Показатели извлечения полезных ископаемых при добыче оказывают значительное влияние на экономические результаты деятельности горнодобывающих предприятий. Потери и разубоживание полезного ископаемого при добыче отражают полноту и качество их извлечения из недр, зависят от технологического уровня ведения горных работ, обоснованности технических решений и применяемых технологий. Величины фактических потерь и разубоживания полезных ископаемых комплексно отражают геологические, технологические, экономические и органи зационные факторы горного производства.
Основной отличительной особенностью предприятий, занимающихся добычей нерудного строительного сырья, является отсутствие обогатительного передела в технологической цепочке. Именно это предопределяет жесткие требования потребителей к качеству товарной массы.
Calculation of the extraction rates when mining the near-contact zones of non-metallic mineral deposits
The authors define the optimum ratio of undermined enclosing rock area to total excavation area, which allows finding the optimum extraction rates for the geological contacts and the mining outline in order to ensure efficient control over the mining operations.
Содержание компонента в добытой товарной массе (а,%) определяется по формуле [1-4]:
где В – количество подработанных вмещающих пород, т; в – содержание компонента во вмещающих породах, %; Би – величина извлеченных балансовых запасов, т; с – содержание компонента в балансовых запасах, %.
Таким образом, когда цена реализации продукции не зависит от содержания компонента в товарной массе, то оценкой эффективности использования недр для месторождений нерудного строительного сырья является предельное содержание компонентов в товарной массе – минимальное содержание полезного компонента и максимальное содержание вредных примесей [5].
Исследования, выполненные авторами на рудниках «Ангидрит» и «Известняков» ЗФ ОАО «Горно-металлургическая компания «Норильский никель», позволили выявить взаимосвязанные и обособленные потери и разубоживание полезного ископаемого.
Особый интерес представляют именно взаимосвязанные потери и разубоживание на контактах тел полезных ископаемых, которые образуются вследствие несовпадения контура отбойки и поверхности контакта (рис.1).
Рис. 1.
Формирования потерь полезного ископаемого (П) и подработки вмещающих пород (В) при отработке геологических контактов
Каждому контуру отработки [5] соответствуют свои величины потерь полезного ископаемого (П) и подработки разубоживающих вмещающих пород (В).
Для месторождений нерудного сырья расчет сводится к определению рационального контура отбойки, обеспечивающего допустимое содержание компонента в товарной массе (адоп,%). Уровни потерь и разубоживания, соответствующие этому контуру, являются нормативными.
Содержание компонента в товарной массе по контурам отработки определяется зависимостью:
где Sв – площадь поперечного сечения выработки, м2; Sn – расчетная величина подработки пород в сечении выработки, м2; с – содержание полезного компонента в балансовых запасах, %; в – содержание полезного компонента во вмещающих породах (в подрабатываемом массиве), %; а – содержание компонента в товарной массе на рассматриваемом контуре отработки, %.
Предельное содержание того или иного компонента в товарной массе (адоп) позволяет сформулировать ограничение величины подработки вмещающих пород с учетом содержания компонентов в балансовых запасах и вмещающих породах:
Отсюда
где μ – показатель оптимального соотношения площадей подрабатываемой вмещающей породы к общей площади выработки, характеризующий соотношение максимально возможной площади прихвата примешивающих пород к площади поперечного сечения выработки, обеспечивающее допустимое содержание регламентируемого компонента в товарной массе.
При этом возникают три случая расположения контура отработки в приконтактной зоне, которым соответствуют свои схемы расчета показателей извлечения (рис.1):
-
расчетная схема №1 (рис.1а), при которой оптимальный контур отработки (hopt ≤ hпз) находится в пределах приконтактной зоны, и площадь подработки породы меньше или равна площади приконтактной зоны (Sп ≤ Sпз);
-
расчетная схема №2 (рис.1б), при которой оптимальный контур отработки (hopt > hпз) находится за границей приконтактной зоны и площадь подработки породы больше площади прикотактной зоны (Sп > Sпз);
-
расчетная схема №3 (рис.1в), при которой оптимальный контур отработки полностью находится в границах полезного ископаемого, без прихвата вмещающих пород (hopt=0 и Sп=0).
Расчет показателей извлечения осуществляется в следующей последовательности.
Первоначально по формуле (4) определяется значение показателя оптимального соотношения площадей подрабатываемой вмещающей породы к общей площади выработки.
Далее рассчитываются величины – площадь пород в приконтактной зоне в пределах ширины выработки (Sпз); площадь подработки пород в сечении выработки, которая обеспечивает регламентированное содержание компонента в товарной массе (Sп), а также высота пород в приконтактной зоне, ограниченная шириной выработки и углом наклона контакта (hпз):
где α – угол наклона геологического контакта в поперечном сечении выработки, град.; b – ширина выработки, м; Sпз – площадь пород в приконтактной зоне в пределах ширины выработки, м2; hopt – оптимальный контур отработки, на котором обеспечивается регламентированное содержание компонента в товарной массе, м; hпз – высота пород в приконтактной зоне, ограниченная шириной выработки и углом наклона контакта, м; Sп – расчетная величина подработки пород в сечении выработки, которая обеспечивает регламентированное содержание компонента в товарной массе, м2.
После этого производится сравнение рассчитанных площадей (Sпз и Sп), выбор расчетной схемы и расчет показателей извлечения по выбранной расчетной схеме.
Расчетная схема №1. Площадь подрабатываемой породы меньше или равна площади породы в приконтактной зоне (Sп ≤ Sпз или hopt ≤ hпз) (рис.1а).
Величина подработки пород определяется:
Величину потерь полезного ископаемого на контакте можно рассчитать из выражений
где L – длина подрабатываемого участка, м; В – величина разубоживающих (подрабатываемых) пород; П – величина теряемого полезного ископаемого.
Расчетная схема №2. При условии Sп > Sпз полностью отрабатываются запасы приконтактной зоны и исключаются потери полезного ископаемого в массиве на геологическом контакте (П=0), при этом возникает возможность дополнительной подработки вмещающих пород за пределами приконтактной зоны, что позволяет наиболее полно использовать недра и увеличить объем добываемой товарной массы при обеспечении регламентированного качества товарного сырья (рис.1б).
Величина подработки пород рассчитывается:
Расчетная схема №3. При условии Sп=0 и hopt=0 запасы приконтактной зоны не отрабатываются и исключается подработка вмещающих пород, поскольку содержание компонентов в продуктивном пласте и вмещающих породах не обеспечивает требуемого содержания в товарной массе (рис.1в). Разубоживание в этом случае отсутствует (В=0), потери определяются по формуле:
Таким образом, с использованием показателя (μ) становится возможным расчет оптимальных величин потерь полезного ископаемого (П) и подработки вмещающих пород (В) на геологических контактах. Кроме того, становится возможным определение положения контура отработки (hopt), что позволяет оперативно контролировать ведение горных работ.
