В онлайне: 1 (гостей - 1, участников - 0)  Вход | Регистрация

 
УДК 622.271

Определение потерь и разубоживания открытых крутопадающих и пологопадающих марганцевых месторождений


Толеубекова Ж.З., доцент, Турсынова А.К., доцент Лямбеков Б.Б.,магистрант,
Карагандинский государственный технический университет, Казахстан
Жумагул У.С., студентка,
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, Россия

Рассматривается электронный метод графо-статистического определения потерь и разубоживания руды и приводится шесть вариантов ведения добычи для рационального использования полезных ископаемых.
Экономическая оценка влияния потерь и разубоживания для вариантов ведения добычи, начиная с валовой выемки до выборочных отработок балансовых запасов с различной степенью извлечения, выполнена в строгом соответствии с общепринятой методикой по охране и рациональному использованию полезных ископаемых.


В процессе реформирования экономики Казахстана в числе приоритетных научно- производственных направлений выделены рациональное природопользование и использование минерально-сырьевых ресурсов, включая прорывные технологии двойного назначения, нацеленные на нужды экономики и обеспечения полноты освоения недр. В связи с чем, возникли новые направления и научные задачи, связанные с процессами повышения эффективности производства, включая горно-геологические отрасли освоения недр. Отрасли горной разработки, как одному из основных объектов развиваемой индустрии в Казахстане характерны не только интенсивность, технологичность и экологичность, а также и одновременное истощение и ухудшение качества природных минерально-сырьевых ресурсов, вызывая определенный темп развития горной разработки, которые одновременно ведут к усложнению горно-экологического процесса [1].

Рациональное использование месторождений полезных ископаемых, как и прежде, остается проблемной задачей настоящего, будущего времени. В горнодобывающей промышленности - это означает обеспечение полноты и качества извлечения балансовых запасов из недр с нормативным уровнем потерь и разубоживания.

Необходимо найти метод, позволяющий свести к минимуму вред, наносимый окружающей среде человеком при добыче полезных ископаемого промышленнным предприятием.

Наша цель является разработать компьютерную программу расчета разубоживания сложно-структурных марганцевых месторождений, основанную на графо-статистическом определении вертикальных мощностей балансовой руды и вмещающих пород.

В последние годы наблюдается тенденция углубленного изучения важнейших аспектов связи ресурсосбережения и экономики как взаимоотношения части и целого, которое становится ключевым моментом в развитии мирового хозяйства.

Является в определении конструктивных потерь и разубоживания для повышения эффективности производства добычных работ на уровне рационального извлечения полезных ископаемых из недр при разработке открытым способом сложноструктурных месторождений.

Разработка месторождений ведется по принятым вариантам ведения добычи: I вариант начинается от валовой выемки, то есть разубоживающие породы при добыче полностью присутствуют и составляют 100%. II, III, IV, V варианты при добыче выборочные, здесь разубоживающие породы составляют 80, 60, 40, 20%. Последний VI вариант чистая отработка, здесь состав разубоживающих пород составляет 0%. Сущность этой работы сводится к графо-статистическому анализу залегания рудных тел вкрест простирания в геологических разрезах и профилях по вертикальным сечениям, расположенным смежно через 5м, что в масштабе 1:1000 составляет 5 мм.

Исследовательские действия выполнялось в шесть этапов:

1 этап: размещение вертикальных мощностей балансовой руды mб и пород mn по каждому из вертикальных сечении;

2 этап: подсчет количества мощностей mб (его можно отнести и к мощностям mn) с привязкой к I÷VI вариантам ведения добычи и нахождения их сумм по столбцам и строкам;

3 этап: использовав полученные данные на втором этапе суммы по строке для вычисления дифференцированных и кумулятивных (накопленных) величин mб и mn;

4 этап: используя лестничные данные таблицы определяем эмпирические и расчетные значения потерь и разубоживания;

5 этап: установление закономерности подчинения взаимосвязи между потерями и разубоживаниями обратной дробно-линейной функцией;

6 этап: после установления закономерности с помощью технико-экономической оценки потерь и разубоживания выбираем оптимальный вариант ведения добычи, затем определяем нормативные показатели для извлечения балансовых запасов из недр [2], [3].

Если все варианты ведения добычи убыточны, что не удивительно, так как такой исход ожидаем при разработке большинства месторождений цветных металлов. Об этом ранее было известно на примере работы карьеров Саякского, Акжальского и ряда других месторождений. В таких случаях для выбора целесообразного варианта ведения добычи требуется иной подход, основанный на установлении нормативных показателей извлечения балансовых запасов, исходя из планируемого объема согласно годовому плану развития горных работ, с погашением соответствующего количества и качества балансовых запасов при известной оптовой цене 1т концентрата и себестоимости 1т товарной руды.

Решение вопросов такого подхода применительно к лучшему и худшему условиям залегания рудных тел по профильным линиям карьеров "Восточный Камыс" и "Тур" приведено в табл 1. Из рассмотрения этой таблицы следует, что выбираемый вариант ведения добычи, обеспечивающий соблюдение нормативных показателей, надо отыскать между вариантами II и III, осуществляемым отработкой балансовых запасов с вовлечением в добычу балансовой руды мощностью mб =3-10м и разубоживавающих пород мощностью mп =0-7м при теряемой балансовой руды мощностью m / б =0-3м.

Погрешности получения результата при прямом методе учёта потерь и разубоживания приравниваются ошибкам определения исходных величин (линейных размеров, площадей, объёмов и т.д.) и составляют порядка 15-20% отн. [3]. Известно также, что из-за крайне низкой точности установления фактических значений потерь и разубоживания косвенным методом в "Сборнике инструктивных материалов…" [5] рассмотрена обязательность использования прямого, косвенного, комбинированного и скважинного методов определения фактических потерь и разубоживания руды, хотя тут же указывается на допустимость принятия за фактические потери и разубоживания руды их нормативные (плановые) значения.

Таблица 1 - Содержание и объем рудосечений

№ п/пКарьер Восточный КамысКарьер Тур
ПрофильГоризонтыКоличество рудосеченийПрофильГоризонтыКоличество рудосечений
12360…290 18520…500331
2360…220 19520…480512
3280… 19+50520…470274
43330…2804120520…490375
5350…270 20+50520…500213
64/340…28011821530…490376
7340…220 21+50530…500163
84А/350…280 22530…510162
95340…280 22+50540…510160
10340…300 23540…490311
11360…280 23+50540…520186
12   24540…510193
13   24+50550…510321
14   25540…500246
15   25+50550…51061
16   26550…540 
17   26+50560…520 
18   27560…490223


В п.п. 3.5 этого Сборника [5] говорится, что "На тех карьерах, где применение прямого метода невозможно, а косвенный метод не обеспечивает получение достоверных результатов, фактические потери и разубоживание руды с разрешения вышестоящей организации можно определять по их нормативным (плановым) значениям, добавляя к ним потери, вызванные изменением горно-геологических условий и нарушением технологии добычи".

Ниже приводится оценка погрешностей определения фактических потерь и разубоживания, основываясь на применении закона накопления ошибок измерения исходных величин, таких как: количество погашенных балансовых запасов Б, потерянного полезного ископаемого Д, а также мощности m, плотности γ, содержаний полезных компонентов в балансовых запасах c, разубоживающих породах в и добытом полезном ископаемом а.

Достоверность определения средних значений показателей величин m, γ, с, в, а обеспечивается заведомо отбором необходимого количества проб (измерений) по формуле n=(Vt / μдоп)2 , где V - уровень вариации (изменчивости )показателя, μдоп.- допустимая относительная погрешность в определении показателя, t - коэффициент вероятности, принимаемый при нормальном распределении равным 1.5. Для распределений, отличающихся от нормального он берётся из таблицы Вейбулла в соответствии с уровнем вариации V:

Таблица 2 - Уровень вариации V

V, %t, доли ед.
20-501,3
1000.95
1500.70
2000.60


Число степеней (горизонтальных и вертикальных), необходимое для подсчёта объёма V тел произвольной формы должно быть:

  • не менее 4 на залежах относительно простой формы с V ≤ 15%;
  • не менее 8 на залежах сложной формы с V > 20%.

По результатам обобщения сведений, приведенных в "Сборнике инструктивных материалов" [5] выявлено, что относительные погрешности определения объёма ?v и плотности ?? в зависимости от степени их изменчивости колеблются в пределах соответственно 2% ≤ μv ≤ 10% и 1% ≤ μγ ≤ 7%. Выражая количественные показатели исходных величин Б, Пабс., В, Д как функции измеренных величин произведения объёма V на плотность ? найдено, что относительная погрешность их определения изменяется в пределах 2.2% ≤ μ ≤ 12.1%. Также установлено, что относительные погрешности определения качественных характеристик исходных величин с, в, а в зависимости от степени их вариации колеблются в пределах 2% ≤ μ ≤ 15% , [5].

Большинство применяемых сегодня нормативных значений потерь и разубоживания были приняты в 70-ые годы прошлого века, и не соответствуют текущему уровню развития науки и техники и экономическому положению. Что ведёт к значительному занижению нормативных показателей и как следствие приводит к экономическим потерям для горнодобывающей промышленности и для государства в целом. Это делает актуальным вопрос пересмотра нормативных показателей с учётом конкретных конструктивных, технологических и экономических особенностей каждого предприятия. К настоящему времени уже велись работы по исследованию и разработка новых методов учёта и нормирования показателей оптимальных потерь и разубоживания. Но в основном они ориентированы на учёт весьма ограниченного количества факторов, постоянные во времени и пространстве конструктивные и технологические условия, ручную обработку данных. Всё это малопригодно для нормирования и планирования оптимальных показателей потерь и разубоживания марганцевых месторождений [6].

Как известно на величину потерь и разубоживания оказывает влияние большое число факторов, часть из которых непостоянны в пространстве и времени. К ним можно отнести постепенное изменение угла падения пласта, так как часто они имеют мульдообразную форму залегания, исчезновение и появление новых прослоев разубоживающей породы, или изменение, со временем потребности в марганцевой продукции [6].

Сложившаяся ситуация требует разработку нового автоматизированного метода определения значений потерь и разубоживания, способного одновременно учитывать конструктивные, технологические и экономические параметры. Он должен:

1) учитывать следующие показатели:

  • геологическую сложноструктурность залежи,
  • качественную и количественную характеристику руды,
  • пространственное изменение указанных выше показателей,
  • технологические параметры добычных работ,
  • экономический фактор, влияющий на потери и разубоживание;

2) иметь математическую и логическую основу;

3) иметь возможность программной реализации на компьютере;

4) быть простым и быстрым в использовании для рудных месторождений Казахстана.

На данном этапе разработки метода не предполагается учёт всех факторов, входящих в группы конструктивных, технологических и экономических показателей. К тому же это требует полномасштабных исследований в сфере технологии, экономики и геологии.

С учётом предъявленных требований и будет разработан автоматизированный дифференциально-интегральный метод определения значения потерь и разубоживания.

  1. Механизм возникновения потерь и разубоживания под углом рабочего откоса уступа.
  2. При подсчете конструктивных потерь и разубоживание присутствие технологических потерь и разубоживание не учитывается.
  3. Методика определения конструктивных потерь и разубоживания графо-статистическим методом.
  4. Закономерность зависимости между конструктивными потерями и разубоживаниями определяется вогнутой обратной дробно-линейной функцией.
  5. Принятие точных величин потерь и разубоживания наравне с нормативными величинами.

Решение данных задач имеет большое значение при планировании горных работ, так как позволяет повысить эффективность горного производства за счёт определения рациональных параметров ведения добычи с оптимальным соотношением потерь и разубоживания полезного ископаемого.

Отправной точкой данной разработки является методика определения конструктивных потерь и разубоживания предложенная нашими ученными. Применение этой методики позволяет нормировать значения конструктивных потерь и разубоживания, исходя из реальных горно-геологических условий конкретного месторождения.

Однако применение её в чистом виде весьма затруднительно, так как требует от исследователя долгой и кропотливой обработки горно-графической информации, представленной геологическими разрезами, при этом необходимо выполнить вручную сотни измерений, и вычислений.

Это потребовало разработки и создания инновационного метода повышения качества добычи полезных ископаемых при разработке сложно-структурных месторождений.

Электронный метод графо-статистического определения потерь и разубоживания руды на примере рудных тел по разрезу 5-5, месторождении открытым способом.

Исходная геологическая информация - это вертикальные мощности балансовой руды mб и разубоживающих пород mп, ограничиваемые высотой уступа hуст. и чередуемые вкрест простирания рудных тел через каждые 5м, как это показано на рис.1.

Исходная геологическая информация пологопадающих рудных тел марганцевых месторождений


Рис. 1 – Исходная геологическая информация пологопадающих
рудных тел марганцевых месторождений


Расположение сетки подсчета вкрест простирания рудных тел.
Шаг сетки в горизонтальном и вертикальном направлениях соответственно 5 и 10 мм (в М:1000).

Целью применения электронной обработки является повышение производительности труда графо-статистического определения мощностей mб и mп взамен ручного их подсчета.

Исходная геологическая информация крутопадающих рудных тел


Рис. 2 – Исходная геологическая информация крутопадающих рудных тел


Если графическая информация (а именно: мощности mб и mп) представить в электронном виде например растровое изображение, соответствующее определенному формату, то размещение мощностей mб и mп по каждому из вертикальных сечений рудных тел значительно упрощается, чему способствовала разработанная нами программа, [6].

Обработка материалов на программе EXСEL


Рис. 3 – Обработка материалов на программе EXСEL


Копируя результаты этой программы в электронную таблицу EXEL достигаем реализаций всех остальных расчетов, предусмотренных 2,3,4 -этапами исследований потерь и разубоживания.

График потерь и разубоживания рудных тел в программе EXСEL


Рис. 4 – ОГрафик потерь и разубоживания рудных тел в программе EXСEL


Таким образом, авторы приведенных выше предложений доказали, что разработкой комплексной программы графо-статистической обработки информации можно получить конечные результаты исследований с графо-аналитическим изображением эмпирической и теоретической зависимостей между потерями и разубоживанием.

Выводы:

Для повышения производительности обработки исходной информации велись работы по автоматизации технологии расчёта. В случае, когда графическая информация представлена в электронном виде (растровое изображение, соответствующее определённому формату) существует возможность значительно упростить его обработку используя программу для автоматического выполнения первого наиболее длительного этапа обработки графической документации.

В настоящее время практически возможным считается разработка программного комплекса, выполняющего всю работу с выводом конечного результата и графиков расчётной и эмпирической зависимости между потерями и разубоживанием.

Библиографический список

  1. "Исследование потерь и разубоживания руды на карьерах рудников "Тур" и "Восточный Камыс" (заключительный) // Отчет. - КарГТУ. - Караганда. - 2005.
  2. Жумадильдинов Б.И., Окатов Р.П., Темирханов К.К. Выделение выемочных единиц при разработке сложноструктурных месторождений полезных ископаемых // "Горный журнал", № 9. - Изв. ВУЗов. - Екатеринбург. - 1993. - С.51-53.
  3. Жумадильдинов Б.И., Темирханов К.К., Кукеев К. Конструктивные потери и разубоживание руды, их нормирование на карьерах Саякского рудника // Труды КарПТИ. - Горное дело. Вып.2, - Караганда. - 1994. - С.124-129.
  4. Толеубекова Ж.З., Низаметдинов Ф.К. Определение потерь и разубоживания сложноструктурных месторождений. // Вестник КазНТУ имени К.И.Сатпаева вып. 3. - Алматы. - 2009. - С.17.
  5. Сборник инструктивных материалов по охране и рациональному использованию полезных ископаемых // "Недра". - Министерство Цветной металлургии СССР. - М. - 1977. - С.197.
  6. Толеубекова Ж.З., Игемберлина М.Б.,Оленюк С.П., Бурлаков А.А., Низаметдинов Н.Ф. Автоматизация метода определения зависимости между потерями и разубоживанием // Труды Международной научно-практической конференции "Актуальные проблемы горно-металлургического комплекса Казахстана". - Караганда. - 2005. - С.102-103.


 

Разделы конференции

  1. Государственный кадастр недвижимости и земельно-имущественные отношения
  2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
  3. Комплексное использование природных ресурсов
  4. Современные вопросы геологии
  5. Физика горных пород
  6. Новые технологии в природопользовании
  7. Применение современных информационных технологий
  8. Экономические аспекты недвижимости
  9. Мониторинг использования объектов недвижимости

 

Проекту Kadastr.ORG требуются средства на хостинг и развитие

Сумма: руб.