CC BY
21
УДК 622.274.54 Е.А. Романько
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ ОТРАБОТКИ ПРИКОНТУРНЫХ ЗАПАСОВ СИСТЕМАМИ С ОБРУШЕНИЕМ РУДЫ И ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД
При комбинированной отработке месторождений в основании и бортах карьеров, поставленных в предельное положение, остаются запасы руды, которые отрабатывать открытым способом не рентабельно. Рудные зоны характеризуются сложной морфологией: невыдержанность контактов, сложные границы выклинивания рудных зон, углы падения изменяются от 20 до 60°, растянутость рудных участков по простиранию и высоте бортов. Отработку таких рудных участков ведут подземным или открыто-подземным способами. При отработке приконтурных запасов системами с обрушением руды и вмещающих пород обеспечивается высокая интенсивность освоения запасов и снижается себестоимость добычи руды. Формирование при-грузки является необходимым элементом технологии отработки мощных рудных зон, растянутых вдоль борта карьера, при этом пригрузка, наряду с изоляцией очистного пространства, выполняет функцию обеспечения устойчивости подработанного борта в период выемки запасов подземным способом. Одним из факторов, обуславливающих низкие показатели извлечения при отработке рудных зон недостаточно крутого падения с образованием горизонтального основания блока, является вынужденные ли-
бо подработка породного треугольника, либо оставление рудного целика, непостоянная высота выпуска при формировании дополнительных дучек в лежачем боку залежи.
Анализ результатов исследований, посвященных отработке наклонных залежей системами разработки с обрушением руды и вмещающих пород показал, что основным фактором снижения потерь и разубоживания руды при выпуске является формирование наклонного основания блока, проведенного по контакту рудного тела.
В связи с чем были проведены исследования по оценке влияния угла наклона основания блока на показатели извлечения. Определение показателей извлечения руды при различном угле заложения основания блока проводилось в два этапа: физическим моделированием выпуска руды на эквивалентных материалах с соблюдением критериев подобия и граничных условий и аналитическим обоснованием влияния угла наклона основания блока на показатели извлечения.
Физическое моделирование заключалось в проведении выпуска руды через горизонтальное и наклонные (а=20 и 40°) основания блока и анализа результатов выпуска. В модель засыпалась руда, затем порода, таким образом, чтобы контакт руды и поро-
Рис. 1. Графики изменения потерь и засорения руды с увеличением угла наклона основания блока с 0° до 40°
ды выдерживался параллельным основанию блока и велся равномернопоследовательный выпуск руды. Критериями оценки опытов служили показатели: засорения руды в блоке и потерь. Результаты моделирования выпуска руды под налегающими породами при различном угле заложения основания блока представлены на рис. 1.
Результаты моделирования говорят об уменьшении потерь и засорения руды в блоке на 4 % при увеличении угла наклона основания блока с 0 до 40 .
В процессе выпуска, когда высота выпуска превышает критическую, эллипсоиды выпуска пересекаются, и начинает формироваться извилистый контакт руды с породой. Увеличение угла наклона основания блока приводит к уменьшению области взаимного влияния эллипсоидов выпуска и уменьшению площади гребней (рис. 2), а, следовательно, уменьшению потерь руды. Аналитически оценить изменение потерь руды с увеличением угла наклона основания блока, возможно установив зависимость изменения площади гребней от угла заложения основания блока.
Таким образом, площадь гребней может быть найдена (рис. 2.):
8ЛЕБ = Ъ'1воа'Ъ + X' ^ввэв , (1)
Хі - х. ь і
Б = а- Ь- агсвіп—--------------I—(х^ - х. |х
ввэв а а 1
і. )>
хЛІа2 - Хі - х.)2 - а-Ь- агсБІп —а +
х2 Ь — 2 2
+ 0.5- а-Ь- агсБіп—— +-----х0-*а - х0 -
а 2-а 2 V 2
- кх..(х2 - х..)- 0.5 - а - Ь - асг віп-^ + 21 а
хі (х 2 - х1)_ ь —а
:-а'х1\а
Ь — 2 2 , . а
+--------х л а - х + +а - Ь - агсвіп —+
2-а 1V 1 а
Ь (х2 - хі)
2а
4
а - \х2 - х..1 +
+ 0.5аЬ агсБіп -
і Г
Х2 - хі Ь (х1 - хі )
2а
х1 - х.
х*1 а" - 1х1 - х.Г - 0.5аЬагсБіп------------—
4а2 -(х1- хі f
х2 Ь-х2 Г
БІп —2-------2 - д/а
а а V
а
х0 Ь - х0 , п 0
■ а - Ь - агсвіп —2------— - Л/а - х(2)
а
х
+
а
Высота выпуска 80 м
Угол наклона основания блока, град
Расстояние между выпускными отверстиями 8 м
1
0,98
0,96
0,94
0,92
0,9
11 —=1
Н Е: Ы П=80 М
10 20 30
М'ол наклона основания блока, град
40
Изменение площади гребней с увеличением угла наклона основания блока оценивается коэффициентом изменения площади гребней:
Рис. 2. Уменьшение плошали пересечения эллипсоидов выпуска и гребней рулы с увеличением угла наклона основания блока
Рис. 3. Влияние высоты выпуска и расстояния между выпускными отверстиями
на коэффициент уменьшения гребней
где
площадь пересе-
чения эллипсоидов при угле наклона основания бло-
ка
&
площадь
пересечения эллипсоидов при горизонтальном
заложении основания бло-
Ба
Ки =--------, доли ед.
и
О
(3)
ка, т.е при а = 0 .
Г рафики влияния угла наклона основания блока на коэффициент уменьшения площади гребней для различных высоты выпуска и расстояния между выпускными отверстиями (рис. 3.)
Очевидно, что с увеличением угла наклона основания блока потери руды в гребнях снижаются и при различных высотах выпуска и при различных расстояниях между выпускными отверстиями.
Для определения оптимальных показателей извлечения использована методика, представленная в работе [1], дополненная полученными зависимостями угла заложения основания блока на показатели извлечения. Алгоритм расчета представлен на рис. 4.
Для оценки влияния угла наклона основания блока рассматривались три
а
Рис. 4. Алгоритм оптимизации показателей извлечения с учетом отношения крупности материала пригрузки к крупности руды
варианта отработки прибортовых запасов системами разработки с обрушением руды и вмещающих пород: выпуск руды через горизонтальное основание с непостоянной высотой выпуска и углом откоса борта карьера 400 и равномерно - последовательным выпуском руды через наклонные основания блока с углом заложения 20 и 40 0 при угле откоса борта карьера 400 и высотой блока 50 м. С помощью алгоритма определения оптимальных показателей извлечения руды были рассчитаны значения прибыли и оптимальных показателей выпуска (таблица).
Ведение равномерно-последовательного выпуска с горизонтальным основанием блока и непостоянной высотой выпуска характеризуется наименьшей прибылью на 1 т добытых запасов: прибыль равна 368,92 руб/т потери составляют 19,21 % , прибыль при формировании наклонного основания блока (а = 40°) и ведении равномерно-последовательного выпуска - 405,19 руб/т потери -12,2 %. Т.е. предлагаемое наклонное основание блока позволяет повысить прибыль на 36,27 руб./т за счет снижения потерь и разубоживания руды при выпуске на 7,01%.
Технико-экономические показатели освоения приконтурных запасов для различных углов заложения основания блока при расстоянии между выпускными выработками Ьвв = 8 м
Схемы подготовки материала пригрузки а=0° а=20° а=40°
Потери, % 19,21 15,09 12,20
Засорение в блоке, % 6,5 6,15 6
Затраты на добычу и переработку руды, руб/т в т.ч. на формирование основания блока 1478,94 5,29 1482,29 13,1 1482,29 13,1
Извлекаемая ценность, руб/т 1905,90 1913,04 1916,1
Прибыть, руб/т 368,92 389,72 405,19
Таким образом, формирование наклонного основания блока при отработке рудных тел недостаточно крутого падения и выклинивающихся зон рудных залежей, позволит снизить потери руды в гребнях за счет заложения основания блока под углом наклона, совпадающим с контуром рудной залежи при ведении равномернопоследовательного выпуска, а так же, позволит уменьшить расстояние между выпускными выработками, сохранив при этом основание блока в устойчивом состоянии, что так же повлечет за собой увеличение полноты и качества извлечения руды из недр.
Исходя из представленных результатов исследований, применение наклонного основания блока, совпадающего с контуром рудной зоны, при отработке приконтурных запасов системами с обрушением руды и вмещающих пород позволяет снизить потери и разубоживание руды на 5-7% по сравнению с формированием горизонтального основания блока. Поэтому область применения систем с обрушением руды и вмещающих пород при отработке приконтурных запасов может быть расширена и экономически оправдана при отработке ценных руд.
------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Слащилин И.Т., Романько А.Д. Прогнозирование показателей извлечения руды при системах разработки с массовым обрушением руды. Уч. пособие. Свердловск: изд. УПИ им. С.М. Кирова, 1980. - 53 с.
— Коротко об авторах-----------------------------------------------
Романько Е.А. - Магнитогорский государственный технический университет.
39
