CC BY
65
© А.А. Леонтьев, 2002
УДК 622.272.50
А.А. Леонтьев
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА РУДНИКАХ КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА
«бенясстью технологии добычи руды системами разработКИ с закладкой является наличие по контуру очистной выработкаматериала, свойства которого обеспечивают безопасность его обнажения. Следовательно, принятая схема развития горных работ должна соответствовать требованиям, как технологии очистной выемки, так и возведения искусственного массива при определенных временных и прочностных ограничениях. Закладочный массив в подземных пустотах формируется литым, раздельным, полураздельным способами или сыпучими материалами.
Литой способ формирования массива. Способ предусматривает приготовление на комплексе растворов композиционных материалов и подачу их в отработанное пространство рудников. Используются твердеющие смеси, содержащие вяжущее, мелкофракционные заполнители, химические реагенты и воду. Указанным способом возводятся однородные или разнопрочные искусственные массивы, а также массивы с элементами крепления. Для обезвоживания сформированных массивов в них устраиваются дренажные системы различных типов (перфорированные трубы, дренажные перемычки и колодцы, породные бурты и т.п.). Способ позволяет утилизировать мелкофракционные отходы производства.
Раздельный (комбинированный) способ формирования массива. В состав массива, кроме литых смесей или растворов вяжущих, входит крупнофракционный материал, который доставляется в выработанное пространство механическим, пневматическим транспортом, под действием собственного веса (например, при обрушении пород висячего бока) или другим способом. Особенностью раздельного способа является определенная очередность подачи крупнофракционного материала и растворов. Массив формируется за счет пролива, вибро-инъекционного или инъекционного нагнетания растворов в крупнофракционный материал. Способ позволяет использовать в составе массива породу, которая в противном случае должна выдаваться на поверхность, снизить расход вяжущего за счет заполнения твердеющей смесью лишь межзернового пространства крупнофракционного материала.
Полураздельный способ формирования массива Способ предполагает смешивание инертного материала и раствора вяжущего непосредственно перед подачей (или в процессе подачи) в выработанное пространство. На практике это может быть достигнуто за счет: одновременной подачи материалов в камеру с обеспечением равномерности распределения крупнофракционного материала и раствора в массиве; предварительного перемешивания материалов непосредственно перед подачей их в выработанное пространство в транспортном трубопроводе, смесителе или лотке; механи-
ческого размещения материалов в процессе формирования массивов скреперными лебедками, погрузочно-доста-вочными машинами, бульдозерами. Достоинством способа является получение однородных искусственных массивов с малым расходом вяжущего.
Формирование массивов сыпучими материалами. Способ пригоден для формирования бесцементных массивов, обнажения которых не являются устойчивыми. Для этих целей используется крупнофракционные материалы (породная закладка) или пульпа хвостов ОФ, шлаков и других мелкофракционных материалов (гидравлическая закладка). При использовании технологических стоков или пульп с низким содержанием твердого закладочный массив возводится методом отсадки. Способ отличается простотой и экономичностью.
В результате работы закладочных комплексов формируются техногенные массивы, прочностные, компрессионные и фильтрационные характеристики которых обеспечивают возможность ведения подземных горных работ по добыче руды, безопасность поддержания выработанного пространства и земной поверхности.
Литой способ формирования закладочных массивов
При формировании искусственных целиков литым способом обосновывались: состав смеси, нормативная прочность массива (в том числе при различных соотношениях ширины камер первой ) и второй (Ь2) очереди), необходимая интенсивность твердения, полнота заполнения пустот и усадка при обезвоживании. Окончательно состав технических материалов определялся исходя из зависимостей, оптимизирующих размеры и прочностные характеристики искусственных целиков для участков месторождения с различными горно-геологическими условиями.
Совершенствование технологии приготовления литых смесей на основе абразивных шлаков медно-никелевого производства и хвостов обогащения редкометалльных руд было направлено на использование поверхностно-активных добавок и пневмоактивации [1]. Свойства смесей оценивались при изменении расхода добавок в пределах 0.3-0.8 кг/м3 и воды 400-550 л/м3. Установлено, что основными источниками воздухововлечения являются фракции 0.15-0.6 мм. В связи с этим для эффективного использования воздухововлекающих добавок расход мелкофракционных материалов (фракции - 0.15 мм) не должен превышать 20-25%. Для мелкофракционных смесей на основе хвостов флотации медно-никелевых руд предпочтительнее явилось использование ПАВ комплексного или гидрофилизующего типа.
На выходе трубопровода твердеющая смесь с гидрофоби-зующей добавкой СДО (расход 0.4 кг/м3) представляла собой однородную массу подвижностью 13.0-13.5 см при воздуховов-лечении 6-10%. Такая смесь длительное время сохранялась без расслоения, что снизило вероятность образования пробок в трубопроводе. В процессе испытаний технологии удалось сократить расход воды затворения с 500-530 до 440-460 л/м3 и повысить прочность закладки. При этом предельное напряжение сдвига смеси не превысило 65-70 Па. Удельные потери напора
на участке самотека снизились при использовании добавки СДО с 0.003 до 0.002 МПа/м, а при расходе воды 440 л/м3 оставались на уровне 0.0015-0.0035 МПа/м в зависимости от дальности транспортирования.
Необходимая прочность закладочного материала на сжатие и расход вяжущего для формирования массива определялась в зависимости от величины соотношения kзм, равного Ы/Ь2 и мощности рудного тела (рис. 1).
Отличительной особенностью расчетов являлась возможность использования разнопрочных искусственных массивов и материалов с различной интенсивностью твердения. В табл. 1 приведены данные по расходу цемента в искусственном массиве для разнопрочных твердеющих смесей со шлаковым вяжущим и заполнителем, стандарт которого равен 1.05-1.07. Методика определения марочной прочности сложных вяжущих и стандарта заполнителя подробно приведена в работе [2]. Окончательно состав технических закладочных материалов определялся исходя из зависимостей, оптимизирующих значение кзм для участков месторождения с различной мощностью рудного тела (рис. 2).
Таблица 1
ЗАВИСИМОСТЬ РАСХОДА ВЯЖУЩЕГО ОТ СРОКА НАБОРА НОРМАТИВНОЙ ПРОЧНОСТИ ЗАКЛАДКИ.
Рис. 1. Зависимость нормативной прочности искусственного массива от выемочной мощности (т) и величины кзм
тонкозернистых смесей; 4-6 градусов - для среднезернистых смесей; 7-10 градусов - для грубозернистых смесей.
У неоднородных по гранулометрическому составу закладочных смесей угол отложения определяется характерным углом для преобладающей по объему фракции песков. На рис. 3 представлена зависимость угла отложения смеси от содержания в ней мелких фракций. На практике угол растекания бесцементной гидравлической закладки составил в среднем 7-10о. Угол отложения материала зависит и от условий намыва массива. При неудовлетворительном обезвоживании и накоплении воды в камере угол отложения увеличивается в 2-3 раза.
С расслоением смеси связан и выбор рациональной длины растекания твердеющей смеси в камере, которая составляет обычно 20-25 м. В этом случае сохраняется относительная однородность материала, и угол намыва не превышает 6-12 градусов. При большей дальности растекания происходит классификация песков по крупности, что ухудшает прочностные и фильтрационные свойства массива. Формирование закладочного массива сопровождается его усадкой за счет дренирования свободной воды и более плотной укладки зерен заполнителя. Это необходимо учитывать при определении удельных расходов компонентов смеси и производительности комплекса по сформированному в подземных выработках массиву. Объем приготовленной смеси Усм рассчитывается по формуле
Нормативная прочность, МПа Расход цемента в смеси для шлакового вяжущего, кг/м3 при сроках твердения, мес.
1.0 2.0 3.0 6.0 12.0
1.0 170 150 110 80 80
2.0 225 190 150 125 95
4.0 310 225 190 150 140
6.0 370 290 230 180 170
8.0 420 320 260 210 190
12.0 490 390 300 250 210
Для формирования монолитных массивов, представляющих промышленную ценность, разработаны составы твердеющих смесей на основе серпентини-тового вяжущего из обожженных и измельченных хвостов обогащения медно-никелевых руд с заполнителем из хвостов ОФ текущей переработки; шлакового вяжущего с заполнителем из гранулированных шлаков; эгиринполевош-патового вяжущего из молотых хвостов обогащения редко-металльных руд с заполнителем из хвостов ОФ текущей переработки. Использование в составе вяжущего до 10% цемента не оказывает вредного влияния на процессы дальнейшей переработки сырья [7].
Полнота заполнения выработанного пространства является одним из основных требований к технологии выемки месторождений с закладкой. От качества заполнения под-кровельного слоя зависят устойчивость обнажений массива, надежность поддержания кровли и безопасность работ. Полнота и качество заполнения определяется однородностью, расслаиваемостью, углом растекания смеси и фильтрационной способностью массива. При отработке горизонтальных и пологопадающих залежей полнота заполнения обеспечивается при углах наклона кровли камер, превышающих угол растекания смеси на величину: 3 градуса - для
Рис. 2. Изменение затрат на закладочные работы в калькуляции себестоимости добычи руды (в ценах 1990 года) от соотношения кзм, мощности рудного тела и срока набора нормативной прочности
Ю
ГО
СО
5.5 5
4.5 4
3.5 3
2.5
^=3,
kзм=1
^=5,
kзм=1
-А—га=10, kзм=1
-X—m=3, kзм=0.3
-©—m=5, kзм=0.3
m=10,
kзм=0.3
1 2 4 6 8 10
Срок твердения, мес.
2
Рис. 3. Зависимость угла отложения песковых материалов от содержания мелких фракций.
«НЕДЕЛЯ Г0РНЯКА-2002» СЕМИНАР № 14
Рис. 5. Зависимости для определения основных параметров грави-1ци о,ого инъектирования несвязных массивов: 1, 2 - зависимости губивы проникновения] в несвязный массив соответственно цемент-
икатны 20и- смесей: т - порода от проходки
подержав 5
фракций -0.08 мм,
VСМ =
'^Qi (100-рі)
(1)
т *7 СМ
где Ц)і - суммарный расход твердых компонентов смеси при естественной влажности, т/смен; фі- влажность материала, %; уСМ, Т - объемная масса (т/м3) и содержание твердого в смеси, %.
Расход і-го компонента в 1 м3 смеси (дСМ) определяется зависимостью
Qi (100 -р ) х з
ЧСМ “ =--------------------• т/м
100У
(2)
СМ
где Qi - расход г-го компонента смеси, т/смен.
Объем возведенного массива (Ум) и удельный расход компонентов в массиве ^зм) равны
Ум = Усм*Ку, м ; цЗМ=цСМ/Ку, т/м ,
(3)
где Ку - коэффициент усадки смеси при водоотделении (рис. 4), дол.ед.
Приведенные зависимости позволяют правильно рассчитать объемы сформированных массивов в промышленных условиях.
Возможность формирования искусственных массивов с заданными прочностными характеристиками и низкая компрессионная усадка твердеющих смесей позволяет использовать литой способ формирования закладочных массивов при любых горно-геологических условиях. Выемка запасов руды может осуществляться без оставления рудных целиков, с формированием сплошных или высокопрочных ленточных (столбчатых) целиков, создаваемых в камерах. Раздельный и полураздельный способы формирования массивов
Физико-механические свойства комбинированной за-
кладки определяются качественными характеристиками применяемых твердеющих (гидравли-ческих) смесей и соотношением «смесь:порода», которое зависит от технологии возведения массива и глубины проникновения растворов в межзерновое пространство крупнофракционных материалов. Исследование свойств комбинированных массивов производилось в следующей последовательности :
- оценка фильтрационных характеристик инъектируе-мых крупнофракционных материалов;
- определение глубины проникновения укрепляющих растворов и закладочных смесей в массив инертных материалов;
- оценка влияния соотношения «инертный матери-ал:раствор» на прочность и сжимаемость массива.
Глубину проникновения твердеющей смеси и укрепляющих растворов (с повышенным содержанием цемента) в инертные материалы изучали на моделях размером 50х50х150 см, 15х15х100 см и на трубах диаметром 10 см при заполнении их раздельным способом.
В качестве инертных материалов испытаны порода от проходки выработок, щебень, песок, гранулированный шлак и хвосты медно-никелевого производства. Гранулометрический состав породы следующий: фракции > 300 мм - 18%; 200-300 мм - 11%; 100-200 мм - 19%; 50-100 мм - 19%; 2050 мм - 18%; 0-20 мм - 15%. Объемная масса породного закладочного материала составляет 1900-2000 кг/м3, после виброуплотнения - 2100 кг/м3; пористость - 27%; коэффициент фильтрации - 5000-5500 м/ч при среднем размере фильтрационных пор 6.9-8.5 мм.
В процессе инъектировании были испытаны укрепляющие растворы на основе жидкого стекла с модулем 2.6 и химического отвердителя (кремне-фтористо-водородная кислота 45-процентной концентрации в количестве 7-10 %); шлакощелочного вяжущего при модуле жидкого стекла 1.5; цементно-силикатного вяжущего при модуле жидкого стекла 2.6; шлакового и серпентинитового вяжущих.
При упрочнении несвязных массивов методом гравитационного инъектирования, исследовались три типа материалов:
Песковые материалы. Возможность укрепления обеспечивается лишь при использовании силикатных растворов. Это обусловлено как возможностью выполнения требований к соотношению размеров фильтрационных пор и зерен наполнителя смеси, так и диапазонами изменения вязкости раствора. Глубина гравитационного инъектирования песковых материалов находится в пределах 10-50 см. При двухрастворной силикатизации глубина закрепления массива может быть увеличена до 80-100 см. Прочность КМ через 13 суток в этом случае составляет 0.3-0.5 МПа. Технология может применяться для формирования настилов при слоевых системах разработки.
Щебеночные материалы. Наилучшие результаты получены для фракционированных материалов с коэффициентом однородности не более 1.4. Так для щебня с крупностью зерен 20-40 мм, глубина инъектирования силикатными рас-
Рис. 4. Изменение коэффициента усадки технических растворов при дренировании воды из массива в зависимости от модуля крупности заполнителя: 1, 2, 3 - расход воды в смеси равен соответственно 300, 400, 500 л/м3'. Заштрихованная зона соответствует смеси подвижностью 1212.5 см.
з
м /смен
Таблица 2
ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ХВСІ
Крупность материала, мм Содержание фракций, %
творами может достигать 2-4 м. Однако, при использовании растворов с наполнителем глубина инъектирова-ния резко снижается и
составляет 30-60 см. Подобные материалы могут применяться как при формировании настилов, так и крепи, перемычек и других несущих элементов. Нефракционированный щебень по своим возможностям близок к песковым материалам.
Породные материалы. Средний размер фильтрационных пор породы от проходки выработок соизмерим с максимальным размером зерен заполнителя смеси промышленного состава. В связи с этим глубина проникновения ее в массив при градиенте напора, равном 1, составила 0.5-0.8 м. В промышленных условиях при наличии в камере краевых зон с крупнокусковым материалом глубина проникновения смеси достигает 4-8 м, однако, получить однородный закладочный массив в камере не представляется возможным. Г лубина проникновения в породную закладку укрепляющих растворов, содержащих мелкофракционный заполнитель и повышенное количество вяжущего, равна 1 и 3 м при пористости материала соответственно 28 и 33%. Массив, возведенный с использованием таких растворов, достаточно однороден.
Реологических исследования на ротационном вискозиметре показали, что величина предельного напряжения сдвига свежеприготовленных инъекционных растворов в 34 раза ниже, чем у закладочных смесей. Они обладают большей связностью и не расслаиваются 3-5 минут, в течение которых протекает режим фильтрации.
На основании проведенных исследований разработан графоаналитический метод, позволяющий обосновать необходимые свойства растворов для укрепления несвязных массивов различных типов (рис.5). Метод заключается в следующем: на основании лабораторных испытаний строятся зависимости Gcж от вязкости свежеприготовленного раствора, а также структурной (эффективной) вязкости Цр смеси от времени; рассчитывается или определяется экспериментально величина коэффициента фильтрации раствора и строятся зависимости глубины проникновения растворов различной вязкости в несвязные массивы заданного состава; исходя из требуемой прочности КМ, определяются необходимая вязкость раствора и возможная глубина инъектирова-ния.
Исследования прочностных характеристик материалов с различным соотношением инертного материала и смеси показали, что при низком содержании смеси и укрепляющего раствора образцы имеют повышенную прочность за счет жесткого породного каркаса и равномерного распределения материалов. Неравномерное распределение связующего компонента является основной причиной обрушений закладочного массива при проведении в них горных выработок и сейсмических воздействиях. В связи с этим возведение комбинированных массивов возможно лишь на крутопадающих участках месторождений или при механизированном способе их формирования. На наклонных участках рудного тела создать однородный закладочный массив в камере не удается из-за различия в углах естественного откоса породы и
>0.63
0.5
ТОВ ОБОГАЩЕНИЯ РЕДКОМЕТАЛЛЬНЫХ РУД
0.63
0.40
< 0.05 12.6
/ 2 Эффектибная бязкость (Цр), Пас
растекания смеси. В связи с этим количество породы в массиве целесообразно ограничить в пределах 40-50% по массе.
При компрессионных испытаниях установлено, что сжимаемость образцов зависит как от гранулометрического состава и степени уплотнения материала, так и от его влажности, количества и типа вяжущего, времени твердения. Наибольшей сжимаемостью (Е) при нагрузках до 4 МПа обладает свеженасыпная породная закладка. В результате переориентации отдельных породных включений под нагрузкой величина Е достигает 13-15%. Для предварительно уплотненного материала сжимаемость составляет 6%, но при давлении 6 МПа увеличивается до 10 %.
Сжимаемость материала, содержащего 20-25% хвостов флотации и 75-80% породы, равна 9%. При совместном использовании твердеющей смеси и породы в соотношении 1:1 сжимаемость материала не превышает 3-5%. Компрессионные характеристики твердеющей смеси промышленного состава через 15 суток твердения ^сж = 0.9 МПа) и нагрузке 6 МПа близки по своему значению к характеристикам уплотненной породной закладки. Увеличение сроков твердения и расхода цемента снижает коэффициент сжимаемости твердеющей закладки. Гидравлическая закладка
Целевое назначение исследований заключалось в оценке физико-механических свойств и углов устойчивого обнажения гидрозакладочных массивов в зависимости от режима их формирования и обезвоживания. Определялись сцепление, угол внутреннего трения и компрессионная усадка гидрозакладочных материалов различного гранулометрического состава и влажности.
Исследования проводились в промышленных условиях на приборах лаборатории Литвинова, сдвиговых и компрессионных установках ВСВ-25, ПСГ, КПР, фильтрационных колонках [3]. Средняя длина и ширина камер составляла соответственно 55 и 20 м, угол падения почвы камер - 17 градусов. Вертикальная высота отработанного пространства изменялась от 3.8 до 4.5 м. Объем камер, в которых проводилось опробование, составлял 3-6 тыс. м .
3
Рис. 7. Зависимость удельной производи-тельности отстойника от диаметра осаждаемых частиц: 1, 2 - зона устойчивого и неустойчивого режима работы камер-отстойников; 3 - зона выноса материала из камер
Заполнение камер производилось гидросмесью с содержанием твердого в пульпе от 20-25% до 45-50% при производительности 60-80 м3/ч. Усредненный состав материала, поступающего в камеру (средний модуль крупности - 0.9)., представлен в табл. 2. Сетка опробования гидрозакладочных массивов по длине и ширине камер принята в размере 5 м; по глубине отбора проб - 0,5 м. В процессе проведения исследований отобраны и испытаны более 200 проб гидравлической закладки.
В процессе закладочных работ происходило расслоение песков по длине камеры и накопление мелких фракций в нижней части намываемого пляжа. Модуль крупности материала в слое изменяется от 1.04-1.16 (верхняя часть камеры) до 0.640.88 (нижняя часть). Коэффициент фильтрации материала при этом составляет, соответственно, 0.156 и 0.003 м/ч. По высоте единичных разрезов гидрозакладочного массива в камере гранулометрический состав материала изменяется незначительно. Исключением являются водонасыщенные прослойки мелкофракционных материалов толщиной 2-3 см, формирующиеся во время технологических простоев закладочного комплекса. Относительно однородными по крупности (отклонение менее 30%) являются заполняемые участки слоя при длине растекания пульпы менее 20 м.
Влажность материала в камере при опробовании изменялась от 4-9% в верхней части камер до 22-25% в нижней ее части. По высоте массива значительных колебаний влажности не наблюдалось, а насыпная плотность изменялась в интервале 1.75-1.90 г/см3. Угол растекания смеси в камере (длина растекания 35-40 м) составил 7-10о. При этом, в верхней части он достигает 12о, в средней - близок к 0, а в нижней - 3-5о.
Компрессионная усадка гидрозакладочного материала различной влажности при нормальных нагрузках 0.5-4 МПа находится в пределах от 3 до 15 %. Максимальной деформируемостью обладает материал с влажностью 5-20 % (рис. 6). Интервалы изменения значений сцепления (с) и угла внутреннего трения (ф) материалов в камере ограничены в пределах : с = 0.01 - 0.1 МПа ;ф = 29 - 37 градусов.
В связи с недостаточной фильтрационной способностью гидрозакладочных массивов и значительным содержанием воды в пульпе необходимо выполнение мероприятий по их обез-
воживанию. Подача гидрозакладочной пульпы в камеру, заполненную водой, приводит к фракционированию материала и препятствует равномерному его распределению в отработанном пространстве. Высота недозаложенного пространства в этом случае достигает 1 м и более.
Рис. 6. Зависимость
Формирование массивов методом сцепления (а) и отно-
отсадки сительной продоль-
Использование хвостов обога- ной деформации (б)
щения для приготовления закладки бесцементной за-
на типовых комплексах лишь час- кладки от влажности
тично позволяет их утилизировать. До 30% и более мелкофракционного материала и 90% воды уходит со сливом гидроциклонов в хвостохранилище, усложняя его эксплуатацию и нарушая экологию региона. Коренным образом улучшить положение возможно за счет формирования искусственных массивов методом отсадки в подземных пустотах (очистных камерах). При этом помимо обезвоживания материала происходит и очистка воды от взвесей.
Параметры камер-отстойников (необходимая площадь потока, удельная производительность, длина, объем и др.) определяются составом и объемом перерабатываемых пульп и требуемым качеством очистки воды. Для этого должен быть изучен процесс осаждения частиц материалов различной крупности, плотности, минерального состава в турбулентном и ламинарном потоках структурной жидкости. Необходимо оценить влияние гидрофобных свойств минеральных образований, их соотношений по классам крупности на скорость осаждения частиц и изучить свойства сформированного искусственного массива.
Основными ограничениями, которые отмечаются в работах по определению параметров отстойников, являются следующие:
- отношение длины к глубине камеры должно быть не менее 10;
- высота активной зоны (движущего потока жидкости) не менее 1.5-2.0 метра;
- зона турбулентности, где возможен вынос осевших частиц, составляет 2-3 метра.
Расчет допустимых параметров формирования искусственных массивов методом отсадки и очистки технологических вод от взвесей основывается на информации:
- о минеральном составе и плотности частиц различной крупности;
- о гидрофильных свойствах поверхностей минералов;
0,12
я 0,1 с
^ 0,08
“ 0,06
I
ф
ЕЁ 0,04 :г ° 0,02
♦ \
/
V
с = -0,000 6 ,01 <3 + _ ш 6 8 3 ,0 0, - . СП
10 20 Влажность ^), %
30
<и
_0
X
_0
ц
ф
н
о
о
X
I—
о
* 18 го °12 -&■ ф
^ Чр ф ^
_0 X _0
о
и
6
♦ Нагрузка 1 МПа
о Нагрузка 0.2 Мпа
10 20 30
Влажность, %
40
0
0
0
б
а
- о динамике оседания частиц при свободном и стесненном падении.
На первом этапе исследований было изучено влияние минерального и гранулометрического состава материалов на скорость оседания частиц в воде при свободном падении (Уо). для техногенных материалов комбинатов ОАО «Сев-редмет» и «ГМК Печенганикель». Параметры процесса определялись известными расчетными методами и экспериментальным путем по методике [4]. Турбулентность потока учитывалась через зависимость С.Савельева, которая используется при обосновании параметров гравитационного обогащения [5]
0.078^
УвЕРТ = н 0.22 / (4)
где Уверт - вертикальная составляющая скорости потока, м/с; Уср, Н - средняя горизонтальная скорость и глубина потока, м/с.
Представленные зависимости позволяют определить допустимую скорость турбулентного потока пульпы в камере в зависимости от крупности частиц материала и степени очистки воды.
Расчет необходимой длины камеры-отстойника (Ь) проводился по усовершенствованной формуле [5, 6] для максимальных и минимальных значений величины УО , полученных по различным методикам.
Уп
Ь = а-------П-----, (5)
Уо ~Уверт
где Уп - средняя скорость потока активной зоны, м/с; УО - скорость оседания частиц, м/с; Н - глубина активной зоны. По рекомендациям [6] принимается равной 3 м; а - коэффициент запаса, принят равным 2 [6].
Расчеты и промышленные испытания, проведенные для пульп хвостов обогащения редкометалльных руд, показали, что для удаления частиц диаметром до 0.05 мм (93% материала) из технологической воды необходимо иметь площадь камер-отстойников 6.6 м2 на 1 м3/час пульпы (рис. 7). Качество очистки может быть улучшено за счет использования коагулянтов, таких как хлорное железо, ИПК-402, ППС, Суперфлок и др.
Дальнейшая очистка воды может быть осуществлена при фильтрации ее через обрушенные породы или породные закладочные массивы.
-------------------------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
деления материала, возможно формирование и техногенных месторождений. Так, при одновременном заполнении нескольких последовательно расположенных камер, в первой из них формируется массив из плотных крупнофракционных частиц с повышенным содержанием металла. Аналогичный эффект наблюдается и при формировании поверхностных хвостохранилищ, где зона с повышенным содержанием металлов приурочена к местам слива пульпы. Разделение материалов можно производить и на закладочном комплексе. Может быть реализована схема выделения эги-ринового и полевошпат-нефелинового концентратов из хвостов обогащения редкометалльных руд, которые затем размещаются в отдельных камерах.
Таким образом, широкий диапазон изменения горногеологических и горнотехнических условий отработки месторождений требует обоснованного выбора составов и параметров технологии формирования закладочных массивов для обеспечения безопасности работ и утилизации вторичного сырья. Работы по формированию искусственных массивов проводились на рудниках «Каула-Котсельваара» и «Северный» ОАО «ГМК Печенганикель», «Карнасурт» и «Умбозе-ро» ОАО «Севредмет». За период эксплуатации двух подземных и двух поверхностных комплексов сформировано различными способами более 3.5 млн. м3 искусственных массивов.
1. Юркевич Г.Ф., Леонтьев А.А., Ко-нохов В.П. и др. Промышленные испытания закладочных твердеющих смесей с воздухововлекающей добавкой. Горный журнал,
1988, N 9.
2. Леонтьев А.А., Бенсонов И.И.
Подземная утилизация отходов горнопромышленных предприятий Кольского полуострова в составе технических материалов.// Проблемы освоения минерально-сырьевых ресурсов Кольского региона и использования подземного пространства для захороне-
ния отходов. Апатиты: изд. Кольского научного центра РАН, 1999. - С. 46-54.
3. Методические рекомендации по контролю качества закладочных смесей / Конохов В.П., Бенсонов И.И., Гуревич Б.И., Леонтьев А.А. Апатиты, 1990. 94 с.
4. Фигуровский Б.В. Седиментаци-онный анализ. М.-Л., Изд. АН СССР, 1948. С.-332.
5. Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения. М., Недра,
1989. С.-207.
6. Справочник по горнорудному делу / В.А. Гребенюк, Я.С. Пыжьянов, И.Е. Ерофеев. - М.: Недра, 1983. - 816 с.
7. Бессонов И.И., Скляднева Л.Ф., Смирнов Ю.Г. Влияние степени разубожи-вания медно-никелевых руд на технологические показатели обогащения. Обогащение руд, 1982, №5.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Леонтьев А.А.
кандидат технических наук, Г орный институт КНЦ РАН.
