока:

Суммарные затраты транспортировки породы на поверхность (экономический эффект)

1.2.4 Приведенные затраты по вариантам

Приведенные затраты:

,

где Э - суммарные годовые эксплуатационные затраты по вариантам, у. е.;

Е - коэффициент эффективности капиталовложений, Е=0,15;

К - капитальные затраты, у. е.;

А - объем произведенного концентрата, т.

Расчет приведенных затрат по I варианту при работе одного комбайна Урал 10КС:

у. е. /т

Расчет приведенных затрат по II варианту при работе одного комбайна Bucyrus 25M0:

у. е. /т

Таким образом, по результатам расчета приведенных затрат по первому (при работе одного комбайна Урал-10КС) и второму (при работе одного комбайна Bucyrus 25M0) технологическому варианту видно, что второй вариант экономически эффективнее на 0,72 у. е. за одну тонну концентрата.

Заключение

Разработаны эффективные технологические способы селективного извлечения запасов калийных руд при камерной системе разработки, сущность которого заключается в раздельной выемке сильвинита и галита. Затем, последующем складировании галита в смежные камеры параллельно с отбойкой руды. Ожидаемый экономический эффект при реализации данного способа в условиях РУ ОАО "Беларуськалий" при расчете на работу одного комбайна избирательного действия Bucyrus 25M0 составил 34331271 у. е. /год. (см. приложение 2).

Принимая во внимание то, что отбитая порода не выдаётся на поверхность, мы качественным методом повышаем содержание KCl в руде, поступающей на обогатительную фабрику. Тем самым сокращаем фактическую площадь складирования отвалов, а значит, достигаем не только экономического эффекта, но и экологического эффекта.

В результате проведенного сравнения применения различных способов камерной системы разработки для 1РУ ОАО "Беларуськалий" установлено, что экономически целесообразно использование схем селективной выемки руды.

Работа выполнена с использованием комплексного метода исследования, включающего: критический анализ научно-технической литературы, аналитические исследования и физическое моделирование, натурные исследования для получения базы данных и проверки теоретических решений. При обработке результатов наблюдений применялись методы математической статистики с использованием электронно-вычислительной техники.

Список литературы

1. А.Д. Смычник, Б.А. Богатов, С.Ф. Шемет, "Технология и механизация разработки калийных месторождений", респ. Беларусь, Минск, Юнипак, 2005

2. Геология и петрография калийных солей Белоруссии. Минск: Наука и техника, 1969.367 с

3. Нормативные и методические документы по ведению горных работ на Старобинском месторождении калийных солей, Солигорск-Минск, 1995г.

4. http://www.bucyrus.com/pdf/underground/Un-A-Hauler. pdf

5. А.Н. Андреичев "Разработка калийных месторождений”, Москва, Недра, 1966г.

6. В.Р. Именитов. "Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений”, Москва, Недра, 1984г.

7. Методическое руководство по ведению гонных работ на руднике Верхнекамского калийного месторождения, УФ ВНИИГ, Москва, Недра, 1992г.

8. Р.С. Пермяков, О.В. Ковалев, В.Л. Пинский и др. Справочник по разработке соляных месторождений. - М.: Недра, 1986. - 212 с.

9. Р.С. Пермяков, В.С. Романов, М.П. Бельды Технология добычи солей. - М.: Недра, 1981.

10. А.Д. Смычник, А.Б. Морев Технология и механизация горных работ на калийных рудниках Беларуси: Учеб. пособие - Мн.: УП "Технопринт", 2002 - 200 с.

11. Н.В. Тихонов "Транспортные машины горнорудных предприятий”, Москва, Недра, 1985г.

12. А.С. Бурчаков, Н.К. Гринько, Л.И. Черняк "Процессы подземных горных работ", М., Недра, 1982

13. Опубликованная заявка на изобретение, № 2006109947/03 от 28/03/2006, Способ разработки мощных пологих калийных пластов, Бил. №31, Ю.Г. Сиренко, М.Ю. Брычков и др.

14. Способ разработки мощных калийных пластов №2310074 10/11/2007/ Ю.Г. Сиренко, С.Л. Блохин, М.Ю. Брычков, А.П. Господариков, М.А. Зацепин, К.Ю. Сиренко.

15. Способ разработки мощных калийных пластов №2254472, 20.04.2004, Ю.Г. Сиренко, С.Л. Блохин, Е.Р. Ковальский, И.В. Плескунов, Д.В. Уразов.

Размещено на Allbest.ru