ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТОРЦЕВОГО ВЫПУСКА РУДЫ

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 характеризуются 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, характеризуются 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 практике получил торцевой выпуск руды. Практика 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. Практика 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 mL раз по сравнению с соответствующими размерами натуры:

Lм / Lн= mL,

где Lм и Lн - 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 mТ

Тм / Тн= mТ

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

Мм / Мн= mМ

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 буродоставочными 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 практика 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






В ОПЕК думают о Долгопрудном

9 декабря в Долгопрудном многое изменится. Рассматривая вопрос о вступлении России в ОПЕК, страны картеля решили открыть свое представительство именно в Долгопрудном, в 15-м микрорайоне. Георгий Сергеевич Полтавченко, как официальный представитель Администрации Президента, высоко оценил этот шаг, а Алексей Угланов , будущий глава представительства, пообещал как можно более выгодные результаты для обеих сторон.