CC BY
9
© Н.В. Морозова, 2013
УДК.622.224:622.271.7:624.138.3 Н.В. Морозова
К РАСЧЕТУ ГОДОВОГО НАМЫВА МЕТАЛЛА ПРИ ПОДГОТОВКЕ ИСКУССТВЕННОЙ СУШЕНЦОВОЙ ВСРЫШИ
Подготовка искусственной сушенцовой вскрыши открывает уникальную возможность вовлечения части сушенцов, в основном в вертикальной плоскости, в активную разработку и последующую промывку. Учитывая интенсивную оттайку и принудительный отвод фильтрующейся жидкости из массива торфов, в сушенцовом пласте концентрируется металл вертикальной плоскости. Поэтому разработку части пласта сушенцов можно производить без ухудшения ТЭП предприятия. Полученные результаты промышленных экспериментов позволили авторам сделать очень важный вывод. Опережение вскрышных работ должно быть всегда больше объема, определяемого излишней мощностью торфов, которая не может быть отработана в блоке в год добычи песков по годовому понижению. Ключевые слова: россыпные месторождения, искусственные сушенцы, торфа, от-тайка.
Технология подготовки искусственных сушенцов состоит из двух основных элементов: оттаивания мерзлых торфов (обычно фильтрационно-дренажным способом или с помощью буровых скважин) и уменьшения влажности отложений до критической величины (3,5 %) при помощи дренирования оттаянного массива. После этого породы готовы к круглогодичной разработке. Подготовка искусственной сушенцовой вскрыши открывает уникальную возможность вовлечения части сушенцов, в основном в вертикальной плоскости, в активную разработку и последующую промывку. Учитывая интенсивную оттай-ку и принудительный отвод фильтрующейся жидкости из массива торфов, в сушенцовом пласте концентрируется металл вертикальной плоскости. Поэтому разработку части пласта сушенцов можно производить без ухудшения ТЭП предприятия.
При вовлечении в разработку части сушенцов, находящихся в вертикальной плоскости над запасами возникает необходимость в более точном планировании годового намыва металла, вследствие резкого изменения объема разрабатываемых песков и содержания металла в них.
Объем геологических запасов песков, подлежащих отработке в планируемом году, определится по формуле (в м3),
Р =4, /8, (1)
где Ад - годовой объем промываемых песков, м3/год; 8 - коэффициент изменения объема песков, вследствие разубоживания за счет искусственных сушенцов, доли ед.
Дополнительный объем будет складываться из объемов сушенцов оставленных в вертикальной плоскости над пластом.
Тогда годовой объем вскрыши с учетом вовлекаемых вертикальных запасов сушенцов составит,
Ус = Ут-УПр (2)
где Ут - общий объем торфов, подлежащих уборке; Упр - объем просадки торфов, с учетом (2) и необходимых математических преобразований [1] составит
2 (3)
где Нпр - мощность протаявших пород, м; Ббл - площадь блока, м ; Т - температура воздуха, град.; t - время, ч; Су - объемная теплоемкость талых пород, ккал/ м3-град.; Бт- коэффициент теплопроводности, Вт/м-град); - сопротивление которого равно термическому сопротивлению теплоотдачи, м; -количество скрытой теплоты плавления льда в единице объема торфов, ккал/ м3; дл - льдистость торфов, кг/ м3
Отсюда общий объем вскрыши с учетом вовлекаемых вертикальных запасов сушенцов составит,
где 8 - коэффициент вскрыши, м3/м3.
Но в объеме У1 не отражен объем верхнего теплоизолирующего слоя и необходимое опережение вскрышных работ. Тогда в общем виде вскрышные работы могут быть представлены в виде баланса,
(5)
где Vl,V2 - соответственно объем вскрышных работ, подлежащих погашению за счет добычи песков текущего года и за счет добычи последующего года,м3; Кг, К2 - соответственно коэффициенты опережения вскрышных работ, выполненных за предыдущий год и в текущем году; Vз - объем вскрышных работ, связанных со снятием поверхностного теплоизолирующего слоя, м3.
Полученные результаты промышленных экспериментов позволили сделать очень важный вывод. Опережение вскрышных работ должно быть всегда больше объема, определяемого излишней мощностью торфов, которая не может быть отработана в блоке в год добычи песков по годовому понижению.
Это опережение является теоретическим и наименьшим допустимым, поскольку для его соблюдения необходимо начать вскрышные работы одновременно во всех блоках. Из этих положений наименьший коэффициент опережения при мощности россыпи, превышающей выемку годового понижения, определяется известным уравнением,
К = 1- (НГ -Р) / Т (6)
где Н - среднегодовое понижение забоя, м; Р - мощность пласта песков, м; Т -мощность торфов, м.
При выделении искусственных сушенцов в вертикальной плоскости производится оценка экономической эффективности вариантов с учетом показателей качества песков и устанавливается экономически целесообразная мощность сушенцов, оставляемая над запасами (Н'). Используя полученные зависимости просадки торфов возможная мощность пласта сушенцов определится по уравнению (в м),
Н' = Н - Нос, (7)
Тогда коэффициент опережения вскрышных работ можно записать в виде,
К = 1 - (Нг -Р) /Н', (8)
В действительности добычу песков в отдельных блоках производят в определенной последовательности по мере их отработки. Поэтому и вскрышные работы в блоках начинают через определенные промежутки времени, соответствующие продолжительности добычи песков на отдельных блоках. Этим обеспечивают не только равномерную добычу, но и равномерную вскрышу, что позволяет провести эти работы меньшим оборудованием. Исходя из этого, коэффициент опережения предлагается определять по формуле,
Ко = (Н- Р) /Т, (9)
Объем У3 должен производиться на площади равной (в м2),
5 = V/ / Н', (10)
Поверхностный теплоизолирующий слой, как правило, находится в пределах 0,5-1,0 м. Тогда, объем У3 составит (в м ),
(0,5*15, (11)
Вовлечение в разработку сушенцового пласта потребовало более точного планирования годового намыва металла.
Плановый годовой намыв металла определяется исходя из количества металла, находящегося на подготавливаемом участке полигона по данным геологоразведки и среднего намывочного коэффициента за предыдущие годы отработки (в г),
Мг = СсрАдУср (12)
где Ад - годовой объем промываемых песков, /м3год; Сср - среднее содержание металла в промышленном контуре россыпи, г/м3; ^ ср - средний намывочный коэффициент за предыдущие годы отработки, доли ед.
Теоретически величину намывочного коэффициента, используя выявленные закономерности, можно выразить следующим образом,
V = 8-ц (п + Ауи)/100, (13)
где 8 - коэффициент изменения объема песков вследствие включения в разработку части сушенцов в вертикальной плоскости запасов, доли ед.; ц- коэффициент изменения содержания вследствие разубоживания песков сушенцо-вой вскрышей, доли ед.; п- извлечение металла при обогащении, %; Ауи - степень повышения извлечения из недр при выемке песков с включением части сушенцов, %.
На основании многочисленных опробований хвостов отработки песков и анализа отработанных блоков нами установлено, что наиболее точно производить планирование по намыву металла при подготовке сушенцовой вскрыши можно исходя из теоретического намывочного коэффициента,
Мг = СсрАд• 8-ц (п + Ауи)/100 , (14)
Выражение (14) позволяет учитывать изменение объема и содержания металла исходя из принятой технологии подготовки торфов и снижения объемов вскрыши вследствие просадки торфов.
Исходя из нормального баланса вскрышных работ, строится график. Для этого определяют объемы вскрыши с учетом глубины просадки торфов, а также площадь, где необходимо произвести снятие поверхностного теплоизолирующего слоя. Устанавливаются теоретические значения объемов просадки торфов, и строится календарный план вскрышных работ с учетом сушен-цовой зоны.
Апробация данной методики производилась на карьере ОАО «Селигдар». В ходе внедрения результатов исследований было установлено, что основными факторами, определяющими расстояние между горизонтальными дренами при подготовке искусственных сушенцов, являются содержание глины в грунтах, проницаемость пород, уклон плотика, мощность пород. Достигнутые в ходе промышленных исследований значения критической влажности 3,5%, позволили разрабатывать мерзлые породы даже легкими бульдозерами во время сильных морозов. На участках месторождения, где льдистость пород не удалось понизить ниже 4,5 %, была успешно использована тяжелая землеройная техника.
Таким образом, предварительная подготовка пород активированным раствором реагента позволила создать искусственные сушенцовые зоны в грунтах с содержанием глины до 15 % и снизить затраты на вскрышу на 20-30 %. Ожидаемый экономический эффект составляет 80-120 рублей с каждого кубического метра породы.
Выводы
Разработанная технология подготовки искусственных сушенцовых зон и снижение объемов вскрыши, вследствие протягивания торфов, позволило в ином аспекте рассмотреть вопрос планирования годового намыва металла.
Установлено, что более точно производить планирование по намыву металла можно исходя из теоретического намывочного коэффициента Разработанная методика планирования годового намыва металла позволяет учитывать изменение объема и содержания металла исходя из принятой технологии подготовки искусственных сушенцов, и снижения объемов вскрыши.
При календарном планировании вскрышных работ определяются объемы вскрыши с учетом мощности протаивания торфов, объема искусственных сушенцов, а также площади, где необходимо произвести снятие поверхностного теплоизолирующего слоя. Предложенный коэффициент опережения вскрышных работ, учитывающий величину подготовленных сушенцов позволяет создать необходимый фронт добычных работ и снизить затраты на вскрышные работы.
1. Коростовенко В.В., Морозова Н.В., Егорова Е.Л., Миронкин В.А. Построение функции движения активированного раствора реагента в кусочнооднородном пласте
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
торфов постоянной мощности. / В кн. Горный информационный бюллетень, 2012. № 4-М.: МГГУ. С. 43-49. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Морозова Надежда Валентиновна - инженер кафедры техносферной безопасности горного и металлургического производства, [email protected], Сибирский федеральный университет.
