Содержание к диссертации
Введение
1. Управление массивами утилизацией отходов обогащения, цели и задачи исследований 6
1.1. Практика управления состоянием массивов б
1.2. РазработкаТырныаузского месторождения 10
1.3. Теория природоохранных технологий 19
1.4. Цели, задачи и методика исследований 29
2. Исследование твердеющих смесей из хвостов обогащения 34
2.1.Исследование возможности утилизации хвостов обогащения 34
2.2. Исследование влияния подготовки хвостов на прочность смеси 42
2.3. Исследование свойств дамбовых вод 56
2.4. Моделирование смеси на основе хвостов обогащения 62
Выводы 67
3. Исследование состояния искуственных массивов 69
3.1.Исследование геомеханики массива 69
3.2. Исследование работы массива в условиях объемного сжатия 79
3.3.Закономерности взаимодействия массивов 95
3.4. Модель упрочнения массива закладкой 98
Выводы 102
4. Эколого-экономическая эффективность исследования .
4.1. Методика выбора параметров смеси на основе хвостов обогащения 103
4.2. Технология подготовки и размещения твердеющих смесей 115
4.3. Экономическая эффективность утилизации хвостов 125
4.4.Экологическая эффективность утилизации хвостов 132
4.5. Эффективность использования разнопрочной закладки 133
Заключение 138
Литература
- РазработкаТырныаузского месторождения
- Исследование влияния подготовки хвостов на прочность смеси
- Исследование работы массива в условиях объемного сжатия
- Технология подготовки и размещения твердеющих смесей
Введение к работе
Актуальность темы. Технологии добычи руд с естественным поддержанием массива характеризуются повышенными потерями и разубоживанием, но для их конверсии на основе закладки пустот твердеющими смесями необходимо обоснование технологической возможности и экономической целесообразности новых технологий. Лучшие технологические, экономические и экологические показатели полноты эксплуатации недр обеспечиваются закладкой выработанного пространства твердеющими смесями, но дефицитность и дороговизна компонентов смеси снижают область их применения.
Одним из направлений повышения эффективности разработки месторождений является утилизация твердых и жидких отходов переработки руд. Для обоснования этого направления нужна репрезентативная оценка совокупности факторов, определяющих влияние технологий утилизации отходов от изготовления смесей до порядка размещения их в пустотах.
Поэтому разработка и внедрение ресурсо и природосберегающих технологий утилизации отходов горного производства является актуальной научной задачей. Целесообразность таких исследований несомненна, их результаты дают возможность интенсифицировать экономическое развитие региона.
Цель работы. Повышение экономических и экологических показателей эксплуатации недр при разработке месторождений полезных ископаемых.
Основная идея работы заключается в том, что при совместном рациональном использовании технологий подготовки карбонатных отходов обогащения и размещения твердеющих смесей в очистных камерах возможно обеспечение потребности в материалах для приготовления твердеющих смесей за счет собственных ресурсов предприятия.
Методы исследований. Обобщение научного и практического опыта, теоретические исследования, физическое и математическое моделирование, натурные измерения, лабораторный эксперимент и системный анализ полученных результатов исследований с использованием методов математической статистики. Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается достоверностью информации о природных и технологических процессах и совокупным применением методов моделирования, механизированных расчетов и технико-экономического анализа. Защищаемые научные положения:
1. Горное давление в очистных камерах, заполненных закладочным материалом на основе карбонатных хвостов обогащения, зависит от совокупности определенных природных условий и технологических факторов изготовления и размещения твердеющих смесей, что позволяет обосновать новое приоритетное направление: управления геомеханикой горного массива за счет утилизируемых отходов собственного производства.
2. Прочность твердеющих смесей на основе карбонатных хвостов обогащения в результате их классификации и активации повышается пропорционально времени подготовки и затраченной энергии, что открывает новые возможности для реализации принципов безотходной технологии добычи металлов.
3. Состояние искусственных массивов на основе карбонатных хвостов обогащения зависит от ввода массива в состояние объемного сжатия с изменением коэффициента бокового распора искусственного массива в интервале 0, 5-1,5, что при прочих равных условиях позволяет увеличить прочность смеси на 20-30%. 4,Экономическая и экологическая эффективность утилизации хвостов обогащения при изготовлении твердеющих смесей описывается моделью, целевой функцией которой является дисконтированная прибыль, зависящая от соотношения коэффициентов извлечения металлов на стадиях добычи и обогащения руд и коэффициента утилизации отходов.
Научная новизна:
1. Метод определения зависимости прочности твердеющей закладки от параметров подготовки хвостов, отличающийся учетом параметров активации смеси.
2. Модель прочности закладочной смеси с вяжущим из цемента, активной фракции хвостов и заполнителем из классифицированных хвостов, отличающаяся дифференцированным подходом к компонентам твердеющей смеси. 3. Модель уплотнения искусственного массива в естественных условиях и в условиях трехосного неравнокомпонентного сжатия, отличающаяся учетом геомеханики искусственного массива.
4. Технологии повышения объемного сжатия закладочных смесей, отличающиеся возможностью оперативного регулирования уровня напряжений и деформации в искусственных массивах.
5. Методика комплексной оценки эколого-экономической эффективности технологий управления массивом закладкой смесями на основе хвостов обогащения.
Научное значение работы. Предложенные модели использования классифицированных и активированных твердых и жидких отходов обогащения для приготовления твердеющей смеси в совокупности составляют научное обоснование увеличения полноты использования недр.
Практическое значение работы. Методика параметров утилизации хвостов обогащения при изготовлении и размещении твердеющих смесей обеспечивает возможность увеличения полноты использования недр и оздоровление окружающей среды за счет сохранности земной поверхности и уменьшения объемов отходов добычи и переработки.
Реализация работы. Рекомендации по обоснованию эколого-эконо-мической эффективности освоения хвостов обогащения рекомендованы Тырныа-узскому ВМК в качестве основы для модернизации горного производства. Они используются при чтении курсов лекций для студентов СКГМИ и ЮрГТУ.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно- технической конференции СКГМИ (Владикавказ, 2004), на научно- технической конференции Юр ГТУ (Новочеркасск, 2005), на техническом совете института «Кавказцветметпроект» (Владикавказ, 2005 г.) и на научном семинаре СКГМИ (Владикавказ, 2006 г.).
Публикации, Основные положения диссертации опубликованы в.. статьях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 120 наименований, содержит 149 стр. машинописного текста, 43 рис. и 54 табл.
РазработкаТырныаузского месторождения
Подэтажные штреки. Отбойка скважин осуществляется от середины к границам блока. Отрезная щель в середине блока образуется взрыванием встречных пучков скважин. Блок подготавливается породными восстающими в лежачем боку и рудными восстающими по контакту висячего бока залежи. Скважины обу-ривают из ортов, соединяющих восстающие. После отбойки средней части камер снизу вверх отбивают прирезки шириной по 25м.
Этажное принудительное обрушение с одностадийной выемкой. Рудное тело разделяют на панели высотой 75м, шириной 30-35м, длиной до 100м. Запасы руд в панели - 200-800 тыс.т. Руда отбивается горизонтальными слоями высотой 8-12м с запасами в 25-50 тыс.т. Первый слой отбивается на компенсационное пространство, образованное подсечкой воронками. Последующие слои отбивают на пространство, образуемое выпуском руды. Площадь подсечки 1200 м2. Скважин-ная отбойка используется для мощных рудных тел. Около 60% запасов блока отбивают скважинами большого диаметра глубиной до 30м на выработанное пространство. У лежачего бока руду отбивают веерами скважин из выработок буровых горизонтов. Днище разрушают скважинными зарядами на воронки и выпускают на горизонт скреперования.
Система разработки камерами с сухой закладкой. Ширина камер достигает 50-60м, пролет обнажения пород висячего бока не более 90м, ширина междукамерных целиков - 30м. Боковые стенки наклонены для распределения напряжений до 85. Подготовка блока к отработке состоит в проходке транспортно-доставочных выработок и закладочных восстающих. Нарезные выработки - буровые штреки, орты, отрезные щели. Руда отбивается пучками параллельно-сближенных скважин. Основные запасы обуривают пучками параллельных нисходящих скважин и разделывают отрезную щель. Запасы руд отбивают вертикальными прирезками в направлении от отрезной щели к границам камер, одновременно с отбойкой запасов свода. Пустоты погашаются сухой закладкой, пода 14 ваемой с поверхности и уплотняющей бока камер с коэффициентом до 1,4. Закладочные выработки располагаются над камерами. Уплотнение закладки взрывом осуществляется при варианте наклонных камер. Рудное тело по падению разбивают на этажи высотой 70-100м. Откаточные выработки проходят в лежачем боку залежи. Камеры высотой до 25м вынимают снизу вверх.
Закладка некондиционными рудами с последующей выемкой открытыми горными работами. Залежь по падению разделяют на этажи высотой 35м. Этажи разделяют на камеры и целики. Боковые стенки целика выполняются наклонными. По оси целиков вкрест простиранию рудного тела проходят погрузочные орты, а из них заезды до сбойки с заездами соседних камер. По оси камер проходят буровые орты, из них отрезные восстающие и щели. Руду отбивают зарядами в скважинах диаметром до 76мм глубиной до 25м. Руду выпускают через погрузочные заезды. Камеры нижележащих этажей располагают под целиками вышележащих. Очистные работы на вышележащем этаже опережают работы на нижележащем этаже. Отбойка развивается сплошным фронтом от фланга к флангу.
Потери руды при добыче подземным способом достигают 20%, разубожи-вание - 40%.
Стоки обогатительной фабрики содержат до 40-45 мг/дм молибдена и вольфрама. Состав пульпы способствует повторному переходу вольфрама и молибдена в растворимые соединения. Естественное содержание этих металлов (5 и 1 мг/дм3 соответственно) повышается на 1мг/дм3, что в 10 раз превышает ПДК.
Руды Тырныаузского месторождения обогащаются легко. После крупного дробления на обогатительной фабрике они измельчаются в мельницах МШР-3200x3100, работающих в замкнутом цикле со спиральными классификаторами 2КСН-2,4, и в виде пульпы поступают на флотационное обогащение в тяжелых суспензиях с отсадкой.
Крупность продукта измельчения, подаваемого на флотацию, - 60-62% класса -0,08 мм. Отвальные хвосты обогащения перекачиваются в хвостохрани-лище. Рудоподготовка предусматривает самоизмельчение крупно-дробленной руды в мельницах "Каскад" до диаметра 7мм с доизмельчением крупнозернистой фракции до 62% класса -0,08 мм в мельницах МШР-3600х5000, работающих в замкнутом цикле с классификаторами ІКСН-3,0.
Цикл флотации сульфидных минералов производят в присутствии собирателя (бутилового ксантагената) и депрессора (сернистого натрия) в медно-молибденовой селекции.
В цикле флотации окисленных минералов жирнокислотными собирателями используются интенсифициирующие добавки реагента-модификатора на основе низкомолекулярных карбоновых кислот.
Основные рудовмещающие породы месторождения: скарны (45%), скарни-рованные мраморы (32%), биотитовые роговики и гранитоиды (21%), амфиболо-вые роговики (2%) относятся к классу карбонатов.
Карбонаты сложены кальцитом, доломитом и магнезитом с включениями глин, органики, кварца, кремня и других. Они включают разновидности: известняк, глина и мел и различаются содержанием доломита и кальцита. Кальцит - минерал класса карбонатов, СаСОз- Главная составляющая часть известковых пород: известняков, мраморов, кальцифиров и других.
Мрамор - полнокристаллическая метаморфическая карбонатная порода, образовавшаяся в результате перекристаллизации известняка или доломита.
Скарн - высокотемпературная контактово-метасоматическая горная порода, сложенная известковыми или магнезиально - железистыми силикатами. Образование скарнов происходит путем химического взаимодействия находящихся в контакте алюмосиликатных и карбонатных пород посредством высокотемпературных растворов.
Исследование влияния подготовки хвостов на прочность смеси
Рудное тело Главного скарна, в котором заключено более 60% запасов месторождения, представляет собой залежь с падением крыльев на север и юг под углом 60-70 и погружением замковой части к востоку под углом 55-60. Мощность залежи в перегибе- 100-120 м, на флангах-до 3-5 м.
Руда и породы характеризуются высокой крепостью и хорошей устойчивостью. Крепость по М.М. Протодьяконову и плотность скарновых руд — 16-20 и 3 т/м , пород висячего бока (роговики) - 12-14 и 2,6 т/м , пород лежачего бока (мраморы) - 8-12 и 2,5 т/м3. Руда не склонна к слеживаемости и самовозгоранию. Коэффициент разрыхления руды 1,5.
При посадке потолочин и целиков блоков обрушение сопровождается подвижками пород в воронке обрушения. По Главному скарну развивается обрушение налегающих пород с образованием единой воронки. С увеличением глубины разработки обрушение висячего бока в мощной части Главного скарна стало плавным. В мощной части Главного скарна воронки развиваются со скоростью от 20 до 50 мм/с.
Для выявления механизма сдвижения пород нами исследовано состояние напряженно-деформированного массива в элементах Северо-Западного и Главного скарнов и борта карьера. Это сделано путем обобщения и анализа результатов ранее выполненных на месторождении работ [21,49].
Комплекс исследований включал инструментальные наблюдения, моделирование методами фотомеханики и математической теории упругости. Методика наблюдений включала также съемку воронок на земной поверхности с фиксацией динамики их развития и построением опасных зон. Количественная оценка параметров сдвижения дана на основе данных наблюдательных станций с реперами (рис.ЗЛ). Профиль № 1
Схема реперных профилей наблюдательной станции: а, б - односторонний и двухсторонний профили; 1,2- опорные и рабочие реперы; 3 - рудное тело
На Северо-Западном скарне при размерах выработанного пространства 650 м по простиранию и 400 м по падению образовалась зона обрушения, и на земную поверхность вышли воронки от отработанных блоков (рис.3.2). Рис. 3.2. Развитие деформаций рудовмещающего массива: а - расположение воронок обрушения в плане; б - проекция на вертикальную плоскость
Процесс сдвижения проходит вяло, а величина сдвижения мала. Наибольшее оседание -149 мм. Угол обрушения, построенный с раскрытием от наиболее выступающей части выработанного пространства гор. 2762м, равен 84. Угол разрывов, построенный на середину интервала 14-15 с горизонтальными деформациями Е = 3,3.10"3 и раскрытой тектонической трещиной, равен 69.
В восточной части станции, заложенной в орте, ранее отмечались сдвижения горных пород при отработке нижележащих блоков. После 1981 г. процесс сдвижения горных пород замедлился. В 1989 г. на гор. 2537 м произошло обрушение пород с активизацией процесса сдвижения. Наибольшее оседание составило 102 мм. Горизонтальные деформации в интервале реперов - 35-36, в зоне тек-тонического нарушения Е = 8,3.10. По данным наблюдательной станции процесс сдвижения активизируется, что сопровождается раскрытием трещин разрыва на земной поверхности (рис.3.3).
Наибольшее оседание (600 мм) имеет репер 7, скорость оседания которого достигала 15 мм/сут. В результате горных работ на земной поверхности в течение одного года образовалось 13 воронок. Время стояния пород - от 10 до 128 с при объеме выпуска руды от 10000 до 100000 тыс. т.
Появление воронок сопровождается оседанием земной поверхности со скоростью около 20 мм/сутки и возникновением трещин. Воронки образуются при глубине горных работ 80 - 550м. Минимальное время образования воронки - 5-Ю дней, максимальное - 3 года. Особенность процесса обрушения пород - ограниченность по площади. По мере выпуска горной массы происходит опускание пород, а затем и земной поверхности. Время обрушения редко превышает 2-3 недели.
В массиве лежачего бока Главного скарна сдвижений не обнаружено. Показания глубинных реперов на северо-западном фланге Главного скарна (гор. 2827) м) свидетельствуют о том, что средняя скорость смещения массива в 1991 г. составила 5,7 мм/мес. при критической скорости 40 мм/мес.
Северо-Западный борт карьера «Мукуланский» имеет высоту более 700 м с углом наклона 26-27. Высота уступов - 50-55 м с углом откоса 50 и около 70 м с углом откоса 40. Зону обрушения рассматривают как сыпучую среду, характеризующуюся отсутствием сцепления и поверхностей ослабления типа тектонических трещин. Расчетный угол наклона борта в ней может достигать угла естественного откоса, условно равного углу внутреннего трения пород 37-38 при неограниченной высоте.
Зона влияния разрыва определяется величиной критической деформации земной поверхности - горизонтальным растяжением, а также наклоном и кривизной разрывных структур, возникающих вследствие подземных работ.
Слепую залежь отрабатывали подземным способом камерно-целиковой системой с заполнением пустот сухой закладкой. Камеры высотой 95 м с размерами 30x30 м в плане разделяли между камерными целиками таких же размеров. Так, камеры 6-7 расположены под подошвой северного борта на глубине 120 м.
В камере 7 произошло обрушение потолочины с выходом воронки на поверхность карьера. При выпуске руды из камер воронка расширялась, затронула верхнюю часть между камерного целика и достигла ширины по простиранию 50 м и вкрест простирания - 30 м.
Наблюдательная станция зафиксировала скорость оседания пород - 2,7 м/сут., в то время как на высоте 175 м от камер скорость оседания массива пород не превышала 14 мм/сут. После образования воронки поверхность над камерами просела еще на 5,5 м, а на гор. 2435 м скорость оседания уменьшилась до 2 мм/с. В последующем воронка обрушения была засыпана породами объемом око-ло 5000 тыс. м . На откосе, примыкающем к воронке обрушения, породы не сдвигаются. Висячий бок Слепой залежи, в котором расположены уступы карьера, сложен биотитовыми роговиками. Структурные блоки образованы системами трещин с простиранием для первой системы 50-60, углом падения 55-60; для второй системы- 100-110 и 60-70 и для третьей системы- 170-180, 25-30 .
Состояние борта оценивается инструментальными наблюдениями по профильным линиям. Так, трещины с раскрытием до 15-20см в нижней 10-метровой части уступа между гор. 2435 и 2385 м раскрыты в сторону простирания борта, а не в направлении воронки обрушения.
Деформирование борта карьера сопровождается образованием трещин в его нижней части. Скорость оседания пород в районе воронки обрушения не превышает 3 мм/сутки при минимальной величине 0,3 мм/сутки.
Деформирование борта карьера высотой 80 м с углом наклона 40 в верхней части проходит по тектонической трещине. Сложением сил сцепления при скольжении определено, что участок северного борта имеет коэффициент запаса устойчивости 1,34. Корректировка расчета влияния устойчивости борта на очистную выемку дает величину коэффициента запаса устойчивости 1,53.
Расчетами определено, что в случае образования воронки обрушения в горных выработках коэффициент запаса устойчивости уменьшается на величину до 30%.
Исследование работы массива в условиях объемного сжатия
Поддерживающие свойства материалов, подаваемых в камеру в качестве малопрочной закладки, определяются их давлением в плоскости, ориентированной по нормали к закладочному потоку а/ и боковым давлением за счет горизонтального распора (7ХР, которые зависят в значительной мере от плотности укладки смесей ур (рис.3.8).
Схемы к определению сил, действующих в искусственном массиве: а,б-силы, действующие на слой по простиранию и вкрест простирания; 6 и а -углы падения рудного тела по простиранию и вкрест простирания; Р- вертикальная сила давления вышележащих слоев на элементарный слой dH; R-реакция нижних слоев закладки; dG- масса слоя; dP - горизонтальные силы давления на породные стенки; dR-реактивные силы от породных стенок; dF- силы трения Горизонтальный слой толщиной dH на некоторой глубине от поверхности закладочного массива в результате статического давления и динамических нагрузок вышерасположенных слоев с/ уплотняется. Плотность закладочного массива в слое зависит от высоты заложенной камеры Нк и описывается экспоненциальной зависимостью вида: УР = ЪеШк, (3.32) где b и X - коэффициенты уравнения регрессии: у К 6 = (3.33) -— ,кг/м3; Х=0,0043мч. 1,55 где у и Кр - объемный вес и коэффициент разрыхления закладки.
В выделенном слое возникают горизонтальные напряжения. На слой в горизонтальном направлении действуют создаваемые ими равные по абсолютной величине и обратные по направлению силы dP - axpdH. Со стороны стенок камеры на элементарный слой действуют реактивные силы dR = -dP.
Каждая из сил dP раскладывается на две составляющие: по нормали к стенкам камеры dN и в вертикальном направлении dFji. Силы dN вызывают силы трения dF-rp между частицами закладки выделенного слоя и стенками камеры. Силы же ід имеют направление, совпадающее с породным потоком, и способствуют перемещению выделенного слоя в сторону основания камеры. На элементарный слой действуют: вертикальная сила Рь от давления вышележащих слоев закладки, сила тяжести слоя dG и реакция нижних слоев массива R: Pb = al{Mo + 2Hctg0l dG = y? g(M0+2Hctgfi)dH; R = -{a?+daXMQ+2HctgP}, (3.34) dR = dP = -a?ndH\ dH = dp/ dH m sin/? sin# dFTp = -2fdN = -2f j?n dFb= jPndHctgp, где Yp - плотность закладки; g - ускорение силы тяжести; f- коэффициент трения закладки о стенки камеры; п - коэффициент бокового давления: (335) В условиях равновесия сумма вертикальных проекций сил, деиствугощих на выделенный слой, равна нулю: Pb + dG - R + dFTp sin р + сШд = 0. (3.36) После преобразований: do 2n(f-ctg0) gP= xiu dH MQ+2Hctgf3 z При (3=90 выражении принимает вид: (3.37) del 2nf D , mv dH Mn z & (3.38) Для уравнения существует условие: при Н=0 и с/ -0. Общее уравнение имеет вид: стр -е М ъ { м0) (3.39) Постоянная интегрирования с: c = -g Л + 2г (3.40) 2nf гтР - gb и М, Я + (А&ХН V Мо gb л+ 2"/ J Мп (3.41) или а, gb 5" = А+2чг мп и. 2«/.w ,ЛЯК __ м0 (3.42) }_1 олО При P=1S0 -а, для камеры с параллельными стенками нормальное давление закладки: dGl , 2и/ _ since-/cosa dH X + (і + f ctgcc) 1 + / ctga 2и/ (3.43) Общее решение уравнения: 0J;=g——г- b l + fctga л 2nf M0{\ + fctga) 2nf ,MU . M0(l+fcega) -И. (3.44) олО при a=90 af = gbM0 X M0 + 2nf (3.45) -олО. Величина нормального давления закладки при а=90 = / кРЩ (0,0043М0 + 2«/)-1, н. Ми \ е0,0043//к _е Мй (3.46) Путем ввода коэффициентов b и X получается уравнение для расчета azp при ос=90 . Величина а/: a/ = па/. (3.47) Предложенные формулы отличаются от известных формул тем, что учитывают динамику уплотнения малопрочной закладки.
Модель упрочнения массива закладкой Рабочая гипотеза управления состоянием массивов закладкой пустот твердеющими смесями состоит в том, что при наличии горизонтального распора смеси ее прочность может быть снижена при сохранении надежности поддержания породного массива.
Поддерживающие свойства материалов, подаваемых в камеру в качестве закладки, определяются их давлением в плоскости, ориентированной по нормали к закладочному потоку с/ и боковым давлением за счет горизонтального распора схр, которые зависят в значительной мере от плотности укладки смесей ур.
В результате статического давления и динамических нагрузок вышерасположенных слоев в процессе твердения а/ смесь уплотняется. В массиве закладки возникают напряжения. В горизонтальном направлении действуют равные по абсолютной величине и обратные по направлению силы давления и реакции отпора.
Силы вертикального давления действуют по нормали к стенкам камеры и в вертикальном направлении.
На элементарную частицу искусственного массива действуют: вертикальная сила от давления вышележащих частиц закладки, ее масса и реакция нижних частиц массива. Без учета искажения действия сил и их реакций: Давление вышележащих частиц закладки: Р = of (3.48) Масса элементарного участка закладки: G=ypgh (3.49) Реакция нижних частиц массива: R = -[cr?) (3.50) В процессе подачи закладки и во время набора прочности под действием сил давления между частицами закладки и стенками камеры возникают силы трения: FTp=-2f Jpztih, (3.51) где G -вес закладки, МПа; ур - плотность закладки, МПа; g - ускорение силы тяжести; f- коэффициент трения закладки о стенки камеры; h-высота столба давления; п - коэффициент бокового давления: л = - -. (3.52) Величина горизонтального распора: axp = nazp. (3.53)
Перераспределение сил происходит в массиве в течение времени твердения смеси t и, за счет укорочения связей между материалами, упрочняет массив. Упрочнение связано с величиной горизонтального распора п.
Модель набора прочности закладки с учетом геомеханики процесса: = Ки«( 7с,+ зЧэ) (3-54) Оптимальные условия для набора прочности закладки на основе хвостов обогащения создаются при увеличении бокового распора за счет сплошного порядка выемки руд от одного фланга к другому, что иллюстрируется рис.3.9.
Технология подготовки и размещения твердеющих смесей
Схема извлечения металлов из растворов Раствор попадает в катодные камеры аппарата ЭХО, деминерализуется, повышает величину рН и снижает остаточную жесткость. При повышении рН католита в нем образуются осадки в количестве около 1/10 от объема католита с влажностью 80-90%, которые содержат металлы. Анолит ЭХО проходит двухсту 122 пенчатую обработку в многокамерном аппарате ЭДА с катионно- и анионнооб-менными мембранами [54].
Обессоленная вода - дилюат ЭД сбрасывается в гидросеть или используется для технических целей - питание котельной, компрессорной и т.д. Рассол ЭД -концентрат металлосодержащих солей направляется на переработку. Физико-электрический регламент установки дан в табл. 4.14.
Для извлечения из рассолов металлических ингредиентов используются сорбенты: для катионов - чаще всего сульфакатионит КУ-2х8Н; для анионов -анионит РОССИОН -1П. Извлечение катионов - 98-99%, анионов - 96-97%.
Для изготовления твердеющих смесей нами рекомендуется модернизированный закладочный комплекс (рис.4.13) [29,73,108, ИЗ]. Заполнитель с помощью питателей (13), конвейера (17) через течку (27) и грохот (10) подается в смеситель (29). Добавки к вяжущему с помощью питателей (13) и конвейеров (17,28) подаются в мельницу (26), затем в смеситель (29). Вяжущее попадает в расходный бункер (8), на автоматический дозатор СВ-71А (9) и в смеситель (29).
Смеси транспортируют до горизонтов по скважинам, затем по трубам диа-метром-219 12 мм ГОСТ 8732-78 (рис.4.14). Максимальная длина транспортирования смесей - 1500м. При небольшой высоте столба закладки, не дающего необходимого гидростатического напора, транспорт может быть самотечно 123 пневматическим или комбинированным. Вибровозбудители уменьшают сопротивление движению смесей.
Рекомендуемая технология приготовления и транспортирования твердеющих смесей: 1 - склад шлака; 2 - дезинтегратор-актива тор ДУ-65; 3 - емкость для цемента; 4 - конвейер; 5 - вертикальная вибромельница МВВ-07; 6 - смеситель; 7 - скважина; 8 - закладочный трубопровод; 9 - выработанное пространство; 10 - искусственный массив; 11 - отбитая руда
Критерием эффективности применения компонентов закладки являются затраты на ее приготовление: С+ЕК т т,руб./м\ (4.19) где С - эксплуатационные затраты, руб./м3; Е = 0,15 - нормативный коэффициент; К - капитальные затраты, руб/м3. Затраты зависят от вида закладки, ее прочности и производственной мощности закладочного комплекса.
Изменение удельных капитальных затрат в зависимости от производственной мощности рудника определяется зависимостью: К = тр- 583,руб./м3 , (4.20) где т - эмпирический коэффициент, различающийся для видов закладки; р - производственная мощность закладочного комплекса, тыс.м3/год. Изменение удельных затрат на зарплату (С1) и амортизацию основных фондов (С2) в зависимости от производственной мощности закладочного комплекса для цементной и хвостовой закладки описывается зависимостью: С1 + С2 = пр 63,руб./м3, (4.21) где п - для хвостовой закладки - 63,67, для цементной - 34,84. Материально-энергетические затраты зависят от стоимости и расхода компонентов смеси с учетом затрат, связанных с подготовкой вяжущих: Сз_4 = Свб + Сз3 + Сэнв РУб./м3, (4.22) где Св Сз -стоимость вяжущего и заполнителя, руб.; Qw- энергетические затраты на подготовку вяжущего, руб.; g ,g -расход соответственно вяжущего и заполнителя на 1 м3, кг.
Технологии повышения объемного сжатия закладочных смесей используют возможности регулирования уровня напряжений во вмещающих массивах и снижают деформации в них (рис.4.15).
Целевой функцией математической модели эколого-экономического регулирования производства является максимум прибыли от снижения потерь и разу-боживания руды при разрушении массива.
Математическая модель позволяет обосновать эффективность природосберегающих технологий с применением метода дискретного программирования при достаточном информационном обеспечении.
