О прогнозировании ожидаемых сдвижений и деформаций при отработке угольных пластов длинными столбами вкрест простирания Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Извлечение железа в концентрат является функцией среднего содержания железа в руде (формула (3)).

Величина Д является функцией доли балансовых запасов в общих геологических запасах Д = р До (5)

До = Бо (1 - 0.01П / (1 - 0.01В) (6)

где Д0 и Б0 - исходный объем соответственно добываемой руды и балансовых запасов, млн т; р) - доля запасов, соответствующая ьму варианту бортового содержания железа в руде, доли единицы; П и В -соответственно потери и разубоживание, %.

В конечном счете, выражение см является функцией бортового содержания железа, определяющего как долю, так и среднее содержание железа в отрабатываемых балансовых запасах.

Используем в качестве примера разработку изолированной залежи железных руд подземным способом со следующими исходными показателями: зд = 126 руб / т; зТр = 15 руб / т; зоб = 41.15 руб / т;

К = 360 млн руб.;

ц%,1 = 6.98 руб / т%; ц%,2 = 9.39 руб / т%; П= 12 %;

В = 8 %; ак = =62.3%; ах = 5.9 %; Б0 = 27.1 млн т.

Плата за кредит принята, исходя из процентной ставки 10 % и среднего срока погашения кредита 10

лет. Цена ц%,1 соответствует цене реализации, установленной металлургическим заводом, цена ц%,2 принята по расчету, исходя из мировых цен на передельный чугун. В расчетах использована установленная зависимость «содержание - запас».

Тогда:

еоб = 62.3(0.92с - 5.9) / [0.92с(62.3 - 5.9)] =

= 1.1046 - 7.0839 / с

см = (182.15р, + 22.082) / [р,(7.1023 - 45.490 / с)]

Результаты выполненных расчетов приведены на рисунке и свидетельствуют о нерентабельности отработки залежи при цене ц%,1 = 6.98 руб/т% . Принимая цену за 1 % железа в 1 т концентрата ц%,2 = 9.39 руб/т%, получаем возможность отработки запасов залежи при бортовом содержании в руде 18.1 % железа общего, что соответствует доле отрабатываемых запасов в общих геологических запасах 77.5 % и среднему содержанию 28.5 % железа общего.

В заключение можно сделать вывод, что минимальное промышленное и бортовое содержания взаимосвязаны через функцию «содержание - запас», определяющую среднее содержание в запасах и долю в общих геологических запасах.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шумилин М.В. Геолого-

экономические основы горного бизнеса. / ВИМС, «Минеральное сырье», №3, 1998.

2. Марголин А.М. Оценка запасов минерального сырья. Математические методы. - М., Недра, 1974.

3. Методические рекомендации по технико-экономическому обоснованию кондиций для подсчета

запасов месторождений твердых полезных ископаемых (кроме углей и горючих сланцев) / Минприроды РФ, ГКЗ, - М., 1999.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -----------------------------------------------

Мининг С.Э. - кандидат технических наук, ст. научный сотрудник, ФГУП ВИОГЕМ. Мининг С.С. - инженер, ФГУП ВИОГЕМ.

© А.С. Кучин, 2003

УАК 622.833

А.С. Кучин

О ПРОГНОЗИРОВАНИИ ОЖИААЕМЫХ САВИЖЕНИЙ И АЕФОРМАПИЙ ПРИ ОТРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ АЛИННЫМИ СТОЛБАМИ ВКРЕСТ ПРОСТИРАНИЯ

Исследования сдвижения земной поверхности при отработке длинных выемочных столбов вкрест простирания показывают, что на поверхности образуется мульда сдвижения, характер распределе-

ния деформаций в которой отличается от случая отработки лав по простиранию. Это объясняется значительным перепадом глубин ведения горных работ в пределах одной очистной выработки. В нормативной методике определения ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности [1] вариант отработки лав вкрест простирания не рассматривается, а расчеты деформаций, выполненные по традиционной схеме, могут привести к существенным погрешностям прогнозирования. Рассмотрим приведенную в "Правилах охраны..." методику расчета ожидаемых сдвижений при-

ОТКЛОНЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

Наименование Отклонения, %

Восстание Падение

Оседание 9 7

Наклон 28 20

Деформация 49 37

Кривизна 60 41

Сдвижение 17 13

менительно к условиям отработки угольных пластов длинными столбами вкрест простирания.

Ожидаемые сдвижения и деформации рассчитываются в пределах полумульд: по падению - Ь1, восстанию - Ь2 и простиранию - (рис. 1). Значения длин полумульд определяются графически на вертикальных разрезах по соответствующим сечениям мульды. Полумульды Ь2 ограничены со стороны

выработанного пространства линиями, проведенными под углами ц/1, ц/2, со стороны массива - углами <р0, во, То ; границы полумульды определяются углами ф0 и Ц'з- При полной подработке по направ-

лению вкрест простирания пласта (коэффициент, характеризующий подработанность земной поверхности вкрест простирания N1=1) в мульде сдвижения между точками Х1 и Х2 формируется плоское дно. К границам плоского дна примыкают полумульды Ь] и Ь2, длины которых однозначно определяются глубинами НП и НВ соответственно. По определению [1] длина полумульды - расстояние в главном сечении на разрезе по простиранию между границей мульды и точкой пересечения с земной поверхностью линии, проведенной от границы выработки под углом у3. Коэффициент N2, характеризующий подработанность земной поверхности по простиранию, имеет функциональную зависимость от глубины залегания пласта в главном сечении по простиранию и при N1 влияет на величину максимального оседания пт:

Пт = ^2СОа, (1)

где т - мощность пласта; д0 - относительная величина максимального оседания; а - угол падения пласта; и И2 - коэффициенты.

В соответствии с вышесказанным возникает не-

однозначность определения величины пт , т. к на участке плоского дна (Х1Х2) главного сечения вкрест простирания изменяется глубина разработки, а, следовательно, изменяются длина полумульды по простиранию Ь3 и коэффициент И2, что неизбежно приведет к погрешностям прогнозирования влияния горных работ на земную поверхность.

Напрашивается вывод о непостоянстве оседаний земной поверхности на участке плоского дна в главном сечении вкрест простирания пласта при отработки пологих угольных пластов лавами по восстанию (падению). Это подтверждается данными натурных наблюдений [2]. Для рассматриваемых условий требуется уточнить понятие "плоское дно", которое следует рассматривать как участок мульды сдвижения, ограниченный точками пересечения земной поверхности линиями, проведенными от границ выработки под углами полных сдвижений, и на котором оседания достигли максимально возможных (но не постоянных) значений для данных условий подработки поверхности.

Максимальное оседание в У-ом сечении на участке Х1Х2 можно вычислить по формуле (1), подставив значение коэффициента И2, определяемое по [1], но в зависимости от глубины Н1 для данного сечения.

0,9 — еоБа. Я,

(2)

Ниже приведены результаты сравнения расчетов сдвижений и деформаций земной поверхности, выполненные по нормативной методике [1] и с учетом изложенных предложений по ее уточнению, выполненные для горно-геологических условий отработки лавы Центрального Донбасса по направлению вкрест простирания (длина лавы 1000 м, средняя глубина залегания - 300 м).

Для количественной оценки вычислены абсолютные и относительные отклонения сдвижений и деформаций земной поверхности по соответствующим точкам исследуемых линий (сечений) (таблица). Последние определялись в отношении к максимальным значениям.

Выводы.

В случае отработки пластов длинными столбами

Схема к определению длин полумульд при отработке лавы вкрест простирания: а - разрез вкрест простирания; б - совмещенные разрезы по простиранию по сечениям, проходящим через точки Хі и Х2

вкрест простирания:

1. Мульда сдвижения в плане принимает “грушевидную”, а не эллиптическую форму, ввиду несоответствия полумульд в главных сечениях по простиранию в зоне падения и восстания пласта.

2. Различие коэффициентов, характеризующих подработанность земной поверхности N в главных сечениях по простиранию на участке “плоского дна” приводит к постепенному нарастанию максимального оседания в направлении восстания пласта.

3. Существенное различие коэффициентов N2 в зонах по падению и восстанию пласта (зоны I и II) влечет за собой изменение характера распределения сдвижений и деформаций в пределах полумульд.

4.Сравнительный анализ показал, что значения сдвижений и деформаций, вычисленных по действующей методике дает несколько завышенные величины со стороны падения пласта и заниженные - со стороны восстания.

СПИСОК ЛИТEРAТУРЫ

1. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях /

М-во уг. пр-сти СССР. - М.: Недра, 1981. - 288 с.

2. Устинов В. С. Сдвижение

горных пород и земной поверхности в условиях отработки пластов угля

длинными столбами по падению или восстанию в карагандинском бассейне// Сб. научн. тр./ ВНИМИ.- 1976.-G 100.-С. 50-57.

КОРОТКО ОБ ABТОРAХ

Кучин Александр Сергеевич - ассистент кафедры маркшейдерии Национальной горной академии Украины.

© В.А. Назаренко,

А.Л. Рогаткин, 2003

УЛК 622.1 : 622.834

В.А. Назаренко, А.Л. Рогаткин О ПОСТРОЕНИИ ПОВЕРХНОСТИ МУЛЬЛЫ СЛВИЖЕНИЯ СРЕЛСТВАМИ AUTOCAD

уществует ряд компьютерных программ, позволяющих осуществлять построение рельефа по значениям ^ЫсЙГнЫХ отметок отдельных точек топографических поверхностей. К ним относятся программы для ГИС* например "Surf", Caddy или специальные программы "Самара", "Mulda". Несмотря на многие различия этих программ, они при построении рельефа используют принцип линейной интерполяции по линиям, соединяющим точки с известными отметками топоповерхности.

Программно это осуществляется следующим образом. Известные ближайшие точки поверхности соединяются между собой. Образуется пространственная сеть, по ребрам которой интерполированием находятся точки с отметками, кратными заданной высоте сечения рельефа. Точки с одинаковыми отметками соединяются плавными кривыми - линиями одинаковых отметок.

Точность построения рельефа зависит от многих факторов и, прежде всего, от густоты исходных то-

чек с известными отметками. Чем больше имеется таких точек, и чем равномернее они расположены, тем точнее будет построение рельефа.

Очевидно, что линейная интерполяция до предела упрощает форму поверхности между исходными точками. В связи с этим реальные и получаемые при интерполировании поверхности могут значительно отличаться. Современные программы позволяют строить не только прямолинейные пространственные сети. Например, в AutoCAD создаются сложные пространственные поверхности, основанные на сглаженных сетях, поверхностях соединения и поверхностях Кунса. При этом перечисленные поверхности можно строить на основе сплайнов, что так же изменяет точность интерполирования.

Применение перечисленных способов автоматизированного математического моделирования топографических поверхностей может привести как к увеличению их точности, так и к ухудшению сходимости с реальными поверхностями. Для проверки этого утверждения выполнены исследования точности построения топоповерхности средствами AutoCAD по следующей схеме.

В качестве топографической поверхности использована математически правильная поверхность мульды сдвижения. Поверхность задана сетью из 2450 (70х35) точек с рассчитанными отметками