ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТОРЦЕВОГО ВЫПУСКА РУДЫ

1

• Авторы
• Резюме
• Файлы

Шиляев Н.С. Богуславский Э.И. Работа посвящена физическому моделированию торцевого выпуска руды при системах с обрушением руды и вмещающих пород. Актуальность темы определяется необходимостью повышения эффективности отработки рудных месторождений полезных ископаемых с применением систем с обрушением. Рассматриваемые системы хаpaктеризуются высокими показателями потерь и разубоживания руды. Моделирование выпуска руды позволят решать вопрос оптимизации параметров системы разработки и совершенствования технологических процессов очистной выемки. Статья в формате PDF 121 KB

Для отработки запасов Ждановского медно-никелевого месторождения институтом Гипроникель предложены системы с обрушением руды и вмещающих пород. Применение систем с закладкой признается невозможным из-за относительно низкого содержания полезного компонента. Руда и вмещающие породы разбиты дизъюнктивными нарушениями и межпластовыми тектоническими зонами, однако, хаpaктеризуются относительно слабой трещиноватостью и вполне устойчивы при ведении горных работ.

При отработке месторождений полезных ископаемых системами с обрушением руды и вмещающих пород наиболее широкое распространение в зарубежной и отечественной пpaктике получил торцевой выпуск руды. Пpaктика применения систем с обрушением на многих рудниках показывает, что вариант торцевого выпуска руды возможно применять для отработки рудных тел с различной устойчивостью руд и вмещающих пород. Кроме того рассматриваемый вариант позволяет обеспечить наиболее быстрый переход к очистной выемке.

Существенный недостаток систем подэтажного обрушения - высокие количественные и качественные потери. Очевидно, что на величину показателей извлечения влияют геометрические и технологические параметры системы. Пpaктика показывает, что высокие показатели извлечения достигаются при условии наибольшего извлечения чистой руды до начала качественных потерь.

Для экономической эффективности применения систем необходимо проведение экспериментальных и аналитических исследований по определению их рациональных параметров. Экспериментами установлено, что применение рациональных параметров системы позволяет обеспечить извлечение чистой руды до 75%, при этом количественные и качественные потери уменьшаются в 1,3 - 2,6 раза.

Экспериментальная часть исследований включает физическое моделирование процессов в блоке происходящих при проведении очистной выемки. Одним из основных преимуществ физического моделирования является возможность осуществления прямых наблюдений за процессами и явлениями. Механическое подобие определено заданием переходных множителей или масштабов для длин (геометрическое подобие), для времени (кинематическое подобие) и для масс (динамическое подобие).

Поэтому все размеры модели, и её отдельных элементов изменены в m_L раз по сравнению с соответствующими размерами натуры:

L_м / L_н= m_L,

где L_м и L_н - соответственно линейные размеры модели и натуры.

Условие кинематического подобия этих систем состоит в том, что любые аналогичные точки (частицы) систем, двигаясь по геометрически подобным траекториям, проходят геометрически подобные пути в промежутки времени Т, отличающиеся постоянным множителем m_Т

Т_м / Т_н= m_Т

Условие динамического подобия систем состоит в том, что массы любых сходственных частиц этих систем отличаются друг от друга постоянным множителем m_М

М_м / М_н= m_М

Целями исследования являются получение оптимальных показателей извлечения и определение степени влияния условий залегания рудного тела и параметров системы разработки на величину потерь и разубоживания.

В процессе экспериментов исследуется влияние на показатели выпуска следующих факторов:

- угол падения рудного тела;

- расстояние между буpoдоставочными выработками на подэтаже;

- угол наклона отбиваемого слоя;

- толщина отбиваемого слоя;

- глубина внедрения погрузочного средства в навал руды у торца выработки;

- физико-механических свойств и гранулометрического состава руды.

Стенд представляет собой конструкцию из прозрачного оргстекла собранную на столешнице из строительной фанеры. Тыльная и лицевая (призабойная) панели имеют сложную геометрическую форму с максимальными размерами 92 Х 40 см. Со столешницей данные панели соединяются при помощи петель, позволяющих изменять их угол наклона от 60⁰ до 90⁰ по задачам эксперимента. Это позволит изучить влияние угла наклона отбиваемого слоя на показатели выпуска.

В нижней части лицевой панели расположены отверстия для выпуска горной массы. Для решения вопроса оптимального расположения буро-доставочных штреков, изменение расстояния между отверстиями производится посредством сдвигающихся панелей, находящихся по обе стороны от каждого из отверстий.

Определение влияния изменения угла падения рудного тела на параметры системы разработки проводится с помощью боковых панелей. Для этого применяются 4 пары сменных панелей, представляющих собой параллелограммы с углами 60⁰, 70⁰, 80⁰ и 90⁰ соответственно вариации угла наклона отбиваемого слоя. С тыльной и лицевой панелями боковые скрепляются уголкам, со столешницей - петлями, для возможности изменения угла от 40⁰ до 70⁰.

Сыпучий материал засыпается через верхнюю часть модели. При выпуске используется совок, имитирующий ковш погрузо-доставочнной машины. По завершении выпуска всего материала оцениваются все показатели выпуска по каждой серии экспериментов.

Всего проводится несколько серий экспериментальных исследований для различных конструкционных параметров системы разработки и углов падения рудного тела.

На основе данных, полученных в ходе эксперимента, составляются зависимости показателей выпуска от параметров конструкции блока.

Внедрение системы подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды, в частности, на руднике Ак-Су показала, что количественные и качественные потери снизились соответственно в 1,1 и 1,5 раза. В таблице 1 приведены данные по различным рудникам, демонстрирующие влияние параметров систем разработки на показатели извлечения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Дубынин Н.Г. Выпуск руды при подземной разработке. - М.: Недра, 1965.
2. Малахов Г.М. Основные расчеты систем разработки рудных месторождений. //- М.: Изд-во "Недра", 1968.
3. Малахов Г.М. Теория и пpaктика выпуска обрушенной руды. - М: Изд-во "Недра", 1968.

Таблица 1. Конструктивные параметры и показатели извлечения при системе подэтажного обрушения.

Рудник, страна, тип руды	Морфология рудных тел		Параметры системы, м			Показатели извлечения, %
	α,o	m, м	S, м	h, м	c, м	п	р
«Кируна», Швеция, железная	45-60	50-200	5х3,7	12	12-16	12	20
			5х7	28,5	н.д.	15-25	15-40
«Мальбергет», Швеция, железная	90	30	5,5х3,8	16	-	-	-
			5х7	28,5-30,5	н.д.	15-25	15-40
«Бор», Югославия, медная	70-90	10-20	3х3	10	9	8	25
«Маунт-Айза», Австралия, свинцово-цинковая	н.д.	1,5-45	3,7х4,4	14,5	н.д.	н.д.	н.д.
«Стоби», Канада, никелевая	крутое	80	н.д	15,6	8,6	н.д	н.д
«Муфулиро», Замбия, медная	50	30	н.д.	15,2	10,2	15	20-30
«Грейс», США, железная	30	100-130	н.д.	15	н.д	н.д	н.д
«Южная», Россия, железная	35-40	45-80	12 м2	12	12	8,9	23,1
«Сидертовая», Россия, железная	25-55	4-25	10-11 м2	н.д.	н.д.	19,6	9,1
«Юбилейный», Россия, оловянная	30-90	-	-	20	-	16,0	24,5
				15		5,9	14,7
Солнечный ГОК, Россия, оловянная	75	15	-	20	-	10,9	20,2
				15		10,9	17,5
ПО «Апатит» им.С.М.Кирова, Россия, апатито-нефелиновая	-	-	-	15	16	14,8	15,0

Примечание:

α - угол падения, ^о; m - мощность, м

S - сечение выработок, м; h - высота подэтажа, м; с - расстояние между подэтажными выработками, м;

п, р - соответственно потери и разубоживание при выпуске, %

Рис. 1. Стенд для моделирования торцевого выпуска руды

1-Боковая панель, 2-Тыльная панель, 3-Лицевая панель (призабойная), 4-Выпускные отверстия, 5-Столешница

---