книги из ГПНТБ / Совершенствование горных работ на карьерах Алмалыкского горно-металлургического комбината

Если известии оптимальная стружка, то общие потери и разубоживание при отработке Б запасов полезных ископаемых определя­ ются по формуле

уступа, м; р — угол откоса развала взорванной горной массы, гра­

Имея величину среднего подвигания фронта работ для отработки запасов руды, можно написать:

гк = М ф; E = ^M hS^

где к — общее число рудных тел; 2 М — суммарная мощность руд­ ных тел.

Подставив значения 1К и Б в предыдущее выражение, находим

#общ = 0,5 (ctg |3+ ctg у) (Пл- f Пп) — , %, "*ср

где тср — средняя мощность руднкх тел.

Общее разубоживапие определяется так же, как и потери (после несложного математического преобразования), по формуле

Робщ = 0,5/г (ctg Р ± ctg у) X

где Д — объем добытой рудной массы, м3.

В основу рекомендуемого графоаналитического способа опреде­ ления показателей качественных и количественных потерь положены определенные допущения; поверхность экскаваторного забоя при­ нимается за плоскость (фактически она является поверхностью топографического порядка и только в частном случае при определен­ ной схеме экскавации может быть плоскостью) и, как следствие, потери и разубоживание слева и справа будут равны, так как при­ нимается, что объемы равны (фактически эти величины не равны).

Однако поскольку исходные данные нами принимаются по резуль­ татам моделирования которые более близко отражают фактические их величины, рекомендуемый графоаналитический способ определе­ ния потерь а разубоживание руды в приконтурной зоне позволяет с достаточной точностью установить общую закономерность их изме­ нения и в каждом конкретном случае определять оптимальную гра­ ницу выемки.

Экспериментальные исследования по выявлению закономерно­ стей изменения количественных и качественных потерь при отра­

100

ботке в приконтурных зонах рудных тел сложного строения базиру­ ются на использовании метода моделирования.

Для соблюдения условий подобия материала модели с натурой необходимо соблюдение равенства (или максимального приближе­ ния) следующих параметров: плотности, степени дробления, коэф­ фициента разрыхления, абразивности и влажности пород. Этим требованиям в наибольшей степени отвечает смесь дробленых гор­ ных пород из месторождения, для которого проводится исследова­ ние. Фракционный состав материала модели должен строго соответ­ ствовать качеству дробления при взрывной отбойке горной породы в условиях рассматриваемого карьера.

Для разделения руды и вмещающих пород и последующего ана­ лиза их смеси могут быть использованы следующие способы задания рудных тел и породы:

1.Рудная и породная массы окрашиваются в разные яркие цвета. Анализ качества смешанной массы производится визуально. При этом устанавливается количественное соотношение руды и породы.

2.Рудная и породная массы отличаются магнитными свойствами.

Вкачестве руды применяется магнитный железняк. Анализ каче­ ства смешанной массы производится магнитной сепарацией. Возмо­

жен непосредственный качественный анализ смешанной массы. 3. В рудную массу добавляется примесь радиактивного изо­

топа, концентрация которого будет соответствовать содержанию полезных компонентов в руде. Возможно непосредственное измере­ ние регистрирующим прибором изменения качества горной массы.

Наиболее простым способом задания рудного тела является пер­ вый, который не требует специальных приборов и материалов и легко может быть осуществлен в любых условиях.

В этом случае, имея количественные соотношения рудных и по­ родных масс, качественный анализ производится заданием опреде­ ленного содержания металла в руде и породе, допуская наличие контакта между ними в соответствии с геологическими дан­ ными.

При моделировании самого процесса экскавации рудной и пород­ ной массы необходимо иметь прибор, имитирующий экскаватор, который позволял бы в масштабе задавать параметры погрузочной машины (радиус и высоту черпания, траекторию движения ковша и др.) и плавно их изменять в заданных пределах. С этой целью нами был сконструирован прибор рычажного типа с рукоятью и ковшомсовком.

Исходя из удобства лабораторных работ и минимального расхода материалов модели линейный масштаб моделирования принимается

1 : 40.

По данным объемов руды и породы в каждой стружке можно определить прямым методом потери при исключении некондицион­ ных по качеству стружек, разубоживание в оставшейся части (по отношению к приконтурному объему руды) и среднее содержание

101

металла в исключаемой и оставшейся горной массе по следующим формулам:

Разубоживание и среднее содержание металла е рудной массе

102

Разубоживание, потери и среднее содержание металла в приконтактной зоне при исключении начальных стружек определяются на основании зависимостей:

А л + В п - % ( Д ^ п + Д Б П)

О

Для каждого конкретного случая отработки рудных тел опре­ деленной формы с заданной схемой экскавации данные моделиро­ вания позволяют установить в виде номограммы зависимости сред­ него содержания металла в добытой руде от содержания в исходной и показатели потерь и разубоживания.

Потери и разубоживание устанавливались по экскаваторным стружкам нарастающим итогом и с исключением стружек для один­ надцати схем экскавации. Толщина экскаваторной стружки, равная шагу передвижения экскаватора, принята на модели 4 см. Ширина экскаваторной заходки принята различная: 25, 30, 35 и 40 см.

Объем руды и породы в приконтурной зоне в значительной сте­ пени зависит от углов откосов разрыхленной горной массы в развале и забое, а также от угла откоса уступа после второй заходки. Эти углы, в свою очередь, зависят от качества дробления горной массы (гранулометрического состава разных фракций). Углы откосов забоя при экскавации на материалах модели при разном соотно­ шении фракции приведены в табл. 38 и на рис. 32.

103

Средние показатели замеров углов откоса в натуре и на модели

приведены в табл. 39.

Данные табл. 38 и рис. 32 показывают, что наименьшие значе­ ния углов соответствуют равномерному распределению крупных и средних фракций, а наибольшие — резкому преобладанию мелких фракций и' минимальному содержанию крупных.

Таким образом, материал модели полностью соответствует физико-механическим свойствам горной массы в натуре. С помощью выбранного материала модели были исследованы различные вари­

по окраске и взвешиванием на весах с точностью до +25 г определя­ лось соотношение руды и породы. Масса одной стружки колебалась от 3,9 до 10 кг, количество стружек в заходке — от 5 до 25.

Т а б л и ц а 38

104

Для каждого варианта опыты повторялись 2—3 раза и по сред­ ним данным рассчитывались потери, разубоживание и среднее содер­ жание металла. Причем для определения последнего задавались условным содержанием металла в исходной руде в пределах от 0,6

до 1,5%, в породе — от 0,2 до 0,5%.

Ниже приводятся результаты исследования количественных и качественных потерь при экскаваторной выемке для следующих условий: 1) выемка горной массы из приконтактной зоны произ­ водится обычным способом лобовыми заходками (см. рис. 33, схема 3); мощность рудного тела Ю ме вертикальным падением и протяжен­ ностью вкрест простирания фронта уступа, равной ширине двух экскаваторных заходок; 2) вертикальное рудное тело неограничен­ ной мощности с направлением контакта вкрест простирания фронта уступа.

Принимая во внимание, что изменения рудной массы в первой заходке будут одинаковыми, во втором случае исследовалась только вторая заходка.

Анализ изменения потерь и разубоживания для первого случая производился по результатам трех опытов.

105

Изменение содержания металла и разубоживания рассчитыва­ лось также с исключением последовательно начальных стружек.

По полученным данным построены графики изменения содержа­ ния меди по стружкам нарастающим итогом и с исключением началь­ ных стружек (рис. 34, 35). Данные графиков показывают, что при

С -9

С -10

Условные обозначения:

ЕЗОсь движения зкшватора

С-10

Рудное тело

Рис. 33. Моделируемые варианты схем экскавации

условном содержании меди в руде 0,7%, во вмещающих породах 0,2% и мощности рудного тела 10 м за счет интенсивного разубожи­ вания среднее содержание в добытой руде колеблется от 0,25 до 0,6%, разубоживание же — в пределах от 96 до 40%.

Так, например, исследуя график при бортовом содержании меди в кондиционной руде более 0,4%, находим:

106

а) при первой заходке (см. рис. 34) исключению подлежат пол­ ностью первая и частично вторая стружки на расстоянии от О до А . При исключении этих стружек, прослеживая линию АВ, видим,

Рис. 34. Изменение условного среднего содеражнпя Си н разубоживания Р при экскавации

что среднее содержание в добытой руде будет 0,45%, разубоживание составит 50%;

Рис. 35. Изменение условного среднего содержания меди Си, разубоживания Р при экскавации:

I — шаг продвижения экскаватора; Q — объем горной массы; 1 — среднее содержа­ ние меди по стружкам; 2 — то же с исключением начальных стружек

б) при второй заходке (см. рис. 35) исключению подлежат первая и частично вторая стружки на расстоянии от О до А' и полностью последняя стружка в интервале DE. При этом среднее содержание в добытой руде будет 0,4%, разубоживание — 60%.

107

Приведенные данные расчетов показывают, что при разработке рудных тел с вертикальным падением и мощностью 10 м лобовыми заходками наблюдается интенсивное разубоживание за счет приме­ шивания вмещающих пород в местах контактов.

Во втором случае по данным моделирования с исключением последовательно первых стружек построены соответствующие гра­ фики (рис. 36). Анализ полученных зависимостей показывает:

1)перемешивание рудных и породных масс происходит в интер­ вале изменения расстояния верхней бровки уступа от 0 до 44 см, что соответствует в натуре 17,6 м;

2)наиболее интенсивное разубоживание наблюдается на участке АВ, т. е. на расстоянии от 0 до 13 см, что соответствует в натуре 5 м (см. рис. 36, а);

3) при бортовом содержании меди в кондиционной руде 0,4% и при исходном содержании металла в руде 0,7% подлежат исклю­ чению первые две стружки, а при 0,9% — первая и частично вто­ рая стружки (см. рис. 36, б).

Аналогичные опыты проведены по всем вариантам схем экска­ вации и построены графики (рис. 37) изменения разубоживания по стружкам, а также потерь и разубоживания в приконтактной зоне при исключении последовательно начальных стружек.

Анализ качества горной массы по стружкам позволяет устано­ вить оптимальную границу выемки руды из приконтактной зоны, вести оперативный учет потерь и разубоживания для каждого забоя, уступа и в целом по карьеру и определять рациональные параметры экскаваторного забоя в зависимости от морфологии рудных тел.

Результаты экспериментальных работ на моделях показывают, что в приконтактной зоне в процессе экскавации происходит интен­

на модели соответствует примерно массе одного электровоза и состава (800—1000 т) с 8—10 думпкарами, а вся масса приконтактной зоны в зависимости от формы рудного тела соответствует 3—10 составам. Среднее содержание металла в каждом из этих составов будет раз­ ным в зависимости от показателя разубоживания.

Величина разубоживания, позволяющая установить сортность руды приконтактной зоны в качестве пустой породы или кондицион­ ной руды, в зависимости от морфологии рудных тел и параметров системы разработки определяется специальным технологическим расчетом.

Для установления степени отклонения результатов моделиро­ вания от фактических данных была проведена экспериментальная проверка в промышленных условиях Кальмакырского карьера.

Экспериментальный участок был выбран на уступе с отметкой 680 м. Участок был сложен смешанными и окисленными рудами, между которыми был установлен вертикальный контакт с простира­ нием к фронту уступа около 90° (рис. 38). Для уточнения содержания

108