В настоящее время при отработке полиметаллических месторождений широко применяются камерные систем разработки. Преимуществом данных систем является высокая производительность забойного рабочего и рудника в целом. Один из наиболее распространенных вариантов камерных систем – системы с траншейным днищем.
При этом варианте системы разработки возможно совмещение буровзрывных работ в результате использования для бурения скважин, как выработок траншейного днища, так и специальных буровых выработок с отгрузкой горной массы, что существенно повышает интенсивность ведения горных работ.
Сооружение траншейного днища обычно осуществляется в две стадии – первоначально проходится траншейная выработка, а затем одновременно с отбойкой запасов камеры оформляются траншейные откосы.
На эффективность камерных систем с траншейным днищем с точки зрения возможных потерь руды значительное влияние оказывает место расположения оформляемого днища по отношению к геологическому контакту – рудное, породное или рудопородное.
При использовании рудного днища эффективность системы снижается в результате оставления части балансовых запасов в целиках. Величину этих потерь устанавливают прямым методом по конструктивным параметрам системы разработки. Кроме того, образуются потери в отбитом виде на почве траншейной выработки, количество которых связано с возможностями оборудования, задействованного на доставке отбитого полезного ископаемого. Величину этих потерь определяют статистическими методами по результатам экспериментальных замеров.
Для рудопородного днища характерна взаимосвязь потерь и разубоживания руды при изменении положения днища по почве камеры относительно геологического контакта, когда снижение объема потерь руды ведет к увеличению разубоживания руды и наоборот.
Названные потери и разубоживание руды определяются вариантно-аналитическим методом по критерию максимальной прибыли с 1 т погашенных балансовых запасов полезного ископаемого на основе сравнения экономических последствий выемки запасов по контурам положения днища по почве камеры [1, 3–5]:
Пр = Цб´Кн´Ис - (Стов´ Кн) /Кк ® max, (1)
где Пр – прибыль с 1 т погашенных балансовых запасов полезного ископаемого, руб.;
Цб – валовая ценность 1 т погашенных балансовых запасов полезного ископаемого, руб.;
Кн, Кк – соответственно, коэффициент извлечения полезного компонента из недр и коэффициент изменения качества добытого полезного ископаемого, доли ед.;
Ис – сквозной коэффициент извлечения полезного компонента при переработке;
Стов – суммарные затраты на 1 т товарной руды, руб.
Объемы потерь и разубоживания, соответствующие положению днища по почве камеры с максимальным значением прибыли, принимаются как нормативные уровни. При этом учитывается, что порода из траншейной выработки, которую проходят с опережением по отношению к оформлению траншейного днища, выдается в породный отвал и не влияет на качество конечной продукции.
Далее приведен расчет нормативных потерь руды при оформлении траншейного днища с откосом, расположенным по падению рудного тела (рис. 1).
Для расчета используется показатель оптимальности (μS), включающий взаимосвязь технико-экономических, горно-технических и горно-геологических параметров, влияющих на формирование взаимосвязанных потерь и разубоживания руды и определяемый по выражению [1,2,6]:
, (2)
где Цвм – валовая ценность 1 т разубоживающей массы, руб.;
γп – плотность пород в массиве, т/м3;
γр – плотность балансовой руды в массиве, т/м3.
Рисунок 1. Конструктивное оформление одностороннего траншейного днища с откосом, расположенным по падению рудного тела: bв – ширина траншейной выработки, м; К – положение траншеи по почве камеры, м; α – угол падения рудного тела, град.; Q – угол откоса траншеи, град.
Для рассматриваемых условий оформления траншейного днища численное значение данного показателя (μS) соответствует отношению длин горизонтальных проекций участков геологического контакта, составляющих рудную и породную части траншеи на оптимальном контуре расположения днища в соответствии с выполнением условия по формуле 1:
, (3)
, м2, (4)
, м2, (5)
где lр/opt и lп/opt – длины горизонтальных проекций участков геологического контакта, составляющих соответственно рудную и породную части траншеи на оптимальном контуре расположения днища, м;
bк – ширина камеры, м.
Отсюда, численное значение оптимального расположения траншеи по почве камеры устанавливается из выражения:
, м. (6)
Площадь теряемой руды в откосе и площадь прирезаемых пород при соблюдении условия устанавливаются из выражений:
, м2, (7)
, м2. (8)
где Sр, Sп – соответственно площадь теряемой руды в целиках днища и площадь прирезаемых пород по сечению траншеи, м2.
Абсолютные величины потерь руды в массиве в целиках днища (П) и разубоживания за счет прирезки вмещающих пород (В) при оформлении траншейного днища определяются по формулам:
П=Sр·L·γр , т, (9)
В=Sп·L·γп , т, (10)
где L – длина траншейного днища, м.
Относительные величины потерь и разубоживания руды при оформлении траншейного одностороннего днища с откосом по падению рудного тела определяются по формулам:
; (11)
. (12)
Ниже рассмотрен пример практического использования предложенных формул (2–10) для определения нормативов потерь руды в откосах и прирезки вмещающих пород при оформлении траншейного днища с откосом по падению рудного тела (рис. 1).
В табл. 1 приведены исходные данные, а в табл. 2 – результаты расчетов потерь руды и разубоживания с использованием показателя оптимальности (µS) и вариантным методом с перебором площадей теряемой руды в массиве и прирезаемых пород по контурам положения днища по почве камеры до выполнения условия по формуле 1.
Таблица 1. Исходные данные для нормирования
№ п.п. |
Параметр |
Условное обозначение |
Значение |
1 |
Ширина камеры, м |
bк |
10,0 |
2 |
Ширина траншейной выработки, м |
bв |
4,0 |
3 |
Длина камеры, м |
L |
40,0 |
4 |
Угол откоса траншеи, град. |
Q |
50,0 |
5 |
Мощность рудного тела, м |
m |
25,0 |
6 |
Угол падения рудного тела, град. |
α |
10,0 |
7 |
Объемная плотность руды, т/м3 |
γр |
2,0 |
8 |
Объемная плотность породы, т/м3 |
γп |
2,5 |
9 |
Валовая ценность 1 т погашенных балансовых запасов полезного ископаемого, руб. |
Цб |
5000 |
10 |
Сквозной коэффициент извлечения полезного компонента при переработке |
Ис |
0,8 |
11 |
Суммарные затраты на 1 т товарной руды, руб. |
Стов |
1000 |
12 |
Расчетный параметр µs (по формуле 2) |
µs |
0,222 |
Таблица 2. Результаты расчета
К, м |
lр/lп |
lр, м |
lп, м |
Sр, м2 |
Sп, м2 |
П, т |
В, т |
Пр. руб./т |
с использованием показателя оптимальности (µS) |
||||||||
2,49 |
0,222 |
1,820 |
8,180 |
2,27 |
36,24 |
6,798 |
72,472 |
2876,18 |
ф-ла 6 |
ф-ла 3 |
ф-ла 4 |
ф-ла 5 |
ф-ла 7 |
ф-ла 8 |
ф-ла 9 |
ф-ла 10 |
формула 1 |
перебором площадей по контурам до выполнения условия по формуле 1 |
||||||||
2,43 |
0,218 |
1,791 |
8,209 |
2,19 |
36,56 |
6,581 |
73,128 |
2876,16 |
2,45 |
0,220 |
1,805 |
8,195 |
2,23 |
36,40 |
6,689 |
72,799 |
2876,17 |
2,49 |
0,222 |
1,820 |
8,180 |
2,27 |
36,24 |
6,798 |
72,472 |
2876,18 |
2,52 |
0,225 |
1,835 |
8,165 |
2,30 |
36,07 |
6,908 |
72,145 |
2876,17 |
2,55 |
0,227 |
1,849 |
8,151 |
2,34 |
35,91 |
7,018 |
71,819 |
2876,16 |
ВЫВОДЫ
Приведенные результаты расчетов (таблица 2) показывают высокую сходимость полученных данных. Необходимо подчеркнуть, что формулы (2–10) легко адаптируются в простейшие программы для автоматизированного расчета на ПК, доступные пользователю со знанием работы в Excel, а это позволяет получить все величины для оценки эффективности очистных работ и позволяют графически точно расположить траншею по днищу камеры при локальном проектировании.
Рецензенты:
Гилев Анатолий Владимирович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой ГМиК ФГАОУ ВПО СФУ, г. Красноярск.
Косолапов Александр Иннокентьевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой ОГР ФГАОУ ВПО СФУ, г. Красноярск.