МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет Кафедра «Горные работы» В. Н. Дешковский РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ДОБЫТОЙ РУДНОЙ МАССЫ ПРИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ И ОЧИСТНЫХ РАБОТАХ Методическое пособие для студентов специальности 1-51 02 01 «Разработка месторождений полезных ископаемых» направления 1-51 02 01-02 «Подземные горные работы» Минск БНТУ 2012 УДК 622.363.2:005.336.3(075.8) ББК 33я7 Д39 Р е ц е н з е н т ы : С. Ф. Шемет, В. А. Губанов Дешковский, В. Н. Д39 Расчет показателей качества добытой рудной массы при подготовитель- ных и очистных работах : методическое пособие для студентов специально- сти 1-51 02 01 «Разработка месторождений полезных ископаемых» направ- ления 1-51 02 01-02 «Подземные горные работы» / В. Н. Дешковский. – Минск : БНТУ, 2012. – 53 с. ISBN 978-985-525-892-7. В методическом пособии изложены методика и примеры расчета показателей ка- чества добытой рудной массы при подготовительных и очистных работах в условиях пластовых, выдержанных по мощности месторождениях на примере Старобинского месторождения калийных солей. Издание предназначено для студентов высших учебных заведений по специальности 1-51 02 01 «Разработка месторождений полез- ных ископаемых» направления 1-51 02 01-02 «Подземные горные работы». УДК 622.363.2:005.336.3(075.8) ББК 33я7 ISBN 978-985-525-892-7 © Дешковский В. Н., 2012 © Белорусский национальный технический университет, 2012 3 ВВЕДЕНИЕ Методическое пособие предназначено для студентов высших учебных заведений по специальности 1-51 02 01 «Разработка место- рождений полезных ископаемых» направления 1-51 02 01-02 «Под- земные горные работы», специальности 1-36 10 01 «Горные машины и оборудование», а также учащихся средних специальных учебных заведений по специальности 2-51 02 01 «Разработка месторождений полезных ископаемых» при курсовом и дипломном проектировании. Целью является приобретение студентами и учащимися навыков расчетов показателей качества добытой рудной массы при горно- подготовительных и очистных работах для условий пологого зале- гания выдержанных по мощности пластов полезного ископаемого на примере Старобинского месторождения калийных солей. 4 1 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Полезное ископаемое – минералы и горные породы, которые на уровне развития техники и технологии могут быть использованы в народном хозяйстве непосредственно или после соответствующей переработки. В условиях Старобинского месторождения, в зависимости от разрабатываемого горизонта, к полезному ископаемому относятся сильвинитовые или каменно-солевые слои, вошедшие в подсчет за- пасов, т.е. балансовые запасы в натуральном выражении. Под тер- мином полезное ископаемое выступают калийная соль (сильвинит) и каменная соль (галит). Сильвинит – соляная горная порода осадочного химического происхождения, состоящая в основном из кристаллической смеси минералов галита и сильвина, в которой преобладает первый. Почти всегда содержит незначительную примесь ангидрита, карбонатов и глинистого материала. Галит – осадочно-хемогенная порода, сложенная в основном гали- том (до 99 %). Окраска обусловлена примесями (черная и бурая – ор- ганические вещества, красная и желтая – окислы и гидроокислы железа, серая – ангидрит и карбонатно-глинистое вещество, синяя и фиолетовая – воздействие радиоактивного излучения калия). Глина – осадочная порода, отличающаяся тонкодисперсностью (преобладанием фракций < 0,01 мм), своеобразием состава (обяза- тельно присутствие глинистых минералов) и обладающая пластич- ностью в природном состоянии или при увлажнении водой. Галопелиты – глинистые породы, содержащие соль. Кроме гли- нистого материала в галопелитах присутствуют карбонаты, сульфа- ты кальция и мелкий обломочный материал. Качество полезных ископаемых – свойство или совокупность свойств минеральных образований (добытой руды), идущих на нужды общества. К числу свойств относятся вещественный (мине- ральный) состав, физико-механические и химические характеристи- ки минерального сырья. Полезный компонент – составная часть полезного ископаемого, имеющая промышленное значение и используемая в народном хо- зяйстве. 5 Содержание KCl – количество полезного компонента (КСl), за- ключенного в весовой или объемной единице полезного ископаемо- го или рудной массы, выраженное в процентах. Содержание Н.О. – количество нерастворимого в воде остатка (глинистых пород и т.п.), заключенного в весовой или объемной единице полезного ископаемого или рудной массы, выраженное в процентах. Полезное ископаемое отбитое – полезное ископаемое, отде- ленное от массива. Порода – минеральное образование, не являющееся объектом извлечения полезных компонентов при разработке месторождений подземным способом («пустая» порода) Добытая рудная масса – объем выданного на поверхность по- лезного ископаемого вместе с разубоживащими породами. Горная масса – полезное ископаемое и порода, получаемые в ре- зультате разработки месторождения как в смешанном виде, так и раздельно. Полезное ископаемое добытое – полезное ископаемое, выдан- ное из рудника на поверхность (без учета разубоживающих пород или некондиционных руд). Разубоживающие породы – вмещающие породы (налегающие, подстилающие – каменная соль, глина и т.п.) или включения пород, не содержащие полезного компонента в залежи полезного ископае- мого или содержащие его в незначительном количестве и не вклю- ченные в подсчет балансовых запасов. Разубоживание – потери качества полезного ископаемого в процессе добычи. Выражается в снижении содержания полезного компонента в добытом полезном ископаемом по сравнению с со- держанием его в массиве (балансовых запасах) вследствие приме- шивания к нему пустых пород или некондиционного полезного ис- копаемого. Балансовые запасы – запасы, состоящие на балансе недрополь- зователя. Как правило, балансовые запасы удовлетворяют кондици- ям, устанавливаемым для подсчета запасов в недрах, и их использо- вание экономически целесообразно. Кондиции на минеральное сырье – совокупность экономически обоснованных требований к качеству и количеству полезных иско- паемых, горно-геологическим и иным условиям разработки место- 6 рождения. Кондиции разрабатываются для определения промыш- ленной ценности месторождений и подсчета в них запасов полез- ных ископаемых. Забалансовые запасы – запасы, использование которых в насто- ящее время экономически нецелесообразно, вследствие малого ко- личества, малой мощности залежей, низкого содержания полезного компонента, особой сложности условий эксплуатации, необходимо- сти применения очень сложных процессов переработки, но которые в дальнейшем могут явиться объектом промышленного освоения. Потери полезного ископаемого – часть балансовых запасов, оставшаяся при отработке месторождения не извлеченной из недр, а также оставленная в местах складирования, погрузки и на транс- портных путях горного производства. Потери полезного компонента – количество полезного компо- нента, содержащегося в потерянном полезном ископаемом. Потери качества полезного ископаемого – снижение содержа- ния полезного компонента в добытой рудной массе, по сравнению с содержанием его в балансовых запасах. Потери эксплуатационные – потери, происходящие непосред- ственно в процессе ведения очистных работ (за вычетом потерь в общешахтных целиках). Привязка горной выработки к пласту – высотное расположе- ние элемента горной выработки (кровли или почвы) относительно пласта (слоя) полезного ископаемого или пустых пород. Как прави- ло, определяется расстоянием по вертикали от кровли (почвы) вы- работки до кровли (почвы) пласта (слоя). Очистные работы – это комплекс процессов, операций, произ- водимых в очистных выработках с целью извлечения полезного ис- копаемого. Валовая выемка пласта – способ добычи полезного ископаемо- го без разделения на слои. Селективная выемка пласта – способ раздельной добычи слоев полезного ископаемого и пустых пород. 7 2 ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЕ Пласты калийных и каменной солей, а так же добытая рудная масса, характеризуются показателями качества, т.е. содержанием в ним различных компонентов, обусловливающих пригодность для использования или переработки в соответствии с назначением. Компоненты, которые представляют промышленную ценность, называют полезными. Среди полезных компонентов, как правило, выделяют основной. Основной компонент (сумма полезных компо- нентов комплексных руд, приведенных к условному содержанию основного) используется для оценки запасов полезного ископаемо- го. В комплексных рудах в качестве основного принимается компо- нент, определяющий наибольшую по сравнению с другими извле- каемую ценность. Минимальное промышленное содержание основ- ного (или условного) компонента должно обеспечивать возмещение всех затрат на получение товарной продукции. Компоненты, которые затрудняют промышленную переработку полезного ископаемого или использование товарной продукции, называют вредными примесями. Допустимое содержание вредных примесей определяется с учетом требований промышленности к продукции переработки минерального сырья и результатами техно- логических исследований по переработке сырья. Оценка качества полезного ископаемого производится в соответ- ствии с требованиями действующих государственных, отраслевых стандартов, технических условий, а также с учетом технологии их добычи и переработки, обеспечивающей комплексное использова- ние добытого минерального сырья в естественном виде или извле- чение из него компонентов, имеющих промышленное значение. В настоящее время в качестве сырья для получения продуктов (калийные удобрения, медицинские препараты и др.), в которых составной частью является калий, используются главным образом калийные минералы (сильвин, карналлит, лангбейнит, каинит и др.), генетически связанные с соленосными формациями. Оценка каче- ства калийных руд осуществляется по содержанию полезного ком- понента К2О. В мире доминирующее значение имеет бессульфат- ный тип калийных месторождений (сильвинитовые и карналлит- сильвинитовые), поэтому на практике для оценки качества калий- 8 ной руды используется другой показатель – содержание полезного компонента KCl. Основные галогенные минералы Старобинского месторождения: – галит (каменная соль) – NaCl хлористый натрий; – сильвин – KCl хлористый калий; – карналлит – MgCl2, KCl·6H20. На Старобинском месторождении полезный компонент – это по- лезное ископаемое в пересчете на 100 % KCl или 100 % К20. Для пересчета 100 % KCl в 100 % К20 применяется постоянный коэффи- циент равный 0,6318. В отношении каменной соли учет движения балансовых запасов осуществляется только в натуральном выражении и термин «полез- ный компонент» не используется. Вредными примесями в калийных рудах являются хлорид маг- ния (МgCl2) и нерастворимый в воде остаток (Н.О.). При содержа- нии в рудах хлорида магния более 1,5 % и Н.О. более 3 % в техно- логические схемы обогащения калийных солей вводятся дополни- тельные операции по освобождению сырья от указанных компонентов. Основные показатели кондиций Старобинского месторождения: – минимальное промышленное содержание полезного компо- нента (16 % KCl); – минимальная мощность (для валовой выемки – 1,5м); – максимальная глубина залегания тела полезного ископаемо- го (1200 м); – максимальное содержание Н.О. – 10 %; – максимальное содержание МgCl2 – 3,5 %. Таким образом, пласты калийных солей, добытая калийная руда характеризуются главным образом двумя основными показателями качества: содержанием KCl и Н.О. Геологоразведочные работы на рудниках Старобинского место- рождения выполняются в соответствии с инструкцией по производ- ству геологоразведочных работ [1]. Показатели качества полезного ископаемого в пластах опреде- ляют путем опробования при производстве геологоразведочных ра- бот. При подземных геологоразведочных работах на калийных руд- никах применяются следующие виды опробования: бороздовое, ра- диометрическое, керновое. 9 Опробованию подлежат все промышленные пласты и вмещаю- щие породы (послойно), вскрываемые горными выработками и скважинами подземного бурения. Пункты опробования располагаются в горных выработках по прямоугольной или квадратной сети с расстоянием: от 400 до 600 м – при доразведке месторождения; от 200 до 300 м – при эксплуатационной разведке. При эксплуатационной разведке выполняют сокращенный хими- ческий анализ проб: – для продуктивных пластов определяют содержание KCl и Н.О.; – для карналлитов и смешанных солей определяют содержание MgCl2, KCl, Н.О. Полный химический анализ пробы производят для каждого чет- вертого пункта опробования. При этом определяют содержание: KCl, NaCl, MgCl2, CaSO4, CaCl2, HBr, Н.О., гигроскопической и кристаллизационной влаги. Бороздовый способ служит для опробования горных выработок, с целью определения вещественного состава вскрытых пластов по- лезного ископаемого и вмещающих пород. Борозда представляет собой прямолинейную канавку постоян- ного прямоугольного сечения 3×2 см (ширина превышает глубину), выбитую в стенке или в забое горной выработки нормально поверх- ности наслоения. Пробы бороздовым способом отбираются послой- но, учитывая изменение состава солей и степени их загрязнения примесями. Каждую пробу ссыпают в отдельный мешок, сопровож- дают этикеткой, регистрируют в «Журнале химического опробова- ния» и после пробоподготовки отправляют в лабораторию для хи- мического анализа. Журналы химического опробования ведут раз- дельно по каждому разрабатываемому (разведываемому) пласту (горизонту). Основной задачей радиометрического опробования калийных горизонтов является получение достоверных данных о качествен- ном составе разведываемых и разрабатываемых калийных пластов, важнейшие показатели которых – содержание хлористого калия и нерастворимого в воде остатка. Содержание хлористого калия в рудах определяется путем реги- страции специальным прибором суммарного бета-гамма излучения радиоактивного изотопа 40К, а Н.О. – визуально-метрическим спо- 10 собом, по зависимости, близкой к прямой, между содержаниями Н.О. и суммарной мощностью глинистых прослоев в опробуемом интервале, автоматически учитывающей также и Н.О., рассеянный в соляных породах. Погрешность измерения содержания KCl в массиве при радио- метрическом опробовании составляет ±0,5 %. Контроль радиометрического опробования осуществляется дуб- лированием каждого 4-го сечения отбором бороздовых проб, содер- жание KCI и Н.О. в которых определяют химическими анализами. Визуально-метрическим способом (линейкой), с точностью ±1 мм, производится замер суммарной мощности глинистых про- слоев в опробуемом интервале. Затем производится вычисление со- держания Н.О., % по формуле гН.О. 100 % m m (2.1) где m – мощность слоя, в котором определяется содержание нерас- творимого остатка, м; гm – суммарная мощность глинистых прослоев в слое, м. Керновое опробование служит для определения вещественного состава полезного ископаемого и вмещающих пород, вскрытых скважинами колонкового бурения. Отбор проб производится из керна. Керн скважины может опробоваться путем высверливания по его длинной оси отверстия постоянного диаметра от 10 до 16 мм и сбо- ра образовавшегося порошка. Каждую пробу ссыпают в отдельный мешок, сопровождают этикеткой и отправляют на химический анализ. Исходные данные для расчета показателей качества добытой рудной массы при подготовительных и очистных работах форми- руются геологической службой рудника и включают в себя: – мощности калийных и разделяющих их слоев каменной соли, м; – содержание KCI и Н.О. в калийных слоях, разделяющих их слоях каменной соли, вышележащих и нижележащих вмещающих пород, %. 11 В расчетах при проектировании горных работ, а также при опре- делении показателей качества добытой рудной массы значения мощности сильвинитовых и галитовых слоев, вынимаемую мощ- ность пласта, содержание KCI и Н.О. принимают округленными до двух цифр после запятой. Например, 0,85мm , KCl 4,25% . Пример 1. Определить содержание Н.О. в сильвинитовом слое визуально-метрическим способом согласно рис. 2.1. Сильвинитовый слой мощностью 0,80мm состоит из просло- ев сильвинита, галита, глины. Суммарная мощность глинистых прослоев в сильвинитовом слое составляет г 0,001 0,002 0,004 0,002 0,003 0,007 0,006 0,004 0,002 0,003 0,002 0,005 0,041м; m Содержания Н.О., % определяется по формуле (2.1) 0,041 Н.О. 100% 5,13% 0,8 . 12 Рис. 2.1. Литологическая колонка сильвинитового слоя 13 3 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ДОБЫТОЙ РУДНОЙ МАССЫ ПРИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТАХ После вскрытия шахтного поля осуществляется его подготовка, которая заключается в проходке горных выработок. Проходка гор- ных выработок в условиях пластовых месторождений пологого за- легания, к которым относится и Старобинское месторождение ка- лийных солей, осуществляется, как правило, по продуктивному пласту машинным способом. Применяемые в настоящее время про- ходческие комбайны типа ПКС-8М и «Урал-10А» производят вало- вую выемку пласта в подготовительном забое. В условиях Старобинского месторождения привязка капиталь- ных горных выработок (выработок главных направлений) к пласту (слою) определяется главным образом исходя из условий обеспече- ния длительной устойчивости их контуров. Объем горно-подготовительных работ при подготовке к отра- ботке панели (блока) может достигать более 20 % от извлекаемых запасов. Поэтому, в данном случае более актуален вопрос опти- мального расположения подготовительных выработок относительно продуктивного пласта с точки зрения обеспечения максимальных показателей качества добытой рудной массы. Фактически на практике привязка кровли горной выработки осуществляется к маркирующему прослою глины в пласте (слое). На рис. 3.1 и 3.2 представлены варианты расположения вырабо- ток относительно пласта и описания их привязки. Примечание – На рисунках размеры указаны в метрах. Продуктивные пласты Старобинского месторождения имеют по- логое залегание (до 3÷5 градусов) и представляют собой чередова- ние сильвинитовых и галитовых слоев. Каждый из слоев характери- зуется основными показателями качества, т.е. содержанием KCl и Н.О. Среднее содержание KCl и Н.О. в добытой рудной массе при проходке зависит от площадей вынимаемых слоев, входящих в контур выработки, которые в свою очередь зависят от формы и геометрических размеров выработки, а также ее привязки к пласту. Площади вынимаемых слоев при их пологом залегании для ти- повых сечений горных выработок, пройденных комбайнами ПКС-8М и «Урал-10А» определяются с помощью табл. 3.1–3.4. 14 Рис. 3.1. Привязка кровли выработки, пройденной комбайном типа ПКС-8М, ниже кровли 2-го слоя на 0,25 м Рис. 3.2. Привязка почвы выработки, пройденной комбайном «Урал-10А», к почве 1-го слоя 15 Таблица 3.1 Определение площади слоя S по его мощности m, оконтуренного сечением выработки, пройденной комбайном ПКС-8М высотой 3,0 м m, м 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 S, м2 0,01 0,01 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 m, м 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 S, м2 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,15 0,16 0,17 0,19 0,21 m, м 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 S, м2 0,22 0,23 0,25 0,26 0,27 0,29 0,31 0,33 0,35 0,37 m, м 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,40 S, м2 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50 0,52 0,54 0,56 m, м 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,50 S, м2 0,58 0,60 0,62 0,64 0,66 0,68 0,70 0,73 0,75 0,78 m, м 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,60 S, м2 0,80 0,82 0,84 0,86 0,88 0,90 0,93 0,95 0,97 1,00 m, м 0,61 0,62 0,63 0,64 0,65 0,66 0,67 0,68 0,69 0,70 S, м2 1,03 1,06 1,08 1,10 1,12 1,16 1,17 1,20 1,23 1,25 m, м 0,71 0,72 0,73 0,74 0,75 0,76 0,77 0,78 0,79 0,80 S, м2 1,27 1,30 1,32 1,35 1,38 1,40 1,42 1,45 1,48 1,51 m, м 0,81 0,82 0,83 0,84 0,85 0,86 0,87 0,88 0,89 0,90 S, м2 1,54 1,56 1,59 1,62 1,64 1,67 1,70 1,72 1,75 1,78 m, м 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1,00 S, м2 1,80 1,83 1,86 1,89 1,92 1,95 1,97 2,00 2,03 2,06 m, м 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 S, м2 2,09 2,12 2,14 2,17 2,20 2,23 2,26 2,29 2,32 2,35 m, м 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 1,20 S, м2 2,38 2,40 2,43 2,46 2,49 2,52 2,55 2,58 2,61 2,64 16 Продолжение табл. 3.1 m, м 1,21 1,22 1,23 1,24 1,25 1,26 1,27 1,28 1,29 1,30 S, м2 2,66 2,69 2,72 2,75 2,78 2,81 2,84 2,87 2,90 2,93 m, м 1,31 1,32 1,33 1,34 1,35 1,36 1,37 1,38 1,39 1,40 S, м2 2,96 2,99 3,02 3,05 3,08 3,11 3,14 3,17 3,20 3,23 m, м 1,41 1,42 1,43 1,44 1,45 1,46 1,47 1,48 1,49 1,50 S, м2 3,26 3,29 3,32 3,35 3,38 3,41 3,44 3,47 3,50 3,53 m, м 1,51 1,52 1,53 1,54 1,55 1,56 1,57 1,58 1,59 1,60 S, м2 3,56 3,59 3,62 3,65 3,68 3,71 3,74 3,77 3,80 3,83 m, м 1,61 1,62 1,63 1,64 1,65 1,66 1,67 1,68 1,69 1,70 S, м2 3,86 3,89 3,92 3,95 3,98 4,01 4,04 4,07 4,10 4,13 m, м 1,71 1,72 1,73 1,74 1,75 1,76 1,77 1,78 1,79 1,80 S, м2 4,16 4,19 4,22 4,25 4,28 4,31 4,34 4,37 4,40 4,43 m, м 1,81 1,82 1,83 1,84 1,85 1,86 1,87 1,88 1,89 1,90 S, м2 4,46 4,49 4,52 4,55 4,58 4,61 4,64 4,67 4,70 4,73 m, м 1,91 1,92 1,93 1,94 1,95 1,96 1,97 1,98 1,99 2,00 S, м2 4,76 4,79 4,82 4,85 4,88 4,91 4,94 4,97 5,00 5,03 m, м 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 2,10 S, м2 5,06 5,09 5,12 5,15 5,18 5,21 5,24 5,27 5,30 5,33 m, м 2,11 2,12 2,13 2,14 2,15 2,16 2,17 2,18 2,19 2,20 S, м2 5,36 5,39 5,42 5,45 5,48 5,51 5,54 5,57 5,60 5,63 m, м 2,21 2,22 2,23 2,24 2,25 2,26 2,27 2,28 2,29 2,30 S, м2 5,66 5,69 5,72 5,75 5,78 5,81 5,84 5,87 5,90 5,93 m, м 2,31 2,32 2,33 2,34 2,35 2,36 2,37 2,38 2,39 2,40 S, м2 5,96 5,99 6,02 6,05 6,08 6,11 6,14 6,17 6,20 6,23 m, м 2,41 2,42 2,43 2,44 2,45 2,46 2,47 2,48 2,49 2,50 S, м2 6,26 6,29 6,32 6,35 6,38 6,41 6,44 6,47 6,50 6,53 m, м 2,51 2,52 2,53 2,54 2,55 2,56 2,57 2,58 2,59 2,60 S, м2 6,56 6,59 6,62 6,65 6,68 6,71 6,74 6,77 6,80 6,83 m, м 2,61 2,62 2,63 2,64 2,65 2,66 2,67 2,68 2,69 2,70 S, м2 6,86 6,89 6,92 6,95 6,98 7,01 7,04 7,07 7,10 7,13 m, м 2,71 2,72 2,73 2,74 2,75 2,76 2,77 2,78 2,79 2,80 S, м2 7,16 7,19 7,22 7,25 7,28 7,31 7,34 7,37 7,40 7,43 17 Окончание табл. 3.1 m, м 2,81 2,82 2,83 2,84 2,85 2,86 2,87 2,88 2,89 2,90 S, м2 7,46 7,49 7,52 7,55 7,58 7,61 7,64 7,67 7,70 7,73 m, м 2,91 2,92 2,93 2,94 2,95 2,96 2,97 2,98 2,99 3,00 S, м2 7,76 7,79 7,82 7,85 7,88 7,91 7,94 7,97 8,00 8,03 Таблица 3.2 Определение площади слоя S по его мощности m, оконтуренного сечением выработки, пройденной комбайном ПКС-8М высотой 3,2 м m, м 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 S, м2 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 m, м 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 S, м2 0,09 0,10 0,11 0,12 0,14 0,15 0,16 0,18 0,19 0,21 m, м 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 S, м2 0,22 0,24 0,26 0,27 0,29 0,31 0,32 0,34 0,36 0,38 m, м 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,40 S, м2 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50 0,52 0,54 0,56 0,58 m, м 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,50 S, м2 0,60 0,62 0,64 0,67 0,69 0,71 0,73 0,75 0,78 0,80 m, м 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,60 S, м2 0,82 0,85 0,87 0,90 0,92 0,94 0,97 0,99 1,02 1,04 m, м 0,61 0,62 0,63 0,64 0,65 0,66 0,67 0,68 0,69 0,70 S, м2 1,07 1,09 1,11 1,14 1,17 1,19 1,22 1,25 1,27 1,30 m, м 0,71 0,72 0,73 0,74 0,75 0,76 0,77 0,78 0,79 0,80 S, м2 1,33 1,35 1,38 1,41 1,43 1,46 1,49 1,51 1,54 1,57 18 Продолжение табл. 3.2 m, м 0,81 0,82 0,83 0,84 0,85 0,86 0,87 0,88 0,89 0,90 S, м2 1,60 1,63 1,65 1,68 1,71 1,74 1,77 1,80 1,82 1,85 m, м 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1,00 S, м2 1,88 1,91 1,94 1,97 2,00 2,03 2,06 2,09 2,12 2,15 m, м 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 S, м2 2,18 2,21 2,24 2,27 2,29 2,32 2,35 2,38 2,42 2,45 m, м 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 1,20 S, м2 2,48 2,51 2,54 2,57 2,60 2,63 2,66 2,69 2,72 2,75 m, м 1,21 1,22 1,23 1,24 1,25 1,26 1,27 1,28 1,29 1,30 S, м2 2,78 2,82 2,85 2,88 2,91 2,94 2,97 3,00 3,03 3,06 m, м 1,31 1,32 1,33 1,34 1,35 1,36 1,37 1,38 1,39 1,40 S, м2 3,10 3,13 3,16 3,19 3,22 3,26 3,29 3,32 3,35 3,38 m, м 1,41 1,42 1,43 1,44 1,45 1,46 1,47 1,48 1,49 1,50 S, м2 3,41 3,44 3,48 3,51 3,54 3,57 3,60 3,64 3,67 3,70 m, м 1,51 1,52 1,53 1,54 1,55 1,56 1,57 1,58 1,59 1,60 S, м2 3,73 3,76 3,80 3,83 3,86 3,89 3,92 3,96 3,99 4,02 m, м 1,61 1,62 1,63 1,64 1,65 1,66 1,67 1,68 1,69 1,70 S, м2 4,05 4,08 4,12 4,15 4,18 4,21 4,24 4,28 4,31 4,34 m, м 1,71 1,72 1,73 1,74 1,75 1,76 1,77 1,78 1,79 1,80 S, м2 4,37 4,40 4,44 4,47 4,50 4,53 4,56 4,60 4,63 4,66 m, м 1,81 1,82 1,83 1,84 1,85 1,86 1,87 1,88 1,89 1,90 S, м2 4,69 4,72 4,76 4,79 4,82 4,85 4,88 4,91 4,94 4,97 m, м 1,91 1,92 1,93 1,94 1,95 1,96 1,97 1,98 1,99 2,00 S, м2 5,00 5,04 5,07 5,10 5,13 5,16 5,20 5,23 5,26 5,29 m, м 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 2,10 S, м2 5,32 5,36 5,39 5,42 5,45 5,48 5,52 5,55 5,58 5,61 m, м 2,11 2,12 2,13 2,14 2,15 2,16 2,17 2,18 2,19 2,20 S, м2 5,64 5,68 5,71 5,74 5,77 5,80 5,84 5,87 5,90 5,93 m, м 2,21 2,22 2,23 2,24 2,25 2,26 2,27 2,28 2,29 2,30 S, м2 5,96 6,00 6,03 6,06 6,09 6,12 6,16 6,19 6,22 6,25 m, м 2,31 2,32 2,33 2,34 2,35 2,36 2,37 2,38 2,39 2,40 S, м2 6,28 6,32 6,35 6,38 6,41 6,44 6,48 6,51 6,54 6,57 m, м 2,41 2,42 2,43 2,44 2,45 2,46 2,47 2,48 2,49 2,50 S, м2 6,60 6,64 6,67 6,70 6,73 6,76 6,80 6,83 6,86 6,89 19 Окончание табл. 3.2 m, м 2,51 2,52 2,53 2,54 2,55 2,56 2,57 2,58 2,59 2,60 S, м2 6,92 6,96 6,99 7,02 7,05 7,08 7,12 7,15 7,18 7,21 m, м 2,61 2,62 2,63 2,64 2,65 2,66 2,67 2,68 2,69 2,70 S, м2 7,24 7,28 7,31 7,34 7,37 7,40 7,44 7,47 7,50 7,53 m, м 2,71 2,72 2,73 2,74 2,75 2,76 2,77 2,78 2,79 2,80 S, м2 7,57 7,60 7,63 7,66 7,69 7,72 7,76 7,79 7,82 7,85 m, м 2,81 2,82 2,83 2,84 2,85 2,86 2,87 2,88 2,89 2,90 S, м2 7,88 7,92 7,95 7,98 8,01 8,04 8,08 8,11 8,14 8,17 m, м 2,91 2,92 2,93 2,94 2,95 2,96 2,97 2,98 2,99 3,00 S, м2 8,20 8,24 8,27 8,30 8,33 8,36 8,40 8,43 8,46 8,49 m, м 3,01 3,02 3,03 3,04 3,05 3,06 3,07 3,08 3,09 3,10 S, м2 8,52 8,56 8,59 8,62 8,65 8,68 8,71 8,72 8,73 8,74 m, м 3,11 3,12 3,13 3,14 3,15 3,16 3,17 3,18 3,19 3,20 S, м2 8,75 8,76 8,77 8,78 8,79 8,80 8,81 8,82 8,83 8,83 Таблица 3.3 Определение площади слоя S по его мощности m, оконтуренного сечением выработки, пройденной комбайном «Урал-10А» высотой 2,1–2,3 м m, м 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 S, м2 0,02 0,04 0,06 0,09 0,11 0,14 0,16 0,19 0,21 0,24 m, м 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 S, м2 0,27 0,30 0,33 0,36 0,38 0,41 0,44 0,47 0,50 0,53 m, м 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 S, м2 0,56 0,60 0,63 0,66 0,69 0,73 0,76 0,79 0,82 0,85 20 Продолжение табл. 3.3 m, м 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,40 S, м2 0,89 0,93 0,96 0,99 1,02 1,06 1,10 1,13 1,17 1,20 m, м 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,50 S, м2 1,24 1,27 1,31 1,35 1,38 1,42 1,45 1,49 1,53 1,57 m, м 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,60 S, м2 1,60 1,64 1,68 1,71 1,75 1,79 1,83 1,87 1,90 1,94 m, м 0,61 0,62 0,63 0,64 0,65 0,66 0,67 0,68 0,69 0,70 S, м2 1,98 2,02 2,06 2,09 2,13 2,17 2,21 2,25 2,29 2,33 m, м 0,71 0,72 0,73 0,74 0,75 0,76 0,77 0,78 0,79 0,80 S, м2 2,37 2,41 2,45 2,49 2,53 2,57 2,60 2,64 2,68 2,72 m, м 0,81 0,82 0,83 0,84 0,85 0,86 0,87 0,88 0,89 0,90 S, м2 2,76 2,80 2,84 2,88 2,92 2,96 3,00 3,04 3,08 3,13 m, м 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1,00 S, м2 3,17 3,21 3,24 3,29 3,33 3,37 3,41 3,45 3,49 3,53 m, м 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 S, м2 3,57 3,61 3,65 3,69 3,74 3,78 3,82 3,86 3,90 3,94 m, м 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 1,20 S, м2 3,98 4,02 4,06 4,10 4,15 4,19 4,23 4,27 4,31 4,35 m, м 1,21 1,22 1,23 1,24 1,25 1,26 1,27 1,28 1,29 1,30 S, м2 4,39 4,43 4,47 4,51 4,56 4,60 4,64 4,68 4,72 4,76 m, м 1,31 1,32 1,33 1,34 1,35 1,36 1,37 1,38 1,39 1,40 S, м2 4,80 4,84 4,88 4,92 4,96 5,00 5,04 5,08 5,13 5,17 m, м 1,41 1,42 1,43 1,44 1,45 1,46 1,47 1,48 1,49 1,50 S, м2 5,21 5,25 5,29 5,33 5,37 5,41 5,45 5,49 5,53 5,57 m, м 1,51 1,52 1,53 1,54 1,55 1,56 1,57 1,58 1,59 1,60 S, м2 5,61 5,65 5,69 5,73 5,77 5,81 5,85 5,89 5,93 5,97 m, м 1,61 1,62 1,63 1,64 1,65 1,66 1,67 1,68 1,69 1,70 S, м2 6,01 6,05 6,09 6,13 6,17 6,21 6,25 6,29 6,33 6,37 m, м 1,71 1,72 1,73 1,74 1,75 1,76 1,77 1,78 1,79 1,80 S, м2 6,41 6,45 6,49 6,53 6,57 6,61 6,65 6,69 6,73 6,77 m, м 1,81 1,82 1,83 1,84 1,85 1,86 1,87 1,88 1,89 1,90 S, м2 6,81 6,85 6,89 6,93 6,97 7,01 7,05 7,09 7,13 7,17 m, м 1,91 1,92 1,93 1,94 1,95 1,96 1,97 1,98 1,99 2,00 S, м2 7,21 7,25 7,29 7,33 7,37 7,41 7,45 7,49 7,53 7,57 21 Окончание табл. 3.3 m, м 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 2,10 S, м2 7,61 7,65 7,69 7,73 7,77 7,81 7,85 7,89 7,93 7,97 m, м 2,11 2,12 2,13 2,14 2,15 2,16 2,17 2,18 2,19 2,20 S, м2 8,01 8,05 8,09 8,13 8,17 8,21 8,25 8,29 8,33 8,37 m, м 2,21 2,22 2,23 2,24 2,25 2,26 2,27 2,28 2,29 2,30 S, м2 8,41 8,45 8,49 8,53 8,57 8,61 8,65 8,69 8,73 8,77 Таблица 3.4 Определение площади слоя S по его мощности m, оконтуренного сечением выработки, пройденной комбайном «Урал-10А» высотой 2,4–2,6 м m, м 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 S, м2 0,02 0,04 0,06 0,09 0,11 0,13 0,16 0,19 0,21 0,24 m, м 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 S, м2 0,27 0,30 0,33 0,36 0,39 0,42 0,45 0,48 0,51 0,54 m, м 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 S, м2 0,58 0,61 0,64 0,67 0,71 0,74 0,77 0,80 0,84 0,87 m, м 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,40 S, м2 0,91 0,94 0,98 1,01 1,05 1,08 1,12 1,15 1,19 1,23 m, м 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,50 S, м2 1,26 1,30 1,34 1,37 1,41 1,45 1,48 1,52 1,56 1,60 m, м 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,60 S, м2 1,64 1,67 1,71 1,75 1,79 1,83 1,87 1,91 1,95 1,98 m, м 0,61 0,62 0,63 0,64 0,65 0,66 0,67 0,68 0,69 0,70 S, м2 2,02 2,06 2,10 2,14 2,18 2,22 2,26 2,30 2,34 2,38 22 Продолжение табл. 3.4 m, м 0,71 0,72 0,73 0,74 0,75 0,76 0,77 0,78 0,79 0,80 S, м2 2,42 2,46 2,51 2,55 2,59 2,63 2,67 2,71 2,75 2,79 m, м 0,81 0,82 0,83 0,84 0,85 0,86 0,87 0,88 0,89 0,90 S, м2 2,83 2,88 2,92 2,96 3,00 3,04 3,08 3,13 3,17 3,21 m, м 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1,00 S, м2 3,25 3,29 3,34 3,38 3,42 3,46 3,50 3,55 3,59 3,63 m, м 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 S, м2 3,68 3,72 3,76 3,80 3,84 3,89 3,93 3,97 4,02 4,06 m, м 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 1,20 S, м2 4,10 4,14 4,19 4,23 4,27 4,32 4,36 4,40 4,44 4,49 m, м 1,21 1,22 1,23 1,24 1,25 1,26 1,27 1,28 1,29 1,30 S, м2 4,53 4,57 4,62 4,66 4,70 4,75 4,79 4,83 4,88 4,92 m, м 1,31 1,32 1,33 1,34 1,35 1,36 1,37 1,38 1,39 1,40 S, м2 4,96 5,00 5,05 5,09 5,13 5,18 5,22 5,26 5,30 5,35 m, м 1,41 1,42 1,43 1,44 1,45 1,46 1,47 1,48 1,49 1,50 S, м2 5,39 5,43 5,48 5,52 5,56 5,60 5,64 5,69 5,73 5,77 m, м 1,51 1,52 1,53 1,54 1,55 1,56 1,57 1,58 1,59 1,60 S, м2 5,82 5,86 5,90 5,94 5,99 6,03 6,07 6,11 6,16 6,20 m, м 1,61 1,62 1,63 1,64 1,65 1,66 1,67 1,68 1,69 1,70 S, м2 6,24 6,28 6,32 6,36 6,41 6,45 6,49 6,53 6,57 6,61 m, м 1,71 1,72 1,73 1,74 1,75 1,76 1,77 1,78 1,79 1,80 S, м2 6,66 6,70 6,74 6,78 6,82 6,86 6,90 6,94 6,98 7,02 m, м 1,81 1,82 1,83 1,84 1,85 1,86 1,87 1,88 1,89 1,90 S, м2 7,06 7,10 7,14 7,19 7,23 7,27 7,31 7,35 7,39 7,43 m, м 1,91 1,92 1,93 1,94 1,95 1,96 1,97 1,98 1,99 2,00 S, м2 7,47 7,51 7,55 7,59 7,63 7,67 7,71 7,75 7,79 7,83 m, м 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 2,10 S, м2 7,87 7,91 7,95 7,99 8,03 8,07 8,11 8,15 8,19 8,23 m, м 2,11 2,12 2,13 2,14 2,15 2,16 2,17 2,18 2,19 2,20 S, м2 8,27 8,31 8,35 8,39 8,43 8,47 8,51 8,55 8,59 8,63 m, м 2,21 2,22 2,23 2,24 2,25 2,26 2,27 2,28 2,29 2,30 S, м2 8,67 8,71 8,75 8,79 8,83 8,87 8,91 8,95 8,99 9,03 m, м 2,31 2,32 2,33 2,34 2,35 2,36 2,37 2,38 2,39 2,40 S, м2 9,07 9,11 9,15 9,19 9,23 9,27 9,31 9,35 9,39 9,43 23 Окончание табл. 3.4 m, м 2,41 2,42 2,43 2,44 2,45 2,46 2,47 2,48 2,49 2,50 S, м2 9,47 9,51 9,55 9,59 9,63 9,67 9,71 9,75 9,79 9,83 m, м 2,51 2,52 2,53 2,54 2,55 2,56 2,57 2,58 2,59 2,60 S, м2 9,87 9,91 9,95 9,99 10,03 10,07 10,11 10,15 10,19 10,23 В табл. 3.1–3.4 попарно представлены два параметра m и S. Па- раметр m – мощность условного слоя (расстояние от кровли выра- ботки до почвы условного слоя с шагом 0,01), м. Параметр S – площадь условного слоя мощностью m, м2. Для выработок прямоугольной или квадратной формы сечения площади слоев определяются как площади прямоугольников. Наиболее трудоемки расчеты при наклонном залегании пластов. В этих случаях рекомендуется осуществлять геометрические построе- ния и определять площади слоев как сумму площадей простых фи- гур (треугольников, прямоугольников, трапеций и т.п.). Среднее содержание KCl и Н.О. по сечению подготовительной выработки определяется методом средневзвешенного. Среднее содержание KCl по сечению подготовительной выра- ботки срKCl , %, определяем по формуле ср KCl KCl i i i S S , (3.1) где KCli – содержание полезного компонента KCl в i-м слое, %; iS – площадь сечения i-го слоя, м 2 ; iS – суммарная площадь слоев, входящих в сечение выра- ботки, м2. Среднее содержание Н.О. по сечению подготовительной выра- ботки срН.О. , %, определяем по формуле ср Н.О. Н.О. i i i S S , (3.2) 24 где Н.О.i – содержание нерастворимого остатка в i-м слое, %. Расчетные показатели содержания KCl и Н.О. округляют до двух цифр после запятой. В случае отсутствия сведений о показателях качества нижеле- жащих (подстилающих) или вышележащих пород относительно продуктивного пласта, то данные породы считаются представлен- ными слоями каменной соли с показателями содержания KCl и Н.О. как у близрасположенного по геологическому разрезу слоя камен- ной соли. Например, при отсутствии сведений о показателях каче- ства пород, расположенных ниже почвы 1-го сильвинитового слоя (рис. 3.1), принимаются соответствующими галитовому слою 1-2. Пример 2. Определить площади слоев, входящих в сечение вы- работки, пройденной комбайном ПКС-8М согласно рис. 3.1. Преобразуем рис. 3.1 в более удобный для выполнения расчетов вид (рис. 3.3). Всего в сечении выработки выделено четыре слоя. Определим площади слоев с использованием табл. 3.1. Мощность слоя 2 ( 2m ), входящего в сечение выработки, опреде- ляется исходя из геологической мощности слоя 2 ( 2m ) за вычетом части слоя 2 не вошедшей в сечение выработки в соответствии с привязкой выработки к пласту (а = 0,25 м), т.е. 2 2 0,84 0,25 0,59мm m a ; табл. 3.1 2 2 20,59 м 0,97 мm m S S ; 2 1-2 табл. 3.12 1-2 1-2 1-2 2 2 3,47 м 0,59 0,89 1,48м 3,47 0,97 2,5м ; S S m m m S S S 2 1 табл. 3.12 1-2 1 1 1 1-2 2 6,5м 0,59 0,89 1,01 2,49 м 6,5 3,47 3,03м ; S S m m m m S S S 25 Р и с. 3 .3 . О п р ед ел ен и е м о щ н о ст ей с л о ев , вх о д ящ и х в с еч ен и е в ы р аб о тк и , п р о й д ен н о й к о м б ай н о м П К С -8 М 26 2 0 табл. 3.12 1-2 1 0 0 0 1 2 8,03м 0,59 0,89 1,01 0,51 3,0 м 8,03 6,5 1,53м . S S m m m m m S S S Проверка: 2 2 1-2 1 0 0,97 2,5 3,03 1,53 8,03м верноS S S S . Графическая интерпретация принципов выполненных выше рас- четов представлена на рис. 3.4. Примечание – Распространенной ошибкой при пользовании табл. 3.1–3.4 явля- ется определение площадей слоев, входящих в сечение выработки по мощностям отдельно взятых слоев. Такой вариант использования табл. 3.1–3.4 противоречит принципу их построения и является неверным. Прямое определение площади слоя по его мощности возможно только для верхнего от кровли слоя, входящего в се- чение горной выработки. Пример 3. Рассчитать средние показатели качества рудной массы по сечению выработки, пройденной комбайном ПКС-8 с про- летом 3,0 м согласно рис. 3.5. Расчет состоит из двух этапов: определения площадей слоев, входящих в сечение выработки с помощью табл. 3.1 и непосред- ственного определения средних показателей качества рудной мас- сы. 3 3 0,68 0,25 0,43мm m a ; табл. 3.1 2 3 30,43м 0,62 мm m S S ; 2 2-3 табл. 3.13 2-3 2-3 2-3 3 2 1,8м 0,43 0,48 0,91м 1,8 0,62 1,18м ; S S m m m S S S 27 Рис. 3.4. Графическое представление расчета к примеру 2 28 Рис. 3.5. Исходные данные к примеру 3 2 2 табл. 3.13 2-3 2 2 2 2-3 2 3,35м 0,43 0,48 0,53 1,44 м 3,35 1,8 1,55м ; S S m m m m S S S 2 3 2-3 2 1-2 1-2 табл. 3.1 1-2 1-2 2 2 5,03м 0,43 0,48 0,53 0,56 2,0 м 5,03 3,35 1,68м ; m m m m m S S S S S 2 3 2-3 2 1-2 1 табл. 3.1 1 1 1 1-2 2 5,78м 0,43 0,48 0,53 0,56 0,25 2,25 м 5,78 5,03 0,75м ; m m m m m S S m S S S 2 0 табл. 3.1 0 0 1 2 8,03м 3,0 м 8,03 5,78 2,25 м . S S m S S S 29 Проверка: 3 2-3 2 1-2 1 0 2 0,62 1,18 1,55 1,68 0,75 2,25 8,03м верно. S S S S S S ср 3 3 2-3 2-3 2 2 1-2 1-2 1 1 0 0 3 2-3 2 1-2 1 0 KCl (KCl KCl KCl KCl KCl KCl ) / ( ) (27,2 0,62 3,1 1,18 46,7 1,55 2,7 1,68 25,8 0,75 1,8 2,25) / (0,62 1,18 1,55 1,68 0,75 2,25) 15,05% ; S S S S S S S S S S S S ср 3 3 2-3 2-3 2 2 1-2 1-2 1 1 0 0 3 2-3 2 1-2 1 0 Н.О. (Н.О. Н.О. Н.О. Н.О. Н.О. Н.О. ) / ( ) (2,1 0,62 2,8 1,18 0,8 1,55 7,2 1,68 3,1 0,75 8,2 2,25) / (0,62 1,18 1,55 1,68 0,75 2,25) 4,82%. S S S S S S S S S S S S Пример 4. Рассчитать средние показатели качества рудной массы по сечению выработки, пройденной комбайном ПКС-8М с пролетом 4,5 м согласно рис. 3.6. Данная выработка пройдена комбайном ПКС-8М в два хода по ширине. После первого хода комбайна выработка принимает стан- дартную арочную форму. После второго хода комбайна выработка принимает законченную форму с плоской частью по кровле шири- ной 1,5 м. Для выполнения расчетов сечение данной выработки необходи- мо разделить на более простые фигуры 1, 2 и 3 (рис. 3.7). Объединив фигуры 1 и 3 получаем стандартное сечение выра- ботки, пройденной одним ходом комбайна ПКС-8М. Таким образом, площадь каждого слоя, входящего в сечение вы- работки, представляет собой сумму площадей двух фигур: выработки арочной формы, пройденной комбайном ПКС-8М и прямоугольника. 30 Рис. 3.6. Исходные данные к примеру 4 Рис. 3.7 – Преобразование сечения выработки для выполнения расчетов Расчет состоит из двух этапов: определения площадей слоев, входящих в сечение выработки с помощью табл. 3.1 и непосред- ственного определения средних показателей качества добытой руд- ной массы. 2 2 0,95 0,25 0,7 мm m a ; 2 (1) табл. 3.1 2 2 (1) 2 2 1,25 м , 0,7 м 1,5 1,25 0,7 1,5 2,3м ; S m m S S m 31 2 (2) табл. 3.12 1-2 1-2 (2) (1) 1-2 2 3,23м 1,5 0,7 0,7 1,4 м 3,23 1,25 0,7 1,5 3,03м ; S m m m S S S m 2 (3) табл. 3.12 1-2 1 1 (3) (2) 1 2 6,38м 1,5 0,7 0,7 1,05 2,45 м 6,38 3,23 1,05 1,5 4,725м ; S m m m m S S S m 0 2 1-2 13,0 ( ) 3,0 (0,7 0,7 1,05) 0,55м;m m m m 2 (4) табл. 3.1 0 (4) (3) 0 2 8,03м 3,0 1,5 8,03 6,38 0,55 1,5 2,475 м . S m S S S m Проверка: 28,03 3,0 1,5 12,53м ;S 2 2 1-2 1 0 2,3 3,03 4,725 2,475 12,53м верно.S S S S S 2 2 1-2 1-2 1 1 0 0 ср 2 1-2 1 0 33,5 2,3 2,2 3,03 38,4 4,725 1,5 2,475 21,46 % ; 2,3 3,03 4,725 2,475 KCl S KCl S KCl S KCl S KCl S S S S 32 2 2 1-2 1-2 1 1 0 0 ср 2 1-2 1 0 Н.О. Н.О. Н.О. Н.О. Н.О. 4,4 2,3 8,3 3,03 3,7 4,725 9,1 2,475 6,01%. 2,3 3,03 4,725 2,475 S S S S S S S S Пример 5. Рассчитать средние показатели качества добытой рудной массы по сечению выработки, пройденной комбайном «Урал-10А» с пролетом 4,1 м и высотой 2,4 м согласно рис. 3.8. Рис. 3.8 Исходные данные к примеру 5 При определении площадей слоев, входящих в сечение выработ- ки, пройденной комбайном «Урал-10А» с пролетом 4,1 м и высотой 2,4 м используем табл. 3.4. табл. 3.4 2 3 30,85м 3,0 мm m S S ; 2 2-3 табл. 3.43 2-3 2-3 2-3 3 2 5,05м 0,85 0,48 1,33м 5,05 3,0 2,05 м ; S S m m m S S S 33 2 3 2-3 2 2 табл. 3.4 2 2 2-3 2 7,87 м 0,85 0,48 0,68 2,01м 7,87 5,05 2,82 м ; m m m m S S S S S 2 3 2-3 2 1-2 1-2 табл. 3.4 1-2 1-2 2 2 9,43м 0,85 0,48 0,68 0,53 2,54 м > 2,4 м 2,4 м 9,43 7,87 1,56 м ; m m m m m S S S S S m 1-2 3 2-3 22,4 ( ) 2,4 (0,85 0,48 0,68) 0,39м.m m m m Проверка: 2 3 2-3 2 1-2 3,0 2,05 2,82 1,56 9,43м верно.S S S S 3 3 2-3 2-3 2 2 1-2 1-2 ср 3 2-3 2 1-2 37,3 3,0 4,5 2,05 43,1 2,82 2,4 1,56 26,13% ; 3,0 2,05 2,82 1,56 KCl S KCl S KCl S KCl S KCl S S S S 3 3 2-3 2-3 2 2 1-2 1-2 ср 3 2-3 2 1-2 Н.О. Н.О. Н.О. Н.О. Н.О. 3,9 3,0 6,5 2,05 1,1 2,82 5,4 1,56 3,88%. 3,0 2,05 2,82 1,56 S S S S S S S S Пример 6. Рассчитать средние показатели качества рудной массы по сечению выработки, пройденной комбайном «Урал-10А» с пролетом 4,1 м и высотой 3,0 м согласно рис. 3.9. Проходка выработки высотой 3,0 м комбайном «Урал-10А» осуществляется в два хода по высоте. После первого хода комбайна выработка принимает стандартную форму, представленную на рис. 3.8. Вторым ходом комбайна осуществляется выемка уступа в почве выработки высотой 0,6 м. 34 Для выполнения расчетов сечение данной выработки необходи- мо разделить на более простые фигуры 1 и 2 (рис. 3.10). Некоторое увеличение сечения выработки будет происходить за счет расшире- ния ее боков с 3,95 м до 4,1 м исполнительным органом комбайна «Урал-10А» при выполнении второго хода. Увеличение сечения выработки практически не сказывается на средних значениях пока- зателей качества добытой рудной массы, поэтому при расчете пло- щадей слоев, входящих в сечение выработки, это увеличение не учитываем. Рис. 3.9 Исходные данные к примеру 6 Рис. 3.10 Преобразование сечения выработки для выполнения расчетов 35 Расчет состоит из двух этапов: определения площадей слоев, входящих в сечение выработки с помощью табл. 3.4 и непосред- ственного определения средних показателей качества добытой руд- ной массы. Вспомогательный рис. 3.11 для определения площадей слоев, входящих в сечение выработки, представлен ниже. Рис. 3.11 Вспомогательный рисунок к примеру 6 3 3 0,85 0,3 0,55мm m a ; табл. 3.4 2 3 30,55м 1,79 мm m S S ; 2 2-3 табл. 3.43 2-3 2-3 2-3 3 2 4,14 м 0,55 0,57 1,12 м 4,14 1,79 2,35м ; S S m m m S S S 36 2 2 табл. 3.43 2-3 2 2 2 2-3 2 7,67 м 0,55 0,57 0,84 1,96 м 7,67 4,14 3,53м ; S S m m m m S S S 3 2-3 2 1-2 0,55 0,57 0,84 0,5 2,46м > 2,4 мm m m m m . Поскольку сумма мощностей слоев больше высоты выработки при добавлении мощности слоя 1-2, то в сечение выработки присут- ствует только часть слоя 1-2 (1)1-2 0,44 мm . 2(1) 1-23 2-3 2 1-2 табл. 3.4 (1) 1-2 21-2 2 9,43м 0,55 0,57 0,84 0,44 2,4 м 9,43 7,67 1,76 м . S Sm m m m m S S S Проверка: (1) 2 3 2-3 2 1-2 1,79 2,35 3,53 1,76 9,43м верно.S S S S Далее определяем площади слоев, входящих в выработку, как площади прямоугольников. (2) (1) 1-21-2 1-2 0,5 0,44 0,06 м;m m m (2) (2) 2 1-2 1-2 3,95 0,06 0,24 м ;S l m 2 1 1 3,95 0,3 1,19 м ;S l m (2) 0 11-2 0,6 0,06 0,3 0,24 м;m b m m 2 0 0 3,95 0,24 0,95м .S l m 37 (1) (2) ср 3 3 2-3 2-3 2 2 1-2 1-2 1-2 (1) (2) 1 1 0 0 3 2-3 2 1 01-2 1-2 ( ( ) ) / ( ) (36,4 1,79 3,7 2,35 45,7 3,53 2,4 (1,76 0,24) 28,4 1,19 1,5 0,95) / (1,79 2,35 3,53 1 KCl KCl S KCl S KCl S KCl S S KCl S KCl S S S S S S S S ,76 0,24 1,19 0,95) 23,3% ; (1) (2) ср 3 3 2-3 2-3 2 2 1-2 1-2 1-2 (1) (2) 1 1 0 0 3 2-3 2 1 01-2 1-2 Н.О. (Н.О. Н.О. Н.О. Н.О. ( ) Н.О. Н.О. ) / ( ) (3,1 1,79 5,8 2,35 1,2 3,53 5,2 (1,76 0,24) 2,1 1,19 7,2 0,95) / (1,79 2,35 3, S S S S S S S S S S S S S S 53 1,76 0,24 1,19 0,95) 3,65%. 38 4 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ДОБЫТОЙ РУДНОЙ МАССЫ ПРИ ОЧИСТНЫХ РАБОТАХ Очистные выработки проводятся по пласту или залежи полезно- го ископаемого (как правило, без подрывки боковых пород), в кото- рых осуществляется выемка. Забои очистных выработок непрерыв- но или периодически передвигаются (вновь возобновляются) в про- странстве. Форма поперечного сечения очистных выработок и их длина зависят от мощности и угла падения разрабатываемых пла- стов, рудных тел, залежей и технологии добыча полезного ископае- мого. Различают очистную выемку совместную (валовую) и раздель- ную (селективную). Совместная производится без выделения слоев, раздельная – слои вынимаются раздельно. Очистная выемка калийной руды в условиях Старобинского ме- сторождения осуществляется камерной и столбовой системами раз- работки. Расчет показателей качества добытой рудной массы при ведении очистных работ камерной системой разработки комбайно- выми комплексами ПКС-8М и «Урал-10А» аналогичен расчетам, представленным в разделе 3. Расчет показателей качества добытой рудной массы для столбо- вой системы разработки зависит от технологии извлечения и осо- бенностей технологической схемы. Пример 7. Рассчитать средние показатели качества добытой рудной массы при валовой выемке слоев Второго калийного гори- зонта согласно исходным данным, представленным на рис. 4.1. Согласно рис. 4.1 длина лавы L = 200 м. При расчете площадей вынимаемых слоев в очистном забое представляем их в виде прямоугольников и не учитываем увеличе- ние их площади за счет выемки слоев у бортовых штреков лавы. 2 2 2 20,95м; 200 0,95 190 м ;m S Lm 2 1-2 1-2 1-20,7 м; 200 0,7 140 м ;m S Lm 39 Р и с. 4 .1 . П р и н ц и п и ал ьн ая т ех н о л о ги ч ес к ая с х ем а ва л о во й в ы ем к и В то р о го к ал и й н о го п л ас та 40 2 1 1 11,05м; 200 1,05 210 мm S L m ; 2 2 1-2 1-2 1 1 ср 2 1-2 1 33,5 190 2,2 140 38,4 210 27,29% ; 190 140 210 KCl S KCl S KCl S KCl S S S 2 2 1-2 1-2 1 1 ср 2 1-2 1 Н.О. Н.О. Н.О. Н.О. 4,4 190 8,3 140 3,7 210 5,14%. 190 140 210 S S S S S S В данном примере при расчетах не учтено некоторое ухудшение показателей качества добытой рудной массы за счет прирубки вы- шележащих и подстилающих продуктивный пласт пород. Примечание – Для данной технологической схемы в формулах расчета средних показателей качества добытой рудной массы (3.1) и (3.2) вместо площади сечения i-го слоя iS можно использовать мощность i-го слоя im , поскольку длина лавы является постоянной величиной. Например, в данном примере вместо 2 1-2 1, ,S S S можно использовать мощности слоев 2 1-2 1, ,m m m . Пример 8. Рассчитать средние показатели качества добытой рудной массы при селективной выемке Второго калийного пласта с закладкой пустых пород в выработанном пространстве лавы в ви- де породных (бутовых) полос согласно исходным данным, пред- ставленным на рис. 4.2. В расчетах средних показателей качества при селективной выем- ке калийного пласта следует учитывать особенности технологиче- ской схемы (например, частичную валовую выемку слоев на от- дельных участках, разделка ниш). При расчете площадей вынимаемых слоев в очистном забое представляем их в виде прямоугольников и не учитываем увеличе- ние их площади за счет выемки слоев у бортовых и расположенных в поле лавы штреков. 41 Р и с. 4 .2 . П р и н ц и п и ал ьн ая т ех н о л о ги ч ес к ая с х ем а се л ек ти вн о й в ы ем к и В то р о го к ал и й н о го п л ас та 42 Согласно рис. 4.2 длина лавы L = 200 м, однако фактически вы- емка полезного ископаемого осуществляется очистными комбай- нами на участке длиной фL , м ф ВШЛ ЗШЛL L b b , (4.1) где ВШЛb – ширина вентиляционного штрека лавы, м; ЗШЛb – ширина закладочного штрека лавы, м. ф 200 3 3 194 мL . Частичное ухудшение качества добытой рудной массы при дан- ной технологии выемки происходит в результате: – выемки галитового слоя 1-2 длиной к 15мl комбайном SL-500S у конвейерного штрека лавы при формировании ниши для выемки слоя галита 1-2 с отгрузкой смешанной рудной массы ком- байном ESA-150L (рис. 4.3); – валовой выемки «уступа» длиной у 4 мl комбайном ESA-150L у конвейерного штрека лавы (рис. 4.4). – частичной выемки галитового слоя 1-2 длиной к 15мl ком- байном SL-500S у транспортного штрека лавы при зарубке по слою 2 (рис. 4.5); – прирубки вышележащих и подстилающих продуктивный пласт галитовых пород. Вычислим площади фактически вынимаемых слоев фS , м 2, ис- ходя из перечисленных выше особенностей селективной выемки продуктивного пласта. ф 1 1-2 2 пS S S S S , (4.2) где 1S – площадь фактически вынимаемого 1-го сильвинитового слоя, м2; 43 а) б) Рис. 4.3. Операции комбайна SL-500S у конвейерного штрека лавы: а – состояние очистного забоя у конвейерного штрека лавы после выемки сильвинита; б – ниша длиной к 15 мl у конвейерного штрека лавы для установки исполнительных органов комбайна SL-500S на выемку галитового слоя 1-2; КШЛ – конвейерный штрек лавы 15 м КШЛ КШЛ 44 а) б) Рис. 4.4. Операции комбайна ESA-150L у конвейерного штрека лавы: а – состояние очистного забоя у конвейерного штрека лавы после выемки галита комбайном SL-500S; б – состояние очистного забоя у конвейерного штрека лавы после валовой выемки «уступа» длиной у 4 мl и «уступа» по 2-му сильвинитовому слою к 15 мl комбайном ESA-150L КШЛ КШЛ ≥15 м 4 м 4 м 45 а) б) Рис. 4.5. Операции комбайна SL-500S у транспортного штрека лавы: а – состояние очистного забоя у транспортного штрека лавы после выемки галита; б – ниша длиной к 15 мl у транспортного штрека лавы для установки исполнительных органов комбайна SL-500S на выемку сильвинитовых слоев 1 и 2; ТШЛ – транспортный штрек лавы ТШЛ ТШЛ 15 м 46 1-2S – площадь фактически вынимаемого галитового слоя 1-2, м 2 ; 2S – площадь фактически вынимаемого 2-го сильвинитового слоя, м2; пS – площадь прирубаемых вышележащих и подстилающих продуктивный пласт галитовых пород, м2. 1 ф 1S L m , (4.3) где 1m – мощность 1-го сильвинитового слоя, м. 1 0,62мm ; 2 1 194 0,62 120,28мS . 1-2 к у 1-2 к 1-2( )S l l m l m , (4.4) где 1-2m – мощность галитового слоя 1-2, м; кl – длина ниши для установки режущих органов комбайна SL-500S, м; уl – длина «уступа» у конвейерного штрека лавы, вынимаемая валовым способом, м; 1-2m – часть мощности галитового слоя 1-2, вынимаемая при фор- мировании ниши у транспортного штрека лавы комбайном SL-500S, м. 1-2 и.о 2 1-2 1-2 и.о 2 и.о 2 1-2 , если ; , если , m d m m m d m d m m (4.5) где и.оd – диаметр большого исполнительного органа комбайна SL-500S, м; 2m – мощность 2-го сильвинитового слоя, м. к 15мl ; 4 муl ; и.о 1,4мd ; 1-2 0,62мm ; 2 0,84мm ; 2 1-2 и.о 1-20,84 0,62 1,46 м > 1,4 м 1,4 0,84 0,56 м; m m d m 47 2 1-2 (15 4) 0,62 15 0,56 20,18 мS 2 ф 2S L m . (4.6) 2 2 194 0,84 162,96 мS . пS m L , (4.7) где m – мощность прирубаемых вышележащих и подстилающих продуктивный пласт галитовых пород, м. Исходя из условий работы очистных комплексов лав в условиях Старобинского месторождения калийных солей 0,05 0,07 мm . Поскольку диаметр малого исполнительного органа комбайна SL-500S составляет 0,85 м, что больше геологической мощности 2-го сильвинитового слоя 2 0,84мm , то в величину m вводим 0,01 м, необходимый для позиционирования малого исполнительно- го органа по слою 2. Принимаем 0,07 мm . 2 п 0,07 200 14 мS ; 2 ф 120,28 20,18 162,96 14 317,42 мS . Формулы (3.1) и (3.2) примут вид 1 1 1-2 1-2 2 2 п п ср 1 1-2 2 п 38,4 120,28 2,2 20,18 33,5 162,96 1,5 14 31,96% ; 120,28 20,18 162,96 14 KCl S KCl S KCl S KCl S KCl S S S S 1 1 1-2 1-2 2 2 п п ср 1 1-2 2 п Н.О. Н.О. Н.О. Н.О. Н.О. 3,7 120,28 8,3 20,18 4,4 162,96 9,1 14 4,59% . 120,28 20,18 162,96 14 S S S S S S S S 48 5 РАЗУБОЖИВАНИЕ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО И ПОКАЗАТЕЛИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ При добыче полезного ископаемого в подготовительных и очистных забоях происходит его разубоживание. Включенные в подсчет балансовых запасов сильвинитовые и га- литовые слои Первого, Второго и Третьего калийных горизонтов Старобинского месторождения представлены на рис. 5.1. Рис. 5.1. Калийные пласты Старобинского месторождения, включенные в подсчет балансовых запасов 49 В подготовительных забоях разубоживание происходит за счет выемки некондиционных слоев. Обусловлено это в первую очередь конструкцией исполнительных органов проходческо-добычных комбайнов типа ПКС-8М и «Урал-10А». В очистных забоях при столбовой системе разработки, как правило, осуществляется при- хват 3–5 см пустой породы выше и ниже вынимаемого пласта. При селективной выемке столбовой системой разработки разубоживание происходит за счет примешивания пустой породы в результате раз- дельного извлечения слоев полезного ископаемого и пустой породы. Разубоживание характеризуется коэффициентом разубоживания (коэффициентом потерь качества) P, д. ед., определяемым по формуле В Р = Д + В , (5.1) где Д – добытое полезное ископаемое, т; В – добытые разубоживающие породы, т. Для учета разубоживания в расчетах показателей качества добы- той рудной массы, как правило, вводят понижающие коэффициен- ты. Например, понижающий коэффициент для полезного компонен- та KCl в расчетах принимается k = 1 – Р = 0,95. В условиях Старобинского месторождения калийных солей объ- емный вес добываемого полезного ископаемого представляет весь- ма выдержанную величину на всех шахтных полях и составляет: – для Первого калийного пласта 1 РУ – 2,10 т/м3; – для Второго калийного пласта 1–4 РУ – 2,09 т/м3; – для Третьего калийного пласта 1–4 РУ – 2,11 т/м3; – для пласта каменной соли 1 РУ – 2,15 т/м3. При разработке Старобинского месторождения наряду с коэф- фициентом разубоживания Р используется коэффициент изменения качества Кк, д. ед., определяемый по формуле к а К = с , (5.2) где а – содержание полезного компонента в добытой рудной массе, %; 50 с – содержание полезного компонента в погашенных балансо- вых запасах, %. Коэффициент извлечения руды из недр Кр, д. ед., определяется по формуле р (Д В) а К Б c , (5.3) где Б – количество погашенных балансовых запасов, т. Этот коэффициент характеризует полноту извлечения полезного компонента из недр с учетом привноса разубоживающих пород, со- держащих незначительное количество полезного компонента. Коэффициент извлечения полезного компонента из недр Кн, д. ед., определяется по формуле н (Д В) а В в К Б c (5.4) где в – содержание полезного компонента в добытых разубожива- ющих породах, %. 51 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Маркшейдерская энциклопедия / гл. ред. Л. А. Пучков. – М. : Изд-во «Мир горной книги», 2006. – 605 с. 2. Инструкция по определению и учету количественных и каче- ственных потерь сильвинита и каменной соли при добыче на Ста- робинском месторождении : утв. гл. инженером ОАО «Белгорхим- пром» 06.12.2007. – Минск, 2007. – 32 с. 3. Инструкция по применению систем разработки на Старобинском месторождении : утв. гл. инженером РУП «ПО «Беларуськалий» 04.02.2010. – Солигорск – Минск, 2010. – 152 с. 4. Инструкция по производству геологоразведочных работ на рудни- ках РУП «ПО «Беларуськалий» : утв. ген. директором РУП «ПО «Бе- ларуськалий» 28.12.2001. – Минск, 2001. – 133 с. 52 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................... 3 1 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ................................................. 4 2 ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ................................................................ 7 3 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ДОБЫТОЙ РУДНОЙ МАССЫ ПРИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТАХ ..................................................................................... 13 4 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ДОБЫТОЙ РУДНОЙ МАССЫ ПРИ ОЧИСТНЫХ РАБОТАХ .................. 38 5 РАЗУБОЖИВАНИЕ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО И ПОКАЗАТЕЛИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ............................................. 48 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ...................... 51 53 Учебное издание ДЕШКОВСКИЙ Василий Николаевич РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ДОБЫТОЙ РУДНОЙ МАССЫ ПРИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ И ОЧИСТНЫХ РАБОТАХ Методическое пособие для студентов специальности 1-51 02 01 «Разработка месторождений полезных ископаемых» направления 1-51 02 01-02 «Подземные горные работы» Технический редактор О. В. Песенько Подписано в печать 31.08.2012. Формат 60 841/16. Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 3,08. Уч.-изд. л. 2,41. Тираж 100. Заказ 363. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. ЛИ № 02330/0494349 от 16.03.2009. Пр. Независимости, 65. 220013, г. Минск.