CC BY
17
ном по фактическим данным и данным литературы виде они приведены в табл.4.
В связи с различием в способах задания порядка перемещения уступов при регулировани режима горных работ, обосновании и реализации календарного графика разработки необходим решать прямую и обратную задачу. Решение прямой задачи заключается в горно-геометрическсм анализе карьерного поля при заданных пара-метрах системы разработки и принятой интенсир носги ведения горных работ. При установленном распределении P,V=f(T) необходимо решат: обратную задачу, связанную с формированием рабочей зоны и управлением ее параметрами в времени. Такое управление должно обеспечивать выемку проектных объемов полезного ископаемого и вскрыши на всех этапах существования карьера.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Арсентьев А.И. Развитие горных работ в карьерном пространстве. Учебное пособие. - Л.. Изд. ЛГИ 1991. - 106 с.
2. Арсентьев А.И. Взаимодействие горных работ в рабочей зоне карьера //Горный журнал. - 198
- N9. - С.35-38.
3. Ьарава Н.П., Генералов Г.С., Еремснхо Л.В. Определение производительности карьера i интенсивности ведения горных работ // Изв.вузов.Горный журнал. - 1981. - N5. - С23-26.
4. Колибаба В.Л., Станиславский Л.Я. Определение этапов вскрытия и отработки глубоки горизонтов карьеров для поддержания производственной мощности //Изв.вузов.Горный журнал. - 1981
- N3. - С 34-37.
5. Маца* Г.Г. Закономерности развития и методы управления средней зоной в мощных глубокие карьерах//Новые технологические решения открытой разработки угольных месторождений: Межвуз. сборник науч. трудов. - Кемерове. - 1992. - С 38-42.
6. Лине» Е.П. Определение производительности действующего карьера при наличии в рабочей зоне участков временно нерабочего борта //Горный журнал. - 1987. - N3. - С17-19.
7. Новожилов М.Г., Куцекко В.И., Дриженко А.Ю. Оптимизация параметров высоких уступе* при разработке глубоких горизонтов карьеров //Горный журнал. - 1983. - N3. - С14-19.
8. О вод енх о Б.Н., Решетклгк С.П., Ксмпель Ф.Б. Развитие горных работ на временно нерабоча борту //Изв.вузов.Горный журнал. -1981. - N1. - С.31-32.
9. Хохряков B.C. Проектирование карьеров: Учеб. для вузов. - 3-е изд., перс раб. и доп. - М.: Недра. 1991 - 383 с
10. Сидоренко В.Н. Повышение эффективности эксплуатации глубоких карьеров с автомобильным транспортным формированием зон концентрации горных работ. Лис. ... канд.техн. наукЛ: ЛГИ. - 1988.
- 188 с.
УДК 622.368.2:622.741.2
А.В.Гальянов, Ю.ВЛаптев
(ИГД УрО РАН) М.Н.Ковалев, А.И.Владимиров
(АО "Комбинат "Магнезит")
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА СЕГРЕГАЦИИ ПРИ ОТСЫПКЕ РУДНЫХ ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ СКЛАДОВ НА КАРЬЕРАХ АО «КОМБИНАТ«МАГНЕЗИТ»
В 1992 г. проведен промышленный эксперимент по усреднению магнезитового сырья марки ММПИ на Западном перегрузочном складе Волчьегорского карьера АО " Комбинат"Магнезит" Система опробования руды предусматривала пцательное определение контролируемых показателей качества (СаО, БЮ2) в добычных забоях, на складе (отбор проб произведен по фронту отсыпю на верхней и нижней бровках штабеля ) и на конвейерных трактах ДОФ-2. Результаты эксперимента показали, что усреднительный эффект на складе составил 34%, что вполне согласуется с результатами
1ЛОВ
исследований, проведенных на карьерах Бакальсхого РУ и Донского ГОКа [ 1,3,5]. Анализ опробования позволил также отметить три особенности, которые проявились при и штабеля руды на перегрузочном складе: пробы отобраны из рудной мелочи (фракция ) и куска (фракция + 300 мч); содержание СаО и $Ю2 в мелочи больше, чем в кусковом соотношение количества проб [ мелочь:кусок (М:К)] при опробовании верхней составило 1:1, нижней - 1:6. Поскольку содержания СаО и БЮ2 относятся к вредным ,то естественно предположить, что качество магнезита в верхней части штабеля хуже, I :-гижней, в силу того, что количество мелочи в верхней части штабеля больше относительно Таким образом, промышленный эксперимент показал: при отсыпке штабеля достаточно во проявляется эффект сегрегации; существует определенная зависимость между качеством и крупностью пород, составляющих рудную массу; в сечении штабеля не достигается тот однородности качественных характеристик рудной массы, который предполагает й расчет [1,2,4]. Вместе с тем эти результаты еще нельзя рассматривать как твердо факт в силу того, что представительность эксперимента недостаточна (заскладировано т, отгружено 7,3 тыст). Для углубленного изучения эффекта сегрегации был организован рный эксперимент непосредственно на промплощадке комбината с целью исследования качества магнезитового сырья от крупности фракций и изучения внутренней ы штабеля при его отсыпке. Исследования проведены на специальном стенде в масштабе -:о схеме, /максимально приближенной к реальной технологии формирования перегрузочных
Анализ 5240 проб, отобранных на складах Карагайского и Волчьегорского рудников, дил предпосылку о том, что мелкая фракция магнезитовой массы устойчиво богаче (в 2-) примесями СаО и БЮ. по сравнению с крупной (табл.1).
Таблица 1
Результаты опробования магнезитового сырья на перегрузочных складах
Крупность Кяр&пмсхчЬ карьер ЬолчьеторосмА карьер
фрахчии СлО.%/а.% СаО.%/С.%
—500 мм) 1.17/0,95 3,85/2,60 0,64/0,81 1,18/1,16 1,60/1.50 3,37/2.46 0,66/1.02 1.33/1.08
0,89/0.70 3,07/2,05 1,27/1,10 4,83/3,20 Марка МШМИ 0,43/0,35 0.70/0,62 МаркаМП 1,11/0,71 1,65/1.50
Числитель - срслнос зхачехме; знаменатель - стандарт отклоиенха.
Исходным материалом при проведении стендовых испытаний служила рудная масса соакции -250 мм. Рассев материала производился на ситах с ячейками 80, 40, 20, 8 мм, общая ■асга материала составила 2785 кг.
Формирование штабеля осуществлялось последовательной отсылкой дробленого материала год откос тарой объемом 10-12 дм3 (20-30 кг). Отгрузка штабеля производилась порциями по :хеме1 представленной на рис.1. Каждая порция взвешивалась и рассевалась по классам. Грансосгав исходного материала определен по итогам рассева всего штабеля, представленным бедующим массовым распределением фракций по крупности: крупная (+40 мм) - 28,4%, средняя (20-40 мм) - 15,2%, мелкая (-20-мм) - 56,4%. По результатам замеров построены графики изопосерхностей выходов указанных классов крупности материала в поперечном сечении зп-абеля (рис. 1), а в табл.2 представлены средние характеристики грансосгава по слоям отгрузки.
Рис.1. Изменение выходов фракции различной крупности в теле штабеля
Обработка данных эксперимента позволяет
констатировать:
- при отсыпке дробленого материала на наклонную поверхность штабеля происходит перераспределение масс, представленных различной крупностью: в верхнем и средне» слоях штабеля доминирует мелкая фракция, I нижнем - половина массы слоя приходится на крупную фракцию;
- в поперечном сечении штабеля выделяются три зоны формирования внутренней структуры: первая прилегает непосредственно к стенке склада, основанием призмы служит пересечение поверхности утла естественного откоса с подошвой склада; вторая зона - зона стабильных, устоявшихся соотношений масс различных фракций; третья зона формирования непосредственно прилегает к поверхности откоса штабеля (см.рис.1);
- отмечается закономерность: отсыпка производится наклонными слоями, распределение масс по крупности формирует горизонтальные слои. Особенно четко это I просматривается на крупной и мелкой фракциях;
Таблица 2
Изменение грамсосгаяа и показателей качества дробленого материала в теле штабеля
Си* Долд Ььисод фрвкций.% Ко»«*- Относи- Содержание
штабеля слоя • м»ссг ф«СКТ тельны с.о.%
иггвбел*. % +40 А «X 20-40 •20 мм рмрмх- мггропнж, ■а
мм «оои.
Верхний 30 12,7 11,8 75.5 1,326 0.661 3,32
Средний 40 21,6 15,5 62.9 1.272 0.830 2,67
Нижний 30 49,6 17,1 33,3 1,251 0.924 1.83
Итого 100 28.4 152 56.4 1.283 0.8В1 2,62
- распределение масс по крупности на поверхности откоса значительно отличается от соотношения масс по грансоставу во второй зоне.
В первой зоне происходит формирование естественного угла откоса штабеля. Здесь соотношение между массами различных фракций неустойчивое, хотя общая тенденция увеличения доли крупных кусков и уменьшение доли мелочи в нижней части штабеля просматривается вполне определенно/ Во второй зоне устанавливается достаточно устойчивое соотношение между фракциями по высоте штабеля. Третья зона имеет небольшую моидюстъ и фактически характеризует непосредственно поверхность отсыпки.
Здесь отчетливо прослеживается закономерность: выход крупного класса значительно выше на поверхности штабеля, чем во второй зоне, а для мелкого класса эта оценка занижена. При этом наибольшее расхождение (15-25%) приурочено к нижней зоне штабеля, составляющей примерно 2/3 его высоты, считая от подошвы (рис.2,3). Этот факт позволяет предположить, что все методики оценки гран состава горной массы, основанные на изучении поверхности отсыпки пород, требуют введения поправок в выход крупного и мелкого классов пород.
64
Р^с-2. Изменение выходов крупного мм) и мелкого (-¿0 мм) классов :ности на поверхности и внутри штабеля: 1 - крупная (+40 мм) 2 - мелкая (-20 мм) фракция: I -откоса; II - тело штабеля (»на стабильных соотношений)
л
1 1 _____V ' 1
<
А к ч X / Ч / ч V
/ / / ч >
20 *7 Л? А V Р
-/
— /
3*иа? клеста, у,
1тмсчстоас особенности позволяют выдвинуть принципиально новую теоретическую о кинетике процесса сегрегации дробленого скального материала при отсылке его на 1ую поверхность с естественным углом откоса, характерным для соответствующих горных Ерса. В основе этой концепции лежит не скатывание отдельных кусков, а «сползание», сание» горной массы по поверхности естественного угла откоса под действием сил тяжести вв.—зенно высыпанной массы из транспортной емкости, сдвигающих сил последующих порций ; пород, трения поверхности откоса. В процессе «растекания» массы происходит своеобразное гжгхние мелких фракций-заполнителей в шероховатую поверхность откоса, при этом отдельные сые куски скатывают я к основанию, помогая миграции мелких фракций к основанию л«. Постепенно просеиваясь, фракции-заполнители создают достаточно плотную укладку. Гаг л-2 приведены опытные данные по определению коэффициента разрыхления (Кр) в слоях щгткого штабеля. В пределах экспериментальных данных значение Кр удовлетворительно г. ется с массовой долей фракции-заполнителя пустот (мелочь) и описывается выражением
, КР = 1+(КР- -1)Ри + (Кр. -1
(1)
■40М«
- 20 мм
) \ V
✓ г N
Ч
ч )
I /
Крв - коэффициент разрыхления фракции-заполнителя (мелочи); Крг -коэффициент разрыхления фракции; Рж - массовая доля мелочи в горной массе; а - эмпирический коэффициент (в •_ьовиях эксперимента а= 24).
Специально выполненные замеры коэффициентов
разрыхления по фракциям дали следующие значения:
класс-1-80 мм - 1,85, классы 20 - 40 мм и 40-80 мм -
1,75, класс 8-20 мм - 1,69, мелочь - 8 мм - 1,44. Смесь
этих фракций дала коэффициент разрыхления Кр4
= 1,283 при следующем соотношении фракций: (+40
мм): (20-40мм): (-20л\м)=28,4:15,2:56,4. Отмечается
тенденция увеличения коэффициента разрыхления от
верхней бровки штабеля к нижней на поверхности
отсыпки.На рис.4,6 представлен график изолиний
изменения значений Кр в плоскости поперечного
сечения штабеля, который в какой-то степени
согласуется с характером измЬнения показателя
относительной энтропии. Обращает на себя внимание,
что в самом основании штабеля коэффициент
разрыхления достигает наибольшего значения, .мало
отличающегося от коэффициента разрыхления самых
крупных кусков рудной массы. Этот факт при визуальном осмотре поверхности отсыпки и создает
представление о том, что нижний слой штабеля сложен только из крупных фракций и поэтому
гсладает повышенными фильтрационными свойствами. Такое представление оправдано, по всей
жроятности, для штабелей небольшой высоты и лишь в первый период отсыпки. Это замечание
«40жет приобрести принципиальный характер при отсыпке высоких и многоярусных отвалов,
г да высота отсыпки и время способствуют формированию более плотной укладки нижних слоев Пела.
-АР 20 -ю о ш Я? А? лЯглияиг Авя *ЯЯГ. *
Рис.3. Приращение выходов классов крупности по отношению к поверхности откоса
Обобщающим показателем, характеризую щ>и степень однородности распределения масс ш грансосгаву, может служить показатель относительное энтропии (Эв):
Э=-1/Э_ 1Р,1пР, , (2)
1
Э_=1пп
(3)
Рис.4. Изменение качественных показателей рудной массы в теле штабеля: ж - показатель относительной энтропии; 6 -коэффициент разрыхления; * • содержание СаО в рудной массе
где Р.-выход 1-го класса крупности; Э^- максимальное значение энтропии; п - количество фракций.
Относительная энтропия (Эл) изменяется от 0 до 1 и сравнивает фактическое соотношение междт выходами фракций с их предельным равновероятным распределением. Таким образом, условие Эо -+1 будет означать, что выхода фракций приближаются к значению 1/п, а Эо-*0 , соответственно, к наличию доминирующего класса крупности (см.табл. 2). Анализ показывает,что нижний слой штабеля представлен более равномерным распределением фракций, чем верхний. На рис.4,а представлен график изоэнтропий, который позволяет с позиций теории информации рассматривать эффект сегрегации. Общей оценкой гомогенности структуры тела штабеля служит показатель вариации энтропии:
(4)
где - частное определение относительной энтропии; Эо - среднее значение относительной энтропии; К - количество частных определений.
Показатель опытного штабеля составил 0,16, что позволяет оценивать вариацию как значительную.
Проведенные исследования позволили выполнить оценку изменения содержания СаО в штабеле (рис.4,в). При этом принято, что содержание СаО по фракциям следующее: класс + 40 мм - 1,17%, класс 20-40 мм - 2%, класс - 20 мм - 3,85%. Установлено, что высококачественный /магнезит сосредоточен в нижней части штабеля, а в верхней - сырье, подлежащее обогащению. Это служит основанием для разработки технологической схемы подуступной отгрузки сырья на перегрузочных складах: верхний подуступ отгружается в железнодорожные составы и направляется на обогащение, нижний, как соответствующий требованиям марки МИ, направляется на ДОФ-2 и последующий обжиг во вращающихся печах.
Таким образом, комплекс проведенных исследований позволяет сделать следующие выводы:
- эффект сегрегации начинает проявляться вполне определенно при высоте отсыпки штабеля Н>4<1вм(<1вм - /максимальный кусок, входящий в естественное распределение горной массы по грансосгаву);
- отсыпка производится наклонными слоями, а качественные особенности формируют горизонтально-слоевые закономерности: в нижних слоях сосредоточено больше кускового материала, здесь содержание СаО и БЮ, ниже, чем в верхних;
- оценка эффекта сегрегации по результатам исследования свежеотсыпанной поверхности откоса штабеля дает искаженное представление о закономерности изменения гран состава горной массы в теле штабеля. Видимая контрастность разделения горной массы по крупности на откосе отсыпки относится исключительно к тонкому слою поверхности и не подлежит экстраполяции - это зона формирования. Основной объем штабеля относится к зоне сформировавшихся и, в определенном смысле, стабильных соотношений гран состава горных пород в горизонтальных
—-.¿дующая зона штабеля примыкает непосредственно к плоскости пионерной насыпи в которой формируется поверхность с естественным углом откоса; жоретической концепцией эффекта сегрегации может служить модель «сползания», горной массы по поверхности естественного угла откоса, з результате чего '«втирание» мелких фракций-заполнителей в шероховатую поверхность штабеля. При юсть горной массы имеет тенденцию увеличения к основанию штабеля и определяется »: грансосгавом отсыпаемой горной массы, высотой отсыпки, временем вылеживания массы в штабеле;
«¿следование гран состава горной массы и зависимости качественных характеристик сырья фракций позволяют разрабатывать технологические схемы ведения горных работ, >щие повышение качества сырья для последующей переработки.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Баста н П. П., Галкянов A.B. Эффективность использования смесительных устройств для усреднения шых показателей рудных потоков //Труды /ИГД МЧМ СССР. - Свердловск, 1975, вып.47. - С.18-
1 Бастан П.П., Галъянов A.B., Костина Н.К. К методике расчета складов-аккумуляторов в системе производства //Трулы/ИГД МЧМ СССР. - Свердловск, 1975, вып.47. - С22-27.
3 Бастан П.П., Галкянов A.B. Совершенствование системы усреднения руды на Бакальском »влении //Труды /ИГД МЧМ СССР. - Свердловск, 1979, вып. 1/79. - С51-59.
4 Бастан П.П., Азбель E.H., Ключкин Е.И. Теория и практика усреднения руд. - М.: Недра, 1979. с.
5 Бастан П.П., Волошин H.H. Усреднение руд на горно-обогатительных предприятиях. - М.: Недра, - 280 с.
622.684:629.114.4-441:622.75
Ю.И. Лель
ПРОБЛЕМЫ СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГОЗАТРАТ ПРИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Рост глубины карьеров сопровождается усложнением условий транспортирования горной снижением производительности горно-транспортного оборудования и, как следствие, чением удельной энергоемкости добычи полезных ископаемых.
Горнодобывающее производство как одна из наиболее энергоемких отраслей промышленность занимает значительную часть в энергетическом балансе страны. Только на добычу, дробление ■ измельчение полезных ископаемых расходуется до 10% электроэнергии, производимой в России
|РЬ
Из общего расхода электроэнергии на предприятиях черной металлургии около 32 млрд.кВт.ч, чли 22-23%, приходится на горнорудное производство. Суммарный годовой расход дизельного топлива на карьерах черной металлургии составляет 1,0-1,1 /ллн.т, из которых 95% связано с -7-анслортированием горной массы. На крупных ГОКах (Ковдорский, Костомукшский, Лебедин-ао1Й и др.) потребность в дизтопливе достигает 25-30 тыс.т в год.
Удельное энергопотребление на карьерах в основном зависит от горно-технических и горногеологических условий, способа вскрьггия, параметров системы разработки, технического уровня горно-транспортного оборудования, а в рыночных условиях добавляются такие факторы, как нестабильность объемов производства и требования к качеству полезного ископаемого.
Общепринятым показателем энергопотребления горных предприятий язляется удельный
