Развитие горных работ

В.В. Мартынов, Главный горняк ЕВРАЗ КГОК

А.С. Трофимов, Менеджер проекта

ЕВРАЗ КГОК разрабатывает Гусевогорское и Собственно-Качканарское месторождения титаномагнетитовых железных руд, содержащих примеси ванадия. Разведанные запасы по состоянию на 2023 год составляют более 8 млрд т руды. Производственная мощность комбината — более 60 млн т железной руды в год. Основной потребитель продукции ЕВРАЗ КГОКа — ЕВРАЗ НТМК, расположенный в 140 км от Качканара.

Гусевогорское месторождение

Гусевогорское месторождение состоит из 8 залежей. Более 95% запасов сосредоточено в 6 из них: Северной, Главной, Западной, Южной и Промежуточных I, II. Месторождение разрабатывается 4 карьерами: Главным, Западным, Северным, а также карьером Южная залежь.

Мощность Гусевогорского месторождения на 2023 г. составляет 46 млн т /год. Проект горных работ выполнен Институтом «Уралгипроруда». Параметры системы разработки, с учетом схожести горно-геологических условий, приняты одинаковыми для всех карьеров. Высота рабочих уступов – 15 м, угол откоса рабочего уступа – 75°. Горные работы производятся с применением буровзрывных работ.

Бурение взрывных скважин ведется как собственными станками шарошечного бурения СБШ-250 МН, СБШ-250/270 КП, так и станками подрядной организации «Технобур» D-75, ROC-L8 в соотношении 70% собственного бурения и 30% бурение подрядной организации. Подготовку и взрывные работы проводит дочернее предприятие комбината – «АВТ-Урал», в объеме взрыва горной массы более 25 млн м³/ год. На всех действующих карьерах ГОКа принята цикличная технология горных работ. С нижних горизонтов руда доставляется автосамосвалами на перегрузочные пункты, где перегружается в железнодорожный транспорт и вывозится на обогатительную фабрику, а вскрыша на внешние отвалы. В карьерах используются мощные 130-тонные и 240-тонные самосвалы, современные локомотивы НП-1 с вагонами-думпкарами 105 и 115 тн, экскаваторы с вместимостью ковша 10, 12, 15 и 20 м³, а также фронтальные погрузчики САТ 993 и 994К с вместимостью ковша 12 и 18 м³.

Главный карьер Гусевогорского месторождения введен в работу в 1963 г. Залежь Главная вскрыта от железнодорожной станции «Карьерная» постоянным двухпутным съездом на южном и западном бортах карьера. В настоящее время схема закольцована по северному борту. Горизонты ниже +175 м вскрываются обратными заездами с железнодорожного поста +175 м и поста +145 м (ст. Глубокая). Горизонты ниже +100 м вскрываются автомобильными съездами до отметки –50 м. В 2014 г. начаты горные работы по разносу северо-западного борта Главного карьера до контуров II очереди, что позволит вовлечь в отработку более 500 млн т руды. В 2022 г. в зоне разноса борта приступил к работе экскаватор ЭКГ-12К производства УЗТМ-КАРТЭКС. Для безопасной работы на нижних горизонтах маркшейдерская служба совместно со специалистами Института горного дела УрО РАН проводит инструментальные наблюдения.

Карьер Южной залежи введен в работу в 1988 г., отрабатывается обособленным карьером. Вскрытие залежи осуществлено системой автомобильных съездов с поступательной формой трассы, пройденных по восточному, южному и западному бортам карьера. Сейчас верхние горизонты до гор. +175 м на западном борту и до гор. +190 м по восточному борту поставлены в конечное положение в контурах I-й очереди.

Северный карьер, введен в работу в 1971 г., разрабатывает одноименную залежь Гусевогорского месторождения титаномагнетитовых руд. Вскрытие Северного карьера осуществлено: по западному борту – постоянным однопутным железнодорожным съездом со станции «Северная», по восточному борту – постоянным двухпутным железнодорожным съездом со станции «Верхняя» через групповую внешнюю траншею. Верхние горизонты до отметки +220 м поставлены в конечное положение в границах I очереди.

С 2019 г. начаты горные работы по разносу северо-восточного борта Северного карьера до контуров II очереди (зона разноса борта), что позволит вовлечь в отработку более 300 млн т руды. В 2020 г. в Северном карьере введен в эксплуатацию экскаватор P&H 2300 ХРС DC с вместимостью ковша 20 м3. В 2022 г. – экскаватор ЭКГ-12К производства УЗТМ-КАРТЭКС.

Западный карьер разрабатывает одноименную залежь Гусевогорского месторождения титаномагнетитовых руд с 1969 г. Вскрытие Западного карьера осуществлено постоянными двухпутными железнодорожными съездами со спирально-тупиковой формой трассы от железнодорожной станции «Южная», располагаемыми последовательно на западном, северо-восточном и юго-восточном бортах карьера.

Собственно-Качканарское месторождение (СКМ)

В марте 2019 г. ЕВРАЗ КГОК приступил к завершающей стадии реализации инвестиционного проекта «Освоение Собственно-Качканарского месторождения. 1 очередь» с целью восполнения выбывающих мощностей карьеров Гусевогорского месторождения. Балансовые запасы руды Собственно-Качканарского месторождения составляют 6,87 млрд т. Ориентировочно с 2060 г. СКМ станет единственным источником руды для ЕВРАЗ КГОК. Параметры карьера на конец отработки: длина – 6 км, ширина – до 6 км, высота залегания пород – от 220 до 630 м.

На сегодняшний день построены и введены в эксплуатацию инфраструктурные объекты: железнодорожные пути и контактная сеть для перевозки руды на обогатительную фабрику, высоковольтные и кабельные линии электропередач для потребителей нового карьера, автодороги для транспортировки руды на перегрузочный пункт и пустой породы в отвал, объекты водоотведения.

В 2022 г. начата отработка запасов руды основного карьера Собственно-Качканарского месторождения по принятой на комбинате технологии. Для погрузки автосамосвалов в забоях карьеров планировалось применение экскаваторов с ковшами не менее 20 м3 и в качестве основного оборудования был выбран экскаватор P&H2300XPC. В 2023 г. для замены оборудования на рудоперегрузочном пункте введен в эксплуатацию ЭКГ-15К, а для погрузки автосамосвалов в забоях нового карьера – экскаватор ЭКГ-20 производства УЗТМ-КАРТЭКС.

Перспективы развития Собственно-Качканарского месторождения

С 2024 г. на СКМ планируется постепенное наращивание производительности карьера по добыче руды. Предусматривается ввод в эксплуатацию циклично-поточной технологии в составе: дробильно-конвейерного комплекса и участкового конвейера до перегрузочного пункта с формированием штабеля дробленой руды. Следующие этапы – погрузка в железнодорожный транспорт и доставка в цех средне-мелкого дробления действующей фабрики обогащения.

Стратегия развития ЕВРАЗ КГОК направлена на изменение технологии горнотранспортного и обогатительного переделов для снижения операционных затрат на транспортировку и измельчение руды, а также закуп автотехники, применение экологически-эффективного транспорта (конвейеров).

Применение ЦПТ с СКМ (Этап 1) и Главного и Северного карьеров ГГМ (Этап 2) направлено на обеспечение первичного дробления руды на ДКК №1 и 2 на борту карьеров крупностью не более 350 мм, а также транспортировку руды участковыми конвейерами до перегрузочного пункта (ПП) и магистральным конвейером до обогатительной фабрики.

Третий этап предусматривает КСМД с СМС в районе Западного карьера и транспортировку конвейером 20% хвостов СМС в отвал СКМ, что существенно снизит затраты на транспортировку руды и хвостов СМС.

В перспективе строительство нового корпуса средне-мелкого дробления и транспортировка предконцентрата магистральным конвейером на ФОК для дообогащения.

Автоматизация системы диспетчеризации горнотранспортного оборудования

В 2019 г. на Качканарском ГОКе внедрена автоматизированная система диспетчеризации ВИСТ Групп. С ее помощью улучшен производственный контроль за работой горнотранспортного оборудования и движением руды от забоев до перегрузочных пунктов, налажена оперативная передача данных по объемно-качественным показателям в забоях и на перегрузочных пунктах.

Система многофункциональна – прогнозирует производительность и выполнение плана, осуществляет контроль и управление загрузкой самосвалов и многое другое.

Решаемые задачи:

• увеличение производительности горнотранспортного комплекса за счет планирования, оптимизации и автоматической диспетчеризации работы горнотранспортного оборудования;

• увеличение производительности и улучшение качества буровзрывных работ за счет оптимизации работы буровых станков, планирования и управления с использованием высокоточной навигации;

• автоматизированный контроль и управление качеством полезного ископаемого;

• увеличение наработки техники за счет автоматизированного контроля загрузки и контроля соблюдения скоростного режима, контроля работы экскаваторов, буровых станков и бульдозеров;

• получение достоверной информации о количестве рейсов и перевезённой горной массе;

• повышение безопасности труда за счет автоматизированного контроля за соблюдением скоростного режима и допустимой загрузки автосамосвалов, расчета безопасных расстояний при проведении массовых взрывов;

• управление качеством на основе высокоточной навигации.

Интеграция информационных систем

Для оперативного планирования и проектирования горных работ, а также контроля производственных процессов на уровне линейного руководителя и машиниста экскаватора произведена двусторонняя интеграция систем АСД ВИСТ и GEOVIA Surpac.

Благодаря разработкам ведущего геолога С. М. Некрасова и главного маркшейдера А.В. Безденежных специалисты маркшейдерского и геологического отделов с использованием инструментов GEOVA Surpac автоматизировали большинство процессов по обработке данных маркшейдерской съемки, проектирования, создания печатной документации и геологических блочных моделей, обновления геологической и маркшейдерской информации.

Объединение возможностей инструментария позиционирования горнотранспортного оборудования в системе АСД ВИСТ Групп и инструментов GEOVIA Surpac позволило настроить процессы контроля движения горной массы от забоя до перегрузочного пункта, размещения горной массы в секторах перегрузочных пунктов, контроля баланса прихода/ухода горной массы по секторам и ведения мобильных остатков за период оперативного заполнения. Таким образом, повышена точность планирования отгрузки по качеству на каждом отдельно взятом участке сектора, с перегрузочных пунктов на железнодорожный транспорт.

Получение необходимых данных в любой момент времени, легкий и быстрый доступ к актуальной информации, использование инструментов обмена и управления данными в различных системах открывает путь к созданию цифрового двойника предприятия. Это позволит создавать более реалистичные сценарии плана горных работ и быстро реагировать на возникающие изменения в производстве.