CC BY
6
© М.И. Кудрявцев, Е.И. Логачев, Н.И. Ступник, 2012
УДК 622.273
М.И. Кудрявцев, Е.И. Логачев, Н.И. Ступник
О ПУТЯХ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ И РОЗУБОЖИВАНИЯ
БОГАТЫХ КРИВОРОЖСКИХ РУД
ПРИ ИХ РАЗАРАБОТКЕ НА ГЛУБОКИХ ГОРИЗОНТАХ
Обоснована целесообразность перехода очистной выемки с горизонтальным днищем на извлечении отбитой руды через выпускные выработки приемных горизонтов, расположенных в лежачем боку залежи.
Ключевые слова: хвостохранилище, техногенное месторождение, активная утилизация отходов, хвосты обогащения, минеральный и химический состав.
Проведенные многочисленные исследования, а также зарубежная и отечественная практика подтверждают, что на глубоких горизонтах применение систем разработки с донным выпуском руды становится все более неэффективным.
В Криворожском железорудном бассейне при разработке залежей с углом падения 45—75° системами с подэтажной выемкой руды на глубине 1100-1250 м приемные выработки горизонтального днища интенсивно деформируются под воздействием горного давления и взрывных работ при ликвидации зависаний негабаритных кусков руды в дучках. В результате этого в значительной степени увеличиваются потери и разубожива-ние руды на днище блока.
Суммарная величина потерь в блоке зависит от ряда природных факторов и конструктивных элементов систем разработки.
При разработке залежей системами с обрушением руды и вмещающих пород на горизонтальном днище и лежачем боку, как показывают исследования [1], в зависимости от угла падения и мощности залежи (М), а так же высоты слоя обрушенной руды (Н) на горизонталь-
ном днище и лежачем боку теряется значительная часть полезного ископаемого (рис. 1 и 2)
Из приведенных рисунков видно, что суммарные потери руды в блоке, в зависимости от угла падения залежи и её мощности, а так же высоты слоя отбитой руды, изменяются в широких пределах. Например, при угле падения залежи 50о, соотношении Н/М = 1 и одном ряде выпускных отверстий в лежачем боку суммарные потери составляют около 35 % на момент завершения выпуска чистой руды (на днище 10 % и на лежачем боку 25 %)
1
Т"1
_!_ л_ —!—
- "И
г
Q2 .5 05 0 2,0 3,0.
Отношение бысошы спой обрушенной рцды к мощности залежи, $
Рис. 1. Изменение потерь руды в виде «гребней» на горизонтальном днище в зависимости от соотношения высоты слоя отбитого полезного ископаемого Н и мощности N (H/N)
Основными горизонтами выпуска являются горизонтальные днища на пятом
б J
Рис. 3. Схема к определению параметров эллипсоидов выпуска по среднему углу движения обрушенной руды к выпускным отверстиям диаметром й, расстоянием между их осями Б
Рис. 2. Изменение потерь руды на лежачем боку залежей от количества рядов выпускньх отверстий, расположенных в породах лежачего бока (1, 2, 3, 4, 5) и отношениях высоты отбитого слоя руды Н к ее горизонтальной мощности N. (Н/N)
В случае же проходки 4-х рядов выпускных отверстий в лежачем боку залежи, суммарные потери уменьшаются до 20 %. При дополнительном выпуске разубоженных руд потери руды в блоке уменьшаются, примерно, на 5-7 %.
В настоящее время при подземной разработке богатых руд применяют преимущественно системы подэтаж-ного обрушения, когда выемочные блоки делят на подэтажи и панели.
Рис. 4. Потери руды: а - на горизонтальном днище и лежачем боку; б - на лежачем боку
и первом подэтажах, обычно с доста-вочными штреками или ортами скре-перования, в которые выпускают руду через воронки. Расстояние между осями выпускных отверстий, при их диаметре 1,5 - 2 м, принимают равными 5 - 6 м, а расстояние между штреками скреперования - от 5 до 8 м. При этом, физические параметры фигур выпуска не учитывают, так как изменившиеся свойства обрушенной руды на существующих глубинах, до настоящего времени, не изучены.
Поэтому, при составлении проектов на отработку выемочных единиц расстояние между выпускными отверстиями и доставочными выработками принимают традиционно по интуиции, не учитывая физическое состояние массива и обрушенной руды. Это нередко приводит к повышенным потерям руды и материальным затратам на проходку и поддержание выработок в днищах блоков.
После выхода в свет монографии академика Г. М. Малахова [2] утвердилось мнение, что перемещение частиц сыпучего тела к выпускному отверстию осуществляется в объёмах, близких по своей форме к эллипсоидам вращения, по траекториям под разными углами от 90о до угла внутреннего трения частиц руды ф.
Объём эллипсоида вращения определяется из известного выражения:
( = 4/3 . п . а ■ Ъ2, (1)
где а - большая полуось и Ь - малая полуось эллипсоида вращения, м.
Совершенно очевидно, что средний угол движения частиц руды к выпускному отверстию будет равным:
Я = (90о - фо) / 2. (2)
Выразив большую и малую полуоси эллипсоида вращения в выражении (1) через высоту слоя обрушенной руды Н, можно получить формулу объёма эллипсоида выпуска обрушенной руды из слоя определённой высоты:
( э.в.= 0,524 . Н (Н / Ьд Я + 412 (3) 4 - диаметр выпускного отверстия, м.
Получив экспериментальным путём в натурных условиях реальное количество выпущенной чистой руды, до начала её разубоживания ( из её слоя толщиной Н, используя выражение (3), определяют величину Ьд Я:
Ьд Я = Н / 1,38 . V ( / Н - 4 (4)
Определив величину tg Я, малую полуось определяют из выражения: Ъ = 0,5 . Н / Ьд Я + г (5)
где г - радиус выпускного отверстия, м.
При выборе расстояния между осями выпускных отверстий удобно использовать величину максимального диаметра горизонтального сечения фигуры выпуска:
О = 2 Ъ = Н / Ьд Я + 4 (6)
Используя предлагаемую методику при выборе параметров конструктивных элементов применяемой системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород можно избежать необоснованных конструктивных решений и добиться хороших показателей извлечения руды из недр.
Расчеты показывают, что, используя приведенную методику по выбору конструктивных параметров системы с массивным обрушением руды, можно существенно уменьшить потери на горизонтальном днище за счет обоснованных конструктивных его элементов по фактору максимального извлечения чистой руды, а так же при размещении горизонтов выпуска в лежачем боку залежи.
Размещение выработок выпуска и доставки руды только в лежачем боку залежи, при отказе от горизонтального днища, как показывают исследования, позволяет снизить потери руды в недрах на 5-10 %, так как, в этом случае, исчезают потери руды не днище в связи с тем, что руда выпускается только через выработки, расположенные в породах лежачего бока (рис. 4). Предлагаемая схема размещения приемных горизонтов в лежачем боку является универсальной, так как она может успешно применяться при выпуске и доставке руды как скреперными установками, так и самоходной техникой.
1. Кудрявцев М.С. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Кривой Рог, КГРИ, 1967.
2. Малахов Г.М., Безух Б.Р., Петренко П.Д. Теория и практика выпуска обрушенной руды. - М.: Недра, 1968.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Кудрявцев М.И., Баштаненко С.С., Зайцев Н.М. К вопросу повышения эффективности системы подэтажного обрушения / Разработка рудных месторождений - Кривой Рог, КТУ - вып. 88, 2005, С. 41-44. [¡233
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Кудрявцев Михаил Исидорович — кандидат технических наук, доцент, Логачёв Евгений Иванович — доктор технических наук, доцент,
Ступник Николай Иванович — кандидат технических наук, профессор, проректор научно-педагогической учебной работы и международных связей, Криворожский технический университет.
А
- РУКОПИСИ,
ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «ГОРНАЯ КНИГА»
ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ВОДОПОНИЗИТЕЛЬНЫХ СКВАЖИН
ОБОРУДОВАННЫХ ПОГРУЖНЫМИ ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ НАСОСАМИ,
ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ ВЫРАБОТОК
№890/05-12 от 14.02.12, 9 с.)
Припоров Иван Михайлович — старший преподаватель,
Алексеев Виталий Васильевич — доктор технических наук, профессор, академик РАЕН, заслуженный деятель науки РФ.
Российский государственный геологоразведочный университет.
Предложены способы оптимизации работы системы: скважина - погружной насос -внешняя сеть - преобразователь частоты. Предложена методика определения оптимального количества скважин с использованием математического моделирования системы: водоносный горизонт - сеть скважин. Исследована совместная работа системы: погружной насос -преобразователь частоты. Предложена методика выбора и согласования работы погружного насоса. Изучена и математически смоделирована внешняя сеть системы насосов.
Ключевые слова: грунтовые воды, насос, понижение уровня, преобразователь частоты.
OPTIMISATION OF WORK OF SYSTEM OF CHINKS FOR FALL OF LEVEL
OF THE GROUND WATERS EQUIPPED WITH IMPELLER PUMPS,
AT CARRYING OUT OF PROSPECTING DEVELOPMENTS
Priporov Ivan Mihailovich, Alekseev Vitalij Vasilievich
In article ways of optimisation of work of system are offered: a chink - a submersible pump -an external network - a frequency transformer. The technique of definition of optimum quantity of chinks with use of mathematical modelling of system is offered: water bearing horizon - a network of chinks. System teamwork is investigated: a submersible pump - a frequency transformer. The technique of a choice and the coordination of work of a submersible pump is offered. The external network of system of pumps is studied and is mathematically simulated.
Key words: ground waters, the pump, level fall, frequency transformer.
