Методика расчета проектных потерь и разубоживания руды при отработке слепых залежей Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© B.C. Шеховцов, B.O. Шеховиова, 2012

УЛК 622.013.364.2

B.C. Шеховцов, В.О. Шеховиова

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПРОЕКТНЫХ ПОТЕРЬ И РАЗУБОЖИВАНИЯ РУДЫ1 ПРИ ОТРАБОТКЕ СЛЕПЫ1Х ЗАЛЕЖЕЙ

Приведена рекомендуемая методика расчета проектных потерь и разубоживания руды при отработке слепых залежей.

Ключевые слова: методика расчета, проектные потери и разубоживание руды, слепые залежи.

Значительная часть рудных месторождений России представлена мощными и средней мощности слепыми рудными залежами. Наклонные и крутые слепые рудные залежи распространены на Урале, Алтае, Дальнем Востоке, месторождениях Горной Шории и Хакасии.

В связи с особенностями отработки слепых рудных залежей (с предохранительной рудной или породной подушкой, изолированные или сближенные залежи и др.) расчет проектных потерь и разубоживания отличается от выемки руды системами с массовым обрушением.

При выемке слепых рудных залежей проектные потери слагаются из:

• неотбитой руды в маломощных и удаленных от границ блоков рудных линз;

• неотбитой руды на сложных (извилистых) контактах с вмещающей породой;

• отбитой руды, оставляемой в предохранительной подушке и выработках выпуска с целью безопасного производства горных работ от ударных нагрузок самообрушающихся пород кровли выработанного пространства и воздушных ударов.

Разубоживание руды слагается из:

• внутрирудных прослоев и присе-чек вмещающих пород из-за сложных (извилистых) контактов на границе

«руда — вмещающая порода» (конструктивное разубоживание);

• отслаивания пустых пород с боков и кровли выработанного пространства при выемке изолированных залежей камерной системой разработки.

В настоящее время расчеты проектных потерь и разубоживания руды осуществляются следующим образом. Балансовые запасы маломощных рудных линз, удаленных от границ блоков, определяются непосредственным подсчетом по графическим материалам проекта, а их отработка обосновывается экономическими расчетами. В том случае если их совместная или раздельная отработка не эффективна, то запасы списываются в потери.

Потери отбитой руды, зависящие от толщины предохранительной подушки над днищем блока ( Ип, м), определяются по формуле [1]

Ьп = х Нвп, (1)

где К — коэффициент пропорциональности толщины предохранительной подушки высоте падения обру-шающихся пород; Нвп — высота выработанного пространства, м

Количество сырой руды, оставляемой в предохранительной рудной подушке, определяется по формуле

Оп = ^ Ьп урр, (2)

где Оп — сырая руда в подушке, т; присекаемая часть породы, м; у^, у^

Б бл — плошадь блока( подсечки), м

плотность сырой руды в раз-,3

У р.р

рыхленном состоянии, т/м3;

Балансовая руда, оставляемая в предохранительной подушке (потери), определяются по формуле

п п _ о п (1 - Н п), (3)

где Пп — потери балансовой руды в предохранительной подушке, т; Кп — разубоживание от внутрирудных прослоев пустых пород, присечек и частичных самообрушений с бортов и кровли блока, дол. ед.

Потери неотбитой руды на контактах с вмешаюшей породой и разубо-живание от внутрирудных прослоев и присечек пустых пород определяют графическим методом (планимитри-рованием плошадей и вычислением объемов), что не позволяет учитывать параметры буровзрывных работ.

Разубоживание руды от частичного отслаивания с боков и кровли выработанного пространства принимается в проектах на основе практического опыта 1-2 % от конструктивного ра-зубоживания, что не является достаточно обоснованным.

На основе проведенных исследований разработана методика расчета потерь и разубоживания руды при отработке слепых залежей.

Потери и разубоживание руды на контакте с вмешаюшимим породами с учетом параметров буровзрывных работ рекомендуется определять по выражениям [2]:

п _ 5п + 0,51дЩ-Ъёс (4)

к 0,01т ;

'р

_ (5Д + 0,51дШ + 36с)уп Н^ _ 0,01(тру +5ну п) '

(5)

где 3П'3к

р К'п соответственно теряе-

мая часть полезного ископаемого и

плотность соответственно руды и породы в массиве, т/м3; IV — линия наименьшего сопротивления, м; ёс — диаметр заряда ВВ (скважины), м; т р —

мошность рудной залежи, м

Лля сохранения технологического контура выемки блока оконтуриваю-шие скважины рекомендуется располагать от контакта «руда — порода» на расстоянии 0,1 ^— при отбойке параллельными скважинами и пере-буривать на (0,2 — 0,4) IV — при веерной отбойке [3]. Таким образом, при отбойке параллельными одиночными и пучками параленьно-сближенных скважин теряемую часть полезного ископаемого рекомендуется принимать в проектах на отработку блоков равной ё п = 0,1V а присе-

каемую часть породы 5 = 0. При от-

К

бойке веерами скважин присекаемую часть породы рекомендуется принимать равной 5 = (0,2 — 0,4) V, а теК

ряемую часть руды — ё п = 0.

Рациональный технологический контур отбойки устанавливается на основе технико-экономического сравнения вариантов [4].

При определении разубоживания от внутрирудных породных прослоев необходимо учитывать кондиции для подсчета запасов. На железорудных месторождениях Горной Шории максимальная мошность породных прослоев, включаемых в подсчет запасов составляет пять метров, на Абаканском месторождении в Хакасии на действуюших горизонтах два метра, а при отработке глубоких горизонтов шесть метров [5]. Разубоживание от внутрирудных прослоев пустых пород (Нп , %) рекомендуется определять по выражжению

и =

т п у

п' п

(6)

п 0,01(т р у р + т п у п'

где — мощность породного прослоя, м.

При отработке изолированных слепых рудных залежей с предохранительной рудной подушкой учет отслаивания пустых пород с бортов и кровли выработанного пространства при отбойке руды рекомендуется осуществлять на основе аналитических расчетов параметров сводов естественного равновесия и пролетов обнажений в трещиноватых горных породах (самозаклинивающиеся элементарные естественные блоки) [4].

Толщину отслаивания пород с бортов выработанного пространства (^вор ' м) рекомендуется определять

по формуле

л, = а (7)

бор

-1

6СВ =

0,45

[Ос

0,01 К у Л у

' у „„ ' г

ют одинаковые размеры и равнопрочны) высота свода Л=а / 2.

Коэффициент запаса устойчивости Ку рекомендуется принимать на основе оценки устойчивости обнажений выработанного пространства слепых рудных залежей согласно работы [4]

к = 0,66 [°сж ]

ку = о

(9)

0,0Ж5 Н у п л

где а — полупролет выработанного пространства, м; [Осж ] — предел

прочно-сти горных пород одноосному сжатию в направлении действия силы тяжести пород, МПа; Кз — коэффициент запаса ( для устойчивых сводов Кз = 2,5 и более, для неустойчивых — Кз < 2 и для сводов в предельном состоянии Кз = 1); Н — глубина разработки, м; у _ усредненная плотность пород в массиве, т/м3.

Толщину отслаивания пород в своде выработанного пространства (^ )

св

рекомендуется определять по формуле

(8)

где а — величина действующего в массиве напряжения, МПа.

С учетом среднего значения для рудников Горной Шории и Хакасии величина напряжения определяется по выражению

а = 4,2 уп.п Н. (10)

Объем отслаивания породы с бортов и кровли выработанного пространства, (УОТС , м3) определяем по формуле

Уотс = &бор + 5СВ )Ь , (11)

где Ббор, ЭСВ _ площади отслаивания породы соответственно с бортов и крр овли выработанного пространства, м ; Ь — длина выработанного пространства, м.

На рисунке показана схема к определению объема отслаивания породы с бортов и свода выработанного пространства.

Согласно схеме расчета (см. рисунок) площадь отслаивания бортов выработанного пространства равна двум прямоугольникам шириной и высотой Н, а площадь отслаивания кровли равна круговому кольцу [6]. После несложных математических преобразований выражения (10) расчетная формула объема отслаиваний породы будет иметь вид

св П .П

где ИСВ _ высота свода, м.

Для однородного сложения пород (элементарные блоки в вертикальном и горизонтальном направлениях име-

=\2ёбоР н+П

(1,385 + ёс

-(1,38 + В)

I

(12)

Схема к определению отслаивания породы при отработке слепой залежи

Разубоживание руды за счет отслаивания породы ( Котс, %) рекомендуется определять по выражению

Я _ Уотс У п / Кр х100%, (13) ОТС Б+Уогсуп/Кр Х100%

где КР — коэффициент разрыхления руды в блоке при отбойке.

При замене рудной подушки на породную потери и разубоживание рекомендуется рассчитывать по из-

вестной методике с выпуском руды под налегаюшими обрушенными породами [4].

Выводы

1. Сушествуюшая методика расчета потерь и разубоживания при подземной разработке не в полной мере отражает особенности отработки слепых рудных залежей.

2. Проектные потери и разубожи-вание при выемке слепых залежей рекомендуется рассчитывать по разработанной методике, учитываюшей: потери неотбитой руды на контакте с вмешаюшими породами; потери отбитой руды в предохранительной подушке (при отработке с рудной подушкой); конструктивное разубожи-вание от присечек и внутрирудных прослоев породы; отслаивание породы с бортов и кровли выработанного пространства.

3. При замене рудной подушки на породную или создания сразу породной подушки расчет потерь и разубо-живания осушествлять по аналогии с выпуском руды под налегаюшими обрушенными породами.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Именитое В.Р. Локализация пустот при подземной добыче руды [Текст] / В. Р. Именитов, В.Ф. Абрамов, В.В. Попов. — М.: Недра, 1983. — 192с.

2. Шеховцов В. С. Совершенствование нормирования потерь и разубоживания руды при отработке слепых залежей [Текст] / В.С. Шеховцов // Изв. Вузов. Горный журнал. — 1997. — №7-8. -С.17-18.

3. Именитов В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений [Текст]: Учеб. пособие / В.Р. Именитов. — М.: Недра. — 504с.

4. Шеховцов В.С. Методические указания по нормированию потерь и разубоживания на глубоких горизонтах железорудных месторождений Горной Шории и Хакасии [Текст]. — В.С. Шеховцов. — Новокузнецк: СибГИУ, 1999. -56с.

5. Шеховцов В.С. Подземная разработка сложноструктурных рудных залежей под мощными рыхлыми отложениями [Текст]: Моногр. / В.С. Шеховцов. — Новокузнецк: СибГИУ, 1999. -241с.

6. Справочник по горнорудному делу делу / Под ред. В.А. Гребенюка, Я.С. Пыжьянова, И.Е. Ерофеева. — М.: Недра, 1983. — 816 с. ГТТГП»

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Шеховцов В.С. — доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой, Шеховцова В.О. — аспирант, е-mail: derkaeva_av@rrm.sibsiu.ru, Сибирский государственный индустриальный университет.