Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние изученности вопроса, цель и задачи исследований
1.1. Горно-геологические и горно-технические условия разработки калийных месторождений 13
1.2. Контроль за рациональным использованием недр и оценка его достоверности на Верхнекамском месторождении
1.2.1. Современные показатели использования недр и методы их определения 28
1.2.2. Анализ методик определения исходных величин для расчета полноты и качества извлечения калийных руд 33
1.2.3. Существующие методы и практика определения нормативного уровня потерь и разубоживания руды . 49
1.3. Цель и задачи исследований 52
2. Разработка способов опрвделения исходных величин для повышения надежности контроля за полнотой и качеством использования НВДР . 54
2.1. Аналитический способ определения мощности пластов и содержания компонентов в них 54
2.2. Определение оптимальных параметров сети эксплуатационного опробования пласта Красный П 61
2.3. Расчетный способ определения плотности сильви-нитовых руд в массиве 73
3. Нормирование показателей использования недр 86
3.1. Основные принципы нормирования 86
3.2. Нормирование конструктивных потерь 91
3.3. Определение нормативных потерь и разубоживания на контуре отработки сильвинитовых пластов с вмещающими породами и потерь отбитой руды 98
3.3.1. Выбор критерия оптимизации 98
3.3.2. Установление зависимостей между потерями и разубоживанием 99
3.3.3. Установление количественных зависимостей технологического извлечения и затрат на обогащение от качественного состава руд 105
3.3.4. Методика расчета нормативов потерь в кровле-почве камер, отбитой руды и разубоживания из кровли-почвы пласта при очистной выемке 107
3.4. Определение нормативных потерь и разубоживания по выемочной единице 121
4. Основные методические положения по определению и норми рованию эксплуатационных потерь и разубоживания 125
4.1. Методика определения исходных величин для расчета полноты и качества извлечения 125
4.1.1. Количество погашенных запасов (Б) 126
4.1.2. Количество отбитой (0) и добытой (Д) рудной массы 131
4.1.3. Количество примешанных разубоживающих пород (8) 136
4.1.4. Количество потерь полезного ископаемого (л) 157
4.1.5. Содержание хлористого калия в балансовых запасах ( С ) 139
4.1.6. Содержание хлористого калия в добытой рудной массе (а ) 141
4.1.7. Погрешности определения исходных величин и показателей извлечения балансовых запасов 142
4.2. Методические рекомендации по нормированию эксплуа тационных потерь и разубоживания 143
Заключение 149
Список использованных источников 152
Приложение I
- Контроль за рациональным использованием недр и оценка его достоверности на Верхнекамском месторождении
- Определение оптимальных параметров сети эксплуатационного опробования пласта Красный П
- Определение нормативных потерь и разубоживания на контуре отработки сильвинитовых пластов с вмещающими породами и потерь отбитой руды
- Методические рекомендации по нормированию эксплуа тационных потерь и разубоживания
Введение к работе
Полезные ископаемые, составляющие материальную базу государственной экономики, являются невосполнимыми ценностями и поэтому ращїональному использованию недр в нашей стране всегда придавалось первостепенное значение. Бережное отношение к минеральному сырью закреплено в Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров й 898 от 29 декабря 1972 г. "Об усилении охраны природы и улучшении использования природных ресурсов", Постановлении Верховного Совета СССР "О мерах по дальнейшему усилению охраны недр и улучшению использования полезных ископаемых" от 9 июля 1975 г. О научно-обоснованном рациональном использовании полезных ископаемых указано в новой Конституции СССР (1977 г.). Верховным Советом СССР приняты Основы законодательства о недрах (1975 г.), в которых сказано, что непрерывный рост потребления минерального сырья в народном хозяйстве повышает значение научно-обоснованного, эффективного использования полезных ископаемых, требуя от всех предприятий, организаций, учреждений и граждан бережного отношения к богатствам недр. Все решения партии и правительства в полной мере относятся и к использованию недр калийных месторождений, запасы которых хотя и огромны, но не беспредельны, особенно при высоких потерях балансовых запасов при добыче. На Всесоюзном совещании "Научные проблемы комплексного освоения и охраны недр", состоявшемся в 1979 г. в Москве, потери калийных солей в недрах характеризовались как чрезвычайно великие. За последние годы уменьшились потери калийных руд из недр на предприятиях ПО "Белорускалий" с 56,3% в 1979 году до 51,4% в 1982 году. На рудниках Верхнекамского месторождения положение практически не изменилось (табл.1).
Таблица I
Уровень фактических потерь и разубоживания сильвинитовых руд при разработке Верхнекамского месторождения потери,% потери, %
Рудник
1979 г. разубоживание,%
1982 г. разубоживание,%
Итого:
При ежегодном погашении балансовых запасов от 6 млн.тонн на шахтном поле СКРУ-1 до 20 млн. тонн на шахтном поле ЕКРУ-2 каждый процент потерь в количественном выражении равен, соответственно, 30 и 130 тыс.тонн потерянных руд при добыче, на которые были вложены затраты на разведку, вскрытие и подготовку.
На долю одного процента разубоживания приходится от 60 тыс. тонн (БКРУ-І) до 80 тыс.тонн (БКРУ-3) пустой породы. Обогатительными фабриками на Верхнекамском месторождении перерабатывается в год около трех миллионов тонн пустой породы, которая ухудшает ка- чество исходного сырья.
Погашаемые балансовые запасы камерных блоков (выемочных единиц) изменяются в пределах от 20 до 90 тыс.т в зависимости от их геометрических параметров и мощности отрабатываемого пласта. Это значит, что каждый процент сверхнормативных потерь соответствует нескольким сотням тонн руды.
При таком положении на калийных рудниках необходим надежный контроль за полнотой и качеством извлечения полезного ископаемого. Однако, как показала оценка его достоверности, состояние существующего контроля является неудовлетворительным. Поэтому разработка эффективного контроля за полнотой и качеством извлечения калийных руд относится к числу актуальных проблем, так как лишь на его основе может быть дана объективная оценка применяемых систем разработки, выявлены источники сверхнормативных потерь и приняты меры по их устранению, поставлен учет движения балансовых запасов и др.
Для осуществления контроля необходимо установление величины фактических показателей количественных и качественных потерь, определяемых на основе исходных величин, и нормативных потерь и разубоживания.
Поэтому решение поставленной задачи требует проведения исследований, направленных на разработку надежных способов определения исходных величин для расчета показателей использования недр и методики нормирования потерь и разубоживания для конкретных условий добычи калийных руд.
Исследования, представленные в диссертации, выполнены во исполнение приказов Министерства химической промышленности $ 850 от 8.12.76 "О пятилетнем плане развития химической промышленности на 1976-1980 гг? и В 878 от 29.10.79 "Об улучшении комплексного использования полезных ископаемых и усилении охраны недр" по плану научно-исследовательских работ Уральского филиала ВНИЙГ (тема 25"206.-4 т гос .регистрации 76043850, 76074871, тема
76-79 0-04798200856, № гос.регистрации 01814007735).
Делью работы является повышение надежности контроля за полно-той и качеством извлечения калийных руд при добыче на основе разработки комбинированных способов определения исходных величин для расчета показателей использования недр и методики нормирования потерь и разубоживания.
Для достижения поставленной цели были изучены причины и место образования потерь и разубоживания полезного ископаемого. Выполнена оценка достоверности существующего контроля за полнотой и качеством извлечения калийных руд из недр. Проведены аналитические и экспериментальные исследования по определениям мощности отрабатываемых пластов, содержания компонентов в балансовых запасах и плотности. Разработаны комбинированные способы определения исходных величин для расчета показателей использования недр и методика нормирования потерь и разубоживания. Дана практическая интерпретация результатов исследований.
При этом были выполнены следующие работы: составлена классификация эксплуатационных потерь; изучена зависимость потерь от горно-геологических и технологических факторов; установлены зависимости между потерями и разубоживанием на контуре отработки силь-винитовых пластов с вмещающими породами. Разработан комбинированный способ нормирования показателей извлечения. Установлены зависимости между мощностями пластов и слагающих их слоев, между содержаниями компонентов в пластах и в слагающих их слоях, которые дают возможность рассчитывать параметры пластов в случае их неполного вскрытия горными выработками. На основе экспериментального опробования установлены оптимальные параметры сети наблюдений, позволяющие повысить точность определения содержания компонентов в балансовых запасах. Выявлена зависимость плотности сильвинито-вых руд от химического состава и получены аналитические выражения связи.
Идея работы. Выявление и использование зависимостей между параметрами пластов и слагающих их слоев, между плотностью сильви-нитовых руд и их химическим составом, а также закономерности распределения содержания компонентов в пластах, для повышения точности определения количества погашенных, потерянных балансовых запасов и их качества.
Методы исследований. При выполнении диссертационной работы применена комплексная методика исследований, включающая анализ и обобщение теоретических работ, анализ существующего контроля за полнотой и качеством извлечения калийных руд при добыче, натурные инструментальные наблюдения по определению потерь, мощности пластов, экспериментальные работы по эксплуатационному опробованию сильвинитовых пластов, методы математической статистики и теории случайных функций с применением ЭВМ, промышленную проверку результатов исследований.
Научные положения, защищаемые в диссертационной работе и их новизна: между мощностью сильвинитовых пластов и слагающих их слоев существуют линейные зависимости, установленные в виде эмпирических формул, с помощью которых можно рассчитывать среднюю мощность пласта, в случае его неполного вскрытия горными выработками, для определения количества погашенных и потерянных балансовых запасов; для повышения точности определения содержания компонентов в балансовых запасах параметры сети эксплуатационного опробования сильвинитовых пластов должны быть не более 100 м в широтном и ме-ридианальном направлениях, в отличие от существующих параметров
200 м в тех же направлениях; для определения качественного состава пласта может быть применен новый способ, заключающийся в том, что производится опробование одного слоя и через среднее содержание компонентов в нем по установленным впервые зависимостям между параметрами пласта и слагающих его слоев рассчитывается качественный состав пласта; нормативные эксплуатационные потери и разубоживание сильвини-товых руд должны определяться на основе комбинации двух способов нормирования - расчетного и технико-экономического (с учетом установленных зависимостей между показателями извлечения на контуре отработки полезного ископаемого с вмещающими породами).
Достоверность научных положений подтверждается: высокими показателями тесноты связи между мощностью пластов и слагающих их слоев, сходимостью средних результатов, полученных расчетным путем и на основе непосредственных замеров, при этом относительная погрешность вычисленных значений мощности слоя не превысила 2%, что является удовлетворительным для практического пользования; сходимостью результатов, полученных различными методами при определении оптимальных параметров сети эксплуатационного опробования балансовых запасов; использованием рудниками ПО "Уралкалий" и ПО "Сильвинит" рекомендаций по определению средних параметров пласта, плотности сильвиштовых руд в массиве и методики расчета нормативных потерь и разубоживания.
Практическая ценность. Для условий Верхнекамского месторождения разработаны основные требования, методические положения и рекомендации по определению, учету и нормированию эксплуатационных потерь и разубоживания полезного ископаемого, которые позволят обеспечить эффективный контроль за полнотой и качеством извлече- ния калийных руд при добыче.
Реализация работы. На основе исследований разработаны и внед-рены "Инструкции по определению, учету и нормированию эксплуатационных потерь и разубоживания сильвинитовых руд для рудников производственного объединения "Уралкалий", "Временные нормативы эксплуатационных потерь и разубоживания балансовых руд при разработке пласта Красный І на БКРУ-І и БКРУ-3 ПО "Уралкалий". Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения "Временных нормативов..." на БКРУ-І составляет 51 тыс.руб.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на научно-технических конференциях Пермского политехнического института (Пермь, І978-І98І), на научно-технических конференциях молодых специалистов и ученых-калийщиков (Солигорск, 1978; Березники, 1978, 1983; Пермь, 1980), на научно-технических советах Уральского филиала ВНИИГ (Пермь, 1978-1983) и технических советах ПО "Уралкалий" (Березники, 1978-1983), на заседаниях кафедры маркшейдерского дела Свердловского горного института им.В.В.Вахрушева (1984).
Публикация. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х разделов и заключения, изложена на 108 страницах машинописного текста, содержит 20 рисунков, 20 таблиц, список использованных источников из 116 наименований и приложения.
Автор выражает благодарность канд.техн.наук Л.П.Левиной, мл.научн.сотр. Ю.Н.Старостину за постоянную помощь, оказанную в процессе выполнения работ, а также благодарит маркшейдеров и геологов ПО "Уралкалий" и "Сильвинит" за поддержку и помощь в проведении экспериментальных работ в шахтных условиях и при сборе фактического материала.
Контроль за рациональным использованием недр и оценка его достоверности на Верхнекамском месторождении
Полноту и качество извлечения полезного ископаемого при добыче принято оценивать с помощью специальных критериев, называег.шх показателями использования недр. Утвержденные в 1972 году "Типовые методические указания..." [II] предписывают определять, наряду с ранее общепринятыми коэффициентами потерь и разубоживания, коэффициенты извлечения полезного компонента из недргде $ - количество добытой рудной массы;g - количество погашенных балансовых запасов; OL, D " содержание полезного компонента в добытой рудной массе и балансовых запасах.
Однако, несмотря на внедрение документа в производство, в практике и литературе продолжают встречаться различные показатели для характеристики потерь, извлечения и качества добываемого полезного ископаемого (табл.1.4).
Коэффициент эффективности Условные обозначения, принятые в таблице: А Б - количество потерянных балансовых запасов руды, т; СлБ/6 - содержание полезного компонента в потерянных балансовыхзапасах руды и разубоживающих породах, %; ОІ,$І - количество погашенного и добытого полезного ископаемого І -го вида, типа или сорта; Л - количество видов или сортов полезного ископаемого воцениваемой залежи; А - количество добытых балансовых запасов, т; l{l,U,f - извлекаемая ценность полезного компонента в балансовых запасах и добытой руде, руб./т; В - количество разубоживающих пород, т; Ый- " суммарная ценность всей конечной продукции, получаемой в процессе добычи и переработки из извлеченной части горного массива, руб.; Цп. - ценность погашенных запасов, руб. Анализируя ряд работ [П-23] , автор приходит к выводу, что исследователи продолжают поиск оптимальных критериев для оценки полноты и качества извлечения полезного ископаемого при добыче как для конкретных залежей, так и в целом для всех месторождений. В настоящее время у специалистов нет единого мнения о количестве необходимых показателей и об определении отдельных из них. Разнообразие предлагаемых критериев можно объяснить, в основном, существованием различных горно-геологических условий разработки минерального сырья. Общепринятыми показателями использования недр считаются потери (1.3) и разубоживание (1.8),(1.9). Коэффициенты извлечения из недр полезного компонента (I.I) и изменения качества (1.2) могут использоваться в качестве учетных показателей по выемочной единице только при условии надежного определения содержания полезного компонента в балансовых запасах погашаемого объема, в противном случае они неприемлемы.
По-прежнему существуют разногласия в определении явления привноса пустой породы в отбитую балансовую руду, называемого то разубоживанием [14,16,20] , то засорением [13,18,21] . Рассчитывать коэффициент разубоживания одни специалисты предлагают через количество разубоживающих пород [14,16,20] , другие - через содержания полезного компонента в добытой и балансовой рудах[11-13,15,17,19,21] . Очевидно, что первый вариант расчета имеет преимущество при непосредственном замере объема разубоживаю-щих пород. Ведение учета разубоживания косвенным методом обуславливает применение формулы 1.9.
При различном содержании полезного компонента в балансовых запасах и теряемой руде возникает необходимость определения коэффициента потерь полезного компонента (1.4). Это требуется для того, чтобы данный показатель не отождествлялся с коэффициентом потерь полезного ископаемого.
Если вмещающие породы, содержащие полезный компонент, вовлекаются в добычу вместе с балансовой рудой, то предлагается [13] рассчитывать коэффициент истинного извлечения (1.7). Но при расчете по этой формуле определяется извлечение полезного компонента из балансовых запасов руды, а не из недр.
Коэффициенты примешивания (І.ІІ) и извлечения количества (І.І2) являются, по мнению автора, неудачными. Цель определения количества примешавшихся пород заключается в том, чтобы на его основе производить расчет снижения качества в добытой руде по сравнению с балансовой. В формуле (І.ІІ) это назначение не нашло отражения. Критерий (I.12) нельзя считать показателем извлечения количества полезного ископаемого, если в добычу ввлекаются разубоживающие породы. Е.И.Панфиловым [23J предлагается по-новому оценивать эффективность использования недр. По мнению автора, при расчете коэффициента (I.I3) необходимо учесть не только ценность погашенных запасов (балансовых), но и ценность пустых пород и некондиционных руд, попадающих в рудную массу в процессе выемки.
В зарубежной практике [24] для характеристики полноты извлечения при добыче применяется коэффициент извлечения полезного компонента из недр. Для количественной оценки разубоживания в калийной промышленности ІДР используется коэффициент изменения качества [25] . "Отраслевой инструкцией..." [12] рекомендовано характеризовать полноту и качество извлечения калийных руд при добыче пятью показателями (1.1),(1.2),(1.3),(1.4),(1.9) и определять их для каждой выемочной единицы. К.Г.Синопальников [15] предлагает рассчитывать для количественной и качественной оценки извлечения этого же сырья шесть коэффициентов (1.1),(1.3),(1.4), (1.5),(1.9),(1.11). Несостоятельность коэффициента примешивания (I.II) была отмечена автором. Оценка надежности определения рекомендованных показателей в работах [12,15] не дается. На практике -по каждой выемочной.единице вычисляются коэффициенты: потерь/77 j извлечения полезного компонента из недр (Ки) , изменения качества (Кк) и разубоживания IP) . Для определения последнего используются формулы (1.8),(1.9), хотя учет разубоживающих пород ведется прямым способом.
Автор считает, что для оценки полноты и качества извлечения калийных руд при добыче следует выбрать такие критерии из существующих, которые могут быть надежно определены в конкретных горно-геологических условиях и позволят осуществлять эффективный контроль за рациональным использованием недр. Выбор необходимых должен быть сделан исходя из результатов оценки достоверности исходных данных, на основе которых производится расчет по
Определение оптимальных параметров сети эксплуатационного опробования пласта Красный П
Исследования выполнены на основе экспериментальных работ по бороздовому опробованию пласта Красный П на шахтных полях ЕКРУ-І и БКРУ-2. Исходя из сложности горно-геологических условий и в то же время из простоты организации работ (в разрезных штреках, проходка которых опережает на 3-4 месяца очистную выемку), основной объем исследований выполнен на БКРУ-І. Отбор проб осуществлен по профильным линиям широтного и меридианального на правлений общей протяженностью 4,7 км и на площади размером 200x400 м, соответствующей годовому подвиганию очистных работ по панели при буровзрывной выемке. На ЕКРУ-2 было проведено только площадное опробование на двух участках 3-ей западной панели размером 200x200 и 200x150 м. Во всех случаях отбор проб произведен по наиболее доступному 5-му слою, на БКРУ-І, кроме того, по широтным профилям опробованы слои 3-й и 7-й. Шаг опробования выбран на основе предварительного обследования горных выработок БКРУ-І, в результате которого было установлено, что равномерное сгущение сети можно достичь при расстоянии между пробами не менее 25 м. Этот интервал и был принят при отборе проб на обоих шахтных полях при любой ориентировке выработок. Отбор, подготовка и химический анализ проб выполнены по существующим рудничным методикам.
Всего отобрано 497 проб, из них 108 - на ЕКРУ-2, остальные -на БКРУ-І.Химические анализы проб сделаны в аналитической лаборатории УФ ВНИИГ на компоненты КСІ, CctSOy и И-О. по тем же методам, которые применяются в химических лабораториях ПО "Уралкалий". Обработка полученных результатов выполнена путем сравнительного анализа, применения аппарата случайных функций и метода разрежения сети наблюдений.
При опробовании пласта Красный П на вентиляционных штреках БКРУ-І часть проб была отобрана смежно с рудничными пробами. Сравнение данных-опробования по смежным бороздам показало, что среднеквадратические разности результатов составляют: noKCt +1,8, CdSO/f +0,27 и Л.О +0,36$, но наблюдаются и резкие отклонения, например, по КС - до 14$, что свидетельствует о неравномерном распределении компонента в пласте. Наличие ошибки в данном случае опровергается повторным химанализом обеих проб, подтвердившим первые результаты.
При сравнении средних показателей расчет их осуществлялся средневзвешенным путем. Б качестве веса использовалась длина борозды, соответствующая нормальной мощности слоя.
Было выполнено сравнение средних содержаний KCL (на различных интервалах вентиляционных штреков), определенных по результатам рудничного и экспериментального опробований. Оно позволило выявить наличие обратной криволинейной зависимости отклонений между средними от расстояния, на котором производилось осреднение данных. График, представленный на рис.2.2, показывает, что наибольшие расхождения (3-4$) наблюдаются до 250 м. При последующем увеличении интервала осреднения разности средних значений постепенно уменьшаются до 1% и на этом уровне стабилизируются, начиная с 700 м. Выявленная закономерность указывает на необходимость сгущения сети опробования балансовых руд, так как интервалы с наибольшим отклонением результатов соответствуют годовому подвиганий очистных работ по панелям, составляющему от 100 до 200 м при буровзрывной выемке и не более 450 м при комбайновой.
Было произведено сравнение средних значений содержаний компонентов, рассчитанных по сгущенной сети, в объеме балансовых запасов камеры и панели. Результаты его показали, что при одной и той же густоте сети отклонение среднего содержания КО. по камере от среднего по панели составляет +2,1$ на БКРУ-І и от +1,2 до +2,5$ - на БКРУ-2, аналогичные отклонения по другим компонентам изменяются в незначительных пределах.
Таким образом, результаты сравнительного анализа указывают на недопустимость использования среднего содержания KCL по панели для аттестации качества балансовых руд по выемочным единицам - камерным блокам.
Для количественной оценки изменчивости оруденения и разделения ее на закономерную и случайную составляющие применен аппаратслучайных функций, который в настоящее время получил широкое распространение и рекомендуется рядом авторов [85-87] для решения подобных вопросов. В данном случае использована нормированная корреляционная функциягде Кк (I) - корреляционная функция распределения КС в реализации (по профильной линии);б% - постоянная дисперсия случайной функции.где L - длина реализации (исследуемого профиля), выраженная числом интервалов;t - расстояние между точками наблюдения, выраженное числом интервалов; KCE-i KCliH - содержание КС в смежных пробах, %;КСЕ - среднее содержание KJCt по реализации, %.
Количественная оценка изменчивости оруденения выполнена на примере шахтного поля ЕКРУ-І. Использовано II реализаций меридиа-яального направления длиной от 370 до 790 м общей протяженностью 5063 м, при среднем расстоянии между пробами 26 м, и 5 реализаций широтного направления длиной от 830 до 1140 м общей протяженностью 5003 м, при среднем расстоянии между пробами 29 м. В это число были включены данные экспериментального опробования Пермского университета по 8-му восточному вентиляционному штреку на участке длиной 1140 м.Обработка информации выполнена на ЭВМ "Наири-2". Полученные результаты представлены в виде графиков на рис.2.3, из которых
Определение нормативных потерь и разубоживания на контуре отработки сильвинитовых пластов с вмещающими породами и потерь отбитой руды
За счет изменения контура совместно отбиваемых руд и пород наблюдается непостоянства величин потерь и разубоживания. Для определения оптимального соотношения между этими показателями необходимо технико-экономическое сравнение вариантов с различным уровнем потерь и разубоживания. Для решения этой задачи требуется выбор критерия оптимизации, учитывающего экономические последствия исследуемых показателей. Таким критерием в последнее время большинство исследователей, к числу которых относятся чл.-корр. Ж СССР М.И.Агошков, В.И.Никифоров, Е.Н.Панфилов [11,13,27] , С.Э.Мининг [101] и др. (79,82] , считает прибыль. Он же принят: в нормативных документах [ll,9,70] за обязательный при определении экономических последствий потерь полезных ископаемых на предприятии и: в народном хозяйстве . В работах Я.М.Адигамова [18], [67] также отмечается, что прибыль может служить критерием экономического эффекта, если в сравниваемых вариантах сумма авансированных капитальных вложений будет одинаковой. В рассматриваемом автором случае изменение показателей извлечения при отработке сильвинитовых пластов на контакте со вмещающими породами происходит при одних и тех же капитальных затратах. Следовательно, использование критерия прибыли для установления оптимального соотношения между потерями и разубоживанием можно считать правомерным.
Для определения оптимального соотношения между потерями и разубоживанием на контуре отработки сильвинитовых пластов со вмещающими породами необходимо установить количественные зависимости между этими показателями.
В целом связь между эксплуатационными потерями и разубоживанием достаточно хорошо изучена на примере железорудных месторождений полезных ископаемых [36,80,81] и является обратной (преимущественно нелинейной) в силу природы их образования. Количественные же параметры связи определяются конкретными условиями разработки месторождений, поэтому их необходимо устанавливать в каждом конкретном случае.
Исследователями Пермского политехнического института Л.К.Пато-киным [97] , В.Н.Мелехиным [100] , К.Г.Синопальниковым Ц98] , В.Л.Водопьяновым [102] делалась попытка установления таких зависимостей для условий Верхнекамского месторождения, однако задача осталась практически нерешенной. В основном получена качественная картина обратной нелинейной зависимости между потерями и разубоживанием, образующимися при буровзрывном способе выемки пластов. Исследования носили, в основном, теоретический характер и, за исключением работы В.Л.Водопьянова [102] , ограничивались условиями разработки шахтного поля БКРУ-І.
В кровле пластов Красный П и АБ залегают слои каменной соли с прослойками соляных глин (галопелитов), так называемые "коржи". Они являются слабоустойчивыми и поэтому при отработке пласта Кр.П обрушают корж (всего 3), а при выемке пласта АБ - корж Б-В. Обру-шаемая порода коржей является основным источником разубоживания. При анализе фактического материала по погашенным камерам было вы явлено, что разубоживание возникает также из-за складчатого строения пластов и несовершенства технологии отработки. По этим же причинам происходят потери сильвинита в кровле и почве очистных камер при отработке пластов на полную мощность.
Для установления количественных зависимостей между потерями и разубоживанием использованы фактические результаты по отработанным камерам (геолого-маркшейдерские материалы) по сильвинито-вым пластам Кр.П, АБ и В шахтных полей БКРУ-І, СКРУ-І и СКРУ-2 за 1976-1980 гг. В результате обработки данных исследовались связи между потерями в кровле-почве и разубоживанием из кровли-почвы пластала также между потерями отбитой руды и разубоживанием из почвы пласта.
Обработка информации выполнена методом парной корреляции, а количественная оценка параметров уравнений связи - по среднегруп-повым значениям признаков. Расчеты выполнены на ЭВМ "Наири" по стандартной программе. В качестве примера в табл.3.3 приведены зависимости, полученные для условий отработки пластов буровзрывным и комбинированным способами. На рис.3.4 показаны графики зависимости между потерями и разубоживанием для условий выемки пласта Красный П.
Обратный нелинейный характер зависимостей прослеживается при отработке всех сильвинитовых пластов на различных шахтных полях. Отличие количественных параметров уравнений объясняется спецификой конкретных условий разработки шахтных полей.
Анализ полученных уравнений показывает, что снижение потерь в кровле-почве (Пкл) на 0,1% влечет за собой увеличение разубо-живания из кровли-почвы (Ркл) на 0,6-2,0%, а снижение потерь отбитой руды (Л0) на 0,1% ведет к росту разубоживания из почвы (Р/7) пласта на 2-3%. Поэтому при нормировании необходимо учитывать, что.в результате малого снижения потерь разубоживание уве личивается в десятки раз.
Проверка надежности связей по коэффициенту надежности показала, что зависимости между рассмотренншли факторами являются закономерными, так как во всех случаях JiyZ.5 своего критического значения . Следовательно, полученные уравнения являются вполне пригодными для практического их использования в технико-экономических расчетах .
При установлении оптимального уровня потерь и разубоживания пег показателю прибыли предусматривается определение степени извлечения полезного компонента в конечіши продукт и затрат на nepeir работку руды для получения I тонны конечной продукции.
Для переработки сильвинитовых руд на обогатительных фабриках применяются галургический БКРУ-І и СКРУ-І и флотационный на всех рудоуправлениях способы. Получение хлористого калия методом флотации в ряде случаев проще и экономичнее, чем методом галургии. Но переработка сильвинитовых руд с высоким содержанием нерастворимого остатка флотационным способом вызывает затруднение. Степень извлечения калия из рудной массы в продукт зависит от содержания КС и нерастворимого остатка в сильвините и изменяется от 78 % до 9,3 %, Количественные зависимости технологического извлечения и затрат на обогащение от качественного состава перерабатываемой руды для условий Верхнекамскогсг месторождения устанавливались Т.П.Левченко [103] , К.Г.Синопальни-ковым [104] , М...Масагутовым [105] . Для использования при
Методические рекомендации по нормированию эксплуа тационных потерь и разубоживания
Нормативы потерь и разубоживания для проектируемого к отработке участка шахтного оля устанавливаются следующим путем:- применительно к горно-геологическим и горно-техническим условиям данного участка намечаются технически возможные варианты разработки с различными уровнями потерь и разубоживания;- для каждого из возможных вариантов определяются исходные технико-экономические показатели (в том числе показатели извлечения балансовых запасов), необходимые для дальнейшего расчета;- на основе исходных показателей по каждому варианту разработки определяется величина прибыли (чистый доход) народного хозяйства в расчете на тонну погашаемых балансовых запасов, расчет прибыли осуществляется по специальной методике, изложенной в "Отраслевой инструкции..." [70] ;- вариант с максимальной прибылью является наиболее эффективным, а показатели потерь и разубоживания, соответствующие ему, принимаются за проектные нормативы при отработке данного участка.
Определение показателей извлечения балансовых запасов по каждому из намечаемых вариантов производится расчетным путем с учетом фактического опыта отработки запасов в аналогичных условиях (на соседних участках, шахтных полях), отраженного во "Временных нормативах..." [108,113-116] .
При разработке нормативов потерь и разубоживания на стадии эксплуатации шахтных полей следует учитывать стадийность погашения балансовых запасов и неоднородную структуру потерь, обусловленную камерной системой разработки (см. табл.3.1, рис.3.1,3.2).
На рудниках Верхнекамского месторождения сложилась практика независимого погашения балансовых запасов при очистных и горноподготовительных работах, кроме того, при горно-подготовительных работах - по отдельным выработкам.
При очистной выемке следует погашать запасы камерного блока, заключенного между штреками (выемочным и вентиляционным) и осями междукамерных опорных целиков).
При горно-подготовительных работах объем погашаемых балансовых запасов определяется вертикальной мощностью пласта (TU& ) , шириной и длиной выработки, а также шириной междуштрекового целика. Междуштрековые целики погашаются частями вместе с соответствующей выработкой. При погашении целика между вентиляционными штреками смежных панелей или блоков половина его запасов должна относиться к соответствующему штреку и погашаться вместе с запасами этого штрека.
При камерной системе разработки эксплуатационные потери слагаются из конструктивных потерь (в целиках, кровле-почве подготовительных выработок, горловинах камер, в углах и стенках проектного контура выемки из-за формы комбайновых выработок), потерь в кровле-почве камер, обусловленных гипсометрией пласта и несовершенством технологии выемки, и потерь отбитого полезного ископаемого из-за неполноты зачистки.
Нормирование потерь производится по видам. Для нормирования конструктивных потерь следует применять расчетный метод.
Нормирование потерь в кровле-почве камер, потерь отбитой руды и разубоживания из кровли-почвы пласта при очистной выемке должно быть осуществлено технико-экономическим методом.
Для нормирования потерь отбитого полезного ископаемого при комбайновой выемке пластов допускается применение экспериментального метода.
Для нормирования разубоживания при ПІР следует применять статистический и расчетно-статистический методы.
Нормативы конструктивных потерь устанавливаются в процентах от балансовых запасов выемочной единицы и представляются в виде графиков, выражающих их зависимость от переменных параметров (длины камерных блоков, вертикальной мощности пласта и др.).
Нормативы потерь в кровле-почве камер, потерь отбитого полезного ископаемого и разубоживания (при очистной выемке) устанавливаются через высоту нормативного слоя, приведенного к площади основной части камеры ( SQ - бц о » где $к, о - ширина и длина основной части камеры, м; см. рис.3.1). Кроме того, во всех случаях нормативный слой приводится к неразрыхленному состоянию массива.
Цри комбайновой выемке нормативы потерь отбитого полезного ископаемого допускается устанавливать в виде удельных показателей (т/пог.м) по типам комбайнов.
Для практического пользования установленными нормативами рекомендуется производить расчет номограмм, отражающих зависимость коэффициентов потерь и разубоживания от вертикальной мощности пласта.
Расчетный метол;. Сущность метода заключается в аналитическом выражении конструктивных потерь и разубоживания исходя из параметров системы разработки и паспортов проходки горных выработок, предусмотренных проектом, с последующим расчетом их численных значений. Кроме того, при комбайновой выемке необходимо учитывать контактные условия отработки пластов, исходя из предельно допустимых отклонений комбайнов от заданного направления в вертикальной плоскости +0,2 м.Расчет коэффициентов конструктивного (паспортного) разубоживания следует производить по формуле:
