» » Предпосылки комбинированной разработки рудных месторождений

Предпосылки комбинированной разработки рудных месторождений

16.08.2016

Тенденции развития определенных технологий в горно-рудной промышленности являются следствием формирования некоторой совокупности предпосылок, отражающих как отраслевые, так и общегосударственные интересы.
Рассматривая эту проблему с позиций развития комбинированного способа разработки рудных месторождений, можно выделить следующие предпосылки.
1. Специалистами отмечается определяющийся кризис открытого способа разработки в современном его виде.
База развития открытой разработки в виде крупных приповерхностных рудных залежей все более сокращается (и в значительной степени сократилась), а прирост запасов в подобного типа месторождениях отстает от их погашения.
Между тем, достоинства открытого способа проявляются главным образом при значительных масштабах производства на карьерах больших размеров.
Однако и в карьерах с подобными параметрами остается нерешенным комплекс вопросов, связанный с их большой глубиной и проблемами экологического и социального порядка.
Отмеченные и другие сложности не могут не влиять (и уже влияют) на развитие открытого способа разработки на протяжении ближайших 20—25 лет.
He углубляясь в анализ этого процесса, который предполагается более детально сделать в последующих разделах, отметим пока тенденцию к сокращению геометрических параметров карьеров (особенно глубины). Причем в качестве технологии, компенсирующей неизбежное уменьшение объемов добычи руды, все чаще привлекается комбинированная разработка.
Есть основания считать, что в течение ближайших десятилетней комбинированная разработка займет доминирующее положение в рудодобывающей отрасли. Причем, если в этой системе и будут применять открытые горные работы, то предпочтение отдадут карьерам средних и малых размеров.
2. При проектировании горно-добывающего предприятия и последующей разработке месторождения одной из важнейших задач считается достижение наибольшей интенсивности отработки запасов полезных ископаемых.
При решении этой проблемы требуются громадные усилия ученых, проектировщиков и конструкторов, строителей и эксплуатационников для обоснования и обеспечения максимально возможной производственной мощности горно-добывающего предприятия, совершенствования технологии добычных работ, конструирования высокопроизводительной горной техники.
Однако ввиду специфичности горного производства весь этот огромный труд приводит к повышению интенсивности отработки месторождения на единицы, в лучшем случае — на десятки процентов.
Кардинальное решение такой задачи возможно только путем перевода горно-добычных работ на принципиально новые технологии. Одной из таких технологий является комбинированная разработка рудных месторождений.
Увеличение интенсивности отработки месторождения в этом случае достигается не только за счет арифметического сложения мощностей карьера, подземного рудника и физико-химического производства, но и из-за качественного изменения и улучшения технологий перечисленных составляющих предприятия вследствие взаимного позитивного влияния.
Количественная оценка этих качественных изменений будет проанализирована и показана в следующих разделах.
Здесь следует отметить, что при правильном отражении в едином проекте и использовании на практике достоинств комбинированной разработки интенсивность отработки может быть увеличена в 1,5—2 раза.
3. Большинство рудных месторождений распространяются на значительную (до 800—1000 м и более) глубину.
Для открытой разработки такие глубины являются запредельными. И не потому, что невозможно построить карьер такой и даже большей глубины. В мире есть единичные примеры таких «монстров». Ho они за пределами технической, экономической и экологической целесообразности.
Практика показывает, что с указанных позиций рациональная глубина карьера не должна превышать 400 м. А если месторождение продолжается на глубину 800—1000 м и более, и последующая подземная добыча руды очевидна, то, как будет показано далее, глубина карьера в пределах 270—300 м наиболее рациональна.
Таким образом, даже предварительный анализ морфологии и условий залегания рудных залежей позволяет видеть неизбежность и целесообразность применения комбинированной разработки месторождения, если оно залегает на глубину более 400 м.
То же можно сказать и о месторождениях, представленных залежами сложной формы, имеющими многочисленные и протяженные апофизы как по глубине, так и по простиранию,
Присутствие на таких месторождениях больших прослоев пустых пород или некондиционных руд делает открытую разработку в широких масштабах невыгодной.
В таких ситуациях наиболее эффективной оказывается комбинированная разработка с одним (или несколькими) сравнительно небольшими карьерами и подземным рудником для отработки руд под дном и в бортах карьеров.
4. Во многих случаях выбор способа разработки рудного месторождения определяется условиями на земной поверхности.
Здесь мы не будем рассматривать ситуацию, когда строительство карьера принципиально невозможно в связи с расположением на земной поверхности непосредственно над рудным месторождением сложных природных объектов (крупные реки, озера, море, национальные парки и др.) или крупных инженерных сооружений (заводы, энергетические объекты, города, дамбы, плотины и т.п.).
Ясно, что в такой ситуации невозможна отработка залежи как с помощью крупного высокопроизводительного карьера, так и комбинированным способом (сочетание подземной и открытой добычи).
Однако в ряде случаев комбинированная (в открыто подземном варианте) разработка вполне может быть реализована, если карьер имеет сравнительно небольшие размеры по верхнему контуру (а значит и в глубину) и работает по замкнутому циклу например, безотвальная технология или с полностью внутренним отвалообразованием, или полностью засыпаемый и рекультивируемый карьер и т.п.
Такой подход поможет сохранить объекты на земной поверхности, а подземный рудник, используя карьерное пространство для вскрытия своей части залежи, и открытые горные выработки проявят все достоинства комбинированной разработки.
И такой вариант, что подтверждается расчетами, все-таки лучше, чем только подземная разработка несмотря на весьма ограниченное здесь развитие открытого способа,
5. Наконец такой важный аспект освоения месторождения, как экология. Часто под этим подразумевают только вредное (нередки — губительное) воздействие на окружающую природную и социальную среду вредных выбросов, стоков и отходов производства. Безусловно, эта сторона разработки месторождения заслуживает изучения и выработки мер по предотвращению или уменьшению этих проявлений.
Однако освоение месторождений твердых полезных ископаемых имеет и другие специфические особенности экологических последствий производства Более того, они в нашем случае проявляются в меньшей степени в виде отмеченных ранее экологических негативов Здесь можно говорить об осознанном и целенаправленном разрушении природной среды При открытой разработке месторождения речь идет о серьезном изменении рельефа территории, соразмерном по объемам перемещаемых масс с природными явлениями Достаточно отметить, что большинство карьеров, добывающих руду, имеют раз меры по поверхности от нескольких сотен метров до нескольких километров, а глубину до 500 м и более. Отвалы пустых пород, достигая высоты в сотни метров, занимают площади до нескольких тысяч гектар. После завершения горных работ карьерные выемки заполняются не лучшей по качеству водой, образуя громадные водоемы.
Так называемые нагорные карьеры сводят на нет или в значительной мере «съедают» громадные массивы гор. Наглядные тому примеры имеют место на месторождениях Магнитогорском, Эрдэнет, Тырныа узском, Чукикамата, Апатиты и многих других, В результате меняются не только ландшафт территории, но и геологические, гидрогеологические и гидрологические процессы, происходящие в её пределах, меняется климат и другие составляющие природной и социальной среды
Значительно меньшее, характерное для горно-добывающего производства влияние оказывает на окружающую среду подземная разработка месторождения. Изменения в природной среде здесь проявляются, главным образом, в подземном пространстве. Ho при этом необходимо подчеркнуть, что при подземном способе добычи про изводится селективная выемка только рудной массы, и это коренным образом отличает его от открытого способа. Естественно, что в связи с этим влияние подземной разработки на геологическую среду и процессы, происходящие в ней, будут минимальными. Что касается обводненных месторождений, то вынужденное осушение их оказывает практически одинаковое негативное влияние на окружающую среду как при открытом, так и при подземном способах добычи руд.
Влияние подземной разработки на земную поверхность значительно меньше, и проявляется оно в виде провалов в зонах обрушения налегающих пород (лишь при системах с обрушением руд и пород).
Экономическая оценка вредного воздействия горно-добывающего производства на окружающую среду при открытом или подземном способе разработки месторождения должна быть выполнена по совокупности аспектов как общетехнических, так и характерных только для этого горного предприятия.
Произведя экономический, технологический анализ социально-экологических последствий горных разработок, можно найти такое соотношение составляющих комбинированную разработку технологий, которое может оказаться оптимальным.
Вследствие довольно больших пока затрат на подземную добычу руд в сравнении с затратами на открытую, комбинированная разработка будет какое-то время наиболее приемлемой технологией освоения недр.
Есть основания считать, что в течение ближайших десятилетний этот способ разработки займет доминирующее положение в горнорудной практике с тем, чтобы уступить место в последующем подземному способу разработки рудных месторождений.
Следует, однако, обратить внимание на то, что на протяжении прошедших двух-трех десятилетий подземные разработки руд демонстрируют значительный прогресс. Их можно даже назвать революционным.
Существует уже немало примеров того, что тенденция к преимущественному применению подземного способа реализуется и на практике. Так, на известном железорудном предприятии Кируна (Швеция) уже сейчас добывают более 22 млн т руды в год с себестоимостью, равной себестоимости руды, в карьере. Это позволило руководству предприятия планировать в ближайшие годы добычу до 25 млн т в год, отказавшись от комбинированного способа как пройденного этапа.
Как уже отмечалось, есть подземные рудники, где себестоимость добытой руды незначительно отличается от себестоимости руды на открытых работах (например, шахта им. Губкина на KMА).
А если рассматривать месторождения особо ценных руд и пересчитать расходы на добычу единицы полезного компонента (алмазов, коренного золота, полиметаллов, вольфрама с молибденом, урановой смолки и т.п.), то подземный способ оказывается значительно экономичнее.
Таким образом, ретроспективный анализ изложенного приводит к мысли о том, что в области добычи твердых полезных ископаемых (в частности, руд) из земных недр стратегически обусловленным становится постепенный отказ от открытого способа разработки месторождений и переход на логически более оправданный подземный способ.
В ракурсе этой наметившейся и уже реализуемой стратегии комбинированная открыто-подземная разработка является по-существу переходным этапом. Она призвана без снижения валовых объемов добычи рудных полезных ископаемых способствовать развитию мощной индустрии подземной добычи с помощью рудников-гигантов типа Кируны, Яковлевского на KMA (проектной мощностью более 20 млн т руды в год) и др. Однако не нужно думать, что этот этап займет меньше нескольких десятков лет.
Изложенное не означает, что карьеры исчезнут совершенно как горная выработка для добычи руд. Имеется множество мелкозалегающих залежей (россыпные месторождения золота, олова, месторождения декоративных и облицовочных пород и т.п.), добыча которых будет целесообразна в карьерах, сравнительно неглубоких, приемлемых с экологической точки зрения и легко рекультивируемых.
Что касается комбинированных способов, то более рациональным представляется в дальнейшем сочетать в них подземные разработки руд с физико-химическими технологиями извлечения полезных компонентов.