Вклад Института горного дела УрО РАН в современные технологии для алмазной промышленности

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-1S-26-33

Читать на русскоя языкеА.В. Глебов1, И.В. Зырянов2
1 Институт горного дела Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Российская Федерация
2 Институт «Якутнипроалмаз», г. Мирный, Российская Федерация

Горная Промышленность №1S / 2022 стр. 26-33

Резюме: Представлен анализ выполненных Институтом горного дела Уральского отделения РАН за последние десятилетия научно-исследовательских работ по заказу АК «АЛРОСА». Отмечаются их научная новизна и практическая значимость. Многие работы основаны на результатах фундаментальных и прикладных исследований, что позволило обоснованно и с большой эффективностью их внедрять на действующем производстве. Институт горного дела УрО РАН входит в число приоритетных научных партнеров института Якутнипроалмаз. На протяжении многолетнего сотрудничества коллективом научных сотрудников Институтом горного дела УрО РАН исследовались горнотехнические, геологические и климатические условия ведения горных работ в криолитозоне. Для карьеров и рудников АК «АЛРОСА» разработаны инновационные техника и технологии добычи кимберлитовой руды в стеснённых условиях карьеров на больших глубинах. Разработаны методики оценки и выбора вида транспорта и моделей автосамосвалов. Даны рекомендации по безопасной эксплуатации карьерного транспорта в том числе с роботизированным управлением. Выполнены исследования, на основании которых разработаны технологические регламенты для проектов вскрытия и разработки запасов трубки «Удачная». Обоснована методика расчета и разработаны нормативы буровзрывных работ для карьеров алмазодобывающих предприятий Российской Федерации, расположенных в криолитозоне. Рекомендовано соотношение категорий пород по взрываемости и удельного расхода взрывчатых веществ, позволяющее установить рациональные пределы изменения параметров буровзрывных работ в криолитозоне. На основе натурных исследований определены численные значения напряженно-деформированного состояния горного массива в процессе проходки подземных выработок. Обоснованы геомеханические условия подземной разработки алмазного месторождения «Трубка Удачная» в условиях перехода от открытых к подземным горным работам с учетом напряженно-деформированного состояния и геодинамической активности различных участков горного массива рудника. Разработан ряд разделов для национального стандарта «Разработка алмазорудных месторождений открытым способом в криолитозоне».

Ключевые слова: открытые и подземные горные работы, технологический транспорт, автопоезд, гусеничный самосвал, повышенные продольные уклоны дорог, глубинная зона, предохранительная подушка, подкарьерные запасы, буровзрывные работы в криолитозоне

Для цитирования: Глебов А.В., Зырянов И.В. Вклад Института горного дела УрО РАН в современные технологии для алмазной промышленности. Горная промышленность. 2022;(1S):26–33. DOI: 10.30686/1609-9192-2022-1S-26-33.


Информация о статье

Поступила в редакцию: 01.11.2021

Поступила после рецензирования: 19.11.2021

Принята к публикации: 23.11.2021


Информация об авторах

Глебов Андрей Валерьевич – кандидат технических наук, заместитель директора, Институт горного дела Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Зырянов Игорь Владимирович – доктор технических наук, заместитель директора, Институт «Якутнипроалмаз», г. Мирный, Российская Федерация, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.


Введение

Отработка алмазорудных месторождений Якутии ведется в самых сложных горнотехнических, геологических и климатических условиях. В 2015 г. завершилась отработка открытым способом трубки «Удачная». Глубина карьера составила 640 м и является самой большой в РФ.

Многообразие и сложность технических, а также технологических задач, которые приходится решать институту Якутнипроалмаз АК «АЛРОСА», невозможно без привлечения внешних подрядчиков. В начале 1990-х их было до 100 предприятий и организаций. В настоящее время количество научных партнеров сократилось (в среднем не более 15), но ИГД УрО РАН остается одним из приоритетных для института Якутнипроалмаз.

Ниже приведены некоторые результаты фундаментальных и прикладных исследований ИГД УрО РАН, выполненных с целью развития алмазодобывающей промышленности в XXI в.

Обзор исследований

В 2002 г. лабораторией транспортных систем карьеров и геотехники разработана методика оценки уровня потребительских качеств и конкурентоспособности моделей карьерных автосамосвалов с целью выбора лучшей для Айхальского ГОКа [1; 2]. Новизна предлагаемой методики заключается в том, что уровень потребительских качеств (УПК) оценивается на основе комплексного учета частных уровней качества: технического, сервисного обслуживания, пригодности к конкретным условиям эксплуатации и производственной эффективности с учетом изменения во времени. Конкурентоспособность определяется по трем критериям: «цена автосамосвала», «стоимость сервисного обслуживания», «затраты на приобретение и сервисное обслуживание». Выбор лучшей модели автосамосвала из числа нескольких одного класса грузоподъемности производится по показателю УПК и коэффициентам конкурентоспособности.

Институт «Якутнипроалмаз АК «АЛРОСА», одним из первых в мире предложил технологию доработки глубоких карьеров с применением крутонаклонных съездов для доработки карьера «Удачный» в 2008 г. [3]. После проведенных совместно с ИГД УрО РАН научно-исследовательских работ [4; 5] принято решение о применении в качестве транспортного средства самосвалов с шарнирно-сочлененной рамой. Были разработаны варианты технологии проходки крутых съездов на карьерах АК «АЛРОСА» с использованием имеющегося горнотранспортного оборудования [4; 6], а также временные рекомендации по безопасной эксплуатации шарнирно-сочлененных самосвалов (ШСС) на крутых уклонах, на горных работах, согласованные с управлением Государственного горного и металлургического надзора1.

Сложности при внедрении упомянутых выше решений были связаны с тем, что применение инновационной техники и технологий ограничивалось целым рядом требований нормативных документов, таких как нормы технологического проектирования, СНиПы, правила безопасности и т.д., разработанных в 80-х годах прошлого столетия. Реализация проектных решений началась с отстройки крутонаклонного съезда на карьере «Удачный» с 2010 по 2012 г. и приобретения в конце 2011 г. самосвала CAT-740B [7].

В соответствии с данными [7] за время испытаний на трассе с продольным уклоном от 10 до 23,7% была подтверждена техническая и технологическая возможность эксплуатации ШСС в тяжелых горнотехнических и природно-климатических условиях доработки кимберлитовых трубок. В результате проведенных исследований установлены: максимальные уклоны при транспортировании горной массы на подъем; максимальная скорость движения в порожнем и грузовом направлении на уклоне до 24%; рациональные безопасные параметры автомобильных съездов (ширина проезжей части, ширина транспортной бермы, уширение проезжей части, высота удерживающего породного вала и др.). Обоснованы технологии строительства и обустройства транспортных съездов. Разработаны меры по предотвращению аварийных ситуаций при движении самосвалов на крутых уклонах, работе в забое, во время погрузочно-разгрузочных и буксировочных работ с учетом погодных условий.

Одновременно выполнялись исследования, в которых рассмотрены варианты гусеничных самосвалов грузоподъемностью 20–60 т. Рассчитаны и обоснованы основные параметры гусеничных самосвалов для работы в сложных условиях доработки кимберлитовых карьеров [8; 9]. Укрупненные технико-экономические расчеты показывали в то время, что стоимость транспортировки 1 ткм горной массы возрастает более чем в 3 раза. Несмотря на существенное удорожание себестоимости транспортной работы, новая технология позволяла сократить годовые затраты на транспортировку вскрыши до 40%. В настоящее время принято решение в АК «АЛРОСА» повторно и более детально в 2022–2023 гг. рассмотреть данное техническое решение применительно к трубке «Нюрбинская».

В продолжение проведенных исследований разработано компоновочное решение специального гусеничного самосвала с дистанционным управлением без кабины оператора, благодаря которому возможно отрабатывать наиболее опасную глубинную зону глубоких кимберлитовых карьеров с предельными по устойчивости откосами бортов карьеров при движении по крутонаклонным съездам с уклонами более 30% (рис. 1). На данную конструкцию получен приоритет на полезную модель «Гусеничный самосвал для транспортирования горной массы».

Рис. 1 Компоновочная схема гусеничного самосвала с дистанционным управлением: 1 – кузов; 2 – пространственная силовая рама; 3 – гусеничный движитель; 4 – двигатель внутреннего сгорания; 5 – трансмиссия; 6 – блок дистанционного управления; 7 – выносные приемо-передающие радиоантенны; 8 – видеокамеры Fig. 1 Layout of a remotelycontrolled crawler dump truck: 1 – dump box; 2 – carrier frame; 3 – crawler unit; 4 – combustion engine; 5 – transmission; 6 – remote control unit; 7 – remote transmitting and receiving radio antennas; 8 – video camerasРис. 1 Компоновочная схема гусеничного самосвала с дистанционным управлением: 1 – кузов; 2 – пространственная силовая рама; 3 – гусеничный движитель; 4 – двигатель внутреннего сгорания; 5 – трансмиссия; 6 – блок дистанционного управления; 7 – выносные приемо-передающие радиоантенны; 8 – видеокамеры
Fig. 1 Layout of a remotelycontrolled crawler dump truck: 1 – dump box; 2 – carrier frame; 3 – crawler unit; 4 – combustion engine; 5 – transmission; 6 – remote control unit; 7 – remote transmitting and receiving radio antennas; 8 – video cameras

С целью восполнения минерально-сырьевой базы в АК «АЛРОСА» пришли к необходимости вовлечения в отработку относительно бедных и удаленных (от 20 до 200 км) от основных обогатительных фабрик месторождений.

Перед ИГД УрО РАН была поставлена задача выбора наиболее дешевого вида транспорта для доставки руд на обогатительные фабрики. В результате анализа различных видов транспорта: карьерные автосамосвалы, троллейвозы и дизель-троллейвозы, железнодорожный транспорт, в том числе узкой колеи, автосамосвалы и автопоезда общего назначения, грузовая подвесная канатная дорога, конвейерный транспорт, снегоболотоходы – установлено, что предпочтительными видами транспорта для освоения удаленных относительно бедных месторождений являются автотранспорт на базе автопоездов общего назначения, грузовая подвесная дорога и железнодорожный транспорт легкой конструкции.

С учетом планируемых объемов перевозок, существующих транспортных коммуникаций, температуры наружного воздуха, рельефа местности и маневренности транспортных средств – институтом Якутнипроалмаз обоснована и внедрена инновационная транспортная система на основе многозвенных автопоездов грузоподъемностью 70–130 т. При этом большая эффективность достигается при использовании машин с осевыми нагрузками до 25 т и на продольных уклонах дорог до 6%.

В тесном сотрудничестве и при участии специалистов рудника «Удачный» и института «Якутнипроалмаз» лабораторией подземной геотехнологии ИГД УрО РАН выполнен ряд научно-исследовательских работ и технологических регламентов для проектов вскрытия и разработки запасов трубки «Удачная» в отм. –260/–580 м, в которых:

– обоснована комплексная технология отработки прибортовых и подкарьерных запасов системами с обрушением руды, обеспечивающая эффективность и безопасность добычных работ и достижение рудником производственной мощности 4 млн т руды в год; разработаны специальные мероприятия по безопасному ведению горных работ в условиях наличия в рудном массиве карстов, высокой обводненности и газоносности месторождения [10];

– скорректирована схема вскрытия и подготовки запасов подземного рудника с учетом развития открытых горных работ, предусматривающая автомобильный транспорт руды и породы по гор. –380 м и конвейерный транспорт руды с установкой участковых дробилок на основных откаточных горизонтах, позволяющая отказаться от строительства ранее запроектированного гор. –305 м, двух квершлагов гор. –380 м, кольцевых полевых штреков западного рудного тела (ЗРТ) и восточного рудного тела (ВРТ) гор. –480 м и –580 м, разработаны схемы и обоснованы параметры вентиляции рудника на различных этапах его строительства и эксплуатации [11];

– рекомендована рациональная конструкция траншейного днища при площадном выпуске руды с расположением траншейных штреков на уровне кровли погрузочных заездов и укреплением целика над погрузочными заездами, обеспечивающая сохранность выпускных выработок в течение всего периода очистных работ и приемлемый уровень потерь и разубоживания руды [12];

– обоснована необходимая мощность предохранительной подушки, формируемой для защиты и изоляции подземных горных работ от карьера, при отработке запасов системами с принудительным обрушением и самообрушением руды, определены способы создания и выполнена оценка влияния на эффективность добычи руды наличия над ЗРТ рудо-породной, а над ВРТ – рудной предохранительной подушки (рис. 2), разработаны мероприятия по выпуску руды, обеспечивающие поддержание необходимой мощности подушки в процессе отработки запасов до отм. –680 м [13].

Рис. 2 Формирование предохранительной подушки при отработке запасов ЗРТ и ВРТ трубки «Удачная»<br> Fig. 2 Creation of a safety cushion when mining the Western and Eastern ore bodies at the Udachnaya PipeРис. 2 Формирование предохранительной подушки при отработке запасов ЗРТ и ВРТ трубки «Удачная»
Fig. 2 Creation of a safety cushion when mining the Western and Eastern ore bodies at the Udachnaya Pipe

На основании обобщения результатов работы применительно к условиям рудника «Удачный» обоснованы конструктивные параметры днища блока, разработаны конструкции днища блока для трех вариантов технологии отработки подкарьерных запасов рудника, предложены типы крепления выработок выпуска и футеровки выпускных отверстий. Определена область применения различных конструкций днищ блока, позволяющая обеспечить устойчивость днища блока на весь срок его службы, выбраны способы поддержания выработок горизонта выпуска, обеспечивающие надежность и безопасность ведения очистных работ. Для отработки добычных блоков с большими эксплуатационными запасами на участках повышенной трещиноватости разработано днище с анкерным армированием и футеровкой рудоската приемной траншеи и лобовины выпускной выработки (рис. 3).

Рис. 3 Схема футеровки рудоската и лобовины соответственно трубами и металлическими листами: 1 – взрывные скважины; 2 – скважины для армирования трубами; 3 – шпуры; 4 – трубы; 5 – металлический лист; 6 – анкеры; 7 – «замок»; 8 – пятка анкеров; 9 – защитные пластины; 10 – сварной шов<br> Fig. 3 Layout of the ore roll and front bricking lining, respectively, with pipes and metal sheets: 1 – blast holes; 2 – pipe reinforcement holes; 3 – drill holes; 4 – pipes; 5 – metal sheet; 6 – rock bolts; 7 – a "lock"; 8 – rock bolt toe; 9 – protection plates; 10 – welded jointРис. 3 Схема футеровки рудоската и лобовины соответственно трубами и металлическими листами: 1 – взрывные скважины; 2 – скважины для армирования трубами; 3 – шпуры; 4 – трубы; 5 – металлический лист; 6 – анкеры; 7 – «замок»; 8 – пятка анкеров; 9 – защитные пластины; 10 – сварной шов
Fig. 3 Layout of the ore roll and front bricking lining, respectively, with pipes and metal sheets: 1 – blast holes; 2 – pipe reinforcement holes; 3 – drill holes; 4 – pipes; 5 – metal sheet; 6 – rock bolts; 7 – a "lock"; 8 – rock bolt toe; 9 – protection plates; 10 – welded joint

В период с 2015 по 2017 г. сотрудниками лаборатории разрушения горных пород ИГД УрО РАН выполнена научно-техническая работа на тему: «Обоснование методики расчета и разработка нормативов буровзрывных работ для карьеров алмазодобывающих предприятий РФ, расположенных в криолитозоне». В ней отмечены особенности строения и механизма взрывного разрушения грунтов криолитозоны, а также добычи кимберлитов с применением буровзрывных работ (БВР). Выполнен анализ опубликованных результатов теоретических и научно-практических исследований в области разрушения кристаллов при взрывном нагружении кристаллосодержащей твердой среды, управления процессом трещинообразования при взрыве горного массива, минимизации повреждений природных кристаллов алмазов при буровзрывном дроблении кимберлитовых руд в глубоких карьерах АК «АЛРОСА» (ПАО). В силу противоречивости литературных данных о непосредственном влиянии взрывных работ на повреждаемость кристаллов алмазов сделан вывод о целесообразности управления трещинообразованием и предварительным разрушением пород путем регулирования турбулентности продуктов взрыва, в том числе за счет подбора взрывчатого вещества с необходимыми для конкретных условий детонационными характеристиками. С этой целью выполнен сравнительный анализ известных методик расчета удельного расхода ВВ по степени учета в них основных влияющих факторов (свойства пород, характеристики ВВ, технологические параметры БВР). Установлено соответствие методик предварительного расчета удельного расхода ВВ фактическим расходам ВВ в реальных условиях алмазодобывающих карьеров АК «АЛРОСА» (ПАО) на данном этапе развития БВР. Даны рекомендации по выбору оптимальной методики для предварительного вычисления проектного удельного расхода ВВ на алмазодобывающих карьерах Севера. Рекомендовано соотношение (табл. 1) категорий пород по взрываемости и удельного расхода ВВ (граммонит 79/21), позволяющее установить рациональные пределы изменения параметров БВР в криолитозоне.

Таблица 1 Сопоставление категории взрываемости удельному расходу граммонита 79/21 при разрушении горных пород в криолитозоне Table 1 Comparison of the blastability grade and the specific consumption of Grammonite 79/21 in rock fracturing within the permafrost zone

Часть полученных результатов в рамках разработки нормативов БВР позже нашла отражение в концепции, изложенной в статьях [15–17]. В целом вопросы разрушения взрывом кимберлитового массива, рассмотренные в данной работе, отражены в ряде публикаций [14; 18–23]. Немало исследований проведено и в области геомеханики.

Выполнены натурные исследования и определены численные значения тектонических напряжений и модулей деформации рудопородного массива месторождения «Трубка Удачная» с использованием новой методики натурных замеров больших (соизмеримых с размерами месторождения) участков породного массива. Исследования базировались на спутниковых (GPS / Глонасс) измерениях смещений реперных пунктов в окрестностях карьера и учитывали пространственно-временную изменчивость полей напряжений и деформаций, обусловленную блочно-иерархической структурой и разномодульностью различных участков породного массива месторождения [24; 25]. Выполнены натурные исследования и определены численные значения напряженно- деформированного состояния горного массива в процессе проходки подземных выработок на строящемся руднике «Удачный» АК «АЛРОСА». На основании результатов исследований обоснованы геомеханические условия подземной разработки алмазного месторождения «Трубка Удачная» в условиях перехода от открытых к подземным горным работам [26].

На основании результатов экспериментально-аналитических исследований обоснованы генеральная схема и методика проведения геомеханического контроля на подземном руднике «Удачный» в условиях перехода от открытых к подземным горным работам с учетом напряженно-деформированного состояния и геодинамической активности различных участков горного массива рудника [27].

Необходимость освоения месторождений с большой мощностью (более 60–100 м) перекрывающих пород и внедрение крутонаклонных схем вскрытия и новых видов карьерного транспорта при отработке глубоких горизонтов карьеров потребовало нового подхода к обоснованию схем вскрытия и объема горно-капитальных работ. В существующих на тот момент нормах технологического проектирования (ВНТП-35-86) отсутствовал ряд положений, касающихся, в частности, схем вскрытия крутонаклонными выработками и обоснования объема вскрыши, относимой к горно-капитальным работам в условиях алмазорудных карьеров. Все это привело к необходимости разработки соответствующих разделов в современных нормах технологического проектирования обоснования схем вскрытия и объема горно-капитальных работ карьеров, отрабатывающих кимберлитовые трубки, расположенные в криолитозоне.

Исследованиями [28–30] было установлено, что в современных условиях необходимость дисконтирования затрат и доходов при принятии проектных решений делает задачу определения границ карьеров сложной и трудоемкой. Ее упрощение ведет к существенным ошибкам, чрезмерная детализация также не решает этой проблемы, так как все расчеты, особенно на начальных стадиях разработки месторождений, базируются на недостаточно надежной исходной информации, в частности геологической. В результате погрешность расчетов составляет не менее 40–50%. Одним из наиболее простых и надежных методов определения границ карьеров алмазорудных месторождений столбообразной формы на начальных стадиях проектирования может стать метод, основанный на статистических зависимостях коэффициентов дисконтирования затрат и доходов от основных определяющих факторов, включая скорость понижения горных работ, глубину зоны вскрышных работ, представляющую собой глубину пересечения нерабочими бортами рудных тел, и углы наклона рабочих бортов.

Увеличение глубины карьеров в условиях необходимости дисконтирования затрат и доходов и повышение эффективности открытого способа разработки невозможно без ускоренного совершенствования техники и технологии горных работ на основе уменьшения объемов вскрывающих выработок, увеличения углов наклона рабочих и нерабочих бортов и широкого применения внутреннего отвалообразования.

В результате разработки методических указаний по обоснованию схем вскрытия и объема горно-капитальных работ алмазорудных карьеров национального стандарта РФ «Разработка алмазорудных месторождений открытым способом в криолитозоне» были получены следующие результаты:

1. Установлено, что среднегодовое понижение горных работ (по скорости понижения дна карьера) составляет 30 м/год с диапазоном варьирования 15–60 м/год. Отработка большинства карьеров ведется поэтапно с выделением промежуточных контуров и последующей их реконструкцией (разноской бортов) (рис. 4).

Рис. 4 Расчетная схема к определению параметров углубочной зоны: Нз.уз – высота заложения углубочной зоны; Нуз – высота углубочной зоны; Нп – понижение дна УЗ относительно дна карьера первой очереди; Нк1о – глубина карьера I очереди; ауз – диаметр дна углубочной зоны; ак1о – диаметр дна карьера I очереди; ар – диаметр рудного тела<br> Fig. 4 Calculation scheme for defining the sink zone parameters: Нз.уз – laying depth of the sink zone, Нуз – height of the sink zone, Нп – lowering of the sink zone bottom relative to the bottom of the first stage pit, Нк1о – depth of the first stage pit, ауз – diameter of the sink zone bottom, ак1о – diameter of the first stage pit bottom, ар – diameter of the ore bodyРис. 4 Расчетная схема к определению параметров углубочной зоны: Нз.уз – высота заложения углубочной зоны; Нуз – высота углубочной зоны; Нп – понижение дна УЗ относительно дна карьера первой очереди; Нк1о – глубина карьера I очереди; ауз – диаметр дна углубочной зоны; ак1о – диаметр дна карьера I очереди; ар – диаметр рудного тела
Fig. 4 Calculation scheme for defining the sink zone parameters: Нз.уз – laying depth of the sink zone, Нуз – height of the sink zone, Нп – lowering of the sink zone bottom relative to the bottom of the first stage pit, Нк1о – depth of the first stage pit, ауз – diameter of the sink zone bottom, ак1о – diameter of the first stage pit bottom, ар – diameter of the ore body

2. Вскрытие алмазорудных месторождений на предприятиях АК «АЛРОСА» осуществляется автомобильными съездами. При этом, как правило, верхняя часть карьера до глубины 60–110 м вскрывается системой встречных съездов с заложением внешних траншей до глубины 30–60 м. Далее встречные съезды смыкаются и переходят в систему двухполосных дорог. В некоторых случаях при наличии достаточного пространства в средней зоне карьера применяется система однополосных дорог с кольцевым движением. Для формирования конечных контуров бортов карьеров применяются сдвоенные и строенные уступы высотой до 45 м, в отдельных случаях (на примере карьера «Удачный») используются сверхвысокие уступы высотой до 100 м.

3. Обоснован подход к крутонаклонному вскрытию нижних горизонтов алмазорудных карьеров при их доработке с целью увеличения глубины без разноса бортов по поверхности. Показано, что в зависимости от средней ценности полезного ископаемого месторождения параметры углубочной зоны будут изменяться, а окончательное решение о конструкции углубочной зоны принимается с учетом взаимосвязанного комплекса факторов: товарная ценность руды, глубина карьера 1-й очереди, конечная глубина карьера, объем запасов месторождения в контурах карьера, допустимый уклон транспортных съездов, тип применяемого транспорта (полноприводные самосвалы или гусеничные самосвалы), себестоимость транспортирования по крутонаклонным съездам для условий данного месторождения. 4. Обоснованы подходы к сооружению перегрузочных пунктов в стесненных условиях алмазорудных карьеров, в том числе при формировании карьера с крутонаклонным вскрытием нижних горизонтов (рис. 5).

Рис. 5 Вариант перегрузочного пункта для карьера Ботуобинский: 1 – магистральные самосвалы; 2 – сборочные самосвалы; 3 – бульдозер; 4 – колесный погрузчик<br> Fig. 5 An option of the dumping station for the Botuobinsky open pit: 1 – long-distance dump trucks; 2 – in-pit dump trucks; 3 – bulldozer; 4 – wheel loaderРис. 5 Вариант перегрузочного пункта для карьера Ботуобинский: 1 – магистральные самосвалы; 2 – сборочные самосвалы; 3 – бульдозер; 4 – колесный погрузчик
Fig. 5 An option of the dumping station for the Botuobinsky open pit: 1 – long-distance dump trucks; 2 – in-pit dump trucks; 3 – bulldozer; 4 – wheel loader

Заключение

В XXI столетии коллектив ИГД УрО РАН сохранил свои позиции и по-прежнему входит в число приоритетных научных партнеров института Якутнипроалмаз по выполнению научно-исследовательских работ по заказу АК «АЛРОСА».

Для карьеров и рудников АК «АЛРОСА» разработаны инновационные техника и технологии добычи кимберлитовой руды в стеснённых условиях карьеров на больших глубинах. Разработаны методики оценки и выбора вида транспорта и моделей автосамосвалов для конкретных условий кимберлитовых карьеров. Даны рекомендации по безопасной эксплуатации карьерного транспорта, в том числе с роботизированным управлением. Выполнены исследования, на основании которых разработаны технологические регламенты для проектов вскрытия и разработки запасов трубки «Удачная». Обоснована методика расчета и разработаны нормативы буровзрывных работ для карьеров алмазодобывающих предприятий Российской Федерации, расположенных в криолитозоне. Рекомендовано соотношение категорий пород по взрываемости и удельного расхода взрывчатых веществ, позволяющее установить рациональные пределы изменения параметров буровзрывных работ в криолитозоне. На основе натурных исследований определены численные значения напряженно-деформированного состояния горного массива в процессе проходки подземных выработок. Обоснованы геомеханические условия подземной разработки алмазного месторождения «Трубка Удачная» в условиях перехода от открытых к подземным горным работам с учетом напряженно-деформированного состояния и геодинамической активности различных участков горного массива рудника. Разработан ряд разделов для национального стандарта «Разработка алмазорудных месторождений открытым способом в криолитозоне».

Содружество горной науки и производства позволяет решать самые сложные проблемы. Сегодня совместные усилия направлены на поиск путей эффективного и малозатратного освоения удалённых беднотоварных месторождений твердых полезных ископаемых на территории республики Якутия и Архангельской области.


Список литературы

1. Глебов А.В. Методика оценки уровня потребительских качеств и конкурентоспособности геотехники (на примере карьерных автосамосвалов). Горное оборудование и электромеханика. 2008;(5):49–55.

2. Уровень потребительских качеств и конкурентоспособность автосамосвалов в условиях карьера «Комсомольский» Айхальского ГОКа. Горное оборудование и электромеханика. 2008;(6):40–45.

3. Акишев А.Н., Бабаскин С.Л., Кожемякин А.А., Никитин Р.В. Развитие технологии проходки и формирования на карьере транспортных съездов крутого уклона. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2013;(12):58–64.

4. Глебов А.В., Лель Ю.И., Глебов И.А. Перспективный сборочный транспорт открытых горных работ. Горное оборудование и электромеханика. 2014;(5):18–22.

5. Глебов А.В. Выбор сборочного автомобильного транспорта систем циклично-поточной технологии. Mining of Mineral Deposits. 2017;11(4):11–18. http://doi.org/10.15407/mining11.04.011

6. Берсенев В.А., Глебов А.В., Кармаев Г.Д. Способ проведения крутой траншеи. Патент 2376471 Российская Федерация, МПК E21C41/26 (2006.01) (RU). № 2008117529/03; заяв. 30.04.2008; опубл. 20.12.2009, Бюл. № 35.

7. Зырянов И.В., Цымбалова А.И. Испытания CAT-740B на крутонаклонных съездах карьера «Удачный» АК «АЛРОСА». Горное оборудование и электромеханика. 2013;(9):22–25.

8. Беляев В.В., Глебов А.В., Лобанов С.В., Тарасов П.И., Шумаков И.К. Гусеничный карьерный транспортировщик. Патент на полезную модель RUS 64993 28.12.2005.

9. Тарасов П.И., Глебов А.В., Фурин В.О., Ворошилов А.Г., Лобанов С.В., Неволин В.М. Конструктивные схемы гусеничных самосвалов для работы в карьерах с повышенными уклонами выработок. Горная промышленность. 2008;(2):63–68. Режим доступа: https://mining-media.ru/ru/article/ogr/805-konstruktivnye-skhemy-gusenichnykh-samosvalov-dlya-raboty-v-karerakh-s-povyshennymi-uklonami-vyrabotok

10. Соколов И.В., Смирнов А.А., Антипин Ю.Г., Кульминский И.В. Отработка подкарьерных запасов трубки «Удачная» в сложных климатических, горно- и гидрогеологических условиях. Горный журнал. 2011;(1);63–66. Режим доступа: https://www.rudmet.ru/journal/456/article/4104/

11. Соколов И.В., Смирнов А.А., Антипин Ю.Г., Никитин И.В., Барановский К.В. Вскрытие и технология совместной отработки прибортовых и подкарьерных запасов трубки «Удачная». В кн.: Чаадаев А.С., Зырянов И.В., Бондаренко И.Ф. (ред.) Проблемы и пути эффективной отработки алмазоносных месторождений: материалы Междунар. науч.-практ. конф., г. Мирный, 11–15 апреля 2011 г. Новосибирск: Наука; 2011. С. 148–153.

12. Соколов И.В., Смирнов А.А., Антипин Ю.Г., Барановский К.В. Рациональная конструкция траншейного днища для выпуска руды при отработке переходной зоны подземного рудника «Удачный». Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2013;(1):106–117. Режим доступа: https://www.sibran.ru/upload/iblock/43c/43c98ee87229713187f336ecee64ec8d.pdf

13. Соколов И.В., Смирнов А.А., Антипин Ю.Г., Никитин И.В., Тишков М.В. Обоснование толщины предохранительной подушки при отработке подкарьерных запасов трубки «Удачная» системами с обрушением. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2018;(2):52–62. http://doi.org/10.15372/FTPRPI20180207

14. Жариков С.Н., Шеменев В.Г., Зырянов И.В., Бондаренко И.Ф., Хон В.И. О разработке нормативов проектирования буровзрывных работ в условиях алмазодобывающих карьеров, расположенных в криолитозоне. Рациональное освоение недр. 2017;(1):56–60.

15. Zharikov S., Kutuev V. About order of comprehensive solving the seismic and pre-splitting issues for drill-and-blasting open-pits. In: Kocharyan G., Lyakhov A. (eds) Trigger Effects in Geosystems. Springer Proceedings in Earth and Environmental Sciences. Springer; 2019, pp. 437–445. http://doi.org/10.1007/978-3-030-31970-0_46

16. Жариков С.Н., Кутуев В.А. Построение номограммы для определения параметров БВР в приконтурной зоне карьера. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020;(3):161–171. http://doi.org/10.25635/r0915-0037-0746-z

17. Zharikov S., Kutuev V. Building a Nomogram to Determine Drilling & Blasting Parameters in the Marginal Quarry Zone. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021;1079(5):062081. http://doi.org/10.1088/1757-899X/1079/6/062081

18. Жариков С.Н., Шеменёв В.Г., Кутуев В.А. Об особенностях производства буровзрывных работ в условиях севера. Проблемы недропользования. 2017;(3):30–36. http://doi.org/10.18454/2313-1586.2017.03.030

19. Жариков С.Н., Корнилков С.В., Зырянов И.В., Бондаренко И.Ф., Хон В.И. Выбор методических подходов к определению удельного расхода ВВ для условий алмазодобывающих карьеров, расположенных в криолитозоне. Рациональное освоение недр. 2017;(1):48–54.

20. Жариков С.Н. Вопросы производства буровзрывных работ в северных районах. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016;(S21):61–74.

21. Жариков С.Н. Об определении удельного расхода ВВ. Взрывное дело. 2016;(115-72):45–61.

22. Бондаренко И.Ф., Жариков С.Н., Зырянов И.В., Шеменев В.Г. Буровзрывные работы на кимберлитовых карьерах Якутии. Екатеринбург: ИГД УрО РАН; 2017. 172 с.

23. Зырянов И.В., Бондаренко И.Ф., Жариков С.Н. Определение параметров буровзрывных работ на кимберлитовых карьерах криолитозоны. Якутск: Издательский дом СВФУ; 2019. 96 с.

24. Balek A., Sashourin A. In-situ rock mass stress-state measurements in scales of mineral deposits: problem-solving. E3S Web of Conferences. 2018;56:02004. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20185602004

25. Балек А.Е., Сашурин А.Д. Совершенствование методики натурных замеров напряженно-деформированного состояния больших участков горного массива. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2014;13(11):105–120.

26. Балек А.Е., Ефремов Е.Ю. Обоснование геомеханических условий подземной разработки алмазного месторождения «Трубка Удачная». Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2017;(5):39–45.

27. Сашурин А.Д., Балек А.Е., Марков В.С. Обоснование методики геомеханического контроля при комбинированной разработке кимберлитовой трубки «Удачная». Горный журнал. 2012;(12):15–19. Режим доступа: https://www.rudmet.ru/journal/987/article/15586/

28. Яковлев В.Л., Зырянов И.В., Акишев А.Н., Саканцев Г.Г. Определение границ алмазорудных карьеров с учетом разновременности затрат на вскрышные работы. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2016;(6):106–113.

29. Саканцев Г.Г., Яковлев А.В., Зырянова Т.М. Способ проведения крутой траншеи. Патент 2534297 Российская Федерация, МПК Е21С 41/26 (2006.01). № 2013116307/03 от 09.04.2013; опубл. 27.11.14, Бюл. № 33.

30. Саканцев Г.Г., Саканцев М.Г., Яковлев А.В., Переход Т.М., Бусаргина Е.С. Внутрибортовой перегрузочный пункт для глубоких карьеров площадной формы. Патент. Номер гос. регистрации 2015103237 от 02.02.2015.