Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УСТАНОВЛЕНИЯ ДОПУСТИМОЙ МИНИМАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ РУДНОГО ТЕЛА ПРИ ПОДЭТАЖНО-КАМЕРНОЙ СИСТЕМЕ РАЗРАБОТКИ

Изобретение относится к горной промышленности, в частности при добыче руды с использованием подэтажно-камерной или камерной систем разработки маломощных рудных тел.

Известен способ установления минимальной мощности рудного тела, которая может обеспечить возможность эффективного применения определенной системы разработки [1]. В способе указывается, что минимальная величина мощности зависит от геологических характеристик и параметров залегания рудного тела в массиве, а также от факторов разубоживания.

Однако в [1] не раскрывается, какие конкретно характеристики, параметры и факторы разубоживания необходимо учитывать, и как математически их учесть, чтобы получить численную величину минимальной мощности рудного тела.

Наиболее близким техническим решением является способ установления минимальной мощности рудного тела полезных ископаемых (включаемых в контур подсчета запасов), который основан на определении и учете фактического и минимального содержания полезного компонента, а также минимальной (по кондициям) мощности рудного тела [2].

Однако в [2] при установлении минимальной мощности рудного тела в математической формуле отсутствуют факторы разубоживания, которые зависят от выбранной системы разработки. Кроме того, данная формула служит для подсчета запасов на месторождении. Помимо этого, она не может быть использована при отработке маломощного рудного тела, например, подэтажно-камерной системой разработки, так как не учитывает ширину очистного пространства, площадь сечения подэтажных штреков, не учитывает размер зоны заколов, обеспечивающей вторичное разубоживание руды за счет обрушения пустых пород.

Предложен способ установления допустимой минимальной мощности рудного тела при подэтажно-камерной системе разработки, который включает установление фактического содержания полезного компонента в рудном теле и минимально допустимого содержания компонента в руде, отличающийся тем, что, с учетом геометрических параметров подэтажного штрека, высоты подэтажного целика и размера зоны заколов от взрыва вееров скважин, мощность рудного тела определяют из выражения

где m - мощность рудного тела, м;

R_оз - размер зоны заколов во вмещающих породах, м;

H_ц - высота целика (расстояние от кровли нижележащего штрека до почвы вышележащего), м;

а _в - ширина подэтажного штрека, м;

h_ш - высота подэтажного штрека, м;

q_з - нижний предел содержания полезного компонента в балансовой руде, %,

q_р - содержание полезного компонента в рудном теле, %.

Предложенный способ позволяет определить допустимую минимальную мощность рудного тела, свыше которой целесообразно разрабатывать рудное тело при использовании подэтажно-камерной системы разработки. При этом отбитая и отгруженная рудная масса будет иметь содержание полезного компонента не ниже, чем содержание в балансовой руде.

Сущность способа заключается в следующем. Минимально допустимая мощность рудного тела устанавливается из принципа: содержание полезного компонента в отгружаемой руде должно быть не менее нижнего предела содержания в балансовой руде, принятого на предприятии. Для этого необходимо определить фактическое содержание полезного компонента в рудном теле, среднюю мощность рудного тела, ширину и высоту подэтажного штрека, расстояние между кровлей и почвой соседних подэтажных штреков, а также размер зоны заколов (зона, пустые породы которой обрушаются и разубоживают руду). Кроме того, необходимо знать нижний предел содержания полезного компонента в балансовой руде, принятый на предприятии. Основываясь на этом принципе, получена математическая формула расчета минимальной допустимой мощности рудного тела, при которой рудное тело целесообразно отрабатывать подэтажно-камерной системой разработки.

Предложенный способ осуществляют следующим образом. По маломощному рудному телу (с мощностью не более, чем ширина штрека) проводят разведочный штрек. По забою штрека периодически определяют мощность рудного тела и содержание полезного компонента по известным методикам (радиометрическим, геофизическим или путем отбора проб и химическим определением содержания полезного компонента). Далее по всей длине штрека, через 5 м, в вертикальной плоскости, веером бурят опорные веера геологоразведочных скважин и по ним с помощью геофизических приборов или путем отбора керна определяют содержание полезного компонента и мощность рудного тела по известным методикам. Размер зоны заколов определяют из выражения (расчет см. в приложении 1)

где D - скорость детонации ВВ, м/с;

ρ_в - плотность заряжания, кг/м³;

d_З - диаметр заряда ВВ, м;

d_е - средний размер естественных отдельностей в горном массиве, м.

Геометрические параметры: ширину и высоту подэтажного штрека, расстояние между кровлей и почвой соседних подэтажных штреков определяют на основе проекта отработки блока или принимают в соответствии с выбранной буровой и погрузочно-доставочной техникой.

Величину q_з принимают в соответствии со стандартом горного предприятия.

Подставляя численные значения в формулу (1), получают величину m. Сравнивая численное значение m с фактической средней мощностью рудного тела, делают вывод о целесообразности его разработки.

Пример. В блоке 4в-725 рудника «Глубокий» ОАО ППГХО, в массивах трахидацитов в процессе эксплуатационной разведки месторождения при бурении геолого-разведочных скважин обнаружено рудное тело. Статистическая обработка результатов эксплуатационной разведки позволила установить, что рудное тело имеет средневзвешенную мощность 0,75 м со средним содержанием полезного компонента 0,12%. Нижний предел содержания полезного компонента в балансовой руде q_з=0,03%. Геометрические параметры выработки: a _в=2,5 м; h_ш=3,0 м; высота целика между подэтажными штреками по проекту H_ц=9 м. При проходке поэтажного штрека по рудному телу установлено, что d_e=0,15-0,65 м (0,4 м в среднем). Диаметр взрывных скважин d_з=0,057 м. Скорость детонации гранулита АС-8В D=3,3·10³ м/с, плотность пневмозаряжания ρ_в=1,1·10³ кг/м³. Подставляя численные значения в (2) и (1), получим R_ОЗ=0,98 м, m=0,65 м. Сравнивая расчетную величину m=0,65 м с фактической 0,75 м, принимают решение о добыче руды из данного рудного тела.

Источники информации

1. Милютин А.Г. Разведка и геолого-экономическая оценка месторождений полезных ископаемых: Учебное пособие. - М.: Электронное издание МГОУ, 2004. - С.65-66.

2. Методические рекомендации по технико-экономическому обоснованию кондиций для подсчета запасов месторождений твердых полезных ископаемых (кроме углей и горючих сланцев). - М. - 2007. - С.31-32.

Приложение 1. Теоретический расчет минимально допустимой мощности рудного тела при подэтажно-камерной системе разработки приводится в конце описания, где на фиг.1:

1 - подэтажный трек, 2 - рудное тело, 3 - взрывные скважины, 4 - зона заколов.

Из геометрических построений (фиг.1) очевидно, что

где W - линия наименьшего сопротивления, м;

ρ - объемная масса рудного массива, кг/м³.

Остальные параметры приведены в формуле изобретения.

Масса полезного компонента в единице объема рудного тела равна

Подставляя (4) и (5) в (3) и решая уравнение, получим

Определение размера зоны заколов

Согласно исследованиям [3], размер зоны заколов определяют по формуле

где D, ρ_в, d_з - скорость детонации, плотность заряжания и диаметр заряда ВВ; E_p, c, ν, µ - модуль разгрузки, скорость продольной волны, коэффициент Пуассона отдельности массива, коэффициент трения между отдельностями, соответственно; δ, d_e, k, β, Ф - раскрытие трещин, размер отдельности, количество систем трещин, угол наклона i-й системы трещин к обнажению, показатель трещиноватости; K_ОТ - показатель, учитывающий наличие открытой поверхности; P - величина горного давления; π=3,14.

Анализ зависимости (7) показывает, что величина R_оз существенно зависит от скорости детонации, плотности заряжания, диаметра заряда ВВ и размера отдельности. Определим численно величину R_оз при средних значениях мало влияющих параметров: с=4·10³ м/с; µ=0,2-0,6; ν=0,29; σ_p=10⁷ Па: K_ОТ=0,91; ; ; P=(1,33-2,2)·10⁷ Па; Ф=12-6. Величины µ, Ф и P меняются в зависимости от среднего размера отдельности d_е.

Результаты численного анализа по формуле (7) дают аналитическую зависимость в виде

или при использовании наиболее распространенных ВВ гранулит АС-4, АС-8В (8) имеет вид

Библиографический список

3. Тюпин В.Н. Повышение эффективности геотехнологии с использованием энергии взрыва при деформировании трещиноватых напряженных массивов горных пород // Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. - М.: ВНИТШПТ. - 2002. - 267 с.