автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Повышение полноты и качества извлечения разнотипных руд сближенных залежей

О

^ На правах рукописи

1-й

ЕРМОЛАЕВ Вячеслав Львович

ПОВЫШЕНИЕ ПОЛНОТЫ И КАЧЕСТВА ИЗВЛЕЧЕНИЯ РАЗНОТИПНЫХ РУД СБЛИЖЕННЫХ ЗАЛЕЖЕЙ

(НА ПРИМЕРЕ ТАЛНАХСКОГО И ОКТЯБРЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЙ)

Специальность 05.15.02. - "Подземная разработка месторождений

полезных ископаемых"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск - 1997

Работа выполнена в Красноярской государственной академий цветных металлов и золота

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Вохмин С. А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Фрейдин А. М. кандидат технических наук Овчинников А. В.

Ведущая организация; АО «СибцветметНИИпроект»

Защита состоится г, в часов

на заседании диссертационного Совета К 0G4.03.04 при Красноярской государственной академии цветных металлов н золота.

Адрес Совета: 660025, Красноярск 25, проспект им. газеты «Красноярский рабочий», 95.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярской государственной академии цветных металлов и золота.

Автореферат разослан 1997 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета В. И. Морозов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

туальность темы. Месторождения совместно залегающих руд разных эдных и технологических типов широко представлены в практике гор-производства. Очень часто на таких месторождениях залежи разных ти-[меют непосредственный контакт друг с другом. При отработке запасов энтактах залежей происходит перемешивание руд разных типов, что не-но сказывается на общих показателях их переработки и снижает эффек->сть освоения месторождений. Вместе с тем, во всех действующих нор-5ных документах по нормированию показателей извлечения руды из недр ^ и Отраслевая инструкция) рассматриваются, как правило, случаи отра-1 залежей, имеющих на своих контактах вмещающие породы или руды с здиционным содержанием полезных компонентов.

этого следует, что повышение эффективности освоения запасов руд раз-природных и технологических типов при их добыче и переработке являет-туальной научной и практической задачей.

этом плане весьма представительными объектами являются Талнахское и брьское месторождения, включающие совместно залегающие залежи о-никелевых руд трех природных типов - сплошных сульфидных, меди-и вкрапленных. Данные месторождения составляют основную часть руд-5азы АО "Норильский комбинат", которая обеспечивает производство 85% шского никеля и кобальта, около 70% меди и порядка 40% мирового лро-1ства металлов платиновой группы.

М1ь работы: установить возможность и целесообразность выделения тех-гически разных типов высокоценных комплексных руд в сближенных за-х для повышения полноты и качества их освоения.

:новная идея работы заключается в повышении показателей извлечения этапных руд на основе дифференциальных оценок эффективности их до-[ и переработки в составе разных рудопотоков.

стоды исследования. В работе использован комплексный метод исследо-й, включающий: анализ литературных источников и производственной гаки, промышленные эксперименты и натурные наблюдения, статистиче-анализ, математическое и экономико-математическое моделирование, енный эксперимент.

:новные научные положения, выносимые на защиту: ¡.Принадлежность одных разностей руд к технологическим типам и сортам следует опреде-исходя из соотношения значений их дифференциальных экономических ок по всем применяемым на предприятии технологиям. 2.Показатели из-ения из недр совместно залегающих разнотипных руд проводить на осно-г'чета дифференциальных экономических оценок их технологических ств при добыче и переработке в составе разных рудопотоков. остранственное положение технологических контуров отработки в пере-

ходных зонах сближенных залежей разнотипных руд находить по алгоритму формирования эффективных рудопотоков.

Научная новизна работы: ¡.Предложен показатель дифференциальной экономической оценки технологических свойств, который численно оценивает составляющую массу прибыли, привносимую 1 т минерального комплекса (разнотипных руд, породы или закладки), вовлеченной в добычу и переработку по конкретным технологиям в составе определенного рудопотока. 2Разработан метод выделения руд разных технологических- типов на основе сравнения дифференциальных экономических оценок их технологических свойств при добыче и переработке в составе разных рудопотоков. 3.Установлена функциональная связь дифференциальных экономических оценок технологических свойств, шютностных характеристик и площадных соотношений разнотипных руд и пород на поверхности контура отработки, соответствующего максимуму прибыли с 1 т погашенных балансовых запасов. 4. Дополнена и развита классификация потерь и разубоживания для сплошных слоевых систем разработки. 5.Разработаны и реализованы на ЭВМ экономико-математические модели вариантов сплошной слоевой системы разработки.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендации обоснована широкой серией численных экспериментов на математических и эконо-хшко-матзАцшггескнх моделях, описывшошях исследуемые объекты и явления; промышленной проверкой и внедрением на рудниках АО "Норильский комбинат", подтверждающими удовлетворительную сходимость результатов теоретических исследований с данными практики.

Реализации работы. Основные результаты исследования одобрены Научно-техническим Советом АО "Норильский комбинат" и использованы при разработке руководств по нормированию и планированию показателей извлечения руд: для шахты N2 рудника "Октябрьский" (1984 г.), для рудника "Таймырским" (1986 г., 1991 г.), для перспективного проектирования (1987 г.), при выемке запасов под 5-ти метровыми заходками перекрытия с разгруженными целиками (1993 г.), при отработке разделительных массивов руд между рудниками "Октябрьский" и "Таймырский" (1994 г.), при сплошных слоевых системах разработки на рудниках Талиахского и Октябрьского месторождений (1994 г.), для рудника "Маяк" (1994 г.), для рудника "Комсомольский" (1995 г.).

Практическая ценность работы. Результаты исследования положены в основу внедренных на рудниках "Октябрьский", "Таймырский" и "Комсомольский" АО "Норильский комбинат" нормативных документов и программных продуктов для ЭВМ но обоснованию и учету полноты и качества извлечения из недр руд при вариантах сплошной системы разработки с восходящим, нисходящим и комбинированным порядками выемки слоез. Внедрение методов экономико-математического моделирования в программное обеспечение для локального проектирования горных работ, позволило повысить уровень техннко-экономичсского обоснования проектных решений, повысить полноту

качество извлечения разнотипных руд. Результаты работы могут быть нс-эльзованы в практике действующих и при проектировании новых горных эедприятий, а также в учебном процессе при подготовке специалистов по эдземной разработке рудных месторождений.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на меж/народной научно-практической конференции в г. Красноярске (1996 г.), зух Всесоюзных научно-технических конференциях в г. Москве (1979 и 1985 -.), на межрегиональной конференции в г. Новосибирске (1988 г.), двух крае-,1х конференциях в г. Красноярске (1987 и 1989 гг.), а также на Научно-¡хническом Совете АО "Норильский комбинат" (1983-1995 гг.); по результант исследования опубликовано 14 печатных работ.

Работа выполнена на кафедре "Подземной разработки рудных месторож-;ний" Красноярской государственной академии цветных металлов и золота в эставе важнейшей научно-исследовательской работы по заданиям отраслевой роблемы МП-22 и МП-17 Гб. МЦМ СССР.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и включения, изложенных на 154 страницах машинописного текста, содержит 3 рисунков, 16 таблиц, список литературы из 97 наименований и 4 приложе-ня.

Автор выражает глубокую благодарность коллегам по Вузу, горнякам, аркшейдерам и геологам управления комбината, рудников "Таймырский", Октябрьский" и "Комсомольский", сотрудникам ГМОИЦ комбината, специа-1стам Норильской РГТИ за советы и помощь в работе. Особую признатель-эсть автор выражает начальнику технического отдела рудника "Таймырский" .В.Семенову и главному маркшейдеру комбината Б.Л.Макарову за помощь ри разработке и внедрении программного обеспечения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

При разработке месторождений совместно залегающих залежей разнотип-■-.IX руд из-за различия технологических свойств, проявляющихся в процессе греработки, возникает необходимость определения целесообразности их раз-гления на стадии добычи. Как составные части этой комплексной задачи в нее <одят вопросы качественной оценки руд и их типизации, выбора и обоснова-ия технологических схем горных предприятий, рациональных систем разрз-этки, управления качеством руды и прочие. Эти вопросы освещены в известью. трудах М.И.Агошкова, П.ГТ.Бастана, Ф.Г.Грачеза, Н.В.Дронова, .В.Ершова, Н.Ф.Замесова, В.И.Зверькова, А.Б.Каждана, Д.Р.Каплунова, .Г.Ломоносова, А.В.Овчинникова, В.А.Симакова, Н.Н.Синдаровской. .А.Терпогосова, А.М.Фрейдина, В.А.Шестакова и других исследователей. Вместе с тем, анализ литературных источников показа!, что практически от-угствуют исследования, связанные с изучением условий формирования и »основания подкоп: V качества извлечения из недр запасов сближенных за-

лежей руд разных технологических типов, в приконтактных зонах между кот рыми располагаются прослои других руд или пород различной мощности.

Рассматривая представительный пример Тапнахского и Октябрьского мест рождений, следует отметить, что практически повсеместно переход от залою наиболее ценных сплошных сульфидных руд к залежам вкрапленных осло: няетск наличием между ними прослоев медистых руд и пород перемешк мощности.

Для достижения поставленной цели, в ходе исследования необходимо р шить задачу: дать научное обоснование возможности и целесообразности в! деления и отработки технологически разных типов высокоценных комплекеш руд в сближенных залежах для повышения полноты и качества их извлечени Эта задача решается техническими, технологическими и экономически.'-разработками, включающими: 1.Определение дифференциального блшш минеральных комплексов на величину формируемой прибыл 2.Экономическую оценку технологических свойств природных разностей ру 3.Математическое моделирование параметров отработки на геологических ко тактах разнотипных руд. 4.Численные эксперименты по определению показат лей извлечения разнотипных руд.5.Развитие классификации потерь и разуб жмвания для сплошных слоевых систем разработки разнотипных ру

6.лЗэтюшнческоо описание условий формирования взаимосвязанных корм тивных показателей извлечения разнотипных руд на границе рудопотоко

7.Разработку мешдпки зхопомккс-математичсского моделирования еллошш слоевой системы разработки для нормирования показателей извлечения ру 8.Определение экономической эффективности исследования.

Количество выделяемых на месторождении природных типов и разнови, тстен руды может не совпадать с числом технологических схем переработ} п формируемых рудопотоков разных технологических типов и сортов. Это св ззио с техническими и экономическими ограничениями возможностей ггре, приятии по добыче и организации индивидуальных схем переработки руд. Ра деление руд по технологическим типам и сортам производится на основе ми гокритериальной оценки их функциональных и потребительских свойств. На! более универсальным и логичным выражением результирующего вектора эт» свойств представляется интеграция всей их совокупности через показагел оценивающий экономический потенциал эффективности добычи и перерабо кн каждой разности руды. Влияние отдельных свойств природных разносн руды на конечный экономический результат значительно отличаются при ра ных технологиях. Отсюда следует, что результирующий показатель долже определяться для всех природных разностей руды по каждой возможной техн< логин добычи и переработки.

Глазным критерием для технико-экономического сравнения вариантов те) пологий добычи и переработки полезных ископаемых является величин прибыли с 1 т погашенных балансовых запасов

пр = ЦбК„Ис - СТОВ(К,/ Кк) -> тах , (1)

1е пр - прибыль с 1 т погашаемых балансовых запасов полезного ископаемого, /б.; Це - ценность полезных компонентов в 1 т погашенных балансовых запа->в, руб.; Кн и Кк - коэффициенты извлечения из недр и изменения качества >лезного ископаемого, доли ед.; Ис - сквозной коэффициент извлечения лозных компонентов при переработке руды, доли ед.; СТО8 - полная себестои-эсть добычи, транспортировки и переработки 1 т товарной руды, руб. Отношение К„/ Кк при отработке запасов в приконтактной зоне залежей раз->типных руд определяется как

.! КР I К КР

К л Кк=Д/Б=Е Д /ЕБк = Е ЕсуЕБк, (2)

j=l к=1 j=l к=1 к=1

;е _|={ - индексы технологий добычи и переработки товарной руды и ответствующих им рудопотоков; к={1,...,Кр} - индексы руд разных сортов [и технологических типов; к={к+1,...,К} - индексы пород; Д и Д; - количество |бытой товарной руды суммарное по всем рудопотокам и в ]-том рудопотоке, Б и Бк - погашенные балансовые запасы суммарные и к-того сорта или техно-гического типа, т; - масса к-той руды или породы добытая и перерабо-нная по ^той технологии, т.

Произведение ЦбК„Ис, входящее в формулу (1) можно представить

] К КР

ЦбКнИ, = Ц6ИС (Д Цтов) /(Б Ц6)= Д ЦТОВИС/Б=1 Ес^ц^/ЕБк, (3)

к=1 к=1

е Цщ - извлекаемая ценность полезных компонентов из 1 т к-той руды или роды при ее добыче и переработке по ]-той технологии. Полная себестоимость добычи, транспортировки и переработки 1 т говар-й руды почтой технологии, интегрирующая затраты по каждому типу руды и породы, определяется по формуле

К

= . (4)

к=1

з Зк) - затраты на добычу, транспортировку и переработку 1 т к-той руды или роды по^той технологии, руб.

После математических преобразований с учетом выражений (2...4), фор-ла (1) примет вид

- Кр ] К

пр - (1/ЕБк) [Е Е Ок] (Ц^ - 3^) ] ~> тах. (5) к=1 ]=1 к=1

Разность (Ццц - 3kj), входящая в формулу (5), характеризует экономичеси результат от вовлечения в процесс добычи и переработки 1 т k-той руды ш породы по j-той технологии и названа дифференциальной экономической ouei кой 3jij.

Дифференциальная экономическая оценка (ДЭО) численно оценивает о ставляющую массу прибыли, привносимую 1 т минерального комплекса (ра нотипных руд, породы или закладки), вовлеченной в добычу и переработку г конкретным технологиям в составе определенного рудопотока. Значения ДЭ определяются комплексным влиянием технологических свойств руд и поро горно-геологических и горнотехнических условий разработки, особенности технологических схем переработки, а также рядом стоимостных и ценностнь показателей, характеризующих минеральные комплексы и рассматриваемь технологии. Таким образом, ДЭО в достаточной мере отвечают сформулир-ванным выше требованиям к результирующему показателю оценки технолог: ческих свойств.

Под рудами одного технологического типа в дальнейшем будем понима' совокупность природных типов и разновидностей руд в недрах, для которы несмотря на некоторые отличия в минералогическом составе, в структурных текстурных, особенностях, с содержании полезных и вредных примесей, на иолыпие значения ДЭО по каждой разновидности руды достигаются при одне и той же технологии переработки. Такую технологию переработки в дальне: шем будем называть оптимальной для данного технологического типа руды.

Соответственно, в таком случае справедливо и утвер5кдение, что под руда\ разных технологических типов следует понимать такие руды, для которы вследствие отличий в минералогическом составе, в структурных и текстурнь особенностях, в содержании полезных к вредных примесей, наиболыш значения ДЭО достигаются при разных технологиях их переработки.

Под сортами руды в дальнейшем будем понимать разновидности руд, отп сящиеся к одному технологическому типу, но отличающиеся по селичиис ДЗ при общей для них оптимальной технологии переработки.

Порядок расчета ДЭО руд н пород, определяется технологическими схем ми переработан товарной руды в рудопотоке.

На рис.1 представлен характер изменения ДЭО вблизи границ рудной зал жи с породой, а также с залежами других технологического сорта и типа щ случаев четких н нечетких геологических контактов. Здесь же даны матемап таски формализованные признаки разграничения запасов по технологически типам и сортам

В силу особенностей горных технологий, выемка залежей руд строго по v геологическим контактам невозможна. Извилистость геологических конто; тов обусловливает наличие положительных и отрицательных отклонений koi тура отработки от контакта. Следовательно, для определения пространствент го положения контуров отработки на контактах залежей применимы метод

Руда

Э,

Порода

_ _ Технологический

Э,(0-3г)>0, тн„ ,

Э1(0+дг)<0, Э2(0)=0.

\Э1

Технологический тип II

Э,(0-Эг)>Э,(0+Зх), Э„(0-Э2)<Э,|(0+Эг). Э,

\Э„

-Д2 о

Г э,

С°РтА Сорт Б Технологический

Э,(0-Эг)>Э3(0+-5г), ти„ I

Э4(0) = ЭДп,!„ = Эе1п<1. -Л О

Технологический тип II

Э,(0)=э„(0),

Э,(0-Э2)>Э,(04-Зг), Эп(О-0г)<Э„(О+32).

аг о +дг 0 +дг

ис.1. Характер изменения функций ДЭО при^тых технологиях до-ычи и переработки Э=Г(Аг): а - соответственно при четком (Э[) и ечетком (Э2) геологических контактах руда-порода; б - при четком гологическом контакте разнотипных руд; в - соответственно при етком (Э3) и нечетком (Э<) геологических контактах на границе за-ежей руд разных сортов одного технологического типа; г - при не-етком геологическом контакте разнотипных руд; Дг - расстояние от :ологического контакта до места взятия пробы; Э| и Эц - функции ЭО при технологиях переработки, оптимальных соответственно для »пасов залежи технологического типа 1 и для залежи типа И; ЭДп1„ и Бт>х • граничные значения ДЭО между сортами руды А и К

гнмизации по критерию максимума прибыли с 1 т суммарных погашенных тансовых запасов разнотипных руд.

На рис. 2 представлена расчетная схема для определения оптимального по-жения контура отработки на границе формирования двух рудопотоков при 1ичии в переходной зоне-прослоев разнотипных руд и пород.

Рис.2. Расчетная схема для определения площадных соотношений руд и пород на нормативном когпуре отработки Ъ,;. d - ширина очистной

выработки; У-,ь.....Ч,, - объемы 1-го, ... , п-го минеральных комплексов,

добываемых и перерабатываемых по 1-й технологии; У)2, —Упг объемы 1-го, .. .п-го минеральных комплексов, добываемых и перерабатьваемых по 2-й технологии; . , Я, - площзди 1-го, ..., п-го минеральных комплексов па поверхности исрмап иного контура отработки

После преобразования выражения (5) с учетом ДЭО (Э^)получится формул« для определения величины прибыли с 1 т погашенных балансовых запасов как интегральной суммы

Кр J К

пр = (SBt)'1 [2 2 Qkj 3kj ] -> max. (6)

k=l j=l"k=l

Для случая формирования двух рудопотоков и при замене масс руд и поро, на произведения их объемов и плотностей формула прибыли (6) примет вид

КР

пр = (2укук)"' (V/i У, Э„ +V2i Ъ Э21 + ... + vk] ук Эк1 + к=1

+ Vi2yi3,2 + V22y2 322 + ... + VuYk3u)-^max , (7)

где Vjj - объем к-того минеральном комплекса, добытый и переработанный п< j-той технологии (j={l, 2}), м3; yt - плотность k-той руды или породы, т/м3.

Входящие в формулу (7)'величины объемов руд и пород, перерабатываемы; в составе 2-го рудопотока, определяются

Vk2 = Vk-Vkl) k = {l,...,K}, (8)

-де Vk = const - суммарный объем k-той руды или породы в пределах расчетно-о блока, в котором распределяются руды н породы по рудопотокам, м3. После математических преобразований Кр К

пр = (Evkyk)"' [2vk,yk (Эк, - Эк2) +vkyk3k2] -> max . (9) к=1 k=l

Производная функции прибыли по направлению возможного изменения по-шжения контура отработки, приравненная к нулю, представляет собой усло-ше существования максимума прибыли при нормативном контуре отработки

7

к

dnp/dz = ESkYv(3kl-3k2) = 0 , (10)

k=I

■де Sk=3Vki/ôz - площадь k-того минерального компонента на поверхности гормативнсго контура отработки, м2.

В случае, если нормативный контур определяется на контакте отрабатываемых одним рудопотоком залежей разных технологических типов или сортов с юродами, это условие примет вид

К

Эпр/&= 2Skyk3k, = 0 , (11)

к=1

:сли нормативный контур определяется на контакте двух залежей разных тех-юлогических типов, отрабатываемых раздельно

S,/ S2 -у2(Э22 - Э21)/(Г1(Эп - Э12)] , (12)

•де fis - коэффициент площадного соотношения двух минеральных комплек-;ов на поверхности очистного забоя при нормативном контуре отработки, доги ед.; Эц, - значения ДЭО при оптимальных технологиях добычи и пере-)аботки соответственно для руды 1-го и для руды 2-го технологических типов, губ.; Э|2, Эц- значения ДЭО при добыче и переработке руды 1-го тсхнологиче-:кого типа по технологии оптимальной для руды 2-го и руды 2-го технологи-юского типа по технологии оптимальной для 1-го, руб. Если нормативный контур определяется на контакте залежи с породой

HS=Sp/sn=y„3n/(Yp3p), (13)

де Sp , S„ - соответственно рудные и породные площади на поверхности юрмативного контура отработки, м2; Эр, Эп - значения ДЭО соответственно щя руды и породы при технологии добычи и переработки оптимальной для ру-

3

1Ы, руб.; ур, уп - плотности руды и породы, т/м .

Шкала 0 < Ji.s< со не совсем удобна для работы, поэтому в качестве рабочег был принят коэффициент площадных соотношений со шкалой значений 0<Ks: 1, определяемый по формуле

Ks= fXs/(I+(is). (14)

Серии численных экспериментов на пилообразной и синусоидальной мате матических моделях контактов, с использованием специально разработанны: программ для ЭВМ, подтвердили правильность теоретических выводов i

возможности применения коэффициентов |is и Ks для определения норматив ного контура отработки на контактах руда-порода (рис.3) и руд дьух разны: технологических типов (рис.4).

о 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 К5, д.с.

Рис.3. Зависимость прибыли на 1 т погашенных балансовых запасов от коэффициента площадных соотношений К„ при пилообразной модели контакта руда-порода: Э, и Э2 - ДЭО руды и породы, тыс. руб.

Для адекватного отображения морфологических особенностей залежей руд при локальном проектировании горных работ была разработана сплайн-интерполяционная модель их контактов (рис.5). Линии контактов по бортам очистной выработки аппроксимируются кусочно-непрерывными кубическими сплайн-функциями, а поверхность контакта между бортами очистной выработки - поверхностью представленной совокупностью прямых, соединяющими точки линий контактов по бортам с одинаковыми ординатами.

Уравнение аппроксимирующей контакт поверхности имеет вид

z = ZS(x,y) = fo(y) + y[fd(y) - fo(y)]/d , 0 < y< L, 0 < x< d, (15)

Рис.4. Зависимость прибыли на 1 г погашенных бал-нсовых запасов от коэффициента площадных соотношений Кэ при синусоидальной модели контакта руд разных технологических типов: Эп и Э22- ДЭО руд 1-го и 2-го типов при их добыче и переработке по оптимальным для них технологиям, тыс. руб.; Э12 - ДЭО руды 1-го типа при ее добыче и переработке по технологии оптимальной для руды 2-го типа, тыс. руб.; 32, - ДЭО руды 2-го технологического типа при ее добыче и переработке по технологии оптимальной для руды 1-го типа, тыс. руб.

Рис.5. Сплайн-интерполяционная модель контакта: | [- минеральный комплекс 1; - минеральный комплекс 2; Х„ - нормативный контур отработки; <1 -ширина ленты

где 2з(х,у) - функция модели поверхности контакта; Ги(у) , ^(у) - сплайн-функции, аппроксимирующие линии контактов, по бортам очистной выработки с абсциссой х = 0и х = <1; х, у - текущие абсцисса и ордината поверхности, аппроксимирующей контакт; Ь - длина очистной выработки, м.

Сплайн-функции, входящие в формулу (15), имеют вид

Г(у)=а;+Ь1(у-у|.|)+-с,(у-уи)н-е,(у-уиХ ¡={ 1 ,...,п}, у„, < у < у,, (16)

где ¡={0,...,п} - индексы узлов интерполяции; у, - значение ординаты ¡-того узла интерполяции; а,, Ь„ с,, е, - коэффициенты уравнения, аппроксимирующего линию контакта на ¡-том отрезке.

В качестве узлов интерполяции выбираются точки линий контактов по бортам очистной выработки с достоверно определенными координатами. Коэффициенты уравнений внутри каждого отрезка сплайн-функции определяются из условия обеспечения непрерывности в узлах интерполяции самой функции, ее первой и второй производной.

Функция положения поверхности контура отработки определяется из условий обеспечения максимума прибыли с 1 т погашенных балансовых запасов при соблюдении технологических требований к форме этой поверхности. Для определения пространственного положения контура отработки используется условие (11).

Площади минеральных комплексов на поверхности контура отработки представляются как интегральные суммы и определяются по формуле М

8»= £ О^Ах^н- Ахци,.!)] [у

.)] , (П)

га=1

где т={0,...,М} - индексы точек на границах элементарных отрезков по оси абсцисс, на которые разбита вся область определения функции, аппроксимирующей поверхность контакта (М»п); Лх^щ.]) и Дх^ - части ширины очистной выработки на текущих отметках контура отработки, занятые к-тым минеральным комплексом в начале и в конце т-го элементарного отрезка, м; У(п1.1) и Уш - ординаты начала и конца т-го элементарного отрезка, м.

Объемы минеральных комплексов в рудопотоках определяются как интегральные суммы

М

1)], (18)

т=1

где - вертикальная площадь к-того минерального комплекса в пределах приконтактной зоны на поперечном разрезе очистной выработки при т-ной абсциссе, попадающего в 'состав ^того рудопотока, м2.

На рис.6 представлена расчетная схема для определения экономически оптимального порядка разделения запасов руд по рудопотокам в частном поперечном сечении.

Зкт(?'Ь 2ц[) - 82ц) 4- Zш)

Рис.6. Расчетная схема для определения экономически оптимального разделения рудопотсков сплошной сульфидной и вкрапленной руд в частном сечении: к ={ 1, ..., 5} - индексы руд и породы; Хц, ..., Ъп - отметки контактов по бортам леты; Хги,..., 2гупг фиксированные контуры отработки в сечении; - вертикальные площади разнотипных руд и породы между фиксированными контурами отработки в т-ном сечении; с! - ширина ленты

Разделение запасов по рудопотокам сплошной сульфидной и вкрапленной руд производится с учетом того, что в настоящее время добыча и переработка медистых руд в составе рудопотока сплошных сульфидных рентабельна, но оптимальной является их переработка в составе рудопотока вкрапленной руды, а добыча и переработка вкраИленной руды в рудопотоке сплошной сульфидной приносит отрицательный экономический результат. Кроме того, вкрапленные руды отрабатываются после полной отработки сплошных сульфидных.

Экономически оптимальное разделение рудопсггоков богатой и вкрапленной руд в частном ш-ом поперечном сечении может быть осуществлено либо по единому контуру Zim, либо по двум пространственно разобщенным контурам Zum и Zinn,. В первом случае рудопотоки имеют непосредственную границу и между ними происходит полное перераспределение руд и пород в зоне перехода от сплошных сульфидных к вкрапленным рудам. Во втором случае между рудопотоками остается прослой массива руд и пород.

Алгоритм определения нормативных контуров отработки в частных поперечных сечениях ленты на границах формируемых рудопотоков сплошной сульфидной и вкрапленной руд включает в себя ряд операций.

1.В интервале значений отметок [222, Z21] по условию (10) определяется отметка контура отработки Zi.

2.В интервале значений отметок [Z32, Z31] по условию (11) определяется отметка контура отработки Zn-

3. По условию (14) определяется отметка контура отработан Zi>!k. При этом, если Z42< Z31, то в интервале отметок [241, Z42], если Tai > z3), то в интервалах отметок [Z41, Z3i] и [zji, 2^2]. Если для рудопотока вкрапленной руды условие (14) не соблюдается, ТО Znim^Zte!"

4. Производится определение отметки контура отработки ZjVm, выше которого разделение минеральных комплексов по рудопотокам одним общим контуром отработки нецелесообразно. При этом:

- если Zmra=ZiII1, то Zrvm-Znn,;

- если Zitim<Zim, то рассчитывается разность величин прибыли в рассматриваемом сечении при разграничении запасов руд по рудопотокам при z-=Z!m, Z2=Znjn> Z3=Zmn,

К К

Anpm =XSto(Zl, Z3)Yi3k2 - ZSkmizi, z2)yk3ki , (19) k=0 k=Ü

где Апрш - разность прибыли при общем граничном и индивидуальных контурах отработки рудопотоков; ъ\ - текущее значение отметки общего контура отработки; Z2 и Z3- текущие значения отметок индивидуальных контуров отработай рудопотоков сплошной сульфидной руды и вкрапленной руды; S^Zia) - вертикальная площадь k-того минерального комплекса в m-ном поперечном сечении между контурами отработки с отметками Z| и za\ S^^zj, Z2) - то же, между контурами отработки с отметками Z\ и z2;

- если Anpm(Zb,„ Zum, Zwm)^ ü, TO ZiVm-Zb

- если Anpra(Z!in, Zum, Zj3b,)> 0, то искомое значение контура Zivm отыскивается в интервалах Zilm < Zivc, < Z[m или Znm < Zivm < Z31.

5.Если Znim - Zim или Zivm < Z[jn , то отметки нормативных контуров отработки на границе рудопотока сплошной сульфидной руды и на границе рудопотока

вкрапленной руды в частном сечении совпадают и соответствуют отметке Ъ\т, то есть г1т = ъ2т = 1\т\

6.Если 2]ут = 2[п, , то отметки нормативных контуров отработки на границе рудопотока сплошной сульфидной руды и на границе рудопотока вкрапленной руды в частном сечении определятся как г|т=^1т, а г2т

Совокупность отметок нормативных контуров отработки по отдельным сечениям на всем протяжении ленто-панели дает линию контура отработки, обеспечивающего экономически оптимальное разделение рудопотоков сплошной сульфидной и вкрапленной руд. Однако, пространственное положение полученного контура разграничения рудопотоков должно быть скорректировано таким образом, чтобы оно смогло обеспечить надежное подбучивание кровли очистных выработок твердеющей закладкой при максимально возможном экономическом результате. Достигается это за счет сглаживания контура отработки многочленом не выше 4-й степени методом наименьших квадратов со степенным базисом с последующим его уточнением по условию равенства на нем нулю суммы приращений прибыли по всем сечениям.

Проведенные сравнения традиционного варианта однозначной отработки медистых руд в рудопотоке сплошных сульфидных и предлагаемого варианта, обоснованного с применением вышеизложенного алгоритма, показали что в пределах ленты 2 панели 10 рудника "Таймырский" эффективность последнего выше на 1292.4 шш. руб.

Алгоритм для определения нормативного контура отработки в почве залежи сплошных сульфидных руд при возможном наличии незначительных по мощности подстилаюпвгх прослоев медистых руд, которые отрабатываются в составе рудопотока сплошных сульфидных, представляет собой упрощенный вариант вышеизложенного алгоритма.

Методика экономико-математического моделирования сплошной слоевой системы ра?работки при нормировании показателей извлечения руд из недр, ссз! «щепном с локаиьным проектированием горных работ, включает в себя следующие основные положения.

Модели слоевой ограничены по каждому ее варианту пределами ленто-панелн, так как ленто-панель является наименьшим фрагментом данной системы разработки, охватывающим все конструктивные отличия и технологические особенности очистной выемки. В пределах ленто-панели формируются все места и источники образования потерь и разубоживания руды, характерные для каждого из рассматриваемых вариантов системы. За основу принят модульный принцип построения модели. Модуль М1 включает в себя сплайн-интерполяционные модели контактов руд разных технологических типов и математически описывает пространственное положение участков ггх залежей з пределах ленто-панели. Исходной информацией служит совокупность отметок линий контактов по бортам ленто-панели с шагом через 5 м (расстояние между пикетами). На выходе модуль

представляет совокупность отметок линий контактов по бортам ленто-панели с заданным шагом.

Модуль М2 использует для переработки выходную информацию модуля М1. На выходе модуль представляет объемы балансовых запасов разнотипных руд в пределах ленто-панели или отдельного слоя. Помимо отметок контактов по кровле и почве залежей, в качестве исходной информации используются отметки кровли и почвы слоев, определяемые в модуле М5.

Модули МЗ и М4 в качестве исходной используют выходную информацию модуля М1 и совокупность плотностных и качественных характеристик руд и вмещающих пород. Качественные характеристики руд и пород представлены предварительно рассчитанными величинами их ДЭО при добыче и переработке в составе рудопотоков сплошной сульфидной и вкрапленной руд. На выходе модуль МЗ представляет совокупность отметок линии нормативного контура отработки по почве залежи сплошных сульфидных руд с шагом, совпадающим с шагом выходной информации модуля М1, абсолютные объемы потерь неотбишх в почве залежи сплошной сульфидной и медистой (горизонта МП-ОН) руд, а также объемы пород почвы, попадающие в рудную массу при очистных работах. Модуль М4 на выходе представляет совокупность отметок линий нормативных контуров отработки в кровле залежи сплошных сульфидных руд и в почве залежи вкрапленных руд, абсолютные объемы руд разных природных и технологических типов, попадающих в рудопотоки сплошных сульфидных и вкрапленных руд, потерь неотбитых в кровле залежи сплошной сульфидной, медистой (горизонта МП-ОВ) и вкрапленной руд, а также объемы пород кровли, попадающие в рудную массу при очистных работах.

Модуль М5 предназначен для разбивки ленто-панели на слои. Разбивка происходит в диалоговом режиме. Пользователю представляется исходная информация по пространственному положению нормативных контуров отработки в кровле и в почве залежи сплошных сульфидных руд, получаемая на выходе модулей МЗ и М4. С учетом технологических требований по конкретному варианту сплошной слоевой системы разработки он последовательно задает по слоям, начиная с нижнего и за исключением верхнего, отметки кровли слоев в начале и в конце ленто-панели.

Модуль Мб предназначен для определения потерь и разубоживания руды в отдельном слое. В качестве исходной информации служат совокупности отметок точек линий контактов залежей руд и контуров отработки на их границах и отметки кровли и почвы слоя. Технологические особенности верхних и нижних приконтактных и основных слоев, при рассматриваемых вариантах системы разработки, учитываются путем "включения." или "выключения" отдельных блоков модуля, в которых определяются потери или разубоживание по конкретным местам и источникам образования.

В модуле М7 осуществляется обобщение результатов расчетов по ленто-панели в целом и формирование итогового документа.

Таким образом, разработанные модули позволяют скомпоновать модель любого из трех рассматриваемых вариантов слоевой системы разработки, учитывающую широкий спектр горно-геологических условий, изменяющиеся параметры элементов системы, а также динамику стоимостных и ценностных показателен. Это обеспечивает научно обоснованный расчет нормативов потерь и разубоживания руды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная научная и практическая задача обоснования возможности и целесообразности выделения и отработки технологически разных типов высокоценных комплексных руд в сближенных залежах для повышения полноты и качества их извлечения.

Научное значение работы:

1.Для оценки комплексного влияния технологических свойств руд и пород, горно-геолсгических и горнотехнических условий разработки, особенностей технологических схем переработки предложен единый показатель - дифференциальная экономическая оценка технологических свойств, оценивающая экономический потенциал эффективности добычи и переработки каждой разности руды и породы применительно к отдельным технологиям.

2.Доказана возможность и обоснован метод сыделения руд разных технологических типов на основе дифференциальных экономических оценок их технологических свойств при добыче и переработке в составе разных рудопотоков

3.Теореп-.':еск;1 установлена и в ходе численных экспериментов подтверждена функциональная связь дифференциальных экономических оценок технологических свойств, плотиостных характеристик и пло1цадных соотношений разнотипных руд и пород на поверхности контура отработки, соответствующего максимуму прибыли с 1 т погашенных балансовых запасов.

4.Впсрзые разработаны экономико-математические модели вариантов сплошной слоевой системы разработки, позволяющие совмещать локальное проектирование горных работ с нормированием показателей извлечения при отработке совместно залегающих залежей разнотипных руд. Модели учитывают широкий спектр горно-геологшескнх условий разработки, изменения технологических параметров и компоновку элементов системы, адекватно описывают движение запасов как в отдельных элементах, так и по выемочной единице в целом и применимы для условий динамичного изменения стоимостных и ценностных показателей.

Практическая ценность:

1 .Предложен общий методический подход выделения технологических типов и сортов руд, а также определения границ между залежами разнотипных руд -на основе дифференциальных экономических оценок их технологических свойств.

2.Разработаны математические модели геологических контактов залежей и переходных зон между залежами разнотипных руд Талнахского и Октябрьского

месторождений, позволяющие адекватно описывать морфологические особенности залежей и условия образования потерь и разубоживания руды.

3.На базе функциональной связи дифференциальных экономических оценок технологических свойств, плотностных характеристик и площадных соотношений разнотипных руд и пород на поверхности контура отработки, соответствующего максимуму прибыли с 1 т погашенных балансовых запасов, разработаны новые алгоритмы для определения пространственного положения целесообразного контура отработки в сложных переходных зонах между разнотипными рудами и на контакте руда-порода.

4.В развитие общей и отраслевой методик разработана частная методика нормирован™ эксплуатационных показателей извлечения совместно залегающих разнотипных руд, позволяющая на базе экономического учета технологических свойств отдельных разностей руд и пород предопределять оптимальные научно обоснованные значения показателей извлечения запасов. Эта методика и ее программное обеспечение утверждены в установленном порядке и внедрены на рудниках "Таймырский" и "Комсомольский" АО "Норильский комбинат".

Фактический экономический эффект от внедрения результатов исследования на рудниках АО "Норильский комбинат" составил 800 млн. рублей в пересчете на цены 1995 г.

Результаты исследований могут быть использованы на рудниках цветной металлургии, отрабатывающих сближенные залежи руд разных природных и технологических типов, в первую очередь на строящемся руднике "Скалистый" и проектируемом руднике "Глубокий" АО "Норильский комбинат", а также в учебном процессе при подготовке специалистов горного профиля.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

¡.Эффективность применения разнопрочной закладки при восходящей 1 слоевой системе разработки // В кн. Совершенствование технологии добычи и переработки руд цветных металлов. Красноярск, 1977. (Соавторы Зверьков В.И., Кспалев В.К., Ушеюш В.П.).

2.Повышение качества ведения очистных работ при слоевой системе разработки с твердеющей закладкой выработанного пространства /7 В кн. Совершенствование технологии добычи и переработки руд цветных металлов. Красноярск, 1977. (Соавторы Зверьков В.И., Ковалев В.К., Ушсаик В.П., Вохмин С.А., Требуй Ю.П).

3.Фактический уровень потерь п разубожкзашш при комбинированной слоевой системе разработки с бетонной закладкой // В кн. Под5смиая разработка мощных рудных месторождений. Свердловск, 1978. (Соавторы Зверьков В.И., Ковалев В.К., Вохмин С.А., Требуй Ю.П., Ушеюш В.П.).

4.Формула для расчета зависимых потерь и разубоживания руды в искусственном днище при сплошной камерной системе разработки // В кн. Повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири. Иркутск, 1979. (Соаатор Зверьков В.И.).

5.Перспективы повышения полноты и эффективности извлечения высокоценных руд на рудниках НГМК // В кн. Рудник будущего. МГИ, Москва, 1979. (Соавторы Зверьков В.!!., Коиалев В.К., Ушенин В.П., Вохмнн С.А., Требуш Ю.П.).

6.Нормирование потерь и разубожнвания при отработке руд Талнахского узла // В кн. Комплексное использование и охрана минерального сырья Сибири. Наука, Новосибирск, 1982. (Соавторы Зверьков В.И., Коватев В.К., Требуш Ю.П., Ушенин В.П., Вохмин СЛ., Дубинный А.Ф., Корчевский А.Л.).

7.0прсделение взаимосвязанных потерь и разубожнвания руды // Комплексное использование минерального сырья, 1982, № 7. (Соавтор Требуш Ю.Г1.)

в.Инженерно-техннческие мероприятия, обеспечивающие рациональный уровень потерь и разубожнвания при отработке сплошных сульфидных руд // В кн. Комплексное использование и охрана минерального сырья Сибири. Наука, Новосибирск, 1982. (Соавторы Зверьков В.И., Ковалев В.К., Вохмнн С.А., Ушенин В.П., Требуш Ю.П., Корчевский А.Л., Дубинный А.Ф.).

9.Частная методика нормирования показателей извлечения из недр при разработке месторождений руд разных типо-сортоз // В кн. Проблемы охраны окружающей среды Красноярского края в условиях интенсивного развития химии, энергетики и цветной металлургии. Красноярск, 1987.

Ю.Технико-экономическое обоснование рациональных схем выемки и переработки совместно залегающих руд разных типо-сортов в условиях мощных пологопа-дающих месторождений // В кн. Минеральное сырье и природа. Новосибирск, 1988.

11.Принципы формирования пакета программ для определения проектных показателей извлечения руды из недр // В кн. Проблемы повышения эффективности производства и использования цветных металлов в народном хозяйстве. Красноярск, 1989. (Соавтор Требуш Ю.П.).

12.Оценка влияния точности определения комплексного технико- экономического показателя на величину прибыли с погашаемых балансовых запасов руды // В кн. Студент, наука и цивилизация. Красноярск, 1995 (Соавторы Гритчин Д.П., Саблев С.А.)

13.Метод дифференциальных экономических оценок технологических свойств компонентов товарной руды при экономико-математическом моделировании выемки разносортных руд. // В кн. Высокоэффективные ресурсосберегающие технологии горного производства. ГАЦМиЗ, Красноярск, 1995.

М.Опредсчение техноло!Ического типа и сорта руды через дифференциальные экономические оценки технологических свойств // В кн. Актуальные проблемы ресурсосбережения при добыче и переработке полезных ископаемых. ГАЦМиЗ, Красноярск, 1996. (Соавтор Вохмнн С.А.)