CC BY
22
По данным экспериментальных исследований МКЭ и физического моделирования на эквивалентных материалах коэффициент концентрации в опорной зоне не превышает
1,1-1,2 уН в случае оставления разделительного целика и достигает максимального зна-чения;1,3-1,5 уН при отсутствии разделительного целика- консольный тип подработки, рис. 2. Разработанная технология не оказывает существенного возмущающего воз-
Рис. 1. Принципиальная схема управления горным давлением
действия на естественное напряженное состояние массива, качественно повышает эффективность управления горным давлением. Напряжение в искусственном массиве достигает значения уН уже при пролетах подработки 50-70 м.
Разработанная технология благоприятным образом сказывается на геомеханической ситуации отрабатываемого месторождения, особенно при отработке сложных, нарушенных участков.
Уплотненный породно-твердеющий искусственный массив является высоко эффективным, действенным инструментом управления горным давлением. Внедрение настоящей технологии в горнодобывающую отрасль позволит повысить качество технологии закладочных работ, повысить эффективность управления горным давлением, особенно при отработке мощных наклонных месторождений в охранной зоне.
1. Аглюков Х.И. Совершенствование технологии закладочных работ. Горный журнал, 2003, № 1. с. 35-39.
2. Поддержание горных выработок глубоких рудников Норильска при условии зонального разрушения пород. /Бадтиев Б.П., Рева В.Н., Розенбаум М.А.//Горная
----------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
геомеханика и маркшейдерское дело: Сб. науч.
тр./ВНИМИ. - СПб., 1999. - с.175-178.
3. Закладочные работы в шахтах: Справочник. /Под ред. Д.М. Бронникова, М.Н. Цыгалова.- М.: Недра, 1989.- 400с.
— Коротко об авторах -------------------------------------
АглюковХ.И - Магнитогорский государственный технический университет.
© И.Л. Гуменик, А.И. Панасенко, Ю.Д. Баранов, В.Д. Шурыгин,
2004
УДК 621.867.7
И.Л. Гуменик, А. И. Панасенко, Ю.Д. Баранов,
В.Д. Шурыгин
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ УСТАНОВЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ГИДРОТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА ВО ВЗАИМОСВЯЗИ С РАЦИОНАЛЬНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ДОБЫЧНЫХ РАБОТ
Семинар № 12
Состояние вопроса. Вольногорский государственный горно-метал-
лургнческнй комбинат (ВГГМК) - один из крупнейших в Украине и мире комплексов по добыче и переработке руд, содержащих минералы редких металлов. Он включает в себя два основных передела: горно-обогатительный и металлургический и выпускает свыше 10 видов продукции, 80 % которой отправляет за рубеж.
Сырьевая база комбината представлена комплексными россыпями Малышевского (бывшего Самотканского) месторождения, занимающего площадь около 47 км2.
Полезным ископаемым (ПИ) являются кварцевые мелкозернистые пески с содержанием глинистой фракции в среднем 20 % и тяжелых фракций концентратов до 15 %. Основными полезными компонентами являются: циркон, рутил, ильменит, попутными -дистен, ставролит и кварц (формовочные пески).
Добыча полезного ископаемого производится с применением техники цикличного и непрерывного действия с последующей подачей на участок пульпоприготовления автомобильным и конвейерным транспортом. С участка пульпоприготовления после гидромониторного размыва пульпа по напорному пульпопроводу подается на обогатительную фабрику. Расстояние транспортирования на 1.01.04 года составляет 7200 м. Динамика объемов производства добычных работ на карьерах ВГГМК представлена на рис. 1.
Анализ технико-экономических показателей производства добычных работ показал, что затраты на транспортирование полезного ископаемого из карьера до обогатительной фабрики составляют около 60 %. Доля гидротранспорта составляет для карьера №7
Рис. 1. Динамика объемов производства добычных ра-
бот на карьерах ВГГМК, тыс, м3.
«Север» - 95 %, для карьера №7 «Юг» - 86 %.
В настоящее время, с переходом горных работ на участки со сложным горнотехническими условиями, эффективность работы гидротранспортного комплекса значительно снизилась. Анализ причин снижения эффективности горных работ и задачи, решение которых позволит уменьшить или избежать негативных последствий приведены в таблице.
Для решения поставленных задач необходимо установить закономерности и основные зависимости параметров горных работ от гидравлических характеристик трубопровода, типа применяемых насосов и качественного состава транспортируемого материала, а также суммарных потерь напора, вызванных местными гидравлическими сопротивлениями и потерь напора, обусловленных наличием в транспортируемом материале кусковых и мелких фракций.
Основные результаты. Разработана и реализована методика по определению эффективных параметров гидротранспортного комплекса и установлены рациональные режимы его работы. Все местные гидравлические сопротивления предложено разделить на две группы: гидравлические сопротивления, суммарная величина которых не зависит от длины трубопровода и гидравлические сопротивления, суммарная величина которых
Объемы добычи
'Карьер №7 "Север" 'Карьер №7 "ЮГ" Всего по руднику
^пичины 5 “ Следствия ° Задачи
1. Уменью S’n ней мощно^ ных ИСКОШаоЧ [е на 27% сред-I залежи пол^з-" Укепичение годового подвигания^ Р 5-*= Ь0 + ЬР ао X >онта горных \ S ® = ао - а Совершенствование р [нологии добычных к. 5*= bo + bjp
.2. Снижен*,™- Я) Г bo иолее сод££^ компонентно' АНf \ 30 - 40% ” \ Воз я / ^,олезныэкс 'nk ~бъеМОВ ДОбыЧИ И 1°1 можная область тлуатации насоса г ^отр , ^ ансго /\ зр- К Орвснование эффек-"'’тивного режима рабо-тіВозможная область > /^эксплуатации насоса
3. Размыв тирование родного тверд и оче )ГО 1 \/тпкн6п^^. іь\/ разко-/4 іатешалі 1 ^ЛЛекты. связанные с изменением0* ^ 5 (1) = ао - а\Р >т влияние на величин /Ских уклонов и критические скорости :воис: ЛГИДЇ В^£ авли №/ іе- \ ОІб^снпкярие ряттип-
4. Большо транспортиро ЪР ра s*(2) — dpe'—me грансостава и плотности част: [я ( о 1 т.р^-- процессов истирания и пропит RSP» : ,(2 ) =4“ 4P параметров -Лг- -rp шортного
5. Необходимость подъема перекачиваемой гидросмеси на борт карьера_____________
6. Насосная установка все время перемещается за фронтом горных работ________
что меняет величины гидравлических уклонов и критической скорости
Зависимость параметров горных работ от гидравлических характеристик трубопровода, типа насосов, качественного состава транспортируемого материала
связи с параметрами горных работ и свойствами перека-
чиваемого материала
определяется длиной трубопровода и технологией производства горных работ.
Определены и исследованы зависимости параметров гидротранспортного комплекса в карьере от технологических параметров открытых горных работ.
Условие, определяющее эффективные режимы работы комплекса с насосом выбранного типа имеет вид:
Н(<2, ) < нт (б ) < Н(бя ), где Н(д1), щд2) -напор насоса при перекачивании гидросмеси
на границах рабочей области, Нт (б) - потери насоса в нагнетательном и всасывающем трубопроводе; р1, Q2 - подача гидросмеси на границах рабочей области насоса.
Если критическая скорость гидротранспортирования материала ^кр) при данной концентрации попадает в рабочую зону насоса ^1^^11), условие принимает вид: Н (бр ) < Нт (б) < Н (бП ).
Область возможной эксплуатации выбранного насоса (рис. 2) для данных горнотехнических условий (глубина разработки, параметры технологии горных работ, плотность и крупность транспортируемого материала и др.) представляет собой поле между
5 (1) и 5 (2)
ных работ ограничивают эту область отрезком прямой S
S (1) S (2)
МИ S и S .
находящимся между прямы-
S« и S(2)
На рис. 2 параметры прямых 5 и определяются паспортными данными насоса, техническими характеристиками трубопровода, концентрацией гидросмеси, крупностью и плотностью транспортируемого мате-
5 *
риала. В то время, как прямая 5 определяется планом горных работ. Таким образом, для одной и той же зависимости 5 на плоскости I5, Р)
ГМ
могут быть построены прямые
ёГ(1) С V
5 и ° для разных насосов и проведено сравнение возможности их эксплуатации. При этом важно обеспечить бескавитацион-ный режим работы насосного оборудования. Это достигается правильным выбором диаметра и длины всасывающего трубопровода, размеров и степени наполнения зумпфа.
На рис. 2
прямыми
ограниченное осями
S P
координат ). При этом параметры гор-
b0 = S„ + AS;
do ~ H(Q2) _ JlP 1 *2;
d1 = - °2 + Sp + {j 2 + l)p 1 *2 ; sin«
ao = H (ßi)-JiP1 >i;
ai - l“1 + Sp + (J і + 1)p1 гі
bi = Sp 1 Pp
где Б0 - длина горизонтального участка трубопровода на поверхности карьера; ДБ -приращение длины горизонтального участка трубопровода; Бр - ширина площадки на нерабочем уступе; Рр - высота уступа; -
потери на местных гидравлических сопротивлениях на границах рабочей области насоса; р - относительная плотность гидросмеси; 1ь \2 - гидравлический уклон на границах рабочей области насоса; а - угол борта карьера.
При этом важно обеспечить бескавитаци-онный режим работы насосного оборудования. Это достигается правильным выбором
Рис. 2. Возможная область эксплуатации насоса на плоскости (Р ; $ ) •' а) для случая, если 4в<Ъв<и^ б) для случая, если 0<Ъо<4о<а10
диаметра и длины всасывающего трубопровода, размеров и степени наполнения зумпфа. Схема зумпфа насосной установки гидротранспортного комплекса в карьере представлена на рис. 3, где Ь0 - длина горизонтального участка всасывающего трубопровода; Б - диаметр всасывающего трубопровода; Нв - геометрическая высота всасывания; Н2 - высота гидросмеси в зумпфе; Нп - расстояние от дна зумпфа до оси насоса; Д7 -расстояние от дна зумпфа да входа во всасывающий трубопровод; Б! - диаметр дна зумпфа.
Обоснованы условия, при которых обеспечивается безкавитационный режим работы насосного оборудования и получена зависимость относительного диаметра дна зумпфа, обеспечивающего безкавитационную работу насоса, от степени наполнения зумпфа гид-
Рис. 3. Схема зумпфа насосной установки карьерного
гидро-транспортного комплекса
1с
росмесью при различной концентрации (рис.
4).
Исследованная зависимость характера течения гидросмеси во всасывающем трубопроводе от параметров зумпфа насосной установки карьерного гидротранспортного комплекса позволяет выбрать параметры, обеспечивающие надежность работы насоса, его бескавитационную эксплуатацию и не-зашламливание всасывающего трубопровода оставшимся в зумпфе транспортируемым материалом при аварийной остановке насоса.
Выводы. Реализация предложенной методики позволила:
Выбрать насосы и оценить эффективность их применения в условиях Малышев-ского месторождения в бескавитационных режимах работы за счет рациональных параметров зумпфа и всасывающего трубопровода. Это значительно повысило эффективность производства добычных работ на карьерах ВГГМК.
Сформулировать ограничения на глубину размещения забойной гидротранспортной установки, соблюдение которых в зависимости концентрации гидросмеси, гранулометрического состава транспортируемого материала и параметров всасывающего трубопровода, обеспечивает бескавитационную работу насоса.
Установить, что между допустимой длиной трубопровода и глубиной размещения насосной станции существует линейная зависимость. При этом допустимая глубина разработки прямопропорциональна углу откоса борта карьера и напору насоса на гидросмеси и обратно пропорциональна длине трубопровода на горизонтальных его участках в карьере. Использование данной зави-
Рис. 4. Зависимость относительного диаметра дна зумпфа, от степени его наполнения гидросмесью при различной концентрации.
симости позволяет определять диапазоны изменения глубины размещения забойной гидротранспортной установки и протяженности трубопровода внутри карьерного поля от уступа до насосной станции, при которых обеспечивается эксплуатация центробежных насосов в бескавитационных и сверхкрити-ческих режимах.
Снизить удельные энергозатраты при напорном гидротранспортировании на 3,7 кВт*час/м3 (за счет сверхкритических беска-
— Коротко об авторах -------------------
Гуменик И.Л., Панасенко А.И — НГУ Украины. Баранов Ю.Д., Шурыгин В.Д. — Вольногорский ГМК.
витационных режимов работы) и получить существенный экономический эффект.
В заключении следует отметить большой вклад в теорию и практику гидромеханизации открытых горных работ профессора Г. А. Нурка, труды которого по проблемам теории и технологии открытой гидравлической разработки месторождений полезных ископаемых, теории гидромониторной струи и гидравлического транспорта и другие имели в свое время первостепенное значение и не потеряли актуальности и в наши дни.
------------------------------------------------- РУКОПИСИ,
ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ
МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА
1. Петроченков Р.Г. Распределение потенциальной (давление) и кинематической энергии (температура) в макроскопических системах различного агрегатного состояния, находящихся в центральном поле тяжести (часть 1) (№ 365/11-04 - 07.07.04) 107 с.
--------------------------------------- © И.И. Вашлаев, А.В. Селиванов,
2004
УДК 622.271
И.И. Вашлаев, А. В. Селиванов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНОГО ОБЪЕМА РУДЫ В УСРЕДНИТЕЛЬНОМ СКЛАДЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВЕЛИЧИНЫ ДОПУСТИМОГО ОТКЛОНЕНИЯ ПАРАМЕТРА КАЧЕСТВА
Семинар № 12
Общеизвестно, что наибольший коэффициент извлечения полезного ископаемого на обогатительной фабрике может быть достигнут при стабильном качестве поступающей на переработку руды. Но абсолютно постоянного качества руды практически достигнуть невозможно, всегда имеются отклонения от средних параметров. Для управления качеством руды необходимо знать параметры его
изменчивости. Для прогнозирования указанных параметров разработаны методы оценки изменчивости качества руды в недрах и в результате производственных процессов добычи руды на открытых горных работ [1-3]. С помощью методов геостатистики прогнозируются показатели качества в элементарных блоках, затем выбирается порядок их отработки. Но в результате стохастического характер горного
