Определение физико-механических свойств хвостов железосодержащих хвостохранилищ

Холодняков Генрих Александрович; Аргимбаев Каербек Рафкатович; Иконников Дмитрий Андреевич

УДК 622.17

Г.А. Холодняков, К.Р. Аргимбаев, Д.А. Иконников

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ХВОСТОВ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ХВОСТОХРАНИЛИЩ

Решается задача по исследованию хвостов и определение их физико-механических свойств, для установления безопасной высоты добычного забоя. При разработке водонасыщенных лежалых железных хвостов экскаваторами - мехлопатами наблюдаются явления внезапных обрушений уступов с заваливанием хвостами рабочего оборудования и гусеничной тележки экскаваторов.

Ключевые слова: лежалые железные хвосты, железосодержащие хвостохранилища, добычной забой.

~ЖЪ настоящее время мощность хво-

А/стов, заскладированных в железосодержащих хвостохранилищах, изменяется до 40 м. При использовании для разработки хвостов экскаваторов-мехлопат ЭКГ-5, ЭКГ-4у или гидравлических экскаваторов НкасЫ ЕХ 1200-5 высота забоев не должна превышать максимальной высоты черпания экскаватора. При разработке водонасыщенных лежалых железных хвостов наблюдались явления внезапных обрушений уступов даже при высоте менее 10 м. При этом экскаватор не успевал отойти на безопасное расстояние, происходило заваливание хвостами рабочего оборудования и гусеничной тележки. Это приводило к длительным простоям в работе из-за сложности работ по ликвидации последствий заваливания [1]. Возникает задача исследования хвостов и определения их физико-механических свойств с целью выявления их оптимальной высоты добычного забоя для безопасного ведения горных работ.

Лабораторные исследования, направленные на определение физикомеханических свойств лежалых хвостов,

заскладированных на железосодержащих хвостохранилищах, были выполнены в лаборатории «Физикомеханических свойств и разрушения горных пород» Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета).

Отбор хвостов для изучения их физико-механических свойств проводился на пляжах хвостохранилищ "Войково" и "Объединенный" ЮГОКа и НКГОКа.

Основные результаты лабораторных определений сведены в таблицу 1, из которой видно, что средневзвешенный диаметр исследованных хвостов dсв изменился от 0,03 до 0,19 мм. В шести пробах dсв находится в диапазоне от 0,03 до 0,04 мм. В указанном диапазоне dсв значение ф варьировалось в широких диапазонах - от 27 до 38 , а значение С изменялось от 0 до 0,013 МПа. Причем в пробе, где угол ф оказался минимальным, значение С было максимальным, а угол у составил 33 . В целом, в диапазоне dсв от 0,03 до 0,04 мм среднее значение средневзвешенного диаметра равнялось 0,04 мм, угол ф равен 29, С=0,007 МПа, а у =32°. Природная весовая

Средневзвешенный диаметр хвостов Дсв, мм Угол внутреннего трения ф, град. Сцепление С, МПа Угол сдвига, у град. Количество фракций, % Природная весовая влажность W, % Коэффициент пористости Е0 Расстояние от выпуска L, м

менее 0,05 мм 0,1 мм

0.03 29 0.01 33 87.9 99.9 23.3 0.777 70

0.04 27 0.013 33 80 98.4 20.6 0.691 100

0.04 31 0 31 74.6 99.3 - - 250

0.04 30 0.004 32 74.9 99.7 20.4 0.666 260

0.04 29 0.007 32 62.1 99.1 18.7 0.825 30

0.04 38 0.005 40 66.6 99.7 27 0.814 300

0.16 34 0.004 36 22.5 50 18.8 0.717 300

0.19 35 0,003 35 15 43.8 3.4 0.726 5

0.19 32 0.004 34 13 40.1 - - 150

влажность W рассмотренных проб хвостов колеблется от 18,7 до 27 %, а в среднем была равна 19,0 %. Коэффициент пористости Е0 был довольно низким, изменялся от 0,67 до 0,82. В рассмотренных пробах хвостов количество фракций меньше 0,1 мм было высоким и варьировалось от 98,4 до 99,9 %; процент фракций меньше 0,05 мм был также высоким и изменялся от 62 до 80 %.

В среднем количество таких фракций составляло 74,3 %.

С увеличением крупности хвостов до 0,16-0,19 мм резко сократилось в них

содержание фракций меньше 0,05 мм -до 15 %, а фракций меньше 0,1 мм - до 43 %. Это привело к незначительному увеличению ф до 35 и снижению С до

0,003 МПа.

В ходе исследования была построена зависимость сцепления С от угла внутреннего трения ф которая представлена на рис. 1.

Влажность хвостов с dсв=0,16-0,19 мм была в диапазоне от 3,4 до 18,8 %, а коэффициент пористости в среднем равнялся 0,72. Угол сдвига в исследованном диапазоне dсв от 0,03 до 0,19 мм в среднем равен 34°.

Также была установлена зависимость влажности лежалых железных хвостов от расстояния места точки выпуска, представленная на рис. 2.

По данной зависимости видно, что увеличение расстояния от места точки выпуска ведет к повышению процентного повышения влажности в железосодержащих хвостах обогащения. Это приведет к увеличению затрат на первоначальной

Рис. 1. Зависимость сцепления хвостов от угла внутреннего трения

том, что лежалые железные хвосты обогатительных фабрик с низким значением средневзвешенного диаметра, равного 0,04 мм, обладают достаточно высокими значениями ф и С.

На данной стадии изученности лежалых железных хвостов, рекомендуем для определения безопасной высоты добычного забоя, с некоторым запасом принимать минималь-Рис. 2. Зависимость влажности лежалых железных хво- ное знаЧение ф равное 27°

стов от расстояния места точки выпуска 5 Л 5

а сцепление равным 0.

стадии обогащения (сушка хвостов).

По результатам данного исследования можно сделать предварительный вывод о

--------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Маляров И.П., Биишев Л.З., Сизиков А.В. Разработка техногенных месторождений: Моно-

графия - Магнитогорск: МГТУ, 2002. - 145 с. Н5И=1

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------------------------------------------------

Холодняков Генрих Александрович - доктор технических наук, профессор кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В. Плеханова (технического университета), г. Санкт-Петербург,

Аргимбаев Каербек Рафкатович.- аспирант кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В. Плеханова (технического университета), г. Санкт-Петербург, e-mail: diamond-arg@mail.ru,

Иконников Дмитрий Андреевич - аспирант кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В. Плеханова (технического университета), г. Санкт-Петербург.

расстояние от места выпуска, м

А

Текст научной работы на тему «Определение физико-механических свойств хвостов железосодержащих хвостохранилищ»