книги из ГПНТБ / Добыча и переработка серных руд Роздольского месторождения

по стенкам уступов в карьере не производится вследствие опасности отбора проб на высоких и трещиноватых уступах. Опробование руды колонковыми скважинами по сетке 30x30 и 45x45 м, как показал опыт работы, достаточно надежно. При анализе проб руды опреде­ ляется преимущественно сера элементарная, реже сульфатный

инерастворимый остатки для выяснения степени окисленности руд

иналичия в них глинистого материала. Опробование керна скважины производится секционно по литологическим типам руд, а в известня­ ковых рудах и по агрегатным разновидностям серы — с длиной секции не более 3 м. Участки керна различных типов руд в отдель­ ную пробу берутся длиной не менее 1 м. Верхний и нижний кон­ такты рудного пласта определяются по химическим анализам проб,

длина кернов которых не превышает 0,5 м.

Опробование буровзрывных скважин шнекового вращательного бурения, результаты которого используются для сравнения с дан­ ными эксплуатационной разведки, а при ее отсутствии и для пла­ нирования качества руды на ближайший период, имеет как достоин­ ства, так и существенные недостатки. К достоинствам относятся: доступность взятия пробы, получение материала пробы в виде буровой мелочи (шлама) с частицами размером до 5 мм, возможность визуального определения литологического типа руды по шламу.

Недостатками являются: сравнительно большая трудоемкость отбора и обработки проб, особенно зимой при смерзании шлама; необходимость непрерывного отбора проб при двухсменной работе буровых станков, что не всегда удается ввиду ограниченности свето­ вого дня, частых дождей, когда правильность отбора пробы сни­ жается; необходимость при проходке скважиной окисленных и гли­ нистых руд, шлам которых выходит в виде пластичной массы, опробо­ вания почти всего материала, вес которого достигает 600 800 кг из одной скважины, в то время как обычный вес частной пробы составляет лишь 6 кг. Для определения качества руды по обуренному блоку все частные пробы объединяются в одну групповую пробу.

Усреднение руды при добыче

Поскольку различные типы руд оказывают существенное влияние на технологические процессы дробления, обогащения и автоклав­ ную выплавку серы, усреднение качества руды при добыче является одной из ответственных работ рудничной геологической службы. Усреднение производится в карьере по содержанию серы в руде, ее литологическому составу и агрегатным разновидностям серы, заключенным в ней. Систематическая документация и опробование рудного тела в сочетании с ежедневным осмотром забоев позволяет геологической службе планировать подачу руды из различных по качеству забоев и добиваться усреднения ее при отгрузке дробиль­

ному цеху.

Для усиления контроля за качеством добытой руды на каждые 1—2 дня составляется график шихтовки, утверждаемый главным

геологом предприятия. График включает в себя: количество руды, которое нужно подать из каждого забоя в смену и за сутки, содержание серы в руде, содержание глин, известнякового шлама и тип руды в забое по агрегатным разновидностям серы с указанием текстурных подтипов. График передается для исполнения начальнику добычного участка карьера и начальнику комплексной технологи­ ческой смены комбината. В случае непредвиденных изменений вещественного состава руды в забое (появление карста, загипсованности забоя и другое) начальник смены добычного участка ставит в известность начальника технологической смены комбината и при­ нимает необходимые меры по селективной добыче руды, вывозке породы в отвал или полностью прекращает работы в забое.

§2. МАРКШЕЙДЕРСКАЯ СЛУЖБА

Вмаркшейдерскую службу карьера входят следующие работы: производство съемок всех видов горных работ; составление марк­ шейдерских планов и разрезов; замер и учет выполненных объемов горных работ; учет движения промышленных запасов полезных ископаемых и контроль за полнотой их выемки; комплексное изуче­ ние условий устойчивости бортов и отвалов; участие в планировании горных работ, контроль за соблюдением проектных решений и дру­ гие.

Производство маркшейдерских съемок, на которых базируется решение большинства производственных вопросов, — основная ра­ бота маркшейдера карьера, требующая для выполнения значительной части рабочего времени. Поэтому обобщение накопленного опыта в условиях серных карьеров Предкарпатья представляет определен­ ных! интерес.

Основным видом маркшейдерских съемок на карьерах до 1967 года была тахеометрическая съемка масштаба 1 : 1000—1 : 2000. Геодезическим обоснованием для нее служили точки аналитических сетей, прокладываемых от пунктов триангуляции IV класса, а также полигонометрические ходы. На карьерах проложена аналитическая сеть повышенной точности (относительная ошибка 1 : 15 000— 1 : 8000), ставшая основной для развития сетей более низкого раз­ ряда. На пунктах повышенной точности, как правило, устанав­ ливаются разборные металлические пирамиды облегченного типа.

В последнее время широко развита параллактическая полигонометрия, прокладываемая по нерабочим бортам и рабочим уступам. Измерение параллактических углов производится с точностью до 1 " (6 повторений теодолитом Theo = 020). При этом рейка устанавли­ вается примерно посередине измеряемой стороны. Длина сторон хода колеблется в пределах 200—300 м, относительная ошибка хода 1 : 2000—1 : 3000. Средняя продолжительность существования пунк­ тов главного геодезического обоснования 1—1,5 года, остальных — 2—3 месяца.

При пополнительных контрольных съемках определяется пла­ новое и высотное положение верхних и нижних бровок добычных, вскрышных и отвальных уступов. Эти данные служат затем для построения поперечных вертикальных разрезов, по которым вычис­ ляется объем выполненных работ, а также степень разубоживания и полноты выемки полезного ископаемого. Расстояние между раз­ резами принято равным 25 м. Ежемесячная площадь съемки состав­ ляет 100—120 га. При составлении ежеквартальных сводных планов площадь эта значительно возрастает. Неблагоприятные климати­ ческие условия (частые дожди и туманы) усложняют условия съемки, а наличие в бортах и на отвалах действующих оползней делает тахеометрическую съемку не только трудоемкой, но и опасной. По указанным причинам маркшейдерские съемки иногда выполня­ лись с опозданием и недостаточно качественно. С целью улучшения состояния маркшейдерского обслуживания карьеров по инициативе работников маркшейдерского отдела приобретено оборудование (фототеодолит 19/1318, стереоавтограф 1318 и стереокомпаратор 1818) для производства фотограмметрических работ.

Стереофотограмметрическая съемка основана на использовании стереоскопических фотографий для составления плана карьера. Фотографируя при помощи фототеодолита из конечных точек базиса участок карьера, получают стереопару, обработка которой на сте­ реографе позволяет получить план данного участка. Таким образом, трудоемкий процесс измерений в карьере заменяется сравнительно простым фотографированием. Впервые внедрение данного метода на Роздольских карьерах начато в 1966 году, а с 1967 года 70—80% съемок выполняется фотограмметрическим способом.

Конфигурация горных выработок, применяемая система разра­ ботки и направление развития горных работ позволяют располагать базисы фотографирования на нерабочих бортах или на внутренних отвалах (рис. 43). При таком расположении базисов максимальное расстояние до объектов фотографирования составляет 1000—1200 м. Максимальное расстояние, которое может быть обработано стерео­ автографом 1318, с учетом двукратного увеличения масштаба изображения координатографа равно 800 мм плана. Поэтому для карьеров принята фотограмметрическая съемка масштаба 1 : 2000. Переход со съемки масштаба 1 : 1000 на масштаб 1 : 2000 не сказался на точности определения объемов горных работ и маркшейдерских планов, так как, во-первых, при тахеометрической съемке расстоя­ ния между точками съемочного обоснования и набираемыми пике­ тами нередко превышали допустимые, во-вторых, при обработке фотоснимков отметки уступов набираются непосредственно на разре­ зах, вследствие чего отпадает необходимость интерполирования отметок и связанная с ней погрешность. Для этого на рабочих планах заранее наносятся следы разрезов и при рисовке плана на пере­ сечениях элементов уступов с разрезами выписываются отметки. Такой порядок обработки снимков особенно целесообразен на ополз­ невых участках, где влияние подработки такого откоса распростра­

няется вверх по откосу на значительные расстояния, а контуры уступа — нечеткие.

Опыт производства фотограмметрических работ показывает, что съемку карьеров следует вести с большего числа базисов для созда­ ния 30—40%-ного перекрытия снимков. Вызывается это тем, что

Рис. 43. Схема фотограмметрических работ:

1 — откосы горных выработок; 2 — проектная граница горных работ; з — базисы фотографи­ рования и их порядковый номер; 4 — пункты аналитической сети; s — корректурные точки, координаты которых определяются геодезическим способом; в — корректурные точки, опре­

деляемые фотограмметрическим путем

экскаваторы, автомашины и другое горное оборудование заслоняют многие объекты, создавая «мертвое» пространство. Кроме того, достаточное перекрытие позволяет производить фотограмметрическое сгущение корректурных точек, что сокращает объем полевых геоде­ зических работ и делает возможным создавать расположение коррек­ турных точек, близкое к стандартному, чем значительно повышается точность съемки.

Корректурными точками, координаты которых определяются геодезическими методами, служат пункты аналитических сетей и полигонометрических ходов. Для их опознания на снимках они маркируются фанерными щитами. Однако видимость этих щитов обеспечивается в большинстве случаев, когда они проектируются выше горизонта. Хорошо опознаются на снимках столбы электриче­ ских и телефонных линий, прожекторных установок и т. д. Опре­ деляя прямыми засечками координаты этих объектов, можно полу­ чить весьма надежную и сравнительно долговечную систему коррек­ турных точек. Для ее пополнения, вследствие подработки, требуется ежемесячно определять координаты не более 8—10 точек.

В случае отдаленности снимаемых объектов на 1 —1,5 км необхо­ димая длина базисов равна 80—120 м. При таких базисах ближняя граница съемки находится в 300—400 м от базиса. Для съемки более близких объектов следует уменьшить длину базисов до 30—40 м (см. базисы а, б, в, г и 0 на рис. 43). В этих случаях при съемке даль­ них объектов на ближнем плане устанавливаются щиты, координаты которых определяются попутно с обработкой снимков. При съемке с базисов а, б, в, г, д эти щиты используются для корректуры снимков. Такой прием позволяет существенно сократить количество геодези­ ческим определяемых корректурных точек в тех местах, где их сохранность не может быть обеспечена даже на самое короткое время.

Один контрольный замер выполненных объемов горных работ требует в среднем 8—10 пар стереоснимков. Создание ежеквартальных сводных планов горных работ увеличивает это число до 12—15 пар. Время, затрачиваемое на фотографирование и обработку одного контрольного замера на двух карьерах, не превышает двух дней. При этом все работы (кроме полевых геодезических) выполняются одним маркшейдером и двумя-тремя рабочими.

Для тахеометрической съемки остаются местные мульды, впадины

идругие небольшие объекты, фотограмметрическая съемка которых нерациональна.

Следует признать весьма перспективным использование фотограм­ метрии для геологического картирования горных выработок. В на­ стоящее время полностью освоено составление по данным стереофото­ съемки гипсометрических планов кровли известнякового горизонта

иподошвы карьера.

Нами в содружестве с геологом Полкуновым В. Ф. путем исполь­ зования снимков контрольных ежемесячных замеров произведено картирование тектонических структур с целью определения элемен­ тов залегания и выявления общих закономерностей геологического строения месторождения. В дальнейшем необходимо применить фотограмметрические работы и для геологического картирования горных выработок.

Совместно с работниками института ВНИМИ В. В. Голицыным и С. П. Бряковым в 1967 году была предпринята попытка использо­ вать наземную фотосъемку для наблюдения за динамикой оползневых

процессов. Для этого в теле оползня закладывались репера, маркированные на поверхности щитами. Систематическое фотографи­ рование оползневого склона позволяет по изменению положения щитов судить о динамике оползня. Опыты показали, что достигнутая точность съемки вполне удовлетворяет запросам исследовательских работ.

Опыт использования фотограмметрического оборудования на Роздольских карьерах доказывает целесообразность более широкого его применения на других карьерах.

§ 3. ПОТЕРИ И РАЗУБОЖИВАІШЕ РУДЫ

На Роздольских карьерах (как и на многих других горных пред­ приятиях) до 1967 года в основном применялся косвенный метод учета потерь руды и ее разубоживания. Произведенный анализ расчетных формул косвенного метода показал его недостаточную точность. Относительные погрешности величин потерь и разубожива­ ния, полученных по этим формулам, для Роздольского месторожде­ ния достигают свыше 100% и зависят в основном от ошибки опре­ деления погашенных балансовых запасов и ошибок определения среднего содержания серы в балансовых запасах и добытой руде. Кроме того, при косвенном методе не вскрываются геологические и технологические параметры, обусловливающие причины и источ­ ники потерь и разубоживания при эксплуатации каждого блока. Второй недостаток не менее важен, чем первый, так как сами по себе величины потерь и разубоживания не говорят о правильности эксплу­ атации месторождения. Важно не только знать количество оставлен­ ной руды и прихваченной породы, но и правильно обосновать их нормативы. Это возможно сделать тогда, когда устанавливаются связи между потерями и разубоживанием руды на участках, с одной стороны, и геологическими, горногеометрическими и гидрогеологи­ ческими условиями этих участков — с другой.

С середины 1967 года на карьерах стали проводиться эксперимен­ тальные съемки для непосредственного определения объемов остав­ ленной руды и разубоживающих пород. Эти съемки проводились следующим образом: при бурении взрывных скважин измерялись мощности разубоживающих пород в кровле. Положение взрывных скважин определялось методом тахеометрической съемки. По этим данным вычислялись отметки устьев буровых скважин, отметки контактов залежи и объем разубоживающих пород по блоку. Объемы разубоживающих пород в кровле определялись и по результатам тахеометрической съемки бортов рудных уступов Центрального и Северного карьеров. Эти съемки производились с пунктов рабочего обоснования карьеров. Вначале определялось положение кромки борта, а затем положение контакта рудного тела. В каждом случае контакт устанавливался работником геологической службы. Объемы потерянной руды в кровле определялись также по данным тахео­ метрической съемки: площадь срезанных участков прослеживается

по поверхности рудного уступа, мощность — по борту следующего незачищенного уступа.

Потери и разубоживание в почве определяются на основании данных совмещенного плана геологической и технологической поверхности почвы пласта. Геологическая поверхность почвы пласта определяется в точках пересечения ее буровыми и буровзрывными скважинами. При бурении промеряются мощности руды каждой скважины, а положение скважин определяется методом тахеометри­ ческой съемки. По этим данным вычисляются отметки контакта руды с вмещающими породами, т. е. геологической поверхности. После отработки заходки производят съемку технологической поверхности отработки. По результатам обеих съемок составляется в масштабе 1 : 500 совмещенный план, на котором технологическая поверхность изображена изогипсами, а геологическая — числовыми отметками. Разность отметок данных поверхностей дает мощности потерянной руды (отрицательный знак разности) • и разубоживающих пород (положительный знак разности). Для определения средних мощно­ стей потерь и разубоживания с точностью порядка 15— 20% не­ обходимо замерять мощности по скважинам через 10 м на участках с проявленными гипергенными процессами и через 15 м на участках без проявления таких процессов. При определении средних мощно­ стей по результатам съемок бортов уступов интервалы соответственно равны 15 и 20 м, т. е. примерно ширине заходки.

Процесс производства тахеометрических съемок буровых скважин прост, но требует много времени, так как контакты руды с пустой породой определяются во время бурения. Но уже первые результаты таких съемок показали неоспоримое преимущество непосредствен­ ного^— прямого метода учета потерь и разубоживания. При прямом методе наглядны величины потерь и разубоживания по отдельным блокам и вскрываются причины, обусловливающие эти потери. Точ­ ность же результатов в определениях значительно выше, чем при косвенном методе. Ошибка определения объемов потерянной руды и разубоживающих пород в основном зависит от ошибки аналогии средних значений мощностей, т. е. от интервала между буровыми

до 5,8—4,2% и разубоживания до 6,0—5,0%, главным образом за счет внедрения мероприятий по улучшению организации произ­ водства горных работ и методов контроля за их ведением, а также за счет определенного улучшения геологических условий (на Север­ ном карьере обводненность почвы пласта стала значительно меньше, чем на Центральном).

Потери руды возникают в основном в почве пласта и на контурах месторождения. Причины потерь следующие: сложность поверхности пласта (20—25% потерь от всего количества потерь); наличие в почве слабых обводненных глин, присутствие на таких участках «рудных

подушек» (40—60% потерь в «подушках»); пласт не дорабатывается до контура из-за обводненности и бедности руд на таких участках, также из-за незначительной его мощности (5—15% потерь); произ­ водство буровзрывных работ, погрузка и транспортировка руды (2—3% потерь); наличие в почве пласта гипсоангидритов (до 15% потерь); засыпка отбитой руды в карьере пустыми породами (2—3% потерь); переэкскавация пустых пород с частичной или полной подсыпкой рудного уступа, при уборке этих пород прихватываются и осыпи руды в забое (5—6% потерь).

Основное количество потерь обусловлено первыми тремя пере­ численными факторами и возникают они из-за геологических, гидро­ геологических и горногеометрических условий, из-за принятой технологии производства горных работ, недостаточной изученности контакта и контура рудного пласта.

И » ЁИг В г

Рис. 44. Схема образования потерь руды и разубожнвания ее в кровле рудного пласта:

1 — руда; 2 — пустая порода; з — контакт руды с породой

Разубоживание возникает в основном в кровле пласта. Причины разубоживания следующие: сложность поверхности пласта (20—25% разубожнвания из всего количества разубоживания); наличие в кровле скальных пород незначительной мощности (40—50% разубоживания); нечеткость контакта пласта с вмещающими породами на участках, пораженных гипергенными процессами (20—25% разубоживания); локальные оползневые явления (до 5% разубоживания); переэкска­ вация вскрышных пород во внутренние отвалы (5—7% разубожи­ вания); полная или частичная засыпка вскрышными породами руд­ ного уступа и дальнейшая их переэкскавация во внутренние отвалы (до 10% разубоживания).

Основное количество разубоживания обусловлено первыми тремя перечисленными факторами и возникает оно из-за геологических, горногеометрических условий и принятой технологии производства горных работ, недостаточной изученности контакта пласта.

Потери руды и разубоживание ее происходят в местах отклонений поверхностей обработки почвы и кровли пласта от его геологических контактов (рис. 44). При обработке поверхности залежи бульдозе­ рами и экскаваторами невозможно выбрать породу в кровле или руду в почве из всех углублений поверхности пласта, поэтому за­ чистка производится по поверхности, лишь приближенно соответ­ ствующей поверхности залежи. Наибольшие потери и разубоживание

наблюдаются на участках, где контур геологического тела имеет большую изменчивость, чем изменчивость поверхности обработки (технологической поверхности). При уменьшении ковша экскаватора следует ожидать большей изменчивости технологической поверх­ ности и, следовательно, снижения потерь и разубоживания, но при этом замедляются темпы зачистки вскрышных пород и, как след­ ствие, уменьшается производительность карьера.

Таким образом, от типа применяемых на вскрыше и добыче механизмов также зависит уровень потерь и разубоживания потому, что именно они определяют изменчивость технологической поверх­ ности. Для нормальной работы механизмов на обводненных участках со слабыми подстилающими породами в почве пласта оставляются целики руды мощностью до 1 м. При данной технологии производства горных работ «рудная подушка» такой величины в известной степени необходима, так как полное извлечение руды на этих участках отрицательно влияло бы на темпы производства очистных работ и, следовательно, на производительность участка. Но на некоторых участках мощность «рудной подушки» иногда достигает 1,5—2 м.

За последнее время потери руды в подушках значительно сни­ жены.

Большая часть разубоживающих пород вовлекается в рудную массу в связи с наличием в кровле крепких неосерненных извест­ няков. Мощность их обычно невелика (0,8 м). Согласно проекту, эти породы вовлекаются в рудную массу, так как выделение их

иудаление снижало бы темпы производства подготовительных работ

иусложняло бы их организацию. Однако нередко из-за недостатков организации и контроля при производстве горных работ в рудную массу вовлекаются скальные породы значительно большей мощ­ ности (2—2,5 м). Такое сверхнормативное разубоживание руды полностью до сих пор не ликвидировано.

Врудную массу вовлекается и некоторое количество пустых пород (карстовые глины) и некондиционных руд. Последние входят в балансовые запасы, так как находятся внутри пласта. Количество этих руд достигает 7—8% от общего количества запасов.

Заметны потери руды и разубоживание ее также от недостаточной изученности рудного'; пласта. Роздольское месторождение разведано в основном по сетке 45x45 м. Дальнейшее сгущение разведочной сети не вносит существенного изменения в запасы, в определение средней мощности пласта и среднего содержания в нем серы, т. е. при данной сети разведочных скважин вскрываются колебания поверх­ ности пласта, характеризующие его общую форму. Потери и разубо­ живание обусловливаются колебаниями более высокого порядка с полупериодами, в 2—3 раза меньшими, чем расстояние между разведочными скважинами. На участках, где нет резкого перехода от кондиционных руд к некондиционным контакт их в значительной степени носит условный характер.

Потери и разубоживание здесь обусловлены не только измен­ чивостью, но и неопределенностью контакта. Недоразведанный

участок, как правило, является источником сверхнормативных потерь и разубоживания.

Исследованиями установлено, что неразубоженными являются руды, содержащие 25% серы и более. С понижением серосодержания в руде растет коэффициент ее разубоживания

S n — содержание серы в пустой породе, %.

Комбинат фактически работает на рудах с содержанием серы 22—23%, что соответствует общему (внешнему и внутреннему) разубоживанию 8—12%. Расчет нормативного и фактического разу­ боживания ведется пока только по внешнему разубоживанию, ко­ торое примерно в 1,5— 2 (—) раза ниже общего разубоживания.

На основании статистически обработанных данных установлено, что с уменьшением серосодержания в руде уменьшается извлечение серы при флотации |47]. Разубоживающис породы уносят в хвосты флотации определенное количество серы. Зависимость между коли­ чеством разубоживающих пород и потерями серы при флотации из-за

Таким образом, разубоживание не только ухудшает качество балансовой руды и вызывает дополнительные затраты на добычу, транспортировку и переработку пустых пород, но и является источ­ ником потерь серы при промышленном переделе руды.

Сверхнормативные потери руды в карьерах приводят к увели­ чению удельных затрат на разведку, капитальное строительство и горно-подготовительные (вскрышные) работы. Часть потерь и ра­ зубоживания для данных горно-геологических условий, принятой системы разработки и комплекса механизации являются вынужден­ ными и даже необходимыми. Попытки совсем ликвидировать их при­ вели бы к нарушению нормальной работы карьеров, срыву произ­ водственной программы и, естественно, не окупили бы нанесенный ущерб.

Новочеркасским политехническим институтом на основании про­ веденных исследований разработаны средние (на весь период эксплуа­ тации) нормативы потерь руды и разубоживания ее для Северного карьера, на основании которых рассчитываются годовые показатели. С целью снижения потерь и разубоживания до нормативных (по потерям — 4,5%, по разубоживанию — 4,9%) комбинатом совместно с институтом разработаны специальные мероприятия, которые ча­ стично уже внедрены и дали более 100 тыс. руб. годовой экономии.