Способ подготовки приконтурных участков полезных ископаемых к выемке при открытой добыче

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ параметрической квалиметризации предлагаемых модельных оценок определения граничного предела н(г.п)г . пС бвГ , где Г 1,1 Г ПоПн учитывающей содержаний полезного компонента в руде (Сб) и породе (в), предельных (По) и оптимальных размеров потерь (Пн), разубоживания контактов , средних значений мощностей приконтактных рудных и породных приконтактных неровностей,, (к), по которым обеспечиваются оптимальность и дифференцированность разделения руд и пород,реальная точность оконтуривания зон приконтурных участков различной сложности (при- 0, и 1). Достигаются сокращения потерь и кондиционность выходов рудных продукций.(72) Курманкожаев Азимхан Джуманов Бэйбит Манапович Курманкожаева Аида Азимхановна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПРИКОНТУРНЫХ УЧАСТКОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ К ВЫЕМКЕ ПРИ ОТКРЫТОЙ ДОБЫЧЕ(57) Изобретение относится к горнорудной Промышленности и предназначено для использования при открытой добыче. Способ подготовки приконтурных участков залежи,включающий установление граничного предела на разделение добычных и породных зон, определение выемочной мощности и оконтуривание приконтурных участков заключается в Изобретение относится к горнорудной промышленности и предназначено для использования при открытой разработке полезных ископаемых. Способ подготовки приконтурных полезных ископаемых к выемке, включающий установление граничного предела на разделение рудных и породных масс, определение выемочной мощности и оконтуривание приконтурных участков, заключается в обеспечении кондиционности выходов рудных продукций и сокращения их потерь на основе структурной параметризации величин граничного предела (г.п) и выемочной мощности (пу) путем комплексного использования взаимосвязи,содержаний полезных компонентов в руде (С) и породе (в), предельных (По, Во) и нормативных значений (Пн, Вн) потерь и разубоживания руд,обеспечивающей оптимальности и реальной точности разделения добычных и породных зон обеспечение дифференцированности и достоверности оконтуривания приконтурных участков различной сложности путем определения их выемочной мощности с учетом изменчивости рудных контактов,средних значений мощностей рудных и породных неровностей по приконтурным участкам, м. Известны ряд способов подготовки приконтурных полезных ископаемых при открытой добыче основанные на использования традиционных эксплуатационных показателей кондиции и бортового содержания полезного компонента в руде. Способ и устройство для календарного планирования извлечения ресурса Патент РФ 2384707, опубл. 20.03.2010, МПК Е 21 С 41/26 2006.1), по которому календарный план извлечения определяется на основе стратегии бортового содержания направленной на увеличение текущей стоимости с привлечением целочисленного программирования для одновременной оптимизации плана извлечения и бортового содержания. Однако в данном способе оптимизация плана извлечения и бортового содержания проводить для повышения точности календарного планирования и не учитывается нормативные значения потерь и разубоживания,не рассматривается процесс разделения рудопородной массы при выемке приконтурных участков полезного ископаемого. Способ разработки рудных тел в зонах контакта руды и вскрыши подуступами Патент РФ 2398111,опубл. 27.08.2010, МПК Е 21 С 41/26 2006.1),включающий разделение продуктивного слоя в зонах контакта на подступы с высотой зависящей от угла наклона и мощности рудного тела, отработку со стороны лежачего бока залежи на расстоянии от контакта по горизонтали,соответствующем минимальной площади теряемого треугольника руды и породы. Однако уменьшение потерь и разубоживания руды в зонах контакта путем рационального выбора высот подуступов исходя из его геометрических элементов без учета сложности геометрии форм контактов руд,параметров разделения и перемешивания рудопородной массы не достаточно для получения реальных результатов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является Способ подготовки пологих пластов полезных ископаемых к выемке при открытых разработках Патент РФ 2012808, опубл. 15.05.1994, МПК Е 21 С 41/26(2006.01), по которому исходя из создаваемой математической модели изменчивости контактов руд,основанной на использовании величин бортового содержания полезного компонента и проектных размеров потерь и разубоживания, по которым устанавливается уровень выравнивающей технологической плоскости по приконтурной зоне для последующей послойной выемки рудопородной массы. Однако использование бортового содержания,проектных потерь и разубоживания для построения математической модели изменчивости контактов руд,и уровень выравнивающей технологической плоскости без учета оптимальных соотношений потерь и разубоживания приводит к неверным результатам,так как поскольку уровень качествообразования при выемке приконтурной рудопородной массы определяется количеством и качеством неизбежно перемешиваемых руд и пород,бортовое содержание теряет сущность как критерий разделения смешанной рудопородной массы. Технической задачей изобретения является обеспечение кондиционности выходов и сокращения потерь рудных продукций на основе квалиметрической параметризации процесса подготовки приконтурных участков полезных ископаемых к выемке. Решение поставленной технической задачи основано на руководящую концепцию представления приконтурного полезного ископаемого в виде самостоятельного системного объекта, по которой предусматривается использование результатов многолетней практики выделения непромышленной разубоженной рудных масс и складирования их на отдельные склады в условиях ряда отечественных рудниках использованы в качестве натурноэкспериментальной основы параметрической квалиметризации полготовки приконтурных полезных ископаемых. Положение, что приконтурная часть полезного ископаемого представляет собой отдельную подсистему общей геологической системы Месторождение установлено достаточными исследованиями Курманкожаев А.К. Введение в системное моделирование формирования полноты извлечения полезных ископаемых. М., ВИНТИИ, 1993 г., с.125, структурными составляющими которые являются качествоопределяющие параметры собственно руды и качествоснижающие объемы вскрышной массы. Это положение обуславливает возможности решения поставленной задачи прямым методов путем использования показателей и параметров закономерности перемешивания рудных и породных масс при отработке приконтурных участков залежи. Описание закономерности перемешивания разновидностей горной массы предусматривает оценку динамики изменения соотношения перемешивающихся объемов руд и пород, а также их геолого-технологических взаимосвязей с привлечением статистического анализа полученных их фактических показателей. Закономерность перемешивания рудных и породных масс при выемке приконтурного полезного ископаемого вытекает из неизбежности технологического перемешивания теряемой руды (Пт) с вскрышной породой (Впш) и разубоживающей породы (Вт) с промышленной рудой(Рпш), по которым формируются объемы вскрышной горной массы, перемешанной с теряемой рудой(Тв.мПтВвск) и добытой рудной массой,перемешанной с засоряющей породой (Тр.мРпшВт). Для определения и оценки размеров перемешиваемых руд и пород в условиях разработки Южнокемпирсайских хромитовых и Лисаковского железорудного месторождений использованы фактические значения величин Пт, Впш, Рпш, Вт,подсчитаны по фактическим данным 7 карьеров(470) за 7 лет прямым методом. По подсчитанным значениям объемов приконтактных разновидностей горной массы вычислены эмпирические моменты и характеристики их распределения, по которым установлены закономерности в виде эмпирических зависимостей между качественно теряемой рудой (Рт) и примешиваемой с ней засоряющей вмещающей породой (Вт), между количественно теряемой рудой(Пт) и примешиваемой с ней породой (Впш) между количествами и качествами выходов добытой руды и погашенного запаса при добыче. Аналитические основы описания закономерностей присущих к процессам разделения рудопородной массы на сырую добычу для обогащения и вскрыши вывозимой в отвал пород или разубоженной некондиционной рудной массы складируемых отдельно при отработке приконтурных участков полезного ископаемого в условиях современной технологии горных работ может быть представлена системой прямых балансовых равенств в виде ПоПтРпш, ВоВтВпш(3) Здесь По,Во предельные размеры перемешиваемых теряемых руд и разубоживающих пород в пределе мощности приконтактной зоны, м 3/т Тр.м х - количество и качество разубоженной рудной массы, представляющей перемешиваемой смеси качественно теряемой руды (Рпш) и разубоживающей породы (Вт) при отработке приконтактных зон и часто складируемых отдельно как склад бедно разубоженных руд для обогащения С, в соответственно содержание полезного компонента в теряемой и разубоживающей вмещающей породе или законтурной некондиционной рудной массе,перемешиваемые при отработке приконтактной зоны,. В отличие от распространенных на практике уравнений балансов запасов и металлов по месторождению, эти балансовые уравнения (1)-(3) отражают динамику их объемов непосредственно по выемочным приконтурным участкам рудного тела. Полные уравнения перемешивания разновидностей горной массы при выемке приконтурных полезных ископаемых выводится из (1-3) и имеют вид Основная модель отражающей динамики протекания процесса перемешивания и разделения рудопородной массы при отработке приконтактных участков рудных тел выводится исходя из аналитической основы закономерности перемешивания рудопородной массы (1-4) и описывается в виде Сущность закономерности описываемой с этой моделью (5) заключается в том, что по мере направленности экскаваторной селекции рудопородной массы к предельному достижению полноты извлечения запасов из недр при отработке приконтурных полезных ископаемых становится неизбежным повышение потерь руды до его предельного значения ПтПо, соответственно это сопровождается также неизбежным повышением засоряющих породных масс до его предельного значения ВтВо. В промежуточных уровнях отработки приконтурных участках имеют место конкретные значения потерь и разубоживания руд и уравнение (5) принимает численное выражение, если приконтактная зона отработана полностью на всю свою мощность, то соответственно потерь и разубоживания принимают предельные значения и приходится либо терять весь запас руды или предельно разубоживать руду (уравнение принимает нулевое равенство 00). По мере продвижения горных работ в пределе приконтурной зоны происходит рост значения р.м, и далее граничные контуры добычных и вскрышных зон сливаются в одну технологическую границу, разделяющую фронт работ на зоны вскрыши и добычи. Этот технологический контур разделения зоны вскрыши и руды является кондиционным оптимальным контуром, оцениваемым граничным пределом их контурного разделения. Базовая модель кондиционного граничного предела(г.п) на качество рудопородной массы формируемой при селективной выемке с учетом перемешиваемых качествоопределяющих и качествоснижающих параметров приконтурных разновидностей горной массы с учетом уравнений перемешивания (1-5) получена в виде При дальнейшем преобразовании (6) с учетом (1-5) и учитывая, что поскольку разделение рудопородной массы на объемы добычи и вскрыши происходит при каких-то конкретных значениях изменения потерь и разубоживания руд, которые могут быть равными нормативным их значениям (Пн, н) по карьеру, при котором получаемое значение граничного предела будет оптимальным. Соответственно,модель кондиционного граничного предела на качества 3 рудопородной массы перемешанных руд и пород при выемке приконтурных полезных ископаемых получено в виде Здесь параметр Гоп служит в качестве нормирующего регулянта,обеспечивающий оптимизационной сущности величины кондиционного граничного предела на разделение промышленных руд и вскрышных масс при добыче. По известным значениям величин г.п, Пн, н, не трудно определить границу контура перехода от вскрышной к добычной зоне выемки и инструментально его разбить в пределе мощности приконтурной зоны. Выемочная мощность приконтурных участков полезных ископаемых (пу) является одним из основных параметров отработки залежей как при селективных также и валовых способах выемки рудных запасов. По нему оконтуривают зоны выемки и проводится обоснование технологических схем и фронта развития селективной добычи. Этот параметр служит отправной основой оптимизации и планирования выходов качества,потерь,разубоживания и отходов рудных масс, используется при создании технологических процессов очистных работ и геолого-технологических решений по регулированию их при добыче. Однако на практике горной разработки часто это положение игнорируется в силу разнообразных причин. К основным из них следует выделить широко распространенного визуально-индивидуального подхода к определению размеров выемочной мощности приконтурных полезных ископаемых из-за недостаточности обоснованных модельных оценок, специально разработанных для условия валовой и селективной выемки запасов руд, а также прижитая практика пренебрежения преимуществами раздельной выемки и массовый характер использования валового способа. В методологическую основу обоснования модельной оценки определения выемочной мощности приконтурного полезного ископаемого положена концепция факторного анализа качествоопределяющих,качествоснижающих и отходообразующих рудопородных масс по приконтурным участкам путем аналитической оценки их влияния на формирование эффективных размеров выемки их запасов. При этом концептуальным положением выделения приконтурных участков полезного ископаемого и его искомой выемочной мощности по залежи служит геолого-технологическое критерийное условие, при котором осуществляется полная отработка его запасов без их потерь при добыче. Объем выемки горной массы по приконтурному участку полезного ископаемого, оконтуриваемый с помощью выемочной мощности (пу) эффективной для раздельной выемки его запасов без потерь руд представлен уравнением в виде где о - объем выемки рудопородной массы по приконтурному участку, м 3 ,- объемы перемешиваемых руд и пород при полной выемке запасов рудных и породных неровностей по приконтурному участку, м. Отношение площади геологической контактной поверхности, определяемой как произведение длины(к) и высоты контакта (к) ккк к площади технологической поверхности равной произведению длины (о) и высоты (0) забоя 0 по приконтурному участку полезного ископаемого,которое зависит от изменчивости геометрии рудных контактови может быть представлено оценкой в виде к/ е, где к - эмпирический коэффициент связи, рассчитываемого с привлечением фактических значений,, к и могут быть табулирован по . Показатель сложности рудных контактов по приконтурному участку полезного ископаемого с учетом их изменчивостиопределяется по формуле статистики н н где- соответственно максимальное и минимальное значения приконтактных неровностей по приконтурным участкам полезного ископаемого, м. При простых рудных контактов, носящих обычно прямые формы показателье 1 и 0, при случаях сложных рудных контактов обычно имеющих зигзагообразные формы -е 1 и 0. Модельная оценка определения выемочной мощности приконтурного участка полезного ископаемого исходя из (8), (9) получена в виде мощности (,,, ) не вызывает затруднений и подсчитываются с привлечением данных опробования и геометризации месторождения. Для упрощения статистических расчетов величини рекомендуется использовать функций плотности вероятностно-структурного и нормального распределений, по которым удовлетворительно описываются их значения но приконтурным участкам рудных полезных ископаемых. Способ реализуется следующим образом. После составления погоризонтных рабочих геологических планов с привлечением фактических значений опробования эксплоразведочных и буровзрывных скважин, результатов геометризации и качественного картирования месторождения с привлечением исходных величин Сб, в, Пн, Вн, П по приконтурному участку полезного ископаемого, по модельной оценке(7) рассчитывается величина кондиционного граничного предела дифференцированным значениям устанавливаются оптимальные границы добычных и вскрышных зон по модельной оценке (10) рассчитывается величина выемочной мощности(пу),по которому оконтуриваются приконтурные участки полезного ископаемого с учетом их сложности. Пример. Расчет оптимальных значений кондиционного граничного предела на качество рудопородной массы (фк.р) и выемочной мощности приконтурных участков (пу) проведены путем использования фактических данных отработки приконтурных участков залежей по ЮжноКемпирсайским хромитовым месторождениям,разрабатываемых карьерами Донского ГОКа. Оптимальное значение кондиционного граничного предела г.п рассчитано по оценке (7) по исходным данным 1) Сб 50,2, в 0 2) Сб 45, в 0 3) Сб 35,в 0, соответственно определения граничного предела и выемочной мощности показываютоптимальность результатов и реальная точность разделения руд и пород по приконтурному участку залежи обеспечивается за счет учета предельных и нормативных размеров потерь и разубоживания руд и содержаний в них полезного компонента комплексно с учетом их связи с качествообразующими рудопородными массами при добыче по разработанной модельной оценке определения граничного предела на разделение добычных и породных зондостоверность результатов оконтуривания зон приконтурных участков обеспечивается путем дифференциации выемочной мощности исходя из сложности геометрии формы рудных контактов по рекомендуемой аналитической оценке ее определения. оп оп 2 23,1, 3 17,8 (Гоп 0,96). Как видно из оп результатов расчета значения к.п по карьеру колеблются от 17,8 до 25,6. Если учесть, что минимальное бортовое содержание окиси хрома в руде согласно ГКЗ по этим Кемпирсайским хромитовым месторождениям принято равным б 30, это является вполне объективным. Такая разница между значениями бортового содержания и кондиционного граничного предела вытекает из установленного оптимального соотношения потерь и разубоживания руд по карьеру, согласно которого разубоживание руд в 7 раз выше чем их потерь 7,1 раз) при проектных их значениях, которые П Расчет величины выемочной мощности по приконтурному участку полезного ископаемого проведен по модельной оценке (10). Для этой цели использованы фактические значения величин,, Способ подготовки приконтурных полезных ископаемых к выемке при открытой добыче,включающий установление граничного предела (гп),определение выемочной мощности (пу), раздельное формирование приконтурных полезных ископаемых,отличающийся тем,что комплексную квалиметризацию формирования и реальную точность оконтуривания приконтурных полезных ископаемых при их подготовке обеспечивают за счет использования основных качествообразующих параметров выемки путем учета предельных (По, о) и оптимальных (Пн, н) значений потерь и разубоживания, содержаний руды (Сб) и породы по модельной оценке граничного предела гп(Сб вГоп)/1 Гоп, где Гопн/По-Пн, и за счет использования основных структурообразующих параметров приконтурных участков путем дифференцированного учета сложности приконтурных участков (п) с привлечением величин изменчивости контактаи амплитудных отклоненй приконтрактных н, по карьерам Донского хромитового ГОКа оценке выемочной мощности пуе Результаты расчета показали, что значение выемочной мощности в условиях залежей по Кемпирсайским хромитовым месторождениям равны пу 7,1 м. Это значит, что при изменении сложности геометрии формы рудных контактов в пределах от 1,0 до 2,8 размер выемочной мощности колеблется в пределах от 4,0 до 10 м. Результаты оценочного анализа и пример использования рекомендуемых модельных оценок минимальное значения приконтактных неровностей по приконтурным участкам полезного ископаемого.