Основы теории выпуска руды под обрушенными породами

. Многочисленными экспериментами на физических моделях установлено, что процесс перемещения частиц сыпучего материала к выпускному отверстию можно описать математическими моделями.

Фигура разрыхления — граница между подвижными и неподвижными частицами в процессе выпуска сыпучего материала. С определенной точностью эта граница представляет собой эллипсоид вращения, вытянутый в связи с гравитационным характером действующих сил по вертикальной оси.

Любой разрыхленный, раздробленный материал имеет объем Vр больше, чем объем Vм, который он занимал бы в массиве. Отношение объема разрыхленного материала к его объему в массиве называется коэффициентом разрыхления

Vр

Кр = ------- (4.4.2.1)

Vм

Сыпучий материал однородного гранулометрического состава в обычном насыпном и неуплотненном состоянии имеет Кр от 1,45 до 1,6. При уплотнении этого материала или при добавлении в него более мелких фракций, которые располагаются в пустотах между крупными кусками, коэффициент разрыхления уменьшается до 1,25-1,35; сыпучие свойства материала при этом ухудшаются.

Отбитая взрывом руда уплотняется при недостаточном объеме компенсационного пространства или в результате естественного уплотнения при отсутствии выпуска. Коэффициент разрыхления этой руды называется первичным Кр1. Попадая в зону влияния, рудная масса разрыхляется до максимально возможного состояния с коэффициентом разрыхления Кр.макс. Сыпучий материал испытывает при этом так называемое вторичное разрыхление Кр2:

Кр.макс.

Кр2 = -------------. (4.4.2.2)

Кр.1

Значения Кр2 может изменяться от 1,05 до 1,3. Между объемом выпущенного сыпучего материала Vд и объемом соответствующей фигуры разрыхления Vр существует зависимость

Кр1

Vр = Vд ---------------------- (4.4.2.3)

Кр.макс. - Кр1

или

Vд = Vр (Кр2 -1). (4.4.2.4)

На физических моделях с прозрачной фронтальной стенкой фигура разрыхления хорошо отстраивается по началам прогиба горизонтальных контрольных полосок, специально засыпаемых в модель одновременно с сыпучим материалом (рис.20). Для количественной оценки процесса и результатов выпуска рудной массы введено понятие фигуры выпуска.

Фигура выпуска — геометрическое место точек (частиц рудной массы), одновременно приходящих к пункту выпуска. Многочисленными лабораторными и натурными измерениями и наблюдениями установлено, что с достаточной для инженерных расчетов точностью фигура выпуска может считаться эллипсоидом вращения с вертикальной вытянутой осью. Высота эллипсоида вращения Нэ связана с его наибольшим поперечным диаметром Dэ соотношением

Нэ = m Dэ², (4.4.2.5)

где m — коэффициент пропорциональности, характеризующий сыпучие свойства рудной массы. Меняется в практических условиях от 0,3 м^-1 (очень хорошие сыпучие свойства) до 1,1 м^-1 (очень плохие сыпучие свойства — практическое отсутствие сыпучести).

Объем фигуры (эллипсоида) выпуска

π Нэ²

Vэ = ------------- (4.4.2.6)

M

Фигура выпуска высотой, равной высоте слоя выпускаемой руды Н, охватывает только руду и поэтому соответствует выпуску чистой руды, а ее объем

π Н²

Vч = ------------- (4.4.2.7)

M

При дальнейшем увеличении высоты фигура выпуска внедряется в пустые налегающие породы (т.е. значение Д становится больше значения Vч) и объем пород (В), попадающих в фигуру выпуска

Vч Vч

В = Д (1 + 2 (-------)^3/2 - 3 (-------)) (4.4.2.8)

Д Д

Разубоживание согласно (5.3)

Vч Vч

Р = 1 + 2 (-------)^3/2 - 3 (-------) (4.4.2.9)

Д Д

Разубоживание в дозе согласно (5.5)

Vч

Рд = 1 - (------)^3/2 (4.4.2.10)

Д

Графические зависимости Р и Рд от отношения Vч/Д представлены на рис.21.

Пользуясь этими зависимостями, показатели извлечения определяются в следующем порядке:

- вычисляется объем выпускаемой чистой руды Vч согласно (4.4.2.7)

- вычисляется предельное разубоживание в дозе выпуска согласно (4.4.1.6);

- по графику Рд находится соответствующее значение Vч/Д;

- по графику Р находится соответствующее значение Р;

- зная Vч, из найденного соотношения Vч/Д можно вычислить значение Д;

- извлечение руды

Ир = Д (1 — Р);

- при балансовых запасах руды Б вычисляется количество потерянной руды

П = Б – Ир

- объемные и абсолютные показатели выпуска переводятся соответственно в весовые и относительные по специальным формулам.

Расчеты фактических показателей извлечения учитывают целый ряд таких влияющих факторов, как:

- сетка расположения выпускных отверстий и режим выпуска при донном выпуске;

- расстояние между доставочными выработками и толщина слоя выпускаемой руды при торцевом выпуске;

- характер и относительное число граничных факторов (боковой контакт с разубоживающими породами, с замагазинированной рудой или со стенкой массива).