Что такое валовая выемка полезного ископаемого
Валовая выемка – способ добычи твёрдого полезного ископаемого на такую толщину пласта, которую обеспечивают параметры выемочно–погрузочного оборудования, т.е. без выделения породных пропластков, включений, сортов руд и т.п. в полезной толще. Применяется при разработке залежей, когда технологически невозможна или экономически невыгодна раздельная (Селективная) выемка.
Валовая выемка позволяет достичь максимальной производительности выемочно–погрузочного и транспортного оборудования, упростить технологию горных работ. Производительность оборудования и транспорта при валовой выемке скальных и полускальных пород с предварительным взрывным дроблением на 15–20% выше, чем при разработке с внутризабойной сортировкой. При валовой выемке мягких горных пород этот показатель для техники цикличного действия на 10–15, а непрерывного действия на 5–10% выше, чем при селективной разработке. В то же время затраты на обогащение при валовой выемке полезных ископаемых возрастают на 10–15%. На шахтах при валовой выемке разубоживание может достигать 40–50%; при разработке тонких рудных жил 70–80%.
Селективная (раздельная) выемка – раздельное извлечение полезных ископаемых и пустых пород. Селективная (раздельная) выемка предопределяет особый порядок ведения горных работ. Возможна при разных видах полезных ископаемых , а также при чётком разделении отдельных сортов полезных ископаемых по типу (например, руды сульфидные, окисленные, смешанные) или по степени концентрации полезного компонента (например, богатые и бедные руды, пустые породы).
На шахтах возможность применения селективной (раздельной) выемки при добыче руд зависит от пространственного взаиморасположения , по падению и простиранию залежей. Для применения селективной (раздельной) выемки необходимо, чтобы размеры участков, отличающихся между собой по сорту (качеству) руды, были достаточны в технологическом отношении для их раздельной отработки. При селективной (раздельной) выемке используются в основном те же системы разработки, что и при совместной валовой выемке. Отличие состоит в разделении грузопотоков разных руд, а также в изменениях очерёдности отработки отдельных участков рудных тел из–за необходимости стабилизации качества каждого сорта. Селективная (раздельная) выемка возможна в двух вариантах: последовательной отработка руд различных видов (или сортов) или поочерёдная отбойка руды разных сортов в пределах очистного забоя.
Последовательная отработка руд разных сортов может применяться при разработке месторождений любой мощности с различными углами падения, с неодинаковой устойчивостью руд и вмещающих пород, однако при условии выдержанности распространения отдельных сортов руд по простиранию и падению. Этот вариант селективной (раздельной) выемки предполагает послойную выемку разных сортов руды или предварительную выемку наиболее богатой руды или же некондиционной руды и пустых пород. Для выемки разносортных руд пологих и наклонных месторождений применяют системы разработки с обрушением вмещающих пород, камерно–столбовую и с закладкой; при крутопадающих месторождениях — системы разработки с закладкой или комбинированные.
Поочерёдная отбойка руды разных сортов в пределах забоя возможна при любой системе разработки. Система с обрушением руды и вмещающих пород, например, позволяет выпускать в первую очередь неразубоженную богатую часть рудной массы, а во вторую — руду с более низким содержанием полезного компонента.
Селективная (раздельная) выемка обеспечивает значительный экономический эффект. Целесообразность селективной (раздельной) выемки или валовой разработки определяется на основе критерия суммарных затрат на получение конечной продукции с единицы запасов.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
(a. selective mining; н. selektiver Abbau, selektive Gewinnung; ф. abattage selectif, depilage separe; и. arranque selectivo) – раздельное извлечение из недр каждой разновидности (или сорта) полезных ископаемых или полезных ископаемых и пустых пород. C. (p.) в. предопределяет особый порядок ведения горн. работ. Bозможна при разных видах п. и. (совместное залегание руд разных металлов и т.п.), a также при чётком разделении отд. сортов п. и. по типу (например, руды сульфидные, окисленные, смешанные) или по степени концентрации полезного компонента (например, богатые и бедные руды, пустые породы).
Ha шахтах возможность применения C. (p.) в. при добыче руд зависит от пространств. взаиморасположения видов и сортов этих п. и., характера контактов между ними по падению и простиранию залежей. Hаиболее благоприятны для C. (p.) в. закономерное расположение сортов и резкий переход от одного сорта руды к другому. Для применения C. (p.) в. необходимо, чтобы размеры участков, отличающихся между собой по сорту (качеству) руды, были достаточны в технол. отношении для их раздельной отработки. При C. (p.) в. используются в осн. те же системы разработки, что и при совместной Валовой выемке. Oтличие состоит в разделении грузопотоков разных руд, a также в изменениях очерёдности отработки отд. участков рудных тел из-за необходимости стабилизации качества каждого сорта. C. (p.) в.
возможна в двух вариантах: последоват. отработка руд разл. видов (или сортов) или поочерёдная отбойка руды разных сортов в пределах очистного забоя.
Последовательная отработка руд разных сортов может применяться при разработке м-ний любой мощности c разл. углами падения, c неодинаковой устойчивостью руд и вмещающих пород, однако при условии выдержанности распространения отд. сортов руд по простиранию и падению. Этот вариант C. (p.) в. предполагает послойную выемку разных сортов руды или предварит. выемку наиболее богатой руды или же некондиционной руды и пустых пород. При этом исключено смешивание в очистном пространстве отбитой руды разных сортов. Для выемки разносортных руд пологих и наклонных м-ний применяют системы разработки c обрушением вмещающих пород, камерно-столбовую и c закладкой; при крутопадающих м-ниях – системы разработки c закладкой или комбинированные.
Поочерёдная отбойка руды разных сортов в пределах забоя возможна при любой системе разработки. Cистема c обрушением руды и вмещающих пород, напр., позволяет выпускать в первую очередь неразубоженную богатую часть рудной массы, a во вторую – руду c более низким содержанием полезного компонента.
При подземной добыче угля C. (p.) в. применяется преим. на мощных и cp. мощности пластах и при наличии в пласте породных прослоев толщиной не менее 0,3-0,5 м. При этом отбойка угля осуществляется буровзрывным способом или отбойными молотками. Kомплексно механизированная C. (p.) в. применяется при разработке пологих мощных пластов c разделением на слои, границы к-рых соответствуют породным прослоям. C. (p.) в. угля и породы осуществляют также при проведении подготовит. выработок смешанным забоем, буровзрывным способом или в сочетании c выемкой угля отбойными молотками. При оформлении подготовит. выработки вслед за лавой (сплошная система разработки) уголь из площади забоя выработки извлекается одновременно c выемкой угля в забое лавы по общей технол. схеме очистных работ. Породная часть забоя выработки оформляется c отставанием от забоя лавы. При проведении выработок широким ходом также раздельно извлекается уголь c применением соответств. средств механизации очистных работ, a затем – порода в площади сечения выработки.
C. (p.) в. обеспечивает значит. экономич. эффект. Целесообразность C. (p.) в. или валовой разработки определяется на основе критерия суммарных затрат на получение конечной продукции c единицы запасов.
Ha карьерах C. (p.) в. осуществляется при помощи разл. спец. способов ведения буровзрывных и выемочно-погрузочных работ: совместным взрыванием (рыхлением) и селективной погрузкой; раздельным взрыванием (рыхлением) и раздельной погрузкой. B случае совместного взрывания важное значение приобретает сохранение первонач. (довзрывной) структуры массива блока. Для этого применяют спец. методы взрывных работ, в осн. при разработке сложноструктурных м-ний, представленных слабыми и cp. крепости г. п. c хорошими показателями дробления. Ha практике совместное взрывание сложноструктурных блоков чаще осуществляют c однорядным и многорядным расположением скважин. При однорядном взрывании скважин производят раздельную отработку рудных и породных участков развала взорванной горн. массы и раздельную её погрузку в трансп. средства.
C. (p.) в. может быть простой (площадной) и сложной. Простая C. (p.) в. подразумевает обособленную погрузку разл. типов, сортов руды и г. п. по длине уступа без сортировки в вертикальной плоскости. Простую раздельную отработку осуществляют узкими заходками, нормальными заходками и выборочным способом (сначала разрабатывают рудные, затем – породные участки). Cложная C. (p.) в. заключается в экскаваторной сортировке по высоте уступа, выполняемой разл. приёмами: раздельной погрузкой, сортировкой руд по фракциям, управляемым обрушением, комбинир. погрузкой. Pаздельная погрузка применяется на тех участках забоя, где руда и порода имеют чёткие границы. Приёмы управляемого обрушения забоя включают разл. варианты обрушения рудных участков забоя в заранее подготовленные экскаватором лоткообразные выемки в нижней (обычно породной) части развала взорванной горн. массы для последующей погрузки руды в автосамосвалы. Bозможны варианты обрушения пустых г. п. для последующей погрузки их в автосамосвалы и транспортирования в отвалы. Управляемое обрушение в осн. применяется начиная co второй экскаваторной заходки в развале при достаточной устойчивости откосов забоев взорванного массива. Ha участках, где имеется возможность выемки руды по сортам c размещением её на заранее подготовленных призабойных площадках (для последующей погрузки в трансп. средства), осуществляется внутризабойная сортировка. B забоях, разделённых по высоте на рудную и безрудную зоны, применяют вертикальную экскаваторную C. (p.) в. Зоны отрабатывают в определённом порядке c раздельной погрузкой руды и породы. Горизонтальная экскаваторная C. (p.) в. выполняется в забоях c чётко выделенными рудными и безрудными участками по фронту развала взорванной горн. массы. Bыемка участков производится поперечными или продольными экскаваторными заходками переменной ширины в соответствии c конфигурацией и параметрами участков.
Pаздельное взрываниe включает: подуступное рыхление (разновременное взрывание массива уступа горизонтальными слоями); взрывание наклонных скважинных зарядов; выборочное взрывание отд. участков уступа; щелевое взрывание; направленное взрывание (взрыворазделение). Pаздельное взрывание рудных и безрудных участков осуществляют, когда по фронту взрывного блока можно выделить участки, представленные кондиционной рудой или пустыми породами, a также когда разрабатывают горизонтально или полого залегающие пластообразные рудные тела и уступ можно разделить на подуступы по контурам рудных тел.
C. (p.) в. экскаваторами непрерывного действия осуществляется либо обособленной поперечной отработкой разл. участков забоя, либо валовой отработкой c разделением п. и. и породы при разгрузке в трансп. сосуды c помощью спец. устройств. При C. (p.) в. на карьерах наиболее целесообразно применение автомоб. транспорта, позволяющего отдельно перемещать руду разных сортов из сложных забоев и породу. Oсобое место при селективной разработке должны занять одноковшовые погрузчики на пневмоколёсном ходу, гидравлич. экскаваторы.
Применение C. (p.) в. вызывает повышение затрат на горн. работы на 10-30% по сравнению c валовой выемкой и требует техн.-экон. сравнения разл. вариантов.
Д. P. Kаплунов, A. B. Cтариков, M. И. Буянов.
Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия.
Под редакцией Е. А. Козловского.
1984—1991.
Смотреть что такое “Селективная (раздельная) выемка” в других словарях:
ВЫЕМКА СЕЛЕКТИВНАЯ — раздельная добыча разл. по качеству сортов полезного ископаемого. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия
СЕЛЕКТИВНАЯ РАЗРАБОТКА — раздельная выемка, комплекс спец. операций, обеспечивающих обособленную выемку разл. типов и сортов полезного ископаемого и пустых пород, залегающих в массиве совместно. С. р. способствует резкому снижению разубоживания полезного ископаемого… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Совместная разработка — (a. combined mining; н. gemeinsamer Abbau der Lagerstatten; ф. exploitation en commun des gisements; и. explotacion conjunta de yacimientos) одновременная разработка м ний неск. совместно залегающих п. и., осуществляемая одной и той же… … Геологическая энциклопедия
виймання селективне (роздільне) — выемка селективная (раздельная) selective mining *selektiver Abbau, selektive Gewinnung роздільне добування з надр кожного різновиду (чи сорту) корисних копалин чи корисної копалини та пустих порід. При підземному видобутку вугілля… … Гірничий енциклопедичний словник
Ю.Г. Желябовский — заместитель генерального директора ООО «Алмазинтех — консультации и инжиниринг», к.т.н.
Ключевые слова: система подземной разработки, выемка руды крутонаклонными слоями, районирование руды по качеству в очистном забое, раздельная отбойка разных сортов руды, отгрузка богатой руды, магазинирование бедной руды, подземное выщелачивание замагазинированной руды.
Массивные металлогенные месторождения зачастую характеризуются сильной изменчивостью концентрации полезного компонента в рудном теле. Особенно это проявляется в месторождениях штокверкового типа, так как они представлены рудными телами, образованными массой горной породы, пронизанной густой сетью различно ориентированных жил и прожилков, содержащих рудные минералы.
Поэтому актуальна проблема поиска возможности раздельной добычи и раздельной переработки разных сортов руды. Если в карьере такое разделение технически осуществимо, то для подземной добычи, на сегодняшний момент, не существует технологий, позволяющих производство селективной выемки руды.
Известные системы подземной разработки, как правило, нацелены на валовое извлечение горной массы, в состав которой входит руда различного качества, вплоть до стерильной породы. Весь этот объём выдаётся нагора и подвергается переработке. Процесс высокопроизводительный, но требует значительных затрат, часть из которых ложится на бедную руду или пустую породу, практически не добавляя при этом количества извлекаемого металла.
Некоторые системы разработки позволяют организовать выборочное извлечение богатой руды и оставить в недрах бедное сырьё. Но это входит в противоречие с правилами охраны недр, потому что оставленная руда будет трактоваться как сверхнормативные потери балансовых запасов. Объективно опробовать оставленную руду, чтобы законным образом списать её с баланса, технически очень сложно или вообще невозможно. Поэтому была поставлена задача создания такой технологии, которая сможет обеспечить опережающее селективное извлечение высококондиционной руды и переработку оставшегося объёма бедной руды непосредственно в отработанном блоке с использованием процессов гидрометаллургии.
Наличие такой системы разработки позволит оптимизировать технологический процесс извлечения полезного компонента и расширить диапазон экономического манёвра при отработке месторождения.
Для реализации поставленной задачи необходимо выполнение ряда условий:
- Возможность послойной выемки руды с заданным шагом уходки.
- Обеспечение прямого доступа людей и механизмов к обнажённой площади очистного забоя для опробования, районирования и раздельной отбойки руды.
- Применение механизированной откатки руды из очистного забоя до ствола.
- Возможность складирования (магазинирования) бедной руды в недрах, в гидроизолированном от вмещающего горного массива пространстве.
- Производство орошения химическими или бактериальными растворами замагазинированной руды, сбор насыщенного раствора и подача его на установку переработки.
К выполнению вышеописанных условий наиболее просто может быть адаптирована система разработки с сыпучей закладкой, которая защищена патентом [2].
Суть этой системы состоит в том, что залежь, изображенную в виде схематичного вертикального сечения на рисунке 1, делят на крутонаклонные слои с нормальной мощностью «а» и углом наклона α.
Рис. 1. Вертикальное сечение перпендикулярно очистной выработке
1 — очистная выработка;
2 — слой вынимаемой руды;
3 — слой подсыпаемой закладки.
Из очистной выработки 1 производят выемку руды лентами 2 толщиной ∆b в наклонном слое, продвигаясь снизу вверх, и осуществляют закладку выработанного пространства путём укладки закладочного материала на подошву выработки слоем 3 толщиной ∆h. Таким образом отрабатывают все наклонные слои рудной залежи, т.е. происходит валовое извлечение руды и её замещение закладкой, поставляемой извне.
С технической точки зрения роль закладки может выполнять взорванная руда. Это открывает перспективу разделения руды в очистном забое по показателям качества. Более качественную руду в первую очередь выдают нагора, а менее качественную оставляют в недрах в виде закладки на период отработки блока. По истечении этого периода бедная руда также может быть вовлечена в переработку методом химического или бактериального выщелачивания непосредственно в подземных условиях.
В предлагаемой к рассмотрению системе разработки рудную залежь изначально делят на выемочные блоки, желательно в форме параллелепипеда (рис. 2). По аналогии с прототипом, блок делят на крутонаклонные слои с нормальной мощностью а и углом наклона α. Мощность слоя определяется типом горно-транспортного оборудования. Угол наклона α обязательно должен превышать угол естественного откоса взорванной руды. Выполнение этого условия исключит образование пустот между формируемым массивом из взорванной руды и целиковым массивом.
Рис. 2. Аксонометрия выемочного блока
α — угол наклона отрабатываемого слоя;
m — нормальная мощность слоя.
Схема подготовительных и нарезных работ аналогична прототипу.
Очистная выработка горизонтальна, за исключением небольших по протяжённости участков зарезки. В поперечном сечении она имеет форму треугольника. В качестве наклонной потолочины выступает лежачий бок вышерасположенного слоя руды. При необходимости потолочина может крепиться простой передвижной крепью [4]. Очистной забой представлен субвертикальной стенкой очистной выработки.
Бесспорно, что данная система разработки обеспечивает непосредственный безопасный доступ к протяжённому забою по всей его высоте. Если эту возможность использовать для прямого геологического мониторинга, то можно районировать по качественным показателям каждый слой отбиваемой руды. В роли качественных показателей руды могут выступать: содержание полезного компонента, степень окисления руды, прочность руды и другие её технологические характеристики.
Теоретически можно обеспечить раздельную добычу руды с высокой степенью дифференциации по различным показателям. Однако практически достаточно ограничиться разделением руды на две части, одна из которых является высококондиционной и может быть без задержки переработана на фабрике с получением ускоренного экономического эффекта. Бедную руду необходимо оставить в недрах в роли закладки. По завершению горных работ в блоке её подвергают выщелачиванию.
Реализация начинается с проходки стандартного набора выработок, обеспечивающих доступ к отрабатываемому блоку. С некоторыми вариациями, в зависимости от конкретных условий, в этот набор могут входить откаточные и вентиляционные квершлаги, спиральный транспортный съезд, вертикальные выработки, предназначенные для вентиляции, перепуска горной массы, равно как и другие вспомогательные выработки.
Подготовительные и нарезные выработки, а также горные работы, проводимые непосредственно в блоке, идентичны прототипу и подробно изложены в работе [3].
Отработку каждого наклонного слоя начинают с проходки нарезной выработки 1 (рис. 3, с. 38), роль которой выполняет выработка, по существу являющаяся очистной на нижней отметке блока. Выработка имеет треугольное поперечное сечение. Такая, не совсем традиционная форма, органично вписывается в геометрическую модель с наклонными слоями. Кроме того, треугольная форма поперечного сечения придаёт выработке дополнительную устойчивость, а наклонную потолочину можно просто и технологично крепить передвижной крепью, обеспечивая безопасность производства работ в очистном забое.
Рис. 3. Вертикальное сечение выемочного блока
1 — нарезные выработки;
2 — гидроизолирующая перемычка;
3 — раствороприёмники;
4 — погашенные очистные выработки;
5 — оросители;
6 — замагазинированная руда;
7 — трубы для подачи воздуха (кислорода).
В нарезной выработке перед началом процесса очистных работ сооружают гидроизолирующую перемычку 2 и монтируют раствороприёмник 3 в виде перфорированных труб, которые посредством трубопровода соединяются с аккумулирующей ёмкостью в горнокапитальной выработке. Перфорированным трубам придают небольшой уклон в сторону магистрального трубопровода, что обеспечивает самотёк раствора к трубопроводу. Аналогичные мероприятия осуществляют при отработке каждого отрабатываемого наклонного слоя. Таким образом, к окончанию отработки блока на его нижней отметке будет построен площадной раствороприёмник.
Очистные работы в наклонном слое начинают с геологического опробования забоя и выделения зон с повышенным содержанием металла. Эти зоны забуривают и взрывают в первую очередь. Отбитую богатую руду отгружают и выдают нагора. Вторым этапом забуривают оставшиеся площади очистного забоя. После взрывания бедную руду укладывают слоем на подошву выработки. По необходимости, продиктованной технологией выщелачивания, взорванную руду непосредственно в очистной выработке подвергают дополнительной подготовке путём дробления, окомкования и т.п. Этой операцией заканчивают цикл очистных работ. Многократным повторением циклов отрабатывают весь наклонный слой, затем, аналогично, вышележащий слой и т.д.
Отбитая руда приобретает больший объём за счёт разрыхления. Достичь необходимого объёмного баланса с учётом разрыхления и отгрузки высококондиционной руды можно за счёт дополнительной отгрузки бедной руды, при одном виде дисбаланса, либо за счёт доставки горной массы извне, при другом виде дисбаланса. Наиболее практично изначально выдерживать баланс, манипулируя объёмом отгружаемой руды.
В верхней части блока очистные выработки 4 останавливают (погашают) в предельном положении. Расположение погашаемых выработок на одном уровне недопустимо, так как это ослабляет устойчивость потолочины блока. Поэтому очистную выработку каждого последующего слоя останавливают с отставанием от очистной выработки слоя предыдущего. Таким образом, очистные выработки способны сохранять свою целостность в течение длительного времени, а потолочина при этом опирается на сформированный массив из разрушенной руды в промежутках между выработками.
Кроме решения проблемы поддержания потолочины в устойчивом состоянии, при такой схеме погашения очистных выработок появляется возможность компенсации усадки насыпного массива в результате его неизбежного уплотнения. Осуществляют это путём подсыпки материала на подошву погашенной выработки. Таким образом, устойчивость потолочины обеспечивают на длительный период времени.
В погашенных выработках монтируют систему орошения 5, посредством которой химический или бактериальный раствор распыляют по верхней площади замагазинированной руды. Раствор, перетекая вниз через массив разрушенной руды, обогащается металлом и собирается раствороприёмниками 3, откуда по трубопроводам подаётся в аккумулирующую ёмкость, а из неё на дальнейшую переработку.
Подача раствора в массив взорванной руды может быть организована и посредством скважин, пробуренных в этот массив из горнокапитальных выработок.
Если на скорость процесса выщелачивания значимо влияет наличие воздуха (кислорода), то его подают в разрушенный массив через трубы 7, которые по ходу горных работ монтируют в очистной выработке, засыпают рудой и, постепенно наращивая, выводят в погашаемые выработки.
При производстве горных работ абсолютно вся поверхность отрабатываемого блока, включая боковую и донную, поочерёдно в разное время от дельными фрагментами попадает в зону активных действий с непосредственным доступом к ним людей и техники. Это предоставляет возможность объективно оценить целостность вмещающего блок горного массива и при необходимости осуществить гидроизоляционные мероприятия. Таким образом, замагазинированная руда оказывается в гидроизолированной ёмкости, что позволяет проводить выщелачивание в режиме полного затопления руды с возможностью активного управления концентрацией насыщения. С технологической точки зрения такую конструкцию и осуществляемый в ней процесс можно интерпретировать как многократно увеличенный аналог чанового выщелачивания. Большой объём руды позволяет увеличить время выщелачивания без потери производительности по сравнению с порционной переработкой такого же объема в чанах малой ёмкости. В свою очередь, увеличение времени воздействия раствора на руду позволяет увеличить размер её дробления.
1. Именитов В.Р. Системы подземной разработки рудных месторождений — М.: Изд-во МГГУ, 2000.
2. Пат. RU 2219339 C2, 20.12.2003. Бюл. № 35.
3. Желябовский Ю.Г. (ссылка на облако).
4. Желябовский Ю.Г. Простая передвижная крепь — основа механизированной технологии добычи кимберлита системой подземной разработки с сыпучей закладкой // Горная промышленность. — 2018. — № 5. — С. 70–71.
Опубликовано в журнале “Золото и технологии”, № 4 (46)/декабрь 2019 г.