Геологическое обеспечение проектирования горных работ.

1. Геологическое обеспечение проектирования горных предприятий, планирования добычных работ. РОЛЬ РУДНИЧНЫХ ГЕОЛОГОВ В РЕШЕНИИ ВОПРОСОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГОРНОРУДНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ И РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Некоторые вопросы проектирования горнорудных предприятий и составление проектов Основным документом, которым руководствуются при проектирования промышленных, в том числе и горных предприятий, является «Инструкция по составлению проектов и смет по промышленному строительству». Перед разработкой проекта на строительство горно-обогатительного или горно-металлургического комплекса или на реконструкцию предприя­тия в обязательном порядке составляется текнико-экономический доклад. Содержание ТЭДа определяется поставленной в каждом конкретном случае задачей. Составление ТЭДа имеет целью определить объем и направ­ление проектных работ, перспектив ее дальнейшего роста, научно обосновать необходимые масшта­бы производства, характер предприятия и размещение составных его частей (рудников и обогатительных фабрик), выбрать оптимальные условия снабжения предприятий энергией и водой, определить очередность и сроки ввода в действие отдельных объектов предприятия. ТЭД разрабатывается проектным институтом по заданию министер­ства или отраслевого главного управления. Проектное задание имеет целью выявить прежде всего технические возможности и экономическую целесообразность предполагаемого строи­тельства. Задачами проектного задания являются: 1) оценка запасов и качества руды с точки зрения целесообразности промышленного их использования; 2) уточнение промышленных запасов, определение границ разработ­ки, разбивка месторождения па отдельные шахтные поля или участки с определением очередности их разработки; 3) установление производительности проектируемого рудника (шихты, карьера) и выявление технических возможностей для ее обеспечения, 4) принципиальное решение вопроса о вскрытии месторождения, вы­боре места заложения вскрывающих выработок, выбор способа и системы 5) разработки, детальных расчетов производственного процесса,
6) выбор типов и необходимого количества основного оборудования, опреде­ление потребностей в топливе, воде, энергии и выявление источников удов­летворения этих потребностей; 7) решение вопроса о типе, о материале зданий, о площадке для промышленного и жилищного строительства, внутреннем и внешнем транспорте, 8) разработка общего плана развития производства, сроков и очеред­ности строительства, выявление ориентировочной его стоимости и эффек­тивности капитальных затрат, а также технико-экономических показателей эксплуатационной деятельности проектируемого рудника или шахты При оценке запасов с целью промышленного использования недр возникает вопрос о целесообразности валовой или посортной (селективной) добычи руд. При определении границ разработки месторождения необходимо стремиться к максимальному извлечению учтенных балансовых запасов и к минимальным потерям руды. Балансовые запасы, подлежащие извлечению из недр, называют промышленными запасами. Одновременно с определением промышленных запасов при проекти­ровании должны быть установлены в зависимости от характера месторож­дения и принимаемой системы разработки нормативы по разубоживанию руд и определены общее количество и вещественный состав руды посту­пающей па обогатительную фабрику или рудный склад. В зависимости от глубины и условий залегания рудных тел месторож­дения возможны три варианта разработки: открытый и подземный способы и комбинация открытой и подземной отработки. Разработка место­рождения открытым способом имеет ряд преимуществ, поэтому при проек­тировании стремится максимальную часть запасов отработать открытым способом. Главными преимуществами открытого способа разработки месторождения являются: 1) благоприятные условия труда и большая безопасность работ; 2) возможность широкого применения механизации при производстве
3) сокращение сроков ввода в эксплуатацию месторождения: 4) значительное уменьшение потерь руды. Эти преимущества заставляют особенно тщательно подходить к ана­лизу вопроса о предельной глубине открытых работ, которая в значитель­ной степени определяется коэффициентом погашения вскрыши. Затраты на вскрышные работы относятся на стоимость руды. Поэтому чем больше объем вскрышных работ, том больше будет стоимость добычи 1 т руды. Исключением являются только те случаи, когда вскрышные породы используются как строительные материалы или имеют какое-либо иное значение в народном хозяйстве. Отношение объема вскрышных пород к объему извлекаемой руды из карьера называется промышленным коэффициентом вскрыши. Этот коэф­фициент является одним из основных критериев экономической целесооб­разности открытых работ. В общем случае для всех месторождений, выходящих на поверхность постепенно, под тем или иным углом, погружающихся па глубину, ко­эффициент вскрыши будет тем больше, чем глубже будет расположена нижняя граница открытых работ. Предельная глубина открытых работ выби­рается с таким расчетом, чтобы стоимость добычи 1 т руды открытым спо­собом в сумме со стоимостью вскрышных работ, приходящихся на 1 т руды, была меньше или равна стоимости добычи 1 т руды подземным способом. При выборе той или иной системы добычных работ обязательным является требование безопасности принятой системы для конкретных условий разработки месторождения, а также экономическая эффектив­ность этой системы разработки. При решении вопроса о вскрытии месторождения, т. е. о проходке комплекса выработок, открывающих доступ к месторождению (стволов шахт, штолен, траншей в карьерах), намечаются возможные наиболее целесообразные варианты вскрытия, сравнение которых по экономическим и горнотехническим показателям позволяет выбрать оптимальный вариант. В ходе составления проектного задания проектная организация выдает задание на дополнительные топографо-геодозические изыскания, необ­ходимые для дальнейших стадий проектирования. Технический проект, представляющий собой вторую стадию проекти­рования, выполняется на основе утвержденного проектного задания. Для избранного в проектном задании варианта решения того или иного воп­роса в техническом проекте дается его конструктивное оформление и обос­новывается соответствующими расчетами экономическая и техническая целесообразность рекомендуемого к исполнению варианта. Технический проект должен содержать комплексное решение основных технико-экономических вопросов, касающихся технологической, строи­тельной, энергетической, транспортной и других частей проекта. К моменту составления технического проекта горного предприятия должна быть полностью закончена детальная разведка месторождения, гидрогеологические, топографические, изыскательские и исследователь­ские работы. На все объекты строительства в стадии технического проектирования составляются сметы, а для проектируемых объектов эскизно-сметно-фи­нансовые расчеты. Сумма затрат на строительство определяется сводной или генеральной сметой. Технический проект и сметы после их утверждения служат основными документами для производства строительных работ и их финансирования. Рабочее проектирование выполняется после утверждения техническо­го проекта. В процессе рабочего проектирования в горной части проекта дается окончательная увязка планов горноподготовительных работ, отметок эксплуатационных горизонтов, разбивка этажей на выемочные блоки и камеры. Стадия рабочего проектирования обеспечивает разработку кон­структивных деталей различных сооружений и увязку строительных чертежей с чертежами оборудования, а также окончательную увязку генерального плана будущего промышленного комплекса. При необходимости проектирования горного предприятии в сжатые сроки число стадий проектирования может быть сокращено до двух: про­ектного задания и рабочих чертежей. В этом случае разрабатывается так называемое расширенное проектное задание с большей детализацией основ­ных объектов проектирования и с составлением спецификаций для заказа необходимого оборудования. Планирование горных работ Правильное планирование горных работ обеспечивает планомерность разработки месторождения, слаженность и ритмичность в работе всех звеньев технологического процесса и регулярное выполнение и пере­выполнение плана добычи и переработки руд. В практике горных предприятий приняты следующие стадии плани­рования:
1) перспективное, охватывающее пятилетний период работы горного предприятия, с разбивкой общего плана по годом;
2) основное, охватывающее предстоящий операционный год работы горного предприятия, с разбивкой годового плана по отдельным кварталам и месяцам; 3) текущее, охватывающее предстоящий месяц работы горного пред­приятия, с разбивкой месячного плана по педелям, суткам и сменам. План горных работ предприятия является производственной програм­мой, охватывающей все стороны деятельности предприятия, связанные с добычей и обработкой руды: буровые и взрывные работы, горноподгото­вительные и вскрышные работы, добычные работы, путевые работы, отвальные работы, работу всех видов транспорта, обогатительных и агломерационных фабрик и т. п. Планы горных работ должны содержать расчетный, табличный, тек­стовой и графический материалы. Все материалы должны быть краткими, четкими и ясными. Недельно-суточный план (или, как его называют, график) составляют в виде таблицы удобного для пользования формата; квартальный и ме­сячный планы могут состоять из небольшого числа таблиц, краткой пояс­нительной записки и небольшого объема графического материала. Годовой план должен быть наиболее подробным и полным в отношении увязки всех работ горного предприятия. При составлении годового плана горных работ необходимо предусматривать выполнение горнокапитальных и горноподготовительных работ в объемах, обеспечивающих нормаль­ную эксплуатацию месторождения не только в течение данного операцион­ного года, но и в последующие периоды. Перспективные планы горных работ увязываются с техническим проек­том разработки месторождения и являются дальнейшим развитием этого проекта. Они учитывают все ранее допущенные отклонения от проекта, к числу которых может быть отнесено, например, отставание вскрышных или горноподготовительных работ и т. п. Перспективным планом преду­сматриваются пути своевременной ликвидации таких отклонений от проек­та. В отдельных случаях допускаются соответствующие изменения проект­ных мощностей отдельных карьеров или шахт и устанавливается новая, чаще всего увеличенная производственная мощность горнодобывающего предприятия. Годовой план горных работ или годовая производственная програм­ма горного предприятия включает перечисленную ниже совокупность от­дельных планов работ, различных расчетов и прочих взаимно увязанных материалов: 1) календарные планы добычи рудной массы и вскрышных работ по отдельным карьерам, горизонтам и блокам, с разбивкой их по кварталам и месяцам; 2) календарные планы для подземных горнокапитальных, подгото­вительных, нарезных и очистных работ; 3) балансы погашения вскрышных работ в карьерах и горноподго­товительных подземных выработок и шахтах; 4) график буровых работ и расчеты объемов горной массы, подлежащей разбуриванию и взрыванию; 5) график работы экскаваторов и показатели их производительности, 6) показатели производительности основных механизмов на подзем­ных работах и показатели механизации основных производственных про­цессов; 7) годовой баланс погашения выработанного пространства, 8) расчеты объемов работ железнодорожного и автомобильного цехов и показатели производительности электровозов, паровозов, и автосамосвалов 9) календарный план снабжения сырьем обогатительных фабрик с отдельных карьеров и шахт с разбивкой его на кварталы и месяцы; 10) расчеты качественного состава рудной массы для обогатительных фабрик и состава шихты для агломерационных фабрик; 11) расчеты показателей работы обогатительных и агломерационных 12) расчеты расходных коэффициентов электроэнергии, воды, топлива и сырья на обогатительных и агломерационных фабриках; 13) расчеты расходных коэффициентов взрывчатых и других материа­лов, сжатого воздуха, топлива и электроэнергии на единицу продукции, 14) календарный план производства товарных руд и агломерата, план отгрузки и расчеты показателей их качества; 15) годовой план эксплуатационной разведки. Как видно из приведенного перечня, в составлении плана горных работ предприятии принимают участие большинство отделов управлении: тех­нический, маркшейдерский, геологический, плановый, технический пер­сонал рудников, шахт, карьеров, производственных участков и цехов. Рудничная геологическая служба при составлении годового плана горных работ обеспечивает: · составление и оформлении всех необходимых при планировании графических материалов с элементами общего геологического строения месторождения и контурами рудных тел и отдельных типов и сортов руд. В частности, рудничные геологи представляют сводные геологические планы отдельных месторождений и эксплуатационных участков, проекции рудных тел на вертикальную или горизонтальную плоскости, погоризонтные или послойные геологические и качественные планы, геологическое разрезы по месторождению в целом и отдельным эксплуатационным участкам, блокам, камерам и т. д. Графические геологические материалы должны составляться инструментально на маркшейдерской основе · составление необходимых расчетов запасов вещественного состава с указанием типов и сортов руд по всем эксплуатационным участкам, горизонтам, блокам и камерам в пределах контуров намеченных к отработке в течение планируемого года; · составление расчетов по разубоживанию руды для отдельных эксплуатационных участков и расчетов качественного состава разубоживания руды, поступающей на обогатительные фабрики;
· представление материалов по определению объемных весов руд и пород по отдельным эксплуатационным участкам, а также категорий пород и руд по их буримости и взрываемости;
· представление необходимых сведении о коэффициенте погашения вскрыши в карьерах капитальных и подготовительных выработок в шахтах на базе ежегодных подсчетов остающихся запасов, а также рекомендации о необходимости и целесообразности изменения принятых проектом коэффициентов погашения; · уточнение гидрогеологических и горногеологических условий разработки отдельных участков и блоков месторождения (совместно с тех­ническим отделом и горным цехом предприятия геологическая служба разрабатывает соответствующие профилактические мероприятия по пре­дупреждению возможных осложнений при производстве горных работ); · составление годового плана эксплуатационной разведки, преду­сматривающего своевременное выяснение всех необходимых для разра­ботки геологических деталей на участках работ предстоящего года и на участках эксплуатационных работ в последующие два-три года. Совместно с работниками технического отдела и с руководящими техническими ра­ботниками обогатительных и агломерационных фабрик рудничные геологи участвуют в составлении плана обеспечения этих фабрик необходимым сырьем, а также в составлении плана выпуска ими готовой продукции и в определении качественного состава этой продукции. Месячные планы горных работ предприятия составляют на основании уточненных производственных заданий, при учете имеющихся на начало месяца новых данных по всем эксплуатационным участкам. Вследствие отклонений от годового плана, если они были в течение истекших месяцев операционного года (невыполнение плана и др.) или по другим причинам (увеличение задания на месяц, на год) месячные производственные задания могут не совпадать с первоначальными данными месячных планов, являющихся составной частью первоначального годо­вого плана. По мере выполнения работ в соответствующих графах этих планов отмечают фактические данные об их невыполнении. Кроме того, в плане-графике указывается среднесменный тоннаж добычи руды, пород и горной массы, что позволяет руководству карьером оперативно контролировать выполнение плана по добыче рудной массы. Составляя планы по количеству и качеству отдельных сортов руд для многочисленных забоев на такие короткие отрезки времени, как не­деля, сутки, смена, рудничные геологи имеют возможность ежедневно про­верять правильность расчетов, а следовательно, и достоверность всех видов геологической документации и опробования и надежность основан­ных на них геометрических построений контуров рудных тел и отдельных типов и сортов руд. Годовой план горных работ утверждается для горных предприятий вышестоящими организациями — трестами пли главными управлениями. Поэтому всякое отклонение oт утвержденного плана и направления горных работ недопустимо без разрешения этих органов. На маркшейдерскую и частично геологическую службу горного предприятия или рудника возлагается также систематический контроль за правильным, соответ­ствующим утвержденному плану направлением горных работ. В карьерах этот контроль осуществляется путем постоянного наблю­дения за продвижением экскаваторных забоев, сопоставления фактическо­го местоположения взрывных скважин с календарным планом продвиже­ния экскаваторных забоев и, наконец, путем ежемесячного или ежеквар­тального сопоставления погоризонтных геолого-маркшейдерских планов с нанесенными на них проектными и фактическими месячными и кварталь­ными границами экскаваторных лент. В условиях подземных работ осуществляется такой же постоянный контроль путем сопоставления проекций рудных тел с плановыми и фактическими контурами отработки. Кроме того, участковый маркшейдер опре­деляет направление всех капитальных, подготовительных и нарезных гор­ных выработок и следит за исполнением принятого направления в процес­се их проходки. Участковый или шахтный геолог, постоянно документируя и опро­буя нарезные горные выработки, следит за полнотой выемки руды, не допускает подработку пустых пород или руд с низким содержанием полез­ного компонента. Однако в процессе эксплуатационных работ и в результате эксплуата­ционной разведки, проводимой в течение операционного года, контуры отдельных рудных тел и общие границы рудной толщи могут в отдельных случаях существенно изменяться и не отвечать проектным решениям отработки этих участков. Рудничная геологическая служба должна в таких случаях делать новые геометрические построения контуров отдельных рудных тел или рудной толщи, совместно с маркшейдерской службой и техническим от­делом устанавливать новые предельные границы карьерной отработки на определенных горизонтах, новые границы очистной подземной выемки, новые системы подземных работ или новые параметры для отдельных экс­плуатационных блоков и камер. Если новые геологические, горнотехнические или гидрогеологиче­ские данные отдельных эксплуатационных участков не соответствуют про­ектным данным годового плана горных работ, то в этом случае необходимо в проект плана вносить соответствующие коррективы, оформив эти изменения должным образом в вышестоящих организациях.