Введение к работе
Актуальность работы. Экономическое и социальное развитие страны, особенно ее Дальневосточного региона, связано с эффективным вовлечением в освоение минерально-сырьевых ресурсов, и прежде всего – золоторудных.
Дальневосточный регион России занимает одно из ведущих мест в золотодобыче страны и располагает значительными ресурсами рудного золота, основная часть которых успешно осваивается. Ранее, главная роль отводилась крупным и средним по масштабам золоторудным месторождениям. Однако за годы интенсивной отработки их ресурсный потенциал существенно снизился. В связи с этим все большее внимание привлекает к себе освоение маломасштабных золоторудных объектов, сосредоточенных практически во всех золотоносных областях и провинциях Дальневосточного региона и Забайкалья.
За последние 7–10 лет в освоение было вовлечено более 20 таких месторождений. В ряде крупных зарубежных золотодобывающих стран (США, Австралия, Канада и др.) освоение подобных месторождений интенсивно развивается с 70-х годов минувшего столетия.
Значительная часть запасов золотосодержащих руд этих месторождений сосредоточена в крутопадающих жилах и жилообразных телах, характеризующихся сложной структурой и наличием нескольких типов руд. Их разработка связана с высоким разубоживанием руды и коэффициентами вскрыши, что предопределяет относительно высокие эксплуатационные затраты при использовании традиционных технических средств и технологических методов их разработки и освоения в целом.
В этой связи научные обоснования и исследования по разработке, а также радикальному усовершенствованию применяемых и созданию инновационных технологий освоения маломасштабных золоторудных месторождений ныне являются весьма актуальными.
Работа основана на результатах исследований, выполненных при непосредственном участии автора по плановым темам НИР Института горного дела ДВО РАН: «Разработка научных основ создания высокоэффективных геотехнологий освоения месторождений твердых полезных ископаемых Дальневосточного региона России» (№ ГР 01200953152), а также инициативных научных проектов ДВО РАН № 12–III–А–08–179 «Создание физической модели процесса агломерации дисперсных благородных металлов при лазерном воздействии», РФФИ № 13–05–00586 «Исследование нелинейных эффектов при взаимодействии лазерного излучения с горными породами и минеральными средами с целью интегрирования волоконных лазеров в технологии горного производства», в рамках проекта фундаментальных исследований молодых ученых ДВО РАН № 12-III-В-08-177 «Разработка эффективной технологии освоения маломасштабных золоторудных месторождений».
Объект исследований – технологии открытой и нетрадиционных комбинированных разработок маломасштабных золоторудных месторождений.
Предмет исследований – основные горно-геологические особенности маломасштабных золоторудных месторождений Дальневосточного региона и технологические процессы их разработки.
Общая цель работы – научно-техническое обоснование рациональных технологий разработки маломасштабных золоторудных месторождений, позволяющих существенно повысить эффективность их освоения.
Основная идея работы заключается в том, что обеспечение эффективной разработки маломасштабных золоторудных месторождений может быть достигнуто на основе широкого применения научно-технически обоснованных усовершенствований традиционных и инновационных технологий их освоения, базируясь при этом на комплексном использовании горно-геологических особенностей, дифференциации руд и рудной массы (качественной и количественной) в процессах эксплуатационной разведки, взрывного (преимущественно) рыхления горных пород, глубокой селективной выемки, рациональной сквозной минеральной подготовки и переработки, мобильных технических средств и значительного сокращения объемов вскрышных работ, а также автоматизированного управления технологическими процессами.
Основные задачи исследований:
-
Обобщить, выполнить анализ и систематизацию применяемых и ранее предложенных технологий разработки маломасштабных золоторудных месторождений.
-
Систематизировать маломасштабные золоторудные месторождения Дальневосточного региона и установить их основные особенности.
-
Обосновать рациональное усовершенствование традиционных технологий открытой разработки маломасштабных золоторудных месторождений региона.
-
Обосновать инновационные технологии, их методы и параметры разработки маломасштабных золоторудных месторождений, и в частности, – крутопадающих малой мощности.
-
Осуществить оценку эффективности рациональных технологий разработки (на примере одного из типовых золоторудных месторождений региона).
Методы исследований. В процессе выполнения диссертационной работы использованы в комплексе основные методы, включая: обобщение и анализ практики проектирования и разработки рудных месторождений, исходной информации, содержащейся в опубликованных и фондовых материалах, патентной деятельности; системный анализ полученных аналитических и фактических данных по работе горно-обогатительных предприятий и эксплуатации золоторудных месторождений; классифицирование минеральных объектов; экспериментальные исследования; экономико-математическое и компьютерное моделирование; усовершенствование методики оценки.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
-
Рациональное усовершенствование применяемых технологий разработки маломасштабных месторождений золотосеребряных руд региона достигается в комплексе на основе научно-технического обоснования: эффективных методов эксплуатационной разведки, производства вскрышных и добычных работ, селективной выемки руд, технологических схем с использованием современной буровой, экскавационной и транспортной техники, отличающейся меньшей массой, большей мобильностью и производительностью, позволяющих на 15–25 % повысить основные технико-экономические показатели горно-добычных работ.
-
Значительное повышение эффективности освоения маломасштабных золоторудных месторождений региона достигается на базе комплексного научного обоснования, разработки, материализации и широкого применения патентно защищенных инновационных технологий освоения, включая открытые и комбинированные.
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов обеспечивается корректной постановкой и решением основных задач с использованием современных методов исследований; использованием представительного объема статистических данных основных технико-экономических показателей работы золотодобывающих предприятий; использованием научно-обоснованных подходов и методов оценки экономической эффективности применения обоснованных технологий разработки месторождений; экономико-математического моделирования; логической непротиворечивости и сходимости результатов моделирования; положительными результатами использования рекомендаций и выводов диссертационного исследования при проектировании и разработке золоторудных месторождений Хабаровского края; апробацией результатов исследований на международных и российских конференциях и научных семинарах.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Установлены и систематизированы научные принципы и признаки, предопределяющие главные элементы создаваемой системы классификаций маломасштабных золоторудных месторождений, и технологических методов.
2. Выявлены и систематизированы основные особенности маломасштабных золоторудных месторождений региона (с позиций их эффективного освоения) по количественным, качественным, геологическим, геоморфологическим, минералогическим, генетическим, инженерно-геологическим и некоторым другим признакам.
3. Установлены основные тенденции в использовании и развитии распространенного способа разработки маломасштабных золоторудных месторождений.
4. На основе научно-технического обоснования усовершенствована традиционная технология открытой разработки небольших и малых рудных месторождений, использование которой на текущем этапе их освоения позволит существенно повысить ее экологическую, экономическую и социальную эффективность.
5. Выявлен и математически выражен ряд закономерностей:
– динамика объемов добычи золотосодержащих руд и благородного металла;
– изменения уровня энергозатрат на разрушение горной породы в зависимости от кусковатости взорванной горной массы;
– увеличения массы основного горного оборудования с ростом его параметров;
– снижения среднего содержания золота в рудах разведываемых и отрабатываемых запасах.
6. Дальнейшее развитие получила методика оценки экономической эффективности применения прогрессивной технологии освоения маломасштабных золоторудных месторождений, заключающаяся в комплексной оценке на основе предложенного интегрального показателя эффективности, и отражении последствий сохранения временно неиспользуемых природных и техногенных минеральных объектов.
Практическая значимость результатов работы заключается, главным образом, в следующем:
-
Обосновано усовершенствование традиционной технологии открытой разработки отдельных маломасштабных золоторудных месторождений Хабаровского края, практическая реализация которых на современном этапе позволяет существенно (в 1,15–1,25 раза) повысить экологическую, экономическую и социальную эффективность их освоения.
-
Разработана высокоэффективная технология открытого способа разработки маломасштабных золоторудных месторождений с использованием мобильного внутрикарьерного технического комплекса и переработки рудной массы по типам и сортам, включающего минерально-подготовительный и минерально-перерабатывающий агрегаты.
-
Предложена прогрессивная комбинированная технология освоения маломасштабных крутопадающих месторождений золотосодержащих руд жильного типа, при которой верхняя часть месторождения отрабатывается траншееподобным способом, а нижняя (основная) – открытым подземным, базирующимся на панельной разработке отдельных рудных тел месторождения с минимальным коэффициентом вскрыши и закладкой выработанного пространства вскрышными породами и отходами переработки руд.
-
Обоснованы рациональные методы раздельной выемки руд и горных пород в целом (при выделении типов, подтипов и сортов), использование которых позволяет значительно повысить (в 1,2–1,5 раза) уровень извлечения руд из недр и полезных компонентов из минерального сырья.
-
На базе осуществленного развития методики оценки установлен уровень эффективности усовершенствованной и инновационной технологий разработки представительного маломасштабного золоторудного месторождения субрегиона, который в 1,6 раза выше уровня экономической эффективности традиционной технологии, предусмотренной рабочим проектом.
Личный вклад автора заключается в следующем:
- определены цель, задачи и методы исследований;
- осуществлено обобщение, анализ и систематизация отечественного и зарубежного опыта разработки маломасштабных золоторудных месторождений;
- выполнено усовершенствование традиционной и проектной технологий открытой разработки маломасштабных месторождений;
- участие в разработке новых эффективных технологий освоения маломощных крутопадающих жильных месторождений;
- разработаны дополнения к методике оценки экономической эффективности освоения золоторудных месторождений;
- установлена эффективность новых технологий разработки типичного маломасштабного золоторудного месторождения субрегиона.
Реализация результатов исследований и разработок:
1. Рекомендации по использованию прогрессивной технологии открытой добычи руд использованы ответственными специалистами ООО «Восточная горно-рудная компания» при разработке проекта на освоение Дурминского золоторудного месторождения».
2. Результаты выполненных научных исследований по усовершенствованию традиционной технологии открытой разработки золоторудных месторождений использованы при разработке проекта ликвидации «Карьера № 1», которым отрабатывается Хаканджинское золотосеребряное месторождение.
3. Основные научные и практические результаты выполненных исследований использованы в учебном процессе при чтении лекций и проведении практических занятий по специальности «Горное дело», в ТОГУ.
Апробация работы. Основное содержание диссертационной работы и ее отдельные положения докладывались и обсуждались на научных симпозиумах: «Неделя горняка» 2009, 2010, 2011, 2012 и 2013 гг. (г. Москва); на Международных научных конференциях: на XIV-ой конференции «Технология, оборудование и сырьевая база горных предприятий промышленности строительных материалов» (г. Москва, 2010 г.), , , V, V-ой – «Проблемы комплексного освоения георесурсов» 2007, 2009, 2011, 2013гг. (г. Хабаровск); «Инновационные процессы комплексной и глубокой переработки минерального сырья» (Плаксинские чтения –2013); на Хабаровском краевом конкурсе молодых ученых и аспирантов 2009, 2010, 2011 гг. (г. Хабаровск); на конференциях молодых ученых и аспирантов ИГД ДВО РАН «Проблемы рационального освоения георесурсов» 2008, 2009, 2010, 2011 гг. (г. Хабаровск).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе 7 работ в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК; получено 4 патента Российской Федерации на изобретения.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, 133 библиографических источников, изложена на 183 страницах, включая 33 таблицы и 39 рисунков, а также из приложений на 49 страницах.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.т.н., проф. Г.В. Секисову за высокопрофессиональное руководство и доброжелательное отношение к работе, научному консультанту д.т.н. И.Ю. Рассказову за научно-практическую помощь при установлении геомеханических условий и оценке их влияния на процессы открытых горных работ.
