Лабораторные исследования процесса выпуска уплотненной руды из магазина Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 622.274.44

Погудин Александр Александрович

Pogudin Alexsander

ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЫПУСКА УПЛОТНЕННОЙ РУДЫ ИЗ МАГАЗИНА

LABORATORY RESEARCH OF THE PROCESS OF COMPACTED ORE OUTPUT FROM SHRINKAGE

При разработке жильных месторождений системой с магазинированием руды в условиях повышенного горного давления в связи с зависаниями осложняется процесс выпуска руды из узкого очистного пространства. Проведенные лабораторные исследования позволили получить закономерности изменения плотности зависшей руды от давления, влажности, мощности и угла падения очистного пространства, которые позволят выбрать рациональные способы их ликвидации

During vein deposit mining by the system of shrinkage under increased rock pressure the process of ore output from narrow cleanout hole becomes complicated because of suspension. Conducted laboratory research enables to get principles of suspending ore compactness variations under pressure, damp, capacity and cleanout hole incidence angle which allows to choose efficient modes of their elimination

Ключевые слова: система разработки, горное давле- Key words: methodology, rock pressure, shrinkage, capac-ние, магазинирование руды, мощность, влажность, угол ity, damp, incidence angle of ore body падения рудного тела

Свыше 40 % подземной добычи цветных и редких металлов производится из жильных месторождений. При их разработке широкое распространение (более 50 %) получила система с магазинированием, отличающаяся высокими технико-экономическими показателями. Однако эффективность ее применения заметно снижается на глубоких горизонтах, что связано со значительным повышением горного давления и нарушенностью вмещающих пород. Под влиянием этих факторов осложняется процесс выпуска руды из узкого очистного пространства, на долю которого приходится до 30...60 % общих затрат на очистную выемку.

По мере отработки блока увеличивается площадь обнажения вмещающих пород. С по-

нижением глубины горных работ растет напряженное состояние массива. Выемка камерных запасов блока в этих условиях сопровождается повышенной деформацией, трещино-образованием и отслоением боковых пород. В результате увеличивается число негабаритных включений, отрицательно влияющих на проходимость руды по узкому очистному пространству. Наибольшее количество зависаний приходится на центральную часть блока. Быстро развивающееся горное давление сдавливает замагазинированную руду и снижает ее сыпучие свойства. В результате увеличивается плотность руды, и эллипсоиды выпуска приближаются к трубообразной форме. В этих условиях выпуск проходит обособленно, то есть эллипсоиды выпуска не пересекаются, что не

позволяет обеспечить равномерность оседания поверхности магазина, образуются перепуски с появлением воронок на поверхности замагазинированной руды. Все это вызывает дополнительные затраты времени на подготовку блока к бурению (т.е. формирование основания для бурения шпуров) [1, 2].

Для изучения негативного влияния горного давления на процесс выпуска были искусственно имитированы условия зависания руды в центре блока в форме столба. По мере отработки блока частичный выпуск отбитой руды производили из фланговых (относительно центра) люков. Два люка, расположенные по центру блока, являлись нерабочими и в выпуске не участвовали. Таким образом, в замагазинированной руде образовалась неподвижная зона.

Исследования проводились на модели блока, по методике с соблюдением основных критериев подобия.

Модель изготовлена в масштабе 1:25 с габаритными размерами 15OOK1 5OOk1 OO мм и смонтирована на специальной раме. Передняя стенка модели выполнена из органического стекла толщиной 7 мм, задняя - из ДСП толщиной 15 мм, а днище - из доски. Чтобы создать неровности лежачего бока от ведения буровзрывных работ, на заднюю стенку модели приклеены кусочки руды.

Для загрузки модели использовали сульфидную руду, гранулометрический состав которой в масштабе 1:25 соответствовал крупности руды добытой системой разработки с магазинированием в мелкошпуровой отбойке в очистных блоках на участке Восточный Дара-сунского рудника (+1...2 мм) - 31 %; (+2...4 мм) - 13 %; (+4...8мм) - 1S %; (+8...12мм) - 21 %; (+12...20мм) - 20 %.

Руду в модель загружали послойно: через каждые 1OO мм она пересыпалась тонким слоем мраморной крошки с целью создания контрольных полос для визуального наблюдения за перемещением руды в процессе выпуска. Для имитации горного давления на замага-зинированную руду и формирования зависания внутри блока, стенки модели стягивали

болтами и изменяли коэффициент разрыхления с 1,5 до 1,2 (рис. 1).

В качестве критериев оценки устойчивости зависаний принимались: размер, форма эллипсоидов выпуска и площадь зависания. В ходе исследований были получены закономерности изменения параметров зависаний -угла наклона, мощности очистного пространства, давления, влажности, коэффициента разрыхления.

С изменением влажности от 1 до 5 % при коэффициенте разрыхления 1,5...1,2 наблюдалось увеличение площади зависания, возрастали силы сцепления между частицами руды (рис. 2, а; 4). При влажности 5 % прочностные свойства зависания заметно снижались, руда обладала текучестью.

Рис. 1 . Модель блока с рудой, контрольными полосами из мраморной крошки и болтами для имитации горного давления

С увеличением мощности очистного пространства уменьшалось сцепление частиц руды между собой и боковыми стенками блока, сыпучие свойства руды улучшались, выпуск проходил равномерно и фигуры выпуска имели правильную форму (рис. 2, г; 4).

При угле падения рудного тела 90 ° выпуск шел неравномерно, фигуры выпуска имели трубообразную форму. При 70 ° зона потока развивалась вдоль висячего бока, руда у ле-

жачего бока оставалась практически непод- ция руды по крупности. При наклоне, близком к

вижной (рис. 2, б; 5). При отработке недоста- углу естественного откоса, выпуск руды пре-

точно крутых залежей сопутствовала сегрега- кращался.

Рис. 2, а. Влияние влажности (1, 3, 5 %) на размер, форму эллипсоидов выпуска и площадь зависания

в Ж а

И

Рис. 2, б. Влияние угла падения рудного тела (70, 90 °) на размер, форму эллипсоидов выпуска и площадь зависания

Рис. 2, в. Влияние коэффициента разрыхления (1,5; 1,4; 1,2) на размер, форму эллипсоидов выпуска и площадь зависания

Рис. 2, г. Влияние мощности очистного пространства (1,0; 1,5; 2,0) на размер, форму эллипсоидов выпуска и площадь зависания

5 СГ, М2 10

5 эп, м2

7 —

Г:* ■ 3”и ■5%

— *- 1ЧЬ • -—*—

Кр

1.3 1,4 15 Кр

Рис. 3. Графики зависимости площади столбообразного зависания (Б ст) и эллипсоида выпуска (Б эл) от коэффициента разрыхления (Кр) при различной влажности:

1 - влажность руды 1 %; 2 - влажность руды 3 %; 3 - влажность руды 5 %

Ь ст. м

Ь ъл, м

кр-и. | л ух \

2.0 т, м

1,1)

1,5

Рис. 4. Графики зависимости ширины столбообразного зависания (Ь ст) и эллипсоидов выпуска (Ь эл) от мощности очистного пространства (т) при коэффициенте разрыхления (Кр)

1,2 и влажности (Щ) 3 %

Рис. 5. График зависимости ширины столбообразного зависания (Ь ст) и эллипсоидов выпуска (Ь эл) от угла падения (а) при коэффициенте разрыхления (Кр)1,2, влажности (Щ) 3 % и мощности очистного пространства (т) 1,0 м

Таким образом, установлено, что формирование наиболее устойчивых столбообразных зависаний происходит при мощности очистного пространства 1 м, влажности руды 3 %, угле падения рудного тела 80...90 °. При мощности очистного пространства 2 м и тех же условиях происходит формирование неустой-

1. Соболев А.И. Повышение эффективности технологии разработки крутопадающих тонкожильных месторождений на основе интенсификации выпуска замагазинированной руды /

Коротко об авторе_________________________________

Погудин А.А., аспирант, Читинский государственный университет (ЧитГУ)

АкивНЫ984@yandex.ru

Научные интересы: разработка жильных месторождений в условиях повышенного горного давления

чивого столбообразного зависания меньшей площадью.

Результаты проведенных исследований являются основой для прогнозирования размеров (площади) и прочности зависшей в блоке руды, а также для разработки эффективных способов ее извлечения.

___________________________________Литература

А.И. Соболев. - Чита: ЧитГУ,

2. Бронников Д.М. Разработка руд на больших глубинах / Д.М. Бронников, Н.Ф. Замесов, Г.И. Богданов. - Москва: Недра, 1984.

___________________________Briefly about author

Pogudin A.,, graduate, Chita State University (ChSU)

Scientific interests: vein deposits development in conditions of increased ore pressure