Научно-методические положения по определению и учету потерь и разубоживания руды при разработке рудных тел с изменяющейся мощностью и углом падения Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

--------------------------------------------------- © Г.М. Ерёмин, 2010

УДК 622.271:622.3.013 Г.М. Ерёмин

НА УЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ И УЧЕТУ ПОТЕРЬ И РАЗУБОЖИВАНИЯ РУДЫ ПРИ РАЗРАБОТКЕ РУДНЫХ ТЕЛ С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ МОЩНОСТЬЮ И УГЛОМ ПАДЕНИЯ

Установлена зависимость снижения потерь руды при отработке контактов с выбором высоты уступа, угла его откоса.

Ключевые слова: разубоживание руды, апатитовые месторождения, эффективные технологии, рудные тела.

Семинар № 14

А патитовые месторождения Хи--¿Т-бин, так же как и другие месторождения, особенно полиметаллические, могут относиться к сложным в геологическом отношении и характеризоваться наличием как группы рудных тел различной мощности с разделяющими их пачками пород, так и изменением угла их падения и мощности с глубиной до вырождения на глубоких горизонтах. Этим, видимо, объясняется сложность определения показателей полноты и качества отработки рудных контактов и месторождений в целом на период составления проектов, поскольку они изменяются во времени и в ходе разработки месторождения. Так, первоначально в проекте разработки Коаш-винского апатитового месторож-дения показатели потерь и разубоживания руды были приняты как 5 % по потерям, так и 5 % по разубоживанию руды, в дальнейшем с учётом сложности разрабатываемых рудных тел их величины повышены до 7 % как по потерям руды, так и по примешиванию пород. На стадии предпроектных проработок для апатитового месторождения «Олений Ручей» величина потерь руды принята

4,5 %, а разубоживания 7 %, хотя месторождение относится к сложноструктурным, отличающимся тем, что оно представлено группой тел (три) небольшой мощности и с изменяющимися углами их падения и мощности на различных участках.

Снижение повышенных потерь руды при отработке контактов связано с применением эффективной технологии разработки рудных тел, в частности с выбором высоты уступа. Покажем это на примере разработки одного из перспективных апатитовых месторождений типа «Олений Ручей» путём выполнения как непосредственного изучения источников и мест возникновения потерь и разубоживания руды, так и составлением моделей рудных тел и определения показателей потерь и разубоживания руды при комплексном влиянии всех основных факторов (ценности руды, мощности рудного тела, его угла падения, угла откоса уступа и его высота).

Апатит-нефелиновое месторождение относится к последнему этапу формирования апатитовых месторождений, связанных с гигантским плутоном Хибинского массива. Оно явля-

ется, также как и другие месторождения (Коашвинское и Ньоркпахкское) сложноструктурным и состоящим из нескольких рудных залежей. Верхняя зона месторождения, отрабатываемая кАрьером, включает в себя 3 рудных тела: № 1, № 2 и № 3.

Все рудные тела характеризуются различной мощностью и углом падения. Параметры рудных тел, в частности мощность по нормали на различных участках их залегания и угол падения, приведены на рис. 1.

Как следует из рисунка, значительная часть этих участков имеет углы падения, изменяющиеся в пределах от 8—10° до 2535° и мощность рудных тел 11-25 м. Именно с отработкой таких зон связано образование повышенных значений потерь и ра-зубоживания руды.

Несмотря на пластообразный характер распространения рудных тел небольшая мощность и небольшие углы падения не обеспечивают снижения потерь и разубоживания руды до минимальных значений при принятой высоте уступа 15 м. Даже для мощного рудного тела месторождения «Плато Рас-вумчорр» при отработке верхних горизонтов с разветвлёнными небольшими телами с углом падения 10-30° потери и разубоживание руды достигали соответственно 5,6 и 5,3 % [1].

Основные потери при добыче руды открытым способом приурочены к контактам рудного тела с породами и возникают при отделении полезного ископаемого от породы. При постоянном угле откоса уступа потери и разубоживание руды с уменьшением угла падения рудного тела резко возрастают из-за увеличения основания треугольников, включающих теряемые руды и примешиваемые породы.

г\,ц},а/о 20 —

15 -

10 -

5 -

10 20 30

Рис. 2. Зависимость потерь и разубоживания руды от высоты уступа ку

Исследованиями установлено [1], что с уменьшением угла падения рудной залежи от 30 до 10° потери руды возрастают в 2-2,5 раза. Величина потерь руды снижается с увеличением угла падения рудного тела от 20-30°и выше. На величину потерь и разубоживания руды оказывает влияние выбранная высота уступа. С её увеличением от 5-10 до 15-20 м. величина потерь руды может возрасти в 2-3 раза и более, поскольку при этом площадки треугольников теряемых руд увеличиваются соответственно их высоте.

На рис. 2 показано изменение величины потерь и разубоживания руды в зависимости от высоты уступа (Ьу) при углах падения рудного тела 10 и 20°.

Известно влияние на величину потерь и разубоживания руды мощности рудного тела. Так, с уменьшением мощности рудного тела с 150-200 м до 20-30 м относительные значения потерь руды резко возрастают, поскольку при этом значительное влияние оказывают площади теряемых руд со стороны лежаче-

го и висячего боков залежи по сравнению с количеством добываемой руды при разработке тонкой (маломощной) залежи.

Определение потерь руды при добыче выполнялось применительно к выбранному в проекте способу вскрытия месторождения и системе разработки. Высота уступа - 15 м. В связи с резким изменением мощности рудных тел и их угла падения методикой принято определение величины теряемых руд и примешиваемых пород соответственно отработке рудных тел по слоям. Вначале строились профили (поперечные разрезы) по всему месторождению. Затем отстраивались погоризонтные планы каждого слоя с целью определения длины рудных тел и их изменчивости в плане.

При определении величины теряемых треугольников руды и примешиваемых пород в слое учитывалась их высота как 7 м по руде и 8 м по породе или 6 м по руде и 9 м по породе (при маломощных рудных телах). Это соотношения соответствуют предельным значениям содержания полезного компонента в добываемой порции рудной массы из приконтактной зоны, не меньшей 4 % Р2О5.

Для оценки степени влияния потерь руды на отрабатываемые балансовые запасы и определения величин потерь руды и примешиваемых пород определены общие объёмы потерянных руд по каж-

Величины потерь руды (п) и примешиваемых пород (р) определялись по известным формулам:

П% = — х 100%,

mh

ДР х L

mh х L

а также: р =

х 100%,

ДУ

или р = -

mh + ДУ - ДР

ДУ х L

х 100%, (1)

х 100%,

(mh + ДУ- ДР)х L

где т, L, h - соответственно мощность рудного тела, его длина и высота уступа, м; ДР, Д V - величины теряемых руд и примешиваемых пород в треугольниках

3

контактных зон, м .

При подсчёте величины теряемых руд и примешиваемых пород применительно к отрабатываемым рудным телам учтены потери руды в торцевых зонах карьера (10 % от боковых протяжённых зон).

В табл. 1 приведены итоговые данные по величинам потерь и разубожива-ния руды при отработке рудных тел № 1, № 2, № 3 в соответствии с объёмами руды по слоям и с их уточнением.

По рудному телу № 1 потери руды составили 8,2-8,4 %, разубоживание -13,2-13,4 %; по рудному телу № 2 соответственно 13,8-13,9 и 20,8-21 %; по рудному телу № 3 соответственно 13,2-

Таблица 1

Показатели потерь и разубоживания руды при отработке рудных тел

Рудные тела Количество руды в контуре карьера на предпроектном уровне (ТО), м3 Потери и разубоживание руды при варианте по ТО, %

Л Р

Рудное тело № 1 5259737 8,4 13,2

Рудное тело № 2 3092721 13,8 20,8

Рудное тело № 3 184606 13,2 17,7

дому рудному телу в ходе их отработки.

13,3 % и 17,7-17,8 %, что свидетельствует о высоких значениях потерь и разу-

боживания руд при отработке месторождения способом, принятым в проекте.

Анализ этих данных показывает, что снижение потерь и разубоживания руды при отработке рудных тел (особенно малой мощности - от 8-10 м до 20-25 м) можно достичь путём:

1. Уменьшения высоты уступа до 5 и 10 м. За счёт этого можно снизить потери руды и примешивания пород в 2-3 раза.

2. Применения так называемых селективных схем разработки зоны контакта рудной залежи с породами висячего бока (отработка подуступами). Эти схемы хорошо зарекомендовали себя при применении их на руднике «Центральный» ОАО «Апатит» (при отработке верхних зон при пологом залегании рудных тел).

3. Заложением вскрывающих выработок со стороны висячего бока залежи, что может снизить величину потерь руды в треугольниках на 50-60 %.

Ранее проведёнными исследованиями и практикой работ обосновано, что при отработке рудных тел небольшой мощности (М=50-20 м) и меньше необходимо ориентироваться на применение высоты уступов 10 и 5 м.

Г оризонтальная мощность рудных тел, отрабатываемых карьером в границах, определённых на предпроектном уровне изменяется очень существенно -от 40-50 (проф. р. 20+0) (рудное тело

(проф. р. 22+0) и далее вновь расширяется до 100-110 м (рудное тело № 1) и до 60-65 м (рудное тело № 2) (проф. р. 27+0). На последующих разрезах (проф. р. 27+^35) мощность рудных тел вновь снижается.

В соответствии с изменением горизонтальной мощности изменяется и относительная величина потерь разубоживания руды (формула 1).

С целью установления степени влияния: мощности рудного тела и угла его падения на различных участках на величину потерь и разубоживания руды при различных высотах уступов были определены средневзвешенные значения мощности рудных тел (№ № 1, 2, 3) и угла их падения. На следующем этапе определялись площади треугольников потерь и разубоживания руды со стороны лежачего и висячего боков залежи. Вслед за этим определялись величины потерь и разубоживания руды применительно к различным телам при высоте уступов 15, 10 и 5 м.

Для сравнения приведены данные расчёта применительно к рудному телу рудника Центральный со средней мощностью 200 м (для верхнего яруса месторождения).

На рис. 3 показаны особенности и величины площадей треугольников потерь и разубоживания руды в зависимости от направления развития горных работ от висячего бока к лежачему и от

а

Рис. 3. Схема возникновения потерь и разубоживания руды в треугольниках при развитии горных работ от висячего бока к лежачему и от лежачего бока к висячему № 1) до 5-10 м в области пережима лежачего бока к висячему.

Рис. 4. Изменение величины потери и разубоживания руды от мощности рудного тела

Влияние мощности рудного тела на изменение величины потерь руды показано на графике (рис. 4).

Средневзвешенные значения мощности рудных тел месторождения «Олений Ручей» составили: № 1 - 44,7 м, № 2 -39,2 м, № 3 - 19 м. Углы их падения равны, соответственно, а1ср=30°,

а2ср=34°, азср=38°.

При высоте уступа 5 м снижение величины потерь руды в 3,4 раза по сравнению с высотой уступа 15 м, и в 2 раза по сравнению с высотой уступа 10 м. Данные по определению потерь и разубоживания руды приведены в табл. 2.

Для оперативного определения потерь и разубоживания руды при переходе к отработке от одного участка к другому с изменяющимися параметрами рудного тела предлагается к использованию формулы вида:

А

л = — х

а

'100 х

М

п х А

Р =—г-х а

'100 х h6^ М

, %,

(3)

где А - постоянная; ку - высота уступа, м; М,а - мощность рудного тела и угол его падения; п, к, к7 - коэффициенты.

По данным расчётов А=7,4; п = = 1,11,4 (изменяется в зависимости от ценности руды); к = 0,56, кI = 0,56-0,58.

В табл. 3 приведены расчётные данные по величине потерь и разубоживания руды, полученные с помощью формул 2 и 3.

Из расчётных данных следует, что по предлагаемым формулам могут быть определены величины потерь и разубоживания руды на стадии пред-проектных работ при рассмотрении тел с изменяющейся мощностью и углом падения (данные близки к величине объёмных потерь и разубоживания руды, приведённые в табл. 1).

%;

(2)

Таблица 2

Показатели потерь и разубоживания руды по слоям при различной высоте уступа

Рудное тело Усреднённые показатели мощности и угла падения Высота уступа, м

Мс* м аСр, град 15 10 5

П, % ^ % П, % ^ % П, % ^ %

Централь- ный рудник 200 30 3* 5-6

Месторождение Олений Ручей

1 44,7 30 11,1** 13 * * 7, 9 - -

2 39,2 34,8 9,4 11 8,1 10 - -

3 19 38 19,8 21 11,7 13 5,9** 8

Примечание: * - фактические данные; ** - по площади треугольников потерь и разубоживания

руды.

Таблица 3

Расчётные величины потерь и разубоживания руды

Рудное тело Мощность, м Угол падения, град Величины

потерь, % разубоживания, %

^=15 м ^=10 м ^=15 м ^=10 м

1 44,7 30 8,1 6,3 10,5 8,8

2 39,2 34,8 7,72 6,2 9,5 7,5

3 19 38 11,2 8,96 13,4 10,75

Из приведённых данных следует, что для снижения потерь и разубоженных руд при разработке рудных тел в карьере эффективным мероприятием является переход на высоту уступа равную 10 м, а при отработке рудного тела № 3 при его мощности 10-20 м целесообразна

1. Адигамов Я.М., Оводенко Б.К. Основа экономической оценки потерь руды при откры-

высота уступа - 5 м, или деление высоты уступа 10 м на 2 подуступа, что может снизить

потери руды и разубоживание в 3-4 раза и приблизиться к уровню, заявленному ранее на предпроектном уровне, соответственно, ц=4,5 % и р=7 %.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

том способе разработки. Л.: «Наука». Л. О. -1971.- 138 с. ШИЗ

Коротко об авторе ______________________________________________________________

Ерёмин Г.М. — научный сотрудник Горного института КНЦ РАН, root@goi.kolasc.net.ru

А________