Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние вопроса и постановка задач исследования 8
1.1 Анализ опыта применения систем разработки с обрушением руды при доработке приконтурных запасов карьеров
подземным способом 8
1.2 Анализ факторов, влияющих на показатели извлечения при отработке прибортовых запасов карьеров системами разработки с обрушением руды и вмещающих пород 21
1.2.1 Крупность налегающих пород 21
1.2.2 Угол наклона основания блока 27
1.2.3 Угол откоса борта карьера 35
1.2.4 Анализ существующих методик оптимизации показателей извлечения при выпуске руды под налегающими породами 36
1.3 Анализ методов обеспечения устойчивого состояния подработанного борта карьера формированием пригрузки и определения ее параметров 38
1.4 Выводы по главе 1 45
Глава 2 Методика экспериментальных исследований по изысканию оптимальных параметров пригрузки 48
2.1 Определение масштаба моделирования выпуска руды под налегающими породами и параметров модели 48
2.2 Влияние крупности налегающих пород пригрузки на показатели извлечения руды 54
2.3 Исследование процесса проникновения мелких частиц породы через крупные куски руды при выпуске 56
2.4 Влияние угла наклона основания блока на показатели эффективности использования недр 60
2.5 Выводы по главе 2 64
Глава 3 Обоснование основных параметров пригрузки, обеспечивающих высокие показатели извлечения при отработке приконтурных запасов 65
3.1 Крупность пород пригрузки 65
3.2 Угол наклона основания блока 72
3.2.1 Оценка влияния угла наклона основания блока моделированием на эквивалентных материалах 72
3.2.2 Аналитическое обоснование влияния угла наклона основания блока 75
3.3 Методика оптимизации показателей извлечения руды из недр с учетом угла наклона основания блока и крупности налегающих пород 85
3.4. Методика определения параметров пригрузки, обеспечивающей устойчивое состояние подрабатываемого борта карьера 91
3.5 Выводы по главе 3 98
Глава 4 Разработка рекомендаций и их технико-экономическая оценка 100
4.1 Основные требования и технологические схемы получения классифицированного по крупности материала пригрузки бортов карьеров 100
4.2 Апробация технологических решений по учету влияния размеров кусков породы и руды на показатели извлечения в промышленных условиях 105
4.3 Методика оценки экономической эффективности предлагаемых технологических решений 4.4. Выводы по главе 4 117
Заключение 118
Библиографический список
- Анализ факторов, влияющих на показатели извлечения при отработке прибортовых запасов карьеров системами разработки с обрушением руды и вмещающих пород
- Влияние крупности налегающих пород пригрузки на показатели извлечения руды
- Оценка влияния угла наклона основания блока моделированием на эквивалентных материалах
- Апробация технологических решений по учету влияния размеров кусков породы и руды на показатели извлечения в промышленных условиях
Введение к работе
Актуальность работы При комбинированной отработке месторождений в основании и бортах карьеров остаются запасы руды, которые отрабатывать открытым способом нерентабельно Рудные зоны характеризуются сложной морфологией, проявляющейся в невыдержанных границах выклинивания и растянутости рудных участков по простиранию и высоте бортов Отработка приконтурных к карьеру запасов подземным способом системами с обрушением руды и вмещающих пород обеспечивает высокую интенсивность освоения запасов и низкую себестоимость добычи руды
При выемке мощных рудных зон, расположенных вдоль борта, для обеспечения его устойчивости и изоляции подземного очистного пространства от карьерной атмосферы необходимо формирование пригрузки Однако материал пригрузки, содержащий большое количество мелких фракцій, является дополнительным источником разубоживания и, как следствие, ухудшения показателей извлечения руды Факторами, обусловливающими низкие показатели извлечения руды при отработке выклинивающихся рудных зон с горизонтальным основанием блока, являются подработка породного треугольника, либо оставление рудного целика, а также непостоянная высота выпуска при формировании дополнительных дучек в лежачем боку залежи
В связи с этим обоснование параметров пригрузки, обеспечивающей требуемые показатели извлечения руды из недр при ведении работ с массовым обрушением и устойчивое состояние подрабатываемых бортов карьеров, является актуальной задачей, имеющей важное научное и практическое значение для горного производства
Целью работы является обоснование параметров технологии выемки приконтурных запасов карьеров системами разработки с обрушением руды и вмещающих пород, обеспечивающей высокие показатели извлечения *
Идея работы состоит в использовании выявленных зависимостей потерь и разубоживания руды от гранулометрического состава материала пригрузки борта карьера и угла наклона основания блока для обоснования параметров технологии выемки приконтурных запасов карьеров системами разработки с массовым обрушением.
Основные задачи исследований:
анализ геологической ситуации и опыта отработки приконтурных запасов системами с обрушением руды и вмещающих пород на рудниках,
анализ существующих методик прогнозирования и оптимизации показателей извлечения руды, обоснования для пригрузки параметров, обеспечивающих устойчивое состояние подработанного борта карьера,
обоснование крупности кусков материала пригрузки, обеспечивающей требуемые показатели извлечения руды из недр,
установление влияния угла наклона основания блока на показатели извлечения руды,
* - Работа выполнена при финансовой поддержке Правительства Челябинской области -грант № 39-06 А
разработка методики оптимизации показателей извлечения руды, учитывающей угол падения рудной залежи при формировании наклонного основания блока и гранулометрический состав материала пригрузки и руды,
разработка методики расчета параметров пригрузки, обеспечивающих устойчивое состояние подработанного борта карьера,
технико-экономическая оценка предлагаемых технологических решений
Методы исследований: анализ зарубежного и отечественного опыта разработки приконтурных запасов карьеров системами разработки с обрушением, физическое моделирование на эквивалентных материалах, экономико-математическое моделирование, аналитические исследования, обработка и технико-экономический анализ экспериментальных данных на ЭВМ с использованием Exell, Vusml Basic for Application
Положения, представленные к защите
-
Влияние отношения размеров кусков пород пригрузки к размерам кусков руды на показатели потерь и разубоживания подчиняется кусочно-заданной линейной зависимости, причем в области фильтрации за счет интенсивного просачивания мелких налегающих пород в зазоры между крупными кусками руды угловой коэффициент прямой больше, чем в области сепарации
-
Классификация пород по крупности, осуществляемая для исключения частиц мелкой фракции при формировании пригрузки борта карьера, обеспечивает снижение показателей потерь и разубоживания при выпуске на 2-8% по сравнению с использованием в качестве пригрузки неклассифицированного по крупности материала
3 При отработке наклонных и выклинивающихся рудных зон
формирование наклонного основания выемочной единицы по контакту с
вмещающими породами за счет снижения количества руды в гребнях уменьшает
потери на 4-7% по сравнению с горизонтальным основанием
Научная новизна работы состоит в
установлении зависимости показателей извлечения руды от гранулометрического состава материала пригрузки и руды,
выявлении закономерностей влияния угла наклона основания блока на показатели извлечения руды при выпуске,
разработке методики оптимизации показателей извлечения, учитывающей угол наклона лежачего бока рудной зоны и гранулометрический состав руды и материала пригрузки;
разработке методики определения параметров пригрузки, обеспечивающей устойчивое состояние подработанного борта карьера и учитывающей геометрические размеры подработки рудных зон
Достоверность научных положений подтверждается представительным объемом лабораторных и аналитических исследований, сходимостью
теоретических и экспериментальных данных, полученных методами физического и математического моделирования
Личный вклад автора состоит в обосновании параметров пригрузки: высоты и грансостава пород, разработке методики оптимизации показателей извлечения руды, учитывающей угол наклона лежачего бока рудной зоны и гранулометрический состав руды и материала пригрузки, определении технико-экономических показателей отработки рудной зоны
Практическая ценность работы заключается в создании методик оптимизации показателей потерь и разубоживания руды с учетом установленных закономерностей влияния грансостава пород пригрузки и руды, угла заложения основания блока, расчета высоты пригрузки, обеспечивающей устойчивое состояние подработанных бортов карьеров
Реализация рекомендаций Результаты работы внедрены на ОАО «Александрийская ГРК» и рекомендуются для дальнейшего использования в условиях рудников, отрабатывающих приконтурные запасы карьера системами разработки с массовым обрушением
Апробация работы: результаты работы докладывались на научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2007г), международных научно-технических конференциях «Комбинированная геотехнология развитие способов добычи и безопасность горных работ» (Магнитогорск, Сибай, Аркаим, 2003) и «Комбинированная геотехнология масштабы и перспективы применения» (Магнитогорск - Учалы, 2005), и ежегодных научно-технических конференциях МГТУ в период 2003-2007
Публикации: по теме диссертации опубликовано 8 научных статей
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 105 наименований и содержит 131 страницу машинописного текста, 49 рисунков, 21 таблицу
Автор выражает искреннюю признательность сотрудникам кафедр ПРМПИ и МДиГ ГОУ ВПО «МГТУ им Г И Носова», ОАО «Александринская горнорудная компания» за ценные советы и оказанную помощь
Анализ факторов, влияющих на показатели извлечения при отработке прибортовых запасов карьеров системами разработки с обрушением руды и вмещающих пород
«Высокогорское рудоуправление» (Россия) [35,60] разрабатывает комбинированным способом с совмещением открытых и подземных работ серию пластообразных и линзообразных железорудных залежей мощностью от 2—6 до 15—20 м и более, а также залежи сложной конфигурации мощностью до 140 м. Эксплуатация месторождения осуществляется карьером «Главный» и шахтой «Магнетитовая».
Отработка рудных тел в северо-восточном борту Главного карьера была начата в 50-х годах. Общая высота борта около 200 м (рис. 1.4, а). Первый опытный блок массой 100 тыс. т руды был расположен между гор. +215 м и гор. +150 м. Подготовка блока осуществлялась проведением полевого откаточного штрека и двух ортов, расположенных на расстоянии 50 м друг от друга. Добычу производили согласно варианту системы разработки предусматривающей обрушение основных запасов на вертикальную компенсационную камеру. Массив обуривали из буровых ортов и буровой штольни, пройденной из карьера (рис. 1.4, б). аккумулирующий штрек № 1 После извлечения запасов компенсационной камеры с размерами в плане 28 х13 м был осуществлен одновременный взрыв скважин и минных зарядов общей массой 35080 кг взрывчатых веществ (ВВ). После обрушения пород образовался провал площадью 2500 м2 небольшой глубины, которая увеличивалась по мере выпуска руды. Для обеспечения безопасности открытых работ в нижней части карьера на борту оставили предохранительную берму шириной 20 м, на которой образовали породный навал высотой 3—5
«Естюнинское месторождение» (Россия) [35] железных руд разрабатывается последовательным открыто-подземным способом, при этом до глубины 140 м месторождение отработано карьером. Выемку подкарьерных запасов производят этажно-камерной системой разработки с погашением целиков и потолочины. На руднике принят комбинированный способ проветривания. Участки массива месторождения, проветриваемые в режиме разрежения, извлекаются под предварительно созданным изолирующим навалом скальных пород мощностью 30 м (рис. 1.5). На участках, где навал пород отсутствовал, для предупреждения замыкания вентиляционной струи на атмосферу оставляли слой обрушенной руды мощностью 15—20 м. Аналогичным образом отрабатывались Ауэрбаховское, Валуевское, Абаканское, Лебяжинское железорудные месторождения. В период перехода на подземные работы широко применялось обуривание потолочин из карьера, что позволило сократить объем подземных выработок, повысить производительность труда бурильщиков в 2—3 раза. Применялись системы разработки этажного и подэтажного принудительного обрушения, этажно-камерные. На Абаканском месторождении отдельные участки отрабатывали с совмещением открытых и подземных работ в вертикальной плоскости. При этом на участках взаимного влияния подземных и открытых работ ограничивалась область применения систем с массовым обрушением, согласовывалось время производства массовых карьерных и подземных взрывов, был организован совместный водоотлив.
«Бакальское рудоуправление» [35,72] осуществляет комбинированную разработку железорудного сидеритового месторождения, расположенного на западном склоне Уральского хребта в Челябинской области. Ново-Бакальское и Северо-Шиханское месторождения разрабатываются Ново-Бакальским карьером и шахтой «Сидеритовая». Рудное тело представляет собой пластообразную рудную залежь, имеющую невыдержанные контакты с вмещающими породами. Угол падения висячего бока 45-60, лежачего - 50- 70. Мощность залежи 25—60 м. Консервация значительных запасов в охранных целиках борта карьера сдерживала развитие подземной добычи. Было принято решение об отработке запасов охранного целика в зоне погашенного борта карьера системами с обрушением.
Опытный блок был расположен на участке восточного борта карьера, где открытые работы достигли проектных границ до отметки +620 м (рис. 1.6, а). Длина блока 95 м, ширина 50 м, высота 70 м. При добыче использована система этажного принудительного обрушения с отбойкой руды на вертикальную компенсационную камеру и скреперной доставкой. Отрезная щель шириной 11 м, длиной 95 м и высотой 70 м, предназначенная для образования компенсационной камеры, располагалась в наиболее богатой части блока над
Однако при образовании отрезной щели после обнажения кровли на площади 500 м2 произошло обрушение потолочины с выходом воронки в карьер. В ходе дальнейшей отработки блока для исключения аэродинамических связей с поверхностью в зимний период производился выпуск только 50 % отбитой руды. Остальные запасы были извлечены в летний период. Отсутствие породной засыпки выработанного пространства позволило повысить показатели извлечения. После окончания выпуска выработанное пространство заполнили породами вскрыши.
Блок № 13 (рис. 1.6, б) был отработан системой подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды под налегающими породами вскрыши. Высота подэтажей изменялась от 10 до 20 м. Первоначально высота отвала вскрышных пород над блоком составляла 1-1,3 высоты отбиваемого слоя руды. Было установлено, что для улучшения показателей выпуска крупность кусков породы должна превосходить кусковатость рудной массы в 3 - 4 раза. Отсыпка пород продолжалась в период выпуска руды для сохранения устойчивости борта и изоляции подземных выработок.
Риддер-Сокольское месторождение [35,60,86] полиметаллических руд, расположенное в Восточном Казахстане, приурочено к антиклинальным складкам тектонического блока. Руды и вмещающие породы в основном крепкие (коэффициент крепости 14—18 по шкале проф. М. М. Протодьяконова) и устойчивые.
Влияние крупности налегающих пород пригрузки на показатели извлечения руды
Из анализа технической литературы и практики отработки месторождений следует, что функции, которые должна выполнять пригрузка при отработке прибортовых запасов системами с обрушением следующие: обеспечение устойчивости подрабатываемого борта и оптимальных показателей извлечения руды при ее выпуске из блока.
Практика комбинированной отработки месторождений системами разработки с обрушением руды и вмещающих пород под защитой пригрузки показывает, что отработку данной технологией ведут не только на месторождениях железных руд, но и полиметаллических руд («Принс-Лайэлл», Риддер-Сокольского месторождений), при отработке некоторых из них («Кинг и Джонсон») дно и борта карьера засыпают хвостами обогащения для обеспечения устойчивости подрабатываемых дна и бортов карьера; при отработке других, пригрузка создается, но параметры ее принимаются без достаточного обоснования. К тому же, для систем отработки данного класса характерна высокая интенсивность работ и технико—экономические показатели, однако, высокие потери и разубоживание руды сужают область применения данных технологий до отработки бедных руд. Найдя способ повысить извлечение руды из недр, возможно расширить область применения систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород до отработки богатых полиметаллических и железных руд.
Многими учеными было отмечено, что крупность налегающих пород должна быть больше, чем средняя крупность отбитой руды, однако неясно, какое соотношение крупностей пород пригрузки к крупности руды обеспечит максимальные показатели извлечения.
Исходя из практики разработки наклонных месторождений по безэтажной схеме, можно сделать вывод о том, что наклонное основание блока применяют либо на контакте лежачего бока с породами, либо заглубляют основание блока в породы лежачего бока. Однако, не было рассмотрено каким образом угол наклона основания блока влияет на показатели извлечения руды.
Анализ методик прогнозирования и расчета показателей извлечения руды из недр показал, что влияние угла наклона основания блока и крупностей руды и породы не учитывалось.
Существующие методики по определению высоты пригрузки, обеспечивающей устойчивое состояние подработанного борта карьера трудоемки и сложны в расчетах, особенно при оценке состояния подработанного борта, а также в них не учитываются параметры подработки борта карьера.
На основе анализа технической литературы и опыта отработки месторождений системами разработки с обрушением руды и налегающих пород сформулированы цель и задачи диссертационной работы.
Целью работы является обоснование параметров технологии выемки приконтурных запасов карьеров системами разработки с обрушением руды и вмещающих пород, обеспечивающей высокие показатели извлечения.
Задачи исследований: анализ геологической ситуации и опыта отработки приконтурных запасов системами с обрушением руды и вмещающих пород на рудниках; анализ существующих методик прогнозирования и оптимизации показателей извлечения руды, обоснования для пригрузки параметров, обеспечивающих устойчивое состояние подработанного борта карьера; показатели извлечения руды из недр; установление влияния угла наклона основания блока на показатели извлечения руды; разработка методики оптимизации показателей извлечения руды, учитывающей угол падения рудной залежи при формировании наклонного основания блока и гранулометрический состав материала пригрузки и руды; разработка методики расчета параметров пригрузки, обеспечивающих устойчивое состояние подработанного борта карьера; технико-экономическая оценка предлагаемых технологических решений.
Определение масштаба моделирования выпуска руды под налегающими породами и параметров модели
Исследование выпуска руды в натурных условиях связано с большими трудностями как производственного, так и организационного характера. В связи с этим моделирование процесса выпуска получило широкое распространение. Для выявления закономерностей движения и истечения руды при выпуске под обрушенными породами в основном пользуются методом моделирования в поле силы тяжести. Точность воспроизведения процесса на модели и пересчета результатов на натуру зависит от выбранных критериев подобия. Вопросам подобия процессов на модели и в натуре посвящено большое количество работ [4,23,62,74].
Подобными называются явления, происходящие в геометрически подобных системах, если у них во всех сходственных точках отношения одноименных величин есть постоянные числа. Эти отношения называются константами подобия, они равны масштабу моделирования. Подобие явлений можно выразить и посредством критериев подобия [74,81].
При моделировании в поле силы тяжести для сохранения подобия процессов выпуска на модели и в натуре необходимо и достаточно, чтобы частицы были геометрически подобны, соотношение размеров выпускного отверстия и частиц, а также объемные веса сыпучего материала на модели и в натуре — одинаковы. Это автоматически обеспечивает равенство углов внутреннего трения, сил сцепления и сохранение масштаба скорости [4].
При моделировании процесса выпуска в поле силы тяжести необходимо соблюдать геометрическое подобие частиц модели и натуры. Это требуется не только при исследовании проходимости частиц через выпускные отверстия, но и при определении потерь руды на днище блока. Величина потерь зависит от распределения скоростей движения в сыпучей среде, а подобие скоростей истечения сыпучего тела обеспечивается лишь при постоянстве соотношения размеров выпускного отверстия и частиц. Исследования Б. Е. Гордона и В. Р. Именитова, И. А. Ковалева и В. С. Уралова [23] и других показали, что моделирование выпуска в поле силы тяжести при соблюдении геометрического подобия дает результаты с достаточной для практического приложения в горном деле точностью, если масштаб моделирования обеспечивает свободное истечение сыпучего материала. В этом случае подобие скоростей на модели и в натуре обеспечивается автоматически [4].
Обычно рекомендуют соблюдать равенство углов внутреннего трения, естественного откоса, гранулометрического состава, влажности, коэффициента разрыхления, подобие величин сцепления, зацепления и других физико-механических свойств, влияющие на сыпучие свойства руды.
Однако практически не удается соблюсти равенство или подобие этих величин. Поэтому подавляющая часть лабораторных опытов всех исследователей проведена без соблюдения подобия натуры и модели. Такие исследования приводили к серьезным ошибкам, когда пытались перенести количественные данные лабораторных опытов в натуру. Потери и разубоживание руды в лабораторных опытах получали обычно значительно меньше, чем на практике.
Оценка влияния угла наклона основания блока моделированием на эквивалентных материалах
В.А. Шестаков [92] отмечает, что при системах разработки с обрушением руды и вмещающих пород оптимальное соотношение между потерями и разубоживанием может быть установлено на основе изучения закономерностей их изменения по мере выпуска рудной массы из блока. При оптимальном уровне потерь и разубоживания руды применяемая технология обеспечивает максимальную эффективность отработки запасов.
Единственной методикой, позволяющей оценить закономерности изменения показателей извлечения в процессе выпуска, т.е. осуществлять прогнозирование и оптимизацию, поскольку также ведется расчет прибыли для каждого значения извлечения рудной массы, является методика, предложенная в работе И.Т. Слащилина [83]. Взяв ее за основу, дополнили полученными на основе исследований закономерностями, учитывающими влияние угла наклона основания блока - лежачего бока рудной зоны, и отношения размеров породы (пригрузки) к руде на показатели извлечения.
Исходными данными для прогнозирования и оптимизации показателей извлечения в процессе выпуска являются: физико-механические характеристики руды и породы (показатель сыпучести, объемный вес руды и породы, коэффициент разрыхления руды, размеры кусков породы и руды); параметры блока - высота этажа, площадь блока, между выпускными выработками, угол наклона основания блока, схема расположения выпускных выработок (шахматное или параллельное) и количество контактов с обрушенными породами по длине и ширине блока; содержание металла в руде и породе.
Рассчитываются показатели извлечения в первой и второй стадий выпуска по известным формулам, предложенным В.В. Куликовым и дополненным И.Т. Слащилиным. Если по горно-геологической ситуации имеется возможность формирования наклонного основания блока то, используя зависимости (3.7 -3.23) производится расчет площади гребней для данного угла наклона и соответствующего Ку.
С учетом размеров пород пригрузки и руды определяется значение отношения размеров породы к руде и соответствующее ему значение коэффициента изменения потерь и разубоживания руды в блоке: значение коэффициента изменения потерь и разубоживания определяется по следующей зависимости: Кп р = 1,84 - 4,34 пЛ . При расчете показателей извлечения третьей стадии выпуска пользуются зависимостями И.Т. Слащилина, полученные потери и разубоживание увеличиваются на соответствующее значение Кпр. Для каждого значения извлечения рудной массы рассчитывается прибыль, те значения потерь и разубоживания при которых прибыль принимает максимальное значение, и являются оптимальными показателями выпуска.
Алгоритм прогнозирования показателей извлечения руды с учетом угла наклона основания блока и крупности пород пригрузки приведен на рис.3.13. ( Начало J показатель сыпучести Р, объеьшыйвесрудиу, объемный sec порода уи коэффициент разрыхления рудыК , средшдаразгдер куска рудахdsj.j, федаийразмер куска породы dej параметры блока: высохаэтажа Н„, угол наклона основания блока а, площадь блока S$» расстояние тр&ъъщшв ът отвщстітжЬм, схема расположения ьтускньїх отверстий СРВО - 1-шахматное 1- параллельное, количество контактов с обрушенньши породами до длине МК и ширине NK блока; содержание металла в руде CR и породах СР
Пр ошводш-ся расчет площади гребней для данного а, к состаетствукщего ему 8 » Рассчитываются показатели ювлечеши для каждой ДОЇЬІ третьей стадии выпуска: штате извлечение Ив. потери РОТ, разубожздание R таибывь Пшб. Оптимальными приншлаютсж показ атели извлечение при которых прибыль максимальна
Вывод: параметры блока: Н , а, ВЛг 1 ; показатели извлечения в первой, второй и третьей стадиях вьптуека: Извлечение видимое Ив, Потери РОТ, Рвзубожш&ше R; оптимальные показатели выпуска: РОТ, R, Приб
Алгоритм оптимизации показателей извлечения руды, с учетом влияния угла наклона основания блока и крупностей породы Оценивается изменение потерь и разубоживания руды в процессе выпуска прибылью изменения прибыли в процессе выпуска, экстремум наблюдается при извлечении рудной массы 92%, соответствующие данному извлечению потери и разубоживание руды являются оптимальными, т.е. позволяющими получить максимальную прибыль. Полученная зависимость четко показывает необходимость не столько прогнозирования, сколько оптимизации показателей извлечения, что возможно только при анализе изменения показателей извлечения в процессе выпуска. 40 50 60 70 80 90 100 110
Для тех же исходных данных на рис 3.15 представлены результаты расчета прогнозных и оптимальных показателей извлечения с учетом угла наклона основания блока - лежачего бока рудной зоны по предложенной методике. Прогнозные и оптимальные показатели извлечения, учитывающие крупность пород пригрузки и крупность руды представлены на рис.3.16.
Рис.3.16. Результаты математического моделирования выпуска руды под налегающими породами пригрузки с учетом различных крупностей породы и руды. Анализируя результаты моделирования выпуска руды под породами пригрузки с учетом угла наклона основания блока - лежачего бока залежи, можно сделать вывод о том, что, действительно, угол наклона влияет на показатели извлечения, причем положительно, т.е. при формировании наклонного основания блока, чем больше угол его наклона, соответствующий углу наклона лежачего бока залежи, тем показатели извлечения руды из недр увеличиваются. С увеличением угла наклона основания блока с 0 градусов до 40 прогнозные потери и разубоживание руды в блоке уменьшаются с 12% до 8%, т.е. в 1,5 раза.
Результаты математического моделирования по установлению влияния соотношения крупностей налегающих пород и руды на показатели извлечения показывают, что с увеличением соотношения крупности породы к крупности руды с 0,25 до 1,75 прогнозные показатели извлечения уменьшаются с 15 до 7%, т.е в 2,14 раза. Оптимальные показатели извлечения для тех же условий также уменьшаются: потери с 18,71 до 8,26% , т.е. в 2,3 раза, разубоживание с 6 до 2,5%, т.е. в 2,4 раза.
Методика определения параметров пригрузки, обеспечивающей устойчивое состояние подрабатываемого борта карьера
Предлагаемая методика определения параметров пригрузки, обеспечивающей устойчивое состояние подрабатываемого борта карьера, предполагает, что массив горных пород изотропный, смещается одновременно во всех точках линии скольжения и во всех точках одновременно наступает предельное состояние. Такой метод расчета можно отнести к аналитическим методам, основанным на теории предельного состояния массива горных пород.
В основу методики положено утверждение, что пригрузка должна компенсировать снижение удерживающих сил, возникающее за счет изменения поверхности скольжения вследствие подработки борта карьера. В качестве исходных данных для расчета используются следующие горно-технические характеристики по соответствующему разрезу откоса борта: глубина карьера Нк, угол откоса борта карьера ctj, физико-механические свойства руд и пород,
Апробация технологических решений по учету влияния размеров кусков породы и руды на показатели извлечения в промышленных условиях
Для представленных к расчету данных с помощью методики определения оптимальных показателей извлечения руды (см. п. 3.3.) были рассчитаны значения прибыли и оптимальных показателей выпуска для четырех вариантов подготовки материала пригрузки. Четвертый вариант подготовки материала блока - базовый, который заключается в том, что материал пригрузки не подвергается классификации по крупности. Результаты расчета, а так же извлекаемая ценность для каждого варианта приведены в таблице 4.4.
Оптимальным является вариант подготовки материала пригрузки крупностью -1,2+0,4м, характеризуемый максимальной прибылью - 449,3 руб./т, и снижением на 4,6 % потерь по сравнению с базовым вариантом. Предлагаемый классифицированный по крупности материал пригрузки 116
Для оценки влияния угла наклона основания блока рассматривались три варианта: выпуск руды через горизонтальное основание с непостоянной высотой выпуска и углом откоса борта карьера 40 и равномерно -последовательным выпуском руды и наклонным основанием блока с углом наклона 20 и 40 при угле откоса борта карьера 40. С помощью алгоритма определения оптимальных показателей извлечения руды (см. п. 3.3) были рассчитаны значения прибыли и оптимальных показателей выпуска для базового варианта подготовки материала пригрузки: dn=-1,2+0,01м.
Ведение равномерно-последовательного выпуска с горизонтальным основанием блока и базовым вариантом пригрузки dn=-1,2+0,01м характеризуется наименьшей прибылью на 1 т добытых запасов: прибыль равна 368,9 руб/т потери составляют 19,2% , прибыль при формировании наклонного основания блока (0=40) и ведении равномерно-последовательного выпуска - 405,2 руб/т потери - 12,2%. Т.е. предлагаемое наклонное основание блока позволяет повысить прибыль на 36,3 руб./т за счет снижения потерь и разубоживания руды при выпуске на 7%.
Таким образом, формирование основания блока с наклоном равным углу откоса борта карьера позволяет повысить показатели использования недр и соответственно увеличить прибыль.
1. Предложены технологические схемы подготовки материала пригрузки, обеспечивающие различные показатели извлечения.
2. Показатели извлечения, рассчитанные для различного грансостава пород пригрузки: при отношении размеров кусков породы к руде 0,25 потери и разубоживание составляют 15%; для отношения размеров кусков породы к руде 1,75 потери и разубоживание - 7%, таким образом удаление мелких фракций породы из материала пригрузки позволяет увеличить показатели извлечения в 2,5 раза.
3. Расчеты по методике оптимизации показателей извлечения, учитывающей различные углы наклона основания блока, свидетельствуют, что увеличение угла наклона основания блока с 0 до 40 ведет к снижению потерь и разубоживания руды в блоке с 12 до 8%, т.е. в 1,5 раза.
4. Проведенный промышленный эксперимент по установлению влияния крупности пород пригрузки на показатели извлечения полностью подтвердил теоретически обоснованные выводы об увеличении извлечения при формировании пригрузки из более крупных кусков пород отвалов открытых горных работ.
В диссертационной работе, являющейся законченной квалификационной работой, дано новое решение актуальной для горнорудной промышленности задачи - повышения эффективности и полноты использования недр при освоении приконтурных запасов карьеров системами разработки с обрушением руды за счет применения классифицированного по крупности материала пригрузки и формирования наклонного основания блока при равномерно-последовательном выпуске.
Основные научные и практические результаты работы заключается в следующем:
1. Установлена возможность и целесообразность использования классифицированного по крупности материала пригрузки бортов карьеров при комбинированной отработке приконтурных запасов карьеров системами разработки с массовым обрушением.
2. Влияние отношения крупности кусков породы к крупности кусков руды на показатели извлечения подчинено кусочно-заданной зависимости: при dnldp 0,\3 значения показателей извлечения описываются зависимостью кп,р = і.из-4,з4. у } чт0 объясняется фильтрацией мелких частиц породы через зазоры между крупными кусками руды, а в промежутке 0,13-! "/ -ні изменение показателей извлечения описывается линейной
3. Разработана методика оптимизации показателей извлечения руды, учитывающая гранулометрический состав материала пригрузки и угол наклона основания блока при формировании его по контакту с вмещающими породами. 4. Показатели извлечения, рассчитанные для различного грансостава пород пригрузки: при отношении размеров кусков породы к руде 0,25 потери и разубоживание составляют 15%; для отношения размеров кусков породы к руде 1,75 потери и разубоживание - 7%, таким образом удаление мелких фракций породы из материала пригрузки позволяет увеличить показатели извлечения в 2,5 раза.
5. Расчеты по методике оптимизации показателей извлечения, учитывающей различные углы наклона основания блока, свидетельствуют, что увеличение угла наклона основания блока с 0 до 40 ведет к снижению потерь и разубоживания руды в блоке с 12 до 8%, т.е. в 1,5 раза.
6. Разработана учитывающая геометрические размеры подработки рудных зон методика определения параметров пригрузки, обеспечивающей устойчивое состояние подработанного борта карьера.
7. Пригрузка из классифицированного по крупности материала позволяет повысить показатели извлечения руды и соответственно увеличить прибыль на 80,4 руб./т (в ценах 2006г.) за счет снижения потерь на 4,6% по сравнению с базовым вариантом без классификации по крупности пород пригрузки.
8. Формирование основания блока (а=40) по контакту с вмещающими породами за счет снижения потерь руды на 7 % позволяет увеличить прибыль на 36,27 руб./т (в ценах 2006г.), по сравнению с вариантом горизонтального основания.
