автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Установление усреднительного воздействия рудоспусков на рудопотоки подземных рудников

Министерство науки, высшей шкоды и технической политики Российской Федерации

ЯШ 9 —

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт

На правах рукописи ЧУРСИН Сергей Михайлович

,УДК 622.272 :622.34

УСТАНОВЛЕНИЕ УСРЕДНЙТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ РУДОСПУСКОВ НА РУД0П0Т0КИ ПОДЗЕМНЫХ РУДНИКОВ

Специальность 05.15.02 — «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени горном институте.

Научный руководитель канд. телн. наук, доц. БАРАНОВ А. О.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. КУЗНЕЦОВ Ю. Н., канд. техн. наук, доц. ГОРБУНОВ В. А.

Ведущее предприятие — Государственный институт по проектированию предприятий цветной металлургии «Гипроцвет-мет».

Защита диссертации состоится « ¡¿-{ОН.Л . 1992 г.

У 7

в /О. час. на заседании специализированного совета К-053.12.02 в Московском горном институте ло адресу: 117935, ГСП, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в 'библиотеке Московского горного института.

Автореферат разослан « » . , . 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

канд. техн. наук КОРОЛЕВА В. Н.

шптт

. ¿М

I ГА^Л } диссертаций

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актулькость работы Тенденцией современного этапа развития горкой промышленности является истощение сырьеьой базы и вовлечение в разработку месторождений со сложными горно-геологическими условиями, что нередко сопровождается ухудшением качества минерального сырья как по содержанию ценных компонентов. так и по обогатимости. В этих условиях повышение качества продукции горнодобывающих предприятий становится важнейшим фактором решения проблемы рационального использования сырьевых ресурсов страны и эффективной эксплуатации недр.

Колебания качества сырья, лоступагазего в переработку из подземных горных работ, весьма значительны. Так коэффициенты вариации среднего содержания компонентов в добываемой руде составляют в железорудной промышленности и горной химии 10 -15 X, а в цветной металлургии - до 50 - 100 % .

Неоднородность качества минерального сырья, поступающего на обогащение, приводит к ухудшении технико-экономических показателей перерабатывающих предприятий, а в ряде случаев ухудшает и качество готового продукт Анализ теоретических и экспериментальных исследований по стабилизации качества руд цветных и редких металлов некоторых месторождений Средней Азии показывает, например, что при обогащении руд с постоянным качеством, извлечение в концентрат может быть повышено для свинцовых руд на 2-10%; медных - на 10-15% и редкоземельных - на 10-20%. В этой связи больиое внимание как в нашей стране, так и за рубежом уделяется вопросам стабильности качества добываемой руды.

Стабилизация качества руды возможна в разных звеньях технологической цепи рудника от очистного забоя до потребителям Наиболее часто встречающимися усреднительнши элементами технологической схемы подземного рудника являются рудоспуски и бункера Это обусловливает необходимость оценки их влияния на стабилизацию качества в рудопотоке, Ш если для бункеров яме-

ются - апробированные методики расчетов усреднения качества в них, то для рудоспусков подобных методик практически нет. Более того, достаточно распространено мнение, что рудопоток проходит через рудоспуск беь изменения качества Однако анализ производственных данной и результатов физического моделирования показывает, что в рудоспуске имеет место перемешивание руды и, как следствие, усреднение ее качества. Учитывая то. что большинство технологических схем рудников включает в себя рудоспуски и зачастую многократно, задача исследования усредни-тедьного воздействия рудоспуска на качестве руды в рудопотоке является актуальной.

Целью работы является установление зависимости усредни-тельного воздействия рудоспусков на качество руды в рудопотоке от горнотехнических факторов для определения рациональных размеров сечений и режимов эксплуатации рудоспусков, обеспечивающих максимальное усреднение качества рудной массы.

Идея работы заключается в исследовании изменчивости качественных показателей рудопотоков на базе стохастического моделирования выпуска руды из рудоспуска.

Научиш пагаишия, разргбежшндо лично сожкахелоы, и ш-тяиа:

методика стохастического моделирования выпуска руды из замкнутого пространства, отличающаяся от известных тем, что учитывает отсутствие контакта с налегающими породами, а форми-■ рование распределения качества руды, поступающей в рудоспуск, производится в соответствии с характеристиками входного р^о-потока;

зависимость распределения вероятности, в соответствии с которой формируется траектория перемещения частиц при компьютерном стохастическом моделировании выпуска, от показателя сыпучести, отличающаяся от известных универсальным характером;

многофакгорная зависимость изменчивости качества рудопо-тока от геометрических параметров рудоспуска, сыпучих свойств руды, статических и динамических характеристик входного рудо-потока. установленная впервые.

1йтода нссладовалий анализ и обобщение опыта исследований в области управления качеством минерального сырья; методы математической статистики, теории случайных функций и теории планирования экспериментов; физическое и компьютерное сто-

хаотическое моделирование выпуска; технико-экономический анализ результатов исследований.

Достоверность научных положений, вызолов и рекомендаций обоснована удовлетвсрительной сходимостью результатов компьютерного моделирования с практическими данными по подземным рудникам СНГ (расхождение составило 5-20 X).

Научное значекиэ работа состоит в разработке методики компьютерного моделирования трансформации качества руды в емкостях и оценки их усреднительного воздействия на рудопоток.

Практическое значение работ Использование рекомендаций по рациональным параметрам и режимам работы рудоспусков на подземных рудниках позволит в значительной мере снизить колебания качества руды в сменных и суточных объемах добычи, создать дополнительные резервы мощности для ритмичной работы всех звеньев технологической цепи.

реализация выводов и рекомендаций. Разработанные в диссертации многофакторная зависимость и рекокендации по рациональным параметрам и режимам работы рудоспусков приняты к использованию институтом "Гипроцветмет" при проектировании новых и реконструкции действующих подземных рудников.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на региональной научно-методологической конференции (г. Каратау, филиал КазГГГИ им. В. Ж.Ленина, 1991 г.). на научно-технических семинарах кафедры Технологии, механизации и организации подземной добычи руд (Москва, МГЯ, 1089-1901 гг.), и получили полоотельную оценку.

-Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 2 статьях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 75 страницах машинописного текста, содержит 20 рисунков, '4 таблицы,2 приложения и список использованной литературы из 95 наименований.

Автор выражает глубокую признательность канд. техн. наук доц. М. Л. Жигалову за научные консультации в выполнении исследований.

ОСНОВНОЙ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Одним из главки критериев деятельности горнодобывающих

предприятий является стабильность качества минерального сырья, выдаваемого потребителю. Значительный вклад в теоретические и практические аспекты стабилизации качества внесли тру.-ы академиков Агошкова М. И., Мельникова Н. В, Ржевского Е В., дога, техк. наук Азбеля Е. И., Бастана И а , Вызова Е Ф., Грачева Ф. Г., Гудкова Е М. Ериова Е В. Давидковича А. С.. Капдуиова Л. Р., Ломоносова Г. Г.. Школьникова А. Г., канд. техн. наук Арсеньеза С. Я.. Волошина IIЕ , Манилова И. А., Прудовского А. Д. , йупова Л. Л., Эрлерта А. М. а также Е Ни. Л. Кааса, Ж Кел-ли, К, Лемке, 31 Матерона и других исследователей.

Анализ структурных схем формирования качества на действующих рудниках показывает, что основные трансформации рудопото-ков (66 %) происходят в комплексе выпуска и доставки руды. Б структурных схемах формирования рудопотоков роль преобразователей качества и количества рудопотоков выполняют навалы, рудоспуски. бункеры, скипы и склады. Большинство из преобразователей (50 %') относится непосредственно к рудоспускам блоковым и капитальным. Количество блоковых рудоспусков на рудниках колеблется от одного (рудники "Кадаинский", "Благодатский". "Хинганский") до 5-10 (рудники "Риддерский", "Арсеньевский'', "Никитоеский", "Юбилейный") и более (рудники "Турьинский", "Велоусовский"). Обычно на один рудоспуск приходится 1-2 забоя, однако на ряде рудников некоторое число забоев распределяется на большее число рудоспусков (рудники "Шахтаминский", "Ховуаксинский") либо количество забоев значительно превышает число рудоспусков (рудники "Риддерский", "Благодатский", "Южно- Джезказганский") .

В рудоспусках происходит смешение единичных рудопотоков» идущих из разных забоев, и соответствующее выравнивание химико-минералогического состава руды, выдаваемого из блока. Поэтому оценка влияния рудоспусков на качественные характеристики рудопотока приобретает важное значение для стабилизации качества рудной массы по всей технологической схеме подземного рудника. Существуюэдю теоретические методы оценки усреднитель-ных возможностей рудоспусков и бункеров дают приблизительные результаты, в частности и потому, что в них используется модель идеального смесителя, которая слишком упрощенно описывает реальные процессы, происходите в рудоспуске.

На наш взгляд* более точное описание процессов деилйния руды в рудоспусках и, как следствие, ее перемешивания мотет быть получено при моделировании выпуска из рудоспусков на базе известной методики стохастического моделирования с учетом специфики выпуска в таких условиях. Идея использования стохастического моделирования для изучения изменчивости качества руды при выпуске из блоков была высказана еще канд. техн. наук Ки-галовым М.Л.

В связи со сказанным в работе поставлены следующие задачи:

1. Установить локализацию и параметры зон перемешивания руды в рудоспуске.

2. Исследовать Зелисимость распределения вероятности, определяющей формирование траектории перемещения элементарных объемов (кубиков) при стохастическом моделировании выпуска, от сыпучих свойств руды.

3. Тазработать методику стохастического моделирования выпуска и процесса трансформации качества руды для аккумулирующих емкостей.

4. Исследовать зависимость изменчивости качества руды в рудопотоке от 1еометрических параметров и режимов эксплуатации рудоспусков, статических и динамических характеристик входного рудопотока и сыпучих свойств руды.

Выпуск руды из рудоспусков весьма существенно отличается от выпуска донного и даже торцевого. Главные отличия заключаются в том, что объем выпускаемой руды ограничен со всех сторон ьесткими стенками, а сверху нет слоя разубоживающей породы, как это имеет место во всех известных моделях выпуска.

Для уточнения механизма процессов, происходящих в рудоспуске при выпуске разнокачественных руд, были проведены эксперименты на физических моделях из пластиковых гранул разного цвета. В процессе моделирования изменялись диаметр рудоспуска, высота его заполнения и объем входной дозы Различное соотношение диаметров гранул и рудоспуска в определенной мере имитировало различную кусковатость рудной массы. Разное качество руды в рудоспуске моделировалось засыпкой слоев гранул различного цвета (толщина слоев в эксперименте принималась примерно одинаковой).

В результате моделирования установлены следующие качественные закономерности.

Перемешивание разнокачественных руд происходит в трех зонах:

1) над выпускным отверстием в объеме высотой, ориентировочно равной 2-3 диаметрам рудоспуска; это зона самого активного перемешивания, наиболее близкая к "идеальному смесител"";

2) вдоль стенок рудоспуска за счет торможения частиц руды, соприкасающихся с ниш при выпуске;

3) в верхнем слое руды в рудоспуске, где тормозящиеся куски руды накапливаются вдоль стенок в гребнях и постепенно обрушатся к середине сечения рудоспуска

Резюмируя сказанное, можно на качественном уровне выделить ряд факторов, которые в той или иной степени могут определять интенсивность 1. величину (уровень) перемешивания руды в рудоспусках:

- сыпучесть руды;

- диаметр (поперечные размеры) рудоспуска;

- высота заполнения рудоспуска;

- угол наклона рудоспуска (особенно при плохой сыпучести РУДЫ);

- объем входных доз с различным содержанием полезного компонента (то ладна образуемого ими слоя в рудоспуске);

- характеристики входного рудопотока (порядок поступления доз, размах колебаний качества в «их);

- объем выходной дозы, от которого зависит среднее содер--жание в этой дозе.

Результаты физического моделирования учтены при разработке теоретической модели выпуска разнокачественных руд из рудоспуска

В основе теоретической модели - методика компьютерного стохастического моделирования выпуска руды, предложенная Д. Дюлли, разработанная В. А. Горбуновым, Е В. Куликовым, Е. Е Кузьминым и др. и модифицированная нами с учетом особенности выпуска из рудоспуска

Весь обгем руды, заполняющей рудоспуск, условно разбит не элементарные объемы-кубики с ребром, равным размеру кондиционного куска.

Первоначальное заполнение объема рудоспуска производится порцшми кубчков, количество которых в каждой порции при заданном кондиционном куске соответствует объему входной дозы

(вместимости скрепера, ГОШ и т.п.). При этом принято, что содержание полезного компонента в каждом кубике порции одинаково и равно среднему содержанию в данной входной дозе. Содержание полезного компонента в потоке входных доз описывается временными рядами с корреляционной функцией экспоненциального вида. Заполнение рудоспуска ведется слоями толщьяой в один кубик до заданной максимальной высоты, при этом распределение кубиков с разным содержанием по объему рудоспуска получается в некоторой мере случайным, что вполне отвечает реальной картине.

Разработана матрица планирования эксперимента, предусматривающая исследование усреднительного воздействия рудоспуска на рудопоток с учетом параметров рудоспуска и режимов его эксплуатации. Исследуемым показателем качества рудной массч принят коэффициент вариации содержания полезного компонента во входной и выходной дозах.

Выпуск руды моделируется в нижней части рудоспуска по центру его сечения. Кубики из нк шего слоя на площади 1 X 1 м (примерная плошадь влияния люка или питателя) выбираются при выпуске случайным образом. Для каждой порции кубиков в объеме выходной дозы определяется среднее содержание полезного компонента и' таким образом формируется соответствующий временной ряд средних содержаний выходных доз.

После понижения уровня руды в рудоспуске до высоты 5 м (минимально допустимая по ЕГО высота заполнения рудоспуска), выпуск руды приостанавливается и производится заполнение рудоспуска до заданной высоты, после чего выпуск возобновляется.

Механизм работы модели в части определения по методу статистических испытаний траекторий.движений кубиков не отличается от известных моделей стохастического моделирования выпуска руды под обрушенными породами. Поскольку в отличие от выпуска под обрушенными породами при выпуске из рудоспуска над рудой нет налегающих пород, в предлагаемой нами модели вводится постоянный контроль на наличие пустоты в верхнем слое. В случае, если на месте кубика верхнего слоя, который должен был бы заместить текущею пустоту, оказалась пустота, образовавшаяся на более ранних проходах, определяется наличие в рассматриваемом комплекте оставшихся кубиков из 9 возможных и вероятность выхода ранее извлеченных перераспределяется на оставшиеся. Если все кубики слоя уже были выбраны, то в текущем слое

также фиксируется пустота, перемещение пустоты вверх прерывается л возобновляется по извлечении кубика из нижнего слоя. В результате в моделируемом объеме формируется прогиб поверхности кубиков и как Оы их скатывание по мере выпуска от стенок к середине рудоспуска и дополнительное перемешивание руды.

В стохастическом моделировании выпуска руды приемлемая точность результатов может быть достигнута за счет оптимального соответствия закона распределения вероятности перемещения частиц их физико-механическим свойствам и, в первую очередь, сыпучести. Ранее разработанные методики стохастического моделирования базируются на результатах лабораторных и производственных экспериментов для установления этого соответствия.

С целью создания простого и гибкого математического аппарата, описывающего соответствие эакона распределения физико-механическим свойствам моделируемого материала, был проведен компьютерный эксперимент по установлению зависимости закона распределения вероятности от коэффициента т, характеризующего сыпучесть .

Вероятность выхода центрального кубика (Р) при стохастическом моделировании выпуска, учитывая принятые допущения, фактически характеризует сыпучие свойства материала, т. е. *

Р-Г(т).

В основу компьютерного эксперимента положено стохастическое моделирование выпуска руды из блока по методике Е А. Горбунова. Трехмерный (объемный) блок условно разбит на элементарные объемы (кубики). Размер стороны кубика (сО был принят равным 1 м. Параметры выпускаемого слоя руды были описаны квадратной матрицей 64x64 элемента. Высота выпускаемого слоя (ДО принималась равной 30 м. Вероятность выхода центрального кубика задавалась в диапазоне от 0.2 ,го 0.6 с шагом 0.1 и от 0.6 до 0. 9 с шагом 0.05.

Таким образом, изменяя в модели вероятность выхода центрального кубика и подсчитывая суммарный объем вышедших кубиков до начала разубоживания с фиксацией их пространственного положения на границах фигуры выпуска, на основе известных положений теории выпуска получили соответствующие значения коэффициента сопротивления истечению руды гг, при выпуске.

Учитывая вероятностный характер моделирования, в ходе

эксперимента для каждого значения вероятности осуществлялось 10 реализации (прогонов) модели. Полученные значения коэффициента сопротивления истечению усреднялись по всем реализациям. После статистической обработки и регрессионного анализа экспериментальных данных-получена эмпирическая зависимость (рис. 1) для определения вероятности выхода центрального кубика при различной сыпучести руды (коэффициент корреляции 0,884), описываемая формулой:

Рл-1-0,276/п.

Для реализации компьютерных экспэриментоь по выявлению усремнительного воздействия рудоспусков на качество руды в ру-допотоках разработан комплекс программ, обеспечиваювдх автоматизированный режим реализации экспериментов. В качестве исходных данных вводилась информация из матрицы планирования неполного факторного эксперимента по всем исследуемым параметрам.

На базе введенной информации формировался временной ряд "редких содержаний полезного г.омпонента во входных дозах руды заданного объема посредством генератора случайных чисел с нормальным распределением по заданным коэффициентам затухания автокорреляционной функции и вариации качества рудной массы.

Продолжительность временного ряда в экспериментах соответствовала сменной производительности крупного участка или рудника средней мощности и составляла в единицах объема 400 м3 рудной массы.

Для обеспечения чистоты эксперимента влияние предохранительной подушки, которая оставляется перед загрузкой рудоспуска согласно ПТЭ, отсекалось. Фиксирование выходных доз руды начиналось не с начата выпуска, а с момента выхода первого кубика, не принадлежащего предохранительному слою.

При достижении рудой уровня, соответствующего предохранительной подушке, осуществлялась дозагрузка рудоспуска до заданной высоты. При этом подсчитывался общий объем руды, поступившей в рудоспуск, и при достижении им значения, равного сменной производительности, генерация новых поступлений входных доз прекращалась. Выпуск руды продолжался до выхода из выпускного отверстия первого пустого кубика По завершении выпуска производилась статистическая обработка полученных массивов' средних содержаний полезного компонента на входе и выходе из рудоспуска Расс лишались средние содержания во входных и

Рис.1. Зависимость вероятности выхода центрального кубика Рц от коэффициента

сопротивления истечению гп.

выходных дозах, дисперсия, коэффициенты вариации качества ру-допотока на входе и выходе из рудоспуска. После этого менялись начальные условия генерации -'случайных чисел, и эксперимент повторялся. Число повторных прогонов для уровня достоверности 90 %. соответсвовало 5 при доверительном интервале ожидаемой дисперсии степени усреднения: 0,13 < с5а< 0,24.

Полученные результаты текущего эксперимента усреднялись по всем реализациям и запоминались на вненнем устройстве.

В результате была установлена многсфакторная регрессион-нанная зависимость, которая может использоваться в инженерных расчетах для прогнозной оценки изменчивости качества руды в рудопотоке, проходящем через рудоспуск:

1-о, а&мх зз(У1 -1. то)-1. вялт-о,БЗ/Р--3,64КЮ, г1(с-90) -О, ЗЯ+0, 483-1-24,17, X . где 1 - коэффициент вариации качества руды на выходе. %; с/ - кондиционный размер куска, м;

К - коэффициент затухания автокорреляционной функции входного рудопотока. смен"';

А, Б - размеры сечения рудоспуска, м; Н - высота заполнения рудоспуска, м; с - угол наклона рудоспуска, градус; V1, Уо - объем входной и выходной дозы, м ; р - сыпучесть руды, м;

э - коэффициент вариации качества руды на входе, %.

Дня проверки адекватности модели натуре были использованы результаты эксперимента, проведенного на руднике Восточный Джезказганского ГМК. Данные Игисинова ¡К. Т.

Эксперимент проводился в рамках следующей технологии. Отбитая руда в панели загружалась ковшовым погрузчиком "Катер-пиллер" в авгосамосвалы М„АЗ (аместимость кузова И м3), которые транспортировали ее до участкового рудоспуска диаметром 5 м. Из рудоспуска руда загружалась в вагоны ВГ-9 и транспортировалась ими к приемному бункера ствола Опробование проводилось по сетке 0,75x0,75 м в ковше погрузчика непосредственно перед погрузкой в автосамосвал и в вагонетках ВГ-9. Таким образом на один кови отбиралось шесть, а на вагонетку - девять проб.

Адекватность работы модели проверялась в два этапа.

- 11 -

На первом этапе входной рудопоток был смоделирован на базе практических данных из последовательности средних содержа-" ний полезного компонента по каждой пробе, после чего моделировался выпуск из рудоспуска.

На втором этапе данные производственного эксперимента были подвергнуты статистической обработке с целью получения статических и динамических характеристик рудопотока: среднего значения полезного компонента в дозах, дисперсии и коэффициента затухания автокорреляционной функции. Полученные величины использовались в генераторе случайных чисел длл формирования входного рудопотока при моделировании.

Анализ результатов моделирования (рис. 2,а :: 2,6) позволяет сделать вывод о высокой степени сходимости с практическими данными, что свидетельствует о надежности методики и подученной многофакторной зависимости. Степень усреднения качества руды в рудоспуске по практическим данным составила. 1,72, по экспериментальным на модели - 1,63.

Для изучения характера совокупного влияния факторов проводилась серия компьютерных экспериментов, в которых одни факторы изменяли .ь в исследуемом диапазоне, другие оставались неизменными и соответствовали средним условиям.

Анализ результатов экспериментов показывает следующее. Существенное влияние на изменчивость качества оказывает коэффициент эатухьния автокорреляционной функции входного рудопотока К Чем меньше значение этого коэффициента, тем на больший период времени в рудопотоке сохраняются внутренние корреляционные связи между соседними поступлениями (дозами), что характерно, например, при формировании его из одного забол. С другой стороны, чем больше значение коэффициента затухания, тем быстрее изменчивость качества б рудопотоке приобретает случайный, непредсказуемый характер. На ркс. 3. представлен грабик зависимости коэффициента вариации качества руды г в дозах на выходе из рудоспуска сечением 3x3 м от коэффициента затухания автокорреляционной функции входного рудопотока К при различной высоте наполнения рудоспуска Е Наиболее интенсивное усреднение качества руды в рудоспуске характерно для большей высоты заполнения рудоспуска и рудопотомэв с полйым отсутствием корреляции между соседними дозами (руда поступает из разных забоев с различным средним содержанием полезного компонента) или

<5/

.л

/ V 1 А \ 1

< о

0 2 4 6 8 10 12 "Л 16 18 20

Рис. 2. Сравнение результатов прогнозируемого

/сплошная линия/ и реальн лго /точки/ лзмэ-нения содержания в рудопотоках на входе /а/ и на выходе /б/ из рудоспуска:

А - содержание меди в дезах, ц. - номера доз.

30

20

10

к 1 1 1 1

! \ !!=ТС К ■ 1 ..... 1 1

I | н=зо , I ' ."=20 1 1 1

К, сиен"''

Ркс.З. Зависл.чсосгь варлацял качества оупн на вн-холе (в) аз рудоспуска от коэффициента затухания /К/.

ic 3

10 20 30

Рис.4. Зависимость степени усреднения от высота заполнения /Н/ при К=0,1<

при наличии незначительной корреляционной свази, затухающей в пределах смены (например, на стадии на-гла разуооживания при выпуске под обрушенными породами). Мекее интенсивно усреднение проходит при меньшей высоте заполнения рудоспуска и сильно ! коррелированных рудопотоках, когда технологическое воздействие ' оказывает незначительное влияние на изначальное природное распределение показателей качества руды. При значениях коэффициента затухания автокорреляционной функции превышающих 2,3, ; степень усреднения практически не изме.шегся. ' ' Если во входном рудопутоке имеется устойчивая корреляци-! онная связь между поступлениями, затухающая в течение 2-3 сут I (К<0,1), то высота заполнения рудоспуска Н оказывает сукест-, венное влияние на усреднение руды только в случае, если она | . больше 30 м (см. рис. 4).

I Ухудшение сыпучих свойств руды оказывает тем более су-

| явственное влияние, чем меньше высота наполнения рудоспуска.

Влияние размеров поперечного сечения рудоспуска при малой высоте его заполнения сказывается фактически при любом коэффициенте затухания автокорреляционной функции входного рудопото-ка, но при случайном характере поступлений это влияние Солее существенно чем при наличии корреляционных связей между ними (см. рис. 5). При сечении рудоспуска менее 2 м, высоте заполнения менее 10 и и коэффициенте затухания ьходного рудопотока меньше 0,1 смен~1 возможно даже разусредиение качества руды на выходе из рудоспуска.

У"итывая многоплановости и сложность взаимодействия факторов, влияющих на процесс перемешивания руд;; в рудоспуске, проведен детальный анализ этого взаимодействия на базе полученной многофакторной модели. Объемы входной и выходной дозы принимались равными, а поскольку взаимное их влияние на изменчивость содэр«а:!ия полезного компонента в рудной массе компенсируется, эти факторы в расчете во внимание не принимались. Результаты расчетов для множества сочетаний граничных условий после ранжирования сведены в табл. 1. В табл. 1 факторы приведены в порядке, соответствующем степени влияния: первый - наиболее влияющий, последний - наименее. Вследствие незначительной доли в суммарном влиянчи на усреднение руды в рудоспуске диаметр среднего куска и сыпучесть из таблицы исключены.

4 4

Ркс.5. Зависимость степени усреднения от коэ-Мжииента затухания /К/

Таблица 1.

Оценка степени влияния различных факторов на изменчивость качества в выходном рудопотоке.

1 ... |Ноэф-т затухания Iавтокорреляционной функции 1 ........... ....... . . , Ранжирование Факторов по степени | их воздействия на изменчивость гачества | при высоте заполнения рудоспуска, м |

1 ( смен"'' 1 10 | 1 РО | 1 50 1

1 < 0.1 1 0.1- 1.5 1 . >1.5 г 1 В.К.Н.с | В. К, И. с I В, К, Н, с 1 I 1 В. И, К, с |. Н.В.К.с | Н. В, К. с | < Н.В.К.с ! Н.В.К.с | Н.В.К.с | I

Анализ данных таблицы позволяет сделать ряд выводов. На действующих горизонтах подземных рудников представляется возможным при оптимальных условиях в значительной мере (в 3-5 раз) снизить изменчивость колебаний качества руды в участковых и капитальных рудоспусках. Для сильно коррелированных рудопо-токов (К<0.1. период затухания больше 10 смел) высота заполнения рудоспуска долкна быть не менее 40-50 м, менее коррелиро-взных (К-0,1-1,5, период затухания более смены) - 30 м. Если по условиям слеживаемости руды этого сделать невозможно, рекомендуется увеличивать диаметр рудоспуска в нижней части до сечения 4-5 м на высоту не менее 10 м к эксплуатировать рудоспуск в режиме заполнения на всю указанную высоту. Некоррелированные или слабо коррелированные рудопотш (К>1,5, период затухания в пределах смены) при прохождении через рудоспуск подвергаются более интенсивному усреднению при увеличении диаметра рудоспуска до 5 и более метров. Влияние высоты наполнения рудоспуска при Сольшом диаметре существенно до уровня 25-30 м, а после 45-50 м - незначительно.

Для рудоспусков болыиго диаметра (свыше 2 м) степень усреднения при указанных режимах эксплуатации может достигать порядка 5-7; для рудоспусков меньшего диаметра степень усреднения существенно ниш и составляет от 1,1 до 3.

Уменьшение угла наклгна рудоспуска в принципе способствует более интенсивному перемешиванию руды. Вертикальные рудоспуски по сравнению с наклонными в равных условиях оказывают

- 14 -

меньшее усредняющее воздействие.

Для всех рудолотоков уменьшение объема входной дозы способствует более интенсивному перемешиванию, что очевидно. Увеличение объема выходной дозы также способствует снижению колеблемости среднего содержания полезного компонента в рудо-, потоке, но за счет дополнительного перемешивания в транспортном сосуде.

В основу экономической оценки эффективности усреднения качества руда положена методика, предложенная докт. техн. наук Д. Р. Каллуновым.

Сравнительная оценка мероприятий по стабилизации'качества рудной мае с. J может осуществляться, по всей цепи "побыча - переработка" с учетом наличия и принципиальных возможностей ее отдельных звеньев по схеме:

Зд +• Зуср + Злер + Упер -> min, где Зд - затраты на добычу руды (с учетом мероприятий по усреднению); Зуср - затраты на строительство и эксплуатацию усреднительных бункеров, -¡кладов рудников и перерабатывающих предприятий; Злер - затраты на переработку рудной массы (воз-растахщг при чепостоянном качестве); Упер - ущерб от неполного извлечения металла при neperзботке рудной массы (возрастает при непостоянном качестве).

Для оиз.лк экономической эффективности усреднения руды в рудоспуске в качестве примера рассматривалась простейшая технологическая схема подземного рудника, в которой единственным усреднительным звеном является рудоспуск. . Использование» данные по рудам Карагайлинского ГОКа. Среднее содержание свинца в сменных пробах по руднику составило 1,63 у. е: размах колебаний - 0,3 - 4,8 у. е. , дисперсия 0,72, коэффициент вариации 44.1 X. Коэффициент затухания автокорреляционной функции для исследуемого периода равен 1,44 сме:Н

На основе полученной нами многофакторной регрессионной зависимости определялись коэффициенты вариации качества рудной массы на выходе из рудоспуска для высоты заполнения рудоспуска 12 и 30 м, которые составили с учетом принятых допущений соответственно 28.56 и 22.5 %. Коэффициент извлечения металла на период стабилизации качества в 18 смен составит в заданных условиях соответственно для первого режима - rix, для второго -8 7 TL.

- 15 -

Как видно из примера, прирост извлечения металла за счет использования усреднигельных ¿езможностей рудоспуска может составить 3£ в год. В текущих мировых ценах на свинец (по данным 1091 г. цена 1 т свинца 700-750 ам. долл.) экономический эффект составит ориен ировочно 36 - 40 тыс. долл. при годовой производительности рудника 600 тыс. т.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение актуальной для горнорудной промышленности научной задачи определения усреднительного воздействия рудоспусков на рудопсти подземных рудников.

Основные научные и практические результаты работы заключается в следующем:

1. Разработана методика стохастического моделирования выпуска руды из замкнутого пространства, отличающаяся от известных тем, что учитывает отсутствие контакта с налегающими породами, а формирование распределения качества руды, поступающей в рудоспуск, производится в соответствии с характеристика)® входного рудопотока.

г. Установлена зависимость распределения вероятности, в соответствии с которой формируется траектория перемещения частиц при компьютерном стохастическом моделировании выпуска, от показателя сыпучести, отличающаяся от известных универсальны),! характером.

3. На основе сравнительного анализа практических и модельных данных доказана адекватность натуре, предложенной стохастической модели трансформации качества руды в рудоспуске.

4. Установлена многофакторная зависимость коэффициента вариации среднего содержания полезного компонента в рудопотоке на выходе из рудоспуска от геометрических параметров рудоспуска. сыпучих свойств руды, статических и динамических характеристик входного рудопотока.

5. Выявлены главные управляющие воздействия на снижение колеблемости среднего содержания полезного компонента в рудопотоке, проходящего через рудоспуск

Для коррелированных рудопотоков с периодом затухания корреляционных связей более 2-3 сут к ним относятся размеры сечения рудоспуска, порядок поступления доз и высота заполнения

рудоспуска. Для рудопотоков с периодом затухания продолжительностью меньше 2 сут - высота заполнения и размеры сечения рудоспуска.

6. Установлено, что наибольшее усреднение достигается 8а

счет:

- максимально возможной высоты заполнения для рудопотоков с периодом затухания корреляционных связей продолжительностью более 2-3 суг ;

- увеличения диаметра сечения бункерной части рудоспуска до 4-5 к: при высоте ее заполнечия не менее 10 м для рудопотоков с периодом затухания корреляционных связей продолжительностью более 2-3 суток или при высоте заполнения не менее 30 м для рудопотоков с периодом затухания в пределах смены;

- уменьшения угла наклона рудоспуска для руд с хорошей сыпучестью.

7. Наименьшее усреднение имеет место в рудоспусках диаметром менее 2м. При коэффициенте затухания автокорреляционной функции меньше 1,5 и высоте заполнения менее 10 м возможно разусреднение руды, г. е. повышение вариации качества рудопото-ка на выходе из рудоспуска.

8. Внедрение результатов исследований по установлению усв'еднительного воздействия рудоспусков позволит более эффективно и целенаправленно использовать усреднительные возможности технологических схем подземных рудников. Так расчетный экономический эффект от рационального использования усредни-тельного воздействия рудоспуска может составить для: руд, характерных для Карагайлинского ГОКа, 30-40 тью. долл в год.

Основные положения работы изложены в следующих статьях:

1. Баранов А. О.. Чурсин С.Ы.. Автоматизированное прогнозирование трансформации качества руды в рудоспуске. В сб.: Тезисы докладов региональной научно-методологической конференции. Каратау, 1991, с. 119. • .'

2. Чурсин С. Ц, Изучение закономерностей истечения руды

из рудоспусков на базе моделирования на ЭВМ. В сб: Тезисы докладов региональной научно-методологической конференции. Каратау, 1991, с. 158.