Способ определения слеживаемости горной массы

 

Изобретение относится к горной промети . Целью изобретения является снижение трудоемкости определения слеживаемости. Для этого отбирают, подготавливают и испытывают на прочность образцы горной массы. Измеряют влажность и содержание в образцах пылевато-глинистой фракции. Уплотняют образцы горной массы в технологическом режиме ее разработки. Определяют деформацию образцов. Устанавливают связь последней со степенью слеживаемости и ее границами. Слеживаемость испытуемых образцов определяют из выражения: V, где С - Слеживаемость, отн. ед.; W - влажность образцов, доли ед.; V - содержание пылевато-глинистой фракции, доли ед. 1 ил., 1 табл. ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 47&8224/03 (22) 27 12.89 (46) 15.01.92. Бюл. ¹ 2 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт золота и редких металлов и Институт горного дела Дальневосточного отделения АН СССР (72) С.Е.Фидря, Г.А,Курсакин, Н.И.Попов, Ю.А.Якимов и В,А.Савранский (53) 622.24,026.3(088.8) (56) Карнаушенко Л.И. и др. Исследование слеживаемости руд. — Изв. ВУЗов. Горный журнал, 1978, № 1, с.7-10.

Станкевич И.М. Слеживаемость руд и месторождения Ак-Су. Сб, тр. В Н И Ицветмета. Горное дело, М., 1971, № 20, с.36-87, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЛЕЖИВАЕМОСТИ ГОРНОЙ МАССЫ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при выборе способов разработки и контроля свойств горной массы, добываемой из месторождений руд черных и цветных металлов.

Одним иэ важных свойств горной массы является ее слеживаемость, оказывающая влияние на возможность выбора тех или иных способов разработки месторождений.

Предварительное (до начала добычи руды в выемочном участке) выявление такого свойства позволяет исключить или ограничить применение способов работ, связанных с аккумулированием отбитой горной массы в очистном пространстве и рудоспусках.

Согласно известному способу определения слеживаемости горной массы в каче„„Я „„1705563 А1 (57) Изобретение относится к горной промсти. Целью изобретения является снижение трудоемкости определения слеживаемости.

Для этого отбирают, подготавливают и испытывают на прочность образцы горной массы. Измеряют влажность и содержание в образцах пылевато-глинистой фракции.

Уплотняют образцы горной массы в технологическом режиме ее разработки. Определяют деформацию образцов. Устанавливают связь последней со степенью слеживаемости и ее границами. Слеживаемость испытуемых образцов определяют из выражения: С = W V, где С вЂ” слеживаемость, отн. ед.; W — влажность образцов, доли ед,; V— содержание пылевато-глинистой фракции, доли ед. 1 ил., 1 табл. стве показателя, характеризующего слеживаемость, принимают начальное удельное сопротивление сдвигу образцов горной массы. Способ заключается в определении данного прочностного показателя (сопротивления сдвигу) в зависимости от различных факторов: срока хранения, уплотняющей нагрузки, влажности и гранулометрического состава.

Недостаток способа состоит в том, что получают косвенный показатель; установленные путем лабораторных испытаний численные значения начального удельного сопротивления сдвигу горной массы позволяют дать только сравнительную оценку слеживаемости и не позволяют однозначно судить об этом свойстве. Поэтому данный способ может быть применен лишь после

1705563 выполнения значительного обьема опытнопромышленных работ по добыче руды в выемочных участках и накопления при этом данных о взаимосвязи слеживаемости в них горной массы с соответствующими значениями начального удельного сопротивления сдвигу образцов горной массы, Таким образом, способ отличается высокой трудоемкостью работ и неоперативностью определения показателя слеживаемости.

Известен способ оценки слеживаемости горной массы, основанный на определении гидравлического радиуса сводообраэующего отверстия.

По величине сводообразующего отверстия судят о степени слеживаемости: чем больше значение радиуса, тем более высокой считается степень слеживаемости, и наоборот. Величину радиуса сводообраэующего отверстия (R) сыпучего тела определяют по формуле

R =ro (1+ sin p)/y,ì, где то — начальное сопротивление сдвигу, кг/см;

p — угол внутреннего трения, град; у- объемный вес, кг/см . з

Этот показатель слеживаемости устанавливают предварительно (до начала добычи руды) путем лабораторных испытаний на прочность(сдвиг) образцов горной массы из намечаемых к выемке участков при соответствующих натурных значениях влажности, количества мелких фракций и коэффициента разрыхления. Затем создают модель выемочного блока, добиваются в ней показателя слеживаемости, соответствующего натурному значению, и подбирают оптимальные параметры системы разработки(или решают вопрос о возможности применения определенного способа разработки).

Однако в данном способе численное значение показателя слеживаемости (гидравлический радиус, в метрах) не дает возможности непосредственно оценить свойство слеживаемости горной массы. Поэтому необходимо выполнение последующего этапа исследований: создания модели очистного блока и выявления на ней условий выпуска горной массы, И только после этого оценивается степень слеживаемости исследуемой горной массы. Таким образом, данный способ оценки слеживаемости недостаточно оперативен и в то же время довол ьно трудоемок.

Цель изобретения — снижение трудоемкости определения слеживаемости горной массы, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу оценки слеживаемости, включающему подготовку и испытание образцов горной массы под нагрузкой и изме5 рения в них влажности и содержания пылевато-глинистых фракций, образцы горной массы уплотняют в режиме соответствующего технологического процесса добычи руды, затем по деформации образцов судят

10 о степени слеживаемости и устанавливают границу области слеживаемости, после чего по содержанию в образцах пылевато-глинистых фракций и влажности определяют показатель слеживаемости по формуле

15 C=W V, где W u V — значения влажности и содержания пылевато-глинистых фракций соответственно, доли ед.

Выполнение до начала процесса добы20 чи серии испытаний на прочность (отобранных из месторождения) образцов горной массы с определением при этом численного значения показателя слеживаемости по приведенной формуле позволяет сделать

25 непосредственную, а не косвенную, как в прототипе, оценку свойства слеживаемости горной массы в зависимости от основных влияющих факторов — влажности и содержания мелких фракций. Затем производят

30 оценку слеживаемости горной массы в выемочных участках путем измерения влажности и содержания мелких фракций в образцах горной массы, что повышает оперативность и снижает трудоемкость оценки

35 слеживаемости горной массы.

Сопоставительный анализ предлагаемого способа и прототипа показывает, что на стадии исследования месторождения или его участка численное значение показа40 теля слеживаемости (С) устанавливают в результате серии лабораторных испытаний образцов по формуле

С =Щ Чь где Wl u Vi — соответственно значения влаж45 ности и содержания в горной массе мелких фракций, при которых происходит слеживание, доли ед.;

i — число испытаний в серии, а в прототипе слеживаемость считают про50 порциональной гидравлическому радиусу сводообразующего отверстия (R)

R = to (1 + sin p)/у, м, где to — начальное сопротивление горной массы сдвигу, кг/см;

55 р- угол внутреннего трения, град;

g — обьемный вес, кг/см .

На стадии оценки слеживаемости горной массы в намечаемом к разработке вые1705563 мочном участке производят измерение влажности и содержания мелких фракций, устанавливают показатель слеживаемости по выражению

С-W V и относят горную массу либо к слеживающейся при W V > С, либо к неслеживающейся при

W V < С, а в прототипе на этой стадии исследований создают модель выемочного блока, добиваются в ней показатели слеживаемости (гидравлический радиус), соответствующего натурному значению, и при заданных параметрах системы разработки решают воспрос о возможности беспрепятственного выпуска горной массы.

Сущность способа оценки слеживаемости добываемой горной массы заключается в следующем.

На стадии геологического изучения месторождения или отдельных его участков отбирают образцы горной массы однородного вещественного состава, представленные кусковым материалом, например отбитая горная масса в горно-разведочных выработках. Если состав руд месторождения неоднородный, то отбирают серию образцов по каждому виду руд.

Исследуют образцы с естественной влажностью или придают образцам значения влажности в диапазоне от 0 до 10-15 .

При более высоких значениях влажности свойство слеживаемости как правило исчезает.

Создают уплотняющую нагрузку в образцах, помещенных в контейнеры, Величина нагрузки максимально возможная, например соответствующая весу столба магаэинированной руды при высоте блока 5060 м, что составляет 2 — 3 кг/см .

Размер мелких фракций, подлежащих измерению, зависит от степени измельчаемости руд взрывом, При обычной измельчаемости (фракции 50 мм не более 20-30 ) измеряют содержание глинистых и пылеватых частиц (0,05 мм), при склонности руды к переизмельчению (фракции 50 мм более

30 ) измеряют содержание фракций глинистых и песчаных(2 мм) или даже мелкокусковой фракции (5 мм).

Выполняют серию испытаний на прочность(одноосное сжатие). Число испытаний в серии определяется исходя из достаточной представительности проб по всему месторождению или его части (в случае весьма разнорядных по составу руд) и с учетом охвата всего возможного диапазона влажности и мелких фракций.

Для оценки результатов испытаний нами разработана классификация, в основу которой заложены два дополняющих друг друга признака: форма обраца при вскрытии контейнера и величина усилия, необходимого для разрушения полученной

5 призмы. Первый признак (по форме) проявляется весьма наглядно и достаточно надежно характеризует образцы по степени слеживаемости. Второй признак является дополнительным и используется в ситуации, 10 когда возникают затруднения при установлении степени слеживания.

По классификационным признакам (форме и усилию) судят о степени слеживаемости образцов (слеживаются, не слежива15 ются), результаты испытаний серии образцов наносят на график в координатах влажность — содержание пылевато-глинистых фракций (фиг.1).

Классификация образцов по степени

20 слеживаемости приведена в таблице, Согласно способу устанавливают границу области слеживаемости и определяют численное значение показателя слеживаемости, как С = W V, 25 Таким образом, при оценке слеживаемости в планируемых к разработке отдельных. выемочных участках определяется характерное значение влажности и содержании мелких частиц в горной массе.

30 Пример. Перед выбором системы разработки в выемочном блоке установлено С =

= 0,05 х 0.10 = 0,005, т.е. не слеживается, так как находится в области сыпучести (см. фиг.1).

35 Использование предлагаемого способа позволяет обеспечить по сравнению с существующим следующие преимущества, Снижается трудоемкость оценки слеживаемости в выемочных участках путем измере40 ния в них только W и V, в то время как в прототипе предполагается выполнять моделирование (имеется в виду то, что испытания на прочность уплотненных образцов и измерение в них влажности и содержание

45 мелких фракций в целом по месторождению уже BbllloilHBHB на стадии геологического изучения месторождения). Время выполнения определения llo предлагаемому способу составит вместе с отбором и обработкой

50 проб несколько (3 — 4) суток. А при моделировании (как в прототипе) это время можно оценить с учетом создания модели выемочного блока в один месяц, т;е. в 10 раэ больше.

Кроме того, увеличивается объем информации при изучении горных пород с различным характером связей и повышается качество и обоснованность технических ре1705563 шений при выборе способов разработки и управления ими.

Формула изобретения

Способ определения слеживаемости горной массы, включающий отбор, подготовку и испытание на прочность образцов горной массы. измерение их влажности и содержания в них пылевато-глинистой фракции, отл и чаю щийс я тем, что, с целью снижения трудоемкости определеКласси ика ионный и изнак Степень слеживаемости по силию по о ме

Принимают угол естественного откоса

Сохраняют форму конуса с призмой в основании

Сохраняют форму призмы с вывалами из вершин и граней

Сохраняют форму призмы с вывалами кусков

Сохраняют форму призмы с овными г анями и еб ами

Разрушаются самопроизвольно

То же

Разрушаются от соприкосновения

Разрушаются при незначительном усилии — до 0,1 кг/см

Разрушаются от вертикальной наг зки 0,1 — 0,2 кг/cM *

Весьма слвживающиеся

Превышение критической нагрузки 0,1-0,2 кг/см ведет к нарушению структуры г уплотненной кусковой массы, после чего она способна к истечению.

Не склонные к слеживанию

Частично склонные к слеживанию

Склонные к слеживанию

Слеживающиеся ния слеживаемости, уплотняют образцы горной массы в технологическом режиме ее разработки, определяют деформацию образцов, устанавливают связь последней со

5 степенью слеживаемости и ее границами, а слеживаемость испытуемых образцов определяют из выражения

С-W Ч, где С вЂ” слеживаемость, отн. ед.;

10 W — влажность образцов, доли ед.;

Ч вЂ” содержание пылевато-глинистой фракции, доли ед.

1705563

V, доли ед.

0.4

О.З

0,2

005 0, 0

N, доли ед.

Составитель Ю.Лупичева

Техред М.Моргентал . Корректор М.Демчик

Редактор А,Долинич

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 181 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5