автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Прогнозирование изменчивости качества в блоковом рудопотоке при подземной добыче с отбойкой и зажиме и донным выпуском руды

РГ6 од

1 [ ( И * '« 'ПИЧ

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт

На правах рукописи

КУЛИК, Николай Васильевич

УДК 622.272 :622.34

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ИЗМЕНЧИВОСТИ КАЧЕСТВА В БЛОКОВОМ РУД0П0Т0КЕ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧЕ С ОТБОЙКОЙ В ЗАЖИМЕ И ДОННЫМ ВЫПУСКОМ РУДЫ

Специальность 05.15.02 — «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени горном институте.

канд. техн. наук, доцент, М. Л. ЖИГАЛОВ

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, профессор И. А. КОВАЛЕВ, • канд. техн. наук, доцент В. А. ГАЛКИН

Ведущее предприятие—-Институт проблем комплексного „освоения недр РАН.

Защита диссертации состоится « » ^^^^ 1993 г

в /.—гчае. на заседании специализированного совета К-053.12.02 в Московском горном институте по адресу: 117935, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. .

Научный руководитель

Автореферат разослан « . . . »

1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

канд. техн. наук, с. н. с. В. Н. КОРОЛЕВА

0БЦА9 ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Соверменствованне методов и средств целенаправленного управления качество* руд на подземных рудниках является ва1нейшим, приоритетны« направлением коренного улучяения эффективности всего горнорудного производства. Проблема управления качествон продукции на рудниках на современном этапе предусматривает необходимость совладения наряду с традиционными требованиями выполнения плана добычи по объемам и среднему ка честву добываемой рудной массы, обеспечение такяе и требуемого уровня стабильности изменчивости) качества, чтобы отклонения со-дермания полезных компонентов от средних значений не превыаали допустимых пределов. Для решения этой проблемы необходимо научиться оперативно контролировать и прогнозировать изменчивость качества (колеблемость содершаний полезных компонентов по дозам) как в массиве подлеаащих отработке балансовых запасах руды, так и в системе рудопотоков рудника. В первую очередь, очевидно, необходим прогноз изменчивости качества в рудопотоках, поступавших из очистных блоков. Научно обоснованный прогноз изменчивости качества в блоковых рудопотоках позволит в оптимальном ре«име для любых временных этапов решать задачи планирования добычи и в том числе обосновывать величину резерва очистных блоков, обеспечивавкего заданнуп стабиль ность качества сырья в обвеяахтном рудопотоке. Таким образом, решаемая в диссертации научная задача прогнозирования изменчивости качества рудной массы при выпуске под налегавкими обруменными породами по тьматике является актуальной.

Рассматриваемые уел о..р и я - подземные рудники, отрабатывайте крутопадаювие средней мощности и поеное месторождение крепких и средней крепости руд системами зта«ного принудительного обрушения с отбойкой в завиие и донным выпуском или камерными системами. Изменчивость качества в балансовых запасах руды - средняя: для единичных объемов, соответствуваих сменной дозе выпуска 150-350 т, коэффициент вариации содервания металла в балансовых запасах руды колеблется обычно от 30 до Ш, не превн-«ая 1002, причем показатели изменчивости качества (дисперси и частота колебаний содеряаний в единичных объемах) по падении и прости

-

ранив залемей соизмеримы. Руды монометаллические или полиметаллические, но поддающиеся пересчету на монометаллические. К рассматриваемой группе относятся подземные рудники Зыряновского свинцового, Лениногорского полиметаллического, Алмалыкского горно-металлургического и дпугих комбинатов Рудного Алтая в Казахстане. Расчеты и измерения выполнены применительно к условиям рудника им. ХХП съезда КПСС ЗСК.

Цель работы. Установление зависимостей показателей изменчивости качества рудной массы, отбитой и выпученной из очистных блоков, от основных влияоцих факторов для создания методики прогноизрования качества рудной массы, поступавшей из очистных блоков, отрабатываемых с отбойкой в ¿¿миме и донным этааных выпуском. что позволяет ремать проблему управления качеством продукции на подземных рудниках, а значит сувественно улучмить эффективность работы горнорудных предприятий.

О с н о г н а я идея работы заключается в применении для исследования процессов гравитационного перемещения и перемешивания рудной массы при отбойке и выпуске под налегавшими обрушенными породами методов компьютерного (и в частности стохастического) моделирования на ЭВМ с учетом особенностей трансформации изменчивости качества от природной (геологической) к технологической изменчивости качества в блоковом рудопотоке, что позволит качественно и количественно оценить степень усреднения (стабилизации) и рзубоживания руды при очистной выемке,

Научные полонии, разработанные лично соискателем и их новизна

1. Зависимость изменчивости качества руды, отбитой в закнме. от исходной природной изменчвости качества в балансовых запасах, отличавцаяся учетом величины подвимки контакта руды с заяимапвим материалом.

2. Методика стохастического моделирования донного выпуска руды под налегаваими обрушенными породами, отличавшаяся от известных тем, что учитывает трансформацию изменчивости качества рудной массы в процессе выпуска.

3. Зависимость изменчивости качества рудной массы, поступающей из очистного блока, от основных влияющих факторов, отличающаяся учетом перемешивания руды в процессе донного выпуска под налег,з-в*ими обрувенными породами.

Методы научных исследования: ан* лиз и обобщение опыта исследований в области оценки изменчивости и управления качеством минерального сырья; математическая статистика; аналитическое и стохастическое моделирование на ЭВМ процесса выпуг ка руды под обруяенными породами; корреляционный анализ; техникп-экономический анализ результатов исследований.

Достоверность научных полпенни, выводов и реко«екдаци(Ч обоснованы использованием опробованных методов научных исследований, а такьс применение« методов математической статистики для обработки и интерпретации результатов наблюдений и компьютерных экспериментов; достаточным объемом экспериментального материала при стохастическом моделировании: удовлетворительной сходимостью результатов компьютерного моделирования с практическими данными и результатами, полученными другими методами (расхошдение не превышало +15-20Х).

Научное значение работы состоит в установлении зависимостей показателей изменчивости качества выпускав мой из очистных блоков рудной массы от исходной природной изменчивости качества руды в балансовых запасах и параметров технологических процессов отбойки в заниме и донного выпуска руды.

Практическое значение работы состоит в разработке методики прогнозирования изменчивости качества рудной массы при отбойке в завиме и донном выпуске руды под налега-юцими обрушенными породами.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Рекомендации работы по прогнозированию изменчивости качества в рудопотоках очистных блоков использованы на руднике им. ХХП съезда КПСС Знряновского свинцового комбината при обосновании величины нормативнго резерва очистных блоков, обеспечивав-вего заданную стабильность качества продукции рудника. Ояидаемый экономический эффект от внедрения рекомендаций составляет порядка 200-250 тыс. рублей (в ценах 1990 г.)

Апробация работы. Основные половения работы и результаты выполненных исследований докладывались и получили одобрение на техническом совете Знряновского свинцового комбината и на научно-технических семинарах кафедры "Технология, механизация и организация подземной добычи руд" (Москва. МГИ. 1990-90 г.г.).

Публикации. Основные положения диссертации освечя

ны в двух статьях, депонированных в МГИ в 1992 г.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содер«ит ' страниц машинописного текста, рисунков, таблиц, списка литературы из 59 наименований и гсрилояений.

ОСНОВНОЕ С0ДЕР8АНИЕ РАБОТЫ

Проблема целенаправленного управления качеством продукции на горных предприятиях и подземных рудниках в том числе приобретает в современных условиях все большую значимость и остроту. Конечно эту проблему стремились решать и раньие. Значительный вклад в теоретические и практические аспекты управления качеством внесли труды академиков Агоикова И.И., Мельникова Н.В., Ршевского В.В., докторов технически" наук Азбеля Е,И., Бастина П.П. Вызова В.Ф., Грачева Ф.Г., Гудкова В.П., Ериова В.В., Каплунова Д.Р., Ломоносова Г,Г.. Ревнивцева В.Н. и других. Тем не менее эти изыскания нельзя считать заверенными, они требует использования новых подходов и концепций, характерных для условий нарокдаюаейся рыночной экономики, широкого привлечения современных ЭВМ и компьштерного моделирования, а такке создания методов прогнозирования управляемых параметров, на основе которых моино сформулировать оптимальную стратеги» управления и соответствующие управлявшие воздействия. Поэтому при ревении проблемы управления качеством продукции на подземном руднике приоритетной становится научная задача прогнозирования качества рудной массы в системе рудопотоков рудника, в том числе в таких вамейших элементах системы, как рудопотоки очистных блоков.

Постановка задачи прогнозирования качества в настоящей диссертации имеет сучественные особенности, отличавчие ее от имевших место ранее традиционных подходов к решению этой задачи, когда качество рудной массы в том или ином месте рудопотока оценивалось упрупненио - по величине среднего содеряания полезного компонента в очень крупных объемах, обычно соответствующих размерам геологических или очистных блоков. При этом приходилось допускать, что полезный компонент распределен в этих объемах практически равномерно, хотя такое допуцение для многих месторомдений, и в частности для руд цветных металлов, является слишком грубим приближением к дейст-

ч -

витальности. Поэтому в диссертации задача прогнозирования качеств* в блоковом рудопотоке сформулирована и рекена как задача прогнозирования уровня и трансформации изменчивости качества, т.е. колеблемости содеряаний полезных компонентов в небольших дозах (элрментзр-ных объемах), масса которых соответствует принятому технологическому методу управления качеством руд.

Под действием технологических процессов добычи произхолит трансформация изменчивости качества: на исходную геологическую (природную) изменчивость качества руды накладывается технологичес кая изменчивость, предопределяемая технологическими и организацион но-техническими причинами.

Для количественной оценки изменчивости качества руды в масси ве и рудопотоках используют более двадцати различных показателей в зависимости от характера решаемых задач управления качеством. Выпол ненный в диссертации анализ показал, что для рассматриваемых условий количественную оценку изменчивости качества необходимо производить с помощью трех численных показателей: - среднего значения содержания полезного компонента в рудопотоке, - стандарта отклонений (среднего квадратического отклонения) и ^ - коэффициента вариации качества. Причем эти показатели следует рассчитывать обособленно по крайней мере для четырех наиболее характерных групп последовательности изменения содеряаний металла по высоте очистного блока.

Поставленную в диссертации общую задачу прогнозирования качр ства рудной массы в блоковом рудопотоке. естественно, рассматривать состоявей из двух частных задач, трёбувших последовательного реаения. Первая частная задача - это прогнозирование изменчивости качества при отбойке, т.е. в отбитой (но невыпущенной) рудной мзг-се и вторая - прогнозирование изменчивости качества в процессе выпуска, т.е. в выпушенной из очистного блока рудной массе.

Поскольку диссертация выполнена применительно к условиям отбойки руды в ззайме, первую частную задачу удалось заметно упростить, сведя ее к аналитической задаче изучения разрыхления отбивае мых слоев секции при известной величине подвивки контакта "руда-ча-иимающий материал" после взрыва секции.

Для решения второй частной задачи на основе обзора и анализа соответствующих научно-исследовательских разработок были выбраны два метода ревения: аналитический и метод стохастического моделирп

вания на ЭВМ с соответствувщей корректировкой этих метдов для условий специфика реваемой задачи - изучения изменчивости качества.

Таким образом, в диссертационной работе потребовалось ревить следувщий комплекс задач: разработка методики прогнозирования изменчивости качества руды, отбитой в завиме; формулировка принципов моделирования изменчивости качества рудной массы при выпуске руды под налегающими обруаенными породами из одиночного отверстия; разработка методики стохастического моделирования площадного донного выпуска, позволяющей изучать изменчивость качества выпущенной рудной массы: установление для конкретных условий рудника им. ХХП съезда КПСС Зыряновского свинцового комбината зависимости изменчивости качества в блоковом рудопотоке от о новных влияющих факторов и расчет с их учетом величины резерва очистных блоков, обеспечивающего с заданной вероятностью требуемую стабильность качества сырья в обще вахт ном рудопотоке. т.е. оценка на конкретном примере экономической эффективности рекомендаций работы.

При решении первой задачи диссертации в качестве исходных материалов были использованы результаты выполненных Ш1К0Н РАН оригинальных изысканий по оценке исходной (геологической) изменчивости качества в балансовых запасах промзон рудника им. ХХП съезда КПСС ЗСК, базирующиеся на данных о содерваниях металла в единичных объемах руды размерами 5x5x5 м (что практически соответствует по массе сменной производительности скреперной доставки).

В процессе отбойки в защиме отбиваемая секция руды вириной В разрыхлится и увеличивается в объеме за счет уплотнения завимавще-го материала, происходит подвивка контакта руды с занимающим материалом на величину дЬ (обычно дЬ = 2,5-3,0 м). Содервание ме алла в единичных объемах после отбойки предлагается рассчитывать по формуле*.

АО .г

и Д. содервания металла в 1-ой строке и 1-ом столбце Ч единичных объемов 5x5x5 м соответственно после отбойки и до отбойки;

N - количестви единичных объемов в 1-ой строке;

В - «ирина отбиваемой секции: ьЬ - величина подвинки контакта.

Использовав данные ИПКОН РАН о содержаниях металла в балансовых запасах руды, были рассчитаны значения содеряаний металла в единичных объемах отбитой в завиме руды, т.е. сформулировано мнове ство {А^:}, а на его основе построена зависимость технологической изменчивости качества в отбитой (но еще не выпуиенной) рудной массе от исходной природной (геологической) изменчивости качества в руде (рис. 1). Оказалось, что эта зависимость носит линейный характер для обоих видов скваминной отбойки. Причем, как установлено в диссертации, при отбойке в замиме трансформация изменчивости качества по амплитуде колебаний содержаний металла небольшая: коэффициент усреднения по коэффициентам вариации равен всего 1,07, При отбойке ве на открытое компенсационное пространство (при камерных системах разработки), как было установлено ранее по данным ИПКОН РЙН на базе физического моделирования трансформация изменчивости качества весьму существенна: коэффициент усреднения составляет 1,6?. т.е. в 1.5 раза выше, чем при отбойке в замиме.

Поскольку при реиении задачи прогнозирования качества блокового рудопотока изучение изменчивости качества в процессе донного выпуска под налегающими обрушенными породами предусматривалось использование стохастического моделирования выпуска на ЗВН. а для та-них моделей необходимы были исходные данные о содершаниях металла в единичных объемах 1x1x1 м, примлось осуществить пересчет содерна ний металла в отбитой в замиме руды из единичных объемов 5x5x5 ы к единичным объемам 1x1x1 м.

. Такой пересчет бия реализован с помощь« линейной интерпелляции исходных данных о содержаниях с использованием приемов и математического аппарата аналитической геометрии. Результаты пересчета были использованы как исходные данные для стохастического моделирования процесса выпуска.

При реиении второй задачи диссертации - изучении трансформации изменчивости качества при выпуске руды из одиночного отверстия было применено два различных метода исследований: аналитический и метод стохастического моделирования процесса выпуска на ЭВМ. При этом исходили из предпосылки, что реиение одной задачи двумя разными методами увеличит достоверность полученных результатов исследований. К со«аленив готовых методических разработок для решения по-

Зависимость коэффициента вариации качества в отбитой в

от коэффициента вариации качества в нетроцутом

V0 10

I |

^ 0.6 I

¿з 0,4

о, г

• , /ч /Г в

у у у

/ ^ ✓ У У / /

ъ У

о

ол

ол 0,6 0,8 1,0

исходная изменчивость

Ьгс. 1. I _ при отбойке цуды в зажима;

2 - при отбойке на компенсационные камеры (по данным ШИШ РАН).

- Я -

ставленной задачи упомянутыми методами не было. Традиционные мет дические разработки были выполнены для изучения показателей извлечения руды из недр (потерь и разубоаивания) и не учитывали наличия изменчивости качества в отбитой руде. Пришлось эти разработки суц* ственно скорректировать с учетом специфики поставленной задачи о трансформации изменчивости качества в процессе выпуска.

Аналитический метод решения задачи, естественно, базировался на понятиях и зависимостях, принятых в существующей теории выпуска руды под налегавшими обрушенными породами. Однако приалось учиты вать, что фигуры выпуска (в том числе эллипсоиды выпуска) формируются и развиваются по мере выпуска в геометрическом пространстве отбитой руды, единичные объемы (слои) которого имеют разное качество (содержание металла). Используя известные зависимости аналитической геометрии и теории выпуска руды, в диссертации выведены Формулы для рассчета объемов эллипсоидов выпуска и их элементов, соответствующих тем или иным дозам выпуска. Тем самым удалось установить какая именно часть единичных объемов (слоев) отбитой руды и I каким именно качеством попадает в очередную дозу выпуска. В резуль тате представилась возможность выявить динамику содержания металл?) е дозах при выпуске из одиночного отверстия.

Стохастическая модель выпуска была предложена Л- Дмоллееи и применена В.й. Горбуновым и Е.В. Кузьминым для изучения потерь и разубоживания руды. Для оценки изменчивости качества при выпуске под налегавшими обрушенными породами стохастическое моделирование пока не применялось. Так что и здесь нам потребовалось выполнять соответствующие методические доработки.

Процедура и этапы стохастического моделирования выпуска за клвчается в следующем. Геометрическое пространство отбитой руды разбивается на небольшие ячейки - кубики, размерами для рассматри ваемых условий 1x1x1 м. Удаляется мысленно содершимое ячейки (куби ка). расположенного прямо над выпускным отверстием. В вышележащем втором слое девять ячеек граничат с освободившейся. Содеркимое ка» дой из них мояет занять освободившееся место с определенной (разной!) вероятностью, зависящей от физико-механических свойств отАи той руды и налегающих пород. Методом статистических испытаний на ЭВМ (методом ИОНТЕ-КйРАО) определяют содержимое какой ячейки переместилось в освободившуюся, и т.д. для третьего и последнего ело ее. Положение освободившихся ячеек Фиксируется в памяти ЭВМ. Нтопц

исследовать с помощью стохастической модели изменчивость качества, содержамому каждой исходной ячейки ставится в соответствие ларак-терное для нее качество (исходное содержание металла). Поступающее в выпускное отверстие содержимое соответствующих ячеек (кубиков) такяе фиксируется в памяти ЗВМ и после того как накопится соответствующее принятой дозе выпуска количество ячеек подсчитвается содержание металла в данной дозе выпуска.

Обе вышеописанных методики моделирования выпуска были апробированы на конкретном цифровом материале. Для одиннадцати вариантов различной последовательности изменения содержания металла в отбитой руде над выпускным отверстием была количественно оценена динамика содержаний металла в дозах ру;„сой массы по мере выпуска ее из одиночного отверстия. Выло установлено, что характер изменчивости качества.отбитой в зажиме руды после выпуска ее сохраняется, хотя и происходит заметное снижение амплитуды колебаний качества, т.е. имеет место угоеднение в процессе выпуска.

Для изучения трансформации изменчивости качества в процессе выпуска не только из одиночного отверстия, но и по всей площади очистного блока потребовалось сформировать методические основы стохастического моделирования донного выпуска для широкого диапазона условий и разработать на этой базе алгоритм моделирования, предназначенный для исследования изменчивости качества в процессе выпуска и пригодный для составления соответствующей машинной программы для ЭВМ. Тем самым появилась возможность выявить зависимости показателей изменчивости качества рудной массы, поступающей из очистного блока, от основных влияющих факторов, а значит и решить основную научную задачу диссертации, сформулированную в ее названии.

Анализ результатов предыдущих исследования, связанных с трансформацией изменчивости качества при очистной выемке, показал, что основные факторы, влияющие на уровень изменчивости качества при выпуске руды под налегающими породами можно объединить в следующие три группы:

I группа - факторы, связанные с исходной изменчивостью качества в отбитой и подлежащей выпуску рудной массе; эта изменчивость в свою очередь предопределяется уровнем природной (геологической) изменчивости качества в подлежащих отбойке балансовых запасах руды (см. выше результаты решения первой задачи диссертации);

П группа - факторы, связанные с физико-механическими свойство -

вами выпускаемой рудной массы, которые укрупнвнно можно оценить ж. казателем сыпучести в. в свои очередь предопревьляицим параметры Фигур выпуска и разрыхления;

1 группа - факторы, связанные с технологией и параметрами процесса выпуска, а в том числе и с ренимом выпуска (размерами диз и очередностью выпуска по площади очистного блока).

Количественная оценка I группы влияющих факторов сначала была выполнена для сравнительно простых условий, т.е. для 'ипуска иэ одиночного отверстия, о чем сказано выше. Затем количественно оценивалось влияние исходной изменчивое.и качества на результаты площадного донного выпуска из нескольких отверстий. В обеих случаях исходная изменчивость качества в отбитой руде оценивалась не то/. ко численными показателями о1 . и ^ , но и последовательностью (характером) изменения содержаний металла в единичных объемах отбитой руды по высоте очистного блока. Последняя характеризовала тесноту взаимосвязей мевду содерваниями металла в соседних и последующих единичных объемах над выпускным отверстием.

В результате стохастического моделирования выпуска руды под обруаенными породами бнли установлены зави:имости коэффициента вариации качества в выпущенной рудной массе от коэффициента вариации качества в геометрическом пространстве отбитой в закиые руды (рис. 2). При построении этих зависимостей в качестве исходных данных были приняты тринадцать различных вариантов последовательности изменения содерааний, которые затем бли объединены в четыре характерные группы: с непрерывным наростанием (или убыванием) содервания по высоте очистного блока (группы "Н" и "У"), а такяе с выпуклым (или вогнутым) изменением содеряания по высоте (группы Н.-У" и "У.-Н"). Эти зависимости хорово апроксимируются степенными Функциями.

Анализ результатов стохастического моделирования тр нсфорыа-ции изменчивости качества • процессе выпуска показал, что 1 группа влиявши., факторов (исходная из* нчивость качегтва в отбитий руде) оказывает главное, ревающее влияние на результирующую изменчивость качества в блоковом рудопотоке, причем существенно влияют и числен ны? показатели оцрнки изменчивости, и последовательность изменения содерааний в единичных объемах отбитой руды над выпускным отверсти ем (си. рис. 2).

Установлено такяе, что (I группа факторов, связанных г физико

- / /-

Зависимость идаенчи&оСТИк&чества в выпущенной рудной массе от изменчивости качества в отбитой в зажиме рудо.

О О.г ОА 0,5 0,8 1,0, 7 Козфсрициент Вариации качества 8 отбитой руде

Рис. 2.

Шр 'ЭМ'!« Коследовательности изменения содержаний в единмчних объемах отбитой руды по высоте блока:

1 - пыпуялое изменение содер/аннй (группа II.У);

2 - погнутое "йионенчо содержаний (гругг.т У.И);

3 - неирорипн<ч> нашстанио содоп\:гЛ"П (группа К);

4 - ||->!|рср.!ии убипанче содор:; а:!";! (группа У),

механическими свойствами подлежащей выпуску отбитой руды лишь не значительно влияет на трансформацию изменчивости качества, чти свл зано, очевидно, с тем. что при отбойке в зажиме пока зтел1 сыпучес ти меняется в сравнительно узком диапазоне (0,8 < и < 1).

3 группа факторов влияет на трансформацию изменчивости качества в процессе выпуска достаточно существенно. Изменяя режими выпуска и параметры очистных блоков, ыозно заметно влиять на изменчивость качества в выпускаемой рудной массе. Сравнительный анализ результатов стохастического иоделирования показал, что наилучшим с точки зрения стабилизации качества является равномерно-последовательный режим выпуска минимальными дозами. Как известно, этот не реаим наиболее благоприятен и с точки зрения показателей извлечения руды из недр (потерь и разубояивания руды). Хаотический режим, а так«е непрерывный ре«им выпуска из отдельных о-верстий до предельного разубоживания в каждом обеспечивают меньвую стабильность качества в блоковом гудопотоке, чем равномерно-последовательный резин.

Таким образом, в результате стохастического моделирования донного выпуска руды пп, обруненныыи породами установлены зависимости показателей изменчивости качества в рудопотоке очистного блока от изменчивости качества в отбитой руде (см. рис/ 2), которая в свою очередь предопределяется, главным образом, природной (геологи ческой) изменчивостью качества руды в балансовых запасах ичистного блока (см. рис. 1).

Установленные зависимости и результаты частных разработок на стоящей диссертации в комплексе и сформировали предлагаемую методику прогнозирования изменчивости качества в блоковых рудоиотоках при подземной добыче с отбойкой в зажиме и донным выпуском руды.

Однако само по себе прогнозирование внутриблоковой изменчивости качества не может дать прямого экономического эффек.а, но косвенно предопределяет ре;ультаты решения плановых и управленческих задач, непосредственно влияющих на экономическую эффективность Функционирования подземного рудника. Разработанные в диссертации методики прогноза качества в бликовом рудопотоке позволяют полу чан исходные данные для рев< шя на качественно более высоком урив не целого комплекса задач планирования очистных и других ги'-мв гор ных работ и в том числе решить, например, важную практическую задачу обоснования резерва очистных блоков для обеспечения заданной

Г5 "

стабильности качества сырья в общешахтном рудопотоке, Методика решения последней задачи разработана в ИПКОН РАН на базе имитационного моделирования на ЭВМ технологической мемблоковой изменчивости качества, связанной с перемешиванием (усреднением) блоковых рудог <токов, поступающих в единый общешахтный рудопоток рудника.

Для рассматриваемых в диссертации условий был выполнен про.-ноз изменчивости качества в рудопотоках очистных блоков рудника им. ХХП съезда КПСС ЗСК и на основе этого прогноза с помощью имитационного моделирования по машинным программам для ЭВМ. заимствованным в ИПКОН РйН диссертантом были проведены соответствующие расчеты и установлены зависимости вероятности выполнения плана по качеству (Р) от величины допустимого относительного отклонения содержаний от среднего значения (±£ ), количества работающих блоков N раб из общего их числа N0; коэффициента резервных блоков Крез = N0 : : Краб: коэффициента напряшенности плана по качеству

Кн.п.= о1 пл : [о£г* (1 - у )],

где плановое (директивное) .среднее содержание металла в об-

_ щешахтном рудопотоке;

•з1г- среднее содержание металла в запасах руды, готовых к выемке очистных блоков:

О - среднее разубоживание в готовых к г'емке очистных блоках.

Характер этих зависимостей оказался аналогичен с соответствующими зависимостями, установленными ИПКОН РАН для камерной системы разработки, хотя конкретные значения входящих в зависимости величин, естественно, оказались существенно различными.

Величина необходимого и достаточного резерва очистных блоков (Крез) при системе разработки с отбойкой в зажиме и доннын выпуском оказалась выше, чем при камерной системе разработки, что вполне соответствует логике и инженерной интуиции.

Для условий рудника им. ХХП съезда КПСС ЗСК была выполнена укрупненная оценка эффективности стабилизации качества за счет резервирования очистных блоков. За базовый вариант была принята фактическая ситуация на руднике в 1990 г.: Ираб = 12 бл.; Кн.г = 1.15;

£"=•1 1 ОХ г Но ^ 19 бл.: Крез = 1.6; Р = 0,5-0,6.

В результате расчетов по зависимостям, построенным на базе

- \Ч -

имитационного моделирования установлено, что для тех не значений Край, Кн.п и коэффициент резерва очистных б..оков долаен быть увеличен до 2,0, что соответствует N0 - 24 бл. и увеличивает вероятность попаданий содеряания металла в общешахтном потоке в заданный интервал 5 = ^ Ш до Р = 0,8-0,85,

Увеличение числа резервных блоков приводит к деконцентрлции горных работ на руднике, ущерб от которой, связанны;', с ростим себе стоимости добычи Сдоб., согласно расчетам по методике пр"Ф. Имени-това В.Р.. составит

Р9б/Т

Эффект от стабилизации качества общеиахтного рудопотока будет получен на обогатительной фабрике за счет прироста удельной прибыли дП от увеличения извлечения при обогащении от до 6

дС, = -сГ^)- АГ7 - 0.75 руб/т

Общая экономическая эффективность по горнообогатительнпму производству составит

э --лГ, -АС,

или с учетом производительности рудника - порядка 200-250 тыс.руб. в год (в ценах .1330 г.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Р диссертационной работе дано новое реиение актуальной для горно, мой промышленности научлий задачи прогнозирования изменчивости качества в рудопотоках очистных блоков для систе.. разработки с отбойкой в зажиме и донннн выпуском, что позволяет получать необ ходимые исходные данные для 'чтимального планирования и уг,явления качеством на подземных рудниках, а значит существенно улучшись эффективность работы горнообогатигелышх предприятий.

Постановка рассматриваемой задачи отличается от традицонник

подходов, при которых качество руды обыно оценивалось только по величине среднего содер«ания металла в очень крупных объемах, соответствующих размерам геологических или очистных блоков, а это предполагало вынужденное согласие с доЛучением о практически равномерном раггредечении металла в этих объемах.

В диссертации основное внимание уделено количественной оценке изменчивости качества, т.е. колеблемости вокруг среднего значения содерманий металла в небольших дозах (элементарных объемах), соответствующих принятому технологическому методу управления качеством.

Основные научные выводы и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. В результате обобиения и анализа опыта и научно-исследовательских разработок установлено, что в рассматриваемых условиях оценку изменчивости качества руды в массиве и рудопотоках необходимо производить по крайней мере с помощью трех численных показателей: - среднего значения содержания металла в рудопотоке: стандарта отклонений (среднего квадратического отклонения) и коэффициента вариации качества. Причем эти показатели обязательно следует рассчитывать обособленно для разных вариантов последовательностей изменения оодервания металла над выпускным отверстием.

2. Разработана методика прогнозирования изменчивости качества руды, отбойкой в завиме, отличающаяся учетом разрыхления отбиваемой секции и уплотнения занимающего материала.

3. В результате расчетов по этой методике установлена зависимость изменчивости качества отбитой руды от исходной природной изменчивости качества в балансовых запасах, отличающаяся учетом величины подвивки контакта руды с зажимающим материалом. Доказано, что эта зависимость носит линейный характер для обеих видов скваяинной отбойки. Причем коэффициент усреднения по коэффициентам вариаций качества при отбойке в завиме оказывается небольшим, равным 1,0?, что в 1,5 раза меньше, чем при отбойке на компенсационное пространство.

4. Предлове; а процедура пересчета содерваний металла в геометрическом пространстве отбитой руды из единичных объемов 5x5x5 м к единичным объемам 1x1x1 м, что дает возможность получить исходные данные, необходимые при стохастическом моделировании выпуска руды под обрушенными породами.

5. Для повыиения достоверности результатов исследований изучение трансформации изменчивости качества при выпуске из одиночного

-1С -

отверстия произведено двумя различными методами: аналитическим и методом стохастического моделирования процесса ьипуека на ЭВМ.

6. Предлонен и испытан аналитический метод расчета линамики содержаний металла в дозах рудопотока очистного блока, базирующий ся на понятиях и зависимостях теории выпуска и аналитической геометрии.

?. Применяемый ранее для изучения потерь и ра-убоживання метод стохастического моделирования на ЭВМ выпуска руды по^ обрушенными породами скорректирован и использован для исследования трене Формации изменчивости качества в процессе выпуска. Разработана методика и алгоритм расчетов для услови" выпуска из одиночного отверстия и для донного выпуска по площади очистного блока.

8. Оба метода моделирования выпуска руды были опробованы на конкретном цифровом материале. Для одиннадцати вариантов различной последовательности изменения содержаний металла в отбитой руде по высоте очистного блока была количественно оценена динамика содержаний металла в дозах рудной массы по мере выпуска ее из одиночного отверстия. При этом было установлено, что характер изменчивости качества отбитой в зажиме руды после выпуска ^е сохраняется, хотя и происходит заметное снижение амплитуды колебаний качества, т.е. имеет место усреднение в процессе выпуска.

9. Для рассматриваемых в диссертации условий исследованы зависимости изменчивости качества во внутриблоковом рудопотоке от основных влияющих факторов. Показано, что главное, определяющей влияние на изменчивость качества выпускаемой из очистного блока рудний массы оказывает изменчивость качества в отбитой руде, что подтверждается установленными зависимостями коэффициента вариации содержания металла в дозах выпуска от коэффициента вариации содержания не талла в отбитой в зажиме руды для всех четырех наиболее характерных групп последовательностей изменения содержаний металла на;, выпускным от1--рстием. Выявлено, -то физико-механические свойства руды влияют изменчивость качества при выпуске несущественно, гысколь ку при отбойке в закиме диапазон изменения коэффициента енпуч^.ти и при этом виде отбойки достатичнл узик (0,8 < ш < 1,0). Срнрненио Р5ЭН-Х режимов риичгка с г о ■ г 1 фения изменчивости мчеси- > пика м ло, чго более благоприятным для усреднения качества, как. кстати, и для уменьшения потерь и раэубожнвания. является режим равнимерно-но следовательно™ выпуска минимальными дозами, а хаотический режим да

- // -

вт гораздо худшие результаты.

10. Экономический эффект от внедрения рекомендаций диссертационной работы в условиях рудника им. ХХП съезда КПСС ЗСК составляет 200-250 тыс. руб. в год Спо ценам 1990 г.).

Основные положения диссертации изложены в следувиих опубликованных работах автора:

1. Выбор методов решения задачи прогнозирования изменчивости качества рудной массы при выпуске под налегавшими обрушенными поро-даяи. - Депонир. в ИГИ, 1992, N 27/9-22-1. 3 с. (соавтор Мига-лов М.Л.).

2. Задача трансформации исходной геологической изменчивости качества руды и изменчивость качества рудной массы, отбитой в зажиме. - Депонир. в ИГИ, 1992. N 30/9-22, 5 с. (без соавторов).

Подписано в печать Формат 60x90/16

Объем 1 печ.л Тираж 100 экз Заказ

Типография Московского горного института, Ленинский пр., д.б

- /Я -