Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние изученности вопроса, цель и задачи исследований 10
1.1 Горно-геологические условия разработки Гайского месторождения 10
1.2 Особенности технологии камерной выемки с твердеющей закладкой1 в условиях Гайского подземного рудника 15
1.2.1 Опыт применения этажно-камерной системы разработки с увеличенными геометрическими параметрами на Гайском подземном руднике 22
1.3 Опыт отработки камер С/увеличенными геометрическими параметрами на зарубежных и отечественных рудниках 26
1.4 Анализ теории и практики повышения эффективности технологии камерной выемки с твердеющей закладкой 34
1.5 Цель, задачи иметоды исследований 47
2 Исследование влияния увеличенных геометрических параметров камеры на эффективность ее отработки 49
2.1 Систематизация вариантов отработки камер с увеличенными геометрическими параметрами и критерий оценки экономической эффективности 49
2.2 Влияние увеличенных геометрических параметров на эксплуата-ционные затраты по технологическим процессам 55
2.3 Влияние увеличенных геометрических параметров на показатели извлечения руды 75
2.4 Влияние увеличенных геометрических параметров на эффективность отработки камеры с учетом показателей извлечения руды... 82 ВЫВОДЫ 89
3 Обоснование экономически эффективных соотношений величин потерь и разубоживания руды 92
3.1 Оценка влияния потерь и разубоживания руды на показатели экономической эффективности отработки камеры 93
3.2 Определение области экономически эффективных соотношений величин потерь и разубоживания 104
3.3 Установление оптимального соотношения потерь и разубоживания при этажно-камерной системе разработки с твердеющей закладкой 108
3.4 Методика определения эффективного соотношения потерь и разубоживания при этажно-камерной системе разработки с твердеющей закладкой 113
Выводы 121
4 Изыскание и технико-экономическая оценка вариантов технологии камерной выемки с твердеющей закладкой 124
4.1 Изыскание возможных вариантов отработки камер с повышенным разубоживанием 124
4.2 Определение параметров предохранительных целиков 127
4.3 Оценка эффективности технологии камерной выемки с увеличенными геометрическими параметрами и применением предохранительных рудных целиков 131
4.4 Конструирование вариантов отработки камерных запасов и оценка их эффективности 140
Выводы 151
Заключение 153
Список использованных источников 156
Приложения 171
- Особенности технологии камерной выемки с твердеющей закладкой1 в условиях Гайского подземного рудника
- Влияние увеличенных геометрических параметров на эксплуата-ционные затраты по технологическим процессам
- Определение области экономически эффективных соотношений величин потерь и разубоживания
- Определение параметров предохранительных целиков
Введение к работе
В настоящее время более 50 рудников применяют этажно-камерную систему разработки с твердеющей закладкой выработанного пространства. Это обусловлено полнотой извлечения полезного ископаемого из недр и высокой производительностью очистной выемки. Наибольшее распространение получили следующие геометрические параметры камер: высота 60 - 80, ширина 10 - 20 и длина 30 - 50 м.
Перспективным направлением развития данной технологии является увеличение геометрических параметров камер в 1,5-2,0 раза и более. При этом эффективность добычи руды достигается за счет сокращения объема проходческих работ, повышения интенсивности отработки запасов месторождения и концентрации горных работ, увеличения устойчивости рудных и искусственных целиков, снижение потерь и себестоимости добычи. Однако наряду с преимуществами имеются и недостатки, которые создают определенные технологические трудности и сдерживают широкое применение технологии с увеличенными геометрическими параметрами. В условиях медноколчеданных месторождений недостатки связаны с повышением разубожи-вания, увеличением выхода негабарита и снижением устойчивости конструктивных элементов системы разработки, следствием чего является снижение безопасности горных работ. Изыскание технологии камерной выемки с увеличенными геометрическими параметрами, обеспечивающей повышение эффективности и безопасности добычи, является актуальной научной и практической задачей.
Целью работы является повышение эффективности и безопасности технологии камерной выемки с твердеющей закладкой при разработке уральских медноколчеданных месторождений за счет увеличения геометрических параметров камеры.
Идея работы состоит в том, что увеличение геометрических параметров камеры обеспечивается применением предохранительных рудных цели-
ков, необходимость и размеры которых устанавливаются на основе оптимального соотношения потерь и разубоживания.
Объектом исследований является технология камерной выемки с твердеющей закладкой при разработке медноколчеданных месторождений, а предметом — закономерности изменения эффективности подземной технологии от влияния увеличенных геометрических параметров камеры и показателей потерь (Л) и разубоживания (Р).
Задачи исследований:
исследование влияния геометрических параметров камеры на эффективность подземной теотехнологии;
исследование производительности и определение оптимального состава комплекса самоходного оборудования (СО) на выпуске и доставке в зависимости от выхода негабарита и длины доставки;
обоснование экономически эффективных соотношений величин потерь и разубоживания руды при камерной выемке с предохранительными целиками (ПЦ);
изыскание, разработка и технико-экономическая оценка вариантов технологии камерной выемки с увеличенными геометрическими параметрами (УГП).
Методы исследований включают в себя анализ и обобщение теории и практики камерной выемки, хронометражные наблюдения, методы математической статистики и теории линейного программирования, экономико-математическое моделирование вариантов геотехнологии и технико-экономический анализ.
Научные положения, выносимые на защиту:
- при увеличении геометрических параметров эффективность отработ
ки камер (прибыль) по традиционной технологии определяется в большей
степени величиной разубоживания, при этом существуют области как поло
жительного, так и отрицательного влияния УГП в зависимости от их комби
наций;
эффективность отработки камер по технологии с оставлением ПЦ достигается за счет большего снижения затрат на добычу и обогащение (3Л0.) по сравнению со снижением извлекаемой ценности- Щта) в результате одновременного увеличения П и уменьшения Р, при этом область эффективного применения данной технологии зависит от содержания меди в балансовых запасах камеры, величины потерь в ПЦ и потенциально высокого разубоживания;
эффективность этажно-камерной системы разработки с УГП обеспечивается путем применения ПЦ, размеры которых соответствуют оптимальному соотношению - величин П и Р, установленному по геомеханическим, технологическими экономическим условиям.
Научная новизна работы:
В рамках разработанной систематизации! вариантов отработки камер с увеличенными геометрическими параметрами получены зависимости показателей эффективности традиционной технологии от увеличенных геометрических параметров с учетом соответствующих изменений потерь w разубоживания.
Установлены закономерности изменения показателей эффективности технологии камерной выемки с применением предохранительных целиков в зависимости от увеличенных геометрических параметров камеры, высоты и толщины предохранительного целика, содержания меди в балансовых запасах (с), величин потерь и разубоживания.
Разработана методика определения эффективных соотношений потерь и разубоживания, учитывающая геометрические параметры камеры и предохранительного целика, содержание полезных компонентов в балансовых запасах, позволяющая на основе структурирования области экономически эффективных соотношений потерь и разубоживания определить опти-мальнышвариант этажно-камерной системы разработки.
Установлена статистически значимая связь (а=0,05) между выходом негабарита и шириной камеры (г=0,5), описываемая уравнением прямой ли-
ний регрессии, для условий этажно-камерной системы разработки меднокол-чеданных месторождений. Получена,зависимость выхода негабарита от дли-ны камеры (R =0,99).
Практическое значение работы состоит в следующем:
Определены оптимальный состав и области применения комплексов самоходного оборудования (КСО) на выпуске и доставке руды в зависимости от длины доставки и выхода негабарита.
Установлены оптимальные соотношения потерь и разубоживания при камерной выемке с предохранительными целиками на основе разработанной -методики.
Выявлены области применения технологии камерной выемки с предохранительными целиками в зависимости от содержания полезного компонента в руде, потерь в ПЦ и потенциально высокого разубоживания.
Разработаны варианты технологии камерной выемки, позволяющие повысить эффективность добычи путем оставления предохранительного целика с оптимальными параметрами, за счет повышения качества отбойки, увеличения производительности комплекса самоходного оборудования и снижения удельного объема подготовительно-нарезных выработок.
Технология с ПЦ позволяет применять высокопроизводительную камерную систему разработки в сложных горно-геологических условиях.
Достоверность научных положений, выводов и результатов подтверждается применением апробированных методов исследований, надежностью и представительностью исходных данных, оценкой полученных связей методами математической статистики, высоким коэффициентом детерминации (0,97 — 0,99) полученных уравнений, адекватностью моделей, принятых для экспериментов.
Реализация работы. Результаты исследований использованы при составлении проектов отработки очистных камер с твердеющей закладкой по технологии камерной выемки с предохранительными целиками с целью повышения эффективности отработки этажа 670/750 м, при разработке реко-
мендаций освоения этажа 910/990 м на Гайском подземном руднике, разработке проекта отработки рудного тела № 2 и Узельгинского месторождения- в условиях повышенного разубоживания.
Личный вклад автора состоит в анализе и обобщении теории и практики отработки месторождений с твердеющей закладкой, установлении зависимости эффективности традиционной- технологии от влияния увеличенных геометрических параметров с учетом соответствующих изменений 77 и Р, обосновании эффективности технологии с оставлением ПЦ на основе оптимизации соотношения величин 77 и Р и разработке вариантов технологии камерной выемки с VI11.
Апробация-работы. Содержание и основные положения диссертационной работы представлялись на VIII Юбилейной Уральской научно-технической, конференции по системам подземной разработки руд цветных металлов (Свердловск, 1989 г.), в международном научном,симпозиуме «Неделя горняка» (г. Москва, 2002, 2003, 2007 и 2008 гг.), Г молодежной научно-практической конференции- «Проблемы, недропользования» (Екатеринбург, 2007 г.); международной- научно-технической конференции «Комбинированная геотехнология «Развитие физико-химических способов добычи» (Сибай, 2007 г.), II всероссийской молодежной научно-практической конференции «Проблемы недропользования» (Екатеринбург, 2008 г.), конференции «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды» с участием, иностранных ученых (Новосибирск, 2008 г.), ученом совете ИГД УрО РАН, научно-технических советах института «Унипромедь», Гайского и Учалин-ского ГОКов.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 16 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 170 страницах машинописного текста, содержит 61 рисунок, 49 таблиц, список литературы из 130 наименований и приложения.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.т.н., профессору Ю.В. Волкову и искреннюю признательность к.т.н. И.В. Соколову за постоянное внимание и научно-методическую помощь, поддержку и ценные консультации по важнейшим вопросам диссертации, а также сотрудникам лаборатории подземной геотехнологии ИГД УрО РАН за полезные советы и сотрудничество, оказанные в период выполнения исследований и подготовки диссертации.
Особенности технологии камерной выемки с твердеющей закладкой1 в условиях Гайского подземного рудника
Горнотехнические условия- отработки месторождения в настоящее время характеризуются широким развитием горно-подготовительных и очистных работ. Нижняя глубина очистных работ — 830 м.
В» настоящее время ведется отработка запасов в этажах 510/590, 590/670, 670/750 И 750/830 М. Значительная часть запасов в.этажах 510/590 и 590/670 м отработана. В этаже 670/750 м к 2006 г. отработано 49 камер из 178 или около 30%. В 2004 году начата добыча руды в этаже 750/830 м. Для наращивания производственной мощности Гайский подземный рудник начал подготовку трех этажей на нижних горизонтах месторождения!
Для отработки запасов этажа применяется трехстадийный порядок отработки камер по схеме- 1-2-1-3 — 1с ширинойїкамер и целиков равной 20 м и высотой 80 м. Выемка камерных запасов ведется по этажно-камерной системе с твердеющей закладкой и применением самоходного-оборудования. При мощности рудного тела до 20 м длинная сторона камер располагается по простиранию, при большей мощности - вкрест простирания рудного тела. Параметры камер: длина 30-60 м (равна мощности рудного тела), ширина 20 м, высота камеры равна высоте этажа 80 м. Отбойка руды в камере ведется из подэтаж-ных буровых выработок, расположенных по высоте через 26-27 м (рис. 1.2).
Выработанное пространство заполняется твердеющей закладочной смесью." В качестве вяжущего материала используется цемент и доменный гранулированный шлак, а в качестве заполнителя - хвосты обогатительной фабрики. Прочность закладки составляет от 0,5 до 3 МПа в зависимости от очередности отработки камер. Нижняя часть камер высотой 20 м — 5 МПа.
Для подготовки камер к очистной выемке на горизонте выпуска проходят комплекс подготовительно-нарезных выработок, который включает проведение полевых штреков висячего и лежачего боков, доставочных ортов (через 40 м)
Отбойку руды в камерах производят веерами скважин диаметром 105 мм. Бурение взрывных скважин осуществляют станками НКР-ЮОМ или «Simba». При данном способе отбойки выход негабарита составляет в среднем 12 - 15 % для камер первой очереди и 18 % - 20 % - камер второй и третьей очередей. Одной из причин высокого выхода негабарита является искривление скважин, отклонение их от проектного направления, что, в свою очередь, вызывает неравномерное распределение ВВ в отбиваемом массиве. Второй причиной некачественного дробления руды является потеря взрывных скважин. Многие участки рудных тел разбиты трещинами, заполненными хлорито-серицитовыми сланцами. Часто взрывные скважины «затягивают» сланцы, разбухшие от воды. Кроме того, под действием массовых взрывов, проводимых в первичных камерах, рудный массив камер второй и третьей очереди нарушается. Напряжения в рудных целиках возрастают, и происходит их разрушение, что также приводит к потерям взрывных скважин, особенно, при выемке камер третьей очереди [4].
По данным многолетних наблюдений [5], установлено, что фактическая ширина рудных целиков (камеры II и III очереди), вследствие воздействия на них взрывных работ, была на 5 м меньше, чем проектная (20 м). Это связано с тем, что при отработке камер первой очереди с каждой стороны целиков рудный массив обрушался в среднем по 2,5 м. В результате ширина камер первой очереди увеличивалась с 20 до 25 м, а ширина камер второй и третьей очередей соответственно уменьшалась с 20 до 15 м. В этих условиях происходит снижение устойчивости целиков, пород висячего бока и искусственной кровли камер, а в итоге, ухудшение качества дробления, увеличение потерь и разубоживания руды, рост перерасхода твердеющей смеси и снижение безопасности ведения горных работ.
Процесс погрузки и доставки отбитой руды из забоя до рудоспуска осуществляется с помощью самоходной дизельной техники — погрузочно-доставочных машин (ПДМ) ТОРО-400 и ТОРО-007 и автосамосвалов МоАЗ-7405. На интенсивность выпуска отбитой руды из камер существенно влияют качество дробления руды, длина доставки, состав комплекса самоходного оборудования и внутрисменный коэффициент использования его. На Гайском руднике выход негабарита, в среднем составляет 12 +- 15 %, расстояние доставки изменяется в широком диапазоне (от 50 до 400 м), а внутрисменный коэффициент использования самоходного оборудования на погрузке и доставке равен в среднем, 0,55-0,6. Состав комплекса самоходного оборудования (КСО) зависит от расстояния доставки руды, до рудоспуска. Как самостоятельное средство доставки руды ПДМ применяют при расстоянии до 100 м, при больших расстояниях доставки ПДМ используется в комплексе с автосамосвалом. В этих условиях производительность ПДМ на выпуске и доставке, в среднем, по руднику составляет около 360,0 т. в смену. Чтобы обеспечить производственную мощность рудника, при низкой производительности самоходного оборудования на выпуске требуется значительное количество единиц самоходного оборудования, что в свою очередь вызывает необходимость в развитии большого фронта очистных работ за счет увеличения количества очистных камер, находящихся в одновременной отработке.
Известно, что днище является важнейшим конструктивным элементом при камерной выемке и играет решающую роль в ее безопасности и эффективности. При- традиционном порядке выемки рудных тел камерами 1-ой, П-ой и II 1-й очередей выработки днища испытывают значительные напряжения, что приводит к их разрушению. Особенно это ярко выражено при отработке камер II и III очередей [6]. Применяемый на руднике способ подготовки днищ предполагает проходку различных по назначению выработок (буро-подсечной орт, погрузочные заезды и доставочный орт), что обуславливает большое количество выработок, целиков и сопряжений, которые являются источником концентрации высоких напряжений. Наиболее часто происходит разрушение сопряжений погрузочных заездов с ортами доставки. Слабым элементом в днище таюке является сопряжение погрузочных заездов с траншеей, которые интенсивно разрушаются от постоянных динамических нагрузок, в результате действия массовых взрывов и ликвидации зависаний. Преждевременное разрушение днища камеры ведет к снижению безопасности работ, падению производительности камеры, дополнительным трудовым и материальным затратам на ремонт и восстановление выработок и увеличению потерь и разубоживания.
По данным рудника содержание меди в балансовых запасах по отрабатываемым камерам в этаже 670/750 м составляет от 0,7 до 2,1, в среднем, 1,32 %, а разубоживание руды по камерам изменяется в интервале 3,9-20,1, в среднем, Ю;\ % (таблица 1.4). Факторы, оказывающие негативное влияние на показатели извлечения, следует разделить на горно-геологические (природные), технологические и организационные.
Влияние увеличенных геометрических параметров на эксплуата-ционные затраты по технологическим процессам
Оценка влияния У111 на эксплуатационные затраты добычи 1 т рудной массы, проводилась по следующим показателям основных технологических процессов [101]: - удельные затраты на подготовительно-нарезные работы, руб.; - удельные затраты на отбойку руды, руб.; - удельные затраты на выпуск и доставку руды из камеры до рудоспуска, руб.; - удельные затраты на закладочные работы, руб.
Повышение удельных сотб с увеличением В "происходит иэ-за увеличения удельных затрат на бурение взрывных скважин при веерном расположении, и уменьшение с увеличением L объясняется снижением удельного веса (доли) за трат на оформление отрезной щели от общих затрат на отбойку. s Увеличение геометрических- параметров ведет к увеличению продолжительности отработки камеры, что влияет на устойчивость элементов очистного пространства (кровли, стенки и бока камеры), а, значит, и на безопасность работ и величину разубоживанияфуды. Следовательно, возникает необходимость в существенном сокращениИ/Вр емени очистной выемки запасов камеры с УГП, напрямую зависящем от повышения интенсивности выпуска и доставки руды. В свою очередь производительность труда на выпуске и доставке руды зависит от качества дробления, состава комплекса самоходного оборудования (КСО) и длины доставки.
На время погрузки руды в забое погрузо-доставочной машиной (ПДМ) и, следовательно, на производительность всего КСО в наибольшей степени влияет качество дробления руды, оцениваемое выходом негабарита. Также на времени погрузки сказывается то, что негабаритные куски руды приходится доставлять в специальные камеры вторичного дробления и в дальнейшем транспортировать к рудоспуску. Кроме того, увеличение выхода негабарита способствует повышению частоты зависаний (заторов) отбитой руды в выпускных выработках. Разделка негабарита и ликвидация зависаний непосредственно в забое погрузочных заездов останавливает выпуск руды из камеры и снижает устойчивость выработок днища камеры. Все это существенно снижает производительность процесса погрузки и доставки руды и, в итоге, эффективность очистной выемки. Поэтому весьма важно добиваться хорошего дробления с минимальным выходом негабарита.
Применение традиционного способа отбойки часто не обеспечивает необходимого качества дробления: выход негабарита в среднем по руднику составляет 12 - 15 % и достигает 20 %. Кроме того, известно, что с увеличением В и L выход негабарита существенно возрастает. В связи с этим отрицательное влияние выхода негабарита (п) на процесс выпуска и доставки было изучено более детально с целью повышения интенсивности выпуска и доставки руды.
Изменение т) с увеличением геометрических параметров определялось на основании проведенных исследований на Гайском подземном руднике: Для установления зависимости л от В были проведены корреляционный и регрессионный анализ данных наблюдений полученных в результате отработки 28 камер (таблица 2.10).
Найденный выборочный коэффициент корреляции оказался отличен от нуля. Но так как выборка отобрана случайным образом и ее объем меньше 50, то еще нельзя заключить, что коэффициент, корреляции генеральной совокупности г также отличен от нуля. Поэтому возникает необходимость при заданном уровне значимости а проверить нулевую гипотезу о равенстве нулю генерального коэффициента корреляции.
Определение выхода негабарита в зависимости от L производилось на основе эмпирической зависимости г от расстояния между встречными очистными забоями, установленной на основании проведенных исследований в условиях Гайского подземного рудника [103]. Результаты расчета средневзвешенного значения (Лсрвз) от изменения L представлены в таблице 2.14. Зависимость, показанная на рисунке 2.3, описывается уравнением: r\(L) = -0,8 + 0,47L- 0,00412 +1,25 10"5 L3(R2 = 0,99;. (2.7)
Изменение г) с увеличением ГП можно объяснить следующим. При увеличении В (без изменения; технологии отбойки) глубина взрывных скважин в веере возрастает. Известно, что в процессе бурения скважина искривляется и чем больше ее длина,,тем выше: отклонение от проектного направления, следовательно, вероятность равномерного размещения ВВ в отбиваемом массиве снижается.
Влияние выхода негабарита на производительность ПДМ оценивалось на основе проведенных хронометражных наблюдений в условиях Гайского подземного рудника, в ходе которых фиксировались объемы выпуска и доставки руды, затраты рабочего времени на различные операции и простои и замерялись негабаритные куски руды. Выход негабарита определяли двумя путями: непосредственным замером и подсчетом негабаритных кусков и косвенным методом по расходу ВВ на вторичное-дробление [104,105].
Определение области экономически эффективных соотношений величин потерь и разубоживания
Для полной и всесторонней оценки эффективности этажно-камерной системы разработки с твердеющей закладкой, предусматривающей оставление ПЦ, необходимо определить область ее эффективного применения в условиях разработки Гайского месторождения в этаже 670/750 м. Область эффективного применения технологии с ПЦ определялась на основе установления экономически эффективных соотношений 77 и Р.
Область экономически эффективных соотношений 77 и Р установлена на основе зависимости Пр от возможных 77 и Р, полученных в результате экономико-математического моделирования: Пр{П, Р) = 188,97 - 3,777 - 1ЩР + 0,02Я2 + 0, \ПР - 0,07Р2 (R2 = 0,99) (3.8) Для установления зависимости использовались данные, приведенные в таблицах 3.3 и 3.5. Зависимости удельных Пр и Зд.0. по камере от возможных соотношений 77 и Р при с =1,32 % (базовая), а также диаграмма для определения эффективного соотношения показателей извлечения по изменению удельных Пр и Зд 0. приведены на соответствующих графиках (рисунок 3.6)
Из теории линейного программирования известно, что целевая функция достигает своего максимума в крайних точках многоугольника допустимых планов (значений 77 и Р). Для отыскания нужных точек необходимо определить координаты всех вершин многоугольника и с помощью подстановки полученных координат в (3.8) выбирается оптимальный план (соотношение величин 77 и Р), соответствующий максимуму 77р.
Координатами точки 1 (рисунок 3.6) являются min 77=2,5 % (средние по этажу 670/750 м) и max 7 =16 % (потенциально высокое по проектируемой камере). Значение Р соответствует условию отработки камеры № 165, расположенной в этаже 670/750 м, как имеющей значительное отклонение от среднего значения по этажу (Р — 10 %). Данные значения 77 и Р соответствуют традиционной технологии (без ПЦ), Пр в данной точке минимальна (53,5 руб./т).
Координатами точки 2 являются: min 77=2,5 % (средние по этажу); min Р=5,5 (наименьшее Р - без учета Р от пород висячего бока). Значения 77 и Р в данной точке также соответствуют традиционной технологии, Пр в этой точке максимальна (139,6 руб./т). Следовательно, значения 77р, лежащие на отрезке 1 -2, отражают П и Р, соответствующие традиционной технологии. На практике вариант технологии с такими показателями извлечения при данных горногеологических и горнотехнических условиях труднореализуем. Очевидно, что экономически эффективный и технически возможный вариант будет соответствовать промежуточным соотношениям потерь и разубоживания.
В свете того, что ранее доказана эффективность снижения разубоживания за счет увеличения потерь, в нашем случае рационально осуществить уменьшение разубоживания с 16,0 до 5,5 % при соответствующем увеличении потерь с 2,5 до 32 % (горизонтальные красные стрелки). Тогда координатами точки 3 являются: max П = 32 % (принимаются наибольшие при технологии с ПЦ); min Р = 5,5 % (наименьшее при технологии с ПЦ). Здесь значение П определяется опусканием перпендикуляра из точки 1 до пересечения с линией наименьшего Р. Данные значения-соответствуют предлагаемой технологии с применением ПЦ. Пр в данной точке минимальна (69,0 руб./т) возможные соотношения П и Р ниже этого значения Пр не рассматриваются.
Соединив три точки локализуем область эффективных соотношений П VLP (на рисунке 3.6 показана красными линиями). Разумеется, что все соотношения П и Р, включенные в эту область, имеют значения Пр выше минимального. Прибыль, получаемая при реализации вариантов технологии с ПЦ, соответствующая любым соотношениям 77 и Р внутри полученной области, всегда равна или выше минимальной.
Интересно отметить, что, поскольку все варианты соотношений на линии 1-3 равноценны между собой по прибыли для выявления наиболее эффективного необходимо провести сравнение по дополнительному критерию — затратам на добычу и обогащение Зд 0.. Видно, что соотношение 77тах и Ртт рентабельнее, чем соотношение 77min и Ртак (рисунок 3.6).
Из графика видно, что повышение Р (т. 1) расширяет область экономической эффективности технологии с ПЦ.
Как было показано выше, снижение максимального Р (Р=16 % при традиционной технологии) до минимального его значения (Р — 5,5 % при технологии с ПЦ) возможно путем соответствующего увеличения минимальных П (2,5 %) до максимального его значения (32 % при технологии с ПЦ) при с = 1,32 %. Из графика видно, что при с = 1,7 % максимальные П составляют 19 %, а при с = 2,0 %-Я =13%.
Таким образом, при увеличении содержания область эффективного применения технологии с ПЦ уменьшается и, наоборот, при снижении — увеличивается. Это объясняется тем, что при увеличении содержания отрицательное влияние 77 усиливается по сравнению с Р, следовательно, при низком содержании выгоднее увеличивать потери в ПЦ, а при высоком - снижать их.
Как уже было отмечено, область экономической эффективности соотношений показателей извлечения включает не только технически возможные варианты соотношений, но и варианты технически труднореализуемых или даже невозможных соотношений. Очевидно, что с уменьшением потерь технически сложно снизить разубоживание, а, значит, обеспечить наибольшую экономическую эффективность соответствующей технологии. С увеличением же потерь количество технически возможных вариантов отработки камеры существенно возрастает (это показано на рассмотренном выше примере). Следовательно, установленная область экономически эффективных соотношений включает область технически невозможных (труднореализуемых) соотношений 77 и Р и область технически возможных соотношений, в которой можно выделить подобласти нерациональных и рациональных соотношений (рисунок 3.8).
Область технически труднореализуемых соотношений определяется величиной 77, обусловленных размерами (толщиной) ПЦ, меньше устойчивых. Данная область выделена красным цветом. Соотношения ПиР, лежащие вне данной области, составляют область технически возможных соотношений.
Область технически труднореализуемых соотношений ПиР определяется величиной 77, обусловленных размерами (толщиной) ПЦ у висячего бока (Тв) меньше устойчивых. Данная область выделена на рисунке 3.8 красным цветом. Соотношения ПиР лежащие в не данной области составляют область технически возможных соотношений, которая состоит из 2-х подобластей.
Определение параметров предохранительных целиков
Определение размеров предохранительных целиков представляет собой весьма сложную задачу. Проведенный анализ расчетных формул для определения размеров устойчивых пролетов камер и целиков показал, что обычно они выведены для конкретного месторождения, обилие коэффициентов и других величин, определяемых опытным путем, затрудняет их применение [118].
Рудный массив Гайского месторождения можно рассматривать как слабо трещиноватый, массивный и принять RQD равным 85. Трещины в рудном массиве представляют собой, в основном, гладкие плоские поверхности тектонического происхождения, заполненные глинкой трения или вторичными минералами — хлоритом и серицитом. Согласно рейтинговой классификации Н. Бартона для горных массивов, отличающихся указанным характером трещиноватости, можно принять 1п — 3,0; 1Т = 1,0; /а = 2,0. Учитывая техногенную нарушенность ПЦ взрывами, скважинами следует ожидать небольшой приток воды и принять /w = 1,0. Устойчивость руды и средние на 127 пряжения в целике, связанные с его небольшой толщиной, позволяют принять SRF=1.
В соответствии с той же методикой, изложенной в [120], критерию устойчивости обнажения Q=14,2 соответствует величина базового пролета выработки А0=6,5 м, которая в свою очередь, корректируется в зависимости от назначения и продолжительности срока службы выработки коэффициен-том К=3+5. Тогда максимальный неподдерживаемый пролет камеры находится в пределах А =19,5-32,5 м.
Таким образом, рудный ПЦ, оставляемый у висячего бока, будет сохранять свою устойчивость при ширине камеры до 30 м. Гайский подземный рудник имеет опыт выемки камер с оставлением временных рудных целиков, расположенных по высоте камеры с целью предотвращения обрушения пород. Фактические размеры целиков в отработанных камерах этажа 670/750 м приведены в таблице 4.3. Из таблицы видно, что толщина ПЦ составляла от 4,5 до 7,0 м.
Кроме этого, возможно в качестве близкого аналога расчета ПЦ использовать методику расчета предохранительной рудной корки, оставляемой на границе камеры с закладочным массивом с целью предотвращения разубо-живания закладочным материалом [121].
Для ориентировочных расчетов вместо Кс 0. можно использовать значения аналогичного коэффициента трещиноватости и прочности пород по данным ВНИМИ. Этот коэффициент, зависящий от прочности пород в образце и характера трещиноватости, изменяется от 0,5 до 10. Рекомендуется принимать в размере 7 - 10. Тогда величина [Gpac] с учетом Кмп ==1,4 и Ксо —7 составит 15,2 кг/см". Расчетная толщина ПЦ оставляемого в кровле камеры для.различных пролетов камер представлена в таблице 4.4 и хорошо согласуется с данными практики.
Учитывая конструктивные особенности камер ПЦ можно создать прямоугольной (традиционной), сводчатой или треугольной формы, что позволит уменьшить потери.
Ширина, длина и высота ПЦ жестко детерминирована геометрическими параметрами. Ширина ПЦ (вв и вк), расположенных у висячего бока и в кровле камеры равна ее ширине. Длина ПЦ (/к), оставляемого в кровле камеры равна длине днища отработанной вышерасположенной камеры. Анализ графической документации (рабочие проекты отработки камеры в этаже 670/750 м) показал, что обрушенный массив, образованный в результате отслоения и вывалов вмещающих пород висячего бока, формируется по всей длине днища камеры при угле падения рудного тела 70. Высоту ПЦ (/zD), оставляемого у висячего бока камеры принимаем кратной высоте этажа.
В главе- 2 установлено, что с увеличением геометрических параметров эффективность отработки камеры по традиционной технологии (без ПЦ) существенно снижается в результате повышения Р по камере за счет увеличения объема отслоения вмещающих пород висячего бока. В главе 3 обоснована экономическая целесообразность снижения разубоживания за счет допустимого увеличения/7 путем оставления рудного ПЦ у висячего бока, размеры которого установлены на основе оптимального соотношения 77 и Р1 Поэтому, возникает необходимость оценить эффективность вариантов отработки камер с УГП, предусматривающих оставление ПЦ у висячего бока кц=Н и Гц = 4м...
В связи с этим исследована эффективность отработки камер с оставлением ПЦ у висячего бока на всю высоту этажа в зависимости от вариантов комбинаций УГП. Результаты аналитических расчетов П и Р для различных вариантов отработки камер с УГП по технологии с ПЦ приведены, в приложении Е. Результаты экономико-математического моделирования влияния УГП на Пр с учетом величин П и Р, соответствующих различным вариантам отработки камер по технологии с ПЦ приведены в приложении Ж. Изменение показателей извлечения и соответствующей Пр для различных комбинаций отработки камер с УГП по технологии с ПЦ представлено в графическом виде на рисунках 4.1 - 4.14 и соответствующих математических выражениях.
В результате экономико-математического моделирования установлено, ; что увеличение ГП при любом варианте комбинации повышает Пр по сравнению с базовым вариантом. Из графиков видно, что кривые изменения Пр, соответствующие технологии с ПЦ, расположены выше кривой изменения Пр, полученной при базовой технологии. Следовательно, существует только область положительного влияния УГП (выделена зеленым цветом) [123].
