Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Повышение полноты и качества отработки запасов пологопадающих залежей системами с обрушением руды и налегающих пород на примере рудника "Заполярный"

ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Повышение полноты и качества отработки запасов пологопадающих залежей системами с обрушением руды и налегающих пород на примере рудника "Заполярный""

На правах рукописи

МАЛИНОВСКИЙ ЕВГЕНИЙ ГЕННАДЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ПОЛНОТЫ И КАЧЕСТВА ОТРАБОТКИ ЗАПАСОВ ПОЛОГОПАДАЮЩИХ ЗАЛЕЖЕЙ СИСТЕМАМИ С ОБРУШЕНИЕМ РУДЫ И ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД НА ПРИМЕРЕ РУДНИКА «ЗАПОЛЯРНЫЙ»

Специальность 25.00.22. - Геотехнология (подземная, открытая и строительная)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск - 2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Государственный университет цветных металлов и золота»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Загаров Нанль Хяйбулловнч

Официальные оппоненты: доктор технических наук, с. н. с.

Анушенков Александр Николаевич кандидат технических наук, с.н.с. Урбаев Александр Ользояович

Ведущая организация - ЗФ ОАО «ГМК Норильский Никель»

Рудник «Заполярный»

Защита состоится 15 июня в 12й1 часов на заседании диссертационного совета Д 212.095.01 в ГОУ ВПО «Государственный университет цветных металлов и зелота», 660025, г. Красноярск, проспект им. газеты Красноярский рабочий, 95, ауд. 237 учебного корпуса

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Государственный университет цветных металлов и золота»

Автореферат разослан «_12_» мая_2004 г.

Ученый секретарь ___

диссертационного совета ^ -■ ,-ЛГд» Морозов В.Н.

2-\2ЧЧ6Ъ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. 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.

Эта проблема имеет особо важное значение для месторождений пологого и наклонного залегания, составляющих значительную часть запасов руд черных и цветных металлов, где показатели извлечения руды остаются достаточно низкими (потери руды в пределах 15-20 %, разубоживание 25-30% и более).

Геотехнологические особенности, отработки пологопадающих 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 пологопадающих 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 пологопадающих 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 пологопадающих 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

1ЯЯШВШ действующего

повышению полноты и качества *3]

БИБЛИОТЕКА С Петербург ЯИ6РК

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:

1. Разработке пологопадающих залежей присущи специфические и вполне определенные условия формирования величин потерь и разубоживания руды, оценка которых служит первоосновой их нормирования и сокращения по отдельности.

2. Дифференциация участков месторождений по потенциальной эффективности их отработки позволяет выбрать научно обоснованный вариант геотехнологии с наибольшей полнотой и качеством извлечения запасов.

3. 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 пологопадающих залежей системами с обрушением руды и вмещающих пород.

2. Определены зависимости объемов выпуска чистой и разубоженной 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 большую 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 дншца 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 обсужцались 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, изложенных на 156 стр. машинописного текста, в том числе 40 рисунков, 24 таблицы и двух приложений. Список использованной литературы из 83 наименований.

Считаю своим долгом выразить глубокую благодарность профессору Вохмину С.А. за постоянную поддержку и ценные методические указания при выполнении работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе диссертации на основе анализа современного состояния полноты и качества отработки пологопадающих рудных залежей системами с обрушением руды и вмещающих пород определены основные горногеологические, горнотехнические, экономические и организационные факторы, влияющие на показатели потерь и разубоживания при добыче.

Вопросам учета, оценки и снижения потерь полезных ископаемых и разубоживания 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, А. Н. Омельченко, М. И. Глейзера, А.С.Астахова, Н. В. Дронова, Ю. А. Чернегова и других. В работах этих авторов были развиты 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, Г.М. Малаховым, В.В. Куликовым, Н.Г. Дубининым, В.В. Кравцовым, Н.Х. Загировым, В.И. Зверьковым, С.А. Вохминым и др.

Вопросами повышения полноты и качества отработки запасов полезных ископаемых занимается практически весь комплекс групп горных наук. В горном недроведении это, в первую очередь, геометрия и квалиметрия недр. В горной системологии это практически все науки, начиная от теории проектирования освоения недр и заканчивая экономикой освоения

георесурсов.

Безусловно, основные возможности повышения показателей извлечения определяются главным содержанием физико-технической геотехнологии -совокупностью оптимальных технологических решений по выемке полезного ископаемого.

Повышение полноты и качества отработки запасов является одним из главных резервов роста 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, при увеличении массы прибыли.

Значительная часть запасов полезных ископаемых представлена пологопадающими и наклонными залежами, добыча которых ведется различными вариантами систем разработки с большим диапазоном изменения показателей извлечения. Уровень полноты и качества выемки запасов определяется конкретными техническими решениями, характеризующими рейтинг применяемого варианта по показателям извлечения, и влияющими на эффективность очистных работ в целом.

Опыт отработки пологопадающих залежей системами с обрушением руды и вмещающих пород свидетельствует о достаточной распространенности и применимости этой технологии для выемки запасов, имеющих среднюю ценность. Отчасти это объясняется сравнительно низкой себестоимостью очистной выемки. Однако, для успешного применения систем разработки с обрушением в сложных горно-геологических условиях отработки пологопадающих залежей, необходимо повысить практический уровень показателей извлечения руды, который все еще остается достаточно низким (потери руды в пределах 15-20 %, разубоживание 25-30% и более).

На представительном руднике "Заполярный", отрабатывающем пологопадающую залежь вкрапленных медно-никелевых руд система разработки с обрушением применяется без существенных изменений с 1956г. Показатели потерь (17-25%) и разубоживания (12-30%) при добыче изменяются в зависимости от конкретных горно-геологических и горнотехнических условий. Значительные участки площади залежи имеют углы наклона геологических контактов с подстилающими и покрывающими породами от 0 до 40° и мощность рудного тела от 3 до 30 метров.

Однако в настоящее время отсутствуют четкие рекомендации по определению влияния углов наклона геологических контактов и мощности залежи на прогнозируемые показатели извлечения.

Проведенный анализ состояния вопроса повышения полноты и качества отработки запасов пологопадающих залежей системами с обрушением руды и налегающих пород позволил изложить цель, задачи исследования и определить структуру работы.

Во второй главе исследованы условия образования потерь и разубоживания на примере представительного рудника "Заполярный" и установлено

количественное влияние углов наклона геологических контактов, а также мощности рудного тела на показатели извлечения.

Исследованиям влияния угла наклона контакта между отбитой рудой и обрушенными налегающими породами на показатели извлечения посвящено множество работ. В большей степени эти исследования направлены на изучение взаимосвязи показателей извлечения и положения контакта руда/порода относительно горизонтальной плоскости днища для условий большой вертикальной мощности рудного тела. Установлено, что для этих условий при углах наклона контакта менее 30° показатели извлечения меняются незначительно. Однако для условий пологопадающих и наклонных рудных залежей с мощностью от 5м до 25-30 м влияние этих факторов возрастает.

Для количественной оценки влияния угла падения залежи с породами кровли и почвы на показатели извлечения при выпуске необходимо аналитически четко определить объемы теряемой руды и примешиваемых пород.

В предлагаемых рекомендациях по определению показателей извлечения используется общепринятое представление о фигуре выпуска как эллипсоиде вращения. Угол наклона поверхности контакта между отбитой рудой и вмещающими обрушенными породами совпадает, в основном, с первоначальным его положением. Конечное положение фигуры выпуска после прекращения истечения отбитой руды из одиночного отверстия представлено на(рис.1).

Ъ

Линия контакта с породами кровли

нФ К

ш.

Линия контакта с породами почвы

Х.У

Рис.1. Расчетная схема к определению показателей извлечения

где: м„ - вертикальная мощность рудного тела, м; Нф- фактическая высота фигуры выпуска, м; Ь,- высота выпускного отверстия, м; Ьг расстояние до плоскости контакта, м; а- угол падения залежи, град.; р- радиус кривизны эллипсоида выпуска, м; Я- радиус окружности в плоскости сечения, м; объем добытой руды, м3; Р- разубоживание, в- площадь фигуры в плоскости сечения, м2;

Г _ Л0-5

Я. =

» (т. + К-К)

и Ак-Ъ,) у =у . . (*,-*.)

ж =

у, -ЯР

к, ;

(IV + Р)

у.-чр

к, Л .

(IV + р) Уг-Чг\ " (Вс)

2 Г*'

Р =

У г V

к.

■ с ;

Объем фигуры выпуска, находящейся выше и ниже плоскости контакта между обрушенной рудой и вмещающими породами, равен объему разубоживающей массы Ур. Объем руды Б, теряемой при выпуске, равен разности объемов параллелепипеда со стороной основания, равной расстоянию между смежными выпускными отверстиями и высотой, равной вертикальной мощности рудного тела, и части объема эллипсоида вращения, заключенной между плоскостями контактов рудного тела с вмещающими породами Уп. Определение объемов потерь и разубоживания при выпуске производится вычислением определенных интегралов, соответствующих элементов фигуры выпуска. Конечные параметры фигуры выпуска определяются на предварительном этапе вычислений и зависят от особенностей исходных данных, включающих информацию о качественном и гранулометрическом составе руды и вмещающих пород. Предлагаемая схема определения объемов примешиваемых пород позволяет аналитически определять прогнозируемые показатели разубоживания при различных углах наклона контактов рудных тел любой мощности с вмещающими породами [1,2].

Результаты расчетов объемов разубоживающих пород при выпуске под обрушенными породами при различных положениях контакта с

покрывающими породами приведены на рисунке 2. Установлено, что с увеличением угла наклона контакта до 30° прогрессивно увеличивается величина объема разубоживания.

Рис.2. Изменение объема разубоживания при выпуске при различном положении плоскости контакта

Исследование условий образования потерь и разубоживания при отработке пологопадающих и наклонных залежей на примере рудника "Заполярный" позволило разработать их прикладную классификацию по источникам и местам образования, которая позволяет определить пути повышения полноты и качества извлечения запасов.

В качестве главных направлений выделены:

- экономическое обоснование рационального уровня извлечения при одновременном выборе оптимальных технологических решений;

изучение источников потерь и разубоживания руды с дифференцированием их по видам в виде прикладной классификации;

- разработка нормативов потерь и разубоживания для конкретных условий.

В третьей главе на основе прикладной классификации потерь и разубоживания руды при выпуске под обрушенными породами определены основные направления и разработаны пути повышения полноты и качества отработки пологопадающих и наклонных залежей системами с обрушением руды и вмещающих пород.

Для устранения недостатков существующих методик, предлагается определять нормативные величины потерь и весового разубоживания при

выпуске руды под обрушенными породами с использованием известного аппарата дифференциальных экономических оценок технологических свойств руд и пород (ДЭО) [3]. Данные показатели численно оценивают составляющую массу прибыли, привносимую 1 т руды или породы, вовлеченной в добычу и переработку по конкретным технологиям в составе определенного рудопотока.

Очевидно, что для достижения экономически оптимальных показателей

извлечения выпуск

должен прекращаться при достижении столбом выпущенной рудной массы высоты, лежащей в интервале 7^<Ъ<, На рис.3 представлен

характер соотношения рудной и породной составляющих в

поперечном сечении выпускного отверстия как функций от высоты столба выпущенной рудной массы.

Представим выражение прибыли с 1 т погашенных балансовых запасов через массы выпущенной руды и породы и их дифференциальные экономические оценки технологических свойств [4, 5] как функцию от высоты столба выпущенной рудной массы:

«Р(г) = ^[ер(г)Эр + е„(2)Э„] -> шах , (1)

где ир(г)- прибыль на 1 т погашенных балансовых запасов руды, руб.; Б -погашенные балансовые запасы руды, т; и 0„(г) массы руды и

породы, выпущенные из выпускного отверстия, т; Эр и 3, ■ ДЭО технологических свойств руды и породы, руб.

Выразим значения масс выпущенной руды и породы через их объемы и плотности с учетом коэффициента разрыхления руды и породы:

Рис.3. Характер качественного изменения потока рудной массы в поперечном сечении выпускного отверстия: в,» - площадь поперечного сечения выпускного отверстия; вр(г) и Б^г) - функциональные зависимости изменения части плопщди, занимаемой чистой рудой и чистой породой, от высоты столба выпущенной рудной массы; -высота столба выпущенной рудной массы, при которой достигаются экономически оптимальные показатели извлечения

ßpM = ßpi + ßp2(z) = [кр, + =

Z0pt

SeoZp+ ¡Sp(z)dz

ZP

Zopi

Kp Kp

ZfüzüZ„

где z - текущая высота столба выпущенной рудной массы, м;Qpr масса чистой руды в объеме столба выпущенной рудной массы с высотой Zp, т; Qpj(z) -функция изменения массы чистой руды в объеме части столба выпущенной рудной массы между высотами Z„ и z; Vpi - объем чистой руды, соответствующий массе Qp 1, м3; и KP2(z) и V„(z) - функции изменения объемов чистой руды и чистой породы в объеме часта столба выпущенной рудной массы между высотами ZnHz,M3;/p и /„- плотности руды и породы, т/м3; Кр - коэффициент разрыхления рудной массы, доли ед.; Sg0 - площадь поперечного сечения выпускного отверстия, м2; Sp(z) и S„(z) - функции изменения рудной и породной составляющих в площади поперечного сечения столба выпущенной рудной массы, м2; Zp и Z„ - высоты столба выпущенной рудной массы, соответствующие окончаниям первой и второй стадий выпуска, м; Z^, - высота столба выпущенной руды, при которой достигается максимум прибыли с 1 т погашенных балансовых запасов, м.

Производная функции прибыли по направлению возможного изменения положения высоты столба выпущенной рудной массы 0Z, приравненная к нулю, представляет собой условие существования максимума прибыли при высоте Z^ соответствующей оптимальным показателям извлечения руды:

^ = +S.(Zop,)3.r.\±- = 0, (3)

где SpiZgp,) и S„(Znpl) - площади рудной и породной компонент в сечении выпускного отверстия на момент прекращения выпуска, соответствующие оптимальным показателям извлечения руды.

После математических преобразований формулы (3), получим формулу для определения площадных соотношений руды и породы в поперечном сечении выпускного отверстия, при которых достигаются оптимальные показатели извлечения выпускаемой руды:

^_SP (Z^) эп7п (4)

где (¿s - коэффициент площадных соотношений руды и породы в поперечном сечении выпускного отверстия, при которых достигаются оптимальные показатели извлечения выпускаемой руды, доли ед.

Как видно из формулы (4), коэффициент площадных соотношений руды и породы в поперечном сечении выпускного отверстия определяется по точно

такой же формуле, как и для определения нормативного контура отработки на контакте руда-порода при системах с открытым очистным пространством или с закладкой.

Определение оптимального разубоживания по всему объему выпущенной из отверстия руды производим путем математического моделирования процесса выпуска с использованием модели, которая дает общее весовое разубоживание руды (при одинаковом количестве выпущенной рудной массы) независимо от размеров единичной дозы выпуска, в следующей последовательности.

1 .Для каждого сочетания фиксированных параметров (высоты слоя отбитой руды, диаметра выпускного отверстия, расстояния между выпускными отверстиями, сыпучих свойств отбитой руды и породы) определяются исходные данные для расчета характеристик функции 5р(г): объем эллипсоида чистой руды;

высота столба выпущенной чистой руды до начала разубоживания

УЫК0

ж1

где с1 - диаметр выпускного отверстия, м.

2. Определяется зависимость 5р(г) - в идеале до начала истечения чистой породы, но вполне достаточно перекрыть возможный рабочий диапазон разубоживания в последней дозе выпуска. Для этого:

выбирается некоторая величина единичных доз выпуска АУ}.....Л К*,...,Л

Ум, которые соответствуют приращениям аппликаты Аг, = ДУ; /(0.25 ж/2);

по каждой ¡-й дозе выпуска рассчитываются объемы содержащихся в них руды и породы ДКр(гО и ЛК„(^);

рассчитываются значения функции Ур(г{)= ДРр(з) при Гр(то)=Ур|,

...,п},г0=2^,<г1£гп = гп; по полученным табличным данным значения функции Рр(з) на рассматриваемом интервале аппроксимируются аналитической функцией

Ур-т;

находится искомая функция Яр(г) как производная дУ^дг, то есть 5р(г)= F'(2).

4. По формуле (4) рассчитывается значение коэффициента /4.

5. Определяется значение 5,р(2ор,)=5Во/4^(' +/4) и находится соответствующее этой площади значение высоты столба выпущенной рудной массы Хор.

6.Рассчитываются показатели извлечения, соответствующие максимуму прибыли с 1 т погашенных балансовых запасов:

общее количество извлеченной чистой руды и разубоживающей породы рассчитывается по формулам (2);

относительные показатели извлечения определяются по известным формулам (ТМУ и отраслевая инструкция).

Таким образом, предлагаемая методика, по сравнению с существующими, позволяет повысить степень экономической обоснованности определения нормативных показателей потерь и разубоживания руды. Это достигается тем, что:

применение ДЭО технологических свойств руд и пород повышает объективность учета экономической эффективности добычи и переработки рудной массы из каждой дозы выпуска независимо от их размеров и обеспечивает экономическую связь горного и последующих переделов;

использование предварительно рассчитываемого коэффициента площадных соотношений руды и породы в сечении выпускного отверстия в качестве признака для определения момента принудительного прекращения истечения рудной массы позволяет обеспечить одинаково высокую точность для определения нормативных потерь и разубоживания руды при различных объемах единичных доз выпуска.

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 проектного положения выпускных выработок в подстилающих породах заключается в нахождении наивыгоднейшего варианта с точки зрения экономических последствий от потерь и разубоживания руды.

При площадном выпуске на руднике используется две традиционные схемы подготовки с воронкообразным или траншейным днищем.

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 4.

Потери при воронках

300

ч. 280 3 200 I 150

£ юо

£ 50 о

ггля^. 280,2 223 160.9

-п^Т

10 20 30 Угол нвклона.грвд

Потери при траншеях

! 250 : 100

I |

] —--Г*«.» _Ш431.8

""Т"1 " ^ГОПГ__♦ 342.6

пИЬ.И ' -—#Д2а.9 —1 1-тйТГ «гГ

Угол накпона.гряд

Рис.4. Зависимости изменения потерь в рудных целиках днища 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 ориентацией по простиранию и 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, выходящие на разные доставочные штреки и объединенные короткой траншеей, работают совместно, как одно выпускное отверстие и пята свода зависания будет находиться в зоне влияния каждой выпускной выработки [б].

При опытно-промышленной оценке способа, осуществленного в натурных условиях блока 13/15 рудника, 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 днища. Испытания днища с короткими траншеями показали, что при этом снижаются потери отбитой руды на 10-

Для месторождений руд, представленных пологопадающими залежами с изменчивой мощностью, невыдержанностью качественного состава руд и вмещающих пород и меняющимися углами падения рудных тел, требуется дифференцированный подход к отдельным участкам, с отличными от средних условиями.

В качестве критерия для сравнения предлагается коэффициент потенциальной эффективности [7,8,9].

15%.

0,01Цосу-

1о,су

Шср Шср Су

Ур ИЫ -Кн; -(Стов; Урм Ки( ьСп| • -уп) сова сова «у

т.

т(

0.01Цо су Шср/сада -ур И01 К„,

ИЛИ

(6)

0.01'До-Су -тср/со^ Ур И0| КН1

где Ца- цена тонны готовой продукции, руб.; су, Эу - содержание условного компонента, соответственно в одной тонне балансовых запасов и в

добытой рудной массе, %; шср - средняя мощность рудного тела, м; а -средний угол падения залежи, град.; ?р,рм,п- объемная масса, соответственно руды, рудной массы и разубоживающих пород, т/м3; И0 - извлечение при обогащении и металлургическом переделе по ¡-тому варианту, д.ед.; Сдоб -себестоимость извлечения ценности, непосредственно связанная с ее массовым количеством и качеством по ¡-тому варианту, руб./т; Сп, - потери ценности, не зависящие от ее количества и качества по ¡-тому варианту, руб./т; V,- удельный объем, на который распространяются потери ценности Сш, м3; К„, коэффициент извлечения из недр по ¡-тому варианту, д.ед.

Размах колебаний возможных значений коэффициента потенциальной эффективности от 0 до 1. Чем более эффективен вариант, тем ближе к единице его численное значение.

Такой способ сравнения позволяет на этапе предварительного принятия решения отобрать наиболее эффективные варианты извлечения ценности из недр. Задавая необходимый уровень эффективности извлечения ценности, можно разделить участки залежи на блоки. Эти блоки могут отличаться потенциалом заключающейся в них ценности, а также и потенциалом потерь или затрат, связанных с извлечением по определенному варианту. Так как нельзя увеличить потенциальную извлекаемую ценность, то для отдельных участков для получения необходимого эффекта потребуется уменьшить уровень экономических потерь, то есть применить более ресурсосберегающий вариант очистной выемки. Применение данного показателя для оценки и выбора вариантов систем показало, что для контрольного участка Блока №17 эффективность предлагаемого выше на 12%, чем у базового варианта.

В четвертой главе приведены сведения по реализации результатов исследования. 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.

Разработан и испытан в промышленных условиях на руднике «Заполярном» новый способ подготовки днища блока, защищенный патентом Российской Федерации (№ 2168019), позволяющий уменьшить потери полезного ископаемого[8].

Заключение

Диссертационная работа является законченной самостоятельной научной квалификационной работой, в которой изложены научно-

обоснованные технические, экономические и технологические решения, внедрение которых позволяет повысить показатели извлечения при отработке пологопадающих и наклонных рудных тел средней и большей мощности системами с обрушением руды и вмещающих пород. Основные научные и практические результаты:

1. В результате исследования горно-геологических, горнотехнических, экономических и организационных факторов установлено их количественное и качественное влияние на прогнозируемые показатели извлечения при отработке пологопадающих и залежей системами с обрушением руды и вмещающих пород.

2. 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.

3. Определены зависимости, позволяющие аналитическим путем определять объем разубоживания при выпуске.

4. 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.

5. Предложен новый подход к установлению момента принудительного прекращения выпуска отбитой руды, при котором конечное положение фигуры выпуска определяется путем оценки дифференцированного влияния технологических свойств руды и разубоживающих пород на эффективность применяемого варианта технологии.

6. Предложена методика выбора варианта системы разработки пологих и наклонных залежей средней мощности на основе дифференциации участков месторождения по потенциальной эффективности их отработки, 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.

7. 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»[9].

8. Разработан и испытан в промышленных условиях на руднике «Заполярном» новый способ подготовки днища блока, защищенный патентом Российской Федерации (№ 2168019), позволяющий уменьшить потери полезного ископаемого.

Основные положения диссертации опубликованы в работах: 1. Малиновский Е.Г. Количественная оценка влияния угла падения залежи на показатели извлечения руды при выпуске под обрушенными породами. Передовые технологии и технико-экономическая политика освоения

месторождений в XXI веке: Научн. тр./ Под ред. Кравцова В.В.; ГАЦМиЗ. -Красноярск, 2000. С.31-35.

2. Малиновский Е.Г., Васин С.Ю. Влияние угла наклона контакта на показатели извлечения при отработке пологопадающих залежей системами с обрушением. Перспективные материалы: получение и технологии обработки: Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции / Сост. В.В. Сувейзда; Фонд НТИ и ТДМ; КГАЦМиЗ. -Красноярск, 1998. С. 93.

3. Малиновский Е.Г., Вохмин С.А., Ермолаев В.Л. Экономико-математическое моделирование выпуска руды под обрушенными породами. / В сб. проблемы подготовки специалистов в системе непрерывного образования. Тезисы докладов всероссийской научно-практической конференции./ КГАЦМиЗ.-Красноярск, 1998г.

4. Малиновский Е.Г. Оптимизация параметров днища при системах разработки с обрушением. /Совершенствование технологии производства цветных металлов. Сборник материалов Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. / Сост.: Сувейзда В .В.; ГОУ ВПО «ГАЦМиЗ». - Красноярск, 2002. С. 58-59

5. Малиновский Е.Г., Чесноков А.В. Определение оптимального расположения выпускных выработок в подстилающих породах при системах разработки с обрушением./ В сб. Молодежь, наука и третье тысячелетие. Красноярск, 2001г.

6. Малиновский Е.Г., Дворников М.Ю / Повышение эффективности систем с обрушением при отработке пологопадающих залежей системами с обрушением./ В сб. Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых. Красноярск, 1999г.

7. Малиновский Е.Г., Васин С.Ю., Андросов А.С./ Выбор рационального варианта очистной выемки с использованием интегрального показателя потенциальной эффективности. / В сб. Перспективные материалы: получение и технологии обработки. ГАЦМиЗ, Красноярск. 1998г.

8. Малиновский Е.Г., С.А. Вохмин С.А., Васин С.Ю. Способ подготовки днища блока. Патент РФ № 2168019 Е 21 В 47/02,1999г.

9. Малиновский Е.Г., Дворников М.Ю. Повышение эффективности очистной выемки рудных тел на участках сложного залегания. /Экологические проблемы горно-металлургического комплекса: Сборник материалов Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / Сост.: Сувейзда В.В.; Министерство Образования РФ, К.РО НС "Интеграция", КГАЦМиЗ. - Красноярск, 2000. С.77.

10.«Руководство по нормированию и планированию показателей извлечения вкрапленной руды системами разработки с траншейным выпуском для рудника «Заполярный». Часть XV / Вохмин С.А., Малиновский Е.Г. / Норильск-Красноярск, 1993г.

Формат 60x84/16 Бумага офсетная Печать ризографическая. Уч.-изд. л. 1,0 Тираж 100 экз.

Отпечатано на участке множительной техники ГУЦМиЗ 660025, Красноярск, ул. Вавилова, 66 а

РНБ Русский фонд

2006-4 16470

2 3 И/ 2004.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Малиновский, Евгений Геннадьевич

Введение

1. Анализ полноты и качества отработки месторождений пологого и наклонного залегания системами с обрушением.

1.1. Характеристика полноты и качества извлечения запасов и методические основы их определения.

1.2. Обзор теоретических работ по сокращению потерь и разубоживания руды при добыче.

1.3. Обобщение количественных и качественных показателей извлечения при отработке пологих залежей системами с обрушением.

1.4. Современное состояние полноты и качества отработки запасов на руднике "Заполярный".

1.5. Выводы.

2. Исследование условий образования потерь и разубоживания руды.

2.1. Зависимость потерь и разубоживания от угла наклона контактов рудного тела с вмещающими породами.

2.2. Влияние вертикальной мощности залежи на показатели извлечения.

2.3. Выявление мест и источников образования потерь и разубоживания и их прикладная классификация.

2.4. Выводы.

3. Разработка путей повышения полноты и качества отработки запасов.

3.1. Моделирование условий и технологии выпуска на руднике "Заполярный".

3.2. Оптимизация положения выпускных выработок в почве рудного тела.

3.3. Определение предельного разубоживания в последней дозе выпуска.

3.4. Дифференцированная оценка залежей по степени потенциальной эффективности отработки запасов.

3.5. Выводы.

4. Реализация результатов исследования и их экономическая эффективность.

4.1. Методические рекомендации по нормированию потерь и разубоживания.

4.2. Типовой расчет нормативов потерь и разубоживания.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Повышение полноты и качества отработки запасов пологопадающих залежей системами с обрушением руды и налегающих пород на примере рудника "Заполярный""

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 горногеологических 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 пологопадающих 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 пологопадающих 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 пологопадающих залежей системами с обрушением руды и вмещающих пород на примере представительного рудника "Заполярный" и

Л 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 пологопадающих залежей системами с обрушением руды и вмещающих пород.

2. Определены зависимости объемов выпуска чистой и разубоженной 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 большую 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 I 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.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Малиновский, Евгений Геннадьевич

3.5. Выводы.

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.

В результате исследования предложены научно обоснованные технологические разработки по повышению полноты и качества выемки пологопадающих залежей системами с обрушением руды и налегающих пород, обеспечивающих решение важной прикладной задачи, в частности, на примере представительного рудника "Заполярный":

1. Предложена методика решения сложной научно-практической задачи определения момента принудительного прекращения выпуска отбитой руды из выпускного отверстия с учетом технологических свойств руды и разубоживающей массы, что позволяет более обоснованно определять рациональный уровень потерь и разубоживания по блоку в целом.

2. Определены зависимости, позволяющие аналитическим путем определять объем разубоживания при выпуске.

3. 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.

4. Предложен новый критерий выбора варианта геотехнологии пологих и наклонных залежей 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.

4. Реализация результатов исследования и их экономическая эффективность. 4.1. Методические рекомендации по нормированию потерь и разубоживания.

4.1. Согласно руководящим документам [1,2] за нормативные принимаются такие значения эксплуатационных потерь и разубоживания, которые соответствуют наиболее эффективному варианту отработки в целом рудного тела или его части.

4.2. Ввиду кратковременности отработки отдельных выемочных единиц (менее 3-х лет) величина прибыли оценивается без учета фактора времени.

4.3. Потери неотбитой руды в кровле рудного тела (П*) отдельно не учитывается, т.к. налегающие породы обрушаются вместе с запасами блока.

4.4. Потери неотбитой руды в почве рудного тела (П") зависят от точности установления положения геологического контакта и фактического положения траншей, и определяется на основе статистической обработки опытных данных

•ч »у

67] и составляет 0,034 м на 1 м площади днища блока. Ввиду малой величины (/ТЦ) не выделяются и включены в общие потери при выпуске.

4.5. Потери отбитой руды в гребнях на почве траншейного штрека вне зоны влияния выпускных отверстий (я£) зависят от расстояния между отверстиями угла откоса гребней, доли руды, содержащейся в гребне, и коэффициента разрыхления. Потери отбитой руды в гребнях определялись с помощью физического и математического моделирования и численное значение потерь устанавливается по предлагаемой зависимости в пересчете на 1 м2 площади днища (Рис.4.1).

4.6. Потери отбитой руды при выпуске (Я®) зависят от объема выпущенной руды до момента прекращения выпуска по критерию предельного разубоживания, определяемого согласно рекомендациям, приведенным в разделе 3.1.

4.7. Разубоживание породами с кровли и бортов (В*,В",В*) зависит от высоты отбиваемого слоя руды, параметров эллипсоида выпуска, сыпучих свойств и гранулометрического состава руды и породы и определяется аналогично пункту 4.6.

4.8. Разубоживание породами с почвы (ВЦ ) определяется аналогично пункту 4.3.

4.9. Разубоживание подстилающими породами при разделке выпускных траншей ( Втп ) зависит от конструктивных размеров траншей, возможности селективной выдачи части породы после взрывания скважин и определяется экспериментально.

4.10. Нормативные величины потерь руды и разубоживания вмещающими породами сведены в номограммы (рис. 4.2 - 4.4).

4.11. При отработке участков месторождения с разбивкой на два горизонта выпуска (мощность более 50 м) нормативные величины потерь и разубоживания устанавливаются аналогичным выше приведенному способу. При этом на верхнем подэтаже должно списываться до 30% от общего объема нормативных потерь руды для данного блока.

4.2. Типовой расчет нормативов потерь и разубоживания. При расчете нормативных показателей извлечения учитывается принятая схема очистных работ и характерные для нее источники и места образования потерь и разубоживания руды.

Для удобства пользования определение нормативных показателей производится по номограммам, отражающим зависимость изменения потерь и разубоживания от горно-геологических и технико-экономических параметров. Предварительно необходимо установить значение предельного разубоживания (РПРЕД), соответствующее данным условиям рис.4.1),(табл.4.1.).

2,5

2,0 * о я с я сч л ш о 5 ю 01 а> 5 х я * а. а> Ч о и

1,5 .

1.0

0,5 -I

0,5

1.0

1.5

- 2,0

2,5 о

А С Я 14

X л ш о о X л ю ш а> ^ X я X а. а> Ч о и

Рис. 4.1. Номограмма для определения Рпред.

Доля чистой руды, руды, д.ед. 0,2 0,4 0,6 0,8

Щ)

Рис. 4.2. Номограмма для определения потерь руды в гребнях и> и>

43 р ы О я тз

П) 1=1 о й о я к о я о н

П) тз

СП тз о X я го р я я » я чз я со сг ин я о я о прдельное разубоживание в дозе, %

7 6 5 4 потери отбитой руды, м.куб/м.кв разубоживание породой при выпуске, м.куб/м.кв

Потери отбитой руды на почве траншейного штрека вне зоны влияния выпускных отверстий (Пг0 ) определяется по номограмме (5.2.) в следующей последовательности: из точки 1 на шкале "угол наклона контакта" восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с кривой, соответствующей нужному значению коэффициента разрыхления.

Дальше из точки пересечения 2 проводим линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с соответствующей линией доли руды в отбитой рудной массе. Из полученной точки 3 восстанавливаем перпендикуляр до результирующей шкалы "потери отбитой руды" на почве траншеи, в метрах кубических на 1 м2 площади днища блока, в пересчете на массив.

Для определения потерь отбитой руды и разубоживания при выпуске под обрушенными породами необходимо воспользоваться численным значением предельного разубоживания, полученным по номограмме 1 (рис.4.1.).

По номограмме (рис.4.3.) находим на шкале "предельное разубоживание" в точке 1 соответствующее значение. Из точки 1 восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с кривой, соответствующей углу наклона контакта. Из полученной точки 2 восстанавливаем вертикальную прямую вверх и вниз до пересечения с кривыми, соответствующими мощности рудного тела в пределах блока. Из точек 3 и 5 восстанавливаем перпендикуляр до результирующих шкал и в точке 4 получаем численное значение потерь отбитой руды в блоке после

7 л прекращения выпуска в м /м площади блока, а в точке 6 получаем численное значение разубоживания отбитой и выпущенной руды

3 2 вмещающими породами, в пересчете м на 1 м площади блока.

Далее по формулам определяются потери руды по блоку н-^-,% где - площадь днища блока.

Разубоживание при выпуске определяется по формуле

Ив'Гп 1> где ^ В - суммарное разубоживание по блоку, м3,т;

4.2. Пример расчета нормативов потерь и разубоживания вкрапленной руды.

Расчет нормативных показателей извлечения выполнен для условий блока № 18 с траншейной подготовкой днища по проекту № 8958, подготовленному техническим отделом рудника "Заполярный".

Все горно-геологические и горнотехнические параметры заданы проектом. Технико-экономические показатели для нормирования приведены в табл. 4.1.

Заключение

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 пологопадающих 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 пологопадающих 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 V. потери полезного ископаемого.

Все вышеизложенное представляет тему актуального исследования, в результате которого предложены научно обоснованные технологические разработки по повышению полноты и качества выемки пологопадающих залежей системами с обрушением руды и налегающих пород, обеспечивающих решение важной прикладной задачи, в частности, на примере представительного рудника "Заполярный".

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Малиновский, Евгений Геннадьевич, Красноярск

1. Сборник Руководящих материалов по охране недр. М., Недра, 1973, 328 .

2. Отраслевая инструкция по определению, нормированию и учету потерь и разубоживания руды и песков на рудниках и приисках Министерства цветной металлургии СССР. М., Цветметинформация, 1975. 127 с.

3. Агошков М. И., Никаноров В. И., Панфилов Е. И. и др. Технико-экономическая оценка извлечения полезных ископаемых из недр. М., Недра, 1974,312 с.

4. Агошков М. И. Основные показатели полноты и качества извлечения полезных ископаемых из недр при добыче. М., 1970. 39 с. (СФТГП ИФЗ АН И СССР).

5. Агошков М. И. Научные основы оценки экономических последствий потерь полезных ископаемых при разработке месторождений, М., 1972, 149 с.СФТГП ИФЗ АН СССР).

6. Городецкий П. П., Галаев Н. 3. О методике установления нормативов потерь и разубоживания руды при разработке вкрапленных руд. Зап. ЛГИ XXXVI, вып. I, 1958, с. 79-92.

7. Каплунов Р. П. Влияние потерь и разубоживания на эффективность разработки рудных месторождений.— В кн.: Вопросы горного дела. Под, ред. акад. Шевякова Л. Д. М., Углетехиздат, 1948, с. 437—454.

8. Пожарицкий К. Л. Основы оценки месторождений полезных ископаемых и рудников. — «Горный журнал», 1957, № 9, с. 3—9.

9. Рачковский С. Я., Никулин С. Е. Экономическая оценка ущерба от потерь и разубоживания железных руд. М., 1959, 29 с. (ИГД им. А. А. Скочинского).

10. Шестаков В. А. Сравнительная оценка систем разработки месторождений цветных металлов. Фрунзе, «Илим», 1966. 258 с.

11. Адигамов Я. М., Оводенко Б. К. Основы экономической оценки потерь руды при открытом способе разработки. Л., «Наука», 1971. 140 с.

12. Хохряков В. С. Критерии технико-экономической оценки вариантов открытой разработки. — «Горный журнал», 1970, № 9, с. 16—20.

13. Типовая методика определения экономической эффективности капитальных вложений. М., «Экономика», 1969. 14с.

14. Байков Б. Н., Лучко В. С. Технико-экономическое нормирование потерь и разубоживания полезных ископаемых при добыче. М., «Недра», 1974. 216 с.

15. Байков Б. Н. Снижение потерь и разубоживания руд на карьерах цветной металлургии. М., Недра, 1977. 296 с.

16. Типовые методические указания по определению, нормированию, учету и экономической оценке потерь твердых полезныхископаемых при их добыче. М., Копировально-картографическое предприятие ВГФ МГ СССР, 1972. 224 с.

17. Глейзер М. И. Экономическая оценка систем разработки рудных месторождений. — «Горный журнал», 1969, № 6, с. 14—16.

18. Глейзер М. И. Нормирование эксплуатационных потерь угля на угольных карьерах. В кн.; Основные принципы и методические положения по нормированию показателей извлечения полезных ископаемых из недр. М., 1969, с. 101—115 (ОНТИ ВИЭМС).

19. Гатов Т. А. Экономическая оценка месторождений цветных металлов. М., «Недра», 1975. 262 с.

20. Замесов Н.Ф., Бронников Д.М. Проблема разработки обширных рудных залежей пологого залегания системами с закладкой выработанного пространства. М., Наука, 1969.

21. Ломоносов Г. Г. Формирование качества руды при открытой добыче. М., «Недра», 1975. 224 с.

22. Ржевский В. В., Анистратов Ю. И., Ильин С. А. Открытые горные работы в сложных условиях. М., «Недра», 1964. 294 с.

23. Мельников Н. В. Научные проблемы рационального использования минеральных ресурсов СССР. М., 1969. 39 с. (Всесоюзное научно-техническое совещание по рациональному использованию запасов полезных ископаемых при их добыче).

24. Повышение полноты выемки и качества руд на карьерах. Фрунзе, «ИЛИМ», 1970, 109 с. Авт.: Секисов Г. В., Суховерский В. Ф., Пак Л. В. и др.

25. Юматов Б. П., Байков Б. Н., Смирнов В. Д. Открытая разработка сложноструктурных месторождений цветных металлов. М., «Недра», 1973, 192 с.

26. Астахов А. С. Динамические методы оценки эффективности горного производства. М., «Недра», 1973. 271 с.

27. Проблемы рационального, использования минеральных ресурсов СССР. М., 1969. 116 с. Авт.: Мельников Н. В., Агошков М. И., Бурчаков А. С. и др. СФТГП АН СССР).

28. Применение систем разработки с массовым обрушением руды. Сборник статей М.: Недра, 1966.

29. Совершенствование горных работ на Лениногорском руднике. Шнайдер М.Ф., Митирев Г.Ф., Матвеев В.К. и др. Горный журнал, 1981. №6.

30. Сравнительная оценка экономической эффективности систем разработки на Лениногорском руднике. Тен H.A., Шнайдер М.Ф., Богуславский P.A. и др. Горный журнал, 1972. № 2.

31. Подземная разработка мощных рудных месторождений: Межвузовский сборник. Свердловск. Изд-во УПИ им С.М. Кирова. 1981. Вып. 10.

32. Разработка мощных рудных месторождений системами с одностадийной выемкой. Шашурин С.Л., Плакса Н.В., Леднев А.П. М. Недра. 1971.200с.

33. Иванов Г.И. и др. Опыт отработки наклонной рудной залежи средней мощности на шахте "Валуевская". Горный журнал, 1979, № 2.

34. Дудко В.Г., Бондаренко Г.В., Якушев Л.А. и др. Направление подземной разработки хромитовых месторождений. Горный журнал 1988 № з.

35. Поточная технология подземной разработки мощных рудных месторождений / Гущщ В.В., Демидов Ю.В., Епимахов Ю.А. и др,-М.: Недра, 1982,- 126 с.

36. Лукьянчиков H.H., Гагут Л.Д. Рациональное использование ' железорудных ресурсов,- М,: Недра, 1988,- 204 с.

37. Пути снижения потерь железной руды при подземной разработке в Кривбассе. Плеханов В.К., Афанасьев А.Н., Деревенский Е.А. и др. // Горный журнал.- 1988.- Л 4,- с. 30-32.

38. Хомяков В.И., Петик В.В., Вольдман Д.Н. Пути снижения потерь и разубоживания руды при подэтажном обрушении / Горный журнал. 1988,-№5.- с. 30-37.

39. Особенности технологии добычи руды при доработке Дегтярского месторождения / Булатов В.Ф., Зайцева И.Н., Сопронов A.A. и др. /Горный журнал,- 1982,- № 4,- С.29-31.

40. Каплунов Р.П. Подземная разработка рудных месторождений в зарубежных странах. М.: Недра, 1964.-3 84с;

41. Технологическая инструкция по применению систем этажного принудительного обрушения на руднике "Заполярный", Норильск, 1987г;

42. Фугзан М.Д. Опыт одностадийной разработки мощных месторождений с массовой отбойкой. М., Недра, 1964.

43. Малахов Г.М. Выпуск руды из обрушенных блоков. М.: Металлургиздат, 1952, 320с;

44. Филиппенков А.И. О рациональном режиме выпуска руды при одностадийной выемке мощных плогопадающих рудных залежей. В сб. Технический прогресс на Норильском горнометаллургическом комбинате им. А.П. Завенягина. М., 1965

45. Малиновский Е.Г. Количественная оценка влияния угла падения залежи на показатели извлечения руды при выпуске подобрушенными породами. В сб. Передовые технологии и технико-экономическая политика освоения месторождений в XXI веке. Красноярск, 2000г.

46. Малиновский Е.Г., Васин С.Ю. Влияние угла наклона контакта на показатели извлечения при отработке пологопадающих залежей системами с обрушением. В сб. Перспективные материалы: получение и технологии обработки. Красноярск, 1998г.

47. Малиновский Е.Г. Оптимизация параметров днища при системах разработки с обрушением. В сб. Совершенствование технологии производства цветных металлов. Красноярск, 2002г.

48. Малиновский Е.Г., Чесноков А.В. Определение оптимального расположения выпускных выработок в подстилающих породах при системах разработки с обрушением. В сб. Молодежь, наука и третье тысячелетие. Красноярск, 2001 г.

49. Г.М. Малахов. Теория и практика выпуска руды под налегающими породами./ Применение высокопроизводительных систем при разработке месторождений подземным способом.// М.: Госгортехиздат, 1959. С. 50-86.

50. Дубынин Н. Г. Выпуск руды при подземной разработке. М, «Недра», 1965.

51. Куликов В.В. Выпуск руды. М.:Недра, 1980-304с;

52. Кунин И. К. Выпуск и доставка руды при подземной добыче. М., «Недра», 1964.

53. Справочник по горнорудному делу, /Под ред. В.А.Гребенюка и др. М.:Недра, 1983;

54. Каплунов Д.Р., Манилов И.А. Стабилизация качества руды при подземной добыче. М., Недра, 1983, 226с.

55. Фугзан М.Д., Каплунов Д.Р., Пазынич В.И. Интенсивность подземной эксплуатации рудных месторождений. М., Наука, 1980.

56. Определение исходных данных для нормирования потерь и разубоживания богатых руд/ Зверьков В.И., Вохмин С.А., Требуш Ю.П. и др.// Подземная разработка мощных рудных месторождений: Сб./МПТИ. Магнитогорск, 1975. Вып. 15. С.80-85.

57. С.А. Вохмин С.А. Повышение полноты и качества отработки основных запасов богатых руд Талнахско-Октябрьского месторождения: Дис. . канд. техн. наук. М., 1982.-202с.

58. Ермолаев В.Л. Повышение полноты и качества извлечения разнотипных руд сближенных залежей (на примере Талнахского и Октябрьского месторождений): Дис. . канд. Техн. наук. Красноярск, 1997.120с.

59. Требуш Ю.П. Методический подход к составлению классификаций эксплуатационных потерь и разубоживания руды для систем разработки 1-1У классов// Высокоэффективные ресурсосберегающие технологии горного производства: Сб./ГАЦМиЗ, Красноярск, 1995. С.58-62.

60. Малиновский Е.Г., Вохмин С.А., Ермолаев В.Л. / Экономико-математическое моделирование выпуска руды под обрушенными породами. Проблемы подготовки специалистов в системе непрерывного образования: Сб./ГАЦМиЗ, Красноярск, 1998г.

61. Выполнить исследования и разработать нормативы потерь и разубоживания вкрапленной руды при системах разработки с траншейным выпуском для рудника «Заполярный». Отчет по теме ГР-921-9. Вохмин С.А., Малиновский Е.Г., Голованов А.И., Красноярск, 1992.C.53.

62. Е.Г. Малиновский Е.Г., Дворников М.Ю / Повышение эффективности систем с обрушением при отработке пологопадающих залежей системами с обрушением./ В сб.

63. Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых. Красноярск, 1999г.

64. Е.Г. Малиновский Е.Г., Чесноков A.B. Определение оптимального расположения выпускных выработок в подстилающих породах при системах разработки с обрушением.// В сб. Молодежь, наука и третье тысячелетие. / ГАЦМиЗ, Красноярск, 2001г.