книги из ГПНТБ / Совершенствование горных работ на карьерах Алмалыкского горно-металлургического комбината
..pdfЕсли известии оптимальная стружка, то общие потери и разубоживание при отработке Б запасов полезных ископаемых определя ются по формуле
тт |
А * Л * + А * П % |
0,5/г2 (ctg 0 |
± ctg у) |
1К (Ял + |
Я") |
11о б щ |
£ |
|
jfj |
|
---------- > /0 ) |
где По, Л" |
— оптимальные потери руды в левой и правой зонах, %; |
||||
1К— общая |
протяженность |
контактов |
одной |
зоны, |
ш; h — высота |
уступа, м; р — угол откоса развала взорванной горной массы, гра
дусы; у — угол |
падения |
рудного |
тела, |
градусы; |
0,5А? |
(ctg (3 ± |
± c tg у)1к — общий объем |
руды в |
приконтактной |
зоне, |
знак «+ » |
||
принимается при |
у ^ 90° |
и «—» — при |
у ^ 90°. |
|
|
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
w |
£ [Р Л(100-Я Л)(100 -Р Л) + / ,П(100 -Я П)(1 0 0 -Р П)] |
о/ |
Х |
Дтср (100 — Р л) (100 — Р” ) |
’ /0 • |
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:
К |
|
АВ"---- 100, %; |
||
|
|
для + Д^Я |
|
|
р п |
|
АВ* |
1Г100, %; |
|
ГП- |
|
|
||
|
ДЛЯ + Д£п |
|
||
|
|
Д Л Я с + |
А В Я * |
% ; |
ср |
|
Д Л Я + |
, |
|
|
А ^ Я |
|
||
.,л |
|
Д Л Я С + А 5 Я & |
% ; |
|
ср ~ |
Д Л Я + |
, |
||
А Д Я |
|
|||
причем |
|
|
1П |
|
|
|
|
|
|
Р Лп ¥ |
= Р Пп, |
ср- |
|
Разубоживание и среднее содержание металла е рудной массе
нарастающим итогом |
будет: |
|
|
|
|
2 PS |
S АВЯ |
100, %; |
|||
|
|
||||
0 |
^ д л я + ^ д в я |
|
|||
2 « |
= - - |
|
|
100, %; |
|
|
2 |
для+ 2 |
ЛД" |
|
|
|
2А/)Яс + 2 |
Д^ |
|
||
2 |
1Л |
О________ о______ |
%; |
||
ср |
2 аля + 2 |
ав« |
|||
|
|
|
|||
|
,1П , |
п |
О |
%; |
|
|
®ср |
п |
|
||
О |
|
2О Д /1" + |
2О ДД' " |
|
|
причем |
|
|
|
|
|
102
Разубоживание, потери и среднее содержание металла в приконтактной зоне при исключении начальных стружек определяются на основании зависимостей:
|
дл- £ А5я |
|
|
|
|
||
П - » = --------------- |
7Г---------------- |
|
|
ЮО, |
%’ |
|
|
|
Вл+Ал- 2 (ДБл+ Д4л) |
|
|
||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
£ п_2Д £П |
|
|
|
|
|
P Nn -n = ----------------------- |
^ |
------------------------- |
|
Ю О , % ; |
|
||
|
£ П+.4П— У, (ДВЛ+ ВАЛ) |
|
|
||||
Щ-п = - ^ л - 100, |
%; |
ПЪ-п = |
|
°дГп -- |
100, %; |
||
|
лл- 2 д^г) с+ (в л- 2 а^й) ъ |
о/. |
|||||
*ср • |
о |
/ |
\ |
о |
1 |
* |
|
|
п |
(длг+ддя) |
/0’ |
||||
|
Лл+£Л_ 2 |
|
|
||||
|
Л п - 2 А-4")С |
5 п - 2 |
|
дяя)& |
|
|
|
&С.П ' |
0 |
|
: |
5--------— |
, |
%■ |
|
|
|
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
анты типов забоя и схем экскавации (рис. |
33 и табл. 40). |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В качестве исходных дан |
|||
5 70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ных |
для |
моделирования при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
няты: высота уступа — 10, 15 и |
||||
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
20 м, ширина заходки — 10, 12, |
||||
*60 |
|
■. cy,F-~ |
|
|
|
|
|
14 и 16 м, емкость ковша экска- |
||||
| |
J |
\ |
^ |
о |
О |
о |
||||||
|
|
/ |
Г |
|
"«о- |
|
|
ватора в |
натуре |
м на мо- |
||
|
/ - V |
|
о |
|
i |
О |
|
|
дели 62,5 |
см3. |
|
|
5 |
|
|
|
S |
|
|
При анализе качества смеси |
|||||
|
|
|
|
|
О |
|
|
|||||
| 40 |
|
i |
О |
|
|
|
|
|
рудных и породных масс по эк |
|||
СЗ |
|
|
|
|
|
|
|
скаваторным стружкам по всем |
||||
§ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
3,30 |
|
ю |
го |
|
зо |
40 |
50 |
70 |
вариантам за начальное положе |
|||
|
|
|
ние забоя принималось то, при |
|||||||||
|
|
Содержание франции, % |
|
|||||||||
|
|
|
котором верхняя бровка в одной |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Рис. |
32. |
Зависимость |
угла |
откоса раз |
из точек касалась контура руд |
|||||||
вала |
от |
гранулометрического |
состава |
ного тела, за конечное — когда |
||||||||
|
|
|
горной массы |
|
|
в заходке полностью вынима |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лась руда приконтактной зоны. |
|||
Материал каждой стружки отсеивался по фракциям, |
разделялся |
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
|
|
|
Содержание фракции, |
|
|
|||
Фракция, мм |
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
5 |
10 |
30 |
5 |
5 |
20 |
20 |
15 |
25 |
5 -1 0 |
35 |
40 |
10 |
10 |
10 |
5 |
15 |
20 |
10—15 |
30 |
10 |
15 |
10 |
5 |
10 |
5 |
30 |
15-20 |
12 |
10 |
30 |
25 |
30 |
15 |
5 |
20 |
20 -25 |
10 |
5 |
25 |
30 |
20 |
20 |
10 |
5 |
25 |
3 |
5 |
15 |
20 |
15 |
30 |
50 |
— |
В с е г о . . . |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
Угол откоса, градусы |
55 |
60 |
40 |
48 |
54 |
53 |
55,5 |
60 |
104
|
|
|
Т а б л и ц а 39 |
|
|
Угол откоса, градусы |
|
Наименование угла |
в натуре |
на модели |
|
|
|
||
Угол откоса забоя .................................... |
40—55 |
48—60 |
|
Угол откоса развала . . . .................... |
25—35 |
30 |
|
Угол откоса уступа |
................................ |
65—70 |
70 |
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.
|
|
Т а б л и ц а 40 |
|
Углы падения и |
Порядок выемки горной массы |
Вариант |
простирания |
|
рудного тела, |
из приконтактной зоны |
|
|
градусы |
|
С-1 |
90—90 |
Параллельными стружками с прямолинейным вы |
|
|
равниванием забоя |
С-2 |
90—60 |
То же |
С-3 |
90 -90 |
Обычным способом, лобовыми заходками |
С-4 |
90—30 |
То же |
С-5 |
90—60 |
» |
С-6 |
90—120 |
» |
С-7 |
30—90 |
» |
С-8 |
30—60 |
» |
С-9 |
45—30 |
» |
С-10 |
90—120 |
Лобовыми заходками после полного обнажения |
|
|
приконтактной зоны с образованием специальной |
|
|
выемки в смежной заходке |
С-11 |
90-60 |
То же |
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%;
5,5 А И,0 |
/6,5 |
22,0 27,5 33,0 |
38,5 L, см |
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
сивное разубоживание руды, доходящее |
до 45—50%, |
а потери |
до 5—14% . |
экскаваторных |
стружек |
При переводе в натуру масса двух |
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
|
|
t 2 3 4 5 6 7 8 9 Ю U |
Ст руж ки |
|
|
|
|
Рис. 36. Изменение условного сред- |
Рис. 37. Изменение потерь П и разубоживания Р при различных схемах экска- |
||
него содержания меди Си и разубо- |
вации: |
|
|
«кивания Р при экскавации |
на кон- |
а — j заходка; б — II заходка |
|
такте: |
|
|
|
а — при исходном содержании Си — 0,9%; |
|
|
|
б — при исходном содержании Си — 0,7%; |
|
|
|
I — шаг передвижки экскаватора (струж |
|
|
|
ки), см; Q — количество горной |
массы, кг; |
|
|
I — среднее содержание меди по стружкам; |
|
|
|
II — то же, с исключением |
начальных |
|
|
стружек |
|
|
|