Маркшейдерское дело и геодезия

Предлагаемый метод оценки однородности содержания полезного компонента в рудном потоке основывается на предварительном комплексном изучении залежи полезного ископаемого с использованием статистического и горно-геометрического анализов. При этом оценку степени изменения показателей качества руды в заданном направлении (по ходу забоя экскаватора) или заданной области пространства целесообразно производить с помощью структурной функции [ 3, 4 ].

(1) где: n — число измерений;   Xi — значение показателя в точке наблюдения,   i = 1, 2, …, n;   L — смещение — величина, принимающая последовательно значения в диапазоне 1,2,… (n — 1).

Вид структурной функции показан на рис. 1.

Рис 1. Структурный график изменчивости показателя.

В качестве исходных данных для построения структурных функций по падению, простиранию или любому другому направлению используются результаты опробования скважин детальной и эксплуатационной разведки, буровзрывных скважин или горно-геометрических погоризонтных планов, построенных на основе данных разведочных работ.

Изменчивость контролируемого показателя по направлению (например, заходка экскаватора) характеризуется средним уровнем содержания С₀, амплитудой колебания содержания относительно среднего уровня А и длиной полуволны (рис. 2).

• а) установить оптимальное положение забоев относительно параметров природной изменчивости;
• б) оценить влияние числа забоев и равномерность объемов добычи по забоям.

Решение этих задач вытекает из анализа влияния возможных положений забоя относительно полуволн, характеризующих природную изменчивость. При работе одного забоя (экскаватора) содержание контролируемого показателя в рудном потоке будет отражать характер кривой изменения, несколько трансформируемый за счет случайного перемешивания при взрывных работах, погрузке и разгрузке транспортных сосудов, и иметь отклонение от среднего уровня в пределах 0,5 А. При работе двух (или четного количества) забоев, расположенных на симметричных точках кривой, отклонения от среднего уровня будут минимальны или стремиться к нулю.

При правильном расположении некоторого количества экскаваторов относительно структурных элементов изменчивости суммарное отклонение (математическое ожидание отклонения) от среднего уровня равно нулю (рис. 3).

При работе экскаваторов и изменении их положения относительно структурных элементов изменчивости отклонения будут изменяться. В таблице приведены установленные графическим моделированием суммарные отклонения контролируемого показателя от среднего (заданного) уровня в зависимости от числа одновременно работающих экскаваторов и расстояния между ними, выраженного длиной полуволны структурного графика изменчивости.

Аналитически зависимость между максимальным математическим ожиданием отклонения от среднего уровня, амплитудой колебания и числом одновременно работающих экскаваторов выражается формулой:

(2) где: n — число измерений;

Выход из работы одного экскаватора ведет к увеличению математического ожидания отклонения в n/2 раза (на рис. 4 показано пунктиром).

Данные таблицы и рис. 4 предполагают равенство структурных элементов изменчивости в пределах отрабатываемых участков залежи.

В реальных условиях как длина полуволны изменения показателя, так и амплитуда колебания контролируемого показателя варьируют в достаточно широких пределах. При производстве добычных работ неравенство длин полуволн может быть учтено расстановкой экскаваторов относительно начала полуволны при оперативном управлении, а неравенство амплитуд колебания — при определении верхней оценки математического ожидания отклонения при проектировании горных работ.
При этом формула 3 примет вид:

(3) где: —среднеквадратическое отклонение амплитуд, зависящее от числа одновременно работающих забоев, выраженное уравнением линейного вида: .

Для проверки предлагаемого метода оценки однородности добываемой руды на рис. 5 использован характер изменения среднесуточных содержаний цинка (в условных единицах) на одном из месторождений полиметаллических руд в исходной товарной рудной массе из забоев и перерабатываемой на обогатительной фабрике за 75 суток [1].

При статистической обработке результатов опробования параметры распределения содержаний оказались взаимозависимы (соответственно и ) с коэффициентом корреляции 0,77.

Рассчитанные характеристики природной изменчивости по исходной рудной массе определены в пределах: длина полуволны составляет длину заходки, равной 6—7 суточной производительности рудника, амплитуда колебания относительно среднего уровня А =1.85 у.е.

Таким образом, если для повышения однородности добываемой руды сместить выемку руды из половины забоев на дяину заходки, составляющую 5-суточную производительность, то объединение рудных потоков позволит снизить среднеквадратическое отклонение содержание цинка в добываемой руде с 0.6 до 0.41, а коэффициент вариации с 43.7% до 29.9 %, т.е. в 1.5 раза (рис. 6).

Практически близкие по значению результаты получены и при смещении выемочных работ на 10-суточную производительность забоев. При этом на сливе классификатора ОФ характеристики распределения содержания цинка снизятся также в 1.5 раза (рис.7). Коэффициент корреляции в этом случае увеличивается до 0.86.

Проведенный анализ показывает зависимость однородности качественного состава добываемой руды от свойств массива, технологии, организации добычных работ и возможность влияния на результаты обогащения.

Руда, поступающая из одного забоя, обладает неоднородностью, размер которой определяется формой и устойчивостью связи между содержанием полезного компонента и размером куска, а также выдержанностью гранулометрического состава в транспортном сосуде.

Учет природной изменчивости при одновременной работе нескольких забоев (экскаваторов) позволяет установить оптимальное положение забоев относительно структурных элементов изменчивости, определить требования к равномерности выдачи руды из отдельных забоев и существенно повысить однородность качественного состава добываемой руды.