Определение годовой производственной мощности рудника по скорости понижения выемки.

Определение годовой производственной мощности рудника по скорости понижения выемки.

При наклонных и крутопадающих месторождениях годовая производственная мощность рудника определяется по методу акад. АН СССР Агошкова М. И., учитывающему горнотехническую возможность годового понижения очистной выемки месторождения

, (1)

где V – средняя скорость годового понижения очистной выемки по всей рудной площади по вертикали, м (табл. 1);

S = m L – площадь горизонтального сечения рудного тела, м²;

m – средняя горизонтальная мощность рудного тела, м;

L – длина рудного тела по простиранию, м;

g – плотность руды в массиве, т / м³;

К_u – коэффициент извлечения, доли ед.;

К₁ – поправочный коэффициент на угол падения рудного тела (табл. 2);

К₂ – поправочный коэффициент на мощность рудного тела (табл. 3);

К_к = 1 - р – коэффициент качества руды;

r – коэффициент разубоживания руды;

Для определения значения годового понижения V следует пользоваться таблицей 8.2, где к шахтным полям очень больших размеров относятся поля длиной свыше 1, 5-2 км, в больших – от 1 до 1, 5-2 км, средних – от 0, 5 до 1 км, небольших – менее 0, 5 км.

Таблица 1 - Годовое понижение уровня очистной выемки в зависимости от размеров шахтных полей

Размеры шахтных полей и число этажей в выемке	Годовое понижение выемки V, м
Поля очень больших размеров одноэтажная выемка двухэтажная выемка	8 –15 10 – 20
Поля больших размеров одноэтажная выемка двухэтажная выемка	15 – 22 15 – 25
Поля средних размеров одноэтажная выемка двухэтажная выемка многоэтажная выемка	15-25 18 – 30 20 – 40
Поля небольших размеров одноэтажная выемка двухэтажная выемка многоэтажная выемка	18 – 30 22 – 45 30 – 60

Значение V в верхних пределах следует принимать при небольшой мощности рудных тел, нижние пределы – для мощных месторождений, соответственно – верхний предел отвечает месторождениям с простой морфологией, спокойным залеганиям, нижний – месторождениям со сложной морфологией и значительными тектоническими нарушениями.

Значения V в таблице 8.2 даны для месторождений мощностью 5-15 м и с углом падения а = 60°.

Для месторождений иной мощности и с иным углом падения в значение V нужно вводить поправочные коэффициенты К₁ и К₂, приведенные в таблице 2.

Таблица 2 - Поправочные коэффициенты на угол падения и мощности рудного тела

Угол падения	Значение поправочного коэффициента	Мощность рудных тел	Значение поправочного коэффициента, К₂
	1, 2	маломощные (до 5 м)	1, 25
	1, 0	средней мощности (5-15 м)	1, 0
	0, 9	мощные (5-25 м)	0, 8
	0, 8	очень мощные (более 25 м)	0, 6

Определение годовой производственной мощности рудника по количеству очистных блоков (метод проф. Панина И. М.)

, (2)

где n₀ – число блоков, находящихся в одновременной очистной выемке;

P₀ – среднемесячная производительность блока;

К_уд – удельный вес добычи руды из очистных работ в общей добыче;

y – коэффициент резерва.

Общее число блоков п может быть определено

п = n_п + n_н + n_о,

где n_п – число блоков в одновременной подготовке;

n_н – число блоков в одновременной нарезке;

n_о – число блоков в одновременной очистной выемке.

Единственным требованием для равномерного развития горных работ является сохранение постоянного числа блоков, находящихся под очистной выемкой, т.е. n_о = const. Для выполнения этого требования необходимо, чтобы за время очистной выемки в " n_о" блоках такое же число блоков было нарезано и подготовлено. Это требование можно выразить в виде:

где t_o – срок очистной выемки блока;

t_n – срок подготовки блока;

t_н – срок нарезки блока.

(3)

Общее число блоков в пределах шахтного поля будет

(4)

где q – количество одновременно разрабатываемых рудных тел;

г_i– количество одновременно разрабатываемых этажей;

L_i – длина рудного тела на этажах, м;

L_б – длина блока, м.

Значения t_o, t_н, t_nопределяются из графика отработки блоков.

Среднемесячная производительность блоков в период очистной выемки Р_б определяется расчетом.

Удельный вес добычи руд из очистных работ в общей добыче К_уд зависит от применяемой системы разработки и берется из распределения добычи руды по стадиям работ: подготовка, нарезка и очистная выемка. Коэффициент резерва блоков y принимается равным 1, 15 ¸ 1, 3.

Определение высоты этажа

В практике эксплуатации месторождений полезных ископаемых под высотой этажа понимают вертикальное расстояние (проекция наклонной высоты на вертикальную плоскость) между откаточным и вентиляционным штреками. Однако в технико-экономических расчетах принимается наклонная высота, выражающая фактическое расстояние между откаточным и вентиляционным штреками.

H = h sin a,

где Н – высота этажа, h – наклонная высота этажа, a – угол падения рудного тела.

На выбор высоты этажа влияют в основном следующие факторы: геологические – элементы залегания рудного тела и его морфология, физико-механические свойства вмещающих пород и руды; горнотехнические – системы разработки, порядок отработки шахтного поля, безопасность ведения горных работ, содержание полезных компонентов в руде, объемы и сроки проведения капитальных и подготовительных работ и себестоимость 1 т добытой руды.

Подготовка этажа может быть осуществлена тремя способами:

1. Нарезкой блоков, камер и других очистных выработок на этаже с откаточного горизонта;

2. Разделением этажа на ряд подэтажей выработками, пройденными от наклонных съездов;

3. Ярусными – разделением этажа на ярусы (полосы из нескольких подэтажей) выработками, пройденными от шахтных или слепых стволов.

Высота этажа определяется, исходя из условий обеспечения годовой производственной мощности шахты и подвигания очистных работ по простиранию.

Высота этажа при разработке пластовых месторождений определяется по формуле

(13)

где А – годовая производственная мощность шахты или рудника, т/год;

Р – коэффициент разубоживания, доли ед.;

L₀ – годовое подвигание очистных работ по простиранию L_o = n × l,

n – число крыльев в этаже; l – годовое подвигание очистных работ по простиранию в одном крыле, м;

m – средняя мощность пласта, м;

g – плотность угля или руды в массиве, т / м³;

h – коэффициент извлечения, доли ед.

При разработке рудных месторождений определить годовое подвигание фронта очистных работ по простиранию прямым измерением не представляется возможным. Поэтому для определения высоты этажа при разработке рудных месторождений вводится понятие эквивалентной длины годового подвигания одного добычного блока l_эб.. Она определяется по формуле

l_эб = м/год (14)

где l_б –длина очистного блока, м;

t_б – время полной отработки одного блока длиной l_б.

Эквивалентная длина годового подвигания фронта очистных работ представляет собой часть длины блока, приходящаяся на единицу срока его эксплуатации.

Так как срок эксплуатации каждого блока длиной l_б составляет несколько лет, то можно определить долевую часть длины блока, приходящуюся на обеспечение его годовой производительности.

Количество блоков, необходимых для обеспечения годовой производственной мощности рудника: n = , где а_б – годовая производительность блока (т/год), определяемая производительностью виброустановок, погрузочных машин, скреперных установок и др., применяемых для выпуска и погрузки отбитой руды блока.

Общая длина годового подвигания фронта очистных работ

L_об= n × l_эб или

Высота этажа при разработке рудных месторождений определяется формулой Цой Л. С.

(15)

С учетом различных факторов полученное значение высоты этажа корректируется в большую или меньшую сторону, что требует пересчета количества блоков при постоянстве годовой производственной мощности рудника.

Высота этажа может корректироваться в соответствии с практическими данными, приведенными в таблице 3.

Таблица3. - Рекомендуемая высота этажа для различных систем разработки (м) по Агошкову М.И. и Малахову Г.И.

Система разработки	без промежуточного горизонта	с промежуточным горизонтом
от	до	от	до
1. Потолкоуступная и сплошная с распорной крепью
2. Подэтажные штреки
3. С магазинированием руды
4. Горизонтальные и наклонные слои с закладкой
5. С креплением без закладки
б. Со станковой крепью и закладкой
7. Слоевое обрушение: – крутое падение – пологое паление
В. Подэтажное обрушение
9. Этажное обрушение
10. Комбинированные системы: – с закладкой камер – с открытыми и магазинированными камерами

1осн [118-145] 2осн [165-171]

Контрольные вопросы

1. Какие параметры рудника являются основными?

2. Какими способами определяется годовая производственная мощность рудника?

3. В чем заключается недостаток метода определения годовой производственной мощности рудника, предложенного акад. М.И. Агошковым?

4. В чем заключается сущность метода определения годовой производственной мощности, предложенного проф. Паниным И.М.?

5. Напишите формулу Тейлора для определения годовой производственной мощности рудника.

6. Как определить размеры шахтного поля?

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОН СДВИЖЕНИЯ

Сдвижение пород происходит по криволинейным поверхностям, но при выполнении графических построений их принимают за плоскости, образующие с горизонтом углы сдвижения и углы разрывов.

По углам сдвижения можно определить возможные зоны деформации поверхности. Это позволяет принимать решения о размещении поверхностных и подземных горнотехнических сооружений, которые могут выйти из строя даже при небольших деформациях горного массива.

Обезопасить сооружения от последствий сдвижения вмещающих пород можно следующими методами:

– расположением сооружений за пределами зоны сдвижения;

– оставлением под сооружениями охранных целиков из руды;

– применением твердеющей закладки.

При определении зон сдвижения горных пород различают:

– угол сдвижения пород лежачего бока β _л;

– угол сдвижения пород висячего бока β _в;

– угол сдвижения пород по простиранию δ .

Углы сдвижения горных пород зависят от их физических, прочностных, деформационных свойств, слоистости, трещиноватости и других факторов. В таблице 3.1 приведены ориентировочные значения углов сдвижения в зависимости от коэффициента крепости и строения пород.

					Таблица 3.1

Показатель			Породы

	слоистые		крепкие	Наносы

Коэффициент крепости f	Менее 5	Более 5		Более 10	–

Угол сдвижения, град	50–60	60–75		75–85	35–45

Фактические углы сдвижения могут быть меньше, чем запроектированные, поэтому в целях безопасности поверхностные сооружения располагают на определенном расстоянии от зоны сдвижения. Это расстояние называется бермой безопасности.

На рис. 3.1 приведен пример определения места расположения вертикального ствола на поверхности вне зоны сдвижения.

Рис. 3.1. Построение зоны сдвижения горных пород: 1 – ствол; 2 – предохранительная берма на поверхности; 3 – граница сдвижения пород;

α – угол падения рудной залежи; β _л и β _в – углы сдвижения пород соответственно лежачего и висячего бока; φ – угол сдвижения в наносах

ПОСТРОЕНИЕ ОХРАННЫХ ЦЕЛИКОВ

Если ствол шахты пересекает рудное тело, то для поддержания ствола в рабочем состоянии в рудном теле оставляют охранный целик. Построение охранного целика производят следующим образом (рис. 3.2). На разре-зе в крест простирания рудного тела в районе ствола выделяют площадку, необходимую для размещения поверхностных сооружений с учетом берм безопасности. Далее определяют зону сдвижения – первоначально в наносах, а затем в коренных породах. Линия пересечения поверхностей сдвижения с рудной залежью является границей охранного целика.

Рис. 3.2. Схема построения охранного целика: 1 – промплощадка; 2 – берма безопасности; 3 – охранный целик

Разработка охранных целиков сопряжена со значительными техническими трудностями. Потери руды при их отработке достигают 30–50%. Кроме того, в охранных целиках на длительный срок консервируются большие запасы руды, особенно в мощных месторождениях.

Лекция 8. Способы подготовки шахтного поля

Общая схема очередности подготовки к отработке шахтного поля сводится к разделению его вскрытой площади, как по простиранию, так и по падению на части, которые в свою очередь затем раскраиваются на выемочные участки.

Подготовкой шахтного поля называют проведение подготовительных и нарезных выработок, обеспечивающих условия для ведения очистной выемки на ряде выемочных участков.

При разработке месторождений горизонтального и пологого падения шахтное поле разделяют обычно горизонтальными и наклонными выработками на панели или столбы, в которых ведут очистную выемку той или иной системой разработки. В некоторых случаях при разработке мощных рудных тел горизонтального и пологого залегания шахтное поле может быть разделено горизонтальными и восстающими выработками на блоки.

При разработке месторождений наклонного и крутого падения шахтное поле по падению, как правило, разделяют горизонтальными выработками на этажи, которые в последующем нарезаются восстающими или наклонными выработками на блоки.

Термин " блок" имеет двоякий смысл. В одном случае при разработке рудных месторождений блоками называют выемочные участки, нарезанные горизонтальными и восстающими выработками в пределах этажа, отрабатываемые, как правило, одной и той же системой разработки. В другом случае блоком называют часть шахтного поля, вскрытую с поверхности воздухоподающим и воздухоотводя-шим стволами, предназначенными для обособленного (секционного) проветривания выработок. Транспортирование и подъем горной массы осуществляют, соответственно, по откаточному штреку и подъемному стволу, общим для всех блоков. При этом подъемный ствол, как правило, располагается в центральном блоке.