СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ РУДЫ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ МОЩНЫХ СЛОЖНОСТРУКТУРНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ БОГАТЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД
METHOD FOR ORE QUALITY CONTROL AT UNDERGROUND DEVELOPMENT OF HEAVY STRUCTURE-COMPLICATED HIGH-GRADE IRON ORE DEPOSITS

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для формирования рудопотока с требуемым содержанием полезного компонента при подземной разработке сложноструктурных крутопадающих месторождений богатых железных руд с использованием слоевых систем разработки.
Известен способ управления качеством добываемой руды (патент ГДР №226032, заявлен 09.07.84, № WP E21C /2650267, опубл. 14.08.85, МКИ E21C 41/06, G05B 15/02, Р.Ж. №5Б315, 1986), предназначенный для получения рудопотока с требуемым процентным содержанием полезного компонента. Способ включает определение места расположения руд с различным содержанием полезного компонента, ведение очистных работ одновременно в нескольких местах, транспортировку с ряда промежуточных погрузочных пунктов руды с разным содержанием полезного компонента на общий погрузочный пункт и получение на нем руды с заданным содержанием полезного компонента. Транспортировка руды производится погрузчиком, а его маршрут определяется компьютером. В программу закладывается содержание полезного компонента в каждом промежуточном пункте и требуемое в сборном.
Недостатками этого способа при подземной разработке мощных сложноструктурных залежей богатых железных руд являются высокие издержки производства и низкая надежность получения рудопотоков с требуемым процентным содержанием полезного компонента, обусловленные необходимостью подготовки большого числа очистных забоев, работающих с неполной нагрузкой, сложной организацией системы управления качеством руды, требующей большой численности специально обученного персонала и дорогостоящего оборудования для опробывания руды.
Известен способ управления качеством добываемой руды при подземной разработке месторождений (патент РФ №2149699, опубликован 27.05.2000, E21C 41/20), принятый в качестве способа-прототипа.
Данный способ включает определение мест расположения в рудной залежи руд с различным процентным содержанием железа, определение требуемого процентного содержания железа в добытой руде, отбойку руды и ее оперативное опробование, транспортировку руды в ковше погрузочно-доставочной машины с ряда промежуточных пунктов, характеризующихся разным процентным содержанием полезного компонента в руде, и отгрузку руды в рудоспуск.
Текущее содержание полезного компонента в руде определяют на ковш вперед. Эту величину сравнивают с предварительно определенной величиной среднего содержания полезного компонента в руде в обрабатываемом блоке. На основании данного сравнения выбирают маршрут движения погрузочно-доставочной машины к следующему погрузочному заезду с чередованием отгрузки порций руды от высокого содержания полезного компонента к низкому. Обеспечивают равенство объемов выпуска из промежуточных пунктов. Перед разгрузкой в рудоспуск порции руды объединяют в количестве 3-4 ковшей.
Недостатками данного способа при подземной разработке мощных сложноструктурных залежей богатых железных руд являются высокие издержки производства и низкая надежность получения рудопотоков с требуемым процентным содержанием полезного компонента, обусловленные необходимостью подготовки большого числа очистных забоев, работающих с неполной нагрузкой, сложной организацией системы управления качеством руды, требующей большой численности персонала и специальных приборов для опробывания руды.
Это объясняется тем, что месторождения богатых железных руд характеризуются сложным внутренним строением: чередованием различных минералогических разновидностей железистых кварцитов, за счет которых образовалась рудная залежь; наличием пликативных нарушений различных порядков, вызывающих увеличение или уменьшение мощности отдельных включений; смещением отдельных разновидностей руд, вследствие развития дизъюнктивных нарушений; проявлением горизонтальной зональности, вызванной процессами карбонатизации и хлоритизации рыхлых руд.
Так, в горно-геологических условиях Яковлевской залежи богатых железных руд следствиями этого являются: вероятностный характер расположения в пределах технологических слоев участков залежи с содержанием железа 65% и более; относительно небольшие (8-35%) размеры отдельных участков с содержанием железа 65% и более; неравномерность размещения участков с содержанием железа 65% и более по площади технологического слоя; наличие прослоев некондиционных руд и пустых пород (железистые кварциты, хлоритовые сланцы) мощностью от 0,6 м до 5 м составляют в рудах 1,6% от объема руд, а прослои свыше 5 метров - 1,7%.
Техническим результатом заявляемого способа является снижение издержек производства и повышение надежности создания рудопотоков с требуемым уровнем процентного содержания железа при отработке мощных сложноструктурных залежей богатых железных руд.
Технический результат достигается тем, что в способе управления качеством руды при подземной разработке мощных сложноструктурных залежей богатых железных руд, включающем определение мест расположения в рудной залежи руд с различным процентным содержанием железа, определение требуемого процентного содержания железа в добытой руде, отбойку руды, оперативное опробование отбитой руды и раздельное транспортирование руд с различным процентным содержанием железа, отработку рудной залежи производят очистными заходками, для проходки которых используют проходческие комбайны с исполнительным органом избирательного действия, в пределах площадей забоев очистных заходок определяют границы раздела руд с различным процентным содержанием железа, при проходке заходок вначале производят отбойку руд с процентным содержанием железа, превышающим требуемый уровень, после чего производят отбойку руд с процентным содержанием железа, не превышающим требуемый уровень, отбитую комбайном рудную массу транспортируют до грохота, где производят отделение мелких фракции руды с процентным содержанием железа, превышающим требуемый уровень, при этом отбойку руд с процентным содержанием железа, превышающим требуемый уровень, производят при более высоких скоростях резания и более низких скоростях подачи исполнительного органа комбайна на забой, чем при отбойке руд с процентным содержанием железа, не превышающим требуемый уровень.
Способ осуществляют следующим образом. Отработку рудной залежи производят очистными заходками, для проходки которых используют проходческие комбайны с исполнительным органом избирательного действия. Перед отбойкой руды комбайном в пределах площади забоя очистной заходки инструментальными и визуальными наблюдениями устанавливают границы раздела руд с различным процентным содержанием железа.
При проходке заходок вначале производят отбойку руд с процентным содержанием железа, превышающим требуемый (минимально допустимый) уровень, после чего производят отбойку руд с процентным содержанием железа, не превышающим требуемый уровень. Требуемый уровень процентного содержания железа в руде определяется в зависимости от того, для каких целей добытая руда в дальнейшем будет использоваться. Так, в условиях Яковлевского рудника при использовании руды (без ее дополнительного обогащения на обогатительной фабрике) для производства металлизованных брикетов требуемый уровень процентного содержания железа в руде составляет 65%.
Отбойку руд с процентным содержанием железа, превышающим требуемый уровень, производят при более высоких скоростях резания и более низких скоростях подачи исполнительного органа комбайна на забой, чем при отбойке руд с процентным содержанием железа, не превышающим требуемый уровень.
Использование разных режимов работы комбайна при отбойке руд, отличающихся процентным содержанием железа, позволяет получать рудную массу, в которой руда с высоким процентным содержанием железа представлена более мелкими фракциями, чем руда с низким процентным содержанием железа.
При реализации заявляемого способа целезообразно использовать проходческие комбайны высокой энерговооруженности, обеспечивающие более широкий диапазон изменения режимов работы комбайна и возможность выбора оптимальных режимов с учетом специфики горно-геологических условий конкретных участков. Комбайны высокой энерговооруженности способны обеспечить большую глубину и площадь серповидного среза в прочных скальных и полускальных рудах (с низким процентным содержанием железа) при их отделении от массива и увеличить выход крупных фракций этих руд.
Отбитую комбайном рудную массу транспортируют до грохота, где производят отделение мелких фракции руды с процентным содержанием железа, превышающим требуемый уровень.
Оптимальные размеры отверстий сита, используемого при грохочении рудной массы, в каждом конкретном случае определяют в зависимости от структуры, прочностных и других характеристик добываемых руд с использованием известных методик шахтных или лабораторных исследований.
Так, в условиях Яковлевского рудника руды с высоким (более 65%) содержанием железа (железно-слюдково-мартитовые рыхлые и полурыхлые), имеющие низкие прочностные характеристики и рыхлую структуру, интенсивно разрушаются при их отбойке комбайном. Предел прочности этих руд на одноосное сжатие составляет 0,3-15 МПа. В отбитой рудной массе более чем в 90% случаев железно-слюдково-мартитовые рыхлые и полурыхлые руды представлены мелкими фракциями с размерами отдельных кусков до 10 мм.
Руды с содержанием железа менее 60% (железно-слюдково-мартитовые скальные и полускальные и хлоритизированные), имеющие более высокие прочностные характеристики, при их отбойке комбайном имеют большие размеры куска, которые сохраняются и при погрузочных работах.
Использование заявляемого способа позволяет снизить издержки производства и повысить надежность получения рудопотоков с требуемым процентным содержанием железа при отработке мощных сложноструктурных залежей богатых железных руд.
Указанный положительный эффект достигается за счет исключения необходимости подготовки большого числа очистных забоев, работающих с неполной нагрузкой; сложной организации системы управления качеством руды, требующей большой численности персонала и специальных приборов для опробывания руды; процесса обогащения руды.
Заявляемый способ предназначен главным образом для применения при подземной разработке сложноструктурных крутопадающих месторождений богатых железных руд с использованием слоевых систем разработки и выемкой руды проходческими комбайнами.