CC BY
19
© Д.Е. Малофеев, A.M. Гильдеев, 2012
УЛК 622.274.5
Д.Е. Малофеев, A.M. Гильдеев
ВЫРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ПО РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЕЙ С ОБРУШЕНИЕМ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ПОЛНОТУ И КАЧЕСТВО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗАПАСОВ НЕДР
Приведен новый метод обоснования показателей извлечения при разработке месторождений системами с обрушением с использованием современных горногеологических информационных технологий.
Ключевые слова: подземный способ, система разработки подэтажного обрушения, компьютерное моделирование выпуска руды.
Полнота и качество извлечения запасов недр - важнейшие атрибуты грамотной разработки месторождений полезных ископаемых. Не смотря на то, что данные атрибуты горной технологии непосредственно формируются на стадии непосредственной разработки запасов выемочных единиц, их основания и дальнейшая обеспечиваемость всецело предопределяются проектными решениями. В таком случае проектирование должно быть направлено на максимальную прогнозируемость ситуации разработки залежей, а его методическое обеспечение - обладать свойством многофакторности. Указанного состояния возможно достичь только с использованием новых информационных технологий, активно реализуюшихся в настоящее время в виде горно-геологических информационных систем (ГГИС).
Для технологии с обрушением проблема полноты и качества извлечения запасов недр стоит наиболее остро. Использование ГГИС в данном случае единственно адекватный путь обеспечения надлежашего уровня
обоснования проектных решений. Более того, в связи со сложностью процесса формирования показателей извлечения при очистной выемке, информационные технологии выступают и как эффективное средство для организации научных исследований.
Полнота и качество извлечения запасов при разработке месторождений с обрушением формируются в основном в процессе выпуска руды. В на-стояшее время данный процесс достаточно полно изучен до уровня познаний закономерностей истечения сыпучего материала. Однако методический арсенал средств еше не проработан до статуса описания ими именно выпуска руды, в виде прогнозирования свойств вовлекаемого в разработку ресурса, обладаюшего геотехногенной спецификой. В частности полнокровно не учитываются содержание полезного компонента и вредных примесей в руде, наличие породных включений в виде воронок обрушений, пространственное изменение характера оруденения после отбойки массива.
Попытки учета данных факторов имеются, но они представлены уникальными, необщепринятыми с точки зрения геологических служб горных предприятий научными разработками, что затрудняет, а зачастую, исключает их использование.
Предлагается иной подход к разрешению проблемы в виде применения в качестве геологической основы общепризнанных канонов описания атрибутов месторождений, реализованных в широко используемых ГГИС (Эа!атте, Мюготте, и пр.) и последующей адаптации их под проблематику технологии с обрушением [1].
Сущность воссоздания геотехногенной ситуации разработки запасов выемочных единиц технологией с обрушением заключается в следующем.
Блочная модель рудного массива, созданная по результатам эксплуата-ционнолй разведки субблокируется до размеров среднего куска, получаемого после взрыва. Затем эти элементарные кубики закономерно распределяются в пространстве.
Часть рудных блоков вышележащей отработанной выемочной единицы в объеме каркасов воронок обрушенных пород заменяются на неминерализованные, либо слабоминерализованные участки. Породные воронки воспроизводятся в виде ЭЭ-моделей по известным закономерностям [2].
В условиях этажного принудительного обрушения с отбойкой руды на компенсационную камеру процедура моделирования взорванного массива самая сложная. В данном случае необходимо сконструировать три типизированных участка: запасы междублокового целика, запасы междуэтажного целика и рудопородную среду отработанного вышерасположенного этажа.
Запасы междублокового целика при взрыве рассредоточиваются в горизонтальной плоскости в пределах от стенки компенсационной камеры до границы разрабатываемого блока со смежным ему выработанным пространством (с учетом подвижки зажимающей среды). Траектория полета в следствие короткозамедленного взрывания и весьма малого расстояния перемещения прямолинейная. Раз-рыхленность имитирует смещение субблоков в шахматном порядке.
В зависимости от соотношения величины компенсации к объему массива целика они затем опускаются до известной расчетной высоты.
Запасы междуэтажного целика и находящихся в его пределах участков породных воронок при взрыве перемещаются в вертикальной плоскости, занимая пространство от высоты, образованной при взрыве междублокового массива, до верхней части днища отработанного вышележащего блока.
Рудопородная среда над отработанным днищем остается на месте.
Приведенный подход к моделированию взорванного массива требует колоссального количества вычислений координат кусков руды. Реализуется он на ЭВМ. Данные по координатам исходного массива определяются средствами ГГИС (например, Micromine), затем они пересчитываются разработанной авторами программой-макросом в табличном процессоре Excel и далее выстраивается геотехногенный объект для дальнейшего обоснования проектных решений, направленных на полноту и качество извлечения запасов недр (рис. 1).
Полнота и качество извлечения запасов недр в условиях рассматриваемой технологии с обрушением определяются на основе теоретических положений по выпуску руды под обрушенными породами, к которой в
Рис. 1. Модель выемочного блока: а - до взрывания рудного массива; б - после отбойки руды; 1- междублоковый целик; 2 - междуэтажный целик; 3 - обрушенная масса выработанного вышележащего этажа; 4 - воронки обрушенных пород
новых условиях применения предъявляются более высокие требования. В частности, необходимо уделить повышенное внимание к описанию кинематической схемы исте-
чения (фигуры выпуска, рис. 2).
Кинематическая схема истечения является управляемой. В первую очередь ее форму и размеры определяет выпускное отверстие или живое сече-
Рис. 2. Варианты формирования кинематической схемы истечения: а - плоскостью выпускного отверстия (донный выпуск); б - живым сечением потока и наличием в сыпучей среде массивного включения (торцовый выпуск); в - пропорционально последовательным режимом отгрузки руды по фронту ее забора (торцовый выпуск); г - различной степенью подвижности кусков руды и пород по периферии выпускного отверстия; 1, 2 - точечные эллипсоиды выпуска; 3 - результирующая сглаженная поверхность фигуры выпуск; 4 -различные формы выпускных отверстий
Рис. 3. Имитация процесса торцового выпуска руды: 1 - обуриваемый и попутно до-разведуемый слой; 2 - взорванный слой, представленный в виде рассредоточенной блочной модели запасов; 3 - обрушенная порода (представлена также в виде блочной модели); 4, 5 -буро-доставочные выработки; 6 - верхнее разубоживание; 7 - лобовое разубоживание; 8 -боковое разубоживание
ние потока. Придание форме и размерам фигуры выпуска габаритов выпускаемого слоя - есть основной принцип повышения полноты и качества извлечения запасов недр при разработке месторождений технологией с обрушением. Кроме выпускного отверстия закономерность пере-мешения кусков руды предопределяет наличие в сыпучей среде массивных включений, которые поток сыпучего материала вынуждено огибает.
Степень свободы перемешения частиц сыпучей среды в процессе выпуска переменчива, и она также влияет на кинематику процесса истечения. Ее следует формировать различной для рудной и породной со-ставляюших. Первой придавать повышенную подвижность, вторым -стесненные условия истечения.
Кроме изложенных факторов на форму и размеры фигуры выпуска оказывает влияние и режим отгрузки руды. Это проявляется как в линейно вытянутом стоке, так и в линейносб-лиженных изолированных пунктах выпуска руды.
Для получения качественных и количественных характеристик разработки запасов кинематическая схема истечения моделируются в трехмерном отображении. В контурах фигур выпуска средствами ГГИС определяются количество руды и породы, со всеми их атрибутами (содержаниями полезных компонентов и вредных примесей, и пр.).
При этом задача характеризуется полнотой учета факторов, т.к. она принимает статус нематемизирован-ной, не требуюшей создания методик
Рис. 4. Динамика формирования качества рудопотока по дозам выпуска:
1 - содержание полезного компонента в балансовых запасах по высоте отрабатываемого слоя; 2 - содержание полезного компонента в добытой рудной массе при соответствующей фигуре выпуска; 3 - содержание полезного компонента в дозе выпуска объемом порядка 20 т; 4 - содержание полезного компонента в дозе выпуска объемом порядка 40 т
расчета, алгоритмов и программ, которые всегда имеют частное приложение. Кроме того, в решении задачи заложен весьма важный эффект - визуализация процесса, позволяющая с позиций ситуационного подхода определить область оптимальных значений показателей извлечения.
Обоснование показателей полноты и качества извлечения приведенным методом моделирования геотехногенных ситуаций выпуска руды под обрушенными породами показательно иллюстрируется на примере торцового варианта технологии с обрушением (рис. 3-5).
В качестве частных, представляющих научный и практический интерес, выводов можно отметить:
- содержание полезных компонентов и вредных примесей в дозе выпуска зависит от ее величины (рис. 3). Таким образом, известное положение по обоснованию момента прекращения отгрузки руды из выпускного от-
верстия по величине браковочного содержания не правомерно, т.к. величина последней дозы выпуска априори не известна.
- использование эффекта визуализации геотехногенной ситуации выпуска руды позволяет сконструировать сбалансированную по параметрам систему разработки, что является условием полноты и качества извлечения запасов и существенного упрощения процедуры нормирования потерь руды при добыче. Любые отклонения в параметрах (рис. 4) ведут к необоснованно повышенным, либо потерям, либо разубоживанию.
В целом по результатам приведенного исследования можно отметить:
1. Показанные принципы обоснования проектных решений характеризуются теоретической и программно-информационной преемственность, что позволяет быстрее и качественнее их реализовать в конкретно-индивидуальных условиях;
Рис. 5. Динамика изменения потерь руды в процессе выпуска в зависимости от толщины отбиваемого слоя: 1 - 2,2 м (завышенный по величине слой); 2 - 1,8 м (оптимальный); 3 - 1,4 м (заниженное значение толщины слоя)
2. Разработанная методика обоснования показателей полноты и качества извлечения запасов недр адекватно отображает ситуацию формирования потерь и разубожива-ния и динамику формирования качества рудной массы;
1. Калугин Ю.Е. Горные компьютерные технологии и геостатистика. - С-Пб.: Недра, 2002. - 424 с.: ил.
2. Малофеев Д.Е. Развитие теории выпуска руды под обрушенными породами:
3. Предлагаемый подход выработки и обоснования проектных решений, в целом, обеспечивает повышение полноты и качества извлечения запасов недр, способствует дальнейшему развитию технологии с обрушением. гттеэ
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
монография. - Красноярск: Сибирский федеральный университет; Институт цветных металлов и золота, 2007. - 172 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Малофеев Дмигрий Евгеньевич - кандидат технических наук, доцент, главный инженер ООО «Полюс Проект», [email protected]
Гильдеев Алекасндр Маликович - инженер горно-геологического отдела ООО «Полюс Проект», [email protected]
