книги из ГПНТБ / Хохряков, В. С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых учебник

Представление о расположении и мощности пород с различными -агрохимическими свойствами в толще пород вскрыши дают агро­ химические карты-схемы, которые при проектировании и эксплуата­ ции горных предприятий должны включаться в число основных геологических документов.

Если слой вскрышных пород содержит породы различных групп, то для наиболее эффективной подготовки отвалов к биологической рекультивации необходимы раздельная выемка и селективное отвалообразование с размещением токсичных грунтов на глубине 1,5—3 м от поверхности отвала.

Поверхность участков, подготовляемых для сельского хозяйства, рекомендуется формировать по аналогии с природным строением почвы, т. е. делать двух-, трехслойной (почва + суглинок + песок или глина).

Общая мощность рекультивируемого слоя, составляющая 1,7— 2,5 м, включает верхний, корнеобитаемый слой толщиной не менее 0,8 м для зерновых культур и многолетних трав и 1,5—2 м для плодовых культз’р п лесного хозяйства. Верхняя часть корне­ обитаемого слоя состоит из плодородной почвенной массы, а нижняя часть формируется из малоплодородных грунтов.

Ниже корнеобитаемого слоя должен находиться достаточный по мощности слой пород с благоприятными водно-физическими свой­ ствами, под которым могут располагаться токсичные породы.

Термически активные слои (углистые сланцы и др.) должны покрываться блоем глины толщиной не менее 1 м.

Важнейшими задачами рекультивации являются рациональное формирование рекультивационного слоя, т. е. правильное определе­ ние чередования и мощности слоев с различными свойствами, а также составление наиболее дешевой грунтосмеси с заданными свойствами для верхнего почвенного слоя. Эти сложные задачи решаются при­ менительно к конкретным условиям путем проведения комплексных исследований.

Основываясь на агрохимических сведениях, прежде всего 'уста­ навливают, является ли -обязательной селективная рекультивация или допустима валовая рекультивация, так как от этого зависит эффективность разработки месторождения. Селективная рекульти­ вация обычно вызывает необходимость в раздельной выемке различ­ ных слоев вскрыши, что вынуждает во многих случаях отказываться •от экономичных бестранспортных технологических схем, от мощных экскаваторов и использовать более мобильные, но менее экономичные технологическиеѴхемы и технические средства.

Технологические схемы рекультивации подразделяются на две группы: 1) с временным размещением плодородных грунтов на про­ межуточных складах и их последующим использованием для рекуль­ тивации; 2) с непосредственной укладкой плодородных грунтов на поверхность отвала, т . е. с выполнением рекультивации одновре­ менно с горными работами и отвалообразованием.

При бестранспортных и транспортно-отвальных технологических

112 \

схемах большие затраты вызываются работами по планировке поверх­ ности внутренних отвалов, которая после перевалки вскрышных пород имеет сложный рельеф с гребнями и впадинами, имеющими разность отметок до 20—30 м.

Почвенный слой небольшой мощности вынимается скреперами, одноковшовыми погрузчиками или экскаваторами, которые работают в комплексе с бульдозерами, срезающими тонкие слои и формиру­ ющими валы, из которых почвенная масса черпается экскаваторами.

В близко расположенные промежуточные склады или отвалы почву транспортируют скреперами или одноковшовыми погрузчи­ ками, а на расстояние более 1—2 км — обычно автосамосвалами.

Укладывают почву на поверхность,'предварительно выровненную бульдозерами.

На некоторых предприятиях кроме технической проводится биологическая рекультивация, т. е. посадка лесных или плодородных культур, посев зерновых и многолетних трав, устройство водоемов и т. д.

Стоимость технической рекультивации 1 га поверхности при формировании двух-, трехслойной поверхности мощностью 1,6 м составляет 2,5—3,5 тыс. руб., однослойной мощностью 0,5 м — 1 — 3 тыс. руб.

Г л а в а VI

УСРЕДНЕНИЕ КАЧЕСТВА РУД И ПЕРЕГРУЗКА ГОРНОЙ МАССЫ

§1. Взаимосвязь технологических процессов добычи

иобогащения полезных ископаемых

Большая часть добываемых полезных ископаемых непригодна для непосредственного использования, так как имеет низкое содер­ жание полезного компонента или чрезмерное содержание вредных примесей. Железные руды часто содержат не более 30—35% железа, марганцевые — 18—25% марганца, медные —1—2% меди, оло­ вянные — не более 1% олова.

Для металлургического передела содержание полезного компо­ нента в концентрате должно быть, как правило, не ниже:'яшлеза — 65—55%, марганца — 40—35% (для химической промышленности более 80%), цинка — 53—40%, меди — 20—11%, молибдена — 50— 47% , вольфрама — 65—50%.

Количество вредных примесей в концентратах должно быть огра­ ниченным. К таким примесям в железных рудах относятся сера (ее должно быть не более 0,02—0,3%), фосфор (не более 0,05—0,2%);

вмедных и свинцовых рудах — цинк; в цинковых — железо и т. п.

Вугольных концентратах вредными примесями являются зола и сера, количество которых, например, в кузнецких углях, идущих на коксование, ие должно превышать соответственно 11,2 и 0,5%.

Поэтому большинство добываемых полезных ископаемых подвер­ гают механической обработке — дроблению, сортировке и обогаще­ нию. Обогащают более 80% железных руд, почти все руды цветных металлов н значительную часть угля. Затраты на обогащение руд часто значительно больше, чем затраты на их добычу.

Особенность технологии обогащения полезных ископаемых за­ ключается в том, что оптимальный режим процесса обогащения может быть достигнут только при постоянном качестве и часто при постоян­ ном гранулометрическом составе обрабатываемых руд. Отклонения качественных показателей руд приводят к излишним и часто значи­ тельным затратам, к увеличению потерь полезных компонентов.

Чтобы повысить эффективность обогащения, необходимо пред­ варительно производить подготовку руд, подаваемых на обогати­ тельные фабрики, и, главным образом, усреднение их качества. Усреднение является важнейшим звеном технологического процесса горного производства, особенно на тех карьерах, на которых колеба­ ния качественных показателей добываемых руд существенны. Причинами этих колебаний являются: различный вещественный состав рудных тел н залежей, слагающих разрабатываемое место­ рождение (разные типы н сорта руд, большие колебания в содержа­ нии полезных компонентов и вредных примесей); разубожпвание полезного ископаемого пустой породой пли другими сортами руд в процессе разрыхления, погрузки и транспортирования полезного ископаемого.

Изменение качества характеризуется среднеквадратичным откло­ нением показателя качества, иапрпмер содержания железа в руде, от среднего или нормативного уровня.

Степень усреднения определяется как отпошеине среднеквадра­ тичных отклонений до (сг0) и после усреднения (сгф):

Среднеквадратичное отклонение определяется по формуле

где б — частное значение отклонения; N — число рассчитываемых отклонений.

Настройку технологического процесса на обогащение руды с опре­ деленным содержанием полезного компонента и допустимыми пределами отклонения называют режимом настройки фабрики.

Режим фабрики в зависимости от возможности его оперативного изменения (что определяется схемой обогащения и конструктивными решениями технических средств) может быть установлен стабильным на короткий (сутки, педеля, декада) период, на более длительный период или постоянным. В пределах каждого из этих периодов

114

должно выдерживаться требование поставки на фабрику руды задан­ ного качества.

На большинстве карьеров 40—80% всей руды поступает из за­ боев, в которых отклонения качества от заданного уровня находятся в пределах допустимых. Эта руда направляется непосредственно на фабрику. Остальная часть руды, имеющая отклонения выше допустимых, должна быть усреднена таким образом, чтобы она удовлетворяла требованиям к качеству.

§ 2. Способы усреднения

Усреднением называется смешивание руд разного минералоги­ ческого и химического состава, а иногда и с разными физическими свойствами с целью равномерной подачи на обогатительную фабрику исходного сырья заданного качества.

Различают следующие способы усреднения: внутрикарьерное, на рудных складах (внутри карьеров или на фабрике), бункерное (в бункерах, расположенных обычно на фабрике или металлурги­ ческом заводе).

Фактическая степень усреднения колеблется в широких пределах: виутрикарьерное — от 1,5 до 2,5, редко до 4—4,5, па складахнедробленой руды — от 2 до 3,5, на складах и в бункерах фабрик — от 3—3,5 до 7—8.

На выбор способа усреднения влияют следующие факторы: геологические условия — число разновидностей руд п нх распре­

деление по глубине карьера, а также в пределах заходки и горизонта, амплитуда и характер колебаний качественных показателей, фнзпкомеханическне свойства руд п др.;

технологические параметры поставщика руды — карьера: число добычных забоев, нропзводительность забоя, качество руды в забое; технологические особенности обогатительных фабрик — число и производительность параллельно работающих секций, требования

к качеству исходной руды, возможность оперативного изменения технологической настройки фабрики, допустимые отклонения качества;

вид транспорта, применяемого для доставки полезного ископа­ емого на фабрику, его производительность, емкость транспортного сосуда, определяющая величину порции руды;

способы и средства аккумулирования руды перед обогащением. Обязательным условием эффективного усреднения является опе­ ративное управление этим процессом, которое может быть правильно осуществлено только в том случае, если хорошо налажено свое­ временное получение достоверной информации о качестве и коли­ честве добываемой руды в установленном по объемам и времеии

режиме и о результатах обогащения в том же режиме. Виутрикарьерное усреднение производится путем мелкопорциоп-

ной подачи разных руд в определенных рассчитанных соотношениях

при доставке их автомобильным транспортом. Виутрикарьерное оперативное усреднение возможно лишь при следующих условиях:

1. Минимальная по техническим условиям порция руды одно качества, равная обычно емкости кузова автосамосвала, не должна превышать наименьший объем, при котором смешивание разных руд обеспечивает иеобходимую степень усреднения. Это условие выдерживается обычно при усреднении руд цветных металлов, где наименьший объем порции при флотационных методах обогащения может достигать 50—100 т. Для железных' и асбестовых руд метод оперативного усреднения обычно неприемлем, так как здесь наи­ меньший объем порции снижается до десятков килограммов.

О _ _

Рпс. 49. Усредшітельныіі многосекцпонный бункер

2. Выемка различных сортов руд должна производиться раз­ дельно и должна быть налажена быстрая оценка качества добываемых руд. В связи с раздельной разработкой снижается производитель­ ность добычных экскаваторов и требуется увеличение их количества на 27—33%.

3. Должна быть налажена четко действующая служба контроля за процессами добычи, транспортирования и обогащения в режиме усреднения и управления ими. В связи с этим достаточно эффектив­ ное оперативное усреднение на средних и крупных карьерах воз­ можно лишь с применением автоматизированных систем управления и средств оперативного опробования качества руд.

Для оценки качества руд иа практике широко используется анализ проб, получаемых при бурении взрывных скважин. На карь­ ерах цветных металлов пробы из скважин берут с интервалом 1—3 м. Ввиду густой сетки взрывных скважин (до 8 X 8 м) это обеспечивает детальную геологическую изученность отрабатываемых блоков.

Усреднение в бункерах осуществляется путем послойного запол­ нения их'и перемешивания разных сортов руд в бункере (механи­ ческими устройствами), а также при выгрузке из бункера. Бункера строят различных конструкций. На рис. 49 показан бункер, в кото­ рый разные сорта руд" загружают горизонтальными слоями, а вы­

116

В поперечном сечении склад отвального типа имеет форму трапеции.

Руда, поступающая в автосамосвалах из забоев карьера, отсы­ пается слоями — горизонтальными по всей площади отвала или

наклопнымп по всей длине отвала. Отгрузка производится одно­ ковшовыми экскаваторами, забои которых располагаются в попе­ речном направлении по отношению к складу. Траектория ковша

Рис. 51. Схема усредиителышго безэстакадиого склада:

экскаватора пересекает все слои, благодаря чему происходит смешива­ ние руд с разным содержанием полезного компонента (рис. 52). Кроме того, для повышения степени усреднения производят перелопачива­ ние руд. Транспортирование руды из склада обычно производится железнодорожными составами, реже — автосамосваламп.

1 1 8

Ч А С Т Ь Т Р Е Т Ь Я

ВСКРЫТИЕ И СИСТЕМЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Г л а в а I

ПАРАМЕТРЫ И СПОСОБЫ ПРОВЕДЕНИЯ ТРАНШЕЙ

§ 1. Конструкция и объем капитальных и разрезных траншей

Траншеями называются открытые горные выработки значитель­ ной длины, имеющие обычно трапециевидное сечение. По назначению они делятся на капитальные н разрезные. Капитальные траншеи обеспечивают доступ от поверхности земли к месторождению, а раз­ резные создают фронт работ по выемке полезного ископаемого или

и время подготовки новых горизонтов и, следовательно, возможная производительность карьера.

У г л ы о т к о с о в б о р т о в к а п и т а л ь н ы х т р а н ­ ш е й зависят от степени устойчивости пород. Так, в слабосвязан­

12t