Обеспечение качества полезных ископаемых при добычных работах

Применяемая на карьерах технология, средства механизации и способы выполнения основных процессов добычных работ в значительной мере влияют на качество добытого полезного ископаемого, уровень потерь и разубоживания. Это влияние в большей степени проявляется при разработке сложноструктурных месторождений, когда разрабатываемые сложные забои представлены несколькими видами горной массы. Вследствие сложных условий залегания, значительной изменчивости форм залежи, варьирования в широких пределах качественных характеристик ископаемого и воздействия многих других факторов (технические возможности оборудования основных процессов, требования потребителей к качеству продукции, нормируемый уровень потерь и т.д.) технология и организация как отдельных процессов добычи, так и комплекса работ должна быть гибкой и эффективной, способной обеспечить требуемые качественные показатели при заданном уровне потерь и разубоживания полезного ископаемого и высокоэффективном использовании оборудования.

Ведение горных работ в сложных забоях осуществляется при селективной (раздельной) их разработке. Селективная разработка сложных забоев может вестись при совместном взрывании и раздельной выемке или при раздельном взрывании и валовой выемке.

Производство буровзрывных работ при подготовке полезных ископаемых к выемке имеет следующие особенности. Так, с увеличением диаметра скважин существенно растет величина потерь и разубоживания полезного ископаемого в приконтактной зоне. Поэтому для руд весьма и исключительно трудновзрываемых (IV и V классы) в целом рациональны меньшие диаметры, чем для аналогичных по физико-техническим характеристикам вскрышных пород.

Величина удельного расхода BB может существенно влиять на качество минерального сырья. В некоторых случаях увеличение удельного расхода BB приводит к снижению качества полезных ископаемых за счет их переизмельчения, нарушения структуры. Так, при взрывной подготовке горных пород снижается прочность получаемого из них щебня из-за образования микротрещин в кусках породы, при взрывном отделении снижается выход кондиционных блоков из природного камня, при увеличении удельного расхода BB уменьшается выход сортового угля и др. Для большинства руд увеличение удельного расхода BB при подготовке их к выемке благоприятно сказывается на качество минерального сырья. При увеличении удельного расхода BB возрастает степень дробления руды, что положительно сказывается на последующих процессах дробления и измельчения. В результате возросшие затраты на взрывные работы компенсируются за счет снижения расходов при переработке руды. Поэтому оптимальная кусковатость взорванной руды несколько меньше, чем вскрышных пород с теми же физико-техническими свойствами.

У некоторых видов руд увеличенные нагрузки при взрывном их разрушении способствуют изменению структуры и лучшему раскрытию зерен минералов, несущих полезные компоненты. При этом возрастает извлечение полезных компонентов при обогащении руд. Такие зависимости известны, в частности, для железистых кварцитов, взрывание которых с увеличенным расходом BB при применении особых схем инициирования зарядов, позволяет за счет снижения затрат на дробление и измельчение руды и извлечения металлов в концентрат, получить значительный экономический эффект.

При взрывной отбойке кимберлитов происходит разрушение части кристаллов алмазов непосредственно в массиве, причем наиболее страдают крупные кристаллы, которые при этом теряют свою ценность. Для снижения степени повреждения кристаллов на ряде карьеров взрывные работы ведут с использованием низкоплотных взрывчатых составов с невысокой скоростью детонации. При этом уменьшаются динамические нагрузки на массив при взрыве, уменьшается зона переизмельчения вокруг заряда, снижается энергия взрывных волн. Компонентами таких взрывчатых составов являются: аммиачная селитра, вспененный полистирол, дизельное топливо или антифриз. Плотность таких составов 0,35-0,55 кг/дм3. Приготовление составов производится непосредственно перед зарядкой в смесителе транспортно-зарядной машины.

Низкоплотные BB могут использоваться только в сухих скважинах. В частично обводненных скважинах создается комбинированный заряд, где нижняя часть скважины на высоту водного столба заряжается водоустойчивым ВВ. Удельный расход низкоплотных BB принимается таким же, как и штатных ВВ.

При формировании качества полезных ископаемых принятый вид транспорта играет значительную роль. Раздельная разработка на карьере нескольких типов и сортов руд требует их раздельного транспортирования, т.е. создания обособленных грузопотоков полезного ископаемого. Различные виды карьерного транспорта обладают в этом отношении разными возможностями. Также разные возможности у видов карьерного транспорта в отношении степени внутрикарьерного усреднения руд. Карьерный транспорт не оказывает непосредственного влияния на величину потерь и разубоживание полезного ископаемого. Однако он во многом предопределяет возможные схемы селективной выемки и косвенно влияет на величину этих показателей при разработке сложных забоев.

Наибольшими возможностями по внутрикарьерному управлению качеством полезного ископаемого обладает автомобильный транспорт. Этому способствует высокая мобильность и маневренность автомашин, способность доставки грузов из любой части развала, простота организации доставки различных типов и сортов руд из сложного забоя в различные места выгрузки. При автотранспорте выемку и погрузку горных пород можно производить при различной ширине заходки, изменять ее ширину при необходимости до нужной величины. Направление заходок относительно фронта работ тоже может выбираться любым (продольные, поперечные, диагональные) в зависимости от особенностей строения залежи.

При железнодорожном транспорте селективная разработка забоев усложняется из-за необходимости соблюдения последовательности отработки заходок и строгого порядка ведения экскавации в каждой заходке. Значительно снижаются возможности по управлению качеством полезного ископаемого за счет варьирования ширины заходки. Как правило, выемка производится продольными заходками. Применение диагональных заходок ограничено, а поперечных исключается. Ведение селективной выемки часто связано с временным складированием части горных пород внутри заходки. При разработке сложных забоев более существенно, чем при автотранспорте снижается производительность экскаваторов и возрастает время погрузки составов. Значительная вместимость железнодорожных составов (по сравнению с автосамосвалами) вызывает дополнительные трудности при отгрузке малых порций полезных ископаемых, вынимаемых из сложных забоев. Приходится не полностью загружать состав или грузить в один состав разнородную массу с последующим переформированием состава. При железнодорожном транспорте более сложно создать и обособленные грузопотоки по типам и сортам полезного ископаемого. Все это ограничивает область применения железнодорожного транспорта при селективной выемке.

Конвейерный транспорт обычно не обеспечивеает создания обособленных грузопотоков из забоя и раздельного перемещения горной массы. Для раздельного перемещения нескольких типов и сортов полезного ископаемого или пород вскрыши и полезного ископаемого необходимо строительство соответствующего числа конвейерных линий, что экономически себя не оправдывает.

Комбинированный транспорт получил широкое применение на отечественных и зарубежных карьерах. В качестве первого внутри-карьерного звена транспорта в большинстве случаев используются автосамосвалы. Это создает благоприятные условия для раздельной выемки и погрузки полезного ископаемого в сложных забоях. При комбинации видов транспорта создаются благоприятные условия и для усреднения полезного ископаемого на перегрузочных пунктах.