Основные требования к подземной разработке рудных месторождений

Требования- к разработке месторождений преду­сматривают как рациональное использование недр, так и охрану окружающей среды. В главных чертах они определяются новой Конституцией СССР, «Основами законодательства Союза ССР и союзных республик о недрах» (1975 г.). Большое внимание охране окружающей среды уделено в решениях XXV съезда КПСС.

Требования рационального использования недр:

1. Безопасность работ и соблюдение необходимых санитарно- гигиенических условий. Это — главное и безусловное требование в социалистическом обществе. Безопасность относится как к работ­никам, так и к населению.

Требования безопасности для работников предприятия изуча­ются,в отдельном курсе и далее в настоящем курсе в связи с конкретными методами горных работ.

Что касается безопасности населения, то здесь следует иметь в виду: ограждение зон возможных провалов земной поверхности; предотвращение сейсмической опасности для поселка при массо­вых взрывах (ограничения величины взрывов пли временный вывод людей из опасной зоны и т.п.); расположение породных отвалов, исключающее запыление поселка, и т. п.

.2. Недопущение сверхнормативных потерь и сверхнорматив­ного разубоживания полезных ископаемых, а также выборочной отработки участков месторождений с богатой рудой или особенно легкими условиями работ, если это приведет к необоснованным потерям балансовых запасов полезных ископаемых.

3. Минимальные издержки производства и максимальная про­изводительность труда на добыче руды (при соблюдении норма­тивов потерь и разубоживания руды).

4. Выполнение производственной программы по количеству и качеству добываемой рудной массы. Заданная производительность рудника должна быть обеспечена, в частности, необходимым чис­лом забоев и производительностью производственных процессов. Последняя же определяется их технологией, механизацией и орга­низацией.

5. Комплексное использование месторождения, т. е. возможно более полное использование всех типов руд, а также вынимаемых попутно пустых пород, которые могут быть применены для про­изводства строительных материалов, сооружения дорожных по­крытий и т.п. Это требование может быть выполнено лишь при комплексном решении соответствующих вопросов добычи и пере­работки руд, производства стройматериалов, поставок материалов для дорожного строительства и т.п. Шахтные воды, содержащие полезные компоненты, должны пройти переработку для извлечения этих компонентов (например, выщелачивание меди).

6. Постоянное (точнее, изменяющееся лишь в'небольших пре­делах) качество рудной массы во избежание увеличенных потерь полезного компонента при ее переработке. В связи с этим должны соблюдаться определенные пропорции в добыче рудной массы из различных частей месторождения с разным качеством руды. На отдельных предприятиях нет необходимости в соблюдении этого требования в связи с постоянством качества руды, или особой тех­нологией обогащения руд, или наличием усреднительного склада между рудником и обогатительной фабрикой.

Иногда возникают те или иные требования к гранулометриче­скому составу руды. Так, металлургическому переделу богатых железных руд благоприятствует минимальное содержание мелких фракций.

7. Охрана месторождения полезных ископаемых от затопления, обводнения, пожаров и от других факторов, снижающих качество полезных ископаемых и промышленную ценность месторождений или осложняющих их разработку.

8. Возможное использование старых горных выработок под парниковое хозяйство и т. п.

По охране окружающей среды добавляются следующие требо­вания:

1. Охрана атмосферного воздуха, земель, лесов, вод и других объектов окружающей природной среды, а также зданий и соору­жений от вредного влияния работ, связанных с пользованием недр.

Заметим, что это дает дополнительный довод в пользу приме­нения систем разработки, обеспечивающих сохранение земной по­верхности. Иногда же эти системы разработки являются единст­венно приемлемыми, если над месторождением имеются ценные сооружения, водоемы и т. п.

Охране вод дополнительно способствует использование шахт­ных вод для технического водоснабжения рудника, обогатительной фабрики, орошения земель и т. п.

2. Исключение вредного влияния отходов производства на ок­ружающую среду. В частности, могут использоваться для заклад­ки выработанного пространства отвальные хвосты обогатительных фабрик и получаемая попутно пустая порода, не используемая для производства стройматериалов, н т. п., причем это особенно важно для калийных рудников во.избежание засоления почвы, вы­зываемого наличием породных отвалов.

Вредные отходы производства должны быть захоронены. Сбра­сываемые шахтные воды с вредными примесями должны пройти очистку перед сбросом.

Отработанный воздух должен выдаваться.на рудниках в таких местах, откуда он не может попадать на поселок. Сюда же отно­сится ряд требований, изложенных в связи с безопасностью для населения.

3. Сохранность заповедников, памятников природы и культуры от вредного влияния.работ, связанных с пользованием недр.

4. Приведение земельных участков, нарушенных при пользова­нии недрами, в безопасное состояние-, а также в состояние, при­годное для использования их в народном хозяйстве. Причем осо­бенно это относится к пахотным землям.

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА

К настоящему времени основные производственные процессы на рудниках механизированы, за исключением ряда вспомогательных операций — таких, как перенос и монтаж обору­дования, смена рабочего инструмента и т. п. Вспомогательные процессы механизированы лишь частично.

На многих рудниках транспортирование полезного ископаемого автоматизировано в части управления стрелочными переводами, светофорами, вентиляционными дверями на магистральных путях, а также электровозом в главных местах погрузки и раз­грузки составов. Околоствольные установки подъема, водоотли­ва, компрессорной, вентиляционные, калориферные и дробиль­ные установки и т. п. автоматизированы на достаточно высоком уровне.

Что же касается управления производственными процессами очистной выемки, комплексами производственных процессов, а в последующем предприятием в целом, то проблема автоматизации находится в стадии разработки. Только на крупных горизонтах некоторых рудников полностью автоматизирован комплекс: элек­тровозный транспорт руды, включая движение, погрузку и раз­грузку составов; дробление руды в околоствольной дробильной установке; подъем руды.

Помимо автоматизации управления работой технологического оборудования, о которой говорилось выше, на рудниках, как и на других промышленных объектах, работают над автоматизацией организационного управления. Последняя предполагает сбор и пе­редачу информации с помощью технических, средств и использо­вание ЭВМ для обработки информации и подготовки решений. Имеется в виду планирование горных работ и диспетчерское уп­равление, а также выполнение всех.расчетов по снабжению руд­ника и реализации продукции. Диспетчерское (организационное в течение смены) управление по ряду производственных процессов может быть автоматическим (без человека), для других про­цессов ЭВМ выдает рекомендации по технологическому управле­нию. Систему автоматизации организационного управления всеми этими видами работ в масштабе предприятия принято называть автоматизированной системой управления предприятием (АСУГ1).

Ближайшие задачи в области комплексной механизации и авто­матизации рудников (помимо распространения опыта передовых в техническом отношении предприятий на другие рудники):

■ 1. Совершенствование механизации основных процессов с целью повышения их производительности, улучшения условий тру­да и условий механизации вспомогательных работ и автомати­зации.

2. Полная механизация вспомогательных операций на основ­ных процессах и вспомогательных производственных процессов.

3. Автоматизация процессов очистной выемки полезного иско­паемого и завершение автоматизации транспортирования полез­ного ископаемого.

*4. Разработка автоматизированных систем управления (АСУ) технологическими процессами (АСУТП), комплексами произ­водственных процессов и затем предприятием в целом (АСУП).

Совершенствованием механизации и автоматизации преследу­ются цели улучшить технико-экономические показатели работы •предприятия и условия труда. Большое внимание уделяется соз­данию комфортных условий для работы операторов на мощных самоходных машинах для отбойки, погрузки и доставки руды. Основные направления здесь: снижение уровня шума, запылен­ности, вибрационных нагрузок; внедрение дистанционного и про­граммированного управления.

Далее, усиливается роль социального фактора. Уже во многих отраслях.народного хозяйства трудно стало находить рабочих для работ с низкой технической культурой или со скучным однообраз­ным трудом. И даже повышение зарплаты не всегда дает выход из положения. По-видимому, уже в недалеком будущем трудно будет найти рабочих не только на тяжелые работы, но и на об­служивание полуавтоматических установок (пример: частые п\'ск и остановка конвейера нажатием кнопки), лишающих труд твор­ческого элемента. Поэтому технические решения, повышающие культуру производства, облегчающие физический труд, заменяю­щие автоматизацией скучный однообразный труд, заслуживают предпочтения нередко и тогда, когда экономический расчет не вы­являет их выгод, так как не может учесть всех преимуществ.

Концентрация горных работ. Совершенствование механизации процессов выемки руд и их автоматизация, а также сокращение вспомогательных работ сдерживаются в значительной мере раз­бросанностью горных работ, рассредоточением их по большому числу залежей, блоков, подэтажей и т. п. Необходимым условием технического развития подземной добычи руды является сосредо­точение горных работ, или так называемая концентрация горных работ.

Целесообразна она лишь до известного предела, за которым, например, фронт работ в блоке или забое становится недостаточ­ным для эффективного использования оборудования или снижа­ется надежность выполнения производственной программы в связи с малыми резервами в производительности блоков. Однако на по­давляющем большинстве рудников еще далеки от этого предела. Концентрацию горных работ повышают преимущественно за счет интенсивных методов, повышающих часовую производительность блоков, забоев и т. п. (в отличие от экстенсивных методов, осно­ванных на увеличении продолжительности работ в год. сутки и смену).

Концентрация горных работ (в пределах рудника данной производительности) определяется числом действующих очистных и подготовительных забоев, размером площади, на которой они расположены, числом действующих горизонтов, протяженностью поддерживаемых выработок и т. н.

Единого критерия количественной оценки концентрации гор­ных работ не существует. Можно говорить лишь о каком-то глав­ном показателе, в наибольшей мере характеризующем концентра­цию горных работ в данных условиях. На одних рудниках, где значительные расходы и затруднения связаны с поддержанием вы­работок, это будет удельная (на единицу производительности шахты) длина поддерживаемых выработок, на других — удельная площадь, на которой ведут горные работы, на третьих — удельное число забоев или обратная ему величина—'Производительность забоя.

Наиболее универсальным показателем концентрации горных работ можно считать производительность забоя.

Увеличение производительности забоя дает прямой эффект в виде изменения затрат на забойное оборудование и зарплату за­бойных рабочих, который поддается инженерному расчету, и, кро­ме того, существенный косвенный эффект. Последний выявить го­раздо сложнее, но все равно его необходимо учитывать в технико- экономических "расчетах, если концентрация работ существенно различается при сравниваемых вариантах.

Так, сравнивается доставка руды в блоках скреперными уста­новками производительностью по 300 т/смену и самоходными ма­шинами производительностью по 900 т/смену. По затратам иа проведение доставочных выработок, приобретение и монтаж обо­рудования и его эксплуатацию дешевле может оказаться скрепер­ная доставка. Но при.использовании самоходных машин удастся втрое сократить число забоев. Это даст экономию на транспорти­ровании руды, а также поддержании выработок и других вспомо­гательных процессах, которая может значительно превысить пере­расход по прямым затратам.

С известной условностью можно считать, что трудоемкость электромеханического обслуживания забоев, чистки и поддержа­ния выработок и т.п. прямо пропорциональна фронту работ и, следовательно, числу забоев. Затраты же на транспорт и геолого- маркшейдерское обслуживание примерно в половинной своей доле прямо пропорциональны числу забоев. С учетом этих связей и удельного значения затрат по различным в,идам работ можно счи­тать, что при современном техническом состоянии рудников в пол­ных затратах труда доля в 25—40% (или 20—30% денежных за­трат) прямо пропорциональна числу действующих забоев и, сле­довательно, обратно пропорциональна производительности забоев (меньшие величины относятся к рудникам более механизирован­ным и не применяющим крепления выработок).

Удельные затраты по транспортированию руды и вспомогатель­ным работам, зависящие от производительности забоя,

Свспом =%А_аз руб/т, (III. 1)

где б'г,.,:, — себестоимость'добычи руды по руднику, руб/т; к —доля искомых затрат, доли единицы; Р — производительность забоя; баз - - индекс базового варианта;

I — индекс данного варианта.

Выше указано, что можно принимать &баз=0,2^-0,3 в зависи­мости от условий.

При &баз=0,3 повышение производительности забоя на 10% снижает примерно на 2% (к общей себестоимости добычи руды) денежные затраты на транспортирование руды и вспомогательные процессы.

Очевидно, этим принципом можно пользоваться только приме­нительно к ограниченному росту производительности забоев (при­мерно до 1,5—2 раз), так как по мере дальнейшего роста влияние его на объем вспомогательных работ заметно снизится. Во мно­гих случаях ввиду отсутствия методик численных оценок прихо­дится учитывать косвенный эффект от концентрации работ лишь по общим соображениям