CC BY
28
УДК 622.273.2 Ю.Г. Антипин
ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КАМЕР НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Семинар № 17
На зарубежных и отечественных рудниках, применяющих технологию камерной выемки с твердеющей закладкой, наибольшее распространение получили следующие геометрические параметры: высота -60^80, ширина - 10^20 и длина 30^50 метров. Основным направлением повышения эффективности данной технологии является увеличение геометрических параметров камеры в 1,5-2 раза и более. Технология камерной выемки с увеличенными геометрическими параметрами (УГП) имеет не только достоинства, но и существенные недостатки, которые снижают ее эффективность и ограничивают область применения. Поэтому изыскание и разработка эффективной технологии камерной выемки с УГП для отработки запасов уральских медно-колчеданных месторождений является актуальной задачей. Для определения основных направлений совершенствования технологии камерной выемки с твердеющей закладкой необходимо исследовать характер и степень влияния УГП камеры на технико-экономические показатели
(ТЭП) ее отработки.
На Гайском подземном руднике существует опыт и есть возможность отрабатывать камеры с УГП, поэтому исследование влияния последних на ТЭП проводилось к условиям выше указанного рудника. В результате
увеличения геометрических параметров очистных камер оценивалось изменение следующих техникоэкономических показателей их отработки:
- удельного объема и удельных затрат на подготовительно-нарезные работы (ПНР);
- качества дробления руды (выхода негабарита);
- производительности самоходного оборудования на выпуске и доставке руды из камеры;
- потерь и разубоживания руды.
Для установления закономерностей изменения выше перечисленных показателей в зависимости от увеличения ширины (Д<), длины (ЬЮ и высоты (Н}«) очистной камеры были использованы методы исследований, включающие аналитические расчеты, натурные наблюдения, анализ и статистическую обработку данных и экономико-математическое моделирование.
Пределы изменения геометрических параметров очистных камер соответствуют реальным параметрам, наиболее широко применяющимся на отечественных и зарубежных рудниках, и приведены в таблице.
Стоимость ПНР, проводимых по породе и руде, существенно отличается, и отношение их объемов различно в зависимости от того, какой геометрический параметр увеличива-
Наименование геометрического параметра Уровень значений геометрических параметров Интервал варьирования
нижний базовый верхний
Ширина 15 20 40 5
Длина 20 40 120 20
Высота 80 80 240 27
ется. Поэтому для объективной оценки эффективности технологического процесса проведения ПНР необходимо установить влияние УГП камеры на удельный объем (Д^ПнР) и удельные затраты (ДСПнР) ПНР.
Анализ результатов исследований показал, что максимальное снижение Д^пнР происходит при увеличении Вк, а минимальное - при увеличении Нк. Так, при увеличении Вк с 20 до 30 м Д^ПнР снижается на 29 % для камер I очереди (на 31 % для камер II очереди), при увеличении Ьк с 40 до 60 м Д^ПнР снижается на 21 % (22 %) и при увеличении Нк с 80 до 160 м Д^ПнР снижается всего на 1 % (8 %).
Максимальное снижение ДСПнР достигается при увеличении Ьк.
При увеличении одновременно двух или трех геометрических пара-
метров камеры значения показателей значительно снижаются по сравнению с увеличением одного только геометрического параметра. При одновременном увеличении Вк до 30 м и Ьк до 60 м при отработке камер I очереди удельные затраты на ПНР снижаются на 53 % (рис. 1).
Применение технологии камерной выемки с УГП предполагает повышение объема очистной камеры в несколько раз. Это существенно уменьшит количество очистных камер, одновременно находящихся в эксплуатации, а следовательно, сократит фронт работ на выпуске и доставке отбитой руды. Для сохранения на прежнем уровне производственной мощности рудника возникает необходимость значительного увеличения интенсивности выпуска отбитой руды
Рис. 1. Зависимость удельных затрат на ПНР от ширины камеры при различной ее длине
10 15 20 25 30
Длина камеры, м
В=20м
■В=25м
■В=30м
■В=35м
■В=40м
Рис. 2. Зависимость выхода негабарита ширине
из камеры. На интенсивность выпуска отбитой руды из камеры существенно влияют качество дробления руды, длина доставки и состав комплекса самоходного оборудования (СО).
Технология камерной выемки с твердеющей закладкой на Гайском руднике предусматривает веерное расположение взрывных скважин и использование на выпуске и доставке руды самоходного оборудования. При данном способе отбойки выход негабарита составляет около 15% для первичных камер и более 20% для вторичных. Анализ данных отработки камер позволил получить зависимости выхода негабарита от длины камеры при различной ее ширине. При увеличении Ьк с 20 до 30 м при Вк = 30 м выход негабарита повысился с 11 до 22% (рис. 2).
Высокий выход негабарита объясняется тем, что с увеличением Вк и Ьк соответственно увеличивается глубина взрывных скважин и снижается эффект встречного взрывания. Следовательно, интенсивность выпуска
П от длины камеры при различной ее
руды из камеры с увеличением Вк и Ьк будет снижаться.
На основании проведенных исследований получены зависимости сменной производительности на выпуске и доставке руды от длины доставки (£д), выхода негабарита (п) и состава комплекса СО (рис. 3). Из графика видно, что с уменьшением п с 15 до 5% сменная производительность ПДМ Торо-400 (при Ьа = 80 м) увеличивается в 1,43 раза, производительность комплекса СО, состоящего из погрузчика Торо-400 и двух автосамосвалов МоАЗ-7529, (при Ьа = 250 м) - в 1,8 раза и производительность комплекса СО, включающего три МоАЗа, (при Ьа = 400 м) возрастает в 2 раза.
Таким образом, значительного увеличения производительности труда на выпуске и доставке руды можно добиться за счет резкого снижения выхода негабарита и изменения состава комплекса СО.
Для того, чтобы процесс выпуска и доставки руды из очистной камеры
А „
1400
1Л1)
Д|ММДОС1ЖЯ.Ц|И}
Производительность
----- Себестоимость
• Т1 = 5 %
► Л =15%
I комплекс Торо 400Д
II комплекс Торо 400Д + 2МпАЗ-7529
III комплекс Торо 400Д + 2МпАЗ-7529
(Л о 1
Рис. 3. Зависимость эксплуатационной производительности комплекса СО и себестоимости погрузочно-доставочных работ от длины доставки (Ьд), качества дробления (фи состава комплекса
ю
05
-4
Ширина камеры, м
—•— 20 Н=80м
—■— -40
—А— -60
X— 80
20 Н=160м
- - * - ■40
■60
- - X- - 80
Рис. 4. Зависимость потерь руды от ширины камеры при различной ее длине и высоте
комплексом СО (погрузчик + N автосамосвалов) происходил максимально непрерывно и интенсивно необходимо соблюдать условие:
^ - 1У:п ^ :д + :р ,
где :п, :д и :р - соответственно, время погрузки, доставки и разгрузки автосамосвала, мин.
Изменение производительности комплекса СО в очень широких пределах в зависимости от его состава, длины доставки и качества дробления делает затруднительным выбор оптимального состава СО. Поэтому необходимо перейти к стоимостным показателям, а область применения того или иного состава комплекса СО определять по минимуму затрат (рис. 3).
Аналитические расчеты потерь и разубоживания руды при отработке камер с УГП показали следующее. Максимальное снижение потерь руды при выемке первичных и вторичных камер достигается при увеличении Вк, а минимальное - при увеличении Ьк. При увеличении Вк с 15 до 30, Нк с 80 до
160 и Ьк с 40 до 80 м происходит снижение потерь руды соответственно на 2,7 %, 1,4 % и 1,2 %.
Снижение потерь руды в основном происходит за счет уменьшения удельного объема руды в гребнях между погрузочными заездами. При одно-реенном увеличении двух (Вк и НЮ или трех (Вк , Нк и Ьк.) геометрических параметров камеры потери пруды снижаются соответственно на 4,1 и 5,3% (рис. 4).
Разубоживание руды при отработке камер происходит в основном за счет обрушения вмещающих пород висячего бока, устойчивость которого зависит от физико-механических свойств пород, угла падения рудного тела (ар.т.) и размеров обнажения очистного пространства. Другими источниками снижения качества руды являются обрушение закладки из стенок и кровли камеры при обнажении искусственного массива.
При отработке рудных тел с Ор.т = 70-90° величина разубоживания руды с увеличением любого геометриче-
Ширина камеры Вк , м
-1=40 м, Н=80 м
- -■- -1=40 м, Н=160 м
—А- -1=60 м, Н=80 м
- -А- -1=60 м, Н=160 м
—•- -1=80 м, Н=80 м
- -1_=80 м, Н=160 м
Рис.5. Зависимость разубоживаиия руды от ширины камеры при различной ее длине и высоте
ского параметра первичных и вторичных камер снижается. При отработке рудных тел с арт = 50-60° величина разубоживания с увеличением Вк или Нк возрастает, а с увеличением Ьк разубоживание снижается (рис. 5).
Днище является важнейшим конструктивным элементом при камерной выемке и играет решающую роль в ее безопасности и эффективности. Поэтому сохранение днища в устойчивом состоянии до полного извлечения камерных запасов является приоритетной задачей.
Существующий способ подготовки днища камер на Гайском подземном руднике не всегда обеспечивает устойчивость выработок и целиков, расположенных в днище, особенно при выемке камер II и III очереди. Кроме того, для данного днища характерны высокие значения потерь отбитой руды в гребнях между погру-
зочными заездами и разубоживание закладочным материалом, заполняющим выработки днища. С увеличением геометрических параметров очистной камеры объем отбиваемой и выпускаемой руды существенно возрастает, а, значит, нагрузка на выработки и целики днища значительно повышается. Оценка устойчивости рудных и искусственных целиков условиях Гайского рудника показала, что для сохранения технологии камерной выемки с твердеющей закладкой на глубинах 910-1600 м ширину целиков, а следовательно, и камер необходимо увеличить с 20 до 30 метров.
Для устранения или уменьшения отрицательного и усиления положи-ельного влияния УГП камеры на ТЭП ее отработки необходимо изыскать новые и надежные технологические схемы очистной выемки камер.
— Коротко об авторах------------------
Антипин Ю.Г. - аспирант, ИГД УрО РАН.
