CC BY
19окрашенных алмазов-индикаторов. Разработать рекомендации. Книга 2. Удачнинский ГОК. Фабрика №12: отчет о НИР. - Иркутск-Мирный, 2010. - 33 с.
9. Савицкий В.Б., Прокопенко А.В. Выполнить опробование технологической схемы фабрики №8 при проведении эксперимента по совместной обработке руды трубок «Айхал» и «Комсомольская». Оценить уровень техногенной повреждаемости в технологической схеме фабрики №8 с применением че-
тырех коллекций окрашенных алмазов-индикаторов в период проведения эксперимента по совместной обработке руды трубок «Айхал» и «Комсомольская» и додрабливания циркуляционных продуктов на руде тр. «Айхал». Разработать рекомендации по повышению эффективности обработки руды и извлечению алмазов: отчет о НИР. - Мирный, 2011. - 105 с.
Поступила в редакцию 28.02.2012
УДК 622.4:522.817
Оценка влияния различных технологических параметров возведения закладочного массива на процесс его твердения
Е.К. Романова, Ю.А. Хохолов, А.С. Курилко, С.Д. Мордовской, Е.Е. Петров
Приведены результаты исследований влияния различных технологических параметров на продолжительность твердения закладочного массива.
Ключевые слова: твердеющая закладка, рудник, гидратация, криолитозона.
The results of the investigation of the influence of various technological parameters on backfill hardening duration are presented.
Key words: hardening backfill, mine, hydration, permafrost.
Из практики горного дела известно, что на скорость твердения закладочного массива влияет ряд факторов, основными из которых являются расход цемента, его размеры, наличие раз-нопрочных слоев, температура рудничной атмосферы и окружающих пород. В лаборатории горной теплофизики ИГДС СО РАН разработана методика оценки скорости твердения закладочного массива на основе трехмерной математической модели теплообмена породных и закладочных массивов, которая позволяет исследовать влияние различных технологических параметров возведения закладочного массива на процесс его твердения [1].
Исследования были проведены для условий рудника «Айхал», отрабатывающего мерзлотные горизонты алмазосодержащей трубки. Порядок отработки блока рудника следующий: запасы руды в очистном блоке разделяются: по
РОМАНОВА Елена Константиновна - к.т.н., м.н.с. ИГДС СО РАН, 39-00-67; ХОХОЛОВ Юрий Аркадьевич - д.т.н., в.н.с. ИГДС СО РАН, кЬокИо1оу@ igds. ysn.ru; КУРИЛКО Александр Сардокович -д.т.н., зав. лаб. ИГДС СО РАН, a.s.kurilko@igds.ysn. ги; МОРДОВСКОЙ Сергей Денисович - д.т.н., зав. каф. Института математики и информатики СВФУ msd@ mail.ru; ПЕТРОВ Егор Егорович - д.т.н., проф. каф. Института математики и информатики СВФУ, акад. АН РС(Я), 49-69-45.
высоте - на выемочные слои, в плане - на ленты (очистные заходки); слои отрабатываются последовательно, в общем направлении сверху-вниз (нисходящая выемка). Отработка каждого слоя начинается с проведения нарезной выработки; выемка руды в слое осуществляется тупиковыми заходками (лентами) по камерно-целиковой схеме отработки с применением твердеющей закладки и механизированной (комбайновой) отбойки руды; отработка лент в слое производится с оставлением между ними целика по ширине, кратной их ширине, и при этом очистная работа в слое ведется сразу на полную высоту. После завершения отработки всех запасов слоя комбайновый комплекс переезжает на следующий слой.
Расчеты проведены при отработке очистных заходок с увеличенными параметрами как по ширине, так и по высоте, для условий выемочной единицы №2 эксплуатационного блока №2 (отметки эксплуатационных горизонтов +137 м и +128 м). Отработку очистных заходок увеличенных параметров (ширина до 8 м, высота до 6,75м) проводят с применением комбинированного способа отбойки руды (с применением комбайна и мелкошпуровой отбойки) и последующей закладкой выработанного пространства твердеющими смесями.
По степени гидратации связующего можно оценить прочность закладочного массива. В ка-
РОМАНОВА, ХОХОЛОВ, КУРИЛКО И ДР.
честве окружающих горных пород взяты кимберлиты, обладающие нижеперечисленными свойствами. Удельная теплоемкость мерзлых пород равна 900 Дж/(кгК), удельная теплоемкость талых пород - 1000 Дж/(кгК), плотность пород - 2460 кг/м3, коэффициент теплопроводности мерзлых пород - 2,3 Вт/(мК), коэффициент теплопроводности талых пород - 2,27 Вт/(мК), влажность пород - 1,82%, естественная температура пород--1,1°С.
Влияние расхода цемента
Для тестового расчета рассматривается закладочный массив в пределах одной очистной заходки. Высота заходки равна 6,75 м, ширина -8 м, длина - 10 м. Начальная температура закладочного массива принята равной 15°С.
На границах закладочного массива из-за теплообмена с мерзлыми горными породами процесс гидратации цемента существенно замедляется. Из-за малой доли граничного слоя в общем объеме закладочного массива (примерно 2% от общего объема) для исследования процесса гидратации им можно пренебречь.
На рис.1 представлены графики изменений по времени объема прогидратившегося цемента в закладочном массиве при различных расходах связующего. Из рисунка видно, что при увеличении расхода цемента продолжительность твердения закладочного массива существенно сокращается: если при расходе цемента 370 кг/м3 продолжительность твердения составляет 8 сут, то при 290 кг/м3 - 10, при 225 кг/м3 -11 сут.
Время, сут
Рис. 1. Динамика гидратации цемента при различных расходах цемента
Влияние начальной температуры закладочного массива
Расчеты проведены при следующих данных: высота заходки равна 6,75 м, ширина - 8 м, расход цемента - 290 кг/м3.
На рис.2 показаны графики изменений по времени объема прогидратившегося цемента в закладочном массиве при различной начальной температуре закладочного массива. Графики свидетельствуют, что чем выше начальная температура закладочного массива, тем интенсивнее идет его твердение: так при начальной температуре 10 °С закладочный массив твердеет
Время, сут
Рис. 2. Динамика гидратации цемента при различных начальных температурах закладочного массива
Влияние размеров закладочного массива
Рис.3 демонстрирует влияние размеров закладочного массива на интенсивность процесса его твердения. Рассматривается закладочный массив с квадратным поперечным сечением. Наглядно видно, что чем больше объем закладочного массива, тем интенсивнее в нем идет гидратация цемента (рис.3) и соответственно тем быстрее он набирает прочность. Например, при сечении со сторонами 3х3 м массив твердеет за 16 сут, 6х4 м - за 12, 8х6 м -за 10, 8х10 м - за 9 сут. Таким образом, при увеличенных параметрах выработки саморазогрев закладочного массива происходит более интенсивно, поскольку в этом случае уменьшается влияние окружающего массива с отрицательной температурой. При этом процессу гидратации цемента подвержено до 98% объема закладочного массива.
26
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ, 2012, №2
6 8 10 12 14 16
Время, сут
Рис. 3. Динамика гидратации цемента в закладочном массиве при его различных размерах
Влияние наличия разнопрочных слоев
Согласно регламенту [2], величина безопасного пролета обнажения искусственного массива в кровле выработки зависит от толщины несущей части слоя и нормативной прочности закладки и должна соответствовать параметру, приведенному в таблице.
Как правило, несущая часть закладочного массива в отработанных лентах разрезных и рядовых слоев формируется высотой не менее 1,5 м закладочными смесями с марочной прочностью М60. Эти смеси обеспечивают в нормальных условиях в 2 8-суточном возрасте прочность закладки, равную 6,5 МПа [2]. Исходя из данных таблицы при значениях фактической прочности закладки в несущем слое, равной 6,5 МПа, величина безопасного пролета ее обнажения (при толщине несущей части слоя, равной 1,5 м) может составлять 6-8 м.
Расчеты проведем при следующих исходных данных: высота заходки равна 6,75 м, ширина -8 м. Начальная температура закладочного мас-
Нормативная прочность твердеющей закладки несущей части слоя
Пролет Нормативная прочность закладки, МПа,
обнаже- при толщине несущей части слоя, м
ния, м 1,0 1,5 2,0 2,5
4 2,0 - - -
5 3,5 2,5 - -
6 4,0 3,0 2,5 -
8 7,0 5,0 3,5 3,0
10 11,2 7,5 5,6 4,5
12 16,0 10,8 8,1 6,5
14 21,0 14,0 10,5 8,5
------- 0 м
----1.5 м
........... 3 м
- 6,75 м
8
10
12
0 2 4 6
Время, сут
Рис. 4. Динамика гидратации цемента в закладочном массиве при различных толщинах высокопрочного слоя
сива принята равной 15°С. Закладочный массив состоит из двух разнопрочных слоев. Расход цемента в высокопрочном нижнем слое равен 370 кг/м3 (марка М60), а в верхнем - 225 кг/м3 (марка М20).
Результаты расчетов приведены на рис. 4, где показано влияние толщины высокопрочного слоя на процесс твердения закладочного массива. Можно утверждать, что наличие слоя с большим содержанием цемента значительно ускоряет процесс твердения закладки в заходке. Например, при толщине слоя 1,5 м с прочностью М60 закладочный массив набирает прочность за 3 сут, что намного быстрее по сравнению с однородным закладочным массивом с прочностью М20. При этом оба варианта обеспечивают нормативную прочность при пролете обнажения 8 м, однако при разнопрочных слоях происходит экономия цемента по сравнению с однородным массивом прочностью М60.
На рис. 5 представлены изолинии степени гидратации в центральном продольном сечении закладочного массива на вторые сутки твер-
Рис. 5. Изолинии степени гидратации закладки на вторые сутки твердения
БУРАКОВ, ЕРМАКОВ
дения, где толщина высокопрочного слоя равна 1,5 м. Из рисунка видно, что в нижней части закладочного массива степень гидратации равна 1, т.е. часть закладки с повышенным расходом цемента набрала прочность быстрее, чем верхняя часть с низким содержанием цемента.
Заключение
Таким образом, разработанная математическая модель теплового взаимодействия твердеющих закладочных и мерзлых породных массивов с учетом внутренних источников тепла и фазовых переходов влаги, а также программный комплекс для решения задач теплообмена породных и закладочных массивов при отработке
рудных месторождений горизонтальными слоями могут быть использованы в практических целях при выборе и расчете ряда технологических параметров (расхода цемента, размеров и порядка отработки очистных блоков и т.д.).
Литература
1. Хохолов, Ю.А. Теплообмен породных и закладочных массивов при отработке кимберлитов [Текст] / Ю.А. Хохолов, А.С. Курилко // ФТПРПИ. - 2004. -№1. - С.35-41.
2. Регламент технологических процессов при ведении закладочных работ на руднике «Айхал» [Текст] / Институт «Якутнипроалмаз». - Мирный, 2008.
Поступила в редакцию 28.02.2012
УДК 622.271.5
О характере качественного подобия геологических разрезов крупнообъемного россыпного месторождения р. Б. Куранах
А.М. Бураков, С. А. Ермаков
Проведен анализ содержания полезного компонента в россыпном месторождении долины р. Б. Куранах. Выполнен расчет коэффициентов подобия между геологическими разрезами, в том числе в сравнении с данными заверочного и эксплуатационного опробования. Определены закономерности изменения показателей подобия от расстояния между анализируемыми разведочными линиями.
Ключевые слова: россыпное месторождение, содержание, качество запасов, подобие.
The analysis of the content of a useful component in a placer deposit of the river B. Kuranah valley is carried out. Calculation of factors of similarity between geological cuts, including in comparison with the data of verifying and operational approbation is executed. The regularities of similarity indicators change depending on a distance between analyzed prospecting lines are defined.
Key words: a placer deposit, content, quality of reserves, similarity.
Необходимость повышения производительности труда на разработке россыпных месторождений, развития теории и практики управления качеством добычи песков, технологического опробования и картирования определила актуальность вопроса выявления и оконтуривания зон концентрации полезного компонента, оценки их качественных и количественных характеристик.
Россыпное месторождение долины р. Б. Ку-ранах характеризуется высокой селективностью распределения запасов (в одной пятой объемов
БУРАКОВ Александр Михайлович - к.т.н., с.н.с. ИГДС СО РАН, e-mail: a.m.burakov@igds.ysn.ru; ЕРМАКОВ Сергей Александрович - к.т.н., зав. лаб. ИГДС СО РАН, e-mail: s.a.ermakov@igds.ysn.ru.
песков содержится примерно половина запасов металла), резким (в несколько раз) изменением содержания металла на локальных участках месторождения, высокой глинистостью песков, значительным содержанием мелкого и тонкого золота. Такие характеристики запасов не обеспечивают достаточно устойчивого количественного и качественного выхода полезного компонента. Наблюдаются резкие изменения декадных, месячных и сезонных объемов и содержаний металла. В связи с этим особое значение приобретают вопросы прогнозирования качества запасов в зонах между геологическими разрезами.
В ИГДС СО РАН проведен анализ качественных характеристик запасов песков по россыпи р. Б. Куранах с целью выявления закономерностей их изменения от расстояния между геоло-
28
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ, 2012, №2
