Практический анализ исследования по поиску минимального коэффициента разубоживания при разработке маломощных жил

http://www.amcconsultants.com/

Сотрудниками компании AMC было проведено множество исследований по снижению коэффициента разубоживания при механизированной отработке маломощных жил (МЖ) на действующих рудниках. Отработка велась глубокими шпурами с открытым забоем (LHOS) и механизированной выемкой с закладкой (CAF). Разубоживание бывает как плановым, так и внеплановым. При плановом разубоживании учитывается пустая порода, включаемая в забой при проектировании контура добычной выработки. Коэффициент планового разубоживания зависит от геометрии жилы, её мощности, угла падения рудного тела и локальных геомеханических характеристик вмещающих пород. Внеплановое разубоживание случается при вывале пород, являющемся результатом плохо проведённых БВР, или при захватывании пустой породы при выемке породы в ходе очистки забоя. В настоящей статье приводится общий (не детализированный) обзор исследования, проведённого сотрудниками компании АМС в целях определения оптимального (минимального) коэффициента разубоживания, обоснованно применимого для данного рудного тела, состоящего из маломощных жил.

Характеристики жилы

Исследование началось с изучения характеристик жилы с целью определения в общих чертах её изменчивости по мощности, геометрии и скрытой протяжённости (по простиранию и по падению), а также, насколько это практически возможно, определения геомеханических характеристик, могущих повлиять на применимость тех или иных методов добычи. Были получены следующие результаты:

  • Согласное простирание жилы составляет 1 500 м.
  • Мощность жилы варьируется от 0,5 м до >5 м.
  • Устойчивость пород варьируется от плохой до хорошей вкрест простирания и вдоль на глибину.
  • Для обеспечения устойчивости массива горных пород рассматривается вариант закладки цементированной пустой породой.
  • Добыча ведётся методами LHOS и CAF с возможной оптимизацией параметров подэтажного пространства и последовательности добычных операций.

Сценарии оптимизации параметров разубоживания

Исходя из результатов изучения характеристик жилы, специалисты пришли к заключению, что минимальный коэффициент разубоживания для метода добычи LHOS и CAF может быть достигнут при:
• Мощности жилы 1,5 м, 2,25 м, 3,5 м и 5 м.
• Изменяющихся размерах рудных штреков с прямоугольным или полигональным поперечным сечением.
• Углах падения рудного тела 61°, 66°, 68° и 72°.

Формула

Для расчёта коэффициента разубоживания, консультанты компании АМС использовали приведённую ниже формулу. Были расчитаны коэффициенты как планового, так и внепланового разубоживания. Общее разубоживание представляет собой сумму планового и внепланового разубоживания (Рис. 1.1 и Рис. 1.2). Данный метод был выбран из большого числа альтернативных вариантов расчёта коэффициента разубоживания.
Коэффициент разубоживания является оптимальным при соблюдении баланса с коэффициентом извлечения руды. Учитывая заданную для данного исследования ценность руды, коэффициент извлечения руды имел приоритет над коэффициентом разубоживания, и целевой коэффициент извлечения был равен 100%.

Рис. 1.1 Разубоживание при отработке глубокими шпурами с открытым забоем (LHOS)

Рис. 1.2 Разубоживание при выемке с закладкой (CAF)

Сравнительный анализ практических примеров

Консультанты компании АМС использовали сравнительный анализ реальных практических примеров для определения коэффициентов разубоживания, встречавшиеся на разных рудниках, занимавшихся разработкой маломощных жил. Эти рудники отличались друг от друга набором проходочной техники, схемами расположения шпуров в забое и процессами/рекомендациями по техническому обслуживанию.

Оборудование

Консультанты компании АМС изучили существующий на руднике парк проходочного оборудования (буровые каретки, ПДМ, станки для бурения длинных шпуров и установки болтов крепи) и установили оптимальные схемы расположения шпуров для выбранных мощностей и углов падения жил, сечений штреков (квадратного или полигонального), размеров штреков (высоты и ширины) и методов добычи. Эти схемы готовы были к немедленному применению в целях снижения коэффициента разубоживания без необходимости приобретения длополнительной техники.

Консультантами компании АМС был также определён оптимальный набор проходочного оборудования для снижения разубоживания. Для этого необходимо было приобрести малую технику заниженного профиля и уменьшить параметры сечения проходки.

Оптимизация параметров забоя и разубоживания при проходке штреков

Консультантами компании АМС был проведён полноценный глубокий анализ с целью определения минимальных коэффициентов разубоживания как для метода LHOS, так и для CAF, с использованием упомянутых выше формул. При этом, для получения минимального коэффициента разубоживания и максимального процента извлечения, были тщательно изучены все аспекты: мощности и углы падения жил, сечения и размеры штреков. При определении параметров сечения штреков учитывалась как возможность использования существующего оборудования, так и вариант приобретения оптимального набора проходочной техники.
В целом, минмальный коэффициент разубоживания был получен при использовании оптимального набора проходочной техники и уменьшении размеров рудных штреков при применении метода LHOS, или минимально практически возможной высоты штреков при использовании CAF.

Минимальный коэффициенрт разубоживания при использовании метода LHOS варьировался от 66% (ширина забоя = 1,5 ; мощность жилы = 05 м) до 9%. Для жил мощностью 5 м минимальный коэффициент разубоживания 9% может быть достигнут при условии проходки в грунтах хорошей крепости с 20-метровым интервалом между подэтажами и размерами сечения рудного штрека либо 5 м в ширину на 3 м в высоту, либо 5 м х 5 м по ширине и по высоте; в менее устойчивых породах коэффициент разубоживания возрастатет до 10%.

Основным результатом для метода CAF стали коэффициенты: 28% для жилы мощностью 1,5 м и 11% для жилы мощностью 5 м.
Консультантами компании АМС использовались идеальные результаты по коэффициенту разубоживания для создания схем расположения шпуров, которые включали в себя: отрезную щель, кольца отбойных шпуров, удельный расход ВВ (PF) для метода LHOS. Для метода CAF схемы расположения шпуров включали в себя: рисунок расположения шпуров, мощность заряда и удельный расход ВВ.

На Рис. 1.3 приведён пример проектной проходки методом LHOS по несогласной жиле

1.1 Практические рекомендации и меры по снижению коэффициента разубоживания

Идеальные показатели разубоживания затрагивают три следующих аспекта: оптимизация параметров сечения штрека, усовершенствоание процессов БВР и общий контроль качества.

Рудный штрек:

  • Для отработки более узких жил необходимо использовать оборудование, размеры которого соответствуют параметрам сечения штрека 2,7 м в ширину и 3 м в высоту.
  • Полигональное сечение.
  • Сведение к минимуму вклинивания в породы рудного тела.
  • Пересмотр процессов технического обслуживания при проектировании забоев для отработки маломощных жил.

Схема БВР:

  • Проходка отрезной щели с учётом вспомогательного восстающего (т.е. V30 – 760 мм)
    • Уменьшение диаметра шпура.
    • Применение рекомендованных схем расположения шпуров, включая контроль подрыва по периметру.
    • Ис пользование направляющих штанг (уменьшает риск искривления шпура).
  • Очистные БВР:
    • Применение эмульсии низкой плотности в забоях отработки маломощных жил.
    • Использование схем проведения БВР в очистных камерах (длинные шпуры и рудный штрек), рекомендованных консультантами компанииАМС.
    • Разработка пробной схемы производственного процесса для оптимизации апарметров БВР и снижения коэффициента разубоживания.

Общий контроль качества:

  • Все департаменты: Результаты планирования работ, проведения маркшейдерских, геологических и геотехнических исследований, разработок систем вентиляции и производственного процесса должны быть учтены при проектировании параметров очистных камер и всего рудника в целом.
  • Проводить съёмку по линии увеличения очистной камеры и отсчётной линии.
  • Применять исследованные процессы подготовки к буровым работам (обеспечение проходки шпура без отклонений).
  • В состав рабочей бригады БВР должен входить инженер по БВР.
  • При проведении БВР в каждой очистной камере проводить исследование на наличие пустот и трещин в породе.
  • Проводить регулярные количественные сверки между проектными и фактическими параметрами БВР.
  • Реализовывать на практике необходимые изменения и сообщать об этом всем заинтересованным сторонам.

Пол Салменмаки (Paul Salmenmaki)

Главный горный инженер

psalmenmaki@amcconsultants.com

Комментирование закрыто.