Исследование параметров экскаваторных забоев при массовых взрывах в карьерах Мурунтау и Мютенбай

Для повышения эффективного освоения золоторудных месторождений открытым способом актуальной задачей горнодобывающего предприятия при добыче золотосодержащей руды являются – определение, контроль, нормирование и учет за величинами потерь и разубоживания руды, параметров экскаваторных забоев.

Ранее проведенные исследования по данной тематике отечественных и зарубеж-

ных ученых были посвящены экскаваторам с малой емкостью ковша. Интересные производственные данные приведены в работе Б. П. Юматова. Исследование изменения потерь и разубоживания руды авторами проводилось в зависимости от числа рядов скважин. На основании проведенных замеров в условиях Сорского месторождения отмечено, что при многорядном КЗВ потери увеличились в 6 раз, а разубоживание – в 3 раза по

MINING SCIENCE AND TECHNOLOGY сравнению с однорядным взрыванием. Эти дефекты многорядного взрывания авторы объясняют индивидуальными особенностями геолого-морфологического строения Сорско-го штокверка и несовершенством буровзрывных работ.

На самом деле они являются результатом того, что контуры рудных тел в развале не были известны, и поэтому экскавация взорванной горной массы осуществлялась «вслепую». В этой работе правильно отмечается, что использование метода инструментального выноса промышленных и непромышленных участков по развалу многорядного блока возможно лишь при точном учете степени трансформации рудных участков блока в процессе взрыва. В то же время возможность реализации такой операции при современной технологии буровзрывных работ ставится под сомнение.

Попытка теоретического определения размещения отдельных слоев уступа в развале предпринималась Г. Г. Ломоносовым. Им предложен алгоритм прогнозирования параметров развала, созданный на основе законов внешней баллистики. Суть алгоритма заключается в том, что на основе величины начальной скорости движения породы, используя законы внешней баллистики, можно определить траектории движения точек, расположенных на внешнем контуре разрушаемого уступа, что позволяет определить характер распределения пород из массива в развале горной массы.

В ходе разработки «Методики определения, нормирования и учета потерь и разубоживания руды при разработке карьеров Мурунтау и Мютенбай (V-очередь)» для рудника «М», Центрального рудоуправления Навоийского горно-металлургического комбината уточнялись и определялись исходные данные.

Технологические схемы отработки приконтурных зон

На основе анализа результатов исследований по потерям руды при открытой разра-

ботке месторождений установлено, что контактная зона представлена сложной формой поверхности контакта руда-порода, а в отдельных случаях может не иметь выделяемой поверхности контакта. Возможно выделение некоторого объема горной массы, расположенного в переходной зоне от балансовой руды к забалансовой или от одного сорта руды к другому. В зависимости от угла падения залежи и высоты добычного уступа контактная зона может иметь различную ширину.

Размер контактной зоны в плане и в поперечном направлении зависит от ряда факторов:

• -    содержаний полезных компонентов в контактной зоне;

• -    угла падения рудного тела в контактной зоне;

• -    высоты рабочего уступа;

• -    визуальной различимости руды и породы.

Отработка контактных зон может осуществляться продольными или поперечными заходками. Выбор типа заходки зависит от следующих факторов:

• -    криволинейности линии контактной зоны в плане;

• -    степени визуальной различимости руды и породы в контактной зоне;

• -    степени криволинейности плоскости контакта «руда-порода» в вертикальных сечениях;

• -    параметров рудных тел - простирание, мощность, угол падения.

Чем менее криволинейна линия контактной зоны в плане и чем больше ее протяженность, тем целесообразнее селективная отработка контактной зоны, так как в данном случае экскаваторная заходка почти не меняет своего направления. Выбор продольной или поперечной схем отработки контактных зон осуществляется на основе требований к качеству добываемого сырья. Продольную схему отработки следует выбирать при условиях большой протяженности контактной зо-

MINING SCIENCE AND TECHNOLOGY ны без изменения направления, поперечную – при наличии сильно искривленной и изменчивой по направлению линии контактной зоны в плане.

В настоящее время при использовании блочной модели подсчета запасов в контуре разрабатываемого уступа, который считается выемочной единицей, выделяются следующие сорта руды:

• - три сорта богатой руды, располагаемых в центральной части разрабатываемой рудной залежи (ядро залежи), а именно:

• а)    балансовая руда с содержанием металла свыше 4,0 усл. ед;

• б)    балансовая руда с содержанием металла от 2,0 до 4,0 усл. ед;

• в)    балансовая руда с содержанием металла от 1,50 до 2,0 усл. ед;

• -    балансовая руда с содержанием металла от 1,0 до 1,50 усл. ед;

• -    балансовая руда с содержанием металла от 0,50 до 1,0 усл. ед;

• -    забалансовая руда с содержанием от 0,40 до 0,50 усл. ед;

• -    порода – минеральная масса с содержанием ниже 0,40 усл. ед.

Для составления сортовых планов экскаваторной выемки в пределах разрабатываемого уступа при текущем планировании три сорта балансовой руды ( а , б , в ) из-за малого объема обычно объединяются в один сорт балансовой руды с содержанием металла свыше 1,50 усл. ед, который добывается селективно, складируется в отдельный рудный склад секционного типа и служит для шихтовки более бедных сортов руды, отправляемых на переработку на ГМЗ-2. Это позволяет стабилизировать содержание металла в товарной руде, направляемой на переработку, и обеспечивает постоянство производства конечной продукции.

Анализ параметров экскаваторной выемки руды в контактных зонах произведен по следующим сортам руды:

• -    балансовая руда с содержанием металла свыше 1,50 усл. ед. (обозначается Б – «Богатая»);

• -    балансовая руда с содержанием металла от 1,0 до 1,50 усл. ед. (обозначается С – «Средняя»);

• -    балансовая руда с содержанием металла от 0,50 до 1,0 усл. ед. (обозначается б – «бедная»);

• -    забалансовая руда с содержанием металла от 0,40 до 0,50 усл. ед. (обозначается З – «Забалансовая»);

• -    порода с содержанием металла менее 0,40 усл. ед. (обозначается П – «Порода»).

Представленное разделение рудной массы по сортам соответствует утвержденным кондициям на разработку месторождений Мурунтау и Мютенбай в контурах V-очереди.

Анализ контактных зон «руда – вмещающие породы» по месторождениям «Мурун-тау» и «Мютенбай» позволил составить классификацию их проявления.

Представленное разделение рудной массы по сортам соответствует утвержденным кондициям на разработку месторождений Мурунтау и Мютенбай в контурах V-очереди.

Анализ контактных зон «руда – вмещающие породы» по месторождениям «Мурун-тау» и «Мютенбай» позволил составить классификацию их проявления.

Приведенная классификация охватывает особенности геологического строения контактной зоны, качественные характеристики вмещающих пород, сорта руд и пород, содержание полезного компонента по отношению к горнотехническим параметрам ведения горных работ (согласное или несогласное падение контактной зоны, линии откоса уступа и фронта работ, угол падения контакта) (рис. 1).

Рис. 1. Классификация контактных зон

Fig. 1. Classification of contact zones

MINING SCIENCE AND TECHNOLOGY

Для проведения анализа отобраны основные типы контактных зон на сортовых планах, представленных специалистами Навоийского ГМК. Исследуемые контактные зоны являются границами между сортами руд, выемка которых производится селективно по вынесенным ориентирам. Предусматривается совместная отработка всех сортов руды и породы с сохранением структуры массива. Граница между сортами руды и породы принята вертикальной в пределах вынимаемого уступа.

В этом случае забой в вертикальном сечении можно условно разделить на правую и левую части с соответственно рудой одного сорта и рудой другого сорта, рудой одного сорта и породой, или наоборот, в зависимости от направления экскаваторной выемки. Содержание металла в горной массе прикон-тактной зоны принято среднее для вынимаемого сорта руды и, соответственно, среднее содержание металла в сорте, граничащем и примешиваемом к вынимаемому сорту руды.

Граничное содержание на контакте между сортами руды или породы принято равным бортовым содержаниям для разделения сортов руды и породы. Ширина прикон-тактной зоны, где происходит перемешивание различных сортов руды и породы, определялось графоаналитическим способом в зависимости от угла откоса при экскаваторной выемке взорванного массива. Угол откоса принят максимальным как для поперечной, так и для продольной заходки – 49 и 53º. Ширина контактной зоны в границах: от П = 0, Р = max до П = max, Р = 0 составила до 13,0 м (рис. 2).

Соотношение протяженности интервалов сортов руды на выемочном контуре определялось исходя из равенства содержания металла на границе выемочного контура С вк , принятого содержания для разделения руд на сорта при подсчете запасов С бс . Значение С бс принято по существующему разделению руды на сорта при планировании добычи в ка-

В этом случае длина рудного и породного интервалов на границе между сортами руд при выемке определяется из равенства:

H • С бс = h р • С р + h п • С п ,

h р

н •"

—

С п )

( С р - С п )   ’

h п = н - h р ,

где H – высота вынимаемого слоя на границе между раздельно вынимаемыми сортами руды; h р – длина интервала вынимаемого сорта в забое или рудного интервала на границе руды с породой; h п – длина породного интервала в забое на границе с вынимаемым сортом руды или породного интервала на границе руды с породой; С р – содержание золота в руде на выемочном контуре (при нормировании среднее содержание золота для вынимаемого сорта); С п – содержание золота в примешиваемой горной массе (при нормировании среднее содержание в сорте, граничащем с вынимаемым сортом руды); С бс – граничное (бортовое) содержание для разделения сортов руды, руды и породы.

На рис. 2: L – длина элементарного рудного блока или длина линии отгрузки при нескольких гранях отгрузки, м; S р – площадь треугольника потерь руды в элементарном рудном блоке, м; S п – площадь треугольника примешивания соседнего сорта руды или разубоживания породой элементарного рудного блока, м; α – угол, при котором начинает подрабатываться верхний контур взорванной горной массы при черпании ковшом экскаватора по подошве уступа (определяется экспериментально), град.; С бс – граничное (бортовое) содержание для разделения сортов руды, руды и породы, усл. ед; C п – содержание золота в разубоживающей горной массе, усл.ед; C р – содержание золота в элементарном рудном блоке, усл. ед; l Δ – ширина приконтур-ной зоны, м; Δ р – расстояние до установки флажка-указателя границы горной массы, отгружаемой как руда, м.

рьере.

MINING SCIENCE AND TECHNOLOGY

Б ← П

L

П ← Б

l Δ

Δ р

l Δ

Δ р

С п

С бс

С р

S п

S р

S р

С р

Элементарный блок

С бс

S п           С п

_α п

Рис. 2. Схема образования потерь и разубоживания в откосах уступа при входе в руду и выходе забоя экскаватора из руды

Fig. 2. Schematic of losses and dilution generation in bench slopes when scooping blasted ore mass:

L – the length of an elementary ore block or the length of the loading line at several sides of loading, m; S р – the area of an ore loss triangle in an elementary ore block, m ² ; S п – the area of a triangle of admixing the neighboring ore grade or dilution by a rock for an elementary ore block, m ² ; α – the angle at which the upper contour of the blasted rock mass begins to be undermined when scooping along the bench bottom (to be determined experimentally), degrees ; С бс – cut-off grade of gold for the separation of grades of ore, ore and rock, conditional units; C п – gold grade in the diluting rock mass, conditional units; C _p – gold grade in the elementary ore block, conditional units ; l Δ – width of the border zone, m; Δ _p – the distance to the flagindicator to be installed for indicating the boundary of the rock mass loaded as ore, m)

В рамках проведения анализа рассмотрены различные варианты селективной выемки руды в контактных зонах различных сортов руды в зависимости от направления экскаваторной выемки.

Принято: при выемке руды от более богатой в сторону более бедной отступить от контакта на величину треугольника потерь, при направлении выемки от бедной к более богатой – на величину треугольника разубоживания.

Углы откоса экскаваторных заходок приняты на основании проведенных натурных замеров на карьерах Мурунтау и Мютен-бай и составляют для канатных экскаваторов 49°, для гидравлических 53°.

Результаты проведения натурных замеров в экскаваторных забоях карьеров Мурунтау и Мютенбай

Произведены замеры параметров экскаваторных забоев на карьерах Мурунтау и Мютенбай при следующих условиях работы экскаватора:

• -    полным уступом с высотой развала 19–21 м;

• -    полным уступом с высотой развала 12–14 м при отгрузке «шапки взрыва»;

• -    проходке и подборе съезда.

Во всех вышеперечисленных экскаваторных забоях произведены замеры углов откоса и высоты развала при экскаваторной выемке рудной массы. Также учитывался применяемый тип экскаватора – канатный или гидравлический. По каждому забою производились 2–3 замера и определялся средний угол откоса при экскаваторной выемке рудной массы для данного типа экскаватора.

Результаты определения углов откоса экскаваторных забоев приведены в табл. 1.

На следующем этапе проведения натурных замеров измерялись высота уступа в массиве и параметры развала до и после производства взрывных работ при следующих схемах рудоподготовки массива к экскавации:

MINING SCIENCE AND TECHNOLOGY

• -    в нормальных условиях, когда взрывание рудного массива производится на подобранный забой или подпорную стенку требуемой толщины;

• -    в зажатой среде с образованием «шапки взрыва»;

• -    в краевых частях уступа.

На следующем этапе проведения натурных замеров измерялись высота уступа в массиве и параметры развала до и после произ-

водства взрывных работ при следующих схемах рудоподготовки массива к экскавации:

• -    в нормальных условиях, когда взрывание рудного массива производится на подобранный забой или подпорную стенку требуемой толщины;

• -    в зажатой среде с образованием «шапки взрыва»;

• -    в краевых частях уступа.

Таблица 2

The results of the field measurements of the blasted rock shotpile parameters

Горизонт	Высота уступа, м	Применяемая технология взрывных работ	Высота взорванного уступа, м
			от	до	средняя
Карьер Мурунтау
+330	15	С образованием «шапки» взрыва	17	30,8	24,0
+135	15	С образованием «шапки» взрыва в краевых частях	16	19,0	17,0
Карьер Мютенбай
+315	15	С образованием «шапки» взрыва	23	26,8	25,5
+315 (блок 1)	10	В зажатой среде	15	27,3	21,2
+315 (блок 2)	10	В зажатой среде	16,5	26,3	20,9
+300	15	На подобранный забой	13,8	22,0	17,2

Таблица 1

Углы откоса экскаваторных забоев

Slope angles of quarry faces

Тип экскаватора	Вид работ	Угол откоса, град.
		от	до	средний
Карьер Мурунтау
ЭГ №12	Полным уступом	52	55	53
Карьер Мютенбай
ЭКГ №77	Отгрузка «шапки взрыва»	45	50	49
ЭКГ №60	Полным уступом	52	55	53
ЭГ №14	Проходка съезда	47	51 (подбор съезда)	-

Результаты проведения натурных замеров параметров развала

На карьерах рудника «М» принята порядная схема расположения взрывных скважин по сетке 5,6×5,6 м, бурение скважин в пределах отрабатываемого уступа производится по буровому проекту, скважины, расположенные в контуре рудной залежи, являются эксплуатационно-разведочными, в которых через каждые 5 м производится отбор бурового шлама. В отобранных пробах бурового шлама в лаборатории определяется со-

держание металла и устанавливается среднее содержание металла в ячейке блочной модели, привязанной к данной скважине.

Для каждого конкретного блока составляется Проект заряжания скважинных зарядов, в котором указывается схема монтажа взрывной сети, обеспечивающая требуемое направление прохождения инициирующего импульса и очередность взрывания скважинных зарядов.

MINING SCIENCE AND TECHNOLOGY

В соответствии с конкретными горнотехническими условиями и параметрами используемого выемочного оборудования различают следующие виды образования развала горной массы взорванного блока:

• -    нормальные условия, когда высота развала соответствует высоте черпания применяемого экскаватора;

• -    с образованием «шапки» взрыва по оси развала;

• -    с образованием «шапки» взрыва у борта уступа – применяется в краевых частях.

При проведении натурных замеров определялись отметки массива до взрыва и после проведения взрывных работ, после чего определялась высота образовавшегося развала.

Результаты проведения натурных замеров параметров развала приведены в табл. 2.

Заключение

По результатам проведения натурных замеров фактических углов откоса и параметров развала взорванных пород можно сделать следующие выводы:

• -    фактические углы откосов экскаваторных забоев составили следующие значения:

• -    при отгрузке «шапки взрыва» и применении канатных экскаваторов – 49º;

• -    при выемке рудной массы полным уступом – 53º, независимо от типа применяемого экскаватора;

• -    углы откоса экскаваторного забоя – 49º для канатного экскаватора и 53º для гидравлических экскаваторов – приняты для производства дальнейших расчетов;

• -    необходимо отметить, что фактические углы откосов экскаваторных забоев ниже углов откосов, принятых в используемой рудником методике расчета, где угол откоса составляет 70–75º;

• -    увеличилась ширина приконтурной зоны с 7 до 13,0 м (49º) и с 7 до 11,3 м (53º), где образуются потери и разубоживание балансовой руды, вследствие этого увеличились площади треугольников потерь и разубоживания;

• -    высота развала взорванных пород при взрывании на подпорную стенку или подобранный забой не превышает высоты черпания применяемых экскаваторов;

• -    при взрывании в зажатой среде с образованием «шапки взрыва» высота развала взорванных пород превышает высоту черпания экскаваторов, это обстоятельство ограничивает область применения гидравлических экскаваторов;

• -    при взрывании в краевых частях уступа направление отбойки горной массы и образование развала происходит у борта уступа;

• -    при взрывании в зажатой среде в верхней части развала происходит интенсивное перемешивание прихватываемой породы и всех сортов руды, поэтому при отгрузке «шапки взрыва» возможна только валовая выемка рудной массы. Нижняя часть взорванного уступа больше сохраняет геологическую структуру массива и может быть отработана селективно с разделением рудной массы по сортам;

• -    при составлении «Методики…» следует рассмотреть возможность разделения уступа высотой 15 м на два подуступа по 7,5 м;

• -    при взрывании массива для соблюдения требуемого направления импульса и очередности взрывания в контур отбойки включаются безрудные скважины, которые увеличивают разубоживание балансовой руды, возникает конструктивное разубоживание, которое необходимо учесть при составлении «Методики…».

MINING SCIENCE AND TECHNOLOGY

MINING SCIENCE AND TECHNOLOGY

ГОРНЫЕ НАУКИ

И                                             ТОМ 4, № 1 (2019)

MINING SCIENCE AND TECHNOLOGY