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 (112,8–119о 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.
