Горнотехническая часть оценки МПИ

В горнотехнической части оценки МПИ рассматриваются следующие вопросы:

1. Выбор способа разработки месторождения.

Оценке подлежат следующие варианты добычи: открытым способом, подземным способом, открытым и подземным, т.е. комбинированным способом, геотехнологическим способом.

2. Выбор систем разработки и основных их элементов.

3. Определение потерь и разубоживания.

4. Определение производительности и продолжительности работы предприятия.

 

5.2.1. Горнотехнические условия эксплуатации месторождения

Отработка месторождений полезных ископаемых возможна открытым способом (разрезы, карьеры), подземным способом (шахты, штольни, уклоны, шурфы), комбинированным способом (открытым и подземным), а так же геотехнологическими способами.

Каждый из этих способов предъявляет определенные требования к условиям залегания полезного ископаемого, крепости и устойчивости пород и руд, гидрогеологическим, инженерно-геологическим и геокриологическим условиям месторождения.

 

Открытый способ добычи

Он используется при небольшой и умеренной глубине залегания полезных ископаемых и является наиболее производительным и рентабельным. Открытым способом добывается около 90% бурых и 20% каменных углей, 70% руд металлов, 95% нерудных строительных материалов.

Открытый способ определяет возможность наиболее полного извлечения полезного ископаемого, сортировки горной массы и снижения разубоживания. К его недостаткам относятся:

1. Сильное воздействие на окружающую среду;

2. Необходимость отвода крупных земельных участков под размещение карьеров и отвалов;

3. Значительные объемы водоотлива.

Объем вскрышных пород определяется глубиной залегания полезных ископаемых и углами откосов бортов карьеров:

 

Характеристика пород	Углы откоса (град.) при глубине карьера, м
90 м	180 м	240 м	300 м
Скальные	50-700	45-650	40-600	35-550
Полускальные	30-500	30-540	25-300	25-350
Землистые	20-300	20-300	–	–

 

Количество пустых пород, приходящихся на 1 тонну полезного ископаемого, называется коэффициентом вскрыши. Возможная глубина отработки месторождения открытым способом определяется предельным коэффициентом вскрыши, при котором уравнивается себестоимость добычи открытым и подземным способами. Предельная глубина карьеров обычно не превышает 100-150 м. Проектная глубина наиболее крупных карьеров составляет 600 - 800 м.

 

Подземный способ добычи

Этот способ применяется при повышенных глубинах залегания полезного ископаемого и обеспечивает преимущественное извлечение полезных ископаемых при подчиненной роли вмещающих пород. Обычная глубина рудников и шахт 300-500 м. На отдельных предприятиях она достигла значительных глубин:

– рудник Октябрьский (Cu-Ni, Норильск) – 1600 м;

– Колар (Индия, Au) – 3300 м;

– Ист–Ранд (ЮАР, Au) – 3500 м;

– Крайтон (Канада, Cu – Ni) – 2135 м;

– Стар – Моонинг (США, Zn, Pb, Ag) – 2250 м.

Однако работы на таких глубинах сильно осложняются высоким горным давлением, ростом температуры и другими техническими факторами.

На себестоимость добычи при подземном способе отработки основное влияние оказывает тип применяемых систем отработки, которые выбираются с учетом условий залегания, формы и строения тел полезного ископаемого.

 

Системы	Себестоимость, %
С креплением и закладкой
С закладкой	80-85
С магазинированием	60-70
Слоевого обрушения	65-75
Подэтажного обрушения на маты	50-60
Подэтажного обрушения без матов	25-30
Принудительное этажное обрушение	20-25
Этажное самообрушение	15-20
Тонкие жилы с раздельной выемкой руды и породы	150-200

Высокопроизводительные системы обычно отличаются низкой себестоимостью добычи и повышенным разубоживанием. Поэтому выигрывая при добыче, можно проиграть при переработке руды.

От принятой системы разработки зависят также эксплуатационные потери полезного ископаемого в недрах.

 

Геотехнологические способы добычи полезных ископаемых

Существуют следующие геотехнологические способы добычи твердых полезных ископаемых:

1. Подземная газификация полезных ископаемых. Это способ разработки месторождений угля, сланцев, серы и других ископаемых, содержащих горючие компоненты, основанный на физико-химическом превращении полезных ископаемых в газообразные и жидкие продукты с помощью воздуха, водяного пара, кислорода или их смесей при высокой температуре. Процесс протекает без подвода тепла за счет экзотермических реакций горючих компонентов с кислородом дутья. Продуктом газификации угля является горючий газ; сланцев и битумов – горючий газ, жидкое топливо, смолы, масла, фенолы и другие продукты; серы – сернистый ангидрид, жидкая и парообразная сера.

2. Подземная перегонка полезных ископаемых. Это способ разработки месторождений угля, сланцев, битумов, торфа и других горючих ископаемых путем их нагрева без доступа кислорода (сухая перегонка) для получения газообразных и жидких продуктов: горючий газ, жидкое топливо, смолы, масла, сера и др.

3. Подземная возгонка полезных ископаемых. Это способ разработки месторождений ртути, сурьмы, мышьяка, колчеданных руд путем нагрева залежи газообразным теплоносителем, электрическим током, высокочастотным магнитным полем с получением газообразной фазы.

4. Подземная выплавка. Этот метод используется для добычи самородной серы путем перевода ее в жидкое состояние на месте залегания посредством теплоносителя (112,8–119^о С).

5. Подземное выщелачивание. Это способ избирательного перевода полезных компонентов в жидкую фазу в недрах с помощью минеральных и органических кислот, щелочей, растворов солей, бактериальных культур. Этим способом добывается значительная часть U и Cu. Ведутся экспериментальные работы по выщелачиванию Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Se, Mo, Au и др. металлов.

6. Скважинная гидродобыча. Полезное ископаемое напорной струей переводится в суспензию. Используется при разработке месторождений фосфоритов, бокситов и россыпей.

7. Подземное растворение. Этот метод используется для добычи минеральных солей.

Иногда при геотехнологических способах добычи твердых полезных ископаемых используют не только скважины, но и шахты.

 

Определение производительности и сроков работы горнодобывающего предприятия

Существуют следующие методы определения годовой добычи и сроков работы предприятий:

1) по объемам рынка потребления минерального сырья;

2) по ограничениям транспортных потоков;

3) по финансовым возможностям инвесторов;

4) по горным возможностям проектируемой системы отработки месторождения;

5) экономическим расчетом целесообразной (оптимальной) годовой производительности.

В последнем случае годовая производительность определяется исходя из оптимального срока эксплуатации месторождения, который зависит от сроков амортизации основных фондов. Сроки амортизации составляют:

– машин и механизмов – 3-10 лет;

– временных сооружений – 5-10 лет;

– капитальных сооружений – 15-60 лет.

Исходя из сроков амортизации основных фондов и размера месторождений, установлены следующие ориентировочные сроки существования горных предприятий:

– для месторождений мелкого масштаба – 5-15 лет;

– для месторождений среднего масштаба – 15-30 лет;

– для месторождений крупного и очень крупного масштаба – 25-60 лет.

При более длительных сроках существования предприятий необходима их реконструкция с обновлением основных фондов.

Мелкие месторождения могут быть отработаны с использованием модульных систем оборудования.