CC BY
37
© Н.Н. Насибуллин, 2004
УДК 622.026.78 Н.Н. Насибуллин
ПАРАМЕТРЫ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ ПОДУШКИ ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ СИСТЕМАМИ С ОБРУШЕНИЕМ
Семинар №13
■ ■ ри переходе к подземной разра-
л л ботке подкарьерных запасов системами с обрушением необходимо комплексное решение ряда задач, связанных с определением параметров предохранительной подушки. Основными из них являются следующие:
- геометрические;
- качественный состав (материал и фракционный состав);
- метод формирования;
- влияние на показатели извлечения.
Решение ряда вопросов в производственных условиях затруднено. Многие факторы, определяющие параметры предохранительной подушки, позволяет выявить процесс моделирования.
Определение геометрических параметров подушки
Для определения геометрических параметров подушки в первую очередь необходимо выявить основные закономерности движения куска породы по борту карьера. Моделирование проводилось в несколько этапов. Целью каждого из этих этапов является определение влияния того или иного фактора на конечный результат. Это необходимо чтобы обеспечить получение данных, достаточно полно характеризующих весь процесс в условиях, которые существуют в исследуемых реальных процессах, снизить вероятность получения неточных результатов при выборе исходных данных и усредненных коэффициентов. Одним из важнейших факторов является траектория движения. При моделировании рассматривались три наиболее характерные вида тра-
Рис. 1. Траектории движения: 1 - график функции у _ 2х; 2 - график функции у = 44.72,/х ; 3 -
график функции у _ х .
250
екторий движения (рис. 1):
1) моделирование процесса движения куска породы по траектории имеющей форму прямой линии расположенной под углом к горизонтали;
2) моделировалась ситуация, при которой движение происходит по траектории, описываемой функцией у _ ку[х ;
3) рассматривалось движение по траектории, описываемой функцией у = кх2 .
В процессе моделирования были выявлены основные показатели движения: текущая скорость движения, текущее ускорение, а также определены их проекции на оси координат. На рис. 2 и 3 показаны наиболее важные зависимости, полученные в процессе моделирования, позволяющие оценить степень оказываемого влияния падающего куска породы на предохранительную подушку.
Из приведенных графиков видно, что наименьшими конечные проекции скорости и ускорения на вертикальную ось, при прочих равных условиях, будут в случае, когда траекторией движения является парабола. Следовательно, наиболее перспективным с
І-— г-с-г* —у к» —
Рис. 2. Проекция скорости на ось У: 1, 2, 3 - в
соответствии с рис. 1
точки зрения снижения влияния динамического воздействия падающих с борта карьера кусков породы, будет создание предохранительной подушки, имеющей форму близкой к параболе. В реальных условиях достичь подобных параметров будет достаточно сложно, поэтому наиболее простым в реализации будет формирование подушки методом отсыпки вблизи бортов карьера (см. рис. 4.б).
При отсыпке породы, образуемый угол соответствует углу естественного откоса, и будет иметь значение в пределах 30-35 градусов. Такая форма подушки способна обеспечить необходимые характеристики по снижению динамического воздействия, ведь падение происходит вблизи бортов, где толщина подушки значительна. В центральной же части толщина подушки определяется из условия минимизации воздействия внешней атмосферы и погодных условий на рудничную атмосферу и выпуск отбитой руды. Уменьшение объема пород, используемых для формирования предохранительной подушки, а значит и производимых работ, должно привести к значительному снижению затрат и уменьшению сроков создания подушки, позволит быстрее осуществить переход от открытой разработки к подземной.
Выбор материала подушки и метода ее формирования
При открыто-подземной разработке возможны три варианта создания подушки:
- пустыми породами (транспортирование и отсыпка на дно карьера из отвалов, под-
Рис. 3. Проекция ускорения на ось У: 1, 2, 3 - в
соответствии с рис. 1
рыв уступов карьера, внутреннее отвалооб-разование);
- оставление отбитой руды;
- применение двух вышеописанных способов (рудно-породная подушка).
Процесс формирования предохранительной подушки пустыми породами из отвалов трудоемок и требует длительного поддержания бортов карьера в устойчивом положении. Положительным фактором, при применении этого варианта, следует считать то, что часть отвалообразований на поверхности может быть ликвидирована.
Формирование рудной подушки возможно следующими способами:
- оставлением взорванной рудной массы на дне карьера;
- подсечка и отбойка в зажиме;
- недовыпуск части отбитой руды на первом этаже (подэтаже);
- применением таких систем подземной разработки, которые позволят создать компенсационные камеры, и применить последующее принудительное обрушение между-камерных целиков;
- использование комбинации этих методов.
К недостаткам такого способа формирования подушки следует отнести то, что часть отбитой руды не может быть выпущена в течение продолжительного срока, при этом могут проявиться такие негативные факторы как слеживаемость и возгораемость, если руды склонны к подобным проявлениям, или смерзаемость руды.
Рис. 4. Схема геометрических параметров предохранительной подушки: а - применяемая схема; б - рекомендуемая схема (вариант: рудно-породная подушка); 1 - борт карьера; 2 - рудное тело; 3 - пустые породы; 4 - оставленная руда
При использовании смешанной (руднопородной) предохранительной подушки могут быть использованы все положительные факторы каждого из этих методов.
В конечном итоге выбор материала предохранительной подушки должен определяться исходя из технологических и экономических показателей при обеспечении безопасных условий производства горных работ.
Влияния параметров предохранительной подушки на показатели извлечения
Кроме основных факторов влияющих на показатели извлечения(угол падения рудного тела, сыпучие свойства и устойчивость руды и вмещающих пород, режим выпуска руды, фракционный состав и другие), следует так же оценивать и влияние предохранительной подушки.
При формировании рудной предохранительной подушки часть руды на некоторое время остается невыпущенной, то есть относится к потерям, но в последствии, при увеличении толщины породной подушки (за счет обрушения вмещающих пород и разрушения бортов карьера) и достижения необходимых характеристик, рудная масса, слагавшая ранее рудную подушку, может быть выпущена. Таким образом, руда не будет
потеряна, следовательно, такие потери можно считать временными, за исключением случая, когда очистные работы, по каким-либо причинам будут полностью остановлены раньше, чем будет выпущена рудная подушка. Положительным фактором при таком способе создания предохранительной подушки будет являться и то, что разубожи-вание в процессе выпуска начнется значительно позже, хотя и возрастет при выпуске рудной подушки, так как руда, из которой она состояла, будет частично перемешана с налегающими пустыми породами.
Возможны два варианта отработки запасов оставленных в рудной подушке:
- работа под прикрытием толщи рудной подушки, с ее выпуском на последней стадии разработки;
- планомерное уменьшение толщины рудной подушки по мере понижения горных работ.
Оба эти варианта имеют как достоинства, так и недостатки. Так первый вариант предпочтительнее в том случае, если в процессе разработки необходимо иметь наименьшим показатель разубоживания. Но он не может быть применен, если рудное тело имеет сложное строение, или если падение значительно отличается от вертикального, так как в этом случае выпуск руды, слагающей подушку, может оказаться невозможным. При применении второго варианта, руда из подушки будет выпущена гораздо раньше, что приведет к более раннему увеличению разубоживания выпускаемой руды.
_ Коротко об авторах
Насибуллин Николай Николаевич - аспирант кафедры «Технология, механизация и организация подземной разработки руд», Московский государственный горный университет.
