Проектирование горных предприятий

МОСКОВСКИЙ 
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

РЕААКQИОННЬIЙ 

С О В Е Т 

Председатель 

Л.А. ПУЧКОВ 

Зам. председателя 

л.х. гитис 

Члены редсовета 

И.В. ДЕМЕНТЬЕВ 

А.П. ДМИТРИЕВ 

Б.А. КАРТОЗИЯ 

В.В. КУРЕХИН 

М.В. КУРЛЕНЯ 

В.И. ОСИПОВ 

э.м. соколов 

К.Н. ТРУБЕЦКОЙ 

В.В.ХРОНИН 

В.А. ЧАНТУРИЛ 

Е.И. ШЕМЯКИН 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 

московского 

ГОСУДАРСТВЕННОГО 

ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 

ректор МГГУ; 

чл.-корр. РАН 

директор 

Издательства МГГУ 

академик РАЕН 

академик РАЕН 

академик РАЕН 

академик РАЕН 

академик РАН 

академик РАН 

академик МАН 
ВШ 

академик РАН 

профессор 

академик РАН 

академик РАН 

ВЫСШЕЕ ГОРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 

В. А. ШЕСТАКОВ 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ 

ГОРНЬIХ 

ПРЕАПРИЯТИЙ 

Издание 3-е, переработаппое 

и дополпеппое 

Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по образованию в области горного дела в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся по 

специальности «Подземная разработка .месторождений полезных ископаемых» направления подготовки дипломированных специалистов «Горное дело» 

МОСКВА 

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО 

ГОСУДАРСТВЕННОГОГОРНОГО 

УНИВЕРСИТЕТА 

2 
о о 3 

у 
дк 622.2(076.5) 

ББК 33.1 
ш 51 

Рецензенты: 

• 
кафедра «Разработка рудных месторождений» Северо-Кавказского государственного технологического университета (зав. 

кафедрой д-р техн. наук 0.3. Габараев); 

• 
проф., д-р техн. наук А.А. Петросов (Московский государственный горный университет) 

Шестаков В.А. 
Ш 51 
Проектирование горных предприятий: Учебник для вузов.- 3-е 

изд., перераб. и доп. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2003. -795 с. 
ISBN 5-7418-0207-9 (в пер.) 

Изложены основные сведения по проектированию горных предприятий, 

главным образом, применительно к условиям рудных месторождений. Освещены вопросы организации и содержания проектно-сметных работ. Рассмотрены методы решения проектных задач, способы и системы разработки, комплексные технологические схемы. Даны обоснования производственной мощности предприятий, календарных планов рудника. Приведены сведения по 

разработке горно-механической части проекта, составлению календарного 

плана. Большое внимание уделено охране окружающей среды. Особый интерес 

представляют научно-методические основы проектирования применительно к 

современным экономическим условиям, а также созданию САПР на базе комплексного подхода к решению основных вопросов строительства и эксплуатации рудников. 

Для студентов вузов, обучающихся по специальности ((Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» направления подготовки дипломированных специалистов ((Горное дело». Может быть использован в практической работе инженерно-техническими работниками производства, а также 

проектных и научно-исследовательских институтов. 

ISBN 5-7418-0207-9 
© В.А. Шестаков, 1995 
© В.А. Шестаков, 2003 

у 
дк 622.2(076.5) 

ББК 33.1 

© Издательство МГГУ, 1995, 2003 
© Дизайн книги. Издательство МГГУ, 2003 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

«Проектирование горных предприятий» главная заключительная и обобщающая дисциплина для подготовки горных инженеров по специальности «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых». Вместе с тем, она продолжает основной курс по подземной разработке рудных месторождений, завершая теоретические основы специальности при 

подготовке горных инженеров рудной специализации. Она продолжает курсы «Технология подземной разработки рудных месторождений», «Горные машины», «Экономика горной промышленности» и другие специальные дисциплины, представляя 

собой главную суть, содержание и комплексную увязку этих 

курсов вместе взятых для решения всех основных инженерных 

задач проектирования и эксплуатации рудников. Цель этой дисциплины- познакомить слушателей с научными основами проектирования, современными критериями экономической оценки 

и методами выбора наилучших (оптимальных) параметров рудников, технологии горных работ и других технических решений, 

принципами создания автоматизированных систем проектирования (САПР), их перспективой, методами оценки эффективности САПР, а также с существующим порядком и организацией 

выполнения проектных работ и основным содержанием проекта 

горного предприятия. Кроме того, в ней рассматривается основное содержание документов, регламентирующих работы по 

проектированию и строительству горных предприятий. 

На основе знаний теории решения задач и организации 

проектирования студенты должны уметь выбирать оптимальные 

варианты производственной мощности горного предприятия и 

оконтуривания запасов месторождения, способов разработки, 

схем и параметров вскрытия и подготовки залежей полезного 

ископаемого, систем разработки, комплексов оборудования в 

увязке с технологией горных работ, календарных планов строительства и эксплуатации рудников. Студентам необходимо получить практические навыки использования современных методов (в том числе экономико-математических с применением новейшей вычислительной техники) для обоснования проектных 

5 

решений, а также составления основных частей проекта и рабочей документации (технологической, строительной, техникоэкономической и др.). 

Знание теоретических основ и принципов проектирования 

рудников необходимо в практической работе каждому горному 

инженеру независимо от того, где ему придется работать: на руднике, в проектной организации или в научно-исследовательском 

институте. В связи со спецификой горного производства, вследствие непостоянства горно-геологических условий, перемещения рабочих мест, частого изменения технологии горных работ каждому 

горному инженеру приходится много проектировать, а также оценивать, рассматривать, утверждать и претворять в жизнь очень 

большое количество различных проектов. Технический прогресс 

на рудниках непосредственно связан с проектированием. 

Данное издание учебника переработано и в значительной 

мере дополнено по сравнению с первым и вторым изданиями (2-е 

изд.- 1995 г.). 

При подготовке учебника к третьему изданию принимали 

участие и являются соавторами отдельных разделов проф., д-р 

техн. наук В.И. Голик (17), Н.И. Сысоев (6, 14), В.Н. Игнатов (3, 4, 
12), Ю.И. Разоренов (l, 3---5, 1 О, 11), В.А. Ткачев (6), Г.Ф. Каган 
(l 0---12), В. И. Павленко (3, 6, 8), канд. экон. наук Н.Ю. Ковалева 
(3, 6, 8, 9), канд. техн. наук А.А. Белодедов (3, 6, 8, 9), Т.В. Литовченко (3---5, 8, 12), Л.М. Акимов ( 4-6, 1 0). 

Автор приносит глубокую благодарность всем специалистам 

за их добрые замечания и советы по улучшению рукописи. 

ВВЕДЕНИЕ 

Проектирование горных предприятий (рудников) в современных условиях должно быть нацелено на радикальное улучшение использования природных ресурсов, сырья, материалов, топлива и энергии на всех стадиях от разведки и добычи полезных 

ископаемых, их комплексной переработки до выпуска и использования конечной продукции. В горно-добывающих отраслях промышленности суть коренных перемен в будущем, при переходе к 

рынку, заключается в перенесении центра внимания с количественных показателей на качество и эффективность, с промежуточных 
на конечные результаты, с расширения производственных фондов на их обновление, с наращивания топливно-сырьевых ресурсов на улучшение их использования, на всемерное повышение технического уровня и качества продукции. Поэтому перед 

горно-добывающей промышленностью во весь рост встают проблемы более полного и комплексного использования всех полезных ископаемых, пород вскрыши, отходов обогащения и воды, а 

также уменьшения землеемкости добычи и рекультивации земель. 

На разведку и добычу полезных ископаемых в нашей стране 

расходуется до 40 % капиталовложений, примерно одна треть производственных ресурсов и около 20 % трудовых ресурсов страны. 

И основная часть расхода этих ресурсов приходится на подземный 

способ. Тем не менее, в силу необходимости разработки богатых и 

глубокозалегающих месторождений доля подземного способа при 

добыче полезных ископаемых довольно велика. Так, подземным 

способом добывается 67 % цветных и редких металлов, более 50 % 

руд горной химии, около 60 % угля, около 1 00 % калийных солей. 

И, конечно, число рудников в несколько раз больше числа карьеров, так как мощности рудников в несколько раз меньше мощности карьеров. Подземный способ наиболее дорогой и трудоемкий. Но ценность руды, например, в цветной металлургии, примерно в 4 
раза больше, чем руды из 
карьеров. 
Поэтому 

проектирование горных предприятий с подземным способом разработки дело особой важности и ошибкИ при проектировании 

рудников (особенно методические) могут повлечь огромный перерасход средств и различных ресурсов. 

7 

В то же время точные и достоверные решения могут обеспечить огромную экономию. Современные требования минимума затрат всех материальных и трудовых ресурсов, более полного и 

комплексного использования запасов недр, охраны других природных ресурсов и сложность задач обусловливают необходимость применения методов экономико-математического моделирования, расчетов с помощью современной вычислительной техники, а в перспектине создания и внедрения системы автоматизированного проектирования шахт и рудников (САПР). Применение этих методов для решения всех задач обеспечит более рациональное использование затрат не только на проектирование 

горных предприятий, но и их эксплуатацию. 

Научные принципы проектирования рудников впервые были 

сформулированы проф. Н.И. Трушковым. Эти принципы до сих 

пор не потеряли своего значении. Наиболее полно вопросы теории 

и практики проектирования рудников обобщил последователь 

Н.И. Трушкова проф. Н.И. Городецкий, который создал первое в 

нашей стране учебное пособие по курсу проектирования рудников 
[12]. Следует отметить и второе учебное пособие- проф. В.Н. Семевского [41]. Огромный вклад в теорию решения таких важнейших задач проектирования рудников, как определение их производственной мощности, параметров вскрытия и подготовки, высоты этажа, выбора и оценки систем разработки, обоснование 

условий рационального использования недр и многие другие, сделал акад. РАН М.И. Агошков. 

Проблемные вопросы проектирования подземных работ рассмотрены в трудах акад. РАН Е.И. Шемякина, чл.-корр. РАН Д.М. 

Бронникова, Д.Р. Каплунова, Л.А. Пучкова и Ю.Н. Малышева, теория выпуска руды освещена в трудах акад. АН Украины Г.М. Малахова, проф. В.В. Куликова, Н.Г. Дубынина и др. Большой вклад в 

решение ряда проблем проектирования рудников внесли проф. А.С. 

Воронюк, Н.З. Галаев, И.В. Дементьев, Н.В. Дронов, Н.Ф. Замесов, 

Н.Х. Загиров, В.Р. Именитов, А.А. Кавтаськин, В.Н. Калмыков, И.А. 

Ковалев, Е.В. Кузьмин, Г.Г. Ломоносов, А.С. Малкин, Е.И. Панфилов, И.М. Панин, А.А. Петросов, В.А. Симаков, М.Н. Цыгалов, канд. 

техн. наук А. О. Баранов, В.К. Мартынов и другие. 

Огромный вклад в теорию проектирования, в частности, в разработку принципов динамического проектирования, научных основ 

управления качеством, унификации горных чертежей сделали акад. 
РАН Н.В Мельников, В.В. Ржевский, К.Н. Трубецкой, чл.-корр. РАН 

В.Л. Яковлев, проф. А.И. Арсентьев, Ю.И. Анистратов, Ж.В. Бунин, 

Ф.Г. Грачев, М.А. Ревазов, С.С. Резниченко, В. Н. Мосинец, Г.В. Се
8 

кисов, В.А. Харченко, В.С. Хохряков, В.А. Щелканов, Б.П. Юматов. 

Эти принцилы одинаково применимы как на открытых работах, так и 

на подземных. Следуеr отмеrить также крупный вклад в практику 

проектирования рудников известных проектировщиков Г.Е. Гулевича, В.Л. Колибабы, Н.А. Короткова, М 
Г. Седлова, Н.С. Синдаровского, Ю.Г. Скорнякова, П.Е. Следзюка, благодаря старанию которых на рудниках стали широко применяться прогрессивные технологии горных работ, а в проектных организациях современные 

меrоды и нормативы проектирования. 

За последние десятилеrия в горной науке и горной промышленности, а также в теории и практике проектирования произошли 

серьезные изменения. Резко возросли объемы горных работ и масштабы рудников. Изменились техника, технология и организация 

разработки. Создана целая сеrь проектных организаций, которые 

накопили большой опыт проектирования. Разработаны новые методы решения задач по оптимизации технологических параметров 

с применением последних достижений математики, техники и экономической науки. 

Для рудников и шахт разработаны прогрессивные нормы технологического проектирования (Гипроруда, Гипроцвеrмеr, Центрогипрошахт), созданы типовые меrодические указания (ТМУ) по рациональному использованию недр, выполнены исследования по прогнозу технического прогресса на рудниках (ИПКОН РАН) и т.д. В 

связи с постоянным ростом масштабов горных работ и производетвенной мощности горных предприятий, а также с усложнением условий разработки (переход на фланги месторождений, на большую глубину и т.д.) точное определение параметров рудников и выбор технологии подземной разработки месторождений становятся одной из 

важнейших проблем горной науки и практики. В нашей стране масштабы рудников и шахт достигли нескольких миллионов тонн в год. 

Так, в черной меrаллургии в настоящее время работают и проектируют шахты мощностью от 3 до 4,5 млн т/год. Ошибка при проектировании таких шахт только в l О %, что считаеrся вполне допустимым 

в горной промышленности, обойдеrся в десятки миллионов рублей. 

В цвеrной меrаллургии ошибка при проектировании рудников, 

разрабатывающих сложные месторождения, можеr стоить чуть ли не 

половину капитальных и эксплуатационных затрат из-за неподтверждения запасов. В угольной промышленности ошибка при проектировании современной шахты средней производственной мощностью 
l ,6----4,5 млн т, даже очень малая, можеr стоить десятки миллионов 

рублей капиталовложений, а по эксплуатационным расходам сотни миллионов рублей за срок существования шахты. 

9 

Мощности всех горных предприятий постоянно растут. По 

мере роста мощностей увеличивается степень ответственности за 

правильиость проектных решений, так как при большой производственной мощности горного предприятия даже малая ошибка может привести к большому экономическому ущербу. Оптимизация 

параметров горных предприятий и технологии горных работ применительно к условиям рудных месторождений затрудняется из-за 

сложности горно-геологических условий, отсутствия в ряде случаев четкой границы оруденения и ряда других причин. Как правило, 

на этих месторождениях главные параметры месторождений и 

рудников (балансовые запасы, кондиции, показатели извлечения 

запасов, производительность рудника, размеры рудничного поля, 

глубина разработки и др.) определяются без достаточной взаимоувязки. Обычно параметры рудников принимаются в проектах постоянными на весь срок, и пересмотр их заранее не предусматривается. Заложенные в расчет кондиций параметры и показатели работы рудника, в том числе производственная мощность рудника, 

на стадии проектирования н ер едко изменяются в 1 ,5--2 раза в 

большую или меньшую сторону. Часто запроектированная мощность предприятия в процессе эксплуатации осваивается лишь на 
60--70 %, а по конечной продукции- на 48--50 %. Примерам может служить Урупский ГОК, где запасы металлов подтвердились на 
48 %, так же, как в среднем и по другим 19 предприятиям, разрабатывающим месторождения свинца, цинка, меди, вольфрама, сурьмы и других металлов. 

На сложных рудных месторождениях лишь в 40--50 % случаев варианты технологии, предусмотренные в расчете кондиций и 

заложенные в проект рудника, применяются на практике после 

ввода рудника в эксплуатацию. Отклонения от оптимума приводят 

к огромным перерасходам капитальных средств и эксплуатационных затрат. Этого можно избежать, если применять при проектировании современные научные методы. В случае неподтверждения 

геологических данных о запасах, можно после строительства и 

сдачи в эксплуатацию рудника частично избежать огромного перерасхода средств, если вновь оптимизировать параметры рудника 

и месторождения с учетом фактически Подтвердившихея запасов 

балансовых и забалансовых руд. 

Одна из главных задач курса состоит в том, чтобы научить 

студентов современным методам оптимизации при решении конкретных задач и на основе усвоения главных принципов оптимизации избегать возможных ошибок проектирования. Главной целью 

10