О концепциях рудника будущего

В вопросах научно-технического прогнозирования дальнейшего развития горнодобывающей промышленности особое место занимает проблема рудника будущего. Этой проблеме посвящен ряд публикаций [1-5].

В работе [1] одним из первых дано определение понятию «рудник будущего». Под рудником будущего рассматривается не какое-либо конкретное горное предпри­ятие, а возможный тип рудника для той или иной группы горнотехнических усло­вий. Рудник будущего предполагает комплекс прогрессивных тенденций добычи руд в определенных горно-геологических и горнотехнических условиях, обеспечи­вающих высокие технико-экономические показатели.

Говоря о концепции рудника будущего [1], сделан вывод: как бы далеко вперед ни пытались мы заглянуть, каким бы многократным улучшением показателей ни задавались, какие бы заманчивые требования к технике ни выдвигали, все равно в части конкретного представления о предприятии будущего нам придется исходить не из общих пожеланий, а лишь из доминирующих тенденций и из имеющихся тех­нических идей, осуществимых при современном научно-техническом уровне.

В качестве приоритетных вопросов рудника будущего, от которых зависит уровень эффективности труда, рассматриваются отбойка, доставка, транспортиро­вание, подъем руды, закладка и вспомогательные работы, технологическая схема рудника, разработка залежей и др. Необходим автоматический контроль с диспетчерского пункта всех технологических параметров добычи руды, за состоянием рудничной атмосферы в определенных местах, вентиляторов и вентиляционных сооружений.

Авторы [2] рассматривают рудник будущего применительно к механизированной подземной разработке руд - их разрушению и выдаче раздробленной рудной массы на дневную поверхность механическими средствами. Эта концепция, считают они, выполнима только при такой схеме механизации, которая базируется на добычном комбайне, не использующем буровзрывной способ разрушения горного массива, поскольку этот способ исключает поточную технологию в связи с нарушениями технологического процесса (в частности, необходимость проветривания гор­ных выработок, наличие при взрывах негабарита и др.). По их мнению, рудник бу­дущего должен предусматривать :

• 
  максимальное упрощение схем ведения горных работ для унификации и
  стандартизации способов отработки месторождений;
  
• 
  высокую производительность труда на всех технологических процессах добычи и первичной отработки полезных ископаемых до глубокого обогащения;
  

поточную технологию с непрерывным транспортированием от забоя до обогатительной фабрики, даже при некотором снижении допустимого содержания полезного ископаемого в сырой руде;

• 
  комплексную механизацию и автоматизацию всех производственных процессов на базе внедрения принципиально новых типов горных машин и автоматизированных систем управления производством;
  

• 
  комфортные и безопасные условия труда горняков.
  

Другого мнения придерживаются авторы /3/: добычные комбайны при подземной разработке месторождений крепких пород найдут ограниченное применение. Они перспективны только для проходки подготовительных и нарезных выработок, подсечки блоков, а также для выемки горизонтальных и пологих залежей средней мощности. При отработке же мощных рудных месторождений и особенно залежей крутого падения, наиболее характерных для горнорудной промышленности страны, необходимо ориентироваться на буровзрывной способ разрушения рудного массива, который будет непрерывно совершенствоваться и сохранит свое домини­рующее положение на длительную перспективу. Скважинная отбойка руд, обеспечившая высокую эффективность работы, является крупнейшим достижением XX века.

Технология подземной разработки рудных месторождений по мнению авторов, должна совершенствоваться на базе:

• 
  создания концентрационных горизонтов при максимальном использовании перепуска руды на эти горизонты под действием гравитации;
  
• 
  циклично-поточного и поточного транспортирования руды на концентрационных горизонтах;
  
• 
  разрушения массива управляемым взрывом, обеспечивающим большие запасы отбитой руды заданной кусковатости;
  
• 
  применения вибрационного и самоходного погрузочно-доставочного оборудования на промежуточных горизонтах.
  

В более отдаленный период технология рудника будущего должна включать новые высокоэффективные невзрывные методы разрушения рудного массива и широкое применение малооперационной техники на всех последующих процессах горнорудного производства.

В числе основных показателей эффективности разработки рудных месторождений авторы [4] выделяют следующие группы:

-показатели производительности труда;

-показатели расхода материалов, энергии и амортизации оборудования, применяемого в процессе добычи;

-экономические показатели;

-показатели качества и полноты извлечения руды;

-показатели интенсивности разработки и размера добычи.

Значительный интерес представляет работа [5], в которой отмечается, что в перспективе существенно увеличится глубина подземной разработки во всех рудных бассейнах страны, в связи с этим возрастут трудности ведения горных работ -придется встретиться с повышенным горным давлением, высокими температурами и большими водопритоками, в ряде случаев снизится содержание полезных компо­нентов в руде. Возможно некоторое увеличение крепости разрабатываемых руд и пород. Все это вместе взятое, потребует новой более мощной и более совершенной технологии.

Обобщив многолетние исследования, авторы приводят следующие основные принципы совершенствования технологии и техники подземной разработки месторождений, металлических руд и горно-химического сырья:

• 
  строительство и эксплуатация рудников большой годовой производительности с вводом мощностей очередями;
  
• 
  применение эффективных схем вскрытия и систем разработки, обеспечивающих улучшение количественных и качественных показателей извлечения запасов руд;
  

-комплексная механизация основных и вспомогательных процессов подземной добычи руды на основе широкого использования мощных машин и комплексов, в первую очередь самоходного оборудования.

Обширный накопленный опыт использования самоходных машин показывает, что при эксплуатации даже единичных машин обеспечивается значительный (в 1,5 -2 раза) рост производительности труда. С переходом от переносного оборудования к самоходному коренным образом изменяются характер и условия труда горняков, создаются возможности повышения интенсивности добычи и, несмотря на высокую стоимость машин, уменьшается себестоимость добычи 1 т. руды.

На основе анализа тенденций развития технологии и техники подземной добычи на передовых отечественных и зарубежных рудниках исследователи пришли к выводу, что основными техническими направлениями совершенствования самоходной техники в ближайшей перспективе будут:

- переход от применения отдельных машин к типовым комплексам (наборам)

с комбинированием функций самоходных машин;

- использование автономного, прежде всего дизельного и дизельаккумуляторного, привода;

• 
  широкая унификация и взаимозаменяемость элементов самоходного оборудования;
  
• 
  максимальное внедрение дистанционного, программного и автоматического управления работой самоходных машин и комплексов с выводом людей из опасных зон;
  
• 
  постоянное развитие элементов непрерывного действия и сочетание в дальнейшем самоходного оборудования со средствами поточного (конвейерного) транспорта руды.
  

Приведенный анализ известных концепций рудника будущего позволяет сделать вывод: в них в недостаточной мере предусмотрены вопросы экологической безопасности горного производства и примыкающей к нему территории.

В работах [6,9] кратко рассмотрены перспективы экологической безопасности рудников без указания концепции предприятия будущего.-

Суть предлагаемой в данной статье концепции: на базе современных технических решений создать экологически безопасную систему управления технологическими потоками горного предприятия и охраны окружающей природной среды.

Представляется важным предложить не только концепцию рудника будущего, но и конструкторско-технологические решения для её осуществления.

Наши исследования [7,8] в значительной мере решают эту задачу. Они базируются на работах отечественных ученых. В основу их положены также собственные исследования, охватывающие более 30 конструкторско-технологических реше­ний, большая часть которых признана изобретениями. Результаты исследований реализованы на восьми предприятиях России и Украины, в том числе на рудниках Тырныаузского ВМК, Райского ГОК и Никитовского ртутного комбината. Благода­ря этим разработкам решены вопросы оптимизации технологических потоков гор­ных предприятий, повышена их экологическая безопасность.

Предложенные производству и апробированные в условиях горных предприятий научно обоснованные способы и средства позволяют как сегодня, так и в перспективе повысить эффективность использования рудничного оборудования, явля­ясь основой комфортности и безопасности труда, защиты окружающей среды, на­дежной и экологически эффективной системы воздухоснабжения рабочих горизонтов подземных рудников. При использовании этих способов и средств защита природной среды носит характер борьбы с причинами загрязнений, а не с их следстви­ем.

На практике, как правило, вместо комплексного подхода решаются отдельные локальные задачи. При этом вся работа по поддержанию безопасных условий жизнедеятельности сводится к интенсивному проветриванию подземных горных выра­боток, что экономически себя не оправдывает.

Наши исследования носят комплексный характер. Вопросы охраны атмосферы открытых и подземных разработок при применении длиннометражных капитальных рудноспусков, исследованы в тесной взаимосвязи, используя инженерные приёмы экологизации технологических процессов и защиты населения региона от вредного воздействия горного объекта.

В числе апробированных и перспективных разработок, в частности, можно отметить следующие [8]:

• 
  серия рудоприёмных и рудоперепускных комплексов и шахтных вентиляционных систем, функционирующих в автоматическом режиме без применения энергетических средств автоматики, с программными средствами автоматизированного
  подбора оптимальных конструктивных и эксплуатационных параметров устройств;
  
• 
  безопасная шахтная вентиляционно-транспортная дверь с новым принципом автоматического открывания, обеспечением местного и дистанционного управле­
  ния потоком воздуха в широких диапазонах и беспрепятственного прохода людей и
  транспортных средств при аварийных отключениях энергии; дверь полностью отвечает требованиям ЕПБ, её можно использовать также в рудниках, опасных по газу и пыли;
  

-устройство для интенсификации работ по возведению шахтных вентиляционных сооружений и санитарной обработки подземных горных выработок.

Успехи отечественной горной науки позволяют сделать обоснованный прогноз о том, что в ближайшее время произойдет экологизация основных процессов горнодобывающего производства. При этом, в частности, будет реализована автоматизированная система контроля состояния рудничного воздуха и управления проветриванием подземных горных выработок, что позволит решить задачу значительного снижения загрязненности рабочих горизонтов. Горное производство будет вооружено новыми эффективными способами и средствами нейтрализации руднич­ных пылегазовых загрязнений у мест их образования, транспортными средствами с

использованием таких видов топлива, которые обеспечат снижение вредных выбросов машин, работающих как на открытых, так и на подземных работах. Дальнейшее развитие получат электротранспорт и агрегатно-узловой метод ремонта подземного самоходного оборудования, у которого благодаря бесспорным преимуществам/автономность, высокая маневренность, мобильность, плавность регулировки скорости, большая мощность и производительность/ большие перспективы, поскольку практически все узлы и агрегаты могут ремонтироваться вне рудника и по­ставляться туда в виде обменного фонда. Это позволит в значительной мере повысить качество рудничного воздуха, обеспечить его экологизацию. В таких условиях многие ремонтно-восстановительные работы /сварка, резка, испытание отремонтированных дизельных двигателей, топливной аппаратуры и т.д./ будут выполняться не в подземном руднике, а на поверхности. Максимально освободить рудник от указанных источников пылегазовыделений- в этом немалый резерв в повышении эко­логической безопасности атмосферы рабочих горизонтов.

Применение результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ и дальнейшее развитие исследований по экологизации технологических процессов будут способствовать превращению рудников в устойчиво функционирующие экосистемы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. 
   Именитов В.Р. О дальнейшем развитии подземной разработки мощных месторождений /рудник будущего// Горный журнал, 1970, №3. с. 3-7.
   
2. 
   Алексеев Ф.К., Крымский В.И., Балута A.M. Добычный комбайн-основа схемы механизации рудника будущего// Горный журнал, 1974. с. 23-25.
   
3. 
   Щелканов В.А., Зубрилов Л.Е., Шульмин Б.М. О руднике будущего // Горный журнал, 1970, №4. с. 50-53.
   

4.Агошков М.И., Малахов Г.М. Подземная разработка рудных месторождений. - М.: Недра, 1966. - 663 с.

5. 
   Мельников Н.В., Фузган М.Д., Кальницкий Я.Б. О технике и технологии горных работ на подземных рудниках в перспективе // Горный журнал, 1976, №5. с. 3-7.
   
6. 
   Алборов И.Д.,Царикаев В.К. Экология рудника будущего. Перспективы развития горнодобывающего и металлургического комплекса России. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 70-летию СКГТУ. - Владикавказ, 2002. с. 26, 27.
   

7. 
   Алборов И.Д., Царикаев В.К. Геоэкология при комбинированном способе добычи руд. - Владикавказ, "Терек", 2001.- 461 с.
   
8. 
   Царикаев В.К. Управление технологическими потоками и экологической безопасностью горных предприятий. - Владикавказ: Терек, 2001. - 271 с.
   
9. 
   Царикаев В.К. Перспективы экологической безопасности рудников. Горно-металлургический комплекс России; состояние, перспективы развития. Материалы II Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 70-летию кафедры "Технология разработки месторождений" имени академика М.И. Агошкова. - Владикавказ, 2003.- с. 353, 354.
   

Автор статьи -Царикаев Владимир Каурбекович,академик РАЕН и ЕАЕН, д.т.н., проф. Северо-Кавказского горно-металлургического института (ГТУ)

poisk32@mail.ru, http://poisk32.narod.ru/