CC BY
107
© С.А. Кисиличин, 2013
УДК 622.272 С.А. Кисиличин
ОСОБЕННОСТИ ТОРЦЕВОГО ВЫПУСКА
ПРИ РАЗРАБОТКЕ СИСТЕМАМИ С ОБРУШЕНИЕМ
РУД И ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД
Описаны принципиальные отличия торцевого выпуска руды, приведены основные особенности и факторы, влияющие на эллипсоид выпуска. Показана зависимость формирования гравитационного потока от формы и ширины выпускной выработки и от глубины черпания ковша погрузо-доставочной машины. Даны краткие рекомендации по формированию выпускных выработок при отработке системами подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды. Ключевые слова: подэтажное обрушение, рудная масса, эллипсоид.
Система подэтажного обрушения характеризуется значительным количеством вариантов и модификаций, отличающихся друг от друга в широких пределах высотой подэтажа, условиями отбойки рудного массива, количеством контактов руды с пустыми породами и их положением в пространстве, но
Пустые породы
Воронка выпуска с объемом Уш
одним из основных принципиальных различий всех вариантов является способ выпуска — донный или торцевой.
Разработка основ теории выпуска руды велась такими учеными как М.И. Агошков, В.Р. Именитов, С.Л. Ио-фин, Г.М. Малахов, В. В. Куликов и многими другими.
Выпущенная руда с объемом Увр
1 ЭБ — I ВР — I
Рис. 1. Связь между элементами гравитационного выпуска
Рудам!« досск*
Выпускной орт плп штрек
Гё
>ш«пеокд выпуска
Пусше породи
< лбпта* р> дл
/рС
Рис. 2. Выпуск рудной массы через торец подэ-тажного штрека или орта
Эллипсоид разрыхления
Эллипсоид выпуска
Вьшускной орг или штрек
Рис. 3. Усеченные эллипсоиды выпуска и разрыхления
а
Рис. 4. Эллипсоид выпуска при широкой выпускной выработке
В результате исследований было установлено, что при выпуске руды через отдельно взятое выпускное отверстие истечение час-тип происходит из объемов имеющих форму близкую к форме эллипсоидов вращения. При выпуске образуются эллипсоид разрыхления и воронка выпуска [1, 3, 4]. Схематическая взаимосвязь между элементами гравитапионного потока отражена на рис. 1.
С началом широкого применения самоходного оборудования получили распространение системы с торпевым выпуском руды (рис. 2). В настоящее время в России подземных рудников использующих подэ-тажное обрушение с тор-певым выпуском руды мало. Наиболее известные из них находятся на Кольском полуострове — ОАО «Апатит», ОАО «Кольская ГМК» и в Кемеровской области — Са-лаирский ГОК и рудник «Шерегеш», Суммарная производительность по этой технологии в России составляет около 25 млн т руды.
Теория истечения рудной массы из очистного пространства для торпево-го выпуска во многом схожа с теорией донного выпуска. Однако имеется ряд принпипиальных отличий, которые свойственны только торпевому выпуску.
Рассмотрим более подробно эти особенности. При формировании гравитапионного потока получается, что объем выпускаемой рудной массы представляет собой эллипсоид, усе-
б
Рис. 5. Влияние ширины выпускной выработки на форму эллипсоида выпуска: а — маленькая ширина выпускной выработки; б — большая ширина выпускной выработки
Рис. 6. Форма гравитационного потока в зависимости от формы поперечного сечения выработки:
а — сводчатая; б — прямоугольная
ченный плоскостью массива (рис. 3). Причем ось гравитационного потока отклоняется от вертикали на определенный угол а. Этот угол увеличивается с увеличением трения отбитой руды о вертикальную плоскость массива [2].
Другой особенностью торцевого выпуска является влияние ширины выпускного орта или штрека на формирование гравитационного потока [2]. Очевидно, что выпускная шель в торце имеет длину равную ширине кровли. Ширина выработки влияет на размеры эллипсоида вы-
пуска и, соответственно, на показатели извлечения — с увеличением ширины они улучшаются. В такой ситуации, объем выпускаемой рудной массы имеет форму не вытянутого эллипсоида врашения, а более похож на эллипсоид, представленный на рис. 4. Этот объем условно можно разделить на три части. Центральная часть В, которая находится непосредственно над выпускным отверстием и боковые части А. Куски руды из центральной части В имеют только один контакт с пустыми породами и перемешаются по прямолинейным траекториям, поэтому приходят к выпускному отверстию с минимальным разубоживанием.
Очевидно, что при увеличении ширины выпускной выработки зона В тоже будет увеличиваться, а воронка выпуска достигает торца выработки после истечения большего объема неразу-боженной руды, нежели при меньшей ширине выпускной выработки (рис. 5).
Следует подчеркнуть, что активная (эффективная) ширина шели зависит не только от ширины выпускной выработки, но и от формы ее поперечного сечения [2]. Например, когда кровля выпускной выработки имеет форму свода, образовавшийся откос руды имеет конусообразную форму (рис. 6, а). Траектории пере-мешения рудной массы в этом случае лежат на поверхности конуса, фор-
б
а
б
а
г4ше
Рис. 7. Процентная зависимость активной ширины щели от формы и ширины выпускной выработки
Отбитая руда
¡3=(90°-гр)/2
Траектории максимальных напряжений
Рис. 8. Механизм образования навала рудной массы: ф — угол естественного откоса. Точкой 1 на данном рисунке отмечена подошва навала руды, точка 3 — пересечение кровли выработки и фронта подэтажа, точка 2 является пересечением траектории максимальных напряжений, проведенной из точки 3 и подошвы выработки, а X — расстояние между точками 1 и 2
дет к резкому увеличению разубоживания (рис. 5, а).
Когда выработка имеет прямоугольное сечение, а ее кровля горизонтальна, навал руды формирует призму (рис. 6, б). При выпуске в призме формируются параллельные потоки рудной массы, поэтому почти вся ширина выпускной выработки может быть использована как активная (эффективная) ширина ше-ли, а гравитационный поток руды в слое будет иметь форму показанную на рис. 5, б. Очевидно, что такой вариант более предпочтителен, так как мы будем получать больший объем чистой руды.
Исследования торцевого выпуска позволили установить, что при радиусе свода кровли равном половине ширины подэтажного штре-
ка
г =1 Щ 2 В
активная ши-
мируя очень узкий поток, а такая ситуация нежелательна, поскольку ве-
рина шели составляет всего 22—25 % от ширины штрека. В то время как при
г = 5 % уже 51—54 %.
(рис. 7).
Параметры эллипсоида выпуска зависят не только от ширины и формы выпускной выработки, но и от величины внедрения органа погрузо-доставочной машины [1-4]. В случае неглубокого внедрения рабочего органа ПДМ эффек-используется только малая
тивно
часть высоты выпускной выработки.
Мощность гравитационного потока
Крупный кусок руды
Глубина черпання
Рис. 9. Приблизительная мощность гравитационного потока в зависимости от глубины черпания
В соответствии с теорией Rankin, траектории максимальных напряжений в насыпи руды не параллельны углу откоса насыпи и отклонены от вертикали на угол в=(90°-ф)/2 (рис. 8).
При черпании руды с подошвы навала угол будет приближаться теоретическому пределу отраженному линией 3-2. Это предельная теоретическая ситуация, когда откос навала руды находится в нестабильном состоянии и готов обрушиться. Из рисунка 8 видно, что для этого глубина внедрения рабочего органа ПДМ должна быть следующей:
X = - Ь^д 9°2 ^ .
На самом деле, на практике глубина внедрения рабочего органа ПДМ обычно составляет 1,5 — 2 м, что много меньше теоретической глубины X. Это означает, что только определенная верхняя часть выпускной выработки Ьэ используется для выпуска (рис. 9).
Оставшаяся нижняя часть, хотя и не используется для выпуска, но позволяет извлекать куски руды превышающие по размерам мощность гра-витапионного потока (рис. 9).
Итак, основными факторами влияюшими на формирование гравитационного потока при торцевом выпуске руды являются:
• ширина выпускной выработки;
• форма поперечного сечения выпускной выработки;
• глубина внедрения рабочего органа ПДМ.
Учитывая эти факторы, можно рекомендовать следуюшее. При отработке месторождения системой подэ-тажного обрушения с торцевым выпуском руды следует стремиться к прямоугольной форме поперечного сечения выпускных выработок и к их максимальной ширине. В таком случае формируются более широкие эллипсоиды выпуска, что дает возможность увеличить расстояние между
выпускными выработками, а их количество — сократить.
Однако нельзя бесконечно увеличивать ширину выработки, так как мы имеем ограничения по устойчивости горных пород. Нужно определять максимально возможную ширину выработки для конкретных горно-геологических условий рудника.
Также важно использование современной высокопроизводительной техники, в частности погрузо-доста-вочных машин с большим объемом ковша.
Выполнение этих условий позволит получить хорошие показатели извлечения руды, а также позволит в некоторой мере сократить объем нарезных работ.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Малахов Г.М., Безух В.Р., Петренко П.Д. Теория и практика выпуска обрушенной руды, 2 изд., М., 1968.
2. Mining Engineering Handbook, 2 изд., т.1, Под ред. Howard L. Hartman, 1996.
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
3. Кунин И.К. Выпуск и доставка руды при подземной добыче. — М.: Недра, 1964.
4. Дубинин Н.Г. Выпуск руды при подземной разработке. — М.: Недра, 1965. ЕШ
Кисиличин С.А. — аспирант,
Московский государственный горный университет, [email protected]
ГОРНАЯ КНИГА
Дисперсное золото: геологический и технологический аспекты
А.Г. Секисов, Н.В. Зыков, B.C. Королёв Год: 2012 Страниц: 224 ISBN: 978-5-98672-314-3 UDK: 622.34+550.4
Приведены результаты исследований плазмохимических, фотохимических и электрохимических процессов воздействия на минеральные матрицы при извлечении дисперсного золота во взаимосвязи с минералого-геохимическими и геолого-технологическими особенностями руд. Представлен анализ перспективных отечественных и зарубежных технических решений в области аналитических методов определения содержания дисперсного золота в пробах, изложены технологические особенности БВР и управление качеством золотосодержащих руд и технологий их переработки.
