Обоснование параметров выпуска закладки графо-аналитическим методом Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

---------------------------------------- © Т.С. Цидаев, Т.Г. Хетагурова,

В.И. Голик, 2004

УДК 504.55.054:662 (470.6):624.05

Т.С. Цидаев, Т.Г. Хетагурова, В.И. Голик

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЫПУСКА ЗАКЛАДКИ ГРАФО-АНАЛИТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Семинар № 1

~П ыпуск металлоносной закладки при .О разработке техногенных месторождений подчиняется законам истечения сыпучей среды. На основании экспериментальных данных определены объем эллипсоида выпуска, усеченного плоскостью выпускного отверстия и коэффициент примешивания боковых пород (табл. 1).

Объем эллипсоида:

У общ = VI + У2 (1)

У = — тЬе; 1 3

У2 пЬе\ 1---- 1аХ = | пЬсУх - | ——х2Ух =

, ПЬС X3 I а

= пЬсаа--------------2-1 о

а 3 1

, пЬс а а , , а

- паЬса------ -------------= паЬса - пЬса— =

а2 3 3

(

Уобш = — паЬс т'Ь'с'а

а -

а

а

(2)

пЬса\ а -

3

(6)

J

где а, Ь, с - полуоси эллипсоида в средней части; а2, Ь1, с2 - полуоси эллипсоида в нижней части.

Коэффициенты усечения высоты эллипса:

(7, 8)

■ -I*)2; аЬ = ■ -(Ь

2

Ь1 = Ь^а2 - а2а2 = Ь^!-а а

с Г^2 2 2 Г, 2

С1 = — у а -а а = сл/ 1 - а а

2 ■

(3)

(4)

Объем закладки вписан в выпускное пространство, ограниченное снизу размерами выпускных отверстий, сверху—плоскостью контакта с налегающими породами (рис. 1). Для его расчета применима формула Симпсона:

Таблица 1

Параметры выпуска металлоносной закладки из блока

Блок Мощ- ность, м Объем эл-да, м3 Объем закладки , м3 Объем пород, м3 Коэф. при- мешива- ния Содержание условного свинца в закладке, % Разу- божи- вание, %

богатая бедная порода

16а 7 9841 4935 4906 0,99 3,28 3,14 2,05 12,8

8а 8 8837 4778 4129 0,86 2,85 2,15 1,25 43,7

8а 6 3210 1587 1623 1,02 4,13 3,5 2,4 36,4

8а 5 5307 2364 2943 1,24 4,7 3,82 2,7 44,0

8а 3 1684 667 1017 1,52 3,15 2,39 1,05 36,2

6а 1 823 313 510 1,62 4,17 3,71 3,5 68,7

2а 1,3 419 133 286 2,15 3,31 2,84 2,65 71,2

1,6 642 171 471 2,75 5,04 4,89 4,76 53,6

4а 1,5 176 60 116 1,93 5,4 5,09 4,6 38,8

6а 1,0 308 94 214 2,27 4,71 4,3 4,04 61,2

6а 1,0 322 94 228 2,40 6,25 5,3 4,8 65,5

Итог 32256 15483 16843 1,08 3,5 3,04 2,73 59,7

а

а

с

У3 = ( 8(х)ск = Н(51 + £2 + 4^0)' (9)

0 6

где 81 и 82 - площади верхнего и нижнего сечения трехосного эллипсоида; 80 - площадь среднего сечения; И- мощность массива металлоносной закладки; Н - высота слоя обрушения, м.

Объем обрушенных боковых пород:

Убп.= Уобщ - Уз (10)

Коэффициент примешивания боковых по-

род:

общ

(11)

Закладки добыто в 1,08 раза больше, а содержание металлов оказалось всего на 13,2 % ниже. Отсюда следует, что содержание металлов в боковых породах выше промышленных кондиций. Зависимость разубоживания от высоты этажа и коэффициента примешивания боковых пород (х) (рис. 2):

Yх = - 3,5 + 9х + 12 х2, (12)

Образование трехосного эллипсоида объясняется тем, что металлоносная закладка и боковые породы обладают разной устойчивостью. У эллипсоида вращения основные параметры находятся в соотношении:

И : а : В = 1: 0,51:

0,1515 +

0,5^

(13)

Коэффициенты сжатия эллипсоида:

Рис. 2. График зависимости разубоживания (Я,%) от коэффициента примешивания пород К п.

2 2 2 £_ + + £_ = д 2

к} к2

,2

= 1 (14, 15)

с 2

1 2

И : а : Ь : с = 1 : 0,5 : 0,17 : 0,22, (16)

где х, у, х - текущие координаты точки сферы; к1, к2, к3 - коэффициенты сжатия соответственно точкам сфер; И - высота эллипсоида выпуска; ё - диаметр выпускного отверстия; с -малая полуось, расположенная по простиранию закладки; Ь - малая полуось эллипсоида вращения вкрест простирания закладки; а - большая полуось, равная 1/2 высоте эллипсоида.

Для меньшего разубоживания и минимальных потерь выпускные выработки следует располагать так, чтобы расстояние между ними по падению было равно высоте эллипсоида, а по простиранию - малой продольной оси.

По отчетам Садонского СЦК потери руды при магазинировании - 5,5 %, а при обруше-

2

2

г =

нии - 6,9 %. Разубоживание руды - 35 %.

Малая полуось - мощность закладки равна 0,17 И.

Оптимальная высота подэтажа:

В 2 = 0,17И +0,5ё (17)

т - 0,5^^, „ а (18)

h = -

З ■ 0,17

= 2,2(да - 0,5d)

где m - мощность массива металлоносной закладки, м; З - количество подэтажей, одновременно охватываемых эллипсоидом выпуска.

Выпуск закладки подчиняется некоторым закономерностям:

- по мере увеличения доз выпуска содержание металла в руде с увеличением разубожи-вания снижается, при 145 % выпуска разубоживание равно 67,8 %;

- фигура выпуска описывается выражением Y = 51-0,013х2;

- выпуск закладки, превышающий объемы блока на 15 %, увеличивает разубоживание на 24 %, последующие 15 % превышения - на 65 %, потери снижаются;

- взаимосвязь между разубоживанием и коэффициентом примешивания боковых пород описывается уравнением Y =-3,5 + 9х +12х2.

В процессе повторной добычи потерянных руд массив пород испытывает напряжения объемного сжатия, сравнимые с пределом прочности пород при одноосном сжатии, и до определенных пор сохраняет устойчивость.

В соответствии с гипотезой дискретности скальных массивов С.В. Ветрова скальный массив состоит из породных блоков. На контуре неустойчивой области действуют силы давления, трения и сцепления. Устойчивость массива определяется высотой расположения границы опасной области и зоны упрочнения.

В результате сопоставления результатов лабораторного и натурного экспериментов создана модель управления системой "массив-пустоты - поверхность". Высота зоны обрушения определяется разрыхлением пород:

H' > hoc =---—-----, (19)

(Кр -1)5..

где Н’ - глубина нахождения пустот от вывет-релых пород и отложений, м; h ос - высота зоны опасных сдвижений, м; V - объем пустот, м3; 5пл - площадь пустот, м2; К р - коэффициент разрыхления пород.

Таблица 2

Значения коэффициента Ki

h3 >-

Если Н < И ос, массив может обрушиться, поэтому необходимо вести закладку пустот. Высота массива закладки, при которой сдвижения поверхности исключаются:

КНтtqа-И'(Кр - 1)(тtqа + а) (20)

Ктtqа-И'(Кр - 1^та где И - полная высота выработанного пространства, включая высоту массива твердеющей закладки (Из), м; т - ширина выработанного пространства, м; а - угол наклона выработанного пространства, град.

При К^т Ца

H' >

усло-

(Kp - 1)(m tq а + h sin а)

вие устойчивости поверхности:

- > И'р = Kil эке. (21)

где Н’ - глубина работ от границы рыхлых отложений, м; H'p - предельная глубина, начиная с которой поверхность сохраняет устойчивое состояние, м; К1 - коэффициент, учитывающий прочностные свойства горных пород в зависимости от коэффициента крепости пород f (табл. 2); l эке - эквивалентный пролет:

l . L'l , (22) эке /оо

VL2 + (l' )2

где L - размер пустот по простиранию, м; l' -размер горизонтальной проекции пустот вкрест простиранию, м.

Если условие сохранности земной поверхности не обеспечено, определяется возможность ее сохранения при частичном заполнении пустот, например, твердеющей закладкой.

Величина l устанавливается по незаполненной закладкой части выработанного пространства. ВНИМИ рекомендует условие, при котором выход воронки обрушения на поверхность исключается:

5S р sin а И И' >-----р--------, (5)

ти

где Н’ - глубина работ от границы рыхлых отложений, м; £р - площадь выработанного пространства на разрезе вкрест простирания, м2; ан

- угол падения разрывного нарушения, град; тн

- мощность разрывного нарушения с зоной дробления пород, м.

f 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16

К1 9,0 6,8 5,3 4,4 3,7 5,2 2,8 2,2 1,8 1,5

г

=-- ¿7-

Рис. 3. Определение соотношения зон влияния пустот и глубины работ: а - условие сохранности поверхности; б - при наклоне 85-90°; в - при наклоне 80-85°; г - при наклоне до 80°

Для надежности сохранения земной вводится коэффициент; тогда условие приобретает вид Н > пкс, где п имеет величину не менее 10 (рис. 3).

— Коротко об авторах ---------------------------------------------------------------------------

Цидаев Т.С. - инженер,

Хетагурова Т.Г. - кандидат экономических наук,

Голик Владимир Иванович - доктор технических наук, профессор, декан горно-геологического факультета, Северо- Кавказский государственный университет.