Особенности проектирования открытой разработки Удоканского месторождения меди

DOI: 10.30686/1609-9192-2019-4-94-98

А.В. Соколовский, д-р техн. наук, генеральный директор ООО «НТЦ-Геотехнология»

О.Ю. Савельев, директор по производству ООО «НТЦ-Геотехнология»

Г.С. Крылов, главный инженер проекта ООО «НТЦ-Геотехнология»

Э.А. Ахмедов, руководитель проекта по горнодобывающему комплексу ООО «Байкальская горная компания»

Введение

Удоканское месторождение меди, открытое в 1949 г., расположено в Каларском районе Забайкальского края, в 23 км к югу от пос. Новая Чара в высокогорной части хребта Удокан Олекмо-Витимской горной страны (Станового нагорья). Месторождение является крупнейшим в России и одним из крупнейших неразработанных в мире [1; 2]. Оператором проекта освоения Удоканского месторождения меди является Байкальская горная компания (ООО «БГК»), входящая в многопрофильную группу компаний USM. Проект реализуется в соответствии с требованиями лицензии, выданной в 2008 г.

Отличительными особенностями района расположения месторождения являются:

  • высокогорный расчлененный рельеф (относительный перепад высот 300–600 м);
  • высокая сейсмичность (8–9 баллов по 12-бальной шкале);
  • наличие многолетней мерзлоты, курумов;
  • селеопасность;
  • удаленность от крупных населенных пунктов.

Запасы руды Удоканского месторождения утверждены протоколом ГКЗ №4551 от 26.02.2016 г. для открытого (82%) и подземного (18%) способов добычи и составляют 1 380 705 тыс. т. Основными полезными компонентами руды являются медь и серебро. Среднее их содержание по категориям В+С1+С2 составляет 1,46% и 12,40 г/т, соответственно. Наибольшие запасы руды (93% для открытого способа разработки) сосредоточены в карьерах Западный и Наминга. Карьеры Озерный. Карьеры Юго-Восточный I и Юго-Восточный II имеют относительно небольшие запасы (7% для открытого способа разработки) и характеризуются значительным территориальным удалением от проектируемых производственных объектов ГМК «Удокан», а также карьеров Западный и Наминга, что затрудняет транспортный доступ к ним.

Последовательность исследований разработки Удоканского месторождения

В связи со сложностью и масштабностью Удоканского месторождения, поиск рационального варианта разработки сопровождался многофакторным и многоцикличным обоснованием [3; 4] основных технических решений по направлениям:

  1. Производственная мощность карьера по добыче и переработке руды и календарный график ведения горных работ с выходом на производственную мощность.
  2. Вскрытие и порядок отработки месторождения и отвалообразование.
  3. Основное горнотранспортное оборудование.
  4. Транспортирование руды и вскрышных пород.
  5. Осушение поля карьера.

При рассмотрении решений по каждому последующему этапу подтверждались и/или уточнялись решения по предыдущему этапу, повышалась достоверность и точность расчета основных технико-экономических показателей [5–7] (рис. 1).

Рис. 1 Последовательность исследований и точность расчетов

Рис. 1 Последовательность исследований и точность расчетов

Определение производственной мощности карьера по добыче и переработке руды Производственная мощность определялась [8; 9] исходя из обеспечения реализации условий лицензионного соглашения и минимизации проектных рисков. При решении первой задачи установлено, что производственная мощность должна быть на уровне не менее 36 млн т руды в год. Величина производственной мощности и возможность её достижения уточнялась на этапе обоснования вскрытия и порядка отработки.

Для определения решений по вскрытию, порядку разработки месторождения было проведено:

- районирование месторождения, учитывающее особенности рельефа, возможность организации транспортного доступа, скорость доступа к запасам и интенсивность развития фронта горных работ (рис. 2).

Рис. 2 Районирование месторождения по зонам отработки

Рис. 2 Районирование месторождения по зонам отработки

- определение целесообразного порядка вовлечения в отработку выделенных участков месторождения;

- определение объемов горных работ, распределение их во времени с целью получения лучших экономических показателей.

Основной задачей при выборе порядка отработки было обоснование очередности вовлечения карьеров Западный-Наминга в отработку, обеспечивающей заданные объемы добычи и наибольшую экономическую эффективность при разработке месторождения. Для решения данной задачи рассмотрено более 20 вариантов вскрытия и порядка отработки. Из этих вариантов, по критериям величины запасов, равномерности графика добычных и вскрышных работ, протяженности транспортных коммуникаций выбраны принципиальные (крайние) варианты (рис. 3). Для выбранных вариантов выполнена оценка экономических показателей.

Рис. 3 Схема рассматриваемых вариантов

Рис. 3 Схема рассматриваемых вариантов

Оценка показателей экономической эффективности по вариантам отработки позволила установить, что наилучшие показатели достигаются при следующем порядке отработки:

- отработка месторождения начинается с участка №1 карьера Западный;

- участок №2 вовлекается в отработку параллельно с участком №1 для наращивания мощности;

- участок №3 вовлекается в отработку после вскрытия и начала работ на участке №2;

- по мере создания возможности транспортного доступа с участка №3 к карьеру Наминга, на нем вскрываются и готовятся к выемке запасы, достаточные для восполнения выбывающих объемов добычи на участках №1 и №2.

В ходе разработки схемы вскрытия и порядка разработки участков Удоканского месторождения было установлено, что интенсивное достижение производственной мощности в 36 млн т связано с неприемлемым риском несоблюдения рационального календарного графика реализации проекта. Высокий риск, в основном связан с трудностью создания транспортного доступа к участкам месторождения (рис. 4).

Рис. 4 Решения по созданию транспортного доступа для вскрытия участка

Рис. 4 Решения по созданию транспортного доступа для вскрытия участка

В этой связи принято решение о разработке месторождения очередями. Производственная мощность первой очереди 12 млн т руды в год. Длительность – 10 лет. Этапность (очередность) освоения месторождения обеспечивает: минимальный срок окупаемости планируемых первоначальных капитальных вложений и сохранение устойчивого приемлемого уровня эффективности деятельности ГМК «Удокан» в последующие периоды.

Обоснование схемы отвалообразования

В дальнейшем была обоснована рациональная схема отвалообразования. Основными критериями при выборе мест размещения отвалов служили минимум приведенного расстояния транспортирования и максимум вместимости отвала расположенного на крутонаклонном основании (рис. 5) [11; 12]. В результате привлечения специализированных организаций и проведения исследований отвальной смеси была обоснована устойчивость внешних отвалов высотой более 100 м с учетом рекомендованной технологии отвалообразования.

Рис. 5 Решения по созданию транспортного доступа для вскрытия участка

Рис. 5 Решения по созданию транспортного доступа для вскрытия участка

Обоснование транспортирования руды и вскрышных пород

Следующая задача – обоснование вида транспорта [13]. Установлено, что при наращивании производственной мощности, с учетом роста расстояний транспортирования, необходимо применение циклично-поточной технологии (ЦПТ). Технико-экономическими расчетами определено, что при расстоянии транспортирования до 4,0 км и сроке заполнения отвала менее 5 лет однозначно целесообразно использование автомобильного транспорта. При расстояниях от 4,0 до 6,0 км и сроках заполнения от 5 до 10 лет требуется обоснование вида транспорта с учетом других факторов – стоимость строительства трасс транспортных коммуникаций, возможность доступа, надежность функционирования и т.д. При расстояниях более 6 км и сроках заполнения отвалов более 10 лет однозначно эффективен комбинированный автомобильно-конвейерный транспорт.

Оценка условий транспортирования вскрыши при формировании отвалов на Удоканском месторождении

Оценка условий транспортирования вскрыши при формировании отвалов на Удоканском месторождении представлена в таблице. Для выбора вариантов вида транспорта по этапам отработки месторождения были установлены сроки принятия решения о начале использования и проектных параметрах комбинированного транспорта. Установлено, что вскрышные породы до 1919 г. отработки однозначно вывозятся автомобильным транспортом на расстояние не более 4,0 км. Решение о параметрах комбинированного транспорта необходимо принять в период с 1912 по 2018 гг. разработки месторождения, с учетом сложившейся технико-экономической ситуации. В этот период будут определены рациональные параметры ЦПТ, выполнен необходимый комплекс изысканий и проектных работ. В период с 1919 по 2029 гг. отработки, по мере готовности трасс для конвейеров и оборудования ЦПТ, комплексы будут вводиться в эксплуатацию.

Выбор горнотранспортного оборудования Выбор основного горнотранспортного оборудования для ведения открытых горных работ осуществлялся на основании сравнения совокупной стоимости владения техническим парком с оборудованием различных производителей, но со схожими техническими параметрами [14]. Для этого был организован сбор бюджетных предложений по различным видам оборудования от компаний-поставщиков, проверка предоставленной информации, и в конечном итоге расчет стоимости владения оборудованием. В ходе сравнения было рассмотрено более 80 вариантов сочетания оборудования.

При ведении добычных работ на первое место выходят технологические ограничения. Электрический гидравлический экскаватор обладает меньшей маневренностью по сравнению с дизельным, поскольку возникает необходимость перемещать электрические кабели и ЛЭП вслед за экскаватором.

Рис. 6 Календарное распределение вскрыши по видам транспорта

Рис. 6 Календарное распределение вскрыши по видам транспорта

Установлено, что в период I очереди разработки месторождения целесообразно использовать экскаваторы с ковшом вместимостью 15–20 м3 в сочетании с автосамосвалами грузоподъемностью 135 т. Использование таких автосамосвалов для доставки руды и транспортировки вскрышных пород в отвалы достаточно удобно с точки зрения создания гибкости ведения работ и снижения технологических рисков, связанные с авариями и отказами.

При наращивании производственной мощности в рамках 2-й очереди освоения месторождения планируется применять экскаваторы с ковшом вместимостью 26–40 м3 на вскрышных работах и экскаваторы с ковшом вместимостью 20–30 м3 на добычных работах в сочетании с грузоподъемностью 180–230 т.

Проектирование системы водоотведения

Для проектирования системы водоотведения потребовалась детальная проработка ее составляющих, учитывающая особенности климатических условий и геоморфологического строения Удоканского месторождения. По своему орографическому положению Удоканское месторождение меди находится в области питания и активного транзита подземных и поверхностных вод района. Гидрогеологические условия здесь во многом определяются мощной толщей многолетнемерзлых пород и положением в ней сквозных таликов.

Основными водотоками являются: р. Ниж. Ингамакит, р. Наминга, р. Нирунгнакан, руч. Скользкий и другие ручьи меньшего значения, которые не оказывают прямого влияния на режим подземных вод, так как протекают по многолетнемерзлым породам. В период I очереди разработки месторождения горные работы не вскрывают водоносный горизонт. В связи с этим предусматривается отведение только поверхностных (талых и дождевых) вод. Учитывая геоморфологическое строение участка, система водоотведения разделена на 3 площади водосбора (рис. 7).

Рис. 7 Решения по созданию транспортного доступа для вскрытия участка

Перед проектировщиками стояла задача – в условиях крутых склонов, разработать систему водоотведения, включающую нагорные канавы, водоотводные канавы и аккумулирующие водосборники. На основании гидравлических расчетов установлена необходимость применения инженерных сооружений для гашения скорости потока. При проектировании конструкции аккумулирующих водосборников с точки зрения устойчивости потребовалось выполнить теплотехнические расчеты для определения глубины оттаивания различных грунтов в теплое время года.

Заключение

Резюмируя вышесказанное, можно констатировать, что основными технологическими особенностями разработки Удоканского месторождения открытым способом являются:

  • - проектирование объектов горных работ в условиях крутых склонов (до 45°);
  • - выделение этапа с минимальными затратами и максимальной эффективностью и этапа выполнения лицензионного соглашения;
  • - размещение высоких отвалов на наклонном основании;
  • - применение комбинированного транспорта в условиях горного рельефа.

Детальная предпроектная проработка в рамках основных технических решений, касающихся вскрытия и порядка разработки месторождения, организации основных производственных процессов при ведении добычных работ позволила определить рациональные решения, позволяющие исключить нерациональное использование ресурсов, а, следовательно, снизить затраты и повысить эффективность разработки Удоканского месторождения.

094 8

 

Список литературы
1. Minerals Yearbook: United States. Bureau of Mines, Geological Survey. The Bureau; 2015.
2. Minerals Yearbook: Area Reports: International Review. U.S. Government Printing Office; 2015.
3. Аренс В. Ж. Основы методологии горной науки. М.: Горная книга; 2003. 223 с.
4. Вальтух К.К., Соколов В. М. Природные ресурсы России: территориальная локализация, экономические оценки. Новосибирск: Изд(во Сибирского отделения Российской академии наук; 2007. 458 с.
5. Шестаков В.А. Проектирование горных предприятий. М.: Изд(во Московского государственного горного университета; 2003. 795 с.
6. Касьяненко Т.Г. Современные проблемы теории оценки бизнеса. М.: Проспект; 2015. 301 с.
7. Велесевич В.И., Лихтерман С.С., Ревазов М.А. Планирование на горном предприятии. М.: Горная книга; 2005. 404 с.
8. Астахов А. С. Гэоэкономика (системная экономика промышленного недропользования). М.: МИГЭК; 2004. 488 с.
9. Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В. Развитие теории проектирования и реализации идей ком( плексного освоения недр. Горный информационно(аналитический бюллетень. 2008;(4):20–41.
10. Попов В.Н., Несмеянов В.В., Попов С.В. Устойчивость отвалов скальных пород. М.: Горная книга; 2010. 122 с.
11. Еремин Г.М. Физико(технические и геомеханические процессы в насыпных породах на склонах. М.: Горная книга; 2007. 343 с.
12. Кузнецов Д.В., Малофеев Д.Е., Кузнецов Д.В. Обоснование условий применения технологиче( ских комплексов для разработки рудных месторождений в суровых климатических условиях. Известия Вузов. Горный журнал. 2015;(2):4–11.
13. Репин Н.Я., Репин Л.Н. Процессы открытых горных работ. Часть 3. Перемещение и складирование горных пород. М.: Горная книга; 2013. 221 с.
14. Анистратов К.Ю. Метод формирования структуры парка карьерной техники на действу( ющем предприятии. В: Открытые горные работы в XXI веке: сборник докладов Междунар. науч.(практ. конф. г. Красноярск, 4–7 окт. 2011 г. Красноярск: СУЭК; 2011. С. 69–75.
Ключевые слова: Удоканское месторождение меди, Особенности проектирования, Байкальская горная компания

Журнал "Горная Промышленность"№4 (146) 2019, стр.94