CC BY
101
УДК 622.255. 622.8
РАЗУБОЖИВАНИЕ РУДЫ ПРИ ВНЕДРЕНИИ СИСТЕМЫ ПОДЭТАЖНОГО ОБРУШЕНИЯ С ТОРЦЕВЫМ ВЫПУСКОМ И ДОСТАВКОЙ САМОХОДНЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ НА УЧАСТКЕ «ПОДРУСЛОВЫЙ» ШЕРЕГЕШСКОГО
МЕСТОРОЖДЕНИЯ
DILUTION OF ORE WITH IMPLEMENTATION OF THE SYSTEM OF SUBLEVEL CAVING WITH END RELEASE AND DELIVERY OF MOBILE EQUIPMENT ON THE PLOT "PODRUSLOVYY" SHEREGESHSKOGO FIELD
Копытов Александр Иванович1,
доктор техн. наук, профессор, e-mail [email protected]
Kopitov Alexander I. Dr. Sc.in Engineering, Professor Башков Владимир Иванович2, главный инженер Bashkov Vladimir I.2, Chief Engineer
'Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, 650000, Россия, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28
]T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical University, 28 street Vesennyaya, Kemerovo, 650000, Russian Federation
2OAO «Евразруда», 654079, Россия, г. Новокузнецк, пр. Курако, 43 2Evrazruda, 43 avenue Kurako, Novokuznetsk, 654079, Russian Federation
Аннотация: Представлены расчеты разубоживания руды при опытно-промышленном испытании системы разработки с подэтажным обрушением, торцевым выпуском и доставкой самоходным оборудованием на участке «Подруеловый» Шерегешского месторождения ОАО «Евразруда».
Abstract: Calculations of dilution of ore with pilot tests of the system development with sublevel caving, mechanical release and delivery of mobile equipment at the site, "Podruslovyy" of "Evrazruda" Sheregeshskogo field.
Ключевые слова: Система разработки, подэтажное обрушение, торцевой выпуск, разубоживание, фигура выпуска, толщина отбиваемого слоя, эллиптическая кривая.
Keywords: development system, sublevel caving, end issue, dilution, release figure, slugger layer thickness, elliptic curve.
В соответствии с «Инструкцией по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, объектах строительства подземных сооружений, склонных и опасных по горным ударам» (РД 06-329-99) комиссией по горным ударам ОАО «Евразруда» 05.04.2012 г. Шерегешского месторождения с гор. +255 м и ниже отнесено к опасным по горным ударам [1].
С целью повышения эффективности и безопасности горных работ в данных условиях на участке «Подрусловый» проводятся опытно-промышленные испытания системы подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды и доставкой ее с применением высокопроизводительного самоходного оборудования [2].
Применение данной геотехнологии позволяет не только снизить наличие очагов возникновения концентрации напряжений в конструктивных элементах очистного блока за счет исключения
большого количества нарезных выработок в днище, но и уменьшить разубоживание при выпуске руды под обрушенными породами.
По результатам моделирования выпуска руды (исследования Р. Квапилла и др.) и исследований проведённых на рудниках, установлено, что при высоте выемочных единиц до 20-25 метров при торцовом выпуске руды происходит практически «столбообразное» движение руды к выпускному отверстию. На начальном этапе выпускается чистая неразубоженная руда. Затем контакт руда-порода начинает прогибаться под углом откоса рудного гребня (0) (изменяющегося в пределах 65-80 градусов в зависимости от крупности руды). В выпускаемую руду начинает проникать порода, находящаяся в торце и кровле заходки, после чего начинается выпуск разубоженной руды. В дальнейшем, до самого окончания выпуска отбитого слоя, происходит постепенное увеличение количе-
А-А
Выпускаемый слой руды
РазубожиЬание
7ZZZZZZZZZ
Б-Б
РазубожиЬание
Выпускаемый слой руды ,
Рис. 1. Схема к определению разубоживания руды при торцовом выпуске под обрушенными
налегающими породами Fig. 1. Scheme to the definition of ore dilution in face caved release under lean rocks
ства породы, вовлекаемой в рудную массу. Происходит снижение качества руды. Выпуск слоя отбитой руды продолжается до достижения бортового содержания в выпускаемой рудной массе.
Фигура торцового разубоживания имеет довольно сложную форму и в общем виде может быть представлена эллипсоидом усечённым торцовой стенкой выпускаемого слоя руды. Её грань, расположенная на границе с выпускаемым слоем руды имеет плоскую форму, противоположная сторона фигуры разубоживающих пород имеет сферическую поверхность с незначительной кривизной (рис. 1).
Для упрощения расчётов по определению разубоживания руды с торцовой стороны отбитого слоя, и в то же время получения достаточно достоверных и точных результатов, все примешивающиеся при выпуске породы (рис. 1) можно представить как три геометрические фигуры (рис. 2) при этом:
- фигура 1 представляет собой клин с плоски-
ми гранями, который расположен в створе с буро-доставочной выработкой заходки;
- фигуры 2 и 3 одинаковы и представляют собой трехгранные пирамиды. Они расположены в краевых частях заходки.
Указанные на рис. 2 величины ар, вр и Нр определяются по формулам
ар=Н2-Ь51Крф);
Ьр=нМ90-е)-Ь,,Кр;
К _ ~ЬЪй пр- - '
где Н2 - высота отрабатываемой заходки, м; В2 -ширина отрабатываемой заходки, м; Кр - коэффициент разрыхления (при отбойке в зажиме составляет 1,25-1,35); Ь$1 - толщина отбиваемого слоя руды, м; Ъъ<1 - ширина буро-доставочной выработки в заходке, м; Э - угол откоса рудных гребней, градусов.
Фигура 2
Рис. 2. Схема к расчёту количества разубоживающих пород при торцовом выпуске руды Fig. 2. Scheme to the calculation of the number of species in face impoverishing issue ore
Площадь граней всех трёх заштрихованных фигур, определяется по формуле 5А = 0,5 арЪр .
Объём фигуры 1 определяется из выражения
Объём фигур 2 и 3 определяется как объём треугольной пирамиды
У2=У3 =-
1 5 3 Общий объём разубоживающих пород определяется суммированием объёмов трёх фигур определяется по формуле
уд=ух+у2+уг.
Разубоживание с торцовой стороны выпускаемого слоя определяется следующим образом Уп
до 10 % - 75-80°; для среднекусковой руды с выходом фракций свыше 250 мм от 10 до 30 % - 70-75°; для крупнокусковой руды с выходом фракций свыше 250 мм более 30 % - 65-70°.
Объём руды, теряемой с фронтальной стороны выработки доставки, подсчитывается по формуле
[bslKp-hvn) tg(0)
V
front
HZBZLZ
Pt =
к,
HzBzbsl -
Vi
bok
V
-100,
front
где Уьок - объём руды теряемой в гребнях по бокам доставочной выработки, м3.
'(вг-ЬыУ2
У bok -
tg(e)
BzHzKp
где 0 - угол откоса рудных гребней, (для мелкокусковой руды с выходом фракций свыше 250 мм
где Ъь1 - толщина отбиваемого слоя руды, м; куп -глубина внедрения ковша машины в навал руды.
Помимо торцового разубоживания имеет место проникновение разубоживающих пород из кровельной части отрабатываемой заходки.
Увеличение данного вида разубоживания происходит не по прямой линии, а по эллиптической кривой (рис. 3), что дает основание для принятия на отрезке от С/о до V = 1 коэффициента 7Г/4 (0,786).
На основании зависимости (рис. 3) среднее содержание полезного компонента в добытой рудной массе составит
а = аь + (срг-аь) и0+^(\~и0^Срг-аь),
где С/о - процент выхода чистой неразубоженной руды (при торцовом выпуске может быть принят равным 30-50 %), %; аь - браковочное содержание основного полезного компонента в руде, %; Срг - приведенное содержание компонентов в руде, %.
20
А.И. Копытов, В. И. Башков
uQ 1 -uq 1 D
Рис.3. Изменение качества добытой руды по мере её выпуска под обрушенными породами Fig. 3. Changing the quality of extracted ore as its release for caving
Разубоживание руды от поступления пород из кровельной части отбиваемого слоя при торцовом выпуске под обрушенными породами определяется с учетом разницы плотностей руды и вмещающих пород по формуле
Pi=-
(<Срг-а)
С
100-
рг
Общее разубоживание руды при торцовом выпуске под обрушенными породами определяется суммированием разубоживания с торцовой и
кровельной сторон выпускаемого слоя
р2=р(+рк-
При подсчете и утверждении запасов устанавливают максимальную мощность прослоев, включаемых в контур отрабатываемых запасов. При проектировании отработки заходок, в случае невозможности отработки запасов без включения
прослоев пустых пород, графически определяются их геометрические размеры внутри проектируемой к отработке выемочной единицы.
При этом разубоживание рассчитывается по формуле
_ трг^рг^ргЧп
HkbkLk4p
100-
где Шрг - средняя мощность прослоев пород, включаемых в отработку, м; Ърг - средняя ширина прослоев пород, включаемых в отработку, м; крг -средняя высота прослоев пород, включаемых в отработку, м; уп - средняя плотность пород, включаемых в отработку, т/м3; ур - средняя плотность руды, т/м3.
Для отдельных выемочных единиц (заходок) общее нормативное разубоживание руды при системе подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды определяются суммированием всех видов нормативного разубоживания для данной системы разработки
£р=Р1+...+Рп.
Плановые значения разубоживания при отработке запасов опытного участка рассчитаны по программе, разработанной специалистами института «Уралмеханобр» для средних параметров заходки и составляют 23,1 %.
Приведенные расчеты показывают, что внедрение системы разработки подэтажного обрушения с торцевым выпуском и добавкой руды самоходным оборудованием позволяет повысить качество извлекаемой руды за счет снижения разубоживания по сравнению с применяемой системой этажного принудительного обрушения пучками глубоких скважин и вибровыпуском на 6-7 %.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Копытов, А. И. Выбор безопасной технологии разработки склонных и опасных по горным ударам железорудных месторождений ОАО «Евразруда» / А. И. Копытов, А. А. Еременко, И. Ф. Матвеев // Вестник Кузбасского государственного технического университета, - 2013. - №2. С.39-41.
2. Копытов, А. И. геомеханические основы для совершенствования геотехнологии разработки железорудных месторождений опасных по горным ударам / А. И. Копытов, А. А, Еременко // Вестник Кузбасского государственного технического университета, - 2014. - №4. - С. 32-37.
3. Проект технического перевооружения вскрытия и обработки участка «Подрусловый» в этаже +115 м. - +185 м Шерегешского месторождения / ОАО «УРАЛМЕХАНОБР» // Екатеринбург. - 2013. - 168 с.
REFERENCES
1. Kopytov, A. I. Vybor bezopasnoy tekhnologii razrabotki naklonnykh i opasnykh po gornym udaram zhelezorudnykh mestorozhdeniy ОАО «Yevrazruda» / A. I. Kopytov, A. A. Yeremenko, I. F. Matveyev // Vest-nik Kuzbasskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, - 2013. - №2 P. 39-41.
2. Kopytov, A. I. geomekhanicheskiye osnovy dlya sovershenstvovaniya geotekhnologii razrabotki zhelezorudnykh mestorozhdeniy opasnykh po gornym udaram / A. I. Kopytov, A. A, Yeremenko // Vestnik Kuzbasskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, - 2014. - №4. - P. 32-37.
3. Proyekt tekhnicheskogo perevooruzheniya vskrytiya i obrabotki uchastka «Podruslovyy» v etazhe +115 m. - +185 m Sheregeshskogo mestorozhdeniya/OAO «URALMEKHANOBR» // Yekaterinburg. -2013. -168 p.
Поступило в редакцию 25.02.2016 Received 25 February 2016
УДК 622.674.4
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ РАССТРЕЛОВ АРМИРОВКИ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ
IMPROVE THE CONSTRUCTION BUNTON OF MINE-SHAFT EQUIPMENT
Копытов Александр Иванович,
президент СО АГН , д.т.н., профессор, e-mail: [email protected] Kopytov Aleksandr I., Dr. Sc. in Engineering, Professor Першин Владимир Викторович, д.т.н., проф. зав. кафедрой, e-mail: LP 1 [email protected] Pershin Vladimir V., Dr. Sc. in Engineering, Professor Войтов Михаил Данилович, к.т.н., профессор Voytov Mikhail D., С. Sc. in Engineering, Professor Вети Ахмед Аиманович, аспирант Wety Ahmed A., Postgraduate student
Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, 650000, Россия, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28
T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical University, 28 street Vesennyaya, Kemerovo, 650000, Russian Federation
Аннотация: Разработана конструкция расстрела жесткой металлической армировки вертикальных стволов шахт, у которой горизонтальная полка двутавровой балки защищена жестко закрепленным металлическим уголком. Уголок производит гашение кинетической энергии падающих кусков рудной или породной просыпи в стволах со скиповым подъемом, в результате продляется срок службы расстрела. Конструкция может быть использована при армировке вертикальных стволов угольных и горнорудных шахт.
Ключевые слова: вертикальный ствол, жесткая армировка, скиповой подъем, расстрел, горизонтальная полка, защита, металлический уголок.
Abstract: Developed construction bunton shaft equipment, in which the horizontal I-beam shelf is protected by a firmly fixed metallic angle. Angle produces damping the kinetic energy of the falling pieces of ore or rock spile in the shaft skip hoisting, as a result ofprolonged period of bunton of the service. The construction can be used for shaft equipment of the vertical shafts of coal mines and mining.
Keywords: vertical shaft, shaft equipment, skip hoisting, bunton, protection, beam flange, angle
В практике строительства, реконструкции и эксплуатации шахт и рудников наибольшее распространение получила жесткая армировка вертикальных стволов.
В стволах, оборудованных скиповыми подъемами с большой концевой нагрузкой, как правило, применяется металлическая армировка, конструктивно состоящая из расстрелов и проводников.
Расстрелы, в зависимости от их назначения подразделяют на главные, если к ним прикрепляются проводники для направления перемещающихся подъемных сосудов, и вспомогательные, если они предназначаются для монтажа на них лестничного отделения и укрепления различных труб, кабелей и др. [1,2].
Для стволов ограниченных глубины и производственной мощности шахт применяют расстрелы из двутавровых балок, а для стволов больших производственной мощности и глубины - рас-
стрелы коробчатой формы (табл. 1).
Коробчатый профиль имеет ряд преимуществ по сравнению с двутавровым: более высокий момент сопротивления в горизонтальной плоскости при сохранении той же массы профиля, больший крутящий момент, уменьшается влияние коррозии, которая при двутавровом профиле распространяется по всему периметру сечения, а при коробчатом профиле только по наружному контуру.
Расстрелы из двутавровых балок могут быть составными из отрезков различной длины, которая может регулироваться при возможной деформации крепи ствола (рис. 1).
Расстрелы из двутавровых балок и балок коробчатого профиля имеют общий конструктивный признак, а именно наличие верхних и нижних горизонтальных полок (рис. 2 а, б).
В стволах со скиповым подъемом полезных ископаемых наблюдается разрушение верхних полок расстрелов от многократных лобовых уда-
