6. Организационно-Технические факторы, позволяющие регулировать и поддерживать качество и стабильность рудопотока

Эта группа факторов (рис.6.1) зачастую определяюще, хотя и неоднозначно, влияет на качество полезного ископаемого, направляемого на ОФ.

Выделяют следующие группы организационно-технических факторов:

 концентрация горных работ;

 деконцентрация горных работ;

 производительность забоя, блока, панели (нагрузка);

 кондиции на отгружаемую руду;

 методы и средства опробования рудопотока;

 технические сооружения и средства управления качеством руды;

 управление подземным транспортом.

Концентрация горных работ. Ведение добычных работ одновременно на ограниченном участке рудного тела или горизонта (рис.6.2) снижает до минимума опережающие инвестиции (на проведение горно-капитальных выработок, приобретение оборудования и др.) и эксплуатационные затраты (на поддержание выработок, проветривание, энергетическое обеспечение и др.).

Если содержание ПК в рудном теле постоянно, то концентрация горных работ вполне приемлема, ибо не влияет на качество и стабильность рудопотока (нет сложностей с подбором шихты). При изменении содержания ПК в рудном теле по одной из закономерностей (полиному первого или второго порядка, гиперболе, экспоненте и др.) подбирать шихту, а также поддерживать качество и стабильность при выходе из строя бедных или богатых блоков затруднительно. Возникает угроза существенных потерь полезного ископаемого за счет вынужденного перевода бедных блоков в забалансовые. При хаотичном распределения ПК в рудном теле концентрация горных работ не допустима, так как практически невозможно подобрать шихту на достаточно продолжительный период работы горизонта.

Рис.6.2. План горизонта и графики изменения содержания ПК при концентрации горных работ (левое крыло) и деконцентрации (правое крыло).

Условные обозначения см. рис.5.2

Деконцентрация горных работ. Рассредоточение эксплуатационных блоков на горизонте и (или) по этажам (рис.6.2) требует опережающих инвестиций (на проведение горно-капитальных выработок, приобретение оборудования и др.), дополнительных издержек производства (на поддержание выработок, проветривание, энергетическое обеспечение и др.) и вызывает «замораживание» средств.

Деконцентрация горных работ на горизонте (этаже) возможна при любом распределении ПК в рудном теле. Она зачастую необходима при переменном содержании ПК, так как позволяет легко подобрать шихту из блоков с разным содержанием в плановом и аварийном режимах, а также сравнительно просто поддерживать стабильность качества рудопотока. Кроме того, деконцентрация обеспечивает наибольшую полноту отработки запасов. Следует отметить, что деконцентрация не всегда допустима по условиям горного давления. Возможности, позитивные и негативные стороны деконцентрации горных работ при помощи увеличения количества эксплуатируемых горизонтов (этажей) аналогичны таковым при деконцентрации на одном горизонте.

Производительность забоя, блока, панели (нагрузки). Производительность эксплуатационного блока (нагрузка) является одним из главных средств управления качеством рудопотока. При заданных потребителем (ОФ) регламентах (_ОФ – содержание ПК в рудопотоке на ОФ и А_р – количество отгружаемой руды), необходимо выдерживать качественные характеристики добытой руды на уровне _р = (1  )_ОФ, где _р – содержание ПК в добытой руде;  – допустимые колебания содержания ПК в рудопотоке, доли единицы.

Среднее содержание ПК в рудопотоке на ОФ зависит от производительности i-х эксплуатационных блоков Р_i и содержания ПК в добытой из них руде _i:

при этом  =  .

Повышение уровня стабильности содержания ПК в рудопотоке обеспечивается увеличением производительности блока до определенных пределов. Если увеличение производительности блока (забоя) приводит к значительному сокращению их количества в эксплуатации, то возможности подбора шихты и регулирования стабильности рудопотока существенно ухудшаются.

Кондиции на отгружаемую руду. Кондиции на содержание ПК в руде определяются двумя показателями:

 бортовым содержанием, т.е. наименьшим содержанием полезного компонента, по которому оконтуривают рудное тело, с обеспечением среднего содержания ПК, соответствующего промминимуму;

 промминимумом (промышленным минимальным содержанием ПК), т.е. средним содержанием полезного компонента в руде, отвечающим требованиям рынка.

Существует много методов определения кондиций на содержание ПК в руде. Обобщенно и схематизировано их можно формализовать в виде следующих этапов:

Поясним схему поэтапно:

1. Последовательный перебор (назначение) бортовых содержаний _борт, по каждому из которых производится оконтуривание рудного тела (например, при помощи пакета Data Mining). По графику изменения содержания ПК в рудном теле (рис.6.3) устанавливается его средняя мощность m.

2. Подсчет запасов руды Q в пределах оконтуренного рудного тела.

3. Определение среднего содержания ПК _ср в оконтуренных запасах.

4. Расчет себестоимости добычи руды (С_р) и конечной продукции (С_м).

5. Формирование цены руды или продукции Ц_р.

6. Сопоставление этих показателей с рыночной ценой Ц.

7. Если цена руды или продукции Ц, больше ее рыночной цены Ц_р, то назначается новое _борт и процесс определения кондиций повторяется. Если цена руды или продукции меньше либо равна рыночной, то данное значение _борт принимается за граничное _{борт. конд}, обеспечивающее промминимум, а _ср назначается промышленно минимальным (кондиционным) _конд.

Методы и средства опробования рудопотока. Опробование – получение информации о качестве (содержании) руды. Оно проводится в массиве руды, в рудопотоке от забоя, в рудопотоке от эксплуатационных блоков (панелей), в рудопотоке на горизонте, в общерудничном рудопотоке.

Опробование характеризуется периодичностью (частота взятия проб и сроки их обработки), информативностью (объем и качество представленной информации) и объективностью (достоверность отбора и обработки проб).

Технические сооружения и средства управления качеством руды. К техническим сооружениям, средствам и оборудованию по обеспечению управления качеством и стабильностью рудопотока относятся сооружения и выработки для разделения руды по сортам , для усреднения руды и для разделения и усреднения рудопотоков.

Для разделения руды по сортам используют следующие сооружения:

 специализированные стволы для выдачи руды разных сортов (классический пример – рудник Кируна в Швеции, на котором построено девять рудоподъемных стволов для выдачи руды разных сортов);

 капитальные и участковые рудоспуски, разделенные по сортам руды (появились впервые на канадских медных рудниках и в настоящее время широко распространены в горно-добывающей промышленности России и мира);

 бункеры по сортам руды (в Кривбассе четыре подземных бункера для мартеновской, рядовой и разубоженной руды, а также пустой породы).

Для усреднения руды предназначены усреднительные склады и штабели (рис.6.4-6.6) постоянного (непрерывного) действия (через них проходит вся добытая руда) и периодического (временного) действия, которые служат резервными для подмешивания руды другого качества с целью обеспечить требования ОФ.

Штабель – это организованный отвал руды на поверхности или в крытом складе. Принцип усреднения заключается в отсыпке штабеля горизонтальными (рис.6.4, а) или наклонными (рис.6.5, а) слоями и отгрузкой его встречными (поперечными) слоями (рис.6.4, б и 6.5, б).

1

2

3

4

Рис.6.6. Усреднительный склад с поперечно-продольной укладкой руды горизонтальными слоями

1 – система конвейеров для поперечно-продольной укладки руды;

2 – погрузодоставочная машина; 3 – выезд (ворота); 4 – направления

отсыпки руды

Усреднительный склад – это, как правило, крытое помещение, оборудованное механизмами для смешивания руды. Усредняемую руду отсыпают горизонтальными (рис.6.6) и наклонными слоями, гребнями, конусами и др. Отгрузку ведут встречными слоями.

Кроме того, для усреднения руды используют бункеры и машины с подбирающим и разрыхляющим устройствами.

Руда из различных забоев, блоков или горизонтов подается в общий (усреднительный) бункер. При разгрузке истечение руды происходит по фигурам выпуска – эллипсоидам вращения, что ведет к интенсивному перемешиванию руды (рис.6.7).

Принцип действия усреднительных машин (рис.6.8) состоит в последовательном по фронту штабеля разрыхлении руды, подбору ее скребковым транспортером, черпаковым колесом или другим устройством и доставки к магистральному конвейеру либо другому виду транспорта. При горизонтальной или встречно-наклонной отсыпке штабеля, такая машина обеспечивает высокое качество усреднения руды.

Для разделения или усреднения рудопотоков применяют аккумулирующие подземные выработки, подземные и поверхностные бункеры и усреднительные и разделительные штабели.

В аккумулирующих подземных выработках (штреках, ортах, рудоспусках, отработанных камерах и др.) размещается руда различного качества. При необходимости в общий рудопоток добавляется руда из этих выработок.

Подземные и поверхностные бункеры различной конструкции (рис.6.9) начали использовать в 50-е гг. прошлого века. Отгрузка руд в думпкары или самосвалы из одной секции (ячейки) бункера с конкретным содержанием ПК  обеспечивает разделение рудопотоков. Расчетное (программируемое) дозирование руды в каждый транспортный сосуд из всех ячеек позволяет управлять ее качеством за счет смешивания рудопотоков с получением среднего содержания ПК:

где i – номер секции (ячейки) бункера; n – количество секций.

Усреднительные и разделительные штабели входят в усреднительный комплекс, размещенный на поверхности. Комплекс обеспечивает управляемое смешивание шести сортов руды (рис.6.10). По железнодорожным путям составы с добытой рудой подаются на разгрузку в первый сектор комплекса. Каждый сорт руды разгружается в свой штабель (с I по VI), который планируется и формируется бульдозером. В это время в другой, симметричной части комплекса – втором секторе – ведется дозированная в соответствии с усреднительными расчетами загрузка думпкаров из разных штабелей (с VII по XII). После завершения погрузки состав с усредненной рудой отправляется на ОФ. После окончания заполнения рудой штабелей первого сектора, погрузочные работы переводятся туда, а во втором секторе начинается отсыпка и формирование новых штабелей. При необходимости этот комплекс может работать и в режиме разделения рудопотоков.

Внутришахтный транспорт. Управление подземным транспортом является определяющим при регулировании качества общешахтного рудопотока. Оно может выполняться диспетчером по собственному усмотрению или с использованием программного управления на базе компьютерных технологий. Например, на Тырныаузском вольфрамомолибденовом комбинате управление внутришахтным транспортом было полностью компьютеризировано и автоматизировано.