Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2004, № 3

И.Н. Савич 

ВЫБОР 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ 

РЕШЕНИЙ 

ПРИ ПОДЗЕМНОЙ 

РАЗРАБОТКЕ 

КИМБЕРЛИТОВЫХ 

МЕСТОРОЖДЕНИЙ 

МОСКВА 

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО 

ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 
2004 

УДК 622.2721.275 

ББК 33.21 

с 13 

Савич И.Н. 

С 13 
Выбор технологических решений при подземной разра
ботке кимберлитовых месторождений: Сб. статей Горного 

информационно-аналитического бюJL'Iетеня. 2004. 
N!! 3.- 19 с.- М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2004. 

Представлены статьи, посвященные проблемам выбора технологических решений при подземной разработке кимбертrrовых месторождений. 

Для студентов, аспирантов и инженерно-технических работников 

предприятий. 

ISSN 0236-1493 

УДК 622.2721275 

ББК 33.21 

©И.Н.Савич,2004 
© Издательство МГГУ, 2004 
© Дизайн книги. Издательство 

МГГУ, 2004 

© И.Н. Савич 

ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ВЫБОР 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ПОДЗЕМНОЙ 

РАЗРАБОТКИ КИМБЕРЛИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 

К настоящему времени завершена или близка к завершению открытая разработка наиболее продуктивных из известных алмазоносных месторождений Якутии, эксплуатацию которых ведетАК «АЛРОСА». Строительство рудников и переход к подземной разработке, осуществляемые, как правило, 

после завершения открытой добычи руды, связаны с необходимостью принятия ряда принципиальных технологических 

решений, определяющих в дальнейшем эффективность работы 

предприятий. 

При подземной разработке кимберлитовых трубок к применсиню возможны системы двух классов с обрушением и 

с искусственным поддержанием очистного пространства. 

Интенсивное развитие горных отраслей в 
последние 
50 лет и постоянный рост объемов производства на подземной 

добыче достигнуты, в основном, за счет применсиня систем 

разработки с принудительным обрушением руд и вмещающих 

пород. При применении систем с обрушением успешно отрабатывают месторождения Кольского полуострова, Урала, Горной Шорни, Приморья, Северного Кавказа в Российской Федерации, а также ряд месторождений Украины, Казахстана и 

многих других крупных горнодобывающих регионов. 

Данная технология получила большое распространение и за 

рубежом. Более того, успешно осуществляется переход к технологиям с самообрушением руды (рудник Эль-Тениенте в Чили, 

рудник Коффифонтейн в ЮАР). Эта технология позволяет увели
З 

чить высоту этажа до 150--350 м и, тем самым, снизить затраты 

на добычу, а при разработке кимберлитовых месторождений, 

кроме того и обеспечить сохраmюсть кристаллов алмазов. 

На рудниках России успешно используются и системы с 

закладкой выработанного пространства. Они обеспечивают 

высокую полноту извлечения полезного ископаемого из недр 

при минимальном воздействии на состояние налегающей толщи пород и земную поверхность. Особенно это касается технологий с твердеющей закладкой. Применеине этих систем 

существенно увеличивает фронт горных работ, удорожает 

производство. Поэтому технология с закладкой получила распространение лишь при добыче высокоценных руд в весьма 

сложных горнотехнических условиях, а также при необходимости охраны поверхности или подземных объектов и рудных 

залежей (Гай, Норильск и т.п.). 

По экономическим показателям технологии с обрушением 

имеют существенное преимущества перед системами с закладкой. Это особенно важно при разработке кимберлитовых 

трубок , основная масса которых не относится к ценным месторождениям, ввиду низкого содержания в них алмазов. 

Фактором, сдерживающим применение систем с обрушением, чаще всего является неверный выбор параметров процессов и систем для конкретных условий, что отрицательно 

сказывается на показателях извлечения. В связи с этим требуется разработка комплекса технологических решений, позволяющих обеспечить эффективное использование систем с обрушением руд и вмещающих пород при их совместной и последовательной открыто-подземной эксплуатации. 

Кимберлитовые месторождения имеют специфические, 

присущие только им геологические, горнотехнические и техногенные условия, сложившиеся в процессе их эксплуатации 

открытым способом к моменту перехода на подземную разработку. Поэтому при выборе технологических решений необходимо учитывать влияние природных закономерностей формирования кимберлитовых трубок. Следует также регулировать 

4 

техногеиные изменения, складывающиеся на конкретных месторождениях и их участках в процессе эксплуатации к моменту строительства или реконструкции подземных рудников 

и учитывать эти факторы при вскрытии, подготовке и очистной выемке кимберлитовых руд. 

Анализ горнотехнических условий разработки запасов, 

остающихся после завершения открытых горных работ показывает, что при последовательной открыто-подземной разработке кимберлитовых руд, техногеиные изменения горнотехнических условий, произведенные в процессе выемки части 

запасов кимберлитовых трубок открытым способом, определяют выбор технологических решений для подземной разработки руд за контуром карьера. Развитие подземного рудника 

следует осуществлять путем вскрытия первых подземных горизонтов из карьерного пространства. Создается временная 

технологическая схема, обеспечивающая доступ к руде и ввод 

рудника в строй: добычу, транспорт, загрузку персрабатывающих мощностей и капитальное строительство сооружений 

основной технологической схемы рудника. 

Создание опережающей временной технологической схемы, 

обеспечивающей быстрый доступ к руде и ввод рудника в строй, 

добычу, транспорт, загрузку персрабатывающих мощностей, позволяет сократить, а иногда и искточить разрыв между открытыми и подземными работами. Повышение эффективности работы предприятия при последовательной разработке запасов месторождения связано, в том числе, и с инвестированием доходов получаемых от опережающей выемки в капитальное строительство 

основных сооружений технологической схемы рудника. 

Немаловажное значение имеет соответствие параметров 

открытых горных работ параметрам подземных. В зоне перехода к подземной добыче кимберлитовых руд, параметры открытых работ необходимо регулировать с учетом расположения в карьере вскрывающих выработок и пара\1етров систем, 

принятых для доработки прибортовых и отработки подкарьерных запасов подземным способом. 

5 

Переход к подземной разработке следует осуществлять на 

глубине, при которой запасы кимберлитовых рудных тел составляет менее 30 % от полных запасов месторождения. Наиболее эффективна схема, предусматривающая совместную 

разработку открыто-подземным способом с разделением месторождения на несколько ярусов по падению. При применении такой схемы, высоту каждого из ярусов следует определять на основе технико-экономического анализа с учетом динамики денежных потоков. 

Существенную роль, в определении технологических решений имеют такие природные факторы, как распределение 

полезного компонента по площади кимберлитовой трубки и 

образование зоны смятия по ее контуру. С учетом этого развитие фронта очистных работ следует осуществлять, проводя избирательную выемку и начиная добычу в шахтном поле, а 

также в каждом выемочном горизонте от участков с повышенным содержанием полезного компонента с последующим переходом к рядовым рудам и исключением из процесса добычи 

безрудных участков. При этом процессы очистной выемки 

кимберлитов следует вести, располагая нарезные выработки в 

рудном теле и обеспечивая минимум пересечений границ 

(контуров) рудного тела подготовительными выработками. 

Применеине систем с обрушением позволяет менять интенсивность и производительность при разработке кимберлитов путем развития очистной выемки по вертикали одновременно в нескольких подэтажах и этажах залежи. Это обусловлено 
морфологическими 
особенностями 
трубок 
взрыва, 

имеющих воронкообразную форму и четкие контакты с вмещающими породами под углами, гарантирующими гравитационное перемещение отбиваемой руды в пределах разрабатываемого рудного тела. Следует осуществлять крупнофракционное дробление руды, принимая это за базовое направление 

эффективного применения систем с обрушением, обеспечивающим сохранность кристаллов и снижение объемов подготовительно-нарезных и буровзрывных работ. 

6 

© И.Н. Савич 

К ВОПРОСУ О ПЕРЕХОДЕ НА ПОДЗЕМНУЮ 

РАЗРАБОТКУ КИМБЕРЛИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 

Кимберлитовую трубку можно представить как перевернутый конус с углом при вершине не более 30°, в основании 

которого обычно лежит эллипс или фигура, близкая к кругу. 

Таким образом, объем запасов для карьера- это усеченный 

конус, а объем запасов для подземного рудника- это конус с 

основанием, равным площади рудного тела на дне карьера. 

Суммарная стоимость запасов в недрах изменяется пропорционально объему запасов. 

К моменту перехода на подземную разработку, стоимость 

руды в недрах обычно не превышает 113 от общей стоимости 

месторождения. 

Таким образом, если исходить из необходимости полного 

погашения запасов месторождения с учетом того, что стоимость строительства рудника остается неизменной, удельные 

капитальные вложения будут тем выше, чем больше глубина 

открытых работ. Т.е., чем раньше осуществляется переход к 

подземной разработке, тем выше ее эффективность. 

В связи с вышеизложенным не следует прибегать к реконструкции карьера с целью увеличения его глубины, а надо 

стремиться к тому, чтобы разрыв между завершением открытых горных работ и началом подземной добычи был сведен к 

минимуму или вообще отсутствовал. Анализ горнотехнических условий, движения запасов месторождения и чистых денежных потоков показывает, что переход к подземной разработке следует осуществлять на глубине, при которой горизонтальная площадь кимберлитовых рудных тел составляет не 

7 

менее 30 % от их площади на первом добычном горизонте 

карьера. При применении многоярусной схемы разработки 

площадь сечения на поверхности последнего яруса должна 

составлять не менее 50 % от площади на глубине перехода к 

подземной добыче. 

Для обеспечения этих условий необходимо осуществлять 

вскрытие прибортовых и подкарьерных запасов из контура 

карьера. Если на рудниках Южной Африки вскрытие подземных запасов на первой стадии их отработки производят уклонами, переходящими в спиральный съезд, то на рудниках Якутии это исключено в связи со значительной глубиной карьеров. Поэтому ввод в строй подземных рудников, при последовательной отработке трубок с началом строительства после 

завершения открытых горных работ может быть произведен 

только по завершенто строительства в полном объеме, что 

фактически приводит к консервации запасов месторождения 

на этот период, длящийся, как правило, не менее 10 лет. 

Избежать этих проблем можно, начиная строительство 

подземного рудника в период завершения работы карьера, а 

максимальный эффект достигается при использовании для 

этого карьерного пространства. Вскрытие и эксплуатация первого подземного горизонта по временной технологической 

схеме позволит исключить или существенно сократить перерыв между открытыми и подземными горными работами, по-l)'ЧИТЬ дополнительный доход с возможностью его инвестиции в строительство рудника и ускорить ввод его в строй в 

связи с появлением дополнительного фронта работ. 

Обоснование выбора места заложения штолен следует 

осуществлять исходя из обеспечения рационального функционирования временной подземной технологической схемы с 

учетом использования для транспорта рудной массы коммуникаций карьера. Т.е. с одной стороны должны минимизироваться затраты на вскрытие первого горизонта, с другой следует 

учитывать расходы на транспорт и строительство основной 

технологической схемы рудника. 

8 

Одним из важнейших вопросов перехода к подземной 

разработке является доработка прибортовых запасов карьера. 

Проблема заключается в том, что остающиеся запасы, как 

правило, имеют сложную конфигурацию, изменяющуюся как 

по высоте, так и по ширине. Практически эти участки можно 

рассматривать как дополнительные одно или несколько рудных тел. В последнем случае стоит задача преобразования 

этих фрагментов в единый рудник. Это не всегда удается осуществить, и доработка ведется несколькими обособленными 

участками с довольно низкой производительностью и эффек
тивностью. 

Возникновение такой ситуации сопряжено с отсутствием 

взаимоувязки открытой и подземной технологий разработки 

месторождения. 

В связи с этим уже на ранних стадиях ведения открытых 

работ должны быть установлены параметры подземной разработки и возможный диапазон их изменения, который позволяет обеспечить эффективную доработку карьера. Рациональным 

можно признать положение, когда после открытой разработки 

остаются только подкарьерные запасы. Близким к рациональному, когда прибортовые запасы сосредоточены не более чем 

на одном участке. Сложнее, когда прибортовые запасы остаются по всему периметру карьера, а наибольшие трудности 

возникают, когда за бортом запасы рассредоточены на нескольких, отстоящих друг от друга на значительном расстоянии участках. 

© И.Н. Савич 

ПОРЯДОК ОТРАБОТКИ КИМБЕРJШТОВЬIХ 
МЕСТОРОЖДЕIШЙ 

При разработке кимберлитовых месторождений более чем 

где-либо, для обоснования параметров технологий открытых и 

подземных горных работ, а также порядка отработки месторождения необходимо применять комплексный подход, предполагающий комбинированный способ добычи руды. При 

этом комбинация должна осуществляться не только в части 

открытых и подземных работ, но и собственно в подземном 

способе добычи. Наиболее целесообразным, на наш взгляд, 

решением в этом плане является разделение трубки по падению на три яруса. При проведении исследований рассматривались следующие варианты: 

1. Последовательная разработка карьером, далее сверху 

вниз системами с закладкой; 

2. Последовательная разработка карьером, далее сверху 

вниз системами с обрушением; 

3. Параллельная разработка карьером и второго подземного яруса снизу вверх системой с закладкой, а подкарьерных 

запасов сверху вниз системой с обрушением; 

4. Параллельная отработка запасов карьера и подкарьерных запасов системой с закладкой; 

5. Третий вариант со снижением объемов запасов для открытого способа разработки. 

Выбор рационального порядка разработки месторождения 

осуществлялся на основе анализа движения чистых денежных 

потоков и дисконтирования получаемых доходов. На рис. 1 

представлена диаграмма, при анализе которой можно устано
10