Управління режимом гірничих робіт залізорудних кар’єрів при відпрацюванні розкривних порід крутопохилими шарами

Наукова новизна отриманих результатів:

1. Вперше для способу управління режимом гірничих робіт шляхом відпрацювання розкривних порід декількома крутопохилими шарами, які формують діагонально до лінії простягання покладу, для кар’єрів, що експлуатують крутоспадні видовжені родовища, встановлені залежності між продуктивністю екскаваторів, довжиною їх блоків, висотою уступів у шарах, кутом робочого борту і кутом орієнтування діагональних блоків, за допомогою яких досягається можливість визначення раціонального зростального графіка режиму гірничих робіт.

2. Вперше встановлена експоненційна залежність темпу поглиблення гірничих робіт від глибини розробки для типових залізорудних кар’єрів при поетапній відробці родовищ крутопохилими шарами одночасно на 2-3-х ділянках етапів, що забезпечує можливість при проектуванні кар’єрів визначати доцільний поточний коефіцієнт розкриву у різні періоди експлуатації.

3. Удосконалений графоаналітичний метод визначення параметрів робочої зони кар’єру, що впливають на режим гірничих робіт при відпрацюванні розкривних уступів залізорудних родовищ крутопохилими шарами, який на відміну від відомих, передбачає виділення етапів щодо розкривних порід уздовж простягання покладу; в кожному етапі формуються крутопохилі шари, кількість яких залежить від кута падіння родовища, ширини і кута нахилу шару, а також з якого боку родовища вони формуються.

4. Вперше теоретично обґрунтована технологічна схема поетапної відробки крутопохилими шарами крутоспадних залізорудних родовищ, яка відрізняється відпрацюванням розкривних порід одночасно на ділянках 2-3-х етапів в шарах, що розташовані діагонально до лінії простягання покладу, за яким виконується також посування фронту гірничих робіт, що дозволило забезпечити відповідне зростання графіка режиму гірничих робіт.

Наукові положення, які захищаються в дисертації:

1. Мінімально необхідні поточні об’єми виймання порід розкриву при відпрацюванні крутоспадних видовжених родовищ досягаються за рахунок підвищення укосів бортів до 30…42є, що дає можливість найшвидше досягти проектного дна кар’єру, а також шляхом відпрацювання порід розкриву діагональними блоками з орієнтуванням їх під кутом 14…30є від висячого та лежачого боків покладу, з формуванням встановлених екскаваторних блоків у межах простягання родовища на робочому горизонті, що дозволяє розробку більшої частини розкриву перенести на майбутній період.

2. При розробці крутоспадних залізорудних родовищ крутопохилими шарами етапу темп поглиблення гірничих робіт змінюється за експоненціальною залежністю від глибини кар'єру, на підставі чого мінімально необхідні поточні об’єми виймання порід розкриву досягаються шляхом управління положенням розкривних уступів, яке забезпечується переміщенням робочих площадок зверху вниз з консервацією та розконсервацією уступів розкривних порід у крутопохилих шарах одного етапу і за рахунок чого досягається раціональний графік зростаючого режиму гірничих робіт з розкриву.

Практичне значення роботи:

1. Розроблена методика визначення основних параметрів робочої зони кар’єру при відпрацюванні крутоспадних залізорудних родовищ крутопохилими шарами з консервацією і розконсервацією розкривних уступів, використання якої дозволило обґрунтувати ефективність застосування нової технологічної схеми.

2. Визначені раціональні значення темпу поглиблення гірничих робіт для різних за розмірами типових залізорудних кар’єрів при відпрацюванні розкривних порід крутопохилими шарами, що змінюються згідно з річною продуктивністю у межах від 2,5 до 24 м на рік, використання яких на етапі проектування дозволяє обґрунтувати режим гірничих робіт.

3. Обґрунтовані раціональні параметри робочої зони і режими гірничих робіт із зростаючим коефіцієнтом розкриву для залізорудних кар’єрів Полтавського ГЗК та гірничо-збагачувального комплексу "Міттал Стіл Кривий Ріг".

4. Обґрунтована доцільна відстань перевезення порід розкриву автотранспортом залежно від кількості розкривних уступів висотою 15 м в межах крутопохилого шару. При відпрацюванні двох уступів ця відстань становить від 0,75 до 2,75 км, трьох – від 1 до 3,5 км, чотирьох – від 1,25 до 3,6 км.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків та рекомендацій підтверджуються: використанням основних положень теорії і практики відкритих гірничих робіт; достатньою збіжністю результатів теоретичних досліджень із статистичними показниками використання устаткування на гірничих роботах діючих кар'єрів (похибка від фактичних показників не перевищує 7...10 %); коректним використанням результатів математичної обробки статистичних даних; позитивними результатами і фактичним економічним ефектом від впровадження розроблених рекомендацій з формування робочої зони на діючому залізорудному кар'єрі №2-біс "Міттал Стіл Кривий Ріг".

Реалізація результатів роботи. 

Результати дисертаційної роботи, використані у патенті України №67386 А "Спосіб відкритої розробки крутоспадних плитоподібних родовищ корисних копалин" при розробці кар'єру №2-біс ГЗК "Міттал Стіл Кривий Ріг". При впровадженні технологічних рішень за цим патентом в проекті "Розкриття нижніх горизонтів кар'єру №2-біс. Відвалоутворення в кар'єрі №1" (ВАТ "Укргіпроруда", м. Харків) отриманий очікуваний річний економічний ефект 21,22 млн. грн (акт Укргіпроруди від 21.12.2006 р.). Частка очікуваного економічного ефекту від використання результатів дисертаційної роботи у винаході становить 1,76 млн. грн. (розрахунок Укргіпроруди від 21.12.2006 р.). Загальний фактичний річний економічний ефект від впровадження технологічних рішень за патентом становить 8,5 млн. грн (акт гірничо-збагачувального комплексу ВАТ "Криворіжсталь" від 25.05.2005 р.). 

Особистий внесок здобувача полягає у формулюванні мети і задач дослідження; обґрунтуванні наукових положень; висновків і рекомендацій; розробці послідовності реалізації методики визначення мінімально необхідного поточного коефіцієнта розкриву при відпрацьовуванні кар'єрного поля крутопохилими шарами етапу; визначенні основних параметрів, що впливають на