Категории полезных ископаемых при их добыче

Запасы полезного ископаемого в пределах месторождения называют геологическими. Их подразделяют на балансовые и забалансовые.

Балансовыми являются запасы, использование которых экономически целесообразно и удовлетворяет кондициям, установленным для подсчета запасов в недрах.

Забалансовые — запасы, которые при современном состоянии технологии добычи и переработки извлекать нецелесообразно (рис. 1.2), но могут быть пригодны в будущем.

Разделение запасов осуществляется на основе кондиций, установленных для каждого месторождения или для группы месторождений, сходных с условиями эксплуатации.

Кондиции определяют минимальное промышленное содержание полезного компонента — предел, ниже которого руда становится экономически невыгодной для переработки.

Промышленные запасы представляют собой разницу между балансовыми запасами и проектными потерями руды в процессе добычи.

Кроме руды из недр извлекают пустые породы. Часть из них выдается на поверхность отдельно от руды, например при проходке выработок, а часть смешивается с рудой в процессе выемки руды. Такую смесь называют рудной массой.

Смесь руды и пустых пород, добываемых и выдаваемых вместе, называют горной массой.

Запасы месторождений по степени разведанности и изученности качества сырья подразделяют на категории.

Категория А — запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей точные сведения об условиях залегания, форме и строении рудных тел, типах и сортах минерального сырья, их соот-

Рис. 1.2. Соотношение балансовых и забалансовых запасов при добыче руд: а — разрез по очистному блоку; б — элементарная ячейка приконтурной зоны;

• 7 — контур балансовой руды; 2 — границы приконтурной зоны; 3 — граница добычи руд; 4 — включения пород и забалансовых руд; 5 — подэтажные выработки;
• 6 — потерянные руды; 7 — разубоживающие породы; 8, 9 — взрывные и разведочные скважины; Хп • 6— границы приконтурной зоны; Sg— площадь приконтурной зоны разубоживающих пород; ST — площадь приконтурной зоны

теряемой руды

ношении и пространственном положении, качестве, технологических свойствах и природных факторах, определяющих условия добычи минералов. Контур запасов этой категории определяют горными выработками.

Категория В — запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей те же сведения, но с меньшей достоверностью. Контур запасов полезных ископаемых определяют данными разведочных работ.

Категория Cj — запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей те же сведения, но только в общих чертах. Контур запасов полезных ископаемых определен на основании разведочных скважин и выработок и геологических данных.

Категория С2 — запасы, оцененные ориентировочно. Условия залегания полезных ископаемых определены на основании данных, подтвержденных вскрытием полезного ископаемого в отдельных точках или по аналогии.

Для оценки потенциальных возможностей рудных зон, полей, бассейнов и районов в необходимых случаях на основе общих геологических представлений определяются так называемые прогнозные запасы.

При комплексных полезных ископаемых запасы содержащихся в них основных ценных компонентов учитываются по одним и тем же категориям.

Геологические запасы включают весь объем полезных ископаемых, выявленных при разведке месторождения. Только запасы, которые удовлетворяют требованиям промышленности и могут быть рентабельно использованы в народном хозяйстве, подлежат извлечению из земных недр.

Горные предприятия проектируются при наличии на месторождении или его участке утвержденных ГКЗ (Государственная комиссия по запасам) балансовых запасов полезных ископаемых категорий А, В, С,. Соотношение этих категорий запасов устанавливается в зависимости от сложности месторождений или их участков.

По этому признаку различают три группы месторождений.

Первая группа — месторождения простого строения с выдержанной мощностью тел полезных ископаемых и равномерным распределением полезных компонентов. Для этих месторождений по категории А должно быть разведано не менее 10% балансовых запасов, а по категории А + В — не менее 30%.

Вторая группа — месторождения сложного строения с выдержанной мощностью тел полезных ископаемых или неравномерным распределением полезных компонентов. Для этих месторождений по категории В должно быть разведано не менее 20% запасов.

Третья группа — месторождения очень сложного строения с резко изменчивой мощностью тел полезных ископаемых или с весьма невыдержанным содержанием полезных компонентов. Для этих месторождений допускается разведка запасов по категории Сг

ю

С целью определения перспектив развития предприятий, а также более полного использования минеральных ресурсов при проектировании должны учитываться запасы категории С2 и забалансовые запасы.

Некоторое количество полезных ископаемых в процессе неэффективного извлечения запасов оставляется в недрах — «теряется».

Потери полезных ископаемых — разница между балансовыми и промышленными запасами.

Разработка месторождения сопровождается проведением эксплуатационной разведки. В результате выполнения этих работ категории разведанности запасов той или иной части месторождения повышаются, а соотношение балансовых и забалансовых запасов изменяется. Выемка полезных ископаемых приводит к уменьшению балансовых запасов.

Движение запасов — изменение состояния запасов в процессе освоения месторождения.

Тема №2 Показатели извлечения минеральных ресурсов из земных недр

Категории потерь полезных ископаемых при их добыче).

Потери полезных ископаемых – важный показать эффективности эксплуатации месторождений и поэтому подлежит строгому государственному учёту. Различают следующие категории потерь руды:

1) Общерудные, оставляемые в охранных целиках с целью обеспечения сохранности зданий, сооружений, водоёмов, заповедных территорий и т.п. А так же для сохранения капитальных горных выработок самого рудника;

2) Эксплуатационные, то есть утраченные при выполнении производственных процессов добычи, а так же при последующем транспортировании и складировании рудной массы.

С позиции действующего горно-добывающего производства интерес представляют эксплуатационные потери. Они образуются в основном:

· Во внутриблоковых (внутрипанельных) и в междублоковых (межпанельных) целиках.

· В связи с несовпадением поверхностей, по которым происходит давление руды от массива, и фактического контакта руды с боковыми породами.

· Из-за неполной выемки руды из очистного пространства.

· При перемещении рудной массы.

Коэффициент потерь запасов руды).

P = Qп/Qб, Где Qп,Qб – количество руды, соответственно потерянной из балансовых запасов и балансовых запасов, подлежащих выемке.

3.(Коэффициент засорения и разубоживания руды).

R3 = Q3/Qрм и R = αб-αрм/αб (α-альфа)

Тема №3 Общие сведения о производственных процессах подземной добычи руд.

Тема №4 Отбойка руды.

Сущность производственного процесса отбойки руды)

Под отбойкой руды понимаются горные работы по отведению руды от горного массива, в результате чего образуется рудная масса, состоящая из различного размера кусков руды и примешавшихся к ней других горных пород.

Отбойка руды является одним из самых важных производственных процессов. От его результатов зависит

уровень качества и полноты извлечения запасов, производительность

погрузочно-доставочной техники, интенсивность отработки блоков и

производительность забойных рабочих.

Поскольку руды, в основном, имеют среднюю и высокую крепость, наименее энергоемким является взрывной способ разрушения массива. Наиболее широко при отработке мощных и средней мощности залежей отбойка руды осуществляется шпуровыми и скважинными зарядами ВВ. В последние годы, с ростом производительности бурения шпуров самоходными буровыми установками, область применения этого способа возрастает.

Минная отбойка руды камерными зарядами использовалась ранее до появления станков скважинного бурения и в настоящее время применяется крайне редко.

Механическая отбойка комбайнами используется при крепости полезного ископаемого по шкале М.М. Протодьяконова до 6-8. В частности, этот способ широко распространен при отработке алмазосодержащих кимберлитов, калийной соли, марганцевых руд, огнеупорных глин.

Гидравлическую отбойку применяют при размыве россыпных месторождений золота, олова, вольфрама и т.д. Этот способ разрушения используется на ряде угольных шахт Кузбасса.

Электрофизические способы отбойки находятся в стадии экспериментов и в небольших объемах испытывались для проходки восстающих, разрушения маломощных рудных тел. Суть их состоит в нагревании горных пород инфракрасным облучением. Под влиянием температуры нагретая часть массива расширяется и приобретает способность к саморазрушению в виде отскока пластин породы.

2.(Как влияет диаметр заряда ВВ на результаты взрывной отбойки руды).

Увеличение диаметра заряда ВВ приводит к значительному увеличению не только выхода негабарита, но и к общему росту крупности рудной массы.

С уменьшением диаметра при прочих равных параметрах технологического режима бурения возрастает техническая скорость бурения. Однако общий объем отбитой руды при этом снижается из-за уменьшения выхода рудной массы с погонного метра шпура (скважины).

3.(Основные требования предъявляемые взрывной отбойке руды)

1.Максимальное приближение поверхности отрыва руды от массива к геологическим контурам залежи, а при отсутствии четких контактов – к условным проектным контурам.

2. Необходимость мелкого и равномерного дробления отбитой рудной массы.

3. Объем отбитой рудной массы должен быть достаточным для высокопроизводительной и бесперебойной работы погрузочно доставочного оборудования.

4. При применении самоходный погрузочно-доставочный машин (ПДМ) необходимо создавать компактную форму канала рудной массы. А в случае использования силы взрыва для доставки руды к выпускным отверстиям следует обеспечивать максимальный отброс отбитой руды от забоя к выпускным горным выработкам.

5. Не допускать превышения предельного для данных условий сейсмического эффекта взрыва, а также максимально ограничивать энергию ударно-воздушных и звуковых волн.

6. Обеспечение общей безопасности взрывных работ в руднике и в прилегающей к нему зоне.

7. Разумное снижение затрат на отбойку руды без ухудшения качественных результатов взрыва.

4.( Для чего необходима забойка зарядов ВВ).

При недостаточной забойке, а тем более при её отсутствии происходит свободный прорыв газов через устье скважины (шпура), ослабляя тем самым разрушающее и дробящее действие взрыва. При этом снижается степень полезного использования длины зарядной полости, увеличивается сейсмическое, ударно-воздушное и звуковое действие взрыва. В качестве забойки зарядов ВВ используется песок, буровой шлам, глина.

5.(Параметры шпуровой отбойки)

Расположение шпуров при очистной выемке определяется в основном общей технологией очистных работ, в частности типом забоя и параметрами отбиваемого слоя, а также особенностями рудного массива и в первую очередь его трещиноватостью, наличием слоистости. Шпуровая отбойка чаще применяется при выемке залежей горизонтальным и наклонными слоями. При этом создаются противоуступные забои, в которых шпуры могут буриться в вертикальном, наклонном и горизонтальном направлении. Отбойка также может осуществляться одновременно по горизонтальным и вертикальным шпуровыми зарядами ВВ.

В плоскости забоя шпуры располагаются по прямоугольной шахматной сетке. В основном шпуры бурят параллельно между собой, за исключением шпуров, расположенных по контуру отбиваемого массива.

К параметрам шпуровой отбойки кроме диаметра D, длины шпура L и линии наименьшего сопротивления W, относятся также расстояние между шпурами в ряду, расстояние между рядами шпуров, удельный расход ВВ, массу заряда ВВ в шпуре и общую массу зарядов.

Конструкция скважинных зарядов ВВ)

СКВАЖИННЫЙ ЗАРЯД — удлинённый зарядвзрывчатых веществ, помещённый в скважину или шпур. Используется при ведении взрывных работ в горном деле, дорожном и гидротехническом строительстве и т.п. Диаметр скважинного заряда выбирается с учётом физико-механических свойств горных пород, детонационных параметров применяемого взрывчатого вещества, необходимого качества дробления пород (при подземной и открытой разработках полезных ископаемых) и имеющегося на данном предприятии бурового оборудования

В зависимости от конструкции скважинные заряды подразделяются на сплошные и рассредоточенные. Разновидность скважинного заряда — котловой заряд. Сплошной скважинный заряд выполняют из одного или нескольких типов взрывчатых веществ (комбинированный заряд).

Комбинированные сплошные скважинные заряды применяют для преодоления повышенного сопротивления по подошве уступа (в нижней части скважины размещают более мощные взрывчатые вещества), а также в неоднородных породных массивах и в незначительно обводнённых скважинах (в нижней части скважины размещают водоустойчивые взрывчатые вещества, в верхней — неводоустойчивые).

Тема №5 Организация безопасного производства работ при отбойке руды взрывом. Машинные способы отбойки.

Тема №6 Производственные процессы доставки руды.

Тема №1 Полезные ископаемые и их месторождения как объекты горнодобывающего производства.

1.(Дайте определение «Полезное ископаемое» и назовите основные их виды). Полезные ископаемые — горные породы и минералы, которые используются или могут быть применены в народном хозяйстве.

По происхождению все полезные ископаемые делятся на магматические, осадочные и метаморфические. В их размещении по территории Земли прослеживаются определенные закономерности. В складчатых областях обычно залегают магматические полезные ископаемые. Это связано с тем, что руды образовались в основном из магмы и выделяющихся из нее горячих водных растворов. Магма поднимается из недр по разломам и застывает в толще горных пород на различной глубине. Магматические полезные ископаемые могут образовываться и из излившейся магмы — лавы, которая быстро остывает. Обычно внедрение магмы происходит в период активных тектонических движений, поэтому рудные полезные ископаемые связаны со складчатыми областями. На платформенных равнинах они приурочены к фундаменту — нижнему ярусу платформы. На платформах рудные месторождения могут быть приурочены к щитам (щит — выход фундамента платформы на поверхность) либо к тем частям платформы, где мощность осадочного чехла невелика и фундамент подходит близко к поверхности

2.(Какие минеральные продукты называют рудой и пустой породой).

РУДА — природное минеральное сырьё, содержащее металлы или их соединения в количестве и в виде, пригодном для их промышленного использования. Иногда рудой называется также некоторые виды неметаллического минерального сырья, например асбестовая, баритовая, графитовая, серная, агрономическая руда. Выделяются природно-богатые руды и бедные руды, требующие обогащения.

ПУСТАЯ — горная порода, залегающая вблизи или в границах рудного тела (полезного ископаемого), извлекаемая из недр вместе с рудой (углем и т.п.), но не содержащая полезного ископаемого или содержащая его в концентрации ниже бортового. В процессе добычи полезных ископаемых при подготовительных или очистных работах выделяются пустые породы, которые направляются в отвалы. В отдельных случаях, когда пустая порода не может быть полностью отделена от полезных ископаемых, сырьё подвергается обогащению, в результате которого пустая порода удаляется в хвосты. Пустая порода применяется для заполнения горных выработок, оврагов, дорожного строительства, при рекультивации и др.

3. (Основные формы залегания рудных залежей).

По морфологическому признаку месторождения разделяют на пластовые, пластообразные, столбообразные, линзообразные, жильные, штокообразные и гнездообразные. Основной формой залегания осадочных месторождений (уголь, горючие сланцы, калийные и каменные соли, марганец и т.п.) является пласт. Пласт – форма залегания геологического тела в виде плиты одного литологического состава ограниченной приблизительно параллельными поверхностями и имеющей значительное распространение по площади. Слои пород, находящиеся непосредственно над пластом называются кровлей пласта, а подстилающие пласт – почвой пласта. Пластовые месторождения имеют стабильную мощность и четкие контакты с вмещающими породами. Они обычно осадочного происхождения.

Пластообразные месторож­дения характеризуются нестабиль­ной формой, мощностью и различ­ными углами падения. Обычно осадочного пли осадочно-метамор­фического происхождения.

Линзообразные месторождения имеют форму линзы, различные размеры и углы падения.

Жильные месторождения могут быть простыми и сложными (с невыдержанными элементами залегания и нечеткими контактами с вмещающими породами) или состоящими из ряда тонких жил и множества прожилков.

Штокообразные месторождения представляют собой рудное тело неправильной формы и большого размера.

Штокверковое месторождение — месторождение неправильной формы, представляющее собой густую сеть различно ориентированных рудных прожилков, прорезывающих массу породы.

Гнездообразные месторождения состоят из мелких по размерам рудных тел (гнезд) неправильной формы. Промышленное значение имеют месторождения с большим количеством гнезд.

4.(Геометрические условия залегания рудных тел).

Условия залегания тела полезного ископаемого характеризуют его положение в пространстве. Помимо уже известных для горных пород элементов залегания (линия простирания, линия падения и угол падения) для характеристики условий залегания тел полезных ископаемых добавляются линия восстания и склонения. Линия восстания направлена в противоположном от линии падения направлении – в сторону наибольшего подъема тела. Угол восстания равен углу падения. Склонение тела полезного ископаемого – отклонение по мере углубления длинной оси рудного тела от направления простирания. Угол, образованный длинной осью рудного тела с линией простирания, называется углом склонения.

По характеру залегания тела полезных ископаемых могут иметь горизонтальное, наклонное (моноклинальное), складчатое или складчато-разрывное залегание.

По форме рудных тел месторождения полезных ископаемых подразделяются на три морфологических типа:

1. Изометрические рудные тела, характеризующиеся относительно одинаковыми размерами по трем направлениям в пространстве.

2. Плитообразные рудные тела, вытянутые в двух направлениях при малых размерах по третьему направлению.

3. Трубообразные рудные тела, имеющие удлинение по одному направлению при незначительных приблизительно равных размерах по двум другим.

5. (Коэффициент крепости горных пород).

КРЕПОСТЬ горных пород — общепринятое условное понятие, символизирующее совокупность механических свойств горных пород, проявляющихся в различных технологических процессах при добыче и переработке полезных ископаемых. Крепость возрастает с увеличением сил связей между частицами и отдельностями горных пород и содержания прочных минералов в породе и снижается, как правило, при увлажнении (особенно в связных горных породах). М. М. Протодьяконовым (старшим) первоначально для оценки крепости была предложена классификация, основанная на предположении, что разрушение горных пород происходит в основном путем преодоления прочности пород на сжатие. По этой классификации, получившей затем широкое практическое применение, все разрабатываемые горные породы подразделяются на 10 категорий от f=0,3 для слабых плывучих пород до f=20 для крепких и вязких базальтов, кварцитов и т.п.,

6. (В каких единицах выражается качество различных видов полезных ископаемых).

С позиции оценки качества все твердые полезные ископаемые могут быть разделены на три группы:

· ископаемые, в которых ценность представляет химический элемент (или химическое соединение);

· ископаемые, в которых ценность представляет минерал, обладающий некоторыми особыми свойствами;

· ископаемые, в которых ценность представляет вся добываемая из недр горная масса.

К первой группе относятся все руды металлов и горнохимическое сырье, такое как фосфориты, бор, каменная и озерная соль, сера, барит (витерит), флюорит, графит. Основным показателем качества сырья этой группы является содержание ценного компонента.В большинстве случаев содержание определяется в массовых % ценного элемента или соединения. Качество руд железа, марганца, меди, никеля, кобальта, свинца, цинка, олова, молибдена, ртути, сурьмы, а также серы принято оценивать в процентах содержания металла. Качество руд благородных металлов принято оценивать в граммах металла на тонну руды (г/т).

7. (Дайте определение понятию «ценность руды» ).

Под ценностью руды понимается совокупная стоимость содержащихся в ней металлов и других полезных компонентов. Чем выше цена на металлы и другие полезные компоненты, а также чем больше их концентрация в руде, тем руда ценнее. Но при наличии в руде вредных примесей её ценность снижается.