Определение базовых потерь и засорения полезных ископаемых при отработке нарушенных массивов горных пород

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение базовых потерь и засорения полезных ископаемых при отработке нарушенных массивов горных пород

П.И. Копач

Н.И. Просандеев

В.Н. Романенко

И.В. Ботанцев

Е.С. Василенко

Аннотации

Залежно від умов контакту укосу екскаваторного вибою з покладом корисної копалини, потужності покладу, висоти уступу та напрямку відпрацьовування розроблена методика визначення величини втрат і засмічення корисних копалин при відпрацьовуванні порушених масивів гірських порід здійсненням підземної виїмки багатих руд.

В зависимости от условий контакта откоса экскаваторного забоя с залежью полезного ископаемого, мощности залежи, высоты уступа и направления отработки разработана методика определения величины потерь и засорения полезных ископаемых при отработке нарушенных массивов горных пород производством подземной выемки богатых руд.

Карьер "Северный" ГОКа "Укрмеханобр" ОАО "Мариупольский металлургический комбинат им. Ильича" ведет повторную отработку потерянных богатых железных руд, добыча которых проводилась подземным способом шахтами бывшего рудоуправления им. Дзержинского. Горная масса извлекается экскаваторами ЭКГ-5А уступами высотой 10 м с транспортированием пород автосамосвалами БелАЗ-7548 и БелАЗ-7547 грузоподъемностью 42-45 т.

Углы откосов рабочих уступов составляют: по наносам - 50-650 и коренным породам - 800. Разрабатываемые горные породы представляют собой смешанную массу ранее нормативно и ненормативно потерянных при подземной добыче богатых руд с вмещающими и покрывающими породами. Это обусловило необходимость разработки методики, которая позволяла определять базовые значения потерь и засорения полученных ископаемых в сложившихся условиях с целью их более рационального использования. Решению указанных вопросов и посвящена данная работа.

При разработке нарушенного массива горных пород могут быть следующие случаи контакта экскаваторного забоя с залежью полезного ископаемого:

1) падение откоса экскаваторного забоя несогласное с падением залежи (рисунок 1а);

2) падение откоса экскаваторного забоя согласное с падением залежи , < (рисунок 1б);

3) комбинированное падение откоса экскаваторного забоя и залежи - согласное в висячем боку залежи и несогласное в лежачем боку (или наоборот) (рисунок 1в).

При несогласном падении и направлении отработки со стороны лежачего бока залежи к висячему площадь засорения руд пустыми породами лежачего бока составляет (рисунок 1а):

, м 2, (1)

где - высота отрабатываемого уступа, м;

-

соотношение высоты пересечения экскаваторного откоса с лежачим боком залежи, = 0,1-0,9; при = 0,5 потери и засорение имеют равные значения; - угол откоса экскаваторного забоя, град, = 800; , - углы залегания лежачего и висячего боков залежи, град.; , = 30-700.

Площадь потерь руд для лежачего бока залежи равна:

, 2. (2)

Для висячего бока залежи и несогласном падении на выходе из него величина потерь полезного ископаемого определяется по формуле (1), а засорения по формуле (2) с подставкой соответствующих значений и .Результаты расчетов по формулам 1 и 2 представлены в таблицах 1 и 2.

Рисунок 1 - Схемы к определению потерь и засорения полезного ископаемого при его отработке экскаваторным забоем: П - потери; З - засорение

Таблица 1 - Удельные объемы потерь () для лежачего бока залежи и удельные объемы засорения () висячего бока при несогласном падении откосов (числитель при = 10 м, знаменатель - = 5 м)

Таблица 2 - Удельные объемы засорения () для лежачего бока залежи и удельные объемы потерь () висячего бока при несогласном падении откосов (числитель при = 10 м, знаменатель - = 5 м)

Для несогласного падения на выходе потери лежачего бока равны засорению висячего бока залежи, а засорение лежачего бока равно потерям висячего бока залежи на выходе из нее.

Поскольку в процессе отработки залежи высота контакта откоса уступа с лежачим боком залежи изменяется от до 0 (значение = 0,1-0,9 по таблицам 1 и 2), соответственно этому колеблются от максимума до минимума как удельные объемы потерь, так и засорения, поэтому в дальнейших расчетах принимаем их средние значения, т.е. для = 0,5 = . Хотя в зависимости от ценности полезного ископаемого и его содержания в прилегающих породах (зонах контакта) можно увеличивать засорение, уменьшая потери или же наоборот - увеличивая потери уменьшением засорения.

При согласном падении откосов залежи и экскаваторного забоя ,< (рисунок 1б) и направлении отработки руд от висячего бока к лежачему величина площади потерь для висячего бока залежи вычисляется по выражению:

, м 2. (3)

В свою очередь засорение равно:

, м 2. (4)

Для лежачего бока залежи на выходе из него во время отработки величина потерь рассчитывается по формуле (4), а засорения - по формуле (3) с подставкой соответствующих значений и . Результаты расчетов по выражениям (3) и (4) представлены в таблицах 3 и 4.

При комбинированном падении откосов залежи и экскаваторного забоя (рисунок 1в) согласного для висячего бока и несогласного для условно лежачего бока залежи получаем, что для висячего бока площади потерь и засорения определяются соответственно по формулам (3) и (4). Для несогласного условно лежачего бока залежи (, рисунок 1в) площадь потерь устанавливается по формуле (1), а засорения по формуле (2).

Таблица 3 - Удельные объемы засорения () висячего бока залежи и удельные объемы потерь () лежачего бока при согласном падении откосов (числитель при = 10 м, знаменатель - = 5 м)

Когда отработка заходки производится по простиранию залежи, площади потерь и засорения в лежачем боку залежи при < (рисунок 1б) определяются, соответственно, по формулам (4, 3), а для висячего бока залежи - соответственно по формулам (3, 4).

Когда угол согласного падения откоса забоя равен углу падения лежачего и висячего боков залежи при направлении отработки от висячего бока к лежачему (= = ) (рисунок 1г) потерь нет, а есть только засорение на входе и выходе из залежи:

, м 2. (5)

где - емкость ковша, применяемого для разработки экскаватора, м 3. Для = 5 м 3,= 10 м, = 10,26 м 2. Когда = 5 м, = 5,13 м 2.

Если < при согласном падении и направлении отработки от висячего бока к лежачему (рисунок 1е), для висячего бока залежи площадь потерь равна:

, м 2, (6)

а засорение в висячем боку равно:

, м 2. (7)

Для тех же условий и лежачего бока залежи на выходе из нее имеем:

, м 2, (8)

, м 2. (9)

Когда = = 900, = 800, = = 0,1-0,9 по выражениям (6) - (7) определяем удельные объемы потерь и засорения руд (таблица 5). На лежачем боку залежи потери и засорение меняются местами (формулы 9 и 10, данные таблицы 5).

Таблица 4 - Удельные объемы потерь () висячего бока залежи и удельные объемы засорения () лежачего бока при согласном падении откосов (числитель при = 10 м, знаменатель - = 5 м)

Таблица 5 - Удельные объемы потерь и засорения для < , и висячего и лежачего боков залежи (числитель при = 10 м, знаменатель - = 5 м)

Для имеющихся погоризонтных планов залегания полезного ископаемого (планов ограничивающих объем полезного ископаемого между двумя соседними горизонтами) и характерных точек площади полезного ископаемого (рисунок 1д), на расстояниях и от горизонтальных маркшейдерских осей для обоих планов горизонтально проводим линии, пересекающие висячий и лежачий бока залежи. Затем для данных линий и точек пересечения их с полезным ископаемым, измеряем расстояние до них от вертикальной маркшейдерской оси (расстояние 0-2, 0-3, 0-4, 0-1 и соответственно для нижележащего горизонта (0-2)1, (0-3)1, (0-4)1, (0-1)1. По разности расстояний между точками одной линии на разных горизонтах (0-2) - (0-2)1 получаем разность горизонтального заложения откоса. Такие же расчеты делаем для точек 1, 3, 4. Взяв среднюю величину заложения откоса для точек 1 и 2 в масштабе и разделив его на высоту уступа, получим среднюю величину откоса линии 1-2. Аналогичным образом определяем угол откоса полезного ископаемого для линии 3-4, 2-3, 1-4.

Затем для значений протяженности линий 1-2 и 3-4 на соседних горизонтах устанавливаем среднюю величину протяженности откосов полезного ископаемого. Далее для заданного направления отработки, установленных углов откосов и падения залежи для соответствующих линий определяем величину площади потерь и засорения в откосах (формулы 1-9). Умножением площади соответствующих потерь и засорения на среднюю длину контакта с пустыми породами устанавливаем их объемы (см. таблицы 1-5). забой ископаемое экскаваторный

Базовые потери и засорение руд определяем по формулам:

, % (10)

, % (11)

где - соответственно объемы потерь и засорения полезного ископаемого в пределах рассматриваемого уступа, м 3; - длина контакта полезного ископаемого с пустыми породами со стороны висячего или лежачего бока залежи, м; - общий объем полезного ископаемого в пределах рассматриваемого уступа, м 3; - горизонтальная мощность залежи, м; - высота, отрабатываемого уступа, м; - удельные объемы потерь и засорения, приходящиеся на 1 м длины контакта полезного ископаемого с породами (таблицы 1-5).

Результаты расчетов по формулам (10), (11) для различных условий залегания рудного тела приведены в таблицах 6-9.

Для обеспечения минимального засорения висячий бок залежи необходимо отрабатывать следующим образом: от нижней бровки контакта залежи с горизонтом по пустым породам по простиранию проходится заходка (рисунки 1ж-к); из созданного выработанного пространства производится зачистка контакта залежи с пустыми породами висячего бока.

Таблица 6 - Базовые потери в висячем и засорения в лежачем боках залежи (%) при ее отработке по простиранию (числитель при = 10 м, знаменатель - = 5 м), (рисунки 1г, е)

Таблица 7 - Базовые потери и засорение руд (%) лежачего бока залежи при ее отработке по простиранию, согласном падении откосов и м (знаменатель = 5 м) (рисунок 1б)

При дальнейшей отработке данного бока происходит только засорение руд, которое определяем по формуле:

, % . (12)

Результаты расчетов по формуле (12) приведены в таблице 8.

При уменьшении вдвое высоты уступа с 10 до 5 м базовые значения потерь и засорения также уменьшаются вдвое (таблицы 6-9).

Таблица 8 - Базовое засорение руд висячего бока залежи (%) при ее отработке по простиранию, согласном падении откосов и м (знаменатель = 5 м)

Таблица 9 - Базовые потери и засорение руд (%) лежачего бока залежи при ее отработке по простиранию, несогласном падении откосов и м (знаменатель = 5 м) (рисунок 1а)

Таблица 10 - Базовые потери и засорение руд (%) на входе (выходе) из залежи (ее торцах) при различном падении откосов, = 10 м

Для висячего бока залежи имеем только засорение, которое принимается по данным таблицы 8.

Базовые потери и засорение руд на входе и выходе из залежи (ее торцах) рассчитываются по формулах:

, %. (13)

, %. (14)

Результаты расчетов по выражениям (13, 14) приведены в таблице 10.

При потерях и засорении на входе и выходе из залежи (в двух торцах) данные таблицы 10 удваиваются.

При комбинированном падении откосов (рисунок 1в) базовые потери и засорение руд в лежачем и висячем боках рудного тела устанавливаются по данным таблиц 6-10.

Часть материалов разработанной методики по определению базового засорения полезных ископаемых при отработке нарушенных массивов горных пород согласована Криворожским горнопромышленным территориальным управлением Госгипропромнадзора Украины и используется на карьере "Северный" ГОКа "Укрмеханобр" ОАО "Мариупольский металлургический комбинат им. Ильича", как нормативный документ. Данная методика может быть рекомендована к применению на карьерах с аналогичными условиями разработки.

Размещено на Allbest.ru