авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Совершенствование геологического обеспечения горных работ при разработке урановых месторождений + стрельцовского рудного поля

-- [ Страница 3 ] --

Неопределённый интеграл в функции (7) с показателем “b+1” выражает количество урана, так как при перемножении степенных функций их показатели складываются

(7)

Среднее содержание урана определится как отношение интегралов (7) к (5). Данное отношение выразится формулой

(8)

Умножив построчно содержание металла на выход руды и поделив на среднее содержание по выборке, получим кривую выходов металла. Их сумма также равна единице.

Наиболее точное значение среднего содержания по выборке в примере соответствует абсциссе точки пересечения кривых (оно равно 0,045%).

Научное значение разработки по выявлению закономерностям распределения урана в рудных телах, заключается в том, что впервые были использованы дифференциальные зависимости вместо ранее применяемых интегральных. Это позволило разработать математический аппарат для прогнозирования сортового состава добываемых руд, зная сортовой состав руд в недрах.

Все поднятые вопросы в результате исследования имеют большое практическое значение для управления формированием количественных и качественных показателей добываемых руд еще на стадии проектирования по данным геологоразведочных работ. Они в полной мере могут быть реализованы при условии совершенного учёта, с применением компьютерных технологий.

Предложенные автором параметры: показатель сложности, приведенная мощность и длина, а также спрессованная мощность, являются элементами математической модели размера и формы рудных тел в цифровом их выражении. Имея их в качестве исходных данных, можно определять объёмы нарезных и очистных горных выработок без привлечения графического материала и, что самое главное, решать задачи планирования и управления технологическим процессом извлечения полезного ископаемого из недр, используя вычислительные машины.

Третье защищаемое научное положение. Классификация на основе статистического распределения урана в рудных образованиях Стрельцовского рудного поля, позволяющая выделить три технологические группы рудных тел.

Материал изложен в главе 4. В народном хозяйстве используются самые разнообразные полезные ископаемые – это уголь и нефть, железные руды и руды редких и рассеянных элементов. Очень большая группа элементов находится в горной породе в мизерном количестве (тысячные и десятитысячные доли процентов), но, тем не менее, она является рудой и из неё извлекается рений, галлий и другие редкие и рассеянные элементы

На урановых месторождениях содержание металла колеблется от сотых долей до первых десятков процентов. На месторождениях золота выдающемуся содержанию соответствует самородок, учесть вероятность его встречи при планировании добычи – трудная, но решаемая с помощью методов математической статистики задача.

Первенство в изучении контрастности урановых руд принадлежит французским учёным: Ж. Матерон впервые применил статистический метод в геологии, а Э. Карлье использовал его для изучения урановых месторождений.

Работы этих учёных переведены на русский язык Рощиным Ю.В., который разработал для урановой отрасли методику по обработке геолого-геофизических данных, а Л.Ч. Пухальский обобщил все материалы, с использованием законов логарифмически нормального распределения, в виде теории контрастности урановых руд.

Первое время эти законы устраивали производство до тех пор, пока не были открыты весьма богатые и контрастные рудные тела. Как показала практика, интегральные кривые, используемые предшествующими исследователями, не точно характеризуют особенности урановых руд. Компьютерные технологии позволяют получить и аппроксимировать любые распределения урана в руде в виде функции, выраженной дифференциальными кривыми (рис. 5), которые, как правило, лево асимметричны. Предполагалось, что, если ось абсцисс масштабировать в виде логарифмической шкалы содержаний, то все вопросы будут решены.

Руды Стрельцовского месторождения уникальны и не вписываются в те закономерности и функциональные связи, которые определяются общепринятой теорией контрастности на основе логнормального распределения.

В основу методики автором положены дифференциальные функции вместо интегральных. Использование дифференциальных кривых в виде полигонов, построенных в Декартовой (прямоугольной) системе координат в метрическом, а не логарифмическом масштабе, дало возможность установить целый ряд отличительных признаков, главным из которых является количество в них богатых руд с содержанием более 0,5 %.

Статистические данные, полученных для каждого рудного тела величин, выраженных в виде рассмотренного распределения руды и металла, содержащегося в ней, представляют собой некоторую математическую модель количественного соотношения запасов различных по содержанию сортов руды в анализируемом рудном теле. Такая модель, в сочетании с другими характеристиками, даёт возможность решать ряд практических задач, рассмотренных ниже.

На предприятии в настоящее время база данных создаётся по каждому очистному блоку в виде таблиц технологических параметров руд, исходя из данных повагонеточного учёта выдаваемой руды.

Результаты математической обработки статистической выборки удобно изображать в виде кривых распределения. Для построения кривых в прямоугольной системе координат на оси абсцисс наносится класс по содержанию урана, а на оси ординат - доля руды и металла по каждому классу. В настоящее время компьютерная техника позволяет решать эту задачу в автоматизированном режиме. Все кривые выражаются дробно-степенно-показательными функциями (формула 6).

На основе анализа большого объема материала по распределению урана в балансовых рудах автором разработана классификация рудных образований для месторождений Стрельцовского рудного поля.

Классификация рудных тел по сортовому составу включает в себя следующие признаки (табл. 3):

а) принадлежность к структурно-морфологическим типам рудных тел (выделенным геологами ППГХО);

б) среднее содержание в них урана;

в) контрастность руд и сплошность оруденения;

г) количество богатых руд с содержанием урана выше 0,5 %;

д) соотношение богатых и рядовых руд;

е) относительное количество металла в выделенных сортах.

Таблица 3

Геолого-технологическая классификация рудных тел

месторождений Стрельцовского рудного поля

Отличительные признаки Группы рудных тел
Первая Вторая Третья
Принадлежность к структурно-морфологическим типам рудных тел I, III II IV-V
Колебания содержания урана в рудных телах, % Среднее содержание по группе, % 0,450-1,30 0,512 0,22-0,295 0,260 0,125-0,16 0,134
Доля сортов руд в рудных телах, %: - рядовая руда (от 0,029 до 0,200%) - богатая руда (от 0,200 до 0,500 %) - весьма богатая руда (свыше 0,5 %) 30-55 25-40 20 - 30 54-62 30-38 8 - 16 78-82 16-18 2-4
Количество урана в богатых и весьма богатых рудах, % 90-95 70 - 80 50-60
Сплошность уранового оруденения в рудных телах 0,80-0,70 0,85 0,90-0,95
Доля запасов урана в группе, % 30 50 20
Усредненные параметры к формуле дифференциального распределения металла в рудах: Y=A*Xb/exp(n*x)
А* 0,0126 0,062 0,476
b* 0,2 0,1 0,46
n* 1,6 5 13

* - A, b, n – параметры распределения (расчетные коэффициенты, находящиеся решением уравнений с использованием фактического распределения металла в рудных телах).

Графически распределение металла (пунктирная линия на рис. 5) в каждой из трёх выделенных групп рудных тел разное. Выход металла показан сплошной линией. Так, если в третьей группе распределение руды и металла выражается почти совпадающими кривыми, для второй – их максимумы заметно удаляются друг от друга, для первой группы кривая распределения металла, в отличие от распределения руды, является почти симметричной - кривой Гаусса.

Пересечение кривых распределения руды и металла для каждой группы определяет величину среднего содержания урана.

 Сравнительная характеристика распределения руды и урана по классам-12

Рис. 5. Сравнительная характеристика распределения руды и урана

по классам содержаний для 3-х групп рудных тел:

- сплошная линия – распределение руды;

- пунктирная линия – распределение урана

По классификации в первую группу (табл. 3) вошли рудные тела, принадлежащие I-ому и III-ему структурно-морфологическим типам - это преимущественно жильные и жилообразные тела, представленные высококонтрастными богатыми рудами со средним содержанием урана более 0,39 % в виде рудных столбов, приуроченных к участкам изменения простирания тектонических нарушений и сопряжений с ними. Рядовые, бедные и забалансовые руды располагаются в промежутках между богатыми жилами и их апофизами.

Коэффициент сплошности рудных тел самый низкий до 0,8-0,70. Количество весьма богатых руд с содержанием урана более 0,5 % – 20-30%. Объём богатой руды с содержанием урана более 0,2 % - в пределах 60 %. В ней заключено более 90 % металла. Рядовой руды около 30 %, она содержит около 5 % металла.

Среднее содержание урана в рудных телах первой группы от 0,45 до 1,3 %. Таких рудных тел на Стрельцовском месторождении по объёму около 30 %.

Учитывая высокую контрастность руд, из которых сложены рудные тела 1-ой группы, их отработку целесообразно вести селективно с выделением рядовых, богатых и, возможно, весьма богатых руд.

При этом выемку богатых руд следует производить системами разработки и способами, обеспечивающими минимальное разубоживание и потери.

Отработку оставшихся в недрах бедных руд надо вести с массовой отбойкой руды с последующим извлечением урана кучным или подземным выщелачиванием.

Вторая группа включает I-ый структурно-морфологический тип рудных тел, который представлен сближенными жильными телами, образующими штокверковые залежи со сложным чередованием богатых, рядовых и бедных руд с внутрирудными промежутками забалансовой руды и породы.

Показатель сложности от 3,8 и выше, то есть одно тело по простиранию может быть отработано не менее чем четырьмя заходками. Коэффициент сплошности колеблется около величины 0,85, иначе, при подсчёте запасов в рудный контур было включено 13-17 % безрудного материала. Количество весьма богатых руд в естественном залегании от 8 до 16 %. При выделении богатых руд по пороговому содержанию урана выше 0,2 % соотношение богатых и рядовых сортов руд по отношению к рудам первой группы как бы меняется: рядовых становится порядка 60 %, а богатых – 30 %. Количество металла в богатых рудах относительно высокое – от 70 до 90 %. Среднее содержание урана в них примерно в два раза ниже, чем в рудных телах первой группы – около 0,3%. Рудные тела второй группы наиболее распространены и составляют более 50 % запасов месторождений Стрельцовского рудного поля. Рудные тела этой группы целесообразно отрабатывать либо так же, как и рудные тела первой группы – нисходящей слоевой выемкой с закладкой выработанного пространства твердеющей смесью, либо подэтажными штреками со скважинной отбойкой.

Третья группа рудных тел представлена IV и V структурно-морфологическими типами в виде маломощных жил и пластообразных залежей. Они обычно размещены на флангах крупных рудных залежей или периферийных участках месторождений. Коэффициент сплошности менее 0,9, оруденение равномерное. Участки богатых руд составляют до 4 % общей рудной площади, но выделять их при отработке не представляется возможным. Среднее содержание урана в этих телах в два раза ниже, чем содержание в рудных телах второй группы (в пределах 0,1 %). Запасы урана в третьей группе составляют 15-20 % от общих запасов месторождения. Их целесообразно разрабатывать системами со скважинной отбойкой руды (подэтажные штреки, подэтажное магазинирование) с последующим кучным или блоковым подземным выщелачиванием.

Практическое значение состоит в том, что данная классификация позволяет отнести то или иное рудное тело к конкретному типу еще на стадии детальной разведки, выбрать оптимальную схему подготовки, отработки и переработки руд конкретных рудных залежей.

Четвёртое защищаемое научное положение. Эмпирическая зависимость формирования состава товарных руд от интенсивности перемешивания на стадиях отбойки, выпуска и транспортировки, выражающаяся функцией:

(с) = А* с^b / exp (n*c)

Материал изложен в главе 5, где обоснована методика установления распределения руды по классам содержаний в транспортных ёмкостях и даны рекомендации по совершенствованию технологических процессов при добыче и переработке урановых руд.

Над проблемой прогнозирования качества товарных руд работали многие исследователи. Для оценки величины содержания металла в транспортных сосудах де Вийс предложил линейный эквивалент пробы в естественном залегании. Так, например, содержанию в вагонетке соответствует содержание в пробе, длиной 3 м.

Формирование сортового состава добываемых руд зависит от целого ряда факторов, связанных, прежде всего, с технологией выемки рудных тел, главным из которых является разубоживание при отбойке, а также режим выпуска руды, способствующий перемешиванию руды с прихваченной и добавленной породой.

Таким образом, многие из факторов не являются постоянными и трудно учитываемы. Автором работы предложен более простой вариант имитации процесса перемешивания через кривые его интенсивности, получаемые путём сравнения распределения в вагонетках добытой руды с распределением её в недрах на базе радиометрического опробования, проводимого в забоях очистных выработок по горизонтальному профилю с расстоянием между точками опробования 20 см. Это вполне правомерно, так как соответствует объёму руды в целике при продвижении забоя очистной выработки на 1,6 м, высотой 3,2 м (1,63,20,2 = 1,024 м3). 1 м3 руды с учетом коэффициента разрыхления как раз занимает объем одной шахтной вагонетки.

Использование линейного эквивалента пробы де Вийса не дало положительных результатов.

Академик М.И. Агошков предложил характеризовать качество очистных работ коэффициентом изменения качества полезного ископаемого: Кк = а/Ср, где а – содержание полезного компонента в добытой руде, а Ср – в балансовой.

Для прогнозирования качества и сортового состава добываемых руд необходимо иметь данные о распределении руды и металла в массиве недр по результатам радиометрического каротажа и опробования очистных горных выработок. Таблицы, характеризующие такое распределение, выполняются на рудниках предприятия и именуются «Таблицами технологических параметров руд». Методика расчёта предусматривает построчное введение для каждого класса содержаний дополнительной части объёма, для первых классов с нулевым содержанием и далее с возрастанием до 0,029 %. Такая модель преобразования предусматривает природное свойство постепенного перехода к пустой породе. Увеличенный объём приводится к 100 %.

Если бы не происходило перемешивания с безрудным материалом руды в процессе погрузодоставочных работ и выпуске, состав рудопотока был бы таким, какой он получается с учётом фактора разубоживания, но как показывает фактический материал, он другой (табл. 4).

Поделив построчно значение выходов по руде в естественном залегании и добытой руды (в вагонетках), получим некоторые величины, выражающие увеличение или уменьшение доли руды в каждом классе после перемешивания уже разубоженной руды (табл. 4). Значения этих отношений можно изобразить в виде кривой, рассчитанной по формуле 9, выражающей интенсивность перемешивания при трансформации руды от недр к добытой (в вагонетках) по содержанию «х» в них урана. Подбор кривой должен вестись по аналогичным условиям выпуска, проверенным экспериментом на работающих блоках.

Кив = 0,08*x^(-0.9)*exp(4*x), (9)

где – х – содержание урана в вагонетках.

Появилась проблема получения зависимости перемешивания от вагонеточных порций к автосамосвальным, в которые помещается более десятка вагонеток.

Получена эта зависимость в результате анализа усреднения товарной руды при погрузке вагонеточных порций в автосамосвалы ёмкостью 25-27 т:

К И =0,2*x^(-0,6)/exp(-0,5*x) (10)

Зависимости 9 и 10 проверялись экспериментально и подтверждены большим фактическим материалом.

Зная, что запасы руд по группам распределяются следующим образом: 1-я группа – 30 %; 2-я - 50 % и 3-я - 20 %, нетрудно определить распределение металла в целом по всему Стрельцовскому месторождению.

Таблица 4

Изменение сортового состава руд при добыче



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.