1. Определение балансовых запасов и срока отработки месторождения

Запасы полезных ископаемых в недрах иногда разделяют на две группы, подлежащие отдельному учету:

балансовые запасы, удовлетворяющие промышленным кондициям, т.е. экономически выгодные для разработки в настоящее время;

забалансовые запасы, которые вследствие низкого содержания полезного компонента, малой мощности рудных тел сложности условии разработки или вследствие отсутствия промышленных методов переработки данного типа полезного ископаемого, хотя и не могут быть использованы в настоящее время, но представляют объект для промышленного освоения в будущем.

Z_б = Н • L • m • γ, м

где:Z_б - балансовые запасы месторождения, т.

Н -длина рудного тела по падению, м-680.

L -длина рудного тела по простиранию, м-450.

m – мощность рудного тела, м-6.

γ- объемный вес руды, т/м-2,67.

Z_б =850·450·6·2,67=6127650 т

Срок отработки месторождения зависит от запасов и производительности рудника.

; лет

где t -срок отработки месторождения, лет.

С_изв - коэффициент извлечения руды-0,85.

Рр - -разубоживание руды-0,05.

А_г - годовая производительность рудника. млн.т/год-12.

0,5; лет

Разубоживание - это снижение содержания полезных компонентов в добытой руде по сравнению с промышленной рудой за счет промешивания к руде пустой породы.

Разубоживание так же, как и потери руды, вызывает экономический ущерб.

2. Расчет физико-механических свойств и горнотехнологических параметров горных пород

Механические свойства характеризуют поведение пород при воздействии силовых нагрузок.

К базовым (основным) механическим свойствам горных пород относятся модуль продольной упругости (модуль Юнга) Е, коэффициент относительных поперечных деформаций (коэффициент Пуассона), пределы прочности при сжатии σ_сж. и растяжении σ_р,

Горно-технологические параметры характеризуют поведение пород при воздействии на них инструментом, рабочими (Р) органами горных машин или технологией ведения горных работ. Эти свойства проявляются только при техногенном воздействии на массив.

Под пределом прочности понимают предельное напряжение, при котором образец горной породы разрушается:

где: Р – разрушающая нагрузка;

F – площадь поперечного сечения образца, на которую действует приложенная нагрузка.

Предел прочности при одноосном сжатии образцов горных пород (прочность на сжатие) σ_сж - широко используемая в горном деле характеристика прочности пород. Прочность на растяжение значительно ниже прочности на сжатие. Предел прочности на сжатие в 5-8, а иногда в 10-40 раз выше предела прочности на растяжение.

Для практических расчетов (если не известны данные испытаний горных пород на растяжение) предел прочности пород на растяжение определяют по таблице:

Относительные значения прочностных параметров пород

Порода	σ р/σсж	σ изг/σсж	τсдв/σсж
Гранит	0,02-0,04	0,08	0,09
Песчаник	0,02-0,2	0,06-0,2	0,1-0,12
известняк	0,04-0,1	0,08-0,1	0,15

Ориентировочно определяется прочностная характеристика горной породы – предел прочности на одноосное сжатие горных пород по которым производится выработка:

на сжатие

(МПа)

σ_сж=10 8=80 (МПа)

на растяжение

σ_р=0,2 σ_сж(МПа)

σ_р=0,2 80=16 (МПа)

f – крепость породы – 8

Модуль упругости Юнга представляет собой отношение действующего нормально к плоскости напряжения к относительной линейной упругой деформации образца:

где: σ – действующее напряжение;

Коэффициент поперечных деформаций (коэффициент Пуассона) ν устанавливает отношение между поперечной и продольной относительными деформациями

Коэффициент Пуассона для большинства горных пород изменяется в интервале от 0.16 до 0,35. Пределы изменения 0,1–0,45.

Модуль упругости E – называется коэффициент, равный отношению нормального напряжения к относительной линейной упругой деформации.

Так, как не известно , определим модуль упругости горной породы по значениям скорости упругой волны:

где: С_р–скорость упругой волны –4800 м/с

γ–(ρ) – плотность породы – 2,67*10³ кг/м³

ν – коэффициент Пуассона – 0,28

Подставив значения получим:

Модуль сдвига G–коэффициент пропорциональности между касательным напряжением и упругой деформацией сдвига. Определяется по формуле:

Отсюда:

В связи с наличием трещиноватости, прочность массива горных пород обычно меньше, чем отдельного слагающего этот массив куска (структурного блока). С увеличением степени трещиноватости прочностные характеристики массива пород уменьшаются, а деформационные увеличиваются.

Для получения прочности характеристик массива через прочность образцов в расчеты вводят коэффициент структурного ослабления К_с (отношение прочности породы в массиве к прочности в куске). Значение Кс можно ориентировочно приникать в зависимости от степени трещиноватости.

Среднее расстояние между поверхностями ослабления породы,м	Коэффициент Кс
более 1,5	0.9
от 1,5 до 1	0.8
от 1 до 0,5	0.6
от 0,5 до 0.1	0,4
менее 0,1	0.2

Когда известна интенсивность трешиноватости массива, то коэффициент Кс может быть также определен по графику, представленному на рис. 1, где по оси абсцисс отложена интенсивность трещиноватости (В/в).

Коэффициент структурного ослабления Кс определяем по следующему графику для B/b

B₁/b=4/0,5=8;

Кс=0,4

где:В – линейный размер рассматриваемой области

b – размер структурного блока кусков

Рисунок 1 Зависимость коэффициента структурного ослабления от интенсивности трещиноватости.

Коэффициент длительной прочности ξ показывает уменьшение прочности породы в результате увеличения длитель­ности воздействия нагрузки. Он равен отношению предела прочности при стандартных испытаниях к пределу длительной прочности горной породы (при длительном воздействии нагрузки). Значение коэффициента длительной прочности ξ рекомендуется принимать для пород с хрупким характером разрушения (граниты, кварциты, песчаники с кварцевым цементом и т. п.) . = 0,5-0,7

Предел прочности пород в массиве на длительное сжатие:

R_сж=σ_сж·Кс·ξ

R_сж=80·0,4·0,82=26,24 (МПа)

Предел прочности пород в массиве на длительное растяжение

R_р = σ_р · Кс ·ξ

R_р =16·0,4·0,82=5,2 (МПа)

Коэффициент крепости породы по Протодьяконову определяется по формуле:

3. 

σ_сж - предел прочности на одноосное сжатие.

Связь между σ_сж и f в области больших значений σ_сж может быть выражен эмпирической формулой

f = 0,33 • 10^-7σ_сж + 0,58 • 10^-7σ_сж

f = 0,33 • 10^-7·80 + 0,58 • 10^-7·80=7,28• 10^-7Мпа