Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ полноты и качества отработки месторождений пологого и наклонного залегания системами с обрушением 11
1.1. Характеристика полноты и качества извлечения запасов и методические основы их определения 1 1
1.2. Обзор теоретических работ по сокращению потерь и разубоживания руды при добыче 18
1.3. Обобщение количественных и качественных показателей извлечения при отработке пологих залежей системами с обрушением 28
1.4. Современное состояние полноты и качества отработки запасов на руднике "Заполярный"
1.5. Выводы 62
2. Исследование условий образования потерь и разубоживания руды 65
2.1. Зависимость потерь и разубоживания от угла наклона контактов рудного тела с вмещающими породами 65
2.2. Влияние вертикальной мощности залежи на показатели извлечения .
2.3. Выявление мест и источников образования потерь и разубоживания и их прикладная классификация 85
2.4. Выводы 88
3. Разработка путей повышения полноты и качества отработки запасов ..89
3.1. Моделирование условий и технологии выпуска на руднике "Заполярный" 89
3.2. Оптимизация положения выпускных выработок в почве рудного тела
3.3. Определение предельного разубоживания в последней дозе выпуска. 107
3.4. Дифференцированная оценка залежей по степени потенциальной эффективности отработки запасов 115
3.5. Выводы 129
4. Реализация результатов исследования и их экономическая эффективность 130
4.1. Методические рекомендации по нормированию потерь и разубоживан ия 130
4.2. Типовой расчет нормативов потерь и разубожнвания 135
Заключение 140
Список использованных источников 142
Приложение 1 155
Приложение 2 161
- Обзор теоретических работ по сокращению потерь и разубоживания руды при добыче
- Влияние вертикальной мощности залежи на показатели извлечения
- Оптимизация положения выпускных выработок в почве рудного тела
- Типовой расчет нормативов потерь и разубожнвания
Введение к работе
Успешное развитие горнодобывающих предприятий в условиях рыночной экономики неразрывно связано с решением комплекса задач по максимально эффективному использованию имеющихся в их распоряжении минерально-сырьевых ресурсов. Повышение полноты и качества отработки запасов полезных ископаемых имеет огромное значение, поскольку является одним из главных резервов улучшения показателей экономической эффективности деятельности горных предприятий в целом.
Накопленный опыт эксплуатации подземных рудников и шахт свидетельствует, что особенно остро комплекс задач по обеспечению полноты и качества использования минеральных ресурсов проявляется в том случае, когда предприятием эксплуатируются месторождения полезного ископаемого пологого и наклонного залегания, составляющие значительную часть запасов руд черных и цветных металлов. Отработка таких участков требует применения специальных инженерных решений по подготовке блоков к очистной выемке, отбойке, выпуску и доставке отбитой руды, управлению горным давлением, перемещению людей и оборудования в пределах выемочных единиц и управлению качеством продукции.
При отработке таких месторождений уровень полноты и качества использования запасов определяется эффективностью очистной выемки, которая должна обеспечивать требуемое содержание полезных компонентов в добываемой руде и стабильность их качественного состава.
Одно из возможных решений комплекса указанных научно-практических задач - применение высокопроизводительных и безопасных систем разработки с обрушением. Процесс регулирования параметрами отбойки и режимами выпуска может быть одним из эффективных технологических методов управления качеством отработки запасов руд.
Опыт применения систем разработки с обрушением в сложных горно-геологических условиях отработки наклонных залежей свидетельствует о
необходимости повышения практического уровня показателей извлечения руды, который все еще остается достаточно низким (потери руды в пределах 15-20 %, разубоживание 25-30% и более).
Геотехнологические особенности, отработки наклонных залежей обусловлены значительной изменчивостью мощности рудных тел, углов залегания и качественного состава руд. Отработка таких месторождений требует применения оригинальных инженерных решений по подготовке блоков к очистной выемке, отбойке, выпуску и доставке отбитой руды, управлению горным давлением, перемещению людей и оборудования в пределах выемочных единиц и управлению качеством продукции.
Все вышеизложенное представляет тему актуального исследования, в результате которого предложены научно обоснованные технологические разработки по повышению полноты и качества выемки пол ого падающих залежей системами с обрушением руды и налегающих пород, обеспечивающих решение важной прикладной задачи, в частности, на примере представительного рудника "Заполярный".
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЙ состоит в повышении полноты и качества использования недр при разработке полого падающих рудных залежей системами с обрушением руды и вмещающих пород.
ИДЕЯ РАБОТЫ: Компромиссное адаптирование высокой геотехнологии к пониженным потерям и разубоживанию руды.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
1. Исследовать условия образования потерь и разубоживания при отработке полого падающих залежей системами с обрушением руды и вмещающих пород на примере представительного рудника "Заполярный" и определить зависимости показателей извлечения от выявленных факторов.
2. Разработать методические рекомендации по определению нормативных показателей извлечения, учитывающие особенности формирования потерь и разубоживания руды на участках рудных тел с наклонными контактами между рудой и вмещающими породами. 3. Определить направления совершенствования существующих вариантов системы с обрушением и разработать новые варианты подготовки блоков, обеспечивающих снижение потерь и разубоживания.
4. Провести апробацию и внедрение разработанных методик по повышению полноты и качества извлечения руды в условиях действующего предприятия.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ включают анализ и обобщение научно-технической информации, аналитические и лабораторные исследования, физическое и математическое моделирование, конструкторские проработки, эксперименты в производственных условиях, технико-экономический анализ. ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:
- Разработке пологопадающих залежей присущи специфические и вполне
определенные условия формирования и величины потерь и разубоживания
руды, оценка которых служит первоосновой их нормирования и сокращения
по отдельности.
- Дифференциация участков месторождений по потенциальной эффективности их отработки позволяет выбрать научно обоснованный вариант геотехнологии с наибольшей полнотой и качеством извлечения запасов.
- При системе разработки с обрушением руды и вмещающих пород наиболее значительное повышение полноты и качества извлечения руды достигается оптимизацией параметров, пространственного положения и типа выпускных выработок днища относительно нижнего геологического контакта руды и подстилающих пород.
ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, выводов И РЕКОМЕНДАЦИЙ обеспечена обоснованностью принятых исходных предпосылок, решением цикла аналитических задач с последующей проверкой их на моделях и в производственных условиях, достаточно высокой сходимостью результатов прогнозирования с данными экспериментальных исследований. НАУЧНАЯ НОВИЗНА.
1. Выявлены факторы и установлено их количественное и качественное влияние на классифицированные источники образования потерь и разубоживания руды при отработке полого падающих залежей системами с обрушением руды и вмещающих пород.
2. Определены зависимости объемов выпуска чистой и разубоженнои руды от угла наклона геологического контакта залежи с налегающими породами.
3. Разработана экономико-математическая модель оптимизации пространственного положения выпускных выработок днища относительно нижнего геологического контакта залежи и предложен новый способ подготовки днища блоков, защищенный патентом на изобретение ( № 2168019), позволяющий снизить потери при добыче.
4. Разработан методический подход к дифференциации участков месторождения по потенциальной эффективности их отработки, учитывающий дополнительно оптимизацию потерь и разубоживания руды.
5. Уточнена методика нормирования потерь и разубоживания для условий отработки пологих и наклонных залежей средней мощности системами с обрушением руды и вмещающих пород.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ состоит в разработке:
- методики автоматизированного расчета объемов плановых потерь и разубоживания при выпуске отбитой руды из одиночного отверстия и блока в целом, учитывающей совокупное влияние углов наклона контактов рудного тела, вертикальной мощности залежи и качество рудной массы на показатели извлечения;
- рациональных режимов истечения руды при изменении формы и размеров рудоприемной части выпускных выработок и установлении зависимостей, определяющих необходимые соотношения извлекаемых объемов рудной массы на различных стадиях процесса;
- новых конструкций днищ очистных блоков, обеспечивающих снижение потерь при выпуске, а также болыпую производительность и безопасность горнорабочих при проходке выработок днища и при выпуске отбитой руды. ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА СОСТОИТ :
- в исследовании условий образования потерь и разубоживания с уточнением их частной классификации для различных вариантов системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород, применяемых на руднике "Заполярный";
- в разработке методических рекомендаций по определению потерь и разубоживания при отработке наклонных рудных залежей средней мощности системами с обрушением;
- в проведении экспериментальных исследований на аналитических и физических моделях, а также в промышленных условиях эффективности нового способа подготовки днища блока;
- разработке рекомендаций для конструирования днищ блоков в зависимости от положения плоскости геологического контакта рудного тела с подстилающими породами;
РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы отражены в технологическом регламенте института Норильскпроект при определении прогнозных показателей извлечения для отработки нижних горизонтов поля "Прирезки" и южного участка рудника "Заполярный".
На основе выполненных исследований разработано и внедрено «Руководство по нормированию и планированию показателей извлечения вкрапленной руды системами с траншейной подготовкой для рудника "Заполярный". Часть XV, по которому определяются нормативы потерь и разубоживания на очередной календарный период.
Фактический экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы составил: снижение потерь руды на один процент дает эффект за счет дополнительной прибыли 78000 у.е./год при годовой производительности 1300000 т.
Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения результатов исследования в условиях отработки запасов рудника "Заполярный" составит более 1 млн. руб.
Теоретические и практические результаты исследований использовались в учебном процессе на кафедре подземной разработки месторождений полезных ископаемых Государственного университета цветных металлов и золота при подготовке горных инженеров.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы, а также отдельные се положения докладывались и обсуждались на научно практических конференциях ученых и специалистов ГАЦМиЗ (1983-1995), на научно-технических совещаниях института "Норильскпроект" (1983-1996), на технических совещаниях ГРУ НГМК (1982-1995). Выполненные по диссертации исследования являлись составной частью межотраслевой научно-технической программы "Недра", утвержденной приказом Минцветмета СССР.
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 9 работ. Новизна технологических решений защищена патентом Российской Федерации.
ОБЪЕМ РАБОТЫ - Диссертация состоит из введения, 4 разделов, заключения и приложения, изложенных на стр. машинописного текста, в том числе рисунков, таблиц. Список использованной литературы из 81 наименования.
Считаю своим долгом выразить глубокую благодарность профессору Вохмину С.А. за постоянную поддержку и ценные методические указания при выполнении работы.
Обзор теоретических работ по сокращению потерь и разубоживания руды при добыче
Постоянный рост потребности в черных, цветных и редких металлах требует увеличения объемов добычи минерального сырья. В настоящее время значительная часть богатых по содержанию месторождений, расположенных вблизи от дневной поверхности, отработана, в связи с чем приходится вовлекать в эксплуатацию бедные и сложные по условиям залегания месторождения. При больших капитальных затратах, длительности освоения новых месторождений и ограниченности запасов полезных ископаемых важное значение приобретают вопросы охраны недр и рационального их использования.
Повышение полноты и качества отработки запасов является одним из главных резервов повышения эффективности действующих горнодобывающих предприятий. Сокращение потерь балансовых запасов без существенного увеличения себестоимости добычи позволяет получить значительный эффект за счет экономии непроизводительных затрат на подготовительные и нарезные работы, а также на амортизацию и геологоразведочные работы.
Основными причинами высоких потерь полезных ископаемых при разработке месторождений являются: слабое технико-экономическое обоснование параметров извлечения запасов, недостаточное отражение уровня количественных и качественных потерь в финансово-экономической деятельности горнодобывающих предприятий, несовершенство методов экономического стимулирования снижения потерь и разубоживания руды, низкая достоверность результатов учета, определения и другие причины. Многолетняя практика развития горной промышленности показала, что рациональное использование месторождений минерального сырья является важнейшей народнохозяйственной задачей, в решении которой большая роль принадлежит науке.
В конце тридцатых годов в АН СССР по инициативе акад. А. М Терпигорева проводились впервые в нашей стране обширные исследования уровня потерь твердых полезных ископаемых в угольной и горнорудной промышленности. Под его руководством были собраны, изучены и обобщены данные практики по структуре и причинам высоких потерь в недрах, намечены основные направления в повышении полноты извлечения запасов месторождений [3].
В дальнейшем вопросам учета, оценки и снижения потерь полезных ископаемых при добыче большое внимание уделялось научными и инженерно-техническими работниками горнодобывающей промышленности. Следует упомянуть работы М. И. Агошкова, Н. И. Трушкова, Е. П. Прокопьева, Р. П. Каплунова, Н. А. Старикова, П. А. Рыжова, А. А. Сергеева, П. И. Городецкого, Д.Р. Каплунова, А. Н. Омельчснко, М. И. Глсйзера, А.С.Астахова,, Н.Ф. Замесова, Н. В.Дронова, Ю. А. Чернегова и ряда других исследователей. В работах этих авторов были развиты некоторые основные направления, заложенные А. М. Терпигоревым.
Кроме того, важные исследования в области экономической оценки извлечения полезных ископаемых из недр и нормирования их потерь при добыче на открытых и подземных горных работах выполнены Н. В. Мельниковым, Я. М. Адигамовым, Б. К. Оводенко, Б. П. Юматовым, Г. В. Секисовым, А. С. Астаховым, Г. Г. Ломоносовым, В. С. Хохряковым, П. П. Бастаном, Б. Н. Байковым, и др.
Серьезный вклад в развитие методологии технико-экономического нормирования потерь сделан В.И. Зверьковым, В.В. Кравцовым, С.А. Вохминым, Ю.П.Требушем, В.Л. Ермолаевым, А.И. Головановым и др. К настоящему времени определились основные направления в подходах к решению проблемы повышения показателей извлечения.
Главными из них являются: экономическая оценка ущерба от потерь и разубоживания и определение путей их снижения при экономической целесообразности и технической осуществимости; технико-экономическое нормирование показателей извлечения для конкретных вариантов систем разработки при определенных условиях залегания рудных тел. Рассмотрим отдельные работы по экономической оценке и определению путей снижения потерь и разубоживания. опубликованные в горнотехнической литературе. Исследования М. И. Агошкова [3,4,5], П. И. Городецкого и Н. 3. Галаева [6], Р. П. Каплунова [7], К. Л. Пожарицкого [8]. С. Я. Рачковского [9], В. А. Шестакова [10], В. А. Симакова [11], и других в этой области имели важное научное и практическое значение, хотя в них и отсутствовал единый подход к образованию потерь и их экономической оценке на подземных и открытых работах.
Долгое время при выборе систем разработки месторождений не учитывалась ценность разрабатываемого полезного ископаемого. Методику Р. П. Каплунова [7] можно отнести к одной из первых, в которой предлагалось ущерб от потерь руды определять через увеличение амортизации основных средств предприятия, обусловленное уменьшением запасов и ценности теряемой руды. В данной методике ценность руды определяется по себестоимости металла, извлекаемого из 1 т руды, за вычетом затрат на транспортирование и переработку ее. При определении извлекаемой ценности используются оптовые цены на конечный продукт металлургического передела. Следовательно, в ценности потерянной руды учитываются не только затраты на гор но-капитальные и горноподготовительные работы, но и доля затрат на очистную выемку, водоотлив, вентиляцию и расходы по другим производственным статьям. П. И. Городецкий для экономической оценки систем применил показатель рентабельности промышленного использования месторождения, понимая под ним максимальную прибыль, отнесенную к 1 т отработанных балансовых запасов. Прибыль выражается разностью между ценностью извлекаемой из 1 т руды продукции по действующей государственной установленной для данного предприятия отпускной цене и затратами на ее добычу, транспортирование и переработку. Потери и разубоживаиие в методике П. И. Городецкого учитываются качественными показателями руды и коэффициентом извлечения ее из недр [6].
Рассмотренные методики достаточно просты и отличаются большей глубиной проработки решаемой ими задачи, однако они не свободны от некоторых недостатков. Один из них состоит в том, что рекомендуемый критерий можно применять лишь, когда при сравниваемых системах добывается руда одинакового качества. Это обусловлено тем, что затраты, определенные на разных стадиях процесса получения продукции (концентрата, металла), относятся к 1 т товарной руды. Это приводило к тому, что выборочная разработка месторождений оказывалась более выгодной, что далеко не всегда оправдано.
В других методиках за критерий экономической оценки систем и потерь руды приняты иные показатели. Например, С. Я. Рачковский [9] выдвинул в качестве основных показателей для экономической их оценки себестоимость конечной продукции, получаемой из теряемой руды, разность между себестоимостью извлекаемых из руды металлов и затратами на добычу и переработку руды и ущерб от недополучения металла. Оптовые цены, по его мнению, не являлись выражением себестоимости производственной продукции, а поэтому не могли служить основным критерием для оценки качества руды.
Влияние вертикальной мощности залежи на показатели извлечения
Актуальность исследования влияния вертикальной мощности залежи над выпускным отверстием на показатели извлечения при системах с обрушением объясняется их тесной взаимосвязью, что отмечается многими авторами[53-56]. Так Д.Р. Каплунов и И.А. Манилов отмечают заметное увеличение разубоживания при выпуске с уменьшением мощности рудного тела. Для условий рудника им. XXII партсъезда уменьшение мощности с 50 до 10 метров привело к увеличению разубоживания с 9.0 до 14.2 %, т.е. более чем в 1.5 раза [57,58].
Н.Г. Дубынин подчеркивает, что при отработке блоков системами с массовым обрушением разубоживание руды должно устанавливаться с учетом мощности рудного тела. Кроме того, он приводит данные об увеличении потерь руды с 14.2 до 24.9% при уменьшении мощности рудного тела с 60 до 20 метров[59].
Аналитическое определение потерь и разубоживания по наиболее известным методикам подтверждает картину возрастающего влияния мощности залежи на показатели извлечения особенно на мощностях до 20 м.
По результатам обработки опытных и экспериментальных данных изменения показателей извлечения в зависимости от высоты отбиваемого слоя (мощности рудного тела) получены эмпирические зависимости, позволяющие с достаточно высокой степенью точности определять прогнозируемые показатели потерь и разубоживания руды для различных вариантов систем с обрушением руды и налегающих пород. Для коэффициента извлечения из недр уравнение регрессии имеет вид: Кн=т/(А+В-т), (2.1) где т- средняя мощность рудного тела, м; А,В- эмпирические коэффициенты равные соответственно А= 12.38, В=0.79; Для коэффициента изменения качества уравнение регрессии имеет вид: Кк=т/(А+Вт), (2.2) где А,В- эмпирические коэффициенты равные соответственно А=13.36, В=1.36;
Учет совместного влияния вертикальной мощности залежи и угла падения контактов на показатели извлечения, позволяет с достаточной степенью точности прогнозировать уровень потерь и разубоживания по предлагаемым зависимостям на стадии локального проектирования.
Изучением условий образования потерь и разубоживания руды на горных предприятиях Норильского комбината занимались многие ученые. Необходимо отметить Н.З. Галаева, В.И. Зверькова, А.И. Филилпенкова, С.А. Вохмина, Э.И. Богуславского, А.Ф. Дубинного, Ю.П. Требуша, А.И. Голованова, В.Л. Ермолаева и других.
В основу определения показателей количественных и качественных потерь при отработке блоков с площадным выпуском отбитой руды положен принцип классифицирования источников образования потерь и разубоживания с дифференцированием их по видам, рекомендуемый нормативными документами [1,2,3].
В соответствии с этим принципом была разработана прикладная классификация потерь и разубоживания руды, отражающая все основные источники количественных и качественных потерь и отражающая общий подход к составлению подобных классификаций [60-64] (табл.2.9,2,10).
Оптимизация положения выпускных выработок в почве рудного тела
Дополнительными составляющими в общей сумме потерь при выпуске руды будут являться потери в целиках между выпускными выработками. Из-за наклонного положения контакта рудной залежи с подстилающими породами часть руды неизбежно будет попадать в не отрабатываемые участки.
Определение допустимых потерь руды в рудных целиках днища производится по критерию максимальной прибыли с одной тонны погашаемых балансовых запасов в зависимости от конкретного варианта подготовки. Определение проектного положения выпускных выработок в подстилающих породах заключается в нахождении наивыгоднейшего варианта с точки зрения экономических последствий от потерь и разубоживания руды / 4,5/.
Нерешенным остается вопрос определения взаимного расположения выпускных выработок, имеющих различные высотные отметки из-за наклонного положения плоскости контакта рудной залежи с подстилающими породами. Стремление приблизить выпускные выработки к рудному телу приводит к необоснованным потерям руды в целиках между воронками или траншеями. Расположение днища полностью в подстилающих породах увеличивает разубоживание и затраты на подготовку.
Предложенная модель расчета объемов теряемой руды в рудных целиках днища блока при различных схемах подготовки и положении плоскости контакта с подстилающими породами позволяет определять оптимальный вариант. Результаты расчетов приведены на рисунке 3.3. Зависимости изменения потерь в рудных целиках днища Этот вид потерь определяется и нормируется отдельно на предварительном этапе прогнозирования показателей потерь и включается в общие потери руды обособленной составляющей.
Обработка данных по определению потерь в рудных целиках днища показала, что для рудного тела мощностью выше 20м и углах наклона до 20 более предпочтительным является вариант воронкообразного днища. Для углов более 20 - траншейная комбинированная подготовка с величиной заглубления траншей в рудное тело от 0 до 2-х метров в зависимости от качества руды. При мощностях рудного тела меньше 20м предпочтительнее вариант подготовки с торцевым выпуском отбитой руды на почву буро-доставочной выработки.
Для снижения потерь руды при выпуске под обрушенными породами необходимо увеличить площадь охвата выпускными выработками днища блока без снижения устойчивости выработок. Применяемый в настоящее время на руднике «Заполярном» вариант подготовки днища с выпуском отбитой руды через воронки отличается низкой производительностью, высокой трудоемкостью и повышенной опасностью работ при ликвидации зависаний. Кроме того, существенным недостатком этого способа являются значительные потери отбитой руды в межвороночных гребнях вне зоны влияния выпускных отверстий.
Предлагаемый способ подготовки позволяет снизить потери отбитой руды за счет большей площади охвата выпускными выработками днища блока. При этом существенно снижаются простои при ликвидации зависаний и повышается безопасность этих работ, т.к. две смежные выработки, объединенные короткой траншеей, работают совместно, как одно выпускное отверстие и пята свода зависания будет находиться в зоне влияния каждой выпускной выработки (Рис.3,4),
Способ подготовки днища блока, включающий последовательное проведение откаточных и доставочных выработок, заходок и образование выпускных воронок, отличающийся тем, что из заходок смежных доставочных выработок дополнительно проходят восстающие, между которыми проводят горизонтальную сбойку и оформляют рудоприемную выработку в виде траншеи, при этом выпуск из траншеи ведут одновременно из смежных выпускных выработок [65].
В соответствии с протоколом совместного заседания горной и геологической секций НТС комбината от 24 марта 1983 г. № 49 на руднике "Заполярный" в 1983 году было начато опытно-промышленное испытание днища блока с короткими траншеями, предложенного Красноярским институтом цветных металлов. По проекту № 8321, составленному техническим отделом и утвержденному главным инженером рудника "Заполярный ", в панели 13/15 были оформлены короткие траншеи. Траншеи располагались между штреками скреперования 7/13-8/13 и 8/13- 9/13 (рис.3.4). Сложные горнотехнические условия отработки запасов панели 13/15, находящейся в пределах охранного целика КЛК, не позволили увеличить масштабы эксперимента. Основные результаты эксперимента приведены в Приложении 1
После окончания проходки горизонтальных сбоек для оформления траншеи разбурили породную потолочину веерами восходящих скважин . Бурение скважин осуществлялось колонковыми перфораторами КС-50. Данные по оформлению траншей приведены в Приложении 1. Оформление коротких траншей было закончено к массовому взрыву в ленте XYTTT (26.06.83 г.). По данным рудника, при подготовке днища короткими траншеями трудоемкость оформления одной траншеи (в расчете на одно выпускное отверстие) возрастает на 10-15% за счет ручной перекидки горной массы из сбойки между дучками. На обуривание потолочины в первой траншее было затрачено 5 чел.смен, во второй — 4 чел.смены, что соответствует трудоемкости буровых работ при существующей схеме подготовки днища,
В процессе отработки запасов блока на каждую траншею пришлось 6 — 6.5 тыс.т. руды, что более чем на 20% превышает обычную нагрузку на одно выпускное отверстие за счет увеличения площади охвата при выпуске. Испытания днища с короткими траншеями показали, что снижение устойчивости днища блока не происходило и выпускные отверстия находились в рабочем состоянии весь период выпуска обрушенной руды. увеличения площади охвата днища. Испытания днища с короткими траншеями показали, что при этом снижаются потери отбитой руды на 10-15%.
При системах разработки с обрушением руды и вмещающих пород формирование качественных и количественных показателей извлечения руды происходит, главным образом, в процессе ее выпуска. Ниже приводится обоснование и изложение методики экономико-математического моделирования процесса выпуска руды под обрушенными породами, комплексно учитывающей особенности физики протекания процесса и формирования экономически обоснованных (нормативных) количественных и качественных показателей извлечения руды из недр.
В качестве физической модели взято общепринятое представление фигуры выпуска как эллипсоида вращения. За основу методического подхода при определении нормативных показателей извлечения руды принята одна из рекомендуемых в Типовых методических указаниях по определению, учету и нормированию потерь и разубоживания руды (ТМУ) методик, использующая метод вариантов [1]. При этом все варианты, допущенные к сравнению, отличаются друг от друга на дозу выпуска. С ростом объема выпущенной рудной массы снижаются потери и увеличивается разубоживание руды. За нормативные величины потерь и разубоживания принимаются показатели варианта, обеспечивающие максимум прибыли с 1 т погашенных балансовых запасов.
Типовой расчет нормативов потерь и разубожнвания
Расчет нормативных показателей извлечения выполнен для условий блока № 18 с траншейной подготовкой днища по проекту № 8958, подготовленному техническим отделом рудника "Заполярный". Размеры блока определялись по проекту и составили в плане 120 х60 м. Средняя мощность рудного тела определялась по шести сечениям и составила 29.69 м«30 м. Балансовые запасы вкрапленной руды в блоке составили 648000 т. В примере учтена точность определения положения "руда - порода1 ± 0.5 м ( по данным опробования). Величина положительных и отрицательных отклонений при отбойке принята по данным, ранее проведенных исследований. При определении первичного разубоживания учитывалась, что часть породы из траншей выдается отдельно до появления из дучек первых порций руды. Потери неотбитой руды в межтраншейных целиках определялись по проектным границам целиков. Доля потерь отбитой руды в гребнях на почве траншейного штрека вне зоны влияния выпускных отверстий определялись пропорционально площади рудной залежи отбиваемой вместе с породами почвы.
В соответствии с Едиными правилами охраны недр при разработке месторождений полезных ископаемых годовые планы развития горных работ должны обязательно содержать технико-экономические расчеты нормативов эксплуатационных потерь и разубоживания по вновь вводимым в разработку выемочным единицам (блокам), а также мероприятия по обеспечению планируемого уровня извлечения полезных ископаемых при их добыче, рациональному и комплексному использованию запасов.
Задача установления оптимальных или нормативных показателей использования недр является одновременно задачей выбора оптимального варианта той или иной системы разработки месторождения. Нормативные показатели использования недр соответствуют наиболее экономичным условиям эксплуатации месторождения при минимальном расходовании материальных, трудовых и минеральных ресурсов на стадиях разведки, добычи и переработки руд.
Нормативы показателей потерь и разубоживания, зависящие от принятого варианта разработки, следует пересматривать в случае любого изменения горногеологических условий, технологии добычи и переработки и основных технико-экономических показателей. В общем случае нормирование эксплуатационных потерь и разубоживания основывается на сравнительной оценке вариантов каждой системы разработки. Причем принимаемые по каждому варианту показатели использования запасов должны быть наилучшими (оптимальными) с учетом контуров выемки, параметров днища, режима выпуска и т. д.
Диссертационная работа является законченной научной квалификационной работой в которой изложены научно-обоснованные технические, экономические и технологические решения, внедрение которых позволяет повысить показатели извлечения при отработке пологопадаюгцих и наклонных рудных тел средней и большей мощности системами с обрушением руды и вмещающих пород.
В результате исследования горно-геологических, горнотехнических, экономических и организационных факторов установлено их количественное и качественное влияние на прогнозируемые показатели извлечения при отработке полого падающих и наклонных залежей средней мощности системами с обрушением руды и вмещающих пород.
Доказано, что увеличение угла наклона геологического контакта с покрывающими породами приводит к уменьшению объема чистой руды, выпускаемой из одиночного отверстия, что приводит к увеличению потерь при выпуске. Определены зависимости, позволяющие аналитическим путем определять объем разубоживания при выпуске.
Установлено количественное влияние угла наклона контакта рудного тела с подстилающими породами на потери неотбитой руды в почве залежи при трех различных схемах подготовки блоков и разработаны рекомендации по определению оптимального расположения выпускных выработок в породах почвы.
Предложен новый подход к определению момента принудительного прекращения выпуска отбитой руды, при котором конечное положение фигуры выпуска определяется с помощью оценки дифференцированного влияния технологических свойств руды и разубоживающих пород на эффективность применяемого варианта технологии.
Опытным путем определено количественное влияние крупности обрушенных налегающих пород на показатели извлечения при выпуске. Предложен новый критерий выбора варианта системы разработки пологих и наклонных залежей средней мощности на основе дифференциации участков месторождения по их потенциальной эффективности, учитывающей вертикальную мощность рудного тела, угол наклона геологического контакта залежи с вмещающими породами, содержание полезных компонентов, балансовую ценность руды, уровень потерь и разубоживания и затраты на добычу и переработку.
Результаты исследований положены в основу внедренного на руднике «Руководства по нормированию и планированию показателей извлечения вкрапленной руды системами разработки с траншейным выпуском для рудника «Заполярный».
Разработан и испытан в промышленных условиях на руднике «Заполярном» новый способ подготовки днища блока, защищенный патентом Российской Федерации (№ 2168019), позволяющий уменьшить потери полезного ископаемого.
Все вышеизложенное представляет тему актуального исследования, в результате которого предложены научно обоснованные технологические разработки по повышению полноты и качества выемки полого падающих залежей системами с обрушением руды и налегающих пород, обеспечивающих решение важной прикладной задачи, в частности, на примере представительного рудника "Заполярный".
