CC BY
108
-(2°2
= -| KiKo-
1 u2 V5
2
KiK 2
VK1K 2 у
(7)
Г>25 VK iK 2 у
РД max ^1
(5 °2 v
4 'к!к2 ,
Подставляя в последнее выражение уравнения (3) и (4), получим
5/5 • ^5
Д max
2/ 2/
У5 . 3/5
ТЛ
Л 2/
3 \/5
(8)
РД
(Г — ——
СТсж 8 '
Приняв площадь поперечного сечения за площадь круга, получим
.2
Рд “стсж 'п' Rш-
(9)
Подставляя выражение (9) в уравнение (8), получим
5'5 • m'5
стсж ■ ^ • Rш 2/ 2
2/5 • 3'
о3
тл
откуда
3/ У 5
^сж Rш 2/'m^
6^5
Ел/ R ш
Р?).
V'
Возведем обе части уравнения в степень ^ и выразим и, разделив левую часть уравнения на правую:
и = 3,2 -ст'
'6 .3
ЕЗ. Й2.. II.
Е Vm
На основании уравнений (2) и (7) максимальная сила взаимодействия куска с отбойной плитой будет равна
Выразив массу куска через плотность и объем, получим итоговое выражение
v = 3,2-ст'6 •3
Ер.
3
4рп
R
56
Данное выражение позволяет определять скорость удара куска об отражательную плиту, необходимую для его разрушения. Анализируя полученное выражение, можно сделать вывод, что основными параметрами, которые будут влиять на выбор скорости вращения ротора дробилки, являются плотность и размер кусков измельчаемого конвертерного шлака. Следовательно, наличие в конвертерном шлаке корольков металла повысит плотность измельчаемого материала и, как следствие, позволит снизить скорость, необж-димую для разрушения материала, что, в свою очередь, позволит снизить потребление электроэнергии.
Список литературы
1. Мальцев ВАСвитов В.С. Техника и технология ударно-центробежного дробления // Горные машины и оборудование. 2004. № 3. С. 38-40.
2. Барабашкин В.П. Молотковые и роторные дробилки. 2-е изд., перераб. и дол. М.: Недра, 1973. 144 с.
List of literature
1. Maltsev V.A., Svitov V.S. The technique and technology of knocked-centrifugal crushing // The mountain machines and equipment. 2004. № 3. P. 38-40.
2. Barabashkin V.P. The gavel and rotor grinder. 2 publ., proc. and compl. M.: Nedra, 1973. 144 p.
^max
5
£max
УДК 622.013.364
Вохмин С.А., Загиров Н.Х., ТребушЮ.П., Курчин Г.С.
МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НОРМИРОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИЗ НЕДР ПРИ ОТРАБОТКЕ РУДПЬТХ И НЕРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОДЗЕМНЫМ СПОСОБОМ
Показатели извлечения полезных ископаемых при ятий и результаты освоения месторождений. Потери и добыче оказывают особое влияние на экономические разубоживание полезного ископаемого, отражают результаты деятельности горнодобывающих предпри- полноту и качество извлечения полезных ископаемых
из недр, зависят от технологического уровня ведения горных работ, обоснованности технических решений и применяемых технологий освоения месторождений. В уровне фактических потерь и разубоживания полезных ископаемых на рудниках комплексно отражаются геологические, технологические, экономические и организационные факторы горного производства.
Основополагающим научно-практическим решением в области рационального использования недр явилась работа «Технико-экономическая оценка извлечения полезных ископаемых из недр» [1], в которой рассмотрены вопросы по определению, учету, нормированию и экономической оценке последствий потерь полезных ископаемых, что дало возможность проводить оптимизацию полноты использования запасов при добыче, выявлять эффективные средства снижения потерь и разубоживания руды.
Нормирование и планирование потерь и разубоживания - одна из сложнейших задач рационального и эффективного использования запасов месторождений. Нормативы устанавливаются на рациональное, культурное, паспортное исполнение системы разработки в целом и в деталях, с учетом строгого и точного соблюдения всех требований правил безопасности, действующих технических и технологических инструкций, а также принятых к внедрению рекомендаций научноисследовательских организаций. Нормативы призваны обеспечить более полное и глубокое использование имеющижя ресурсов, строгое ограничение как потерь полезного ископаемого, так и его разубоживания.
Расчет величин нормативных потерь и разубоживания полезных ископаемых является неотъемлемой частью проектов развития горных работ всех горнодобывающих предприятий. Согласно Правилам охраны недр, утвержденным Федеральным горным и промышленным надзором России в 2003 году, все годовые планы развития горных работ должны содержать нормативы потерь полезных ископаемых при добыче [2] (П. 50, раздел IV). Нормативы потерь должны устанавливаться для каждой выемочной единицы, вовлекаемой вотработку (пп. 55 и 69, разд. IV).
Для рудных месторождений основным критерием для оценки экономической эффективности полноты и качества извлечения является максимум прибыли с 1 т погашаемых балансовых запасов выемочной единицы [1, 3]:
К
пр = Цб хКн х Ис -Стое х—^ ^ тах, (1)
Кк
где пр - средневзвешенная величина прибыли с 1 т погашенных балансовых запасов полезного ископаемого, руб.; Цб - средневзвешенная ценность полезных компонентов в 1 т погашенных балансовых запасов, руб.; Кн, Кк - коэффициенты извлечения из недр и изменения качества полезного ископаемого; Ис - сквозной коэффициент извлечения полезных компонентов при переработке руды; Стоз - полная себестоимость добычи, транспортировки и переработки 1 т товарной руды, руб.
Установленная по оптовым ценам на конечную продукцию горнодобывающих предприятий и затра-
там, отнесенным к 1 т погашаемых балансовых запасов, прибыль учитывает наиболее полно все факторы, влияющие на уровень показателей извлечения, в том числе взаимоувязаны экономические последствия от потерь и разубоживания ру ды.
Особую сложность при нормировании показателей извлечения из недр представляют месторождения нерудных полезных ископаемых, таких как, например , гипс, ангидрит и известняк. Поскольку большинство месторождений такого типа - месторождения осадочного происжждения, то глубина их залегания, как правило, не превышает 250-300 м. Протяженность залежей, большая мощность, пологие углы залегания и невысокая ценность нерудных материалов создают предпосылки к применению производительных систем с открытым очистным пространством. Камерно-столбовая система разработки - одна из наиболее производительных и конструктивно простых систем этого класса. Выемка полезного ископаемого выработками большой ширины создает благоприятные условия для работы современного само-ждного оборудования и обеспечивает высокую производительность труда и интенсивность выемки.
Основной отличительной особенностью предприятий, занимающихся добычей нерудного строительного сырья, является отсутствие обогатительного передела в технологической цепочке. Именно это предопределяет жесткие требования потребителей к качеству товарной массы - минимальному содержанию полезного компонента и максимальному содержанию вредных компонентов.
Содержание компонента в добытой товарной массе (а, %, г/т) определяется по формуле [1, 3]
где В - величина подработанных вмещающих пород, т; в - содержание компонента во вмещающих породах, %, г/т; Би - величина извлеченных балансовых запасов, т; с - содержание компонента в балансовых запасах, %, г/т.
Таким образом, для рудных месторождений и месторождений нерудного сырья применимы разные критерии оценки эффективности использования недр:
- для рудных месторождений критерием является максимум прибыли с 1 т погашаемых балансовых запасов выемочной единицы;
- для нерудных - предельное содержание компонентов в товарной массе - минимальное содержание полезного компонента и максимальное содержание вредных компонентов.
Тем не менее, алгоритм как совокупность действий, необхэдимых для реализации поставленной задачи, остается единым для рудных и нерудных месторождений [4].
Рассмотрим использование данных критериев для отработки условного месторождения камерностолбовой системой [4], применимой для рудных месторождений и месторождений нерудного сырья.
В таблице приведены места потерь полезного ископаемого и источники разубоживания, характерные для данной системы разработки. Данная классификация разработана в соответствии с «Отраслевой классификацией потерь и разубоживания полезных ископаемых при добыче» [3].
При обосновании нормативов для правильного выбора методики расчета и расчетной схемы (математической модели) очень важным является уяснение механизма формирования потерь и разубоживания полезного ископаемого по каждому месту и источнику их образования. С этой целью целесообразно выявить процессы горных работ, влияющих на формирование потерь и разубоживание полезного ископаемого (в таблице выделены курсивом).
По таблице прослеживается доминирующее влияние на формирование потерь и разубоживание руды двух процессов очистных работ - отбойки и доставки полезного ископаемого.
В соответствии с классификациями (см. таблицу) потери и разубоживание руды подразделяются на взаимосвязанные и обособленные.
К взаимосвязанным относят потери и разубоживание руды в тех случаях, когда снижение уровня потерь руды ведет к увеличению уровня разубоживания
руды: например, потери руды в массиве по почве и кровле камер и разубоживание вмещающими породами на геологических контактах залежи (П 3 иР 1).
Данные потери и разубоживание руды определяются вариантно-аналитическим методом:
- для рудных месторождений по критерию максимальной прибыли с 1 т погашенных балансовых запасов полезного ископаемого (ф-ла (1));
- для месторождений нерудного сырья по критерию предельного содержания компонентов в товарной массе (ф-ла (2)).
Обособленные виды потерь и разубоживания полезного ископаемого определяются статистическим методом или методом прямого расчета, например потери отбитого полезного ископаемого на почве выработанного пространства или выработок (П4, П5), потери полезного ископаемого в панельных и опорных целиках (П1 и П2), подработка почвы выработанного пространства или выработок (Р4, Р5), а также отработка породных прослоев (Р2).
Основополагающим элементом нормирования является исследование каждого вида и источника потерь и разубоживания, определение их взаимосвязей и причин образования.
Для камерно-столбовых систем разработки наи-
Общая классификация потерь и разубоживания полезного ископаемого
Наименование мест и источников потерь (1) и разубоживания (р) Условные обозначения Причины иусловия образования потерь и разубоживания
Потери полезного ископаемого
Потери в массиве
В панельных целиках П1 Оставление полезного ископаемого в виде целиков на границах и внутри выработанного пространства для обеспечения безопасных условий ведения горных работ, обусловленное конструктивным исполнением системы разработки и процесса отбойки полезного ископаемого
В опорных целиках П 2
На контактах с породой П 3 Оставление полезного ископаемого на контактах с породой вследствие несовпадения контура огбойки с поверхностью залежи, обусловленная морфологией контакта и технологическим исполнением процесса отбойки полезного ископаемого
Потери в отбитом виде
На почве выработок П 4 Оставление отбитой полезного ископаемого на почве выработок вследствие неполноты зачисг ки, обусловленное возможностями технологического оборудования на доставке и зачистке полезного ископаемого
На днище (почве выработанного пространства) П 5 Ост авление от бит ого полезного ископаемого в выработ анном прост ранет ве вследсг вие неполноты зачистки, обусловленное конструктивным исполнением системы разработки и процесса доставк и полезного ископаемого
Полезное ископаемое, выданное в породный отвал при проходке выработок П 6 Выдача отбитого полезного ископаемого совмест но с породой вследсг вие некондиционного содержания полезного компонента в добытой массе, обусловленная технологическим исполнением процесса отбойки полезного ископаемого
Разубоживание
Первичное разубоживание
При подработке контактов на границах выработанного про -странетва Р1 Подработка контактов с породой, обусловленная морфологией контакта, а также техно -логическим исполнением процесса отбойки полезного ископаемого
При огработке породных прослоев Р 2 Отработка породных прослоев, обусловленная морфологией залежи, а также технологическим исполнением системы разработки и процесса отбойки полезного ископаемого
При проходке выработок Р 3 Подработка вмещающего массива при проходке выработок, обусловленнаятехнологиче-ским исполнением процесса отбойки полезного ископаемого
Вторичное разубоживание
Механический задир почвы выработок Р 4 Подработка почвы при доставке и зачистке полезного ископаемого, обусловленная харак-теристиками вмещающего массива и возможностями технологического оборудования на доставке и зачистке попезног о ископаем ого
Механический задир почвы выработанного пространства Р 5
более весомыми являются потери полезного ископаемого в массиве (в целиках) - панельных и опорных (П1 и П2), определяются в зависимости от физико-механических свойств полезного ископаемого и налегающих пород, а также глубины залегания залежи полезного ископаемого от земной поверхности. Обоснование данных потерь в массиве, оставленных в виде несущих конструкций опорных целиков внутри выработанного пространства (П2) или ограничивающих выработанное пространство (П1), производится согласно рекомендациям проектных и научных организаций с учетом имеющегося на горных предприятиях производственного опыта, характеристик полезного ископаемого и пород, а также сейсмического воздействия на массив процесса отбойки полезного ископаемого [6]. Данные виды потерь является едиными для рудных и нерудных месторождений, нормирование их производится одинаково.
Наибольший интерес представляют взаимосвязанные потери полезного ископаемого в массиве и разубоживание полезного ископаемого породой на геологических контактах (П3, Р1). Потери и разубоживание на контактах образуются вследствие несовпадения контура отбойки и поверхности контакта (рис. 1). Каждому контуру отработки (1-6) соответствуют свои величины потерь полезного ископаемого и подработки разубоживающих вмещающих пород.
Для рудных месторождений расчет сводится к определению рационального контура отбойки, обеспечивающего максимальную экономическую эффективность отработки запасов - максимальное значение прибыли. Уровни потерь и разубоживания руды, соответствующие этому контуру, являются нормативными (рис. 2).
Для месторождений нерудного сырья расчет сводится к определению рационального контура отбойки, обеспечивающего допустимое содержание компонента в товарной массе (Сдоп, %). Уровни потерь и разубоживания, соответствующие этому контуру, являются нормативными (рис. 3). Для многокомпонентных залежей определяющим является компонент с минимальным значением контура отработки, соответствующего допустимому содержанию данного его в товарной массе. Нормативные уровни потерь и разубоживания принимаются по этому минимальному значению контура отработки.
Потери и разубоживание полезного ископаемо-
го при проведении выработок на контакте с разу-боживающим массивом (П6, Р3) образуются за счет выдачи полезного ископаемого или в породный отвал (П6), или в товарную массу (Р3).
Для рудных месторождений величина данных потерь или разубоживания определяется путем сравнения фактического разубоживания руды (Рф) при проведении выработки с расчетным предельно-допустимым разу-боживанием руды (Рпред):
- при Рф > Рпрцд добытая рудная масса направляется в породный отвал (П6);
- при Рф < Рпред добытая рудная масса направляется в товарную руду (Р3).
Для нерудных месторождений величина данных потерь или разубоживания определяется путем сравнения фактического содержания компонента в товарной массе (Сф, %) с предельно-допустимым содержанием данного компонента в товарной массе (С а0п, %):
- при Сф > С дсп добытая рудная масса направляется в породный отвал (П6);
- при Сф<С доп добытая рудная масса направляется в товарную руды (Р3).
Потери отбитого полезного ископаемого на почве выработанного пространства за счет неполноты зачистки отбитого полезного ископаемого (П5) - расчет нормативных величин производится по результатам экспериментальных работ с учетом качества оформления почвы и бортов выработанного пространства, а также характеристик оборудования на доставке и зачистке отбитого полезного ископаемого. Например, для условий рудника «Ангидрит» Заполярного филиала
Контур отработки
Р1
Рис. 1. Схема формирования потерь полезного ископаемого (П3) и подработки вмещающих пород (Р1) на геологических контактах
Рис. 2. Схема к расчету потерь полезного ископаемого (П3) и подработки вмещающих пород (Р1) на геологических контактах рудных месторождений
ОАО «Горно-металлургическая компания «Норильский никель» экспериментальными работами установлена следующая зависимость (рис. 4) [7]:
И = 0,15 •
1 +
і^пдм 2)
(3)
где Иоп - высота слоя, остающегося на почве выработок после зачистки, м; Ь„дМ - ширина ковша погрузоч-но-доставочной машины, занятой на зачистке, м.
Нормативная величина потерь полезного ископаемого на почве выработок (П4, м3/пм)
И„„ х К„ х Ь
П 4
К
(4)
где Ь - ширина выработки, м; Кр - коэффициент разрыхления .
Потери отбитого полезного ископаемого на почве выработок (П6) характерны при скреперной доставке руды и образуются по причине оставления руды по бортам выработок и в местах её погрузки и разгрузки. Расчет величин потерь отбитого полезного ископаемого в этом случае производится прямым методом или по результатам экспериментальных работ. Для систем разработки с применением на процессах очистных работ самождного оборудования данные места разубоживания не характерны.
Нормативная величина вторичного разубоживания вследствие поддира почвы выработанного пространства (Р5) и почвы доставочной выработ-
53
КЗ
*
Р,
и
ЕС
О
О
Контур отработки
ч
о
и
я
а,
41
н
о
1=1
Я
п л и „
* с; с Єї
8 5
* * Й * я о
* в
о Е
о
щИ
Д.
Рис. 3. Схема к расчету потерь полезного ископаемого (П3) и подработки вмещающих пород (Р1) на геологических контактах нерудных месторождений
ки (Р4) рабочим органом доставочного оборудования характерны при скреперной доставке полезного ископаемого и определяется прямым методом или по аналитическим зависимостям с учетом характеристик материала почвы выработки, технических параметров оборудования, объема отгружаемой руды и т.д. Для систем разработки с применением на процессах очистных работ самоходного оборудования данные места разубоживания не характерны.
Нормативная величина вторичного разубоживания полезного ископаемого при отработке породных прослоев (Р2) определяется прямым методом по данным геологической и маркшейдерской служб горного предприятия, если эти породные прослои не были включены в контур балансовых запасов залежи.
Выводы
1. Нормативы потерь и разубоживания являются основой для планирования уровня извлечения полезных ископаемых из недр при добыче и критерием оценки качества горныхработ. В уровне фактических потерь и разубоживания на предприятиях горнодобывающей отрасли комплексно отражаются геологические, технологические, экономические и организационные факторы горного производства.
2. В результате проведенных исследований авторами создана методика нормирования и планирования потерь и разубоживания на предприятиях отрабатывающих месторождения полезных ископаемых системами с открытым очистным пространством. При этом выявлены сходные для рудных и нерудных месторождений места и источники образования потерь и разубоживания, нормирование которых производится аналогично.
3. Выявлено принципиальное различие в подходах к нормированию потерь и разубоживания на рудных и нерудных месторождениях полезных ископаемых, заключающееся в том, что за основной критерий
полезного ископаемого на почве от ширины ковша ПДМ (1_пдм, м) на зачистке камер
оценки эффективности для нерудных принимается
содержание компонентов в товарной массе.
Список литературы
1. Технико-экономическая оценка извлечения полезных ископаемых из недр/ под общ. ред. М.И. Агошкова. М.: Недра, 1974. 312 с.
2. Охрана недр и геопого-маркшейдерский контроль. Правила охраны недр (ПБ 07-601-03). Сер. 07. Вып. 11. М.: ГУП «НТЦ БП», 2003. 64 с.
3. Отраслевая инструкция по определению, нормированию и учету потерь и разубоживания полезного ископаемого и пес -ков на рудниках и приисках Министерства цветной мегаллур-гииСССР. М.: Госгортехнадзор, 1975. 127с.
4. Правила технической эксплуатации рудников, приисков и шахт, разрабатывающих месторождения цветных, редких и драгоценных металлов. М.: «Недра», 1981. 109 с.
5. Вохмин С.А., Требуш Ю.П., Ермолаев В.Л. Планирование показателей извлечения при подземной разработке месторождений полезных ископаемых: монография. Красноярск: ГАЦМиЗ, 2002.
6. Методические указания по определению размеров камер и целиков при подземной разработке руд цветных металлов. Чита, 1988. 126 с.
7. Методы снижения потерь ангидрита при подземной добыче / С.А. Вохмин, Е.Г. Малиновский, Г.С. Курчин, Е.С. Майоров // Современные технологии освоения минеральных ресурсов:
сб. материалов 7-й междунар. науч.-техн. конф. / под общ. ред. В.Е. Киспякова. Красноярск: ИПКСФУ, 2009. Ч. 1. 372 с.
List of literature
1. The Technical and economic estimation of extraction of minerals from bowels / edited by M.I.Agoshkov. M: Nedra, 1974. 312 p.
2. Protection of bowels and geologo-markshejdersky the control. Rules of protection of bowels (Safety rules 07-601-03). A series 07. Release 11 / Koll.avt M.: State unitary enterprise the Scientific and technical centre on safety in the industry of Gosgortekhnadzor of Russia 2003. 64 p.
3. The branch instruction on definition, rationing and the account of losses and dilution a mineral and sand on mines and mines of the Ministry of nonferrous metallurgy of the USSR. М.: Gosgortekhnadzor, 1975. 127 pi
4. Rules of technical operation of mines, mines and the mines developing deposits of nonferrous, rare and precious metals. M.: Nedra, 1981. 109 p.
5. Vokhmin S.A., Trebush Yu.P., Ermolaev V.L. Planning of extraction indicators at underground mining of mineral deposits: the Monography. Krasnoyarsk: State Academes of Nonferrous Metals and Gold, 2002.
6. Methodical instructions by definition of the sizes of chambers also it is whole at underground mining of ores of nonferrous metals. Chita, 1988. 126 p.
7. Method of decrease in losses of anhydrite at underground extraction /
S.A.Vokhmin, E.G.Malinovsky, G.S.Kurchin, E.C. Major // Modern technologies of development of mineral resources of Shmat 7th international scientific and technical conference / edited by V.E.Kisjakov. Krasnoyarsk: IPK SFU, 2009. Part 1. 372 p.
