Обоснование параметров горнотехнических систем при подземной разработке маломасштабных медноколчеданных месторождений Урала

По оценкам экспертов отечественные производители меди испытывают сырьевой дефицит, величина которого неуклонно возрастает.

По состоянию минерально-сырьевой базы России на 2005 г. значительная часть балансовых запасов меди (42%) сосредоточена в меденосных районах Урала, причем ведущим геолого-промышленным типом считается медноколчеданный.

Рост дефицита медьсодержащих руд обусловлен доработкой в ближайшее время ряда крупных медноколчеданных месторождений Урала (Сибайское, Учалинское). При этом значительное количество небольших месторождений, суммарные запасы которых по меди достигают 1 млн т металла, по цинку 1,5 млн т, по золоту 200 т, по серебру 1,6 тыс. т, на протяжении нескольких десятилетий остаются невостребованными. Подавляющее большинство этих месторождений по условиям залегания подлежит подземной разработке.

Решение научной задачи по формированию методических подходов к проектированию освоения подземным способом маломасштабных медноколчеданных месторождений Урала позволит обосновать параметры горнотехнических систем, реализация которых обеспечит сокращение дефицита медьсодержащих руд.

Объект исследований: методы проектирования горнотехнических систем при применении физико-технической подземной геотехнологии.

Предмет исследований: параметры горнотехнических систем при освоении маломасштабных медноколчеданных месторождений.

Цель работы: разработка методических положений по обоснованию параметров горнотехнических систем при проектировании освоения маломасштабных медноколчеданных месторождений подземным способом.

Идея работы состоит в использовании зависимостей технико-экономических показателей горнотехнической системы от состава и последовательности разработки запасов группы маломасштабных медноколчеданных месторождений, обеспечивающих эффективность их освоения.

Основные задачи исследований:

— анализ геологических, горнотехнических, экономико-географических факторов, определяющих параметры освоения маломасштабных месторождений;

— анализ методов проектирования и критериев эффективности освоения месторождений подземным способом;

— обоснование производственной мощности горнотехнических систем при освоении маломасштабных медноколчеданных месторождений;

— исследование способов и схем вскрытия, обоснование комплекса механизации горных процессов и конструирование систем разработки для условий освоения маломасштабных медноколчеданных месторождений;

— разработка алгоритма для выбора структуры горнотехнической системы и создание на его основе программного продукта для расчета экономических показателей при проектировании освоения группы маломасштабных месторождений;

— определение параметров горнотехнической системы для условий освоения группы маломасштабных медноколчеданных месторождений.

Методы исследований: анализ методов проектирования и опыта освоения маломасштабных рудных месторожденийметоды: вариантовпри выборе способа вскрытияаналогии — при обосновании состава комплекса механизациилогических рассуждений — при формировании стратегии освоения маломасштабных месторожденийстатистическая обработка результатов расчета затрат при освоении маломасштабных месторожденийаналитические расчетытехнико-экономический анализ.

Положения, представленные к защите:

Вовлечение в промышленную эксплуатацию маломасштабных медноколчеданных месторождений обеспечивается за счет обоснования их выборочного группирования и последовательности освоения единой горнотехнической системой.

Состав группы предопределяется выбором базового месторождения, обеспечивающего ускоренный ввод в эксплуатацию и возможность капитализации. Последовательность освоения остальных месторождений группы определяется условием поддержания производственной мощности горнотехнической системы.

При обосновании производственной мощности горнотехнической системы следует учитывать горные возможности маломасштабных месторождений группы, последовательность ввода в эксплуатацию которых должна обеспечить стабильность объемов и качества сырья.

Научная новизна работы состоит в установлении:

— методики расчета производственной мощности горнотехнической системы, учитывающей условия освоения группы маломасштабных рудных месторождений;

— методического подхода к проектированию горнотехнических систем на базе группы маломасштабных месторождений ценных руд, в основу которого положена идея определения состава группы, исходя из технико-экономических параметров горнодобывающего предприятия, удовлетворяющих требованиям инвесторов;

— зависимостей для определения рациональных областей способов вскрытия маломасштабных медноколчеданных месторождений в условиях подземной разработки и доработки прикарьерных запасов;

— алгоритма определения состава группы и последовательности освоения маломасштабных медноколчеданных месторождений, обеспечивающего повышение экономических показателей горнотехнической системы.

Достоверность научных положений, выводов и результатов обеспечивается представительностью и надежностью исходных данныхприменением широко апробированных эмпирических зависимостейаксиоматическим подходом к получению теоретических результатов.

Теоретическое значение работы состоит в развитии теории проектирования горнотехнических систем, формировании теоретических основ освоения маломасштабных медноколчеданных месторождений.

Практическое значение работы заключается в создании программного продукта, позволяющего определять технико-экономические параметры горнотехнических систем при освоении маломасштабных медноколчеданных месторождений.

Реализация рекомендаций: результаты исследований использованы при разработке проекта «Доработка северного участка месторождения Таш-Тау подземным способом» — внедрены в учебный курс высшего профессионального образования «Проектирование подземных рудников» по специальности «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых».

Личный вклад автора состоит: в установлении зависимостей для определения производственной мощности предприятия, капитальных и эксплуатационных затрат, рациональных областей применения способов вскрытия при освоении маломасштабных медноколчеданных месторожденийв составлении алгоритма для формирования структуры горнотехнической системы и создании программного продукта «Расчет экономических показателей горнотехнической системы при освоении группы маломасштабных медноколчеданных месторождений».

Апробация работы: Результаты, основные положения и выводы доложены на международных научно-технических конференциях «Комбинированная геотехнология: развитие способов добычи и безопасность горных работ» (Магнитогорск, Сибай, Аркаим, 2003 г), «Неделя горняка» (Москва, 2006) г, «Уральская горнопромышленная декада» (Екатеринбург, 2005), ежегодных научно-технических конференциях МГТУ.

Публикации: Основные положения диссертации опубликованы в 7 работах.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 74 наименований и содержит 139 стр. машинописного текста, 59 рисунка, 18 таблиц.

Выводы.

1. По результатам множественного регрессионного анализа экономических показателей и влияющих на них факторов получены математические зависимости для расчета величин капитальных и эксплуатационных затрат при освоении маломасштабных медноколчеданных месторождений. На основе полученных зависимостей разработан алгоритм для формирования рациональной структуры горнотехнической системы.

2. Разработанный программный продукт «Расчет экономических показателей горнотехнической системы при освоении группы маломасштабных медноколчеданных месторождений» позволяет определять состав группы месторождений и последовательность их освоения, исходя из начальных условий финансирования, руководствуясь искомыми технико-экономическими показателями.

3. Сформированные методические положения апробированы при обосновании параметров горнотехнической системы на базе месторождений Сибайской группы. Освоение группы месторождений в отличие от их обособленной разработки обеспечивает повышение в 1,5-К2,5 раза индекса доходности и чистого дисконтированного дохода, что способствует росту инвестиционного спроса на маломасштабные медноколчеданные месторождения.

Заключение

.

В диссертации, являющейся законченной квалификационной работой, дано решение актуальной научно-практической задачи формирования методических положений по обоснованию параметров горнотехнических систем при проектировании освоения подземным способом маломасштабных медноколчеданных месторождений Урала.

Результаты:

1. Анализ источников информации показал, что при постоянном дефиците цветных и благородных металлов, и устойчивой тенденции роста цен на них, являются невостребованными миллионы запасов ценных руд маломасштабных медноколчеданных месторождений. Повышение инвестиционного спроса на маломасштабные месторождения может быть обеспечено за счет снижения уровня издержек и сокращения срока окупаемости при их освоении.

2. В результате анализа условий залегания более 30 небольших медноколчеданных месторождений Урала установлено, что рассматриваемые георесурсы в подавляющем большинстве идентичны по основным группам признаков и залегают группами по 2-^-6 месторождений, при расстоянии между ними в пределах 3-Н5 км. Различие месторождений заключается в количестве рудных тел, объемах запасов, занимаемой площади и элементах залегания.

3. Снижение уровня издержек и сокращение срока окупаемости горнотехнической системы достигается при последовательном освоении группы маломасштабных месторождений, начиная с месторождения (базового), определяемого наименьшим сроком строительства рудника для его эксплуатации и наибольшей извлекаемой ценностью запасов. Базовое месторождение определяет местоположение единой для горнотехнической системы промышленной площадки и модульной обогатительной фабрики.

4. Сокращение затрат при подземной разработке достигается минимизацией количества выемочных участков в одновременной работе. Высокая производительность очистных забоев обеспечивается применением обоснованных конструкций систем подземной разработки и мобильных комплексов механизации производственных процессов.

5. Определена математическая зависимость для расчета производственной мощности подземного рудника, осуществляющего разработку рудных тел маломасштабного месторождения. При учете производительности и долевого участия рекомендованных систем разработки, минимального количества очистных забоев в одновременной работе, степени разведанности запасов, доли добычи руд при проведении подготовительно-нарезных выработок производственная мощность горнотехнической системы на базе маломасштабных медноколчеданных месторождений составляет 200 тыс. т/год.

6. Обоснованы способы и схемы вскрытия маломасштабных медноколчеданных месторождений, обеспечивающие минимизацию капиталовложений. Предложены зависимости для определения рациональных областей применения способов вскрытия.

7. По результатам множественного регрессионного анализа экономических показателей и влияющих на них факторов получены математические зависимости для расчета величин капитальных и эксплуатационных затрат при освоении маломасштабных медноколчеданных месторождений. На основе полученных зависимостей разработан алгоритм для формирования рациональной структуры горнотехнической системы.

8. Разработанный программный продукт «Расчет экономических показателей горнотехнической системы при освоении группы маломасштабных медноколчеданных месторождений» позволяет определять состав группы месторождений и последовательность их освоения, исходя из начальных условий финансирования, руководствуясь искомыми технико-экономическими показателями.

9. Сформированные методические положения апробированы при обосновании параметров горнотехнической системы на базе месторождений Сибайской группы. Освоение группы месторождений в отличие от их обособленной разработки обеспечивает повышение в 1,5+2,5 раза индекса доходности и чистого дисконтированного дохода, что способствует росту инвестиционного спроса на маломасштабные медноколчеданные месторождения.