Потери полезных ископаемых при разработке месторождений открытым способом
ПОТЕРИ полезного ископаемого (а. mineral losses; н. Mineralienverluste; ф. pertes du mineral utile; и. perdidas de minerales) — часть балансовых запасов твёрдых полезных ископаемых, не извлечённая при разработке месторождения или утраченная в процессе добычи и переработки.
Потери при добыче — относительная величина, характеризующая недоизвлечение балансовых запасов в процессе разработки месторождений. Причины допускаемых потерь разнообразны: недостаточно полное и качественное проведение геологоразведочных работ, ведущее к неточному определению геологических характеристик, несоответствие запроектированных методов и параметров добычи полезных ископаемых условиям разработки месторождений, несвоевременная или неполная подготовка запасов к добыче, нерациональная выборочная выемка участков, несоответствие применяемых машин и механизмов для выемки полезных ископаемых горно-геологическим условиям эксплуатации, отсутствие научно обоснованных нормативов потерь, достоверных методов их учёта и контроля и пр. Различают потери общешахтные (общерудничные, общекарьерные, общеприисковые) и эксплуатационные. Количество потерь исчисляется в единицах массы или объёма и в процентах: общешахтных — от общих балансовых запасов шахты (рудника, прииска), эксплуатационных — по отношению к погашаемым балансовым запасам. В многокомпонентных рудах потери учитываются по всем полезным компонентам, имеющим промышленное значение. Потери определяются замерами в натуре или по маркшейдерским планам и разрезам при достоверном оконтуривании и опробовании залежей или очистных участков. При невозможности применения прямых методов используются косвенные: сопоставление количества полезных ископаемых в погашенных балансовых запасах и добытой рудной массы.
Для оценки полноты извлечения запасов из недр применяются коэффициент извлечения полезного ископаемого и полезного компонента. Коэффициент извлечения полезных ископаемых выражает отношение количества добытого полезного ископаемого вместе с примешанной к нему породой к количеству погашенных балансовых запасов. Величина эта изменяется от 0,4 до 1,2 и более; при разработке тонких жил системами с валовой выемкой — до 3 и более. Коэффициент извлечения полезного компонента из недр выражает отношение количества полезного компонента, извлечённого из недр, к количеству полезного компонента, которое было заключено в подсчитанных балансовых запасах. Коэффициент извлечения из недр полезного компонента — обобщённый показатель.
В процессе ведения добычных работ при установлении причин неполного извлечения балансовых запасов пользуются показателем потерь полезных ископаемых В отраслях горнодобывающей промышленности потери балансовых запасов колеблются от 2-3 до 40-50% и даже более в зависимости от применяемых способов и систем разработки, ценности сырья, горно-геологических и иных условий эксплуатации месторождений твёрдых полезных ископаемых Наименьшие потери присущи открытому способу разработки (3-6%). При подземной добыче эксплуатационные потери составляют в среднем 12-18%. Наилучшие результаты по определению потерь дают прямые методы, когда количество потерянного полезного ископаемого оценивается непосредственно в горных выработках, в транспортных средствах. Однако в отдельных случаях применяются косвенные методы, основанные на расчётах. Точность этих методов невысокая.
Достоверный и надёжный учёт потерь базируется на обоснованной классификации. В СССР действует единая классификация потерь при разработке месторождений (табл. 1), которая позволяет выявить потери по стадиям производственного процесса, способам и системам разработки, по отдельным выемочным участкам месторождения и изыскивать меры борьбы с ними; ориентирует горное производство на использование прямых методов учёта потерь; создаёт основу для экономической оценки последствий потерь и определения их рационального уровня. Рациональная величина потерь или извлечения запасов из недр устанавливается на основе сопоставления ценности конечной продукции, полученной из израсходованных запасов полезных ископаемых, т.е. добытых и потерянных при эксплуатации, а также приведённых суммарных затрат на получение данной продукции. В качестве критерия оценки принимается максимальный экономический эффект, получаемый народным хозяйством от реализации продукции. Нормативы потерь рассчитываются на отдельную выемочную единицу, т.е. минимально допустимый участок месторождения, имеющий относительно однородные геологические, технологические и другие параметры разработки. Нормативы потерь или извлечения из недр могут быть проектными, установленными на стадии проектирования, текущими, определёнными на действующем предприятии при существующих технико-экономических показателях его работы, и перспективными (прогнозными), учитывающими научно-технический прогресс в области техники и технологии добычи и переработки, потребность и обеспеченность минерально-сырьевыми ресурсами и другие факторы.
Потери при обогащении — относительная величина, характеризующая недоизвлечение ценного компонента в конечный продукт обогащения полезных ископаемых. Потери ценного компонента рассчитывают как разность (100-е)%, где е — извлечение ценного компонента в концентрат. Величина потерь минералов, извлекаемых в процессе обогащения, от 5 до 50%. Наиболее существенны потери сопутствующих компонентов. При некомплексной переработке минерального сырья величина потерь неизвлекаемых компонентов может достигать 100%. Отсутствие отработанных промышленных технологических процессов извлечения полезных компонентов из бедных сростков, шламов и пульпы с находящимися в ней в растворённом виде металлами является причиной значительных потерь цветных, редких и драгоценных металлов при обогащении руд.
Различают технологические и механические потери, которые определяются при технологическом и товарном балансах. Величина потерь зависит от состава, строения и свойств полезных ископаемых и применяемого метода обогащения (табл. 2). Однако основные потери обусловлены минералогическим составом и физико-химическими свойствами полезных ископаемых. В первую очередь к ним относятся потери с тонкими и крупными классами обогащаемой руды. Значительные потери наблюдаются при наличии в полезных ископаемых несколько минералов одного элемента. Обогащение таких полезных ископаемых всегда сопровождается повышенными потерями, т.к. разные минералы требуют различных методов обогащения, они могут извлекаться одним методом, но с различной эффективностью. Применение же комбинированных схем экономически оправдано лишь тогда, когда доля тех или иных минералов извлекаемого компонента в полезных ископаемых значительна.
Недоизвлечение полезных компонентов может быть связано с недостаточным уровнем технологической и производственной дисциплины, неритмичностью снабжения фабрики полезных ископаемых и резкими колебаниями его состава, недостатком и низким качеством запасных частей оборудования. При безотходной технологии степень потерь компонентов характеризует состояние использования сырья, содержание ценных компонентов в отвальных отходах. В процессах переработки полезных ископаемых и, в частности, обогащения, образующих сложную систему взаимосвязанных и взаимовлияющих технологических процессов, строго выделить место образования потерь невозможно. В общем случае это положение применимо ко всем производственным процессам с непрерывной технологией, характеризующимся наличием промпродуктов в схеме, циркуляционных потоков и т.п. Например, операции рудоподготовки (дробления, измельчения, классификации) принципиально не подлежат оценке с точки зрения потерь (прямые механические потери в виде просыпей, смывов и т.п. в данном случае не рассматриваются). Концентрат определённой стадии обогащения, например флотационной или гравитационной, являющийся промпродуктом, характеризует потери (через извлечение) не полностью, т.к. весь он или часть его поступает в виде циркулирующих потоков в измельчение и другие процессы, изменяя тем самым состояние всех технологических процессов. Кроме того, везде, где в процессе обогащения включён этап транспортировки, возможны потери.
При рассмотрении взаимосвязанных звеньев технологической цепи: добыча (разработка месторождения) — обогащение — металлургический передел (в общем случае предприятие, использующее продукцию обогатительных фабрик) — возможна классификация потерь и отходов по переделам. Сложная связь существует между потерями при обогащении и снижением качества руды в результате разубоживания вмещающими породами, а также материалами закладки выработанного пространства.
Определение потерь полезного ископаемого
Согласно “Единой классификации потерь твердых полезных ископаемых при разработке месторождений”, потери подразделяются на общекарьерные и эксплутационные.
Так как на данном месторождении отсутствуют потери в целиках в пределах контура подсчета запасов, то общекарьерные потери fo=0.
1. Эксплутационные потери fэ складываются из потерь в подошве, при зачистке и в бортах карьера. Потери при зачистке:
fзэ=
где обьем потерь полезного ископаемого при зачистке,
V – объем полезного ископаемого в контурах карьера, V= м3,
= h3 ?Sк,
где h3 – толщина потерь полезного ископаемого при зачистке, h3=0.25м,
Sк – площадь карьера в контурах подсчета запасов, Sк = м
=0.25?=171587,5 м3,
fзэ=
2. Эксплутационные потери в подошве f
f=
где hn – толщина потерь полезного ископаемого в подошве, hn=0.3м.
S= Впонизу*P=39*3694=144066 м;
P – периметр месторождения. P=3694м,
.
3. Потери в бортах при внутренней разбортовке определяется объемом полезного ископаемого, оставляемого в бортах, тогда:
fбэ=,
fбэ=.
Потери отделенного от массива полезного ископаемого fm складываются из потерь при транспортировке, разгрузке и перегрузках. Принимаем fm=0,4%. Эти потери уже учтены при расчете необходимой производительности карьера П’к.
Подсчет запасов
1. Эксплутационные запасы Vэ, м3, определяются по формуле
Vэ= V м3.
Vэм3
2. Срок существования карьера Тк, лет
Тк=лет.
где К – коэффициент транспортных потерь, К = 1.004
Пк’ – производительность по i-му уступу,
3 Объем вскрыши Vв складывается из вскрыши в контурах подсчета запасов Vкв, при разносе бортов карьера Vбв и потерь полезного ископаемого при зачистке Vз.
Vв = Vкв+ Vбв+ V з
Объем вскрыши в контурах подсчета запасов Vкв, м3, определяется по формуле:
Vкв= (hвср- hп.слоя) ? Sк, м3,
где hвср – средняя глубина вскрыши по карьеру, hвср= 9,84 м.
hп.слоя- толщина плодородного слоя hп.слоя = 0.2 м.
Vкв=(9,84 – 0.2) ? 686350 =6616414 м3,
Объем вскрыши при разносе борта Vбв определяется согласно принятой схеме разбортовки карьера.
Vбв =? Р, м3
где Р – периметр карьера,
Р= 3694м.
Vбв =211902, м3
Объем при зачистке кровли полезного ископаемого
Vзв= h3 ? Sк = 0.25 ? 686350 = 171587,5м3
Общий объем вскрыши по карьеру
Vв = Vкв+ Vбв+ Vз= 6616414+211902+171587,5=6999903,5м3.
4 Объем плодородного слоя складывается из объема в контурах подсчета запасов Vкпл под отвалами Vопл, объема на ширину разноса борта карьера Vбпл и объема на ширину защитной полосы, предотвращающей смыв плодородного слоя в карьер, Vспл.
Vпл = Vкпл + Voпл + Vбпл + Vcпл
Объем плодородного слоя в контурах карьера Vкпл, м3, определяется по формуле:
Vкпл = hп.слоя ?Sк, м3, Vкпл= 0.2 ? 686350 = 137270м3,
Объем плодородного слоя под отвалами Vопл, м3, определяется по формуле:
Vопл= 0.2 ? Sотв = 0.2 ? 1030541,35= 206108,27 м3,
где Sотв – площадь, занимаемая отвалами.
Принимаем отвал трапециевидной формы высотой Hот = 8 м.
Площадь занимаемая отвалами Sотв, определяется по формуле:
Sотв=м2,
Кр – коэффициент разрыхления пород в отвале, Кр = 1.05 – 1.07;
Кнс.отв – коэффициент насыпки отвала, Кнс.отв = 0.9;
Объем плодородного слоя в бортах карьера Vбпл, м3, определяется по формуле:
Vбпл= hпл ? Р ? Вр = 0.2 ? 3694 ? 20,2 = 14923,76м3.
Объем плодородного слоя в предохранительной полосе, предотвращающей от смыва плодородного слоя в карьер, Vспл, м3, определяется по формуле:
Vспл= hп.слоя ? b’? P = 0.2 ? 5 ? 3694 = 3694 м3.
где b’- предохранительная полоса, предотвращающая от смыва, b’=5 м,
Vпл = Vkпл + Voпл + Vбпл + Vcпл =137270 +206108,27+14923,76+3694 = 361996,03 м3
5 Средний коэффициент вскрыши кср
кср=
Полезное ископаемое и его месторождения. Промышленные и непромышленные месторождения.
Полезным ископаемым называется всякое природное минеральное вещество, которое при современных условиях целесообразно извлекать из недр Земли для промышленного использования.
Месторождением полезного ископаемого называется естественное скопление полезного ископаемого в количествах и концентрациях, достаточных для эффективной разработки.
Месторождения делятся на промышленные и непромышленные. Промышленными называются такие месторождения, разработка которых при современном уровне развития техники, экономики и географическом положении
К непромышленным относятся месторождения, которые экономически невыгодно разрабатывать ввиду сложного геологического строения, малой мощности, низкого содержания полезного компонента или трудной доступности, но которые могут быть объектом промышленного использования в будущем.
Деление месторождений по углу падения и мощности.
По углу падения месторождения делятся на горизонтальные с углом наклона от 00 до 30, пологие – от 00 до 200, наклонные – от 200 до 500, крутопадающие – свыше 500 до 900.
По мощности месторождения делятся на очень тонкие (при пологом залегании мощность их меньше 0,8 м, при крутом залегании меньше 0,6 м), тонкие (от 0,6-0,8 до 2 м), средней мощности (от 2 до 5 м), мощные (от 5 до 20 м), очень мощные (свыше 20 м).
Деление руд и вмещающих пород по устойчивости. Понятие о разрыхляемости и слеживаемости руды.
Устойчивость – это свойство породного массива не обрушаться в течение некоторого времени после создания горизонтальной или вертикальной плоскости обнажения.
По устойчивости породы делятся на очень устойчивые, устойчивые, средней устойчивости, неустойчивые, очень неустойчивые. Очень устойчивые и очень неустойчивые встречаются редко.
Разрыхляемость – свойство пород увеличиваться в объеме после разрушения и выемки. Разрыхляемость характеризуется коэффициентом разрыхления, который у очень мягких пород 1,1, а у очень крепких 2,2.
Слеживаемость – свойство разрыхленной породы с течением времени превращаться в сплошную массу.
Понятие о валовой и извлекаемой ценности руды.
Различается валовая и извлекаемая ценность руды. Валовой ценностью называют стоимость полезных компонентов, содержащихся в одной тонне руды. Определяется по формуле: Цв=Цм·С/100, где Цм—ценность 1 т металла, С—его концентрация в 1 т руды.
Извлекаемой ценностью называют стоимость полезных компонентов, извлекаемых из одной тонны руды при ее добыче и переработке. Извлекаемая ценность одной тонны руды определяется по формуле: Ци=Цм·С·kи/100, где kи – коэффициент извлечения полезных компонентов из руды в процессе ее переработки. Ценность руды – понятие относительное и может меняться со временем. Например, изменение технологического процесса добычи и переработки, а также выделение еще одного полезного компонента, может повысить ценность руды.
Сопоставление извлекаемой ценности руды с затратами на ее добычу определяют рентабельность разработки месторождения.
Охарактеризовать основные стадии разработки месторождения: вскрытие, подготовку и очистную выемку.
В процессе подземной разработки рудных месторождений можно выделить три стадии: вскрытие, подготовку и очистную выемку.
Вскрытие состоит в проведении горных выработок, открывающих доступ к месторождению или его части с земной поверхности. Это шахтные стволы, околоствольные выработки, квершлаги, штольни, капитальные рудоспуски и другие. Они служат для транспортирования руды на поверхность, для доставки людей, оборудования, материалов к рабочим местам, для проветривания горных выработок, откачки воды и других целей. Вскрывающие выработки называются капитальными, так как они служат долгое время, часто весь срок службы рудника.
Подготовка или подготовительные работы заключается в проведении горных выработок, штреков, ортов, восстающих и других, которыми вскрытая часть месторождения делится на обособленные участки. При крутом и наклонном падении вскрытая часть месторождения делится на этажи, а этажи – на блоки. На пологом падении и горизонтальном месторождении рудная залежь делится на выработки главного направления, а с выработок главного направления делится на панели, а панели могут делиться на блоки.
Выемочный участок (блок) делится подготовительными выработками небольшой длинны (нарезные выработки) на более мелкие части, предусмотренные системой разработки.
Очистная выемка – это технологический процесс извлечения руды из выемочного участка и поддержания образующихся при этом очистных выработок и очистного пространства.
Наиболее часто очистная выемка ведется длинными очистными забоями – лавами и камерами. Лава имеет длину во много раз больше высоты забоя. Камера имеет размеры, по ширине и высоте сопоставимые друг с другом.
Запасы шахтного поля разделяются на вскрытые, подготовленные и готовые к очистной выемке.
Что называется рудником, шахтой, шахтным полем, этажом.
Горное предприятие, разрабатывающее месторождение и состоящее из одной или нескольких производственных единиц (шахт, карьеров), называется рудником.
Часть месторождения, отрабатываемая рудником или шахтой, называется рудничным или шахтным полем.
При наклонном залегании часть вскрытого месторождения делится подготовительными выработками на этажи.
Потери полезного ископаемого при разработке месторождения, их виды, причины и влияние на экономические показатели разработки месторождения.
При разработке месторождения часть руды или полезного компонента остается не извлеченной. Эти не извлеченные запасы называются потерями полезного ископаемого в недрах земли.
Потери бывают двух видов: количественные и качественные.
Количественные потери или просто потери делятся на проектные и эксплуатационные. Проектные потери в виде оставления охранных и предохранительных целиков закладываются при проектировании и разработке месторождения. Это барьерные целики между шахтными полями смежных шахт, целики под населенными пунктами, под промплощадками.
Эксплуатационные потери возникают при добыче полезного ископаемого. При любом способе выемки эксплуатационные потери неизбежны.
При разработке месторождений очень ценных руд их удается снизить до 2-3% путем применения дорогих систем разработки (с закладкой, с твердеющей закладкой выработанного пространства). Потери в пределах 10-12% считаются нормальными для большинства месторождений руд средней ценности. До 20% – для руд невысокой ценности. Но иногда при разработке малоценных руд потери достигают 50% и более.
Потери делятся на три группы:
1) потери от неполноты выемки по контуру рудных тел;
2) потери в оставленных навсегда или не полностью извлеченных целиках;
3) потери от неполноты извлечения отбитой руды:
а) оставлены в недоступных местах;
б) разубоженных до некондиционного содержания;
в) потери в некондиционной руде, выданной в отвал;
г) потери рудной мелочи в закладке.
Потери выражаются в процентах или коэффициентом потерь. Коэффициентом потерь называется отношение руды в потерях к общим запасам, измеряется в долях от единицы. Потери в процентах – это то же самое, умноженное на 100%.
Применяется также понятие – «коэффициент извлечения», выражаемый в долях от единицы, и «извлечение», выражаемое в %.
Потери и разубоживание приносят экономический вред при разработке месторождений. При сверхнормативных потерях происходит более быстрая отработка шахтного поля или всего месторождения. При этом могут не полностью окупиться расходы на разведку месторождения, строительство шахты и других промышленных объектов. При этом же возникает необходимость строительства нового рудника, для чего требуются денежные средства. Предприятие несет также убытки от недополучения прибыли за счет недобытой потерянной руды.
Рекомендуемые страницы:
Воспользуйтесь поиском по сайту: