Моделювання випуску відбитої руди під переущільненим шаром в зоні можливого прориву глинистих порід
Лабораторным моделированием на эквивалентных материалах установлено зависимости уменьшения потерь и засорения руды в процессе ее выпуска с применением в верхней 
 части и со стороны висячего бока переуплотненного слоя руды. Laboratory simulation modeling on equivalent materials has determin...
Saved in:
| Published in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2011
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33559 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Моделювання випуску відбитої руди під переущільненим шаром в зоні можливого прориву глинистих порід / М.І. Ступнік // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860072240427565056 |
|---|---|
| author | Ступнік, М.І. |
| author_facet | Ступнік, М.І. |
| citation_txt | Моделювання випуску відбитої руди під переущільненим шаром в зоні можливого прориву глинистих порід / М.І. Ступнік // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Лабораторным моделированием на эквивалентных материалах установлено зависимости уменьшения потерь и засорения руды в процессе ее выпуска с применением в верхней 
части и со стороны висячего бока переуплотненного слоя руды.
Laboratory simulation modeling on equivalent materials has determined the dependence of 
ore lost and reduction in ore production through its applying at
the top and the hanging layer side of the over compressed layers.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:11:04Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 622.272:622.257.1
М.І. Ступнік, к. т. н., проф.
(Криворізький технічний університет)
МОДЕЛЮВАННЯ ВИПУСКУ ВІДБИТОЇ РУДИ ПІД
ПЕРЕУЩІЛЬНЕНИМ ШАРОМ В ЗОНІ МОЖЛИВОГО ПРОРИВУ
ГЛИНИСТИХ ПОРІД
Лабораторным моделированием на эквивалентных материалах установлено зависимо-
сти уменьшения потерь и засорения руды в процессе ее выпуска с применением в верхней
части и со стороны висячего бока переуплотненного слоя руды.
MODELLING OF BROKEN ORE DRAWING UNDER RECOMPRESSED
LAYER IN THE ZONE OF POSSIBLE CLAY ORE BREAKTHROUGH.
Laboratory simulation modeling on equivalent materials has determined the dependence of
ore lost and reduction in ore production through its applying at
the top and the hanging layer side of the over compressed layers.
Проблема та її зв'язок з науковими та практичними завданнями. При
дослідженні фізичних процесів гірничого виробництва, в тому числі випуску
руди із обвалених блоків, який розглядається в даній роботі, широко застосо-
вують моделювання як засіб адекватного відтворення дійсності, необхідний
для вирішення подальших практичних і інженерних завдань. Використання
методів моделювання, заснованих на подібності фізичних процесів, що відбу-
ваються в моделі й на натурних об'єктах для пошуку шляхів зменшення втрат
і засмічення руди є, безумовно, актуальним.
Аналіз досліджень і публікацій. Аналіз методів моделювання, заснова-
них на теорії подібності [1-7], обумовлює параметри моделювання випуску
руди на статичних моделях, передусім масштаб моделювання [8, 9, 10]. Роз-
міри досліджуваної системи в натурі трансформуються у її розміри в моделі
шляхом зменшення у певну кількість разів.
Для дослідження процесів випуску руди із обвалених блоків застосову-
ються стаціонарні моделі, лінійні розміри яких по відношенню до розмірів
натури зменшені згідно масштабу моделювання.
У процесі моделювання дотримування всіх критеріїв подібності, що забез-
печують подібність механічних процесів, неможливо, тому необхідно виділи-
ти й забезпечити пропорційність фізичних констант, що мають вирішальне
значення у досліджуваному явищі.
Слід зазначити, що моделювання випуску руди під переущільненим ша-
ром відбитої руди практично не виконувалось. Таким чином виконані лабора-
торні дослідження є актуальними.
Постановка завдання. Метою моделювання є встановлення відповідності
теоретичного опису процесів, що відбуваються при випуску обваленої руди із
блоків під захисною подушкою переущільненої руди у зоні впливу глинистих
порід, а також визначення області застосування відомих та розробка нових
методик по випуску руди.
Викладення матеріалу та результати. Розв’язання завдання моделюван-
ня й установлення закономірностей випуску обваленої руди з одного або сис-
теми випускних отворів пов'язане з дотриманням початкового стану системи
й подібності умов на границях.
Перше (початковий стан системи) досягається дотриманням масштабу мо-
делювання, коефіцієнта розпушення матеріалу моделі й натури.
Друге (умова подоби на границях) – дотриманням коефіцієнта тертя на
контактах матеріалу зі стінками моделі. Для цього збільшують шорсткість
стінок моделі. Кращим способом досягти відповідності граничних умов є на-
клеювання матеріалу, що моделюється, на стінки моделі.
Для визначення зсуву порід, а так само навантажень, що виникають у про-
цесі переміщення глинистих часток, необхідно дотримуватись динамічної по-
дібності. При цьому повинна бути дотримана умова:
ñtgn , (1)
де – дотичне напруження на заданій площині, т/м
2
; п – нормальне напру-
ження на заданій площині, т/м
2
; – кут внутрішнього тертя подрібненої ко-
рисної копалини, град.; с – зчеплення порід.
Гранулометричний склад сумішей оцінюється за величиною діаметра се-
реднього куска
100
фi
ср
d
d
, (2)
де dср – середньозважений діаметр куск, мм; di – діаметр фракції, мм; ф –
процентний вміст фракції, %.
Необхідна кількість експериментів розраховується за критерієм Стьюден-
та. Функція розподілу коефіцієнта Стьюдента визначається за формулою
x
р
S
n
t
, (3)
де – середнє значення кута опору руху, град; n – кількість виконаних екс-
периментів; tр – розрахункове значення критерію Стьюдента; Sx – вибіркова
дисперсія.
Вибіркова дисперсія визначається із виразу
1
2
2
n
Sx
. (4)
При проведенні експериментів значення tр визначали після кожної серії
дослідів. У серію входило від 3-5 до 7-12 експериментів. Розрахункове зна-
чення tр порівнювали із критичним tкр по спеціальним таблицям [11]. Якщо
розрахункове значення було більше критичного, досліди повторювалися до
забезпечення збіжності результатів на 85-95%. При виконанні цих умов дос-
лід припинявся.
В процесі випуску обваленої руди з одиночного випускного отвору під пе-
реущільненим шаром було встановлено закономірності формування фігур ви-
пуску за різного ступеню ущільнення матеріалу (коефіцієнта первинного роз-
пушення).
Для моделювання ущільнення матеріалу руда в модель засипалася на ви-
соту 40 см горизонтальними шарами по 5 см., після чого вона ущільнювалася
для створення необхідного коефіцієнта первинного розпушення (близького до
фактичного в умовах шахти). Вихідні дані для виконання лабораторних екс-
периментів наведені в табл. 1.
Таблиця 1 - Вихідні дані для моделювання випуску обваленої руди
№
№
п/п
Маса руди, що за-
сипається в модель,
Qобщ, г
Об'єм мо-
делі
Vобщ, см
3
Коефіцієнт пер-
винного розпушен-
ня Кр
Висота засипаного
шару руди в модель
hсл, см
1. 25050,0 13200,0 1,39 40,0
2. 31195,0 13200,0 1,43 40,0
3. 31400,0 13200,0 1,50 40,0
Руда з моделі випускалася із центрального випускного отвору, розташова-
ного безпосередньо біля скла. Випуск виконувався до досягнення еліпсоїдом
випуску переущільненого шару. При цьому фіксувалися параметри еліпсоїда
випуску (мала піввісь, кількість випущеної руди), його відхилення від верти-
кальної осі, розташованої над випускним отвором, рисунку1.
Результати вимірів наведені в таблицi 2.
Таблиця 2 - Результати моделювання першої стадії випуску обваленої рудиз одиночно-
го випускного отвору
№
п/п
Коефіці-
єнт первин-
ного розпу-
шення
Висота
еліпсоїда ви-
пуску, hвип, см
Мала піввісь
еліпсоїда випус-
ку, bвип, см
Кількість
випущеної ру-
ди з моделі Q, г
1 1,39 40,0 4,9 270,0
2 1,43 40,0 5,5 255,0
3 1,50 40,0 6,3 390,0
Порівнюючи результати моделювання (див. табл. 2) з даними, отриманими
іншими авторами, видно, що отримані результати відрізняються не більше
ніж на 5-7%, що підтверджує їхню вірогідність і достатню збіжність із теоре-
тичними дослідженнями.
Далі руда з моделі випускалася рівними дозами по 150-200 г, при цьому
фіксувалися параметри еліпсоїда випуску на висотах через кожні 5 см, а та-
кож діаметр, глибина й кут утворюючої воронки випуску, яка формується під
переущільненим шаром.
Аналіз даних, отриманих в процесі моделювання свідчить, що еліпсоїд ви-
пуску в початковий період формується не строго по вертикалі до випускного
отвору, а під деяким кутом, в залежності від коефіцієнту первинного розпу-
шення. Це пов'язане з тим, що руда, яка засипається в модель, ущільнена по
вертикалі нерівномірно.
При цьому, параметри еліпсоїду випуску у відбитій рудній масі до досяг-
нення ним переущільненого шару відповідають аналітичним розрахункам.
Таким чином, величина та гранулометричний склад матеріалу, підтверджує
аналітичні дослідження, правильність обраного матеріалу та критерії подіб-
ності, обрані при моделюванні.
Подальший випуск обваленої руди під переущільненим шаром збільшує
параметри еліпсоїду випуску в 1,2…1,5 рази (рис. 1 г) без проникнення його в
переущільнений шар.
На момент досягнення еліпсоїдом випуску 6 пустих порід 4 мала піввісь в
залежності від товщини переущільненого шару з 5 до 10 см (в натурі 5-10 м)
збільшується в 2,0-2,5 рази, що повністю підтверджує теоретичні розрахунки.
Аналогічні дослідження були виконані для випуску руди із системи випу-
скних отворів.
За результатами лабораторних досліджень побудовані залежності втрат та
засмічення руди при її випуску під переущільненим шаром шириною 5, 7,5 та
10 см з коефіцієнтом розпушення 1,1 та 1,2.
Доведено, що зі збільшенням потужності переущільненого шару з 5 до 10
см, кількість руди, яка випускається з моделі без засмічення пустими порода-
ми та глинистими включеннями при коефіцієнті розпушення переущільнено-
го шару 1,1, збільшується з 20,0 до 30,0 кг, що складає близько 60-80% від за-
гальної кількості руди, яку було завантажено у модель. Загальні втрати руди
по моделі зі збільшенням товщини переущільненого шару з 5 до 10 см змен-
шуються з 20 до 14%. При цьому зі зменшенням коефіцієнту розпушення пе-
реущільненого шару з 1,2 до 1,1 втрати руди зменшуються з 16,1 до 15,9 при
товщині переущільненого шару 7,5 см.
а, б, в, г, д, е – стадії випуску руди при Кр = 1,5; 1, 3, 4 – еквівалентний матеріал, що
імітує відповідно обвалену руду, переущільнений шар руди та пусті породи; 2 – крейдові
смушки; 5, 6 – контур еліпсоїду випуску відповідно аналітичних розрахунків та лаборато-
рних досліджень, 7 – зона вторинного розпушення
Рис. 1.- Моделювання випуску руди під обваленими породами в залежності від коефі-
цієнту первинного розпушення
Висновки. Порівнюючи отримані дані з лабораторними дослідженнями
при випуску обваленої руди з глинистими включеннями без переущільненого
шару, доведено, що застосування захисного шару дозволить суттєво зменши-
ти втрати руди з 50-65% до 14-20%.
Таким чином, застосування даного технологічного рішення, дозволить по-
кращити показники вилучення корисної копалини при мінімальних додатко-
вих витратах на формування захисного шару переущільненої руди.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Горная энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1987., Т.3, с. 372-373.
2. Мартынов В.К., Кудрявцев М.С., Зайцев Н.М. и др. К вопросу о переносе результатов моделирования
выпуска руды на натуру // Разраб. рудн. месторождений. – К.: Техніка. – 1970. – Вып. 10. – С. 13.
3. Ржевский В.В. Физико-технические параметры горных пород. – М.: Наука, 1975.
4. Насонов И.Д. Моделирование горных процессов. – М.: Недра, 1978. – 256 с.
5. Изучение проявлений горного давления на моделях / Г.Н.Кузнецов, М.Н.Будько, А.А.Филиппова,
М.Ф.Шклярский. – М.: Углетехиздат, 1959. – 283 с.
6. Кирпичев М.В. Моделирование тепловых устройств. – М.: Изв. ЭННИН АН СССР, т. 1, 1933.
7. Кирпичев М.В. Теория подобия. – М.: Академия Наук СССР, 1953. – 95 с.
8. Малахов Г.М., Безух В.Р., Петренко П.Д. Теория и практика обру-шенной руды. – М.: Недра, 1968. –
311 с.
9. Куликов В.В. Выпуск руды. – М.: Недра, 1980. – 303 с.
10. Корж В.А. Эквивалентные параметры кусков обрушенной руды в блоке// Разраб. рудн. месторожд. –
Кривой Рог: КТУ, 1996. – № 59. – С. 52-59.
11. Хартман К., Лецкий Э., Шефер В. и др. Планирование эксперимента в исследованиях технологичес-
ких процессов. – М.: Недра, 1977. – 552 с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33559 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:11:04Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ступнік, М.І. 2012-05-28T16:40:17Z 2012-05-28T16:40:17Z 2011 Моделювання випуску відбитої руди під переущільненим шаром в зоні можливого прориву глинистих порід / М.І. Ступнік // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33559 622.272:622.257.1 Лабораторным моделированием на эквивалентных материалах установлено зависимости уменьшения потерь и засорения руды в процессе ее выпуска с применением в верхней 
 части и со стороны висячего бока переуплотненного слоя руды. Laboratory simulation modeling on equivalent materials has determined the dependence of 
 ore lost and reduction in ore production through its applying at
 the top and the hanging layer side of the over compressed layers. uk Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Моделювання випуску відбитої руди під переущільненим шаром в зоні можливого прориву глинистих порід Modelling of broken ore drawing under recompressed layer in the zone of possible clay ore breakthrough Article published earlier |
| spellingShingle | Моделювання випуску відбитої руди під переущільненим шаром в зоні можливого прориву глинистих порід Ступнік, М.І. |
| title | Моделювання випуску відбитої руди під переущільненим шаром в зоні можливого прориву глинистих порід |
| title_alt | Modelling of broken ore drawing under recompressed layer in the zone of possible clay ore breakthrough |
| title_full | Моделювання випуску відбитої руди під переущільненим шаром в зоні можливого прориву глинистих порід |
| title_fullStr | Моделювання випуску відбитої руди під переущільненим шаром в зоні можливого прориву глинистих порід |
| title_full_unstemmed | Моделювання випуску відбитої руди під переущільненим шаром в зоні можливого прориву глинистих порід |
| title_short | Моделювання випуску відбитої руди під переущільненим шаром в зоні можливого прориву глинистих порід |
| title_sort | моделювання випуску відбитої руди під переущільненим шаром в зоні можливого прориву глинистих порід |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33559 |
| work_keys_str_mv | AT stupníkmí modelûvannâvipuskuvídbitoírudipídpereuŝílʹnenimšaromvzonímožlivogoprorivuglinistihporíd AT stupníkmí modellingofbrokenoredrawingunderrecompressedlayerinthezoneofpossibleclayorebreakthrough |