CC BY
42
ГЕОМЕТРИЯ И КВАЛИМЕТРИЯ НЕДР ,
^ О.С. Мечиков, 2000
УДК 622.001.33
О.С. Мечиков
ДИНАМИКА НОРМИРОВАНИЯ ПОТЕРЬ И РАЗУБОЖИВАНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ НА ПРИМЕРЕ ТЕКЕЛИЙСКОГО РУДНИКА
В
последние десятилетия 20-го века научно обоснованное нормирование показателей потерь и разубоживания полезных ископаемых прочно утвердилось в практике рационального использования недр, при этом методология выполнения таких работ продолжается совершенствоваться, в том числе, и за счет учета ранее не учитывающихся факторов, в ряду источников формирования указанных показателей. Параллельно с этим все более утверждается мнение, что любые официальные значения потерь и разу-боживания полезных ископаемых должны как можно ближе соответствовать действительным значениям этих показателей. Поскольку научное познание призвано асимптотически приближаться к истине, уже этот фактор позволяет сделать вывод о целесообразности и необходимости перманентного или поэтапного процесса нормирования показателей потерь и разубоживания полезных ископаемых. А в практике появляются новые не менее важные природные факторы, указывающие на необходимость постоянного уточнения и обновления нормативов потерь и разубоживания ископаемого минерального сырья. Показательным в этом отношении является пример Текелийского рудника, длительное время добывающего полиметаллические, в основном - свинцовоцинковые руды.
Месторождения представлено типичными для полиметаллических руд
Рис. 1. Этажно-камерная система разработки (проект Казгипроцвет-мета)
наклонными до крутого падения залежами мощностью от единичных метров до 30-40 м. Руды характеризуются преимущественно средней или высокой крепостью, они в основном устойчивы, но залегают в породах средней или ниже средней крепости и устойчивости, на отдельных участках склонных к самообрушению. В соответствии с этими горногеологическими условиями в первый период производства добычных работ на руднике были применены различные системы разработки, в том числе с обрушением налегающих пород, для которых были запроектированы значения потерь и разубоживания руды по аналогии с другими предприятиями в подобных условиях, где плановые и отчетные показатели полноты и качества использования запасов руд в недрах уже были искажены в результате длительного воздействия директивных установок вычислительных и контролирующих органов.
Второй период производства добычных работ, наступивший после локализации участков самовозгорания руд на эксплуатационных горизонтах, характеризуется переходом на новые в то время системы разработки с закладкой выработанного пространства, что потребовало составления новых нормативов потерь разубоживания руды на основе исследований в условиях относительно кратковременного опыта производства эксплуатационных работ промышленного масштаба.
Для систем с закладкой нами в составе ВНИИ Цветмета были разработаны методика и все данные, необходимые для определения научно обоснованных нормативов потерь и разу-боживания руды в зависимости от значений мощности рудных тел и со-
держания металлов в руде, приведенного к условному свинцу, в пределах выемочной единицы. Выемочной единицей был принят эксплуатационный блок, а не отдельные камеры, как тогда требовали контролирующие организации, поскольку лишь в блоке полностью реализуется процесс выемки полезного ископаемого и закладки выработанного пространства, включая процесс твердения закладной смеси. Было учтено качество отработки руды в углах у кровли камер. По данным отчета предприятие само составляло нормативы потерь и разубо-живания руды для каждого эксплуатационного блока и добивалось внедрения их в производство [1]. Эти первые для рудника научно обоснованное нормативы потерь (П) и разубоживания (Р) руды были внедрены в производство в 1980г., что позволило на 8-10 лет стабилизировать величину и соотношение показателей П и Р на оптимальном уровне.
Недостатком этих первых нормативов показателей и не раскрывали структуру их по отдельным составляющим, что затрудняло контроль со стороны органов Г осгортехнадзора КазССР. Поэтому по просьбе данной организации ВНИИЦветмет в 1989 г., выполнил уточнение ранее разработанной методики нормирования потерь и разубоживания руды в соответствии с высказанными замечаниями, что позволило продолжить промышленное использование их еще в течение 5-6 лет.
Начиная с 1980 г. общий уровень нормативных показателей П и Р в целом по руднику медленно повышался в соответствии с ухудшением геотектонических условий разработки руды и снижением качества отрабатываемых балансовых запасов ее в пределах: П - от 6 до 9 %; Р - от 10 до 14 %.
Однако несколько лет назад начали возрастать расхождения между геологическими данными о качестве и количестве отрабатываемых балансовых запасов руд и отчетными данными по процессу обогащения добытого полезного ископаемого. В ряде эксплуатационных блоков участились случаи непредвиденных самообруше-ний безрудной массы не только из кровли камер в виду недостаточной прочности рудно-бетонного массива в днищах вышележащих блоков и твердеющей закладки в камерах над ними, но и из стенок отрабатываемых камер
на стадии выпуска из них отбитой руды, что приводило к сверхнормативному разубоживанию и дополнительным потерям руды. Неоднократные инспекции вышестоящей организации АОО "Казцинк" под руководством прежних главных геологов Ленино-горского и Иртышского полиметаллических комбинатов Дурнева Г.С. и Радюхина В.А. определили причины такой ситуации в усложнившихся с глубиной разработки геотектонических условиях залегания горного массива, в том числе морфологии контактов рудных тел, а также в нестабильной достоверности отчетных геологических, маркшейдерских и технологообогатительных данных. Со стороны АОО "Казцинк" было организовано форсированное выполнение ВНИИ-Цветметом в лице прежних авторов такой же темы научноисследовательской работы по разработке научно обоснованных нормативов потерь и разубоживания руды для нижних горизонтов Текелийского рудника, которая была выполнена нами совместно с упомянутыми специалистами Казцинка и ведущими специалистами горняками ВНИИЦветмета Ортом В.Г. и Мусурманкуловым С.А. при компьютерном исполнении вычислений Михайловым Н.С. в 1998 году.
В настоящее время на руднике применяют модификации этажнокамерной системы разработки, в их числе с поэтажными ортами или штреками, в зависимости от мощности отрабатываемых рудных тел. Проектный вариант системы разработки запасов приведен на рис. 1.
Для количественной оценки источников образования потерь и разу-боживания на контактах руды с вмещающими породами и с массивом твердеющей закладки в заложенном выработанном пространстве использована объемная математическая модель синусоидально-сопочной поверхности, ранее разработанная нами для условий Лисаковского железорудного месторождения [2] и апробирована на Тургайских, Краснооктябрьских бокситовых карьерах и Малеевском подземном руднике, принципиальная схема которой в разрезе представлена на рис. 2.
Значение Y на схеме - ординаты сечений по вариантам отработки рудно-породной массы в приконтактной зоне в долях единицы. Каждая орди-
ната однозначно определяет вполне конкретный вариант оконтуривания разубоженной рудной массы, что позволяет целенаправленно регулировать положение контура отбойки рудной массы с целью получения необходимого соотношения потерь и разу-боживания добываемой руды.
Pазрез А - А
Рис. 1 (продолжение)
Pегулируемые составляющие показателей потерь и разубоживания руды на контактах с вмещающими породами (П1, P1) дифференцированы по мощности рудных и по содержанию металлов в руде, приведенному к условному цинку, что образует двумерную матрицу нормативных значений условно переменных составляющих потерь и разубоживания руды. В матрицу двумерного охвата определяющих потери и разубоживание факторов вписываются также составляющие нормируемых показателей на
контактах руды с массивом закладки выработанного пространства (П2, P2) и с днищами камер вышележащих блоков (П3, P3). Третий определяющий фактор для зон тектонического дробления и смятия горного массива в формировании общей площади контактов руды с вмещающими породами учитывается набором двумерных матриц для характерных значений ее (0; 0,10; 0,20 и т.д.).
Исследования подтвердили предположения, что главной причиной резкого повышения разубоживания
руды в последние годы являются зоны тектонического дробления и смятия горного массива, приблизившиеся по мере углубления горных работ вплотную к рудным телам со стороны лежачего и висячего боков залежей, а в некоторых местах внедрившиеся непосредственно в рудные тела. Физико-механические свойства материала, слагающего зоны дробления, подобны свойствам раздробленных взрывом в зажатой среде скальных пород или плотных осадочных пород [3], что обуславливает природную склонность пород участков выхода зон дробления на контакты руды к самообрушению. Фактически залегание зон тектонического дробления и смятия массива на контактах рудных тел представляет один из главных источников образования потерь и разубоживания руды.
Учет влияния зон тектонического дробления и смятия горных пород наряду с усложнением морфологии приконтактных зон на нижних горизонтах месторождения приводит к существенному изменению нормативных показателей потерь и разубоживания руды. Так для блоков 15 горизонта среднее значе-
Рис. 2. Схема оконтуривания добываемой руды в приконтактных зонах
ния нормативных потерь (П) и ра-зубоживания (P) руды составляют: П=10,5%; P=21,5%. Теперь расчетные показатели П и P снова приведены к Действительным значениям, что позволило достоверно оценить реальную эффективность использования недр и принять правильное решение на будущее.
Pабота согласована с Территориальным Управлением охраны и контроля использования недр "Южказ-геология" и использована заказчиком при разработке новых кондиций на руды нижних горизонтов Текелийско-го месторождения, которые обеспечи-
вают безубыточную работу Текелей-ского комбината и тем снимают проблему нерационального использования недр на этом месторождении.
Выводы
1. Нормирование показателей потерь и разубоживания полезных ископаемых является необходимым условием эффективного и целенаправленного управления полнотой и качеством использования минеральносырьевых ресурсов недр на каждом горнодобывающем предприятии.
2. Процесс нормирования показателей полноты и качества извлечение полезных ископаемых из недр
должен быть всеобъемлющим и циклическим, охватывающим все изменения в источниках образования потерь и разубоживания, обусловленные геологическими и геотектоническими условиями в их динамике, а также элементами и параметрами совершенствуемой технологии разработки запасов минерального сырья в недрах.
3. Эффективность целенаправленного управления полнотой и качеством использования недр пропорциональна степени достоверности расчетных показателей потерь и разу-боживания полезных ископаемых.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мечиков О.С. Нормирование показателей извлечения руд в эксплуатационных блоках. Горный журнал, 1981, №8, с.18-20.
2. Мечиков О.С., Мечикова Т.Ф., Баталов Н.Е., Матвеев С.В. Управление качеством бурожелязнековых руд. В сб. науч. тр ВНИИЦветмета Актуальные вопросы развития ... подотрасли , Усть-Каменогорск, 1993,с. 28-35.
3. Егорочкин А.А., Мечиков О.С., Казбеков А., Вульферт В.Р., Трезнюк А.П. Снижение потерь и разубоживания руды при системах разработки с закладкой на Тишинском руднике. В сб. науч. тр. ВНИИЦветмета Резервы повышения эффективности разработки рудных месторождений , Усть-Каменогорск, 1990,с. 63-69.
Мечиков О. С университет.
кандидат технических паук, Московский государственный горный
