Оптимизация параметров технологии разработки крутопадающих рудных месторождений

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 622.274:555.319

Оптимизация параметров технологии разработки крутопадающих рудных месторождений

Б.Т. Беркалиев

Г.А. Аукешев

Наиболее важным параметром технологии очистных работ с применением очистного механизированного комплекса является суммарная длина очистного забоя или размер прирезки (рис. 1). Как видно из рисунка, сечение забоя может быть различным в зависимости от мощности рудного тела. При мощности рудного тела менее 1,5 м сечение забоя имеет сложную ступенчатую конфигурацию, что связано с габаритными размерами очистного механизированного комплекса. В центральной части прирезки сечение забоя должно соответствовать габаритам рабочей платформы и буровых площадок и обеспечивать свободное перемещение платформы по восстанию. Эта часть забоя, будем называть ее фронтальной, обуривается восходящими шпурами длиной 2-2,5 м. Сечение забоя (минимальное):

, м2,(1)

где S1 - сечение фронтального забоя, обуриваемого с рабочей платформы, м2:

, м2,(2)

где a,b - габаритные размеры платформы, соответственно длина и ширина, м; S2 - сечение фронтального забоя, обуриваемого с буровых площадок, м2:

, м2,(3)

где l, c - соответственно длина и ширина буровых площадок, м; mв - минимальная допустимая ширина очистного пространства, м; Д - необходимая величина зазора между стенками выработки и габаритами полка, м. Величина зазора зависит от физико-механических свойств горных пород, параметров буровзрывных работ и ряда других факторов и должна обеспечивать беспрепятственное передвижение комплекса при спуско-подъемных операциях.

Сечение забоя уступной формы (S2), который обуривается горизонтальными штанговыми шпурами, определяется средней мощностью рудного тела и длиной забоя:

, м2,(4)

где m - вынимаемая мощность рудного тела, м; lш - длина штанговых шпуров; Киш - коэффициент использования шпура.

Если параметры фронтального забоя относятся к числу неуправляемых, т.е. не поддающихся регулированию и зависящих лишь от конструктивных решений платформы, то длина уступного забоя, которая отбивается горизонтальными штанговыми шпурами, может изменяться. Длина этого забоя существенно влияет на технико-экономические показатели очистной выемки, в частности, на удельный объем горно-подготовительных выработок, себестоимость очистной выемки, показатели извлечения полезного ископаемого, интенсивность отработки блоков и производительность труда.

Рис. 1. Форма очистного забоя при использовании механизированного комплекса

Как известно, особенностью разработки маломощных месторождений являются сложность горно-геологических условий залегания и многообразие горно-технических условий их эксплуатации. Элементы залегания рудных тел, особенно мощность, могут значительно колебаться в пределах даже одного эксплуатационного блока. Исследования свидетельствуют, что коэффициент вариации мощности в целом по всем маломощным месторождениям составляет около 60 %.

Отбойка руды по усложненному контуру рудного тела технически трудноосуществима и экономически нецелесообразна. В рассматриваемом случае с увеличением длины уступного забоя при изменчивой гипсометрии рудных тел возрастают потери и разубоживание руды за счет прихвата вмещающих пород и оставления руды за контуром отбойки. Поэтому важно установить целесообразную ширину и длину забоя, обеспечивающую экономичную выемку полезного ископаемого в соответствии с принятым критерием эффективности. Ширина очистного забоя зависит от уровня изменчивости рудного тела и оптимального соотношения между потерями и разубоживанием в рассматриваемых условиях. Длина же забоя определяется характером изменчивости по простиранию рудного тела. Изменчивость залегания рудных тел оценивается различными показателями - модулем сложности, показателем сложности и т.д. Таким образом, для установления оптимальных параметров уступного забоя необходимо знать зависимость показателя изменчивости рудного тела от длины забоя. Для установления такой закономерности воспользуемся основными положениями графо-аналитического метода оценки уровня потерь и разубоживания руды.

Общая схема методики определения параметров уступного забоя заключается в следующем:

1. Оценивается качественное и количественное влияние искомых параметров на технико-экономические показатели системы разработки. Формализуются связи показателей эффективности с влияющими параметрами. В частности, в рассматриваемом случае необходимо формализовать зависимости потерь, разубоживания и себестоимости очистной выемки от параметров уступного забоя.

На слоевые планы опробования рудного тела наносятся контуры отбойки уступного забоя при его максимальной длине таким образом, чтобы потери были минимальны. Контур разбивается на участки длиной 0,1-1 м. В нарастающем порядке для каждого участка выделяется приконтактная зона, заключенная между контурами отбойки с минимальным разубоживанием, максимальными потерями и максимальным разубоживанием, минимальными потерями. Устанавливаются характеристики изменчивости рудного тела каждого участка в нарастающем порядке, и с привлечением известных методов математической статистики определяется зависимость изменчивости от длины уступного забоя. Из оптимального соотношения потерь и разубоживания определяется мощность приконтактной зоны и зависимость ширины очистного забоя от его длины и изменчивости, а также функция потерь и разубоживания руды от параметров забоя.

2. На основании полученных закономерностей разрабатывается экономико-математическая модель процессов добычи руды из очистного забоя по принятому критерию эффективности. Формализуются ограничения, учитывающие технические возможности применяемого оборудования, организацию, условия безопасного ведения работ.

3. Разрабатывается алгоритм решения задачи и производится реализация экономико-математической модели на ПЭВМ. Определяются оптимальные параметры забоя.

Основными процессами добычи полезного ископаемого являются технологические решения выпуска и доставки руды.

Совершенствование технологических схем выпуск-доставка-погрузка руды при подземной разработке происходит по пути создания все более сложных доставочных средств (скреперные установки, погрузочно-доставочные машины, различные виды питателей, конвейеров). Однако при насыщении технологических схем машинами и механизмами, от которых зависит производительность труда на выпуске, доставке и погрузке руды, начинает сказываться фактор их надежности. Возникает необходимость при выборе вариантов технологических схем с применением различного оборудования учитывать надежность машин и всей схемы в целом. В связи с этим считаем необходимым при сравнении различных способов выпуска, доставки и погрузки руды учитывать фактор надежности. Проблема исследования надежности - одна из важнейших проблем настоящего времени, приобретает все большее значение при разработке сложных технических систем, к которым можно отнести рудную шахту. Роль надежности особенно возросла в связи с насыщением рабочих мест сложным оборудованием, с помощью которого осуществляется комплексная механизация и автоматизация процессов добычи полезного ископаемого.

В качестве основных показателей оценки надежности принимаются [1]: лi - интенсивность отказов i-го элемента системы; мi - интенсивность восстановления работоспособности i-го элемента системы; Кг - коэффициент готовности, который определяется по формуле:

.(5)

месторождение очистной забой добыча

Физическая сущность коэффициента готовности заключается в том, что он представляет собой вероятность работоспособного состояния технологической схемы в любой произвольный момент времени. Под работоспособностью понимается такое состояние, при котором запланированные производственные процессы выполняются с получением максимальных технико-экономических показателей. Для оценки влияния фактора надежности технологических схем выпуска и доставки руды на выбор рациональной конструкции днища блока воспользуемся данными технико-экономического сравнения рекомендуемых вариантов в условиях экспериментального рудника [2].

С целью выявления влияния фактора надежности на условную экономическую характеристику были выбраны два существующих и один предлагаемый варианты конструкции днищ блоков: 1 - конструкция днища блока под вибровыпуск руды (вариант с траншейной подсечкой); 2 - конструкция днища блока под породопогрузочную машину ППН-1с; конструкция днища блока со скреперной доставкой.

По существующим данным, с некоторыми уточнениями составлены зависимости условной экономической характеристики от коэффициента готовности по вариантам:

, тг/т;(6)

, тг/т;(7)

, тг/т.(8)

При расчете ущерба от недостаточной интенсивности за базовый вариант принят первый с интенсивностью выпуска 20,3 м/месяц. На рис. 2 представлены зависимости условной экономической характеристики от КГ.

Из представленных графиков видно, что с изменением коэффициента готовности значение условной экономической характеристики изменяется довольно значительно. Например, с уменьшением от 1 до 0,5 для варианта 2, значение условной экономической характеристики увеличивается на 33 %. Этот пример выбран не случайно, так как при определении экономической характеристики без учета фактора надежности значение коэффициента готовности равняется единице, КГ = 0,5 для второго варианта является фактическим для системы выпуск из дучки - погрузка машиной ППН-1С (рассчитан на основе хронометражных наблюдений).

Рис. 2. Зависимость условной экономической характеристики от коэффициента готовности системы «выпуск-доставка» для различных вариантов конструкций днищ блоков: 1 - с вибровыпуском руды; 2 - с погрузкой породопогрузочной машиной; 3 - со скреперной доставкой

Следовательно, при сравнении вариантов с различными видами оборудования учет фактора надежности при технико-экономическом сравнении и выборе вариантов конструкций днищ блоков является необходимым, в противном случае расчет может привести к неправильным рекомендациям.

Список литературы

1. Адилов К.Н. Технология и механизация горных работ, вероятностно-статистические методы исследования горного производства. Караганда, 1973.

2. Беркалиев Б.Т. и др. Выбор конструкции днищ блока // Технология разработки месторождений полезных ископаемых. Вып. III. Караганда, 1975.

Размещено на Allbest.ru