Разработка и доставка полезных ископаемых на поверхность

УДК 622.271+622.272+622.013.364
ББК 33.22+33.21
 
Е 70

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для 
взрослых» СанПиН 1.2.1253—03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты 
прав потребителей и благополучия человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.09

Рецензенты: 
кандидат технических наук Г.Г. Листопад;
профессор, доктор технических наук Д.С. Подозерский

УДК 622.271+622.272+622.013.364
ББК 33.22+33.21

Еремин Г.М.
Е 70  
Разработка и доставка полезных ископаемых на поверхность. — М.: Издательство Московского государственного 
горного университета, издательство «Горная книга», 2010. — 
363 с. 
ISBN 978-5-7418-0667-8 (в пер.)
ISBN 978-5-98672-233-7

Рассмотрен комплекс вопросов, связанных с оценкой эффективности 
разработки месторождений полезных ископаемых открытым, подземным 
и комбинированным способами, полноты отработки рудных залежей и 
извлечения полезных компонентов, а также текущих затрат при выемке 
руды с применением различных систем разработки.
Показано, что при разработке руды системами этажного и подэтажного обрушения (потери руд могут составлять 20–25%) сложно 
поддерживать окружающий массив в устойчивом состоянии. При отработке руд глубоких горизонтов предложено применять открытый способ 
разработки с доставкой руды и вскрыши на поверхность и в отвалы с 
помощью конвейерной системы с наклонными, крутонаклонными и 
вертикальными конвейерами. При отработке руд в зоне подземного 
яруса предложено использовать слоевой способ, отличающийся меньшей 
трудоёмкостью и минимальными потерями руды.
Для специалистов горно-добывающей промышленности.

© Г.М. Еремин, 2010
© Издательство МГГУ, 
 
издательство «Горная книга», 2010
© Дизайн книги. Издательство МГГУ, 2010

ISBN 978-5-7418-0667-8 
ISBN 978-5-98672-233-7 

9 785741 806678

ВВЕДЕНИЕ

Современное развитие промышленности и сельского хозяйства неразрывно связано с возрастающим потреблением 
минерального сырья и ресурсов. Такая тенденция развития 
зависит от многих факторов, среди которых следует назвать 
как неравномерное распределение полезных ископаемых по 
различным странам и континентам, что, в свою очередь, приводит к интенсивной разработке имеющихся месторождений. 
В результате ведения и применения такой экономической 
политики потребительская цена минерального сырья возрастает, а меновая снижается, потребители ресурсов становятся 
создателями новой стоимости продуктов переработки сырья, 
а производители покрывают лишь затраты на производство 
и становятся обладателями лишь небольшой части прибыли. 
Известно немало примеров, когда промышленные районы 
полностью были оставлены (например, США в 1930–1950 гг.) 
или пустели (Урал и другие горнопромышленные районы) в 
результате доработки богатых медных, свинцово-цинковых и 
других руд, тяготеющих к верхней зоне коры выветривания и 
неглубоко залегающих.
Ситуация, близкая к этим, создаётся на Кольском полуострове, где запасы медно-никелевых месторождений с богатыми 
рудами, а также апатито-нефелиновых месторождений с неглубоко залегающими пластами богатых руд уже доработаны, а 
глубоко залегающие и менее ценные руды требуют значительных 
средств на разработку, и их освоение менее эффективно, чем 
на первоначальных этапах разработки, при ценах на сырьё, не 
соответствующих их потребительской стоимости.
Анализ ситуации, сложившейся в горнопромышленных 
районах, свидетельствуют о том, что многие месторождения 
полезных ископаемых разрабатывались полухищническими способами: в разработку вовлекались или более богатые руды, или 
при высоком «борте» (например, апатито-нефелиновые и др.), а 
бедные оставлялись в недрах (подземный способ разработки).

Значительное влияние на эффективность разработки месторождений оказывает выбор способа разработки, который в 
немалой степени зависит от конъюнктурных соображений и 
влияния руководства горнорудных предприятий. В результате 
большинство месторождений разрабатываются открытым и 
подземным способами, хотя они могут быть разработаны более 
эффективным открытым способом.
Применение этажной и подэтажной системы разработки, 
кроме больших потерь (до 20–25%) и высокой себестоимости 
добычи руды, создаёт трудности с поддержанием устойчивости 
выработок и элементов блоков (дучек, ортов и др.).
На открытых работах с увеличенной глубиной карьеров не 
решены вопросы доставки руды и вскрыши на поверхность. 
На многих отечественных и зарубежных карьерах и рудниках и 
применяются решения без глубоких проработок и исследований. 
Например, спорным является переход к отработке месторождений алмазных трубок подземным способом при больших потерях 
(16–20%) и водообильности глубоких горизонтов.
В связи с этим в монографии рассматриваются вопросы 
как технического, так и технологического характера, определяющие эффективность разработки месторождений полезных 
ископаемых.
В монографии изложены способы разработки месторождений 
и доставки руды на поверхность. Кроме того, рассмотрены новые способы разработки месторождений полезных ископаемых 
(с использованием патентов на изобретения и исследования).

РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ 
ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 
ЗА РУБЕЖОМ. ОПЫТ 
ЭКСПЛУАТАЦИИ КАРЬЕРОВ

1.1. ОПЫТ ОТРАБОТКИ 
МЕСТОРОЖДЕНИЙ КАРЬЕРАМИ

Карьер «Бингам» (США). Средний коэффициент вскрыши за 
10 лет (с 1970 г. по 1980 г.) приведен в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Показатели среднего коэффициента вскрыши

Название карьера
1970 г.
1975 г.
1980 г.
«Бингом» — 2,51
2,4
3,6
3,4
«Моренси» — 1,74
1,8
1,3
1,7
«Чинно» — 2,56
2,8
4,1
3,8
«Багдад» — 4,38
3,9
4,6
1,5

Всего с 1916 г. добыто руды 1273,9 млн т, породы — 

2376,2 млн т, т.е. 2376,2
1273,9 =  1,86.

Увеличение суточной производительности (производственной мощности карьера) с 81,6 до 98,0 тыс. т руды — рост 
добычи руды объясняется снижением в ней содержания меди 
(Cu) (в 1952 г. в 1 т руды — 8,63 кг Cu, в 1962 г. — 6,8 кг Cu). 
Затраты составили 100 млн долл.
Карьер «Твин Бьюттс». Это один из крупнейших карьеров 
мира. Благодаря реконструкции карьера в 1975 г. производительность повысилась до 36,3 тыс. т. руды в сутки.
На фабрике выщелачивания для переработки окисленной 
медной руды (с 1975 г.) было переработано рекордное количество руды в сутки — 7,3 тыс. т. при наивысшем коэффициенте извлеченной меди (Cu — 75,25%). В 1976 г. реконструкция карьера была закончена. Сумма капитальных вложений 

Глава
1

Σкапит. влож. составила 275 млн долл. (удельные капитальные 
затраты Ку = 25,75 долл./1 т руды и 2505,95 долл./1 т меди). На 
конец 1977 года запасы сульфидной руды составили 341,9 млн т. 
(ξср. Cu = 0,67% и М0 — 0,03%; окисленной руды — 54,4 млн т. 
с ξCu = 1,1% и при бортовой содержании — 0,6%).
По скале (руда и порода) диаметр скважины ∅ск. = 251 мм; 
сетка 6,4×7,6 м: экскаваторы — 9 шт.; автосамосвалы — 68 шт. 
(в работе 46–47 автосамосвалов грузоподъемностью 100–120 т).
Автосамосвалы, доставляющие горную массу к конвейерным 
системам (на 2-х бортах: северо-западный борт — руда, восточный борт — порода), работают в сборочном режиме.
По мере увеличения глубины карьера конусные дробилки 
на западном борту переносят через каждые 3–4 года (с некоторым смещением в северном направлении). Затраты составили 
3,35 млн долл. (конвейерная система, дробилки, склад для 
усреднения руды, канатно-ленточный конвейер с шириной 
ленты Вл = 1219 мм, промежуточный склад для перемешивания, 
4 питателя). Вторая стадия дробления — канатно-ленточный 
конвейер до фабрики опробования (табл. 1.2). Работа карьеров 
после реконструкции проведена в табл. 1.3.

1.1.1. Новые проекты разработки месторождений 
меди открытым способом

С усложнением горнотехнических условий возросли удельные капиталовложения на 1 т запасов, а также на 1 т годовой 
производственной мощности предприятия по руде и металлу. 
Удельные затраты на 1 т металла снижались за счет разработки 
более богатых месторождений (табл. 1.4, 1.5).
Установлена динамика изменения годовой производительности некоторых горно-обогатительных комбинатов по сырой 
и товарной железной руде. Наблюдается общая тенденция к 
росту производительности. Она присуща и к другим предприятиям железорудной промышленности, хотя в отдельные 
годы, бывали и спады. Коэффициент вскрыши изменялся в 
достаточно широких пределах, однако во всех случаях он значительно меньше, чем на меднорудных предприятиях (карьерах). 

Таблица 1.2

Параметры и показатели отработки месторождений

Карьеры
Произ-вод. 
тр. по ГМ, 
т/чел-см

Затр. на 
разр. 1 т 
ГМ, долл.

Уд. вес затрат по процентам, %
Уд. вес затрат 
по элементам, %

бурениие
взрывание
погрузка
транспортировка

накл. дополнит.
затр.
ЗП

материалы, 
э/э, амортизация

Cu

КАНАДА

«Бетлехем»
330
0,92
8,4
12
15,7
30,1
33,8
41
59
«Гаспе Коппер»
387
0,49
4,5
13,6
13,6
50
18,3
47
53
«Гренойсл»
267
0,36
15,2
21,5
15,2
42,4
5,7
36
64
«Инджербелл»
189
0,92
9,6
9,6
9,6
42,4
29
53
47
«Айленд Копер»
296,7
0,51
8,6
15,2
15,2
52,1
8,9
40
60

Fe
«Шеффервиль»
84**
–
4,0
21
9,0
50
16
53
47
«Керол»
125**
–
19
34
12
22
13
33
67
«Кортье»
–
0,45
13,3
17,8
15,6
37,8
15,5
45
55

Примечание. * — Себестоимость — без учета затрат на вскрышу. ** — Приведенная производительность труда рудничных рабочих и служащих.

Таблица 1.3

Показатели и производительность карьеров после реконструкции

Карьеры
Период 
реконструкции, год

Прирост
Полная 
производительность
Капиталовложения, 
млн долл.

Уд. капит. затраты на 1 т 
прироста, долл.
произв. 
по руде, 
млн т/год

произв. 
по металлу, 
тыс. т/год

по руде, 
млн т/год
по металлу, 
тыс. т/год
по руде
по металлу

«Бингом», 
США
1906
1,91
12
1,91
12
4
2,09
333,3
1929
6,4
55,2
16,1
138,9
–
–
–
1932–1955
13
197,8
20
225,1
63
4,85
308,5
1963–1966
5,6
90,7
33,6
272,1
100
17,86
1102,5
«Чинно», 
США
1910
–
16,7
–
16,7
21
–
1257,5
1964
–
19,7
6,4
100
6
–
309
«Рей»,
США
1962–1963
0,8
10
1,8
26,3
4
5
400
1964–1966
3,8
13,7
5,6
40
20,5
5,4
1496,4
1966–1967
3,8
14
9,4
56
16,6
4,4
1184,7
1970–1972
5,1
16,6
14,5
72,6
16,5
3,2
994
«Сиеррита», США
1970–1971
10,4
10
23,4
62
12
1,15
1290
1975–1977
6,5
9,9
29,9
71,9
30,6
4,7
3090
«Палабора», ЮАР
1969–1971
7,6
12,9
26,8
125
100
13,15
7751,9

«Гренайсл», 
Канада
1972–1973
2,1
5,0
4,4
17,6
9,0
4,29
1800

Таблица 1.4

Показатели отработки месторождений карьерами в комплексе с переработкой

Предприятия
Состав
проекта

Годов. произв. мощность
Капвложения

Запас руды
Удельные капвложения, долл.
Начало 
работ, год
по руде, 
млн т
по металлу 
тыс. т
общ. 
млн т
ξср.Cu в 
руде, %

на 1 т годовой произв. мощности
на 1 т 
запасов
по руде
по меди
«Караиба 
Металз», 
Бапя, Бразилия

Карьер, 
шахта, плавильный 
завод

5,5
60
783
135
1,09
142,4
13040
5,8
1980

«Кананема», Бразилия

Карьер
10
–
120
233
–
12
–
0,52
1980

«Минероперу», Маникилли, 
Перу

Карьер, 
обогатительная 
фабрика

14,5
130
760
544
0,69
48,3
5384,5
1,29
1982

«Минероперу», 
Серо Верде, Перу

Карьер + 
фабрика
–
33
230
97
0,7
–
6969,6
2,37
1980

«Минероперу», 
Санта 
Рода, Перу

Карьер + 
фабрика
–
132
1070
903
0,7
–
8106,1
1,08
1980

Таблица 1.5

Динамика изменения показателей разработки месторождений карьерами

Предприятия

Добыто
на 1.1.78 г.
Кол-во 
отработ. 
горной 
массы, 
млн т

Средн. произв. мощность, 
млн т/год
Ср. к-т 
вскр., 
тыс. т

Получен. 
железоруд. 
сырья млн т 
с начала 
эксплуат. 
карьера

Соотн. 
сырой 
руды к 
товар.

Отнош. 
горной 
массы к 
товар., 
тыс. т
руды
породы
по 
св-ой 
руде

по породе

по 
горной 
массе

по 
товар. 
руде

I поколение (с 1950 гг.)
«Питер Митчелл», Бэббит, 
Минессота

493,8
227,2
721
23,5
10,8
34,3
8,22
0,46
164,4
3,0
4,39

«Ири», «Хаббинч», Минессота

433
260,8
693,8
24,1
20,1
44,2
8,84
0,78
165,5
2,62
5,05

II поколение (1960 гг.)
«Миннтак», 
«Моунт», «Айрон», Минессота

200,5
153,7
354,2
25,1
19,2
44,3
10,5
0,77
84,2
2,38
4,21

III поколение (1960–1970 г.)
«Тилден», 
«Ишпеминг», 
Мичиган, 
«Хиббинг» Таконит (76 г.)

21,8
14,8
26,6
5,5
3,7
9,2
2,4
0,68
9,5
2,3
3,83

Например, для получения 1 т товарной руды перерабатывали 
до 3–4 т сырой руды.
Прирост железорудного сырья обеспечивали, главным образом, за счет реконструкции существующих предприятий, а также 
за счет ввода новых производственных мощностей, например, 
I-я очередь проекта предприятия «Хиббинг Таконит». В это же 
время была закончена I-я очередь из IV-х очередей программы 
реконструкции компании «Эвелет Экспеншн», предназначенной 
для увеличения производственной мощности предприятия компании «Эвелет Таконит», а в 1977 г. была завершена III-я очередь реконструкции предприятия «Миннтак».
Удельные затраты (суммарные капитальные затраты на 1 т 
годовой производственной мощности) составили 36,4 долл., что 
примерно соответствует росту производительности комплекса с 
5,5 млн т до 8,24 млн т окатышей. (При увеличении с 55 тыс. т/
сутки сырой руды до 80 тыс. т таконитовой руды).
Оборудование: мощные станки вращательного бурения 
диаметр бурения ∅бур. = 381 мм, электрические экскаваторы 
Е = 12,2 м3, автосамосвалы — 170 т.
Первоначальная стоимость проекта горно-обогатительного 
комплекса «Эвелет Таконит» (карьер, ОФ (обогатительная и 
фабрика по окомкованию руды)) составила 45 млн долл. на 
1,6 млн т окатышей в год, но благодаря нововведениям и модернизации производительность увеличилась до 2,4 млн т/год 
(табл. 1.6).
Из табл. 1.6 видно, что потребовалось примерно 1,2 млрд. 
долл. на строительство 8 предприятий (без «Миннтак»). На 
реконструкцию 7 предприятий из 9 затрачено 867 млн долл. 
В середине 70-х годов общая сумма капиталовложений на строительство новых и реконструкцию действующих предприятий 
достигла 1 млрд. долл. Однако по мере осуществления этих 
работ вносились коррективы в стоимостные показатели и уже 
в 1977 году сумма капитальных вложений Σкап. влож. состояла 
1,25 млрд. долл., а в 1978 г. — 1,5 млрд. долл.
Следует отметить, что основная доля средств была затрачена 
на строительство новых фабрик окомкования, рассчитанных на 
переработку окисленных железных руд. Так, в штате Миннесота