Выпуск через воронки горизонтального днища при параллельных стенках висячего и лежачего боков

Опыты проводились применительно к системе этажного принудительного обрушения (весь блок первоначально заполнен отбитой рудой).

Неустойчивые, или обрушенные принудительно, породы висячего бока приходят в движение сразу вслед за выпуском руды. Как показали лабораторные опыты, обрушенные породы висячего бока проникают к воронкам вскоре после начала выпуска, в тех случаях, когда в связи с ограниченной мощностью залежи висячий бок данного блока находится в зоне влияния всех воронок основного днища, включая воронки близ лежачего бока. Это увеличивает потери на лежачем боку месторождения, особенно при большой мощности зоны неустойчивых пород.

Результаты отдельных опытов по моделированию выпуска руды приведены на рис. 113—115.

На основании опытов построены кривые зависимости потерь руды на лежачем боку от толщины слоя обрушенных пород висячего бока (рис. 116). Опыты показали, что в залежах мощностью около 20 м потерн руды при устойчивых породах лежачего бока сравнительно невелики, а при полном обрушении пород возрастают в 4—5 раз. С повышением мощности залежи эта зависимость постепенно уменьшается и исчезнет, начиная с мощности около 60 м при угле падения залежи 50°, с 55 м при угле падения 60°, с 45 м при угле 70° и с 35 м при угле 80° (высота блока 50 м).

Из изложенного выше следует, что в случае принудительной посадки вмещающих пород при отработке верхней части или раздува крутопадающей залежи ограниченной мощности целесообразнее обрушать породы не из висячего бока, а из кровли залежи.

Выпуск через воронки горизонтального днища при параллельных стенках висячего и лежачего боков

Отставание обрушения пород висячего бока от очистной выемки. В обычных условиях, включая Маслянский рудник, обрушение пород висячего бока отстает от очистной выемки не менее чем на одни этаж. Проведенные опыты показали, что увеличение в отставании обрушения повышает извлечение руды. Так, при угле падения рудного тела 60° и мощности 18 м потери руды на модели при отставании обрушения в один этаж составили 9%, а при увеличении отставания до двух этажей снизились до 6,5%. Это, вероятно, объясняется тем, что давление обрушенных пород снижается близ висячего бока и пространство под ним освобождающееся от выпускаемой руды, частично заполняется из мертвой зоны со стороны лежачего бока, где давление больше. Контуры потерь при различном отставании обрушения висячего бока показаны на рис. 117.

Все остальные опыты были проведены применительно к отставанию обрушения пород висячего бока от очистной выемки на высоту одного этажа.

Порядок выпуска руды. Нa моделях были испытаны:

1) опережающий выпуск со стороны лежачего бока; при этом сначала ведут поочередный выпуск из воронок у лежачего бока до появления пустой породы, затем равномерно последовательный выпуск из воронок остальных рядов также до появления пустой породы и после этого — равномерно последовательный выпуск из всех воронок до предельного разубоживания в последней дозе;

2) равномерно последовательный выпуск из всех воронок сначала до появления пустой породы в каждом из них и затем до предельного разубоживания в последнем дозе;

3) самый неблагоприятный порядок (заведомо худший по сравнению с возможным на практике), при котором воронки вовлекаются в работу в шахматном порядке; из каждой воронки ведут выпуск обычными дозами, но продолжают его, без чередования с другими воронками, до предельного разубоживания в последней дозе.

Результаты опытов приведены в табл. 28. Из данных табл. 28 видно, что изменение порядка выпуска (для полностью обрушенных блоков) в пределах рациональных режимов почти не влияет на потери руды, но может несколько увеличить разубоживание и снизить извлечение чистой руды. Бессистемный выпуск резко ухудшает показатели разубоживания и извлечения чистой руды, что отмечалось уже другими исследователями, а также повышает потери руд.

Наиболее рационален для обрушенных бликов в условиях залежей недостаточно крутого падения и ограниченной мощности опережающий выпуск со стороны лежачего бока. Этот порядок применен во всех основных опытах на модели при мощности залежи до 30 м. При большей мощности применялся равномерно-последовательный выпуск.

Толщина слоя налегающих обрушенных пород. В проведенных опытах с различной толщиной слоя обрушенных пород (10, 20, 30, 50 и 200 м в пересчете ка натуру) при увеличении этого размера от 10 до 50 м потери руды возрастали, а при толщине 200 м снижались (см. рис. 117). Так, при угле падения залежи 70° и мощности 30 м (в пересчете на натуру) потерн руды составили: 3,7% при толщине слоя пород 20 м, 12% при 50 м и 6,2% при 200 м (рис. 118). Снижение потерь руды при большой толщине слоя обрушенных пород объясняется тем, что угол откоса оставшейся на лежачем боку отбитой руды в верхней части блока уменьшается под влиянием возросшего горного давления и это влияет на потери руды значительней, чем увеличение угла зависания руды в нижней части блока.

Мощность рудного тела. Принято считать, что в мощных месторождениях абсолютная величина потерь руды на лежачем боку при выпуске не зависит от мощности залежи и, следовательно, величина потерь обратно пропорциональна мощности.

В действительности, как подтвердили проведенные опыты, имеет место икая картина.

Объемы истечения руды при выпуске, достигая массива висячего бока, изгибаются вдоль него, и обрушенная масса опускается до некоторого уровня не по вертикали, а по падению залежи вдоль висячего бока.

Движущаяся руда увлекает за собой за счет внутреннего трения часть руды со стороны лежачего бока. По мере удаления от висячего бока скорость перемещения частиц снижается до нуля, и в пространстве у лежачего бока руда остается неподвижной. По мере увеличения объема выпуска расширяются зоны движения и вторичного разрыхления и в результате сокращается зона расположения неподвижной pуды, но лишь до известного предела, за которым сокращения этой зоны практически не наблюдается. Этот предел обычно не достигается, так как раньше этого разубоживание в дозе выпуска успевает повыситься до максимально допустимой величины. Пространство, в котором после прекращения выпуска остается отбитая руда, называют мертвой зоной, что условно, так как в этом пространстве около его границы происходили перемещения руды.

Чем меньше мощность залежи, тем на меньшем расстоянии от лежачего бока перемещается руда. Это можно увидеть из сравнения результатов различных опытов (см. рис. 113, в, г). Мертвая зона за счет этого сокращается, и абсолютные потери на лежачем боку снижаются.

Лабораторные данные по выпуску руды под обрушенными налегающими породами при этажном принудительном обрушении в условиях Маслянской промышленной зоны (при необрушенном висячем боке) приведены на графиках. Кривые отражают зависимость абсолютных (рис. 119) и относительных (рис. 120) потерь руды па лежачем боку от мощности залежи при различных углах падения. По кривым видно, что в залежах с углом падения, например, 50—60° увеличение мощности от сравнительно малой величины до 40—50 м влечет за собой настолько резкое повышение абсолютных потерь руды на лежачем боку, что относительная их величина изменяется мало.

Рис. 121 показывает, как изменяется величина потерь руды па лежачем боку в зависимости от угла падения и мощности залежи (контуры потерь ламы по средним результатам всех лабораторных опытов выпуска через воронки горизонтального днища при параллельных контактах залежи). Зная контур потерь, можно правильнее выбрать расположение промежуточных горизонтов выпуска руды или границу подработки пород лежачего бока. Как видно по этому графику, угол наклона поверхности руды, теряемой на лежачем боку, непостоянен; он уменьшается с уменьшением мощности и угла падения залежи.

Высота блока. Результаты опытов, проведенных применительно к определенной высоте блока (50 м в пересчете па натуру), могут быть использованы также и при другой высоте блоков.,

Серия опытов при высоте слоя обрушенной руды 25 и 75 м (в пересчете на натуру) показала, что отклонение среднеарифметического значения потерь при высоте блока 25 м по сравнению с высотой 50 м составляет +1,4%, а при высоте блока 75 м — только +0,5%.

Зависимость потерь руды на лежачем боку от высоты блока изучалась другими исследователями. При этом предполагалось, что мощность залежи (в мощных месторождениях) не влияет на абсолютную величину потерь на лежачем боку и что, следовательно, при любой мощности контур этих потерь остается постоянным. Поэтому имеющиеся выводы могут соответствовать. лишь частным случаям.

Совместное влияние высоты блока и мощности залежи учитывается отношением М/Н (М — горизонтальная мощность залежи, Н — высота слоя обрушенной руды).

Этот коэффициент заимствован из трудов Г.М. Малахова (Г.М. Малахов пользуется отношением Н/М). Постоянством величины очевидно, обусловливается геометрическое подобие контуров рудных блоков (в разрезе вкрест простирания). При этом изменение высоты одного из блоков по отношению к другому нарушает подобие процесса. Объясняется это тем, что размеры блока в целом изменяются, а размеры частиц руды и выпускных отверстий остаются постоянными. Поэтому остается неизменной и скорость истечения материала, что искажает масштаб скорости. Так; при увеличении высоты блока, например, от 50 до 75 м линейные размеры блока в целом увеличиваются в 1,5 раза. Значит, подобие процесса возможно лишь при уменьшении скорости в V1,5=1,28 раза. На самом же деле, скорость останется постоянной.

Однако при изменении высоты блока от 25 до 75 м относительная величина потерь руды на лежачем боку осталась приблизительно такой же, как и при высоте блока 50 м. Значит, изменение соотношения скорости истечения руды с другими параметрами практически еще не сказалось на ходе процесса. Поэтому относительная величина потерь руды на лежачем боку в геометрически подобных блоках может быть принята за постоянную величину при изменении высоты блока в обычных пределах.

Разубоживание руды. По данным лабораторных опытов (рис. 122), не удалось установить зависимость величины разубоживания от мощности или угла падения залежи.

При изменении предельного разубоживания в последней дозе выпуска от 0 до 75% суммарные потери и разубоживание либо совсем не менялись, либо колебались в небольшом интервале (рис. 123). При дальнейшем продолжении выпуска, произведенном в нескольких опытах, в воронки начинала поступать пустая порода с незначительной примесью руды. Таким образом, потери руды почти не снижались, а разубоживание возрастало. Значит, продолжение выпуска до известного предела (характеризующегося по нескольким проведенным опытам приблизительно 75%-ним разубоживанием в последней дозе) сокращает потери руды, но примерно на столько же процентов повышает разубоживание. Однако значительная часть руды еще остается в блоке, когда в воронки начинает поступать почти одна пустая порода, что делает бесполезным дальнейший выпуск.

Из числа показателей извлечения руды систематизировались преимущественно данные о потерях руды. Величины разубоживания и извлечения чистом руды по лабораторным опытам, результаты которых использованы ниже, даны в табл. 29.