Совершенствование отработки наклонных залежей железных руд Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Е.И. Логачев, Н.И. Ступник, М.И. Кудрявцев, 2012

УДК 622.354.3(048.8)

Е.И. Логачев, Н.И. Ступник, М.И. Кудрявцев

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОТРАБОТКИ НАКЛОННЫХ ЗАЛЕЖЕЙ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД

Приведено теоретическое обоснование возможности отработки наклонных участков залежи железных руд с увеличенной высотой подэтажа.

Ключевые слова: буровые штреки, шахта, месторождение, выпускное отверстие, горизонт скреперования.

Основной проблемой при отработке участков месторождения в условиях ш. Артема ОАО «АрселорМиттал Кривой Рог» на горизонтах свыше 1045 м. как известно, является уменьшение угла наклона залежи до 35...40°. В этом случае принципиальная технологическая схема отработки ограниченного по участку месторождения может иметь следующий вид (рис. 1).

Сущность предлагаемой технологии заключается в следующем, блок высотой 90 м разбивается на два подэтажа. В пределах каждого подэтажа формируют горизонт скреперования. В лежачем боку залежи проходят буровые штреки. Стенки буровых штреков граничат с рудоперепу-скными восстающими. Буровые штреки располагают во вмещающих породах лежачего бока, а скважины пробуренные из них недозаряжают. После отбойки вееров снизу - вверх, осуществляют выпуск с улавливающего рудоперепускного восстающего верхнее сечение, которого подсекает обрушенную руду. После этого, об-рушают на поверхность восстающего скважины, пробуренные из нижнего бурового штрека. При этом улавливающее сечение восстающего, пере-

местится до подошвы среднего бурового штрека. Постепенно производя аналогичные операции, выпускают руду с уровня подошвы нижнего бурового горизонта. Количество буровых штреков в пределах подэтажа выбирается в зависимости от угла падения залежи и величин теряемой руды на её лежачем боку. При малых углах наклона залежи, возникают условия формирования повышенных потерь руды на лежачем боку вследствие незначительной величины взрыводоставки руды веерами с буровых подэтажей. Поэтому представляет интерес определить расстояние между выпускными выработками (роль которых выполняет улавливающее сечение восстающего) которые подсекают плоскость лежачего бока залежи.

Представляет интерес установление зависимости потерь руды в «гребнях» между выпускными отверстиями от расстояния между координатами их заложения и физико-механическими свойствами сыпучей среды.

Принципиальная схема выпуска при формировании «гребней» теряемой руды в плоской постановки задачи представлена на рис. 2.

Система поджажного обрушения с использованием дополнительных рудаперепускных Восстающих

ли

Ж Ш

=

ш

ш

Б-Б

11яи ЬцА.-ЛКЬЛ-ЛП

Рис. 1. Принципиальная конструкция системы разработки подэтажного обрушения: 1 — штрек скреперования, 2 — буровой штрек, 3 — пучек глубоких скважин, 4 — штрек для скреперования руды из наклонных рудоперепускных восстающих, 5 — рудопере-пускные восстающие, 6 — ниши для выпускных выработок, 7 — контур отрезной щели, 8 — рудоспуск, 9 — вентиляционная выработка, 10 — вентиляционные выработки

Рис. 2. Схема формирование потерь руды

Выпуск руды из выпускных отверстий с центрами О и О1 (удаленных

328

друг от друга на расстоянии Ь) вызывает развитие первоначальной фигуры выпуска высотой ОД+г, после чего она отклоняется от вертикали и вовлекает в движение поток руды параллельно плоскости висячего бока.

В этом случае поток движущейся руды в область влияния выпускного отверстия с центром в точке О будет характеризоваться высотой г.

При рассматриваемой схеме выпуска площадь Бщ теряемой руды (в плоской постановки задачи) будет определяться из выражения

5 = 5 + 5 + 5 , (1)

п окк2 к^кАцА! А2А1О2

где соответственно

5

к кА^А2

5 — соответственно площадь

А2 А1О 2

теряемой руды в контуре ОКА1О1 теряемой руды между выпускными отверстиями, м2.

Для установления величины теряемой руды в контуре 5 и

окк 2

5 л л щ запишем уравнения области А2 А1О 2

влияния выпускного отверстия для участка ОК

(х - т)2 + у 2= = т 2 (2)

где = -коэффициент бокового давления величина которого зависит от угла внутреннего трения сыпучей среды.

При этом на основании проведенных исследований установлено, что

т = 2 (ф 2+=

1 =

0,6В ^ '1

с_ _

= tgв+ ¿д 2 +=

(3)

У1 =

(х1 + т) . Соответственно в системе УОХ

у - И = —^ .Т+т) ,

где И=Ыдр).

(8)

Уравнение прямой ОО, лежащее в плоскости лежачего бока описывается У = х¿gp . (9)

В этом случае площадь треугольника 5Окк определится, с учетом (6) и

(9) как 2

' 2

5.

ОККг

2 24=

!={(( - т) т 2-(( - т))

+ \| + агез1п ^ ¿дв (10)

5

1

А АО1~ 24=

(

х<т

п т - К \

п 1

— - агевт--

2т

V у

Уравнение области влияния О1А1 или ОА будет соответственно выглядеть как

(х + т)) + =у2 = т2. (4)

Тогда из уравнения (2) находим для ОК

у 1 ^т2 -(х - т)) . (5)

Область влияния на участке ОА будет выглядеть соответственно

у = ^т2 -(х + т)) . (6)

В системе координат УОХ уравнение для А1О1 будет иметь вид

(7)

-(т -11 )т2 (х -11 )2 | + ¿др. (11)

Площадь параллелограмма К2КА1А2 можно установить из равенства

5К2КА1А2 =(В - Г)(Ь -1 -1!) . (12)

Если расстояние между выпускными отверстиями Ь<11+1 (рис. 2), области влияния ОК и О1А1 будут пересекаться в точке Р с координатами (Р, /). Эти координаты можно установить путем решения уравнений (5) и (8). В этом случае координата Р определится из решения равенства ^т2 -(р - т)2 =

4=

= И + —^^т2 - (р - Ь + т)2 ,

4=

ко-

ордината / = —^^т2 - (р - т)2 .

4=

Окончательно величина потерь

'0Р0 будет определяться

(р - т))т2 - (р - т)2 +

0Р0Л

1

1

24=

2 ( п ■ р - т

+т \ + агевт1-

V 2 т

2Т=

2 (п • р - Ь - т

т \ + агевт1-

2т

2

и

Рис. 3.2. Контур теряемой руды при пересекающихся областях влияния

-(р-Ь + т))т2 -(р-т)2| +

+и(ь - р)-и2. (13)

В случае, когда точка р будет совпадать с точкой К, это при р=1; Ь-1+Д, то Ь — р= Ь-1+11, тогда

5ОРО1 = - т Ят 2-((- т )2 +

+т 2 ( | + агез1п ^ 1

'« . т -111

+ агевип-

2 т

-(т -11 ^ т 2-(т - ^ )2 | + ^Ц. (14)

Полученные выражения позволяют определить (в плоской постановке задачи) потери руды в «гребнях» в зависимости от расстояния Ь между центрами выпускных отверстий, у которых области влияния пересекаются. В этом случае величина потерь П в относительных единицах будут определяться, отн.ед. П= /(ВЬ+ёБ),

где ё- диаметр выпускного отверстия, расположенного в плоскости лежачего бока.

Выбрав для определенности параметры рудной залежи для условий ш. им. Артема шахтоуправления по подземной добычи руды ОАО «Арселор-Миттал Кривой Рог» в =40.. .45°, В=30м, || =0,3, ё =2 м, г= 0,3В, С= 26.29 м, т=17...19, было установлено, что при выпуске обрушенной руды в блоках отрабатываемых залежи мощностью 25. 30 м, оптимальное расстояние между центрами выпускных отверстий подсекающих плоскость лежачего бока составляет 8.9 м.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Логачев Е.И. Определение параметров фигуры выпуска при отработке панелей с наклонными стенками и устойчивым висячим бо-ком//Разраб. рудн. месторожд. — Вып. 79. — Кривой Рог: КТУ, 2002. — С. 36—42.

2. Логачев Е.И., Ступник Н.И. Определение потерь рудной массы при выпуске высокоподвижных сыпучих сред в условиях подрывки висячего бока//Сб. научн. трудов НКГ Украины. — Днепропетровск, 2002. — № 13. — Т. 1. — С. 114-118.

3. Логачев Е.И. Теоретические основы определения вида кривой, описывающей область влияния выпускного отвер-стия//Разраб. рудн. месторожд. — Вып. 84.

— Кривой Рог: КТУ, 2003. — С. 62-66.

4. Капленко Ю.П., Логачев Е.И., Ступ-ник Н.И. Особенности постановки задач при определении областей влияния выпускных отверстий//Разраб. рудн. месторожд.

— Вып. 90. — Кривой Рог: КТУ, 2006. — С. 48-51. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Логачёв Евгений Иванович — доктор технических наук, доцент,

Ступник Николай Иванович — кандидат технических наук, профессор, проректор научно-педагогической учебной работы и международных связей, [email protected] Кудрявцев Михаил Исидорович — кандидат технических наук, доцент, Крирворожский технический университет.