Обоснование рационального расположения выпускных выработок относительно рудного тела при отработке наклонных и пологих месторождений руд цветных металлов

Замосковцева Г.Д.; Сараскин А.В.; Мананов Р.Ш.

УДК 553.4:

Г.Д. Замосковцева, А.В. Сараскин, Р.Ш. Мананов

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ ВЫПУСКНЫХ ВЫРАБОТОК ОТНОСИТЕЛЬНО РУДНОГО ТЕЛА ПРИ ОТРАБОТКЕ НАКЛОННЫХ И ПОЛОГИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РУД ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Семинар № 1

'КТ' арактерной особенностью современного этапа развития подземных горных работ на рудниках является увеличение глубины разработки, усложнение горногеологических и горно-технических условий, в результате чего в слабых, трещиноватых породах все чаще наблюдаются проявления преждевременного разрушения подготовительнонарезных (выпускных) выработок в основаниях очистных блоков. Это ухудшает показатели извлечения руды, приводит к увеличению объемов крепления, а следовательно и материальнотрудовых затрат.

Особое место при этом занимают месторождения с наклонными рудными телами, требующие индивидуальный подход к их освоению. Они имеют значительную глубину разработки; переменную мощность: линзообразную форму; рудные тела пли их части контролируются крутопадающими разрывными нарушениями; в них, как правило, преобладают ценные сорта руд; породы в контактной зоне гидротермально изменены, трещиноваты и неустойчивы, представлены метасомотитами. Это делает весьма актуальным исследования и разработку эффорекгивных способов подготовки днищ блоков. Отрабатываются такие месторождения чаще всего этажно-камерными и камерными с доставкой руды силой взрыва системами разработки.

При отработке месторождения камерными системами возможны следующие конструкции днищ: 1. С воронками и горизонтом скрепбро-вания; 2. С воронками и погрузкой руды самоходными погрузочно-доставочными машинами: 3. С траншеями и горизонтам скреперования; 4. С траншеями и погрузкой руды погрузочно-доставочными машинами.

Оформление основания камер воронками и

горизонтом скреперования может быть при одностороннем и двустороннем выпуске. Выпускные выработки могут быть проведены полностью по руде, породе или частично заглублены в нее.

В последних двух случаях целесообразно подстилающие породы предварительно закрепить пневмоинъекционным способом химическими растворами, полученными на основе дешевых отходов химического и коксохимического производства, обладающими высокими адгезионными и когезионными свойствами.

Рациональное расположение выпускных выработок обеспечит снижение потерь и разу-боживания на долю которых от общей величины соответственно приходится 22,7-53,7% и 035%.

А предварительное крепление метосамоти-тов дешевыми химическими растворами пневмоинъекционным способом, обеспечивает возможность проведения по ним выпускных выработок и их устойчивость на весь срок суще-

Рис. 1. Определение объемов руды и породы, получаемых при проведении воронок днища

ствования.

При выборе оптимальной величины заглубления необходимо определить потери и разубоживание руды, получаемые как при оформлении основания днища, так и по всей системе в целом. Для этого находим объем руды и породы, извлекаемой при проведении воронок выпуска, (рис. 1)

Ур = ^ЛВСВ ~ УБСВ ИЛИ

4 ,38та8т В(. 8тасс« ВЛ 3

Ур = —жтк ——-------§-11 ——--------I, и (1)

р 3 8т(а + ^) ^ 8т(а + ^))

где к - радиус воронок днища, м; а - угол падения залежи, град; Р - угол наклона образующих воронки, град.

Объем породы определяется УП = Улвсп - УГ,Я3 (2)

Потери руды при проходке выработок

Ур ■ N

П--

, доли ед.

(3)

П„

1 - п 1 - р

{цд - сд - с_)

(5)

где Цд - извлекаемая ценность добытой рудной массы, по отпускным ценам конечных продуктов, руб.

цд = Е 0,0Щ (1 - P )еы Ц0

i=1

(6)

где а, боь Ц0 - содержание полезного компонента в руде, извлечение его в концентрате и отпускная цена полезного компонента в концентрате; п - число полезных компонентов в руде; Ст - суммарные затраты на добычу, переработку и транспортирование, руб; Син,х - затраты на инъекционное крепление, руб.

Отсюда

П = р 1 - Р

10,01Ci(1 -Р)еыЦ0 - Ст

(6)

или подставив выражения (3) и (4) в (6) получим

пп =-

Б - VpN + VnN

10,01Ci

VnN

Б - VpN + Vnn

s0i Ц0 - CT CUH

(7)

Затраты на инъекционное крепление определяются как

={Vnnk3mCp + + Съ х

где Ур - объем руды, подсекаемый воронкой, м3; N - число воронок, пройденных по контакту с породой, шт.

Разубоживание определяется V

Р =-------п------ (3)

Б - + Упп У ’

где п - число воронок пройденных по породе, шт; Б - погашаемые запасы камеры, м3/

Оптимальную величину заглубления выпускной воронки в рудное тело (рис. 2) можно установить путем анализа. С помощью экономикоматематической модели процесса проведения этих выработок. Задаваясь поочередно значениями режимов той или иной стадии процесса, можно просмотреть множество программ. В качестве объективного критерия необходимо принять прибыль с 1 т. погашенных запасов, максимальное значение которой будет соответствовать оптимальному варианту проведения выпускных выработок.

Так как сравниваемые варианты разработки обеспечивают одинаковое производство конечной продукции и одинаковое погашение запасов.

NA

N 2 k2

г/1 cos <p1 Vnnk3m rj2 cos ^2Vnnk3m

(8)

где С], С2, С3 - соответственно себестоимость 1 м3 инъекционного раствора, сжатого воздуха, 1 кВт-ч электроэнергии; к3 - коэффициент заполнения пор, пустот при инъекции пород массива; т - скважность инъектируемого массива, доли ед.; gcжe - расход сжатого воздуха при ведении инъекционных работ, м3; к], к2 - коэффициент загрузки насоса, компрессора; Т]] т]2 -КПД насоса, компрессора;

Максимальная точка прибыли с 1 т. погашаемых запасов будет иметь место при выполнении следующего условия

Б-VN + VnN Г

I 10,01С,| 1 -

Б - VpN + VnN J N,k, N7k7

(9)

— (CT + V nk,C ,+g С, + С,- . ,

r^cos^^n^m 7,cos^,Vnnm i

Система ограничений строится исходя из параметров камеры, выпускной выработки, мощности и угла падения залежи, а также качества ведения инъекционных работ т.е. 60°>р>50°; 70°>а>20°;

Стин. max— Стин —^ин. min; Pmax— Р ^Pmin ^max _ f(k2; Y; H3, bk, m6.pX ^max—^p hk = M, Hb= f(bk, P), bk= f(k!, CTp, hk, k3, Y) где p - угол наклона образующей воронки, град., bk - ширина камеры, м, kI - коэффициент, учитывающий глубину разработки, при данной мощности непосредственной кровли, k3

- коэффициент запаса прочности, у - удельная масса пород кровли, т/м2, а - угол падения залежи, град., Стин. max, min - максимальная, мини-

8Ь3

Рис. 2. Блок-схема алгоритма определения оптимальной величины заглубления выпускной выработки в рудное тело

мальная прочность заинъектиро-ванных пород, МПа; Р тах, т;п -максимальное, минимальное давление подачи раствора в массив; а тах - максимальное растягивающие напряжение, МПа; сгр - прочность пород на растяжение с учетом трещиноватости пород, МПа; ka -коэффициент влияния угла падения;

Н3 - глубина залегания рудного тела от поверхности до кровли, м: т6Р. коэффициент бокового распора; кк -высота камеры, м; M - мощность рудного тела, м; к3 - коэффициент запаса.

Реализация составленной экономико-

математической модели заключается в том, что для заданных горно-геологических условий необходимо отыскать по максимальному значению прибыли с 1 т погашенных запасов оптимальную величину заглубления выпускных выработок в рудное тело, породу, обеспечивая при этом минимальное значение потерь и разу-боживания, а так же устойчивое состояние на весь срок отработки камеры за счет предварительного крепления пневмоинъекционным способом слабых трещиноватых пород массива.

Для реализации полученной модели (9) была установлена взаимосвязь величины заглубления выпускной воронки в рудное тело и его мощности, которая описывается уравнением:

М = Б-1 1п[(/г3 -Q)Л~1 ] (10)

где В, Р, А - Эмпирические коэффициенты. Тогда уравнение (9) можно представить в виде:

а, Р, Я, И3, Н, N Сд, Ст, С0, С, Ц0, и, к3, т, п, ть т2, C1, C2, ^, фl, ф2, Лъ ^ E, t, М, LK, bк, гь Yp, A, B, Р.

/(С,Ц0,иУр,N,Б,Уп,п,Ств,К3 т,с1,N1,т1,сг,ц1,^,N2,т2,с3,%) = 0

(11)

В результате блок-схема алгоритма определения оптимальной величины заглубления воронки в рудное тело будет иметь вид (см. рис. 2).

Так для условий Октябрьского месторождения (Башкортостан), учитывая угол падения залежи, мощность рудного тела, параметры камеры, выпускной воронки, извлекаемую ценность полезного ископаемого, коэффициент извлечения руды из недр и. т. д. установили, что при отработке первого рудного тела для панелей № 1, 3 целесообразно заглубление воронки в рудное тело на 6,4 м.

2. При траншейной подсечке потери меньше чем при подсечке воронками, а разубожи-вание больше.

3. При использовании самоходного оборудования потери и разубоживание увеличиваются так как самоходное оборудование требует увеличения основания днища.

Ькь,м -УЫ + у,пг

ЬАМ

Уп

-(СТ + Уп пк-<С1 + gcжsC1 + С3

ЬфкуМ - УрЫ + Упп

N А С N к:

-

7]1со^^1Уппк3т * ц2ссАр-Уппт

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

Замосковцева Г.Д. Сараскин А.В Мананов Р.Ш. - Магнитогорская государственная горно-металлургическая академия им. Г. И. Носова.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Замосковцева Г. Д., Сараскин А. В., Мананов Р. Ш.