5. Технологические факторы, обеспечивающие качество и стабильность рудопотока

Технологические факторы оказывают решающее влияние на качество полезного ископаемого, направляемого на ОФ, при этом они действуют неоднозначно, а иногда и противоречиво. Технологические факторы группируют следующим образом (рис.5.1):

 порядок отработки горизонта;

 размеры (запасы) эксплуатационных блоков;

 системы разработки;

 способы отбойки руды;

 гранулометрический состав рудопотока;

 порядок выпуска и доставки руды;

 способы управления горным давлением.

Порядок отработки горизонта. Можно выделить два основных порядка отработки горизонта: последовательный и выборочный (рис.5.2). В первом случае различают прямой (от центра к  флангам); обратный (от флангов к центру) и комбинированный (от центра к флангам и от флангов к центру) порядок разработки. При

выборочном порядке отработки горизонта к выемке планируются блоки, расположенные по всему горизонту.

При стабильном распределении содержания ПК в рудном теле порядок отработки не влияет на качество рудопотока (содержание ПК в нем не меняется).

При закономерном распределении содержания ПК в рудном теле (полиномы первой и второй степени, экспонента, степенная функция и др.) для управления качеством руды наиболее подходит комбинированный порядок отработки горизонта. При неравномерном распределении содержания ПК в рудном теле управление качеством руды, как правило, может обеспечить только выборочный порядок отработки горизонта.

Размеры (запасы) эксплуатационных блоков. Запасы разных эксплуатационных блоков в зависимости от горно-геологи­ческих условий и технологии добычных работ резко меняются, в среднем от 1500 до 150000 м³. При разном распределении содержания ПК возможны следующие ситуации:

 если содержание ПК в блоке неизменно, то его размеры не сказываются на качестве и стабильности рудопотока;

 если содержание ПК постоянно в блоке и различно в разных блоках, то чем больше запасы руды, тем труднее подбирать шихту, а стабильность качества руды при этом может и улучшаться, и снижаться;

 если содержание ПК и в блоке, и в разных блоках не постоянно, подбор шихты и обеспечение стабильности рудопотока существенно затруднены.

Системы разработки. Главными параметрами системы разработки, определяющими ее воздействие на качество и стабильность, являются разубоживание и потери руды. При этом влияние системы разработки может проявляться по-разному.

На подбор шихты и стабильность рудопотока не влияют следующие системы разработки:

 системы I класса с открытым выработанным пространством, при которых ведется выемка камерных запасов с низким разубоживанием руды;

 системы II класса с магазинированием руды при мощности рудных тел более 0,8 м и минимуме вторичного разубоживания;

 системы III класса с закладкой выработанного пространства при использовании твердеющей и бетонной закладки.

Несущественное влияние на качество рудопотока оказывают системы разработки II, III и VI классов соответственно с магазинированием руды, с закладкой выработанного пространства и с обрушением вмещающих пород под защитой матов, перекрытий и др.

И, наконец, качество рудопотока радикально зависит от систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород, при которых выпуск руды ведется в условиях непосредственного контакта отбитой руды и обрушающихся пород, что вызывает высокое разубоживание рудопотока (VII класс), и систем разработки с магазинированием руды (II класс) при мощности рудных тел (жил) менее 0,8 м.

Технологии отбойки. При оконтуривании рудного тела необходимо стремиться к выбору компромиссных (оптимальных) значений потерь и разубоживания. В иных случаях имеет место «эффект ножниц»: при уменьшении потерь возрастает процент разубоживания и наоборот.

Применение мелкошпуровой отбойки позволяет выдерживать контур рудного тела, обеспечивая минимум разубоживания и потерь руды, т.е. наибольшее соответствие содержания ПК в рудопотоке его значениям в неотбитом массиве. Кроме того, мелкошпуровая отбойка позволяет получать такой гранулометрический состав рудопотока, при котором затраты на дробление минимальны.

При скважинной отбойке и сложной форме рудного тела четко выдерживать его контуры практически невозможно. Поэтому следует оценивать варианты в двух условных границах:

 в границах, обеспечивающих максимальное разубоживание и минимальные потери руды (рис.5.3., кривая 1);

 в границах, обеспечивающих максимальные потери и минимальное разубоживание руды (рис.5.3, кривая 4).

Целесообразным является вариант с оптимальными параметрами и показателями качества рудопотока (рис.5.3, кривая 3).

Гранулометрический состав рудопотока. Кусковатость руды обеспечивается способом отбойки и паспортом БВР. Этот параметр предопределяет весьма существенные затраты по дроблению руды на обогатительной фабрике.

Мелкошпуровая отбойка не приводит к выходу негабарита и дает сравнительно небольшой размер среднего куска. Скважинная отбойка, особенно при веерном расположении скважин, вызывает существенный выход негабарита и значительно больший средний размер куска. Минная отбойка имеет еще более низкие показатели по гранулометрическому составу отбитой руды и в настоящее время практически не применяется.

Сгущение сетки шпуров или скважин до определенного предела снижает кусковатость руды и выход негабарита, но повышает расходы на отбойку руды. Поэтому необходим поиск оптимума влияния этих факторов.

Выпуск и доставка руды. Границы выпуска руды определяют уровни потерь и разубоживания (рис.5.4). Выпуск отбитой руды при ее прямом контакте с обрушенными породами, как правило, сопровождается прорывом пустых пород к выпускному отверстию. Физический процесс истечения руды и породы как сыпучих сред характеризуется условными фигурами – эллипсоидами вращения, равными по объему каждой очередной дозе выпуска руды. Одновременно происходит прогиб поверхности контакта руды и породы.

До момента касания эллипсоида выпуска с поверхностью контакта разубоживание практически отсутствует; затем в дучку начинают поступать породы в объемах, адекватных зоне пересечения эллипсоида выпуска и линии контакта отбитой руды с обрушенными породами. Растущий объем эллипсоида вращения повышает извлечение руды (снижает потери), но при этом увеличивает разубоживание, т.е. снижает качество рудопотока.

Влияние оборудования на процесс доставки руды весьма существенно. Чем меньше емкости доставочных сосудов, тем эффективнее усреднение руды в процессе ее доставки. Выделяют следующие виды доставки:

 скреперную (емкость скребка 0,1-1,0 м³);

 питателями в вагонетки емкостью 1,0-3,0 м³;

 погрузочными машинами (емкость ковша 0,3-5,0 м³);

 погрузодоставочными машинами (ПДМ) емкостью 3,0-10,0 м³;

 самоходными вагонами и самосвалами (емкость кузова 5,0-25 м³).

Сортировка руды по качеству может производиться за счет разгрузки в два или более разных рудоспусков (рис.5.5). Проходятся специализированные рудоспуски под руду определенного диапазона содержаний ПК. Разделение рудопотоков позволяет на последующих этапах управлять их качеством.

Усреднение руды можно проводить и в подземных горных выработках. Один из вариантов – выкладка усреднительных штабелей при отработке рудных залежей камерно-столбовыми системами (рис.5.6). Руда после погрузки экскаватором от груди забоя, самосвалом доставляется в уже отработанную камеру. В ней с помощью бульдозера организуется штабель с горизонтальной отсыпкой руды. Экскаватор с другой стороны штабеля ведет черпание и отгрузку руды вертикальными слоями. Благодаря этому происходит усреднение рудопотока – перемешивание руды с различным содержанием ПК.

При управлении выпуском и доставкой руды за счет компьютерного регулирования доставки из планируемых выпускных отверстий (дучек, ортов-заездов и др.) работы выполняются в следующем порядке (рис.5.7):

1. В компьютер поступает информация о содержании ПК в неотбитой руде, полученная в результате анализа проб при бурении взрывных скважин в секции, подлежащей выпуску. Среднее содержание ПК, определенное статистической обработкой, принимается за планируемое, постоянно поддерживаемое в период выпуска секции, а также служит для корректировки месячных и годовых планов горных работ.

2. Датчики контроля содержания ПК, установленные непосредственно в выпускной выработке, постоянно определяют содержание ПК в руде, поступающей на доставочную выработку (орт-заезд). Они позволяют определять содержания ПК в руде на ковш вперед. Эта информация подается в компьютер.

3. После анализа и обработки по специально созданной программе информации о содержании ПК в руде, выпущенной на орты-заезды, а также о содержании ПК в предыдущих порциях (содержится в памяти компьютера) и информации о состоянии отбитого, выпускаемого массива (понижение поверхности контакта руды и вмещающих пород) на монитор, установленный на пункте разгрузки (погрузки) или на ПДМ, выдается команда для машиниста: из какого погрузочного заезда (выпускной выработки) брать следующую порцию руды.

Руда, поступившая в транспортные сосуды (вагонетки), будет перемешиваться в небольших объемах емкости ковша ПДМ при разгрузке в рудоспуск. Этим будет сглаживаться спектр колебаний содержания ПК. Кроме того, диспетчер имеет подробную информацию о качественных характеристиках рудопотока, поступающего на разгрузку, и получает возможность исключать появление неконтролируемой дисперсии содержания ПК.

Способ управления горным давлением. Рассмотрим влияние следующих основных способов управления горным давлением на качество рудопотока: оставление целиков, магазинирование руды, закладка выработанного пространства и обрушение руды и вмещающих пород.

Рудные целики (регулярно расположенные) вызывают снижение качества рудопотока, а породные целики с убогой рудой (предпочтительней нерегулярное их расположение) обеспечивают повышение качества рудопотока. При магазинировании руды (за счет знакопеременной нагрузки магазинированной руды на висячий и лежачий бока) во время выпуска активизируется вторичное разубоживание, что ухудшает качество руды.

Закладка выработанного пространства в зависимости от типа и качества работ может существенно сократить потери и разубоживание руды (упрочненная или бетонная закладка) либо вызывать потери (просыпание мелочи в закладку) или разубоживание (при поддирке верхнего слоя закладки) руды (рыхлая закладка без настилки полков).

Обрушение руды и вмещающих пород при пустых вмещающих породах влияет на качество руды весьма негативно, а при наличии в пустых породах полезного компонента может влиять позитивно.