УДК 622 - Карагандинский государственный технический

ISSN № 0536-1028
«Известия вузов. Горный журнал», № 1, 2013
1
УДК 622.281
ОБОСНОВАНИЕ ПОТЕРЬ И РАЗУБОЖИВАНИЯ
ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ АЯК-КОДЖАН
Т. К. ИСАБЕК, А. СЕРИКБОЛ, А. З. МУКАТАЕВ, С. С. СМИГАНОВСКИЙ, А. Ж. ИМАШЕВ
На основании существующих норм технологического проектирования предприятий цветной
металлургии с открытым способом разработки проведено обоснование потерь и разубоживания полезного ископаемого месторождения Аяк Коджан (Республика Казахстан, Павлодарская область). Для проведения расчетов принята дискретизация матричной геологической
модели с размером единичного объема 2  2  2 м. При расчетах потерь и разубоживания с
учетом условий залегания месторождения был использован аналитический метод для условий разработки наклонных и крутопадающих рудных тел открытым способом. По результатам аналитического метода определены нормативные величины потерь полезного ископаемого, образующихся в зоне контакта с вмещающими породами и примешиваемых в процессе выемки разубоживающих пород, а также границы выемки полезного ископаемого в массиве или в разрыхленной горной массе.
К л ю ч е в ы е с л о в а : нормативные потери; разубоживание; дискретизация матричной геологической модели; балансовые запасы; добыча полезного ископаемого; контур рудного тела.
Нормативные потери и разубоживание месторождения Аяк-Коджан, расположенного в Экибастузском районе Павлодарской области, рассчитаны в соответствии с Нормами технологического проектирования предприятий цветной
металлургии с открытым способом разработки (М.: Минцветмет СССР, 1986), а
также с учетом проектных экономических показателей данного месторождения.
Основными критериями для обоснования потерь полезного ископаемого приняты действующие параметры кондиций и параметры выемочной единицы.
Изменчивость условий залегания полезного ископаемого месторождения
Аяк-Коджан в границах карьера как в плане, так и на глубину предопределяет
необходимость принятия в качестве выемочной единицы слоя рудной зоны
мощностью, равной высоте сдвоенного добычного уступа – 10 м. Такой подход
к определению нормативов потерь обеспечивает наибольшую точность результатов расчетов и их практическую пригодность не только на стадии проектирования, но и на стадии добычных работ при отработке конкретных зон карьерного пространства в процессе его эксплуатации.
Параметры физико-механических свойств руды и кондиций приняты на основании параметров, утвержденных Протоколом ГКЗ РК (экспертное заключение Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых Республики
Казахстан по месторождению Аяк-Коджан от 26.05.2008 г. в г. Кокшетау (протокол № 512-06-КУ от 25.05.2006 г.)).
Для проведения расчетов принята дискретизация матричной геологической
модели с размером единичного объема 2  2  2 м. Такая степень детализации, с
одной стороны, соответствует минимальным технологическим параметрам доИсабек Туяк Копейулы – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой разработки месторождений полезных ископаемых. 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, бульв.
Мира, 56, Карагандинский государственный технический университет. E-mail: tyiak@mail.ru.
Серикбол Алия – магистр техники и технологии (горное дело), директор ТОО «Галенит».
050002, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Жангельдина, 1, ТОО «Галенит»
Мукатаев Айдос Зиядович – генеральный директор ТОО «КазГорРемСтрой». 100017, г. Караганда, просп. Н. Абдирова, 30б, оф. 9, ТОО «КазГорРемСтрой»
Смигановский Сергей Семенович – геолог ТОО КПК Геолсервис. 100012, г. Караганда, ул.
Ерубаева 20, АО «АБС-Карагандагеология».
Имашев Аскар Жанбулатович – магистр горного дела, PhD докторант кафедры разработки
месторождений полезных ископаемых. 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, бульв. Мира,
56, Карагандинский государственный технический университет.
2
«Известия вузов. Горный журнал», № 2, 2013
ISSN № 0536-1028
бычного блока, с другой стороны, имеет точность в 4 раза больше, чем точность
экстраполяции при оконтуривании блоков. При наличии уточненной информации отдельные ячейки матричной геологической модели могут разбиваться на
подблоки размером 1  1  1 м с сохранением всей алгоритмической структуры
расчетов.
Граница технической и экономической целесообразности снижения потерь за
счет разубоживания и наоборот в каждом конкретном случае различна и определена с помощью технико-экономического сопоставления возможных вариантов
ведения горных работ в приконтактных зонах.
При анализе границ технической и экономической целесообразности снижения потерь использовалась матричная модель месторождения.
Уровень полноты и качества извлечения полезных ископаемых из недр при
добыче зависит от конкретных условий залегания рудных тел, вещественного
состава их и разубоживающих пород, применяемой техники и технологии добычи и переработки руд, характеризующихся присущими им техникоэкономическими показателями.
Ведение горных работ на карьере Аяк-Коджан предусматривается по цикличной транспортной системе разработки с использованием на вскрышных и
добычных работах в качестве выемочного оборудования одноковшовых экскаваторов. Высота добычного уступа принята 5 м. В качестве транспортного оборудования используются автосамосвалы.
При расчетах потерь и разубоживания с учетом условий залегания месторождения был использован аналитический метод для условий разработки наклонных
и крутопадающих рудных тел открытым способом.
С помощью данного аналитического метода были определены нормативные
величины потерь полезного ископаемого, образующихся в зоне контакта (границы балансовых запасов) с вмещающими породами, и примешиваемых в процессе выемки разубоживающих пород, а также параметры, характеризующие границу выемки полезного ископаемого в массиве или в разрыхленной горной массе.
Примененный аналитический метод основывается на следующих предпосылках:
– для двух последовательно рассматриваемых вариантов (рис. 1, линии АВ и
CD) положения границы выемки полезного ископаемого, т. е. положения откоса
уступа, соответствующего границе между вскрышными и добычными работами
в контактной зоне, разница в количестве добываемой руды при отработке запасов выемочной единицы выражается ее количеством, содержащимся в объеме,
ограниченном этими двумя положениями, т. е. в объеме «прирезки»;
– условием получения наибольшего экономического эффекта (прибыли) при
отработке запасов выемочной единицы является включение в контур добычных
работ такой граничной «прирезки» рудной массы (рис. 1, площадь ABCD), для
которой имеет место равенство на добычу и переработку содержащейся в ней
рудной массы и ценности получаемой конечной продукции.
Параметром, характеризующим потери полезного ископаемого при добыче,
является величина hп. и – высота треугольника ОЕВ, площадью которого на рис.
1 представлено теряемое полезное ископаемое. Величина параметра hп. и определяется по формуле:
hп.и 
H y р.п (З д,п.пр - Ц 0 ВЦ В  )
Ц 0  п.и CU C    р.п BU В    З д.п.пр   р.п   п.и 
где Ц0 – цена единицы конечной продукции, получаемой при переработке добываемого полезного ископаемого, дол.США/т; С, В – содержание полезного компонента соответственно в балансовых запасах полезного ископаемого и в разубоживающих породах, составляющих рудную массу «прирезки», г/т; U – коэф-
«Известия вузов. Горный журнал», № 2, 2013
ISSN № 0536-1028
3
фициент извлечения полезного компонента при переработке (индекс соответствует значению содержания полезного компонента), доли ед.; п.и, р.п – плотность полезного ископаемого и разубоживающих пород соответственно, т/м3;
Зд.п.пр - предстоящие затраты на добычу и переработку единицы (1 т) рудной
массы, содержащейся в «прирезке».
Решение рассматриваемой задачи применительно к разрезу позволяет получить значения количеств теряемого полезного ископаемого и разубоживающих
пород, приходящихся на 1 м длины контакта рудного тела с вмещающими породами: Пуgi = 0,5( hп.2 и i п. и ctg ); Вуgi = 0,5[(Ну – hп. ип. и)2Вп ctg )].
Нормативные потери полезного ископаемого и количество разубоживающих
пород при отработке участка рудного тела с длиной контакта Zкi, для которого
рассматриваемый разрез является представительным, определяются по формулам: Пнi = ПygiZкi; Bнi = BygiZкi.
Нормативные значения коэффициентов потерь полезного ископаемого при
добыче и засорении рудной массы определяются из выражения:
n
Пн 
П
i1
Б
нi
100 %,
где Б – балансовые запасы выемочной единицы, т; i – порядковый номер разреза, для которого устанавливаются значения Пyg и Byg (i = 1,..., n) и Рн 
1
n
n
 n

 
   Внi  Б   П нi   Внi   100 %.
i 1
i 1

 
 i 1
При существующей разнице в качестве балансовых запасов в вещественном
составе разубоживающих пород со стороны висячего и лежачего боков рудного
тела значения показателей Пн, Вн, Пн и Рн устанавливаются раздельно для этих
участков.
Для управления процессом добычи полезного ископаемого определяется контур его выемки на кровле добычного блока. С этой целью для каждого разреза
по найденному значению показателя hп. и рассчитывается величина lк – расстояние от контура запасов полезного ископаемого до контура выемки при нормативном значении потерь полезного ископаемого. При отработке приконтактных
зон в направлениях вмещающие породы–полезное ископаемое и полезное ископаемое–вмещающие породы расстояние lк соответственно рассчитывается по
формулам: lк = hп. и ctg ; lк = (Hy – hп. и) ctg .
Расстояние отмеряется на планах и в натуре в первом случае внутрь контура
рудного тела, а во втором – за контур рудного тела по вмещающим породам
(рис. 1). В натуре контур выемки фиксируется установкой вешек в створах соответствующих разрезов.
Разубоживание руды рассчитывается как относительное снижение содержания полезного компонента в добытой руде в результате потерь и засорения руды
породами вскрыши. Разубоживание выражается в процентах по отношению к
содержанию полезного компонента в руде массива.
Результаты расчета нормативных потерь, засорения и разубоживания руды,
осуществленные по данной методике, приведены в таблице. Расчет произведен
по всем горизонтам, вовлеченным в разработку в конечном контуре карьера. На
графике (рис. 2) приводится изменение объемных и относительных показателей
потерь и разубоживания по горизонтам карьера.
Из рис. 2 видно, что на карьере вследствие особенностей залегания рудных
тел с понижением горных работ потери будут снижаться в абсолютном и в относительном выражении (от 5,11 % до 2,54 %), при этом средняя величина потерь
ISSN № 0536-1028
«Известия вузов. Горный журнал», № 2, 2013
4
в проектном контуре составит 4,05 %.
Разубоживание при понижении горных работ будет колебаться в диапазоне
от 12,88 % до 16,45 % и составит в среднем в контуре карьера 14,8 %.
В проектных расчетах используются средние величины, полученные по конечным контурам карьера: потери – 4,0; разубоживание 15,0 %.
При этом следует отметить, что коэффициент пересчета запасов в эксплуатационные, полученный при расчетах потерь и разубоживания, равен Кп = (1 –
П)/(1/Р) = 1,129, что соответствует проектному значению, принятому при пересчете запасов на основе рекомендуемых нормативов потерь и разубоживания.
Поступила в редакцию 30 ноября 2011 г.
–––––––––
Сводная таблица по расчету потерь и разубоживания руды
при добыче на карьере Аяк-Коджан
Горизонт, м
Содержание
металла
в руде
массива, %
Руда,
тыс. т
Объем
руды, м3
470
460
450
440
430
420
410
400
390
380
370
360
350
340
330
320
310
300
290
1,62
1,73
1,72
1,81
1,86
1,83
1,76
1,71
1,70
1,70
1,74
1,70
1,72
1,80
1,84
1,85
1,85
1,85
1,85
45,19
165,65
240,88
213,98
164,44
126,17
158,52
250,87
254,19
230,88
202,48
168,18
134,89
90,43
68,36
45,41
42,16
35,60
28,95
16 925,1
62 041,2
90 217,2
80 142,3
61 588,0
47 254,7
59 370,8
93 958,8
95 202,2
86 471,9
75 835,2
62 988,8
50 520,6
33 868,9
25 603,0
17 007,5
15 790,3
13 333,3
10 842,7
864,872
3114,470
4384,560
3670,520
2722,190
1998,870
2440,140
3617,410
3703,370
3484,820
2896,900
2311,690
1727,800
1097,350
798,813
501,721
451,601
357,333
275,404
Итого
1,75
2667,23
998 962,5
40 419,800
Содержание
металла
в добытой
руде, %
Разубоживание,
%
5,11
5,02
4,86
4,58
4,42
4,23
4,11
3,85
3,89
4,03
3,82
3,67
3,42
3,24
3,12
2,95
2,86
2,68
2,54
1,35
1,45
1,44
1,52
1,57
1,54
1,49
1,45
1,44
1,45
1,48
1,45
1,47
1,54
1,59
1,61
1,61
1,61
1,61
16,45
16,12
16,08
15,95
15,52
15,84
15,62
15,26
15,12
14,85
14,96
14,59
14,35
14,68
13,56
12,98
13,21
13,14
12,88
4,05
1,49
14,80
Потери
в м3
в%
«Известия вузов. Горный журнал», № 2, 2013
ISSN № 0536-1028
lк
E
lк
B C
hп. и
Ну
О
hп. и

А
D G
Потери и разубоживание %
Рис. 1. Схема к определению аналитическим методом потерь
при разработке крутопадающих рудных тел
14
Разубоживание
12
8
4
Потери
0
290 310 330 350 370 390 410 430 450 470
Горизонт, м
Рис. 2. Показатели потерь и разубоживания
по горизонтам карьера
5