книги из ГПНТБ / Байков, Б. Н. Технико-экономическое нормирование потерь и разубоживания полезных ископаемых при добыче

отверстиями, при всех прочих постоянных факторах, количество руды, выпускаемой из компенсационного пространства, растет, увеличивается и количество извлекаемой рудной массы из блока, а количество примешиваемых пустых пород остается постоянным. Таким образом, складывается впечатление мнимого благополучия, что примешивание и разубоживание руды уменьшаются. При не­ изолированном выпуске основное влияние на показатели извле­ чения оказывает количество руды, выпущенной за период плавного опускания контакта руды с породой до критической высоты, а также то, что абсолютное количество извлеченных при выпуске пород не зависит от высоты блока, а относительное их количество обратно пропорционально высоте блока.

Следует подчеркнуть, что при переносе результатов лабора­ торных опытов в натуру обычно забывают учесть количество руды, извлеченной из компенсационного пространства, так как в лабо­

женное в процентах) занижают. Чем больше коэффициент раз­ рыхления, тем больше разница в показателях извлечения руды в модели и натуре. Характер зависимостей может быть также различным.

не зависит от высоты блока. На характер графиков влияют раз­ ница в плотности руды и пород. При моделировании необходимо соблюдать подобие натуры и модели. Обычно пытаются достиг­ нуть подобия по всем физико-механическим характеристикам: гранулометрическому составу, коэффициенту разрыхления, углу внутреннего трения, сцеплению и др. ОднаКо одновременно до­ стигнуть подобия всех характеристик сыпучих материалов невоз­ можно, чем и объясняется различие показателей извлечения руды,

показателей сыпучести р. Показатель сыпучести, определенный в производственных условиях (в натуре), автоматически учитывает влияние всех факторов. Масштаб подобия М равен отношению показателя сыпучести руды в натуре ри к показателю сыпучести руды в модели рм. Если масштаб подобия задан, то по этой зави­ симости находим показатель сыпучести руды в модели /?м =

= ои :М*.

Показатель сыпучести в модели одного и того же материала можно изменять в 10 раз и более посредством изменения коэффи­ циента разрыхления (уплотнением под нагрузкой, вибрацией, увлажнением материала и добавлением талька). При моделиро­ вании разработки Тырныаузского месторождения масштаб модели был примят равным 500. Соответственно в 500 раз уменьшен по­ казатель сыпучести в модели по сравнению с натурой. Более точно

62

показатель сыпучести в натуре и модели определяют из серии опытов для разной высоты блока. Затем определяют коэффициент вытянутости V эллипсоида движения, который равен отношению большой оси к малой. График изменения квадрата коэффициента вытянутости в зависимости от высоты слоя выражается прямой линией. По степени отклонения экспериментальных точек от пря­ мой линии можно судить о степени надежности эксперимента. При качественно поставленном эксперименте показатель сыпучести можно определить с точностью до третьего пли до четвертого знака. Показатель сыпучести определяют из уравнения

2Р

где /<і — постоянный коэффициент, учитывающий диаметр выпуск­ ного отверстия; величина безразмерная. Аналитически установлена связь между /О, диаметром выпускного отверстия D и диаметром куска сі:

где С — поправочный коэффициент.

Из этого уравнения следует, что теоретически в идеальной сыпу­ чей среде Кі = 0 при D = d. В этом случае график функции ѵ2 от /г представляет собой прямую линию, проходящую через начало ко­ ординат. Показатель сыпучести

Поэтому в лабораторных условиях при определении показателя сыпучести материала размер выпускного отверстия надо прини­ мать минимально возможным. В производственных условиях раз­ мер выпускного отверстия принимают из условий проходимости

При увеличении коэффициента разрыхления от 1,1 до 2 про­ ходимость уменьшается от 10 до 3. Проходимость на практике в среднем равна 5. Размер куска в нижней части блока обычно меньше размера куска в верхней его части за счет дополнитель­ ного измельчения руды, которое происходит при выпуске. В дей­ ствительности среднее отношение размера выпускного отверстия к разімеру куска руды .меньше 5. Поэтому для производственных условий величина Кі близка к нулю н ею можно пренебречь.

Аналитически установлено влияние фильтрации и сепарации пород, режима и доз выпуска на показатели извлечения. Анали­ тический учет этих факторов довольно сложный, поэтому их лучше

63

учитывать, вводя поправочные коэффициенты. С некоторым при­ ближением можно принять, что графиком изменения степени фильтрации и сепарации пород от отношения размеров куска по­ роды к размеру куска руды К' является прямая линия (рис. 10).

Если размер куска породы в 14 раз меньше куска руды

, фильтрация пород равна 100% (/(,],= 100%), т. е. по­

рода полностью проходит через руду. Наоборот, при превышении размеров кусков породы над кусками руды происходит сепарация пород, если же оно равно 14, извлечение чистой руды увеличи­ вается в 2 раза п тогда коэффициент сепарации пород Л'с равен

100%.

породы и руды

Влияние дозы выпуска на показатели извлечения установлено по аналитическим зависимостям на ЭВМ «Мнр-1». С увеличением высоты блока относительное влияние дозы выпуска на показатели извлечения возрастает. Показатели извлечения руды по предло­ женной методике прогнозирования соответствуют равномерно-по­ следовательному выпуску руды с минимальными дозами. Макси­ мальная доза соответствует поочередно-последовательному выпуску руды, т. е. выпуску руды из каждого выпускного отверстия до пре­ дельного разубоживания. Влияние промежуточных доз можно установить по графикам. При большой высоте блока зависимости можно принять прямолинейными. По предложенной методике про­ гнозирования можно также учесть неравномерность содержания металла в руде по блоку.

Таким образом, методика прогнозирования показателей изв­ лечения руды может учитывать практически все многообразие горно-геологических условий разработки месторождений и служить

64

базой для нормирования показателей извлечения руды при си­ стемах с массовым обрушением руды и вмещающих пород. По этой методике можно решать обратную задачу — по заданным нормативам показателей извлечения руды определять основные параметры блоков и днища блоков.

§4. Графоаналитический метод определения потерь

иразубоживания

Для условий отработки блоков системами с обрушением и выпуском руды из-под обрушенных пород исходные показатели потерь и разубоживания могут быть также определены графоана­ литическим методом, разработанным М. II. Агошковым и В. П. Рыжовым [2].

Рис. 11. График изменения содержания полезного компо­ нента в руде и его разубоживания по дозам выпуска

При использовании графоаналитического метода потери и разубожпвание по сравниваемым вариантам отработки блока опреде­ ляются с помощью графической зависимости, построенной по ре­ зультатам наблюдений за процессом изменения качества полезного ископаемого в зависимости от количества выпускаемой горной массы. График строится следующим образом. На оси абсцисс откладываются величины выпускаемой из блока руды по дозам выпуска Qi, Qz, Qa, ..., Qn (рис. II). Вверх по оси ординат откла­ дываются значения разубоживания, а вниз по той же оси — со­ держания полезного компонента в соответствующей дозе выпуска

выпущенной руды.

Такой график может быть использован для определения по­ терь п разубоживания при отработке блоков с аналогичными па­ раметрами.

При определении потерь и разубоживания по вариантам раз­ работки рассматриваемого блока учитывается лишь .характер кривой выпуска руды из блока, по данным отработки которого построен график, т. е. соотношение руды и примешиваемых пород в дозах выпуска. Качественные же показатели отработки (коли­ чество добываемой рудной массы, содержание в ней полезного компонента) определяются по данным рассматриваемого блока.

§5. Статистический метод определения потерь

иразубоживания

При статистическом методе потери и разубоживаипе устанав­ ливаются для каждой применяемой системы разработки на основе статистических данных, накопленных на рудниках (шахтах). Обос­ нованное планирование количественных и качественных потерь этим методом возможно лишь при достоверном и систематическом определении и учете фактических потерь иа данном руднике (шах­ те). Существующие же методы общерудничного учета потерь, как известно, не отвечают указанным требованиям.

Как правильно отмечает В. А. Шестаков [73], при статистиче­ ском методе как бы узакониваются допущенные ранее нарушения в технологии ведения горных работ, приводящие к увеличению потерь и разубоживания. Невысокая же точность учета потерь, особенно косвенным методом, позволяет работникам рудника варьировать показателями в широких пределах и приближать фактические показатели к нормативным пли к плановым. Таким образом, создается целая цепь взаимообусловленных ошибок. Кроме того, при статистическом методе не всегда представляется возможным установить фактические, а следовательно, и норма­ тивные потери по элементам систем разработки. Показатели нор­ мируемых величин в таких случаях устанавливаются по среднему для блока (системы разработки) уровню количественных и каче­ ственных потерь. При этом нередко из-за отсутствия опыта при­ менения рассматриваемой системы разработки на данном руднике используются средние значения потерь, характерные для этой системы разработки в условиях других рудников.

Ввиду перечисленных выше недостатков статистический метод может быть рекомендован лишь в исключительных случаях, когда применение других методов невозможно.

Такие показатели, как коэффициенты потерь при извлечении запасов полезных ископаемых из камер, междукамерных целиков, потолочин и днищ, а также коэффициенты разубоживания, как правило, определяются опытным путем или на основе статисти-

66

ческих данных, накопленных на горном предприятии. В случаях, когда на руднике система разработки применяется впервые, мож­ но пользоваться данными, приведенными в табл. 7, 8, 9, 10 и 11 [41]. Эти данные по мере накопления опыта должны уточняться.

Т а б л и ц а 7

* Наибольшие значения потерь даны для залежеіі с углом падения 55—65°.

67

Втабл. 7 приведены потери и разубожпванме руды при отра­ ботке камерных запасов (в долях единицы).

Втабл. 8 приведены потери и разубоживапие руды при выемке междукамерных целиков массовым обрушением (в долях еди­ ницы) .

В табл. 9 представлены потерн и разубоживапие руды при выемке междукамерных целиков различными вариантами системы подэтажного обрушения (в долях единицы).

Т а б л и ца 9

Потери и разубоживапие руды при выемке днищ камер (в долях единицы) приведены в табл. 10.

Потери и разубоживапие руды при выемке потолочин массо­ вым обрушением для залежей с углом падения более 60° (в долях единицы) представлены в табл. 11.

68

Статистический метод, несмотря на свойственные ему недо­ статки, не может быть окончательно отклонен, так как в горно­ добывающей промышленности размеры элементов систем разра­ ботки, необходимость оставления или извлечения поддерживающих целиков в большинстве случаев могут быть определены на основе статистических данных. Это объясняется большой изменчивостью горно-геологических и горнотехнических условий ведения очистных работ, которая затрудняет возможность при изменении условий получать расчетным путем исходные данные, необходимые для определения нормативов потерь и разубоживания.

§6. Использование методики нормирования потерь

иразубоживания на практике

Сцелью промышленной проверки разработанных основных принципов и методических положений по нормированию уровня извлечения полезных ископаемых из недр был определен норма­

69

тивный уровень потерь п разубоживання применительно к конкрет­ ным условиям эксплуатации месторождений подземным способом: цветных металлов (сурьмяное и свинцово-цинковое месторожде­ ния) и угля. Результаты выполненных работ изложены ниже.

Расчет нормативов потерь и разубоокивания применительно к условиям разработки месторождений цветных металлов

Сурьмяное месторождение имеет форму антиклинальной складки, которая нарушена многочисленными изломами, сдвигами, надвигами, ориентированными в различных направлениях. Рудо­ носным комплексом на месторождении является горизонт меж­ формационных контактных брекчий, залегающих между извест­ няками и песчано-сланцевыми отложениями.

Морфологически основной рудоносный горизонт представляет собой пластообразную залежь роговиково-джасперондных брекчий.

Рудная залежь промышленного значения локализуется преиму­ щественно в пределах основного горизонта брекчий. Отдельные рудные тела встречаются в перекрывающих толщах и очень ред­ ко— в подстилающих известняках. Оруденение в известняках, как правило, промышленного значения не имеет. Оруденение в пере­ крывающих толщах контролируется как структурами отслоения,

выработками на восточном фланге Западного поля, получившее название Обособленного рудного тела. Оно залегает в 50 м от сводовой части основного горизонта.

На месторождении встречаются рудные тела мощностью около 25 м, прослеживающиеся на протяжении 100 м и более. Обычно встречающиеся рудные тела имеют мощность до б м и прослежи­ ваются на расстоянии 30—40 м.

Рудные тела, залегающие в пределах рудоносного горизонта, представлены пластообразными и линзообразными залежами. Кон­ диционные рудные тела часто разделены безруднымн прослойками мощностью от 3 до 20 м. Содержание сурьмы колеблется от 0,5

до 3%.

Для месторождения характерна сложность горнотехнических условий эксплуатации ранее отработанных участков и планируе­ мых к отработке.

Непосредственная кровля рудных тел в большинстве случаев представлена слабоустойчивыми углисто-глинистыми сланцами. Наличие большого количества трещин и зон дробления способст­ вует отслоению и самопроизвольному обрушению сланцев висячего бока в горные выработки. С целью поддержания кровли и умень­ шения случаев вывалов оставляется рудная корка толщиной от 1 до 1,5 м (в среднем 1,25 м).

70

3—5, известняков — 5—8, рудовмещающих брекчий — 8—15. Плот­

приняты две системы разработки. При разработке рудной залежи в пределах пологопадающего крыла структуры (при угле падения рудного тела, не превышающем 40°) применяется камерно-стол­ бовая система разработки с регулярным оставлением круглых це­ ликов. Крутопадающие рудные тела, приуроченные к зонам вер­ тикальных тектонических крыльев и участкам местных перегибов,, в большинстве случаев отрабатываются системой с магазннированием руды.

Параметры принятых на руднике систем разработки представ­

При этих системах разработки запасы подразделяются на за­ пасы в камерах и в целиках — в междукамерных, межмагазинных и надштрековых целиках, в потолочине и рудной корке (табл. 13).

Запасы в камерах вынимаются мелкошпуровым способом. Надштрековые целики при камерно-столбовой системе извлекаются на 60%, круглые целики полностью списываются в потери. При системе с магазиннрованием руды междукамерные целики и по­ толочина после отработки камер разбуриваются глубокими сква­ жинами и отбиваются.

Дальнейший выпуск руды ведется с самообрушеннем висячего бока до момента достижения предельного разубоживания в то­ варной руде.

7!