CC BY
13
Для каждого гранулометрического состава насыпной вес определялся дважды и его значение принималось по величине среднего арифметического Вторая серия определений коэффициента разрыхления выполнялось с предварительным уплотнением засыпаемой в мерный сосуд породы. Уплотнение производилось посредством 30-кратного встряхивания. На рис.2 приведены результаты исследований. Как показывают графики, наименьшая величина коэффициента разрыхления (кр^р« 1.4) получилась при равномерном распределении фракций различных размеров, что соответствует величине ЛНС, равной 5-6 диаметрам заряда ВВ.
В диапазоне значений 3.5 < Щ'д < 10 с учетом подобия гранулометрического состава в зонах разрушения, расположенных на одинаковых относительных расстояниях от заряда ВВ, для взрывов разных масштабов расчетное значение коэффициента разрыхления разрушенной породы во врубе при взрывании в проходческих забоях можно принять равным 1,5.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Барон Л.И. Кусковатость и методы ее измерения. - М : Изд-во АН СССР. 1960. - 124 с
2. Петрушин А.Г.. Лещу ков НИ Оценка гранулометрического состава разрушенной породы в ближней зоне действия заряда ВЕ // Изв. вузов. Горный журнал. - 1998 - X« 5-6. - С. 63-68
УДК 622.689
P.A. Стихарев, К.П. Тютюньков, Т.А. Хорькова
ОАО «Сухоложскцемент»
УСТАНОВЛЕНИЕ ЗОН ПРЕДСТАВИТЕЛЬНОЙ ПРОБЫ ПО ПЛОЩАДИ ШЛЕЙФА ВЗРЫВНОЙ СКВАЖИНЫ НА КУНАРСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ ЦЕ]МЕНТНОГО СЫРЬЯ
Основной компонент портландцементнои сырьевой смеси - карбонатный. В качестве карбонатного компонента многие предприятия цементной промышленности используют известняк Некоторые месторождения известняка характеризуются химической и минералогической неоднородностью пород, представляющих продуктивную толщу. Цементная промышленность предъявляет достаточно жесткие требования к качеству карбонатного сырья, подаваемого в производство, так как от химического состава сырьевой смеси во многом зависят технико-экономические показатели работы вращающихся печей и качество выпускаемого цемента. Качество известняка, подаваемого в производство, в значительной степени зависит от оптимальности решений, принимаемых при оперативном планировании горных работ. Основная геологическая информация, используемая при оперативном планировании - карты качества блоков, составляемые на основании данных технологического опробования буровой мелочи взрывных скважин. Поэтому повышение надежности результатов технологического опробования является важной задачей в условиях повышающихся требований к качеству цементного сырья [2].
Породы Кунарского месторождения цементного сырья имеют сложный минералогический состав и, кроме основного минерала (кальцита), включают доломит, опал, халцедон, кварц, кроме того, известняки могут содержать примеси глинистых пород, заполняющих карстовые воронки. При проходке взрывных скважин буровая мелочь отбрасывается от устья скважины воздушной струей и происходит фракционное разделение материала по длине шлейфа скважины При этом, вероятно, происходит и минералогическое разделение, так как различные по составу породы имеют значительные расхождения в физико-механических свойствах. Поэтому случайный выбор места отбора пробы на площади шлейфа скважины может приводить к тому, что проба не будет с достаточной степенью достоверности представлять средний по колонке скважины химический состав
пород. Такой подход, вероятно, вызывает увеличение среднего отклонения химического состава проб от среднего по зоне влияния скважины химического состава пород, которое и без того велико при значительной доле высокочастотной составляющей в спектре дисперсии качества
В 1998-99 гг на карьере известняка ОАО «Сухоложскцемснт» (Кунарскос месторождение цементного сырья) были произведены работы по установлению зон представительной пробы по площади шлейфа взрывной скважины Исследованию подверглись 8 взрывных скважин, 4 из которых были пройдены буровым станком 4 СБШ-200-40 и 4 - буровым станком 5 СБШ-200-36. При проходке каждой исследуемой скважины отбирались три вида проб: эталонная - для определения среднего химического состава колонки скважины, обычная - для оценки погрешности применяемой методики опробования, точечные - для выявления закономерностей в распределении буровой мелочи по шлейфу исследуемой скважины.
Для отбора эталонных проб был изготовлен пробоотборник специальной конструкции. Пробоотборник имеет форму полооины полого усеченного конуса. В широкой части конуса имеется приемная воронка в форме несимметричного усеченного конуса и перфорация для выхода воздуха, в узкой части - люк для извлечения материала. Пробоотборник оборудован металлическими ручками длиной 1.5 м для установки пробоотборника в струю материала и его извлечения. Конструкция пробоотборника позволяет отбирать весь материал, выбрасываемый из скважины при бурении, включая пылевидные фракции
Необходимая масса эталонной пробы была рассчитана по формуле Чечотта [1]:
0 ~ *•</-- 0.075 ■ 20г = 30 кг .
где к - коэффициент, определяющийся степенью неоднородности химического состава: с! - наименьший диаметр частиц пробы, мм.
Величина коэффициента к при изучении месторождений цементного сырья обычно принимается равной 0,05 и реже, лишь при исключительной неоднородности полезного ископаемого, равной 0,1. Для условий Кунарского месторождения коэффициент к был принят равным 0,075 , необходимая масса эталонной пробы была принята 30 кг при наибольшей крупности частиц 20 мм.
Каждая эталонная проба составлялась из отдельных проб, отбираемых пробоотборником при проходке скважины через каждые 0,2 м по ее длине, что обеспечило попадание в эталонную пробу породы из всех пластов и прослоев, способных оказать значительное влияние на средний по колонке скважины химический состав пород.
Точечные пробы из шлейфов взрывных скважин отбирались после бурения скважины и переезда бурового станка. Точки отбора проб располагались по прямоугольной сетке, образованной поперечными сечениями по шлейфу скважины с интервалом 0.5 м и продольными сечениями по шлейфу скважины с интервалом 0,7 м (число поперечных сечений 7. продольных - 3). Первое поперечное сечение располагалось на расстоянии 0.5 м от устья скважины. В точечные пробы включался материал, представляющий всю толщину шлейфа скважины. Попадание в пробы материала с кровли обуриваемого уступа исключалось. Масса каждой точечной пробы не менее 1 кг, число проб по каждому шлейфу 21.
Параллельно экспериментальном) отбору проб производилось опробование по существующей на предприятии методике.
Аналитические исследования проб на потерю массы при прокаливании (ППП), титр и содержание основных оксидов производились в лаборатории ОАО «Сухоложскцемснт» по действующим на предприятии рабочим методикам. ППП определялась методом прокаливания до постоянной массы с использованием электропечи ПК-1.1. титр - объемным методом, содержание 510;. А120}, Рс;0}, СаО, - рснтгсноспсктральным методом с использованием рентгеновского спектрометра СРМ-25. Всего сделано 1288 анализов.
Результаты аналитических исследовании подверглись статистической обработке: 1. Вычислены абсолютные отклонения значений ППП. титра и содержания основных оксидов, определенных по обычным пробам, от соответствующих значений, рассчитанных по эталонным пробам Вычислены модули абсолютных отклонений и средние арифметические модулей абсолютных отклонений. Вычислены относительные отклонения значений 111111. титра и основных оксидов, определенных по обычным пробам от соответствующих значений, рассчитанных по эталонным пробам, а также средние арифметические относительных отклонений.
2. В матричной форме построены картограммы распределения по шлейфу скважины абсо-I дютных и относительных отклонений значений ППП. титра и содержания основных оксидов, определенных по точечным пробам от соответствующих значений, рассчитанных по эталонным пробам (всего 112 картограмм).
3. По каждой картограмме промоделирован отбор равномерно распределенных по различным зонам шлейфа проб. Моделирование производилось путем расчета усредненных по группе точечных проб значений абсолютных и относительных отклонений значений ППП, титра и содержания основных оксидов, определенных по точечным пробау! от соответствующих значений, рассчитанных по эталонным пробам. При усреднении точечные пробы группировались по каждой
, возможной комбинации смежных сечений.
4. В матричной форме построены усредненные по группам скважин картограммы распределения абсолютных и относительных отклонений по шлейфу скважины значений ППП. титра и содержания основных оксидов, определенных по точечным пробам от соответствующих значений, рассчитанных по эталонным пробам (зеего 42 картограммы). При усреднении скважины группировались по 8 и по 4 (для каждой модели бурового еганка).
5. По каждой усредненной картограмме произведено моделирование, аналогичное описанному выше.
6. Произведен корреляционный анализ резу льтатов моделирования по усредненным картограммам [3]. Результаты корреляционного анализа для содержания 510: и СаО при объединении по горизонтальным сечениям (число сечений от 1 до 4) приведены в табл. 1.
7. По рядам усредненных абсолютных отклонений, ииеющих наибольшу ю тесноту связи с расположением зоны отбора проб на шлейфе скважины, проведен регрессионный анализ и установлены уравнения связи (по методу наименьших квадратов). Установленные зависимости изображены графически. Наиболее значимые диаграммы показаны на рисунке На каждой диаграмме приведено уравнение связи и величина достоверности аппроксимации.
Таблица 1
Результаты корреляционного анализа
Число П<УЬЛДИ1И*|П«Ы\' сечений Коэффициент линейной корреляции среднею абсолютного отклонения значения, полученного при моделировании, от значения, определенного по эталонной нро<ч: ■с положением центра зоны объединения проб
СаО
1 0.671 -0.842
2 0.873 -0.954
2 0.99В -0.999
4 0.901 -0.960
8. Установлены точки пересечения графиков с осью расстояния (срсднсс абсолютное отклонение равно нулю) и зоны представительной пробы по содержанию 510; и СаО
На основании произведенных исследований сделаны следу ющие выводы:
1 Отклонения значений титра, ППП и основных оксидов, определенных при химическом опробовании буровой мелочи взрывных скважин, производимом по существующей на ОАО "Су-холожекцемент" схеме, от фактических средних по колонкам скважин значений этих показателей значительно превышают погрешность анализа Существующая методика отбора проб не обеспечивает их представительности
2. Наиболее четкие 'зависимости представительной пробы от расположения зоны отбора на шлейфе скважины получены для содержания 510: и СаО.
3. Представительность проб не изменяется по ширине шлейфа скважины и зависит только от удаленности зоны отбора от устья скважины.
4. Расположение зон представительной пробы на шлейфе скважины не зависит от модели бу рового станка.
5. При поиске зоны представительной пробы для БЮ; наибольшее значение тесноты связи (коэффициент корреляции равен 0.998) получено при группировке по 9 точечных проб (длина зоны отбора 1 м). Точка пересечения графика зависимости среднего абсолютного отклонения от удаленности поперечной оси зоны отбора проб от устья скважины с осью расстояния 0.78 м. Теоретическая зона представительной пробы по БЮ;- от 0.28 до 1.28 м от у стья скважины Фактиче-
ски от 0 до 0.5 м от устья скважины расположена зона, в которой осаждается крупнообломочный материал, включение в пробу материала из этой зоны значительно увеличит массу представительной пробы За зону представительной пробы по 510; можно принять шлейф взрывной скважины по всей его ширине от 0,5 до 1.2& м от устья скважины.
6. При поиске зоны представительной пробы для СаО наибольшее значение тесноты связи (коэффициент корреляции равен -0.999) получено при группировке по 9 точечных проб (длина зоны отбора 1 м). Точка пересечения графика зависимости среднего абсолютного отклонения от удаленности поперечной оси зоны отбора проб от устья скважины с осью расстояния 1.78 м. За зону представительной пробы по СаО можно принять шлейф взрывной скважины по всей его ширине от 1.28 до 2.28 м от устья скважины
7. При химическом опробовании буровой мелочи взрывных скважин наибольшей достоверности результатов можно добиться, составляя объединенные пробы по каждой скважине из точечных проб, равномерно распределенных по зонам представительной пробы для 510; и СаО. причем в каждой зоне должно отбираться одинаковое количество точечных проб, а массы каждой точечной пробы должны быть равными.
а
Зависимость среднего абсолютного отклонения содержаний ЭК); (я) и СаО (б), вычисленного как среднее по девяти точечным пробам от расположения поперечной оси юны отбора точечных проб
С целью практического подтверждения результатов теоретических исследований были произведены следующие работы:
1. При обуривании очередного взрывного блока подверглись исследованию 7 взрывных скважин. При проходке каждой исследуемой скважины отбирались два вида проб: эталонная и проба, отбираемая по предлагаемому методу. Проба, отбираемая по предлагаемому методу, составлялась из 9 точечных проб. Точки отбора проб располагались по шахматной сетке, образованной поперечными и продольными сечениями по шлейфу скважины. Зона отбора точечных проб начиналась на расстоянии 0.5 м от устья скважины Длина зоны отбора проб 1.8 м. ширина 1,4 м.
2. Были произведены аналитические исследования проб
3. Результаты аналитических исследовании подверглись статистической обработке. Вычислены средние модули абсолютных отклонений и средние относительные отклонения значений ППП. титра и содержания основных оксидов, определенных по пробам, отобранным по предлагаемому методу от соответствующих значений, определенных по эталонным пробам Вычислены коэффициенты снижения средних модулей абсолютных отклонений. Результаты сравнительного анализа методов отбора проб приведены в табл. 2
Таблица 2
Сравнительный анализ методов отбора проб
Зона отбора пробы Средние модули абсолютных отклонений Кспффициет- снижения отклонения
существующий метод отбора проб предлагаемый метод отбора проб
810; 0.53 0.32 1.66
СаО 0.60 0.26 2.29
По результатам сравнительного анализа методов отбора проб были сделаны следующие выводы:
1. Как и предполагалось, наиболее существенное повышение представительности проб достигнуто по содержанию СаО (средний модуль абсолютных отклонений снизился в 2,29 раза) и БЮ; (средний модуль абсолютных отклонений снизился в 1.66 раза).
2. Так как содержания СаО и 510; являются наиболее значимыми при производстве порт-ландцементной сырьевой смсси характеристиками химического состава известняка, предлагаемый метод отбора проб, по сравнению с существующим, позволит значительно повысить представительность проб буровой мелочи, отбираемых из шлейфов взрывных скважин, что положительно скажется на достоверности геологической информации, используемой при оперативном планировании горных работ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ С II И С О К
1. Нечаев Г. А. Поиски, разведка н промышленная оценю« месторождений цементного сырья - М.: Недра. 1971.
2. Математическая статистика / Под ред. А М. Длина. - М «Высш школа». 1975.
3. Чиаев Т. //., Тараиухин //. А. Технология разработки месторождений цементного сырья. - М.: Недра. 1980.
