CC BY
52
------------------------------------------ © Ю.В. Волков, И.В. Соколов,
А.А. Смирнов, Ю.Г. Антипин, 2011
УДК 622.013.364
Ю.В. Волков, И.В. Соколов, А.А. Смирнов, Ю.Г. Антипин
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ СООТНОШЕНИЙ ПОТЕРЬ И РАЗУБОЖИВАНИЯ ПРИ ЭТАЖНО-КАМЕРНОЙ СИСТЕМЕ РАЗРАБОТКИ С ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫМИ ЦЕЛИКАМИ
Разработана методика определения эффективных соотношений потерь и разубожи-вания, разработанная для условий Гайского подземного рудника.
Ключевые слова: камера, разубоживание, руда, добыча, рудные целики, отбойка, обогащение.
Ту анее проведенными исследова--шГ ниями установлена техническая возможность и экономическая целесообразность повышения эффективности камерной выемки за счет снижения ра-зубоживания путем оставления предохранительных рудных целиков [1]. Задачей планирования и проектирования отработки камеры в конкретных условиях является определение такого соотношения величин потерь и разубо-живания, которое будет наиболее экономически эффективным и технически рациональным.
Методика определения эффективных соотношений потерь и разубоживания, разработанная для условий Гайского подземного рудника, состоит в последовательном выполнении семи этапов:
1. Методом экспертной оценки по геолого-маркшейдерской документации выбирается проектируемая камера, условия отработки которой по традиционной технологии (без предохранительных целиков) вызовут значительное увеличение разубоживания руды относительно среднего по этажу. При этом устанавливаются геометрические параметры
и показатели извлечения камеры (без предохранительных целиков):
• ширина B;
• длина L;
• высота И;
• потери П (средние по этажу);
• разубоживание Р (потенциально высокое);
• содержание меди в балансовых запасах данной камеры с.
2. По рабочему проекту отработки данной камеры устанавливается фактор, в результате которого происходит значительное увеличение разубоживания. Такими факторами являются:
• низкая устойчивость вмещающих пород висячего бока, обусловленная их физико-механическими свойствами и размерами обнажения;
• низкая устойчивость искусственного массива в кровле камеры, обусловленная прочностью несущего слоя закладочного массива вышележащей камеры;
• время обнажения висячего бока и закладочного массива в кровле камеры, определяемое продолжительностью периода от начала очистной выемки до начала закладочных работ.
В зависимости от установленного фактора принимается место формирования предохранительных целиков (ПЦ):
• у висячего бока;
• в кровле камеры;
• у висячего бока и в кровле камеры.
3. Определяется эффективность возможных соотношений П и Р с учетом с. Для этого используем методику расчета прибыли Пр, отнесенную на 1 т погашенных балансовых запасов камеры.
3.1. В общем виде функция Пр имеет вид:
Пр = (Цизв. - З) ^ max, руб./т, (1)
где Цизв. - извлекаемая ценность добытой руды, руб./т; З - эксплуатационные затраты на добычу и обогащение рудной массы, руб./т.
3.2 Извлекаемая ценность определяется:
бёда = Z ■ П ■ (1 - I ) - s, , руб./т (2) где Z - цена 1 т металла в концентрате, руб.; с - содержание металла в балансовых запасах камеры, дол. ед.; П - коэффициент потерь руды при добыче, дол. ед.; s, - коэффициент извлечения металла в концентрат при обогащении, дол. ед. Определение s, в зависимости от содержания меди в добытой руде а осуществляется по уравнению
s, = 12,759а2 + 55,728а+27,163, %, (3)
где а = с (1 - Р) - содержание металла в добытой рудной массе, %; Р - коэффициент разубоживания руды, дол. ед.
3.3. Эксплуатационные затраты включают в себя удельные затраты на добычу и обогащение, отнесенные на 1 т добытой руды, входящие в структуру затрат по комбинату:
• на подготовительно-нарезные работы спнр,
• отбойку сотб.,
• выпуск и доставку свып.,
• закладку сзак.,
• конвейерный транспорт ск.т.,
• внутришахтный транспорт свшт,
• подъем по стволу спод.,
• транспорт до обогатительной фабрики стр..о.ф.,
• обогащение соб.,
• прочие затраты спр.
9 = (п„в + Пш + "т + + "ел + Аш. +
+"*>.,.6.+ ",а.+ п,в.)■ ). б°а/6 (4)
Исходные данные для расчета Цизв. и Зд.о. принимаются по данным экономической службы ГОКа за соответствующий период.
3.4. Диапазон изменения возможных значений П и Р представлен ниже.
Наименование показателей Величина показателей Шаг изменения
мин. макс.
Потери, % 2,0 і6,0 2,0
Разубоживание, % 2,0 і6,0 2,0
4. Устанавливается область экономически эффективных соотношений величин Пи Р. Из теории линейного программирования известно, что целевая функция достигает своего максимального значения в крайних точках многоугольника допустимых планов. В нашем случае, область экономически эффективных соотношений П и Р представляет собой треугольник с вершинами в точках 1, 2 и 3. Координатами точки 1 являются:
• min П (принимаются средние по этажу согласно п. 1 или наименьшие по п. 3.4);
• max P (принимается потенциально высокое согласно п. 1 или наибольшее по п. 3.4).
Координатами точки 2 являются:
• min П (принимаются средние по этажу согласно п. 1 или наименьшие по п. 3.4);
• min Р (принимается наименьшее по этажу или наименьшее по п. 3.4).
Координатами точки 3 являются:
• max П (принимаются наибольшие по п. 3.4);
Показатели Потери, %
извлечения 2,0 2,5 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0
2,0 Пр1.1 Пр1.2 Пр1.3 Пр1.4 Пр1.5 Пр1.6 Пр.17 Пр1.8 Пр1.9
Разубоживание, % 4,0 Пр2.1 Пр2.2 Пр2.3 Пр2.4 Пр2.5 Пр2.6 Пр2.7 Пр2.8 Пр2.9
6,0 Прз. і Пр3.2 Прзз Прз.4 Прз.5 .6 и я Пр3.7 Пр3.8 Пр3.9
8,0 Пр4.1 Пр42 Пр43 Пр44 Пр45 .6 я Пр4.7 Пр4.8 Пр4.9
10,0 Пр5.1 Пр5.2 Пр5з Пр54 Прз.5 .6 іл я Пр5.7 Пр5.8 Пр5.9
12,0 Прб. 1 Прб2 Прбз Прб4 Прб5 ю ю Пр6.7 Пр6.8 Пр6.9
14,0 Пр?. 1 Пр7.2 Пр7.3 Пр?.4 Пр?.5 Пр7.6 Пр7.7 Пр7.8 Пр7.9
16,0 Прз. 1 Пр82 Пр83 Пр84 Пр85 Пр8.6 Пр8.7 Пр8.8 Пр8.9
Таблица 2
Толщина рудного предохранительного целика в кровле
Ширина камеры В, м 20 25 30
Толщина предохранительного целика, Тк, м 7,4 10,4 13,9
• тт Р (принимается наименьшее по этажу или наименьшее по п. 3.4).
Соединив эти точки, ограничиваем область экономически эффективных соотношений величин П и Р (табл. 1).
Оптимальное соотношение П и Р находится путем их совместной оптимизации по рассмотренным ниже геомеханическим (п.5), технологическим (п. 6) и экономическим (п. 7) условиям.
5. Определяются устойчивые размеры предохранительных целиков.
5.1. Толщина рудного целика, оставляемого у висячего бока.
Приближенные значения устойчивых пролетов рудных обнажений можно определить по методике Н. Бартона или по данным практики. Рассчитанное значение Q = 14,2, соответствует ширине максимального незакрепленного пролета Lн = 20 - 30 м. Гайский подземный рудник имеет опыт выемки камер с оставлением временных рудных целиков расположенных по высоте камеры с целью предотвращения обрушения пород. Фактическая толщина целиков в отработанных камерах этажа
670/750 м составила от 4,5 до 7,5 м (в среднем 6 м).
5.2. Толщину рудного предохранительного целика, оставляемого в кровле камеры можно рассчитать по формуле, предложенной Б.П. Юматовым или принять по данным практики. Расчетная толщина ПЦ, оставляемого в кровле камеры, для различных пролетов камер представлена в табл. 2 и хорошо согласуется с данными практики.
Параметры ПЦ должны уточняться по результатам опытно-промышленных испытаний.
6. Рассчитываются величины П и Р в зависимости от вида и размеров ПЦ и геометрических параметров камеры в соответствии с методиками расчета показателей извлечения, принятыми на Г айском руднике.
7. Определяется оптимальное соотношение П и Р, лежащее в области экономически эффективных соотношений (табл. 3). Для его нахождения:
7.1. Устанавливаем область технически невозможных (труднореализуемых) соотношений Пи Р, определяемую величиной П, обусловленных размерами
Показатели Потери, %
извлечения 2,0 2,5 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0
2,0 Прі. 1 При Пр1.3 Пр1.4 Пр1.5 Пр1.6 Пр. 17 Пр1.8 Пр1.9
Разубоживание, % 4,0 Пр2. 1 Пр2.2 Пр2.3 Пр2.4 Пр2 .5 Пр26 Пр2.7 Пр2.8 Пр2.9
6,0 Прз. і Пр3.2 Прзз Прз.4 Прз.5 Прзб Прэ.7 Пр3.8 .9 оп £
8,0 Пр4 . 1 Пр4.2 Пр43 Пр44 Пр45 Пр46 ПР4.7 Пр4.8 Пр4.9
10,0 Пр5. 1 Пр5.2 Пр5.з Пр5.4 Пр5.5 Пр5.6 Пр5.7 Пр5.8 Пр5.9
12,0 Прб. 1 Прб2 Прбз Прб4 Прб. 5 Прб. 6 Прб.7 Прб.8 Прб.9
14,0 Пр7.1 Пр7.2 Пр7.3 Пр7.4 Пр7.5 Пр7.6 Пр7.7 Пр7.8 Пр7.9
16,0 Прз. 1 Пр8.2 Прз. з Прз. 4 Прз. 5 Прз. 6 Пр8.7 Пр8.8 Пр8.9
ПЦ меньше устойчивых. Данная область, выделенная красным цветом, далее не рассматривается;
7.2. В области технически возможных соотношений П и Р устанавливаем подобласть нерациональных соотношений, определяемую величиной П, обусловленных размерами ПЦ больше минимально допустимых. Исключаем из рассмотрения данную подобласть, выделенную голубым цветом;
7.3. Оптимальное соотношение Пи Р находится в подобласти рациональных соотношений по наибольшему значению Пр (выделено зеленым цветом). Оптимальному соотношению П и Р соответствуют оптимальные параметры ПЦ.
В качестве примера рассмотрена отработка камеры в этаже 670/750 м с геометрическими параметрами и показателями извлечения: В = 20 м; L = 40 м; Н =
1. Антипин Ю . Г. Научно-методическое обоснование эффективного соотношения показателей потерь и разубоживания для условий
80 м; П= 2,5 % (средние по этажу); Р = 16 % (потенциально высокое со стороны висячего бока); условное с = 1,32 %.
Минимально допустимая толщина ПЦ, оставляемого у висячего бока, определена Тв = 4 м. При этом расчетные величины П и Р по камере составили 12,2 и 4,1 %, соответственно.
Оптимальное соотношение П и Р находится в подобласти рациональных соотношений по наибольшему значению
ПР2 . 7.
Таким образом, установлено, что применение технологии с оставлением ПЦ у висячего бока (Пр2.7) позволяет повысить эффективность отработки камерных запасов по сравнению с традиционной технологией (Пр8.2) за счет снижения разубоживания Пр2,7 >Пр8.2 более чем в 1,5 раза.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Г айского подземного рудника // Проблемы недропользования. - Екатеринбург: УрО РАН, 2007 г. - С. 54—60. ЕШ '
Коротко об авторах
Волков Ю. В. — профессор, доктор технических наук, зав. лабораторией,
Соколов И.В. — кандидат технических наук, старший научный сотрудник,
Смирнов А. А. — старший научный сотрудник, кандидат технических наук, Антипин Ю. Г. — ведущий инженер
ИГД УрО РАН, лаборатория подземной геотехнологии, е-таіі: geotech@igd.uran.ru
