Потери и разубоживание руды

При разработке месторождений часть полезного ископаемого оставляют в недрах неизвлеченным или выдают на поверхность и направляют в отвал вместе с пустой породой. Потери составляют от 2—3% при разработке ценных руд до 10—20% при разработке руд средней ценности. Иногда они достигают 50%.

Потери подразделяют на общешахтные и эксплуатационные.

Общешахтными называют потери в охранных целиках около капитальных горных выработок, скважин, под зданиями, тех­ническими и хозяйственными сооружениями, водоемами, водонос­ными горизонтами, коммуникациями, в барьерных целиках между шахтными полями.

Эксплуатационными называют потери, происходящие в процессе добычи полезного ископаемого — в недоработанной части целиков у подготовительных выработок, в целиках внутри выемоч­ного участка (блока, камеры, панели, столба), на контактах место­рождения с вмещающими породами, в местах обрушений, завалов, погрузки и т. п.

Независимо от применяемых систем разработки полностью из­влечь полезное ископаемое трудно, так как не всегда возможно отбить руду у контактов с пустыми породами и в ответвлениях. Ос­тавляемые в процессе добычи целики отрабатывают в неблагоприят­ных условиях, и их выемка сопровождается повышенными потерями. Часть отбитой руды при системах с закладкой выработанного про­странства попадает в закладочный материал и остается в выработан­ном пространстве.

Таким образом, потери полезного ископаемого — это часть руды, не извлеченная из недр в процессе добычи, добытая и направленная в породные отвалы, оставленная в местах складирования, погрузки, на транспортных путях горного предприя­тия.

Кроме количественных потерь при добыче часто происходят качественные потери, или разубоживание руды.

Разубоживание — это происходящее в процессе добычи снижение содержания полезного компонента в добытом полезном ископаемом по сравнению с содержанием в массиве (балансовых запасах) полезного ископаемого вследствие примешивания к нему пустых пород или некондиционного полезного ископаемого, а также из-за потерь части полезного компонента (в виде потерь обогащенной мелочи, вследствие выщелачивания полезного компонента и т. п.). Величина количественных потерь определяется из выражения

П = Б - (Д - В),т, (49)

где П — потери балансовой руды в процессе разработки, т;

Б — величина погашенных балансовых запасов руды, т;

Д— количество добытой рудной массы (руды с примешанной

к ней породой), т;

В— количество примешанной к руде породы, т.

Коэффициент потерь балансовой руды К_п или потери п балансовой руды в процентах выражаются формулами:

(50)

Так как количество примешанной к руде породы В определить не всегда возможно, то К_П и п определяют по формулам:

(51)

где а — содержание полезного компонента в добытой руде, %;

в — то же, в примешанной породе, % ;

с — то же, в руде месторождения (массиве), %.

В формулах (49), (50) и (51) потери и коэффициент потерь опреде­ляют по разности между балансовыми и извлеченными запасами, поэтому метод определения, лежащий в основе этих формул, получил название «косвенного». Поскольку не всегда возможно с достаточной точностью определить как величину В — количество примешанной породы, так и содержание полезного компонента в в ней, указанные формулы применяют лишь в тех случаях, когда невозможно исполь­зовать ,так называемый прямой метод.

Определение потерь прямым методом дает значительно меньше ошибок. В его основе лежит непосредственный (прямой) замер в на­туре или на геолого-маркшейдерских планах и разрезах оставленной в недрах части полезного ископаемого.

Величина количественных потерь П в этом случае выражается формулой

П = П₁ + П₂ + П₃ + ……., т, (52)

где П₁, П₂, П₃ — потери, установленные путем непосредственного

их замера по каждому источнику, т.

Коэффициент потерь и процент потерь при определении их пря­мым методом можно выразить формулами:

(53)

Прямым методом не всегда возможно воспользоваться потому, что некоторые виды потерь при добыче трудно или совсем нельзя вычислить или измерить.

В практике иногда пользуются комбинированным методом: часть потерь, которые можно определить непосредственно, устанавливают прямым методом, а остальные — косвенным.

Разубоживание выражается как отношение количества приме­шанной породы В к общему количеству добытой рудной массы Д.

Коэффициент разубоживания

доли ед., (54)

или в процентах

(55)

Количество примешанной породы в добытой руде не всегда воз­можно определить. Поэтому величину разубоживания определяют через снижение содержания полезного компонента в добытой рудной массе по сравнению с содержанием в руде месторождения.

Коэффициент разубоживания по содержанию

(56)

где с — содержание полезного компонента в руде месторождения, % ;

а — то же, в добытой руде (рудной массе), %.

Данная формула справедлива, если примешанная порода не со­держит полезного компонента, т. е. в = 0.

При в ≠ 0

(57)

Коэффициент разубоживания, определенный по формуле (55) (доля породы, заключенной в добытой руде), называют истин­ным, а по формуле (56), как снижение содержания в добытой руде по сравнению с содержанием в рудном массиве,— видимым.

Аналогично этому для количественных потерь различают ис­тинные потери в процентах, подсчитанные по формуле (51) или (52), в которую входит содержание полезного компонента в при­мешанной породе, и видимые потери — но формуле

(58)

и которой содержание полезного компонента в примешанных поро­дах не учитывается.

Для оценки полноты и качества извлечения полезного ископаемого из недр кроме указанных показателей чл.-корр. АН СССР М. И. Агошков предложил использовать еще два:

коэффициент извлечения полезного ископаемого из недр

(59)

и коэффициент изменения качества полез­ного ископаемого при добыче

(60)

Последствия потерь не ограничиваются утратой невозобновляемых природных ресурсов, что будет ощущаться в будущем, они в еще большей степени прямым экономическим ущербом сказываются для народного хозяйства страны в виде недополученной прибыли от эксплуатации месторождений, преждевременного ввода новых про­изводственных мощностей и т. п.

Требования правильной разработки месторождений

При разработке месторождений полезных ископаемых необхо­димо соблюдать следующие основные требования.

Создание безопасных и здоровых условий труда.

Достижение высоких технико-экономических показателей гор­ного предприятия.

Выполнение рудниками установленного плана по добыче и каче­ству руды.

Вопросу создания безопасных и здоровых условий труда для работающих в нашей стране придается первостепенное значение. Сюда относят не только реализацию мероприятий по обеспечению безопасности труда, но и стремление освободить людей, от тяжелого физического труда за счет механизации и автоматизации тяжелых и трудоемких работ, обеспечение хорошего проветривания вырабо­ток, борьбу с подземными пожарами и затоплением шахт. Важное значение имеют профилактические мероприятия по предупреждению профессиональных заболеваний.

Соблюдение второго требования возможно в том случае, если все производственные процессы выполняются с минимальной затратой труда и материальных ресурсов, здесь основное внимание должно быть уделено повышению производительности труда.

Необходимость соблюдения третьего требования очевидна, так как невыполнение плана по добыче руды и ее качеству отрицательно сказывается не только на результатах хозяйственной деятельности рудника (увеличивается себестоимость продукции, уменьшается раз­мер прибыли), но и в целом всего народного хозяйства: металлурги не получат необходимого количества сырья, а другие отрасли на­родного хозяйства — металла.

§ 4. Сдвижение вмещающих пород вследствие выемки полезных ископаемых. Построение зон сдвижения

Горные породы до начала выемки полезного ископаемого находятся в состоянии равновесия. При выемке полезного ископаемого это состояние нарушается, а сами породы приходят в движение, переме­щаясь в выработанное пространство. Это явление называют сдви­жением горных пород, а часть земной поверхности, подвергшаяся сдвижению, называется мульдой сдвижения. В зависимости от мощности, глубины залегания и угла падения месторождения сдвижение пород может происходить с различной интенсивностью. При ведении очистных работ поверхность обрушается не вслед за выемкой, а через некоторое время, по мере сдвижения вмещающих пород в выработанное пространство.

Рис. 46. Влияние очистной выемки на земную поверхность.

Существует безопасная глубина разработки, при которой выемка полезного ископаемого не отражается на сдвижения земной поверх­ности. Безопасную глубину Н_б в зависимости от мощности рудного тела т принимают Н_б ≥ 200 т при разработке месторождений без закладки. С применением полной сухой закладки Н₆ ≥ 80 т, мок­рой закладки Н_б ≥ 30 т.

В результате перемещения вмещающих пород в выработанное пространство образуются зоны обрушения 1 и зоны сдвижения 2 (рис. 46, а).

Зона обрушения — участок земной ^поверхности с раз­ломом и разрушением слоев. Зона обрушения у своих границ имеет форму террас с дальнейшим переходом в обрушение.

В зоне сдвижения оседает земная поверхность без разрыва ее сплошности. Горные выработки, здания и сооружения на поверх­ности, находящиеся в зоне сдвижения, деформируются.

Горные породы в пределах зон сдвижения и обрушения переме­щаются по наклонным поверхностям сдвижения 3 и обрушения 4. Углы наклона плоскости сдвижения к горизонту называются уг­лами сдвижения 5. Величина углов сдвижения зависит

от физико-механических свойств горных пород, слоистости, обвод­ненности, глубины разработки и других факторов. В зависимости от перечисленных факторов углы сдвижения и обрушения коренных пород изменяются от 30 до 80°, в наносах — от 45 до 70°.

Если на действующих рудниках промышленные здания, соору­жения, коммуникации, жилые поселки попадают в зону сдвижения, их необходимо переносить за ее пределы.

При проектировании строительства рудников проектные органи­зации определяют зоны сдвижения из расчета конечной отработки месторождения с целью не допустить строительства промышленных и гражданских объектов в зоне обрушения.

Пример построения зон сдвижения показан на рис. 46, б. Углы сдвижения строят от конечной глубины залегания до контакта ко­ренных пород с наносами. По наносам углы сдвижения выполаживаются. Углы сдвижения пород вкрест простирания по лежачему боку γ, висячему боку β, по простиранию δ и по наносам α прини­маются по специальным справочникам.

Промышленные здания и сооружения необходимо располагать на расстоянии 20—25 м от линии сдвижения на земной поверхности, создавая предохранительную площадку, которая необходима для охраны зданий на случай возможного выполаживания углов сдвиже­ния с увеличением глубины разработки. Проф. Н. А. Стариков рекомендовал при разработке мощных месторождений ширину этой площадки увеличивать до 50—60 м.

Если в результате ведения добычных работ возникает угроза разрушения поверхностных зданий и сооружений, необходимо под ними оставлять охранные целики. Правила построения таких цели­ков рассмотрены в курсе маркшейдерского дела.