Изучение влияния размеров рабочей зоны карьера и направления развития горных работ на показатели качества руды Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Ю.А. Килин, А.И Косолапов, И.И Вашлаев, А.М. Тодинов,

2004

УДК 622.271

Ю.А. Килин, А.И. Косолапов, И.И. Вашлаев, А.М. Тодинов

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗМЕРОВ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ КАРЬЕРА И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ГОРНЫХ РАБОТ НА ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА РУДЫ

Семинар № 12

✓Основными параметрами рабочей зоны,

^/обуславливающими формирование качества руды, являются количество добычных забоев на уступах, направление и длина развития фронта горных работ, а также высота уступа. Указанные параметры определяют возможное количество экскаваторов, размещаемых в карьере, которые и позволяют формировать грузопотоки с заданным качеством. Чаще всего, наиболее эффективным подходом к решению данной проблемы можно считать создание систем усреднения. С этой целью в условиях Кия-Шалтырского нефелинового карьера выполнены исследования для оценки влияния количества добычных забоев и направления развития горных работ на качественные характеристики руды.

Руда, поступающая на глиноземный передел должна удовлетворять требованиям по качеству, которые регламентируют в общем случае следующие показатели (в сменных объемах добычи):

• среднее содержание А1203;

• минимальное и максимальное отклонение содержания А1203 от его среднего значения;

• минимальное и максимальное содержание прочих лируемых компонентов;

В

нием

последние

глубины

годы с отработки

Рис. 1. Разрез по профилю 2-2 Кия-Шалтырского карьера: 1, 2, 3, 4 - положение горных работ на 1991, 1994, 1998 и 2002 год; 5 - конечные контуры карьера; 6 - рудное тело

рождения произошло уменьшение размеров рабочей зоны карьера вследствие того, что горные работы велись с отставанием вскрышных работ. Анализ развития рабочей зоны карьера с увеличением глубины (рис. 1) показывает, что с 1991 г. происходит постоянное увеличение угла откоса рабочего борта, который приближается в настоящее время к углу откоса борта в конечном его положении. Соответственно значительно снижается ширина рабочих площадок, вследствие чего ухудшается нормальное развитие горных работ. Постепенно уменьшалась длина фронта работ, сокращалось количество вскрышных и добычных забоев, сокращалась величина готовых к выемке запасов. Это привело к тому, что при производстве взрывных работ на верхних горизонтах неизбежно засыпаются нижележащие рудные горизонты. Также, чтобы вовлечь в разработку нижележащие горизонты необходимо произвести разнос бортов, которые состоят из сдвоенных и строенных уступов.

Такое положение приводит к тому, что на отдельных горизонтах фронт горных ра-

А - - А

Гор 860 \ 5 \ 4 \ 3 \ 2 \ 1 ААА /2 /3/4/5

А - - А

Гор 860 \5\4\3\2\1 У///////, '///////А' /2/з/4/5/

Гор 850 \5\4\3\2\ /2/3/4/5/

А - - А

Рис. 2. Схема к анализу влияния параметров рабочей зоны на показатели качества: 1, 2, 3, 4, 5 - границы одновременно извлекаемых объемов руды; а) при отработке одного уступа; б) при отработке двух уступов; в) при отработке трех уступов

Гор 860 Гор 850 Гор 840

ИШ

Ж

6)

ШГ

бот ориентируют не только поперек простирания рудного тела, но и вдоль простирания, путем опережающей выемки на верхних уступах, хотя проектом принято поперечное развитие горных работ.

Для оценки влияния развития рабочей зоны (количества уступов в одновременной работе и направление развития фронта работ) на формирование качества добываемой руды, в работе на горизонтах 860-840 м проведено моделирование параметров фронта горных работ. Схема моделирования на поперечных разрезах, при одновременной разработке одного, двух и трех добычных уступов показана на рис. 2.

Расчеты объемов и качества руды выполнены в следующей последовательности:

- на верхнем горизонте нанесли оси разрез-

ных траншей (рис. 3) и этапы вития горных работ для одного из направлений фронта работ из условия постоянства объемов каждого этапа;

- с помощью программной среды АгйоСас! получили массивы данных, содержащие сведения о содержании А1203 по данным шламового опробования

ных скважин с привязкой их к координатам;

- рассчитали объемы выемки в зависимости от количества уступов и параметров качества в границах объемов, вынимаемых за этап. При этом если в работе находится один уступ, то последовательно вовлекали в расчеты объемы одного горизонта (рис. 2 а); если два - то двух горизонтов (рис. 2 б), при условии нормального развития горных работ; если три - то три (рис. 2 в).

Результаты моделирования качества руды при поперечном развитии фронта горных работ и количества добычных уступов приведены в табл. 1, а моделирование продольного направления фронта горных работ и количества добычных уступов выполнены по аналогии и результаты сведены в табл. 2.

Стандартное отклонение усредняемого потока связано зависимостью = ^ /„Ш, где Сту, Стн -

соответственно стандартное отклонение содержания АІ2О3 после усреднения и до усреднения руды; п - коли-

Рис. 3. План 840 горизонта с выделенными этапами развития горных работ: 1, 2, 3, 4, 5 - границы положения этапов горных работ; 6 - граница рудного тела; 7а - поперечное развитие фронта работ; 7б - продольное развитие фронта работ

Таблица 1

Результаты моделирования качества руды при поперечном направлении фронта горных работ

Показатели 1 этап 2 этап 3 этап 4 этап | 5 этап Среднее значение

Одним уступом

1 2 3 4 5 6 7

Среднее содержание А1203 26,79 26,71 26,79 27,11 27,07 26,88

Медиана 27,05 26,90 27,10 27,40 27,25 27,13

Мода 26,80 27,60 27,20 27,60 27,20 27,28

Стандартное отклонение 1,17 1,18 1,06 0,99 0,98 1,08

Дисперсия выборки 1,37 1,39 1,13 0,98 0,97 1,18

Эксцесс -0,95 -0,67 0,40 0,96 0,20 -0,04

Асимметричность -0,45 -0,50 -1,01 -1,15 -0,89 -0,79

Интервал 4,40 4,70 4,30 4,60 4,60 4,90

Минимум 24,60 24,20 24,10 24,20 24,30 24,10

Максимум 29,00 28,90 28,40 28,80 28,90 29,00

Площадь, м2 4956 5490 5104 4663 4653 4992,63

Дисперсия между этапами 0,033

Стандартное отклонение

между этапами 0,18

Двумя уступами

Среднее содержание А1203 26,88 26,77 26,81 26,97 26,93 26,87

Медиана 27,10 27,10 27,10 27,20 27,20 27,14

Мода 27,70 27,50 27,10 27,70 27,00 27,41

Стандартное отклонение 1,14 1,16 1,03 0,94 1,04 1,06

Дисперсия выборки 1,30 1,34 1,06 0,89 1,08 1,14

Эксцесс -0,48 -0,67 0,23 0,22 0,33 -0,09

Асимметричность -0,61 -0,60 -0,93 -0,97 -0,93 -0,80

Интервал 4,70 4,90 4,10 3,90 4,60 4,90

Минимум 24,20 24,10 24,20 24,50 24,20 24,10

Максимум 28,90 29,00 28,30 28,40 28,80 29,00

Площадь, м2 5046,00 4473,00 4387,00 4340,00 4200,00 4508,21

Дисперсия между этапами 0,007

Стандартное отклонение

между этапами 0,08

Тремя уступами

Среднее содержание А1203 26,89 26,78 26,79 26,62 26,80 26,77

Медиана 27,20 27,10 27,00 26,90 27,00 27,04

Мода 27,20 27,60 27,70 26,50 27,30 27,26

Стандартное отклонение 1,09 1,15 1,12 1,14 0,99 1,10

Дисперсия выборки 1,20 1,32 1,26 1,31 0,98 1,21

Эксцесс -0,04 -0,69 -0,01 -0,42 0,27 -0,18

Асимметричность -0,79 -0,52 -0,94 -0,71 -0,89 -0,77

Интервал 4,80 4,70 4,20 4,10 4,20 5,00

Минимум 24,20 24,20 24,00 24,20 24,20 24,00

Максимум 29,00 28,90 28,20 28,30 28,40 29,00

Площадь, м2 4955,00 5326,00 5214,00 5213,00 5228,00 5190,14

Дисперсия между этапами 0,01

Стандартное отклонение

между этапами 0,10

Таблица 2

Оценка направлений развития горных работ на показатели качества руды

Количество уступов Среднее содержание АІ2О3 Среднее стандартное отклонение содержания по данным опробования Стандартное отклонение содержания между этапами Дисперсия содержания между этапами

Поперечное направление фронта горных работ

1 26,88 1,08 0,18 0,033

2 26,87 1,06 0,08 0,007

3 26,77 1,10 0,10 0,010

Продольное направление фронта горных работ

1 26,75 1,04 0,40 0,160

2 26,97 1,01 0,13 0,015

3 27,06 1,01 0,10 0,010

чество забоев (рудных потоков). При разработке одним уступом п = 2, двумя уступами п = 4, тремя уступами п = 6.

Как видно из табл. 2, с увеличением количества уступов, находящихся в одновременной разработке улучшаются показатели качества добываемой руды. Межэтапное стандартное отклонение снижается при поперечной системе разработки с 0,18 % до 0,10 %, при продольной - с 0,40 % до 0,10 %.

Стандартное отклонение содержания между этапами меньше при поперечном направле-

нии фронта работ, что соответствует анизотропии рудного тела. Так как на основании построения вариограмм в различных направлениях, установлено, что зона влияния пробы по простиранию рудного тела составляет 300 м, в крест простирания - 90

Таким образом, на стабилизацию качества руды при добыче оказывают наибольшее влияние два фактора: количество добычных уступов (забоев), находящихся в одновременной разработке и направление развития фронта работ (для анизотропных месторождений).

— Коротко об авторах --------------------------------------------------------------------------------

Косолапое А. И. - зав . кафедрой, профессор, доктор технических наук, Красноярская государственная академия цветных металлов и золота,

Килин Ю. А. - аспирант, Красноярская государственная академия цветных металлов и золота,

Вашлаее И. И. - ст. научный сотрудник, кандидат технических наук, Институт химии и химической технологии СО РАН,

Тодиное А. М. - инженер, Красноярская государственная академия цветных металлов и золота.

---------------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ

ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ________________________

Автор Название работы Специальность Ученая степень

СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ГЕГУЕВ Станислав Магометович Научные основы вовлечения в оборот неиспользуемых земель в пределах отводов предприятий 25.00.36 к.т.н.

160