2.4. Потери и разубоживание руды

Важнейшими показателями эффективности разработки месторождений полезных ископаемых являются показатели извлечения или потери и разубоживание руды.

Потери – часть балансовых запасов полезных ископаемых, неизвлеченная в процессе разработки месторождения.

Разубоживание – потеря качества полезного ископаемого в процессе его добычи или снижение содержания полезного компонента в добытой руде по сравнению с содержанием его в балансовых запасах за счет прихвата пустых пород.

Оба эти показатели взаимозависимы и согласно Федерального закона «О недрах» (№ 127 ФЗ от 03.03.1995 г., раздел III «Рациональное использование и охрана недр») подлежат нормированию и учету.

Согласно единой классификации М.И. Агошкова [1986] и принятой в «в Типовых методических указаниях по определению, нормированию, учету и экономической оценке потерь твердых полезных ископаемых при их добыче», потери руды делятся на два класса: общерудничные и эксплуатационные (табл. 2.1).

Общерудничные потери устанавливаются при проектировании будущего предприятия и уточняются в процессе разработки месторождения. В состав их входят полезное ископаемое, заключенное в охранных целиках около капитальных горных выработок, под зданиями и сооружениями, под водоемами, водоносными горизонтами и т.д. Размеры охранных целиков под объектами, расположенными в зоне влияния горных работ, должны быть экономически и технически оправданными и обеспечивать следующие условия:

• сохранность объектов, безопасность нахождения людей в подрабатываемых участках земной коры, охраняемых зданиях и сооружениях;

• безопасность ведения горных работ;

• исключение излишних потерь руды при консервации запасов руды под охраняемыми объектами.

Эксплуатационные потери подлежат экономическому обоснованию и нормированию. Часть этих потерь – в целиках у мест завалов, затоплений, пожаров в подработанных участках, в бортах залежей – нередко является результатом неправильного ведения горных работ и отступления от проектных решений. Такие потери относятся к сверхнормативным и предприятие наказывается штрафными санкциями.

Таблица 2.1

Единая классификация потерь твердых полезных ископаемых при разработке рудных месторождений [М.И. Агошков, 1986]

Класс	Группа	Вид потерь полезного ископаемого
1. Общерудничные потери		Под объектами горного производства (около капитальных выработок по границам горного отвода, шахтного поля, под горнотехническими сооружениями). Под объектами, не связанными с горным производством (под водоемами, природными объектами, коммуникациями и т.д.)
2. Эксплуатационные потери	Потери полезного ископаемого в массиве	В недоработанной части целиков, у подготовительных выработок (междублоковые, междуэтажные, междупанельные целики). В целиках внутри выемочного участка (блока, камеры, панели). В лежачем, висячем боках по верхней и нижней границам залежи. Между выемочными слоями. В подработанных участках месторождения. В целиках у геологических нарушений. В целиках затопленных, заваленных, газоопасных участков.
	Потери отделенного от массива отбитого полезного ископаемого	В подготовительных и очистных забоях при совместной выемке и смешивании с вмещающими породами. Оставленного в выработанном пространстве: на лежачем боку, от смешивании с обрушенными породами при выпуске; в закладке; на транспортных путях горного предприятия.

Источником разубоживания руды является:

• засорение руды пустыми породами с висячего и лежачего боков при отбойке по контактам залежей;

• отслоение пород с боков залежи при выпуске руды;

• при выпуске руды под обрушенными налегающими породами;

• от потерь отбитого полезного ископаемого с повышенным содержанием полезных компонентов особенно при рудах, склонных к сегрегации (сегрегация – склонность рудных минералов при хрупком разрушении скапливаться в мелких классах с повышенным содержанием полезных компонентов и оседать в нижней части слоя отбитой руды);

• от совместной отбойки рудной залежи с включениями пустых пород или забалансовых участков, именуемое конструктивным разубоживанием.

Показатели полноты извлечения полезного ископаемого из недр измеряются в долях единиц и в отчетной документации приводятся в процентах.

Потери полезного ископаемого Р определяются как отношение потерянных балансовых запасов (Р_в) к количеству погашенных (отработанных) балансовых запасов (В):

Р =(Р_в / В) × 100, %. (2.1)

Потери полезного компонента – это количество потерянного полезного компонента, содержащегося в потерянном полезном ископаемом. Этот показатель определяется как:

Р_м = ((Р_в × с_р) / (В × с)) · 100, %, (2.2)

где с и с_р – это соответственно, средние содержания полезных компонентов в балансовых запасах и потерянном полезном ископаемом.

Разубоживание руды (R) определяется отношением породы при отбойке и выпуске полезного ископаемого Q_п к добытой рудной массе. Объем или тоннаж добытой руды равен сумме погашенных балансовых запасов и объему прихваченной породы за минусом потерянной части балансовых запасов.

R = Q_п / (В – Р_в + Q_п). (2.3)

Содержание металла в добытой рудной массе (а) определяется:

а = с × (1 – R). (2.4)

В случае невозможности точного установления потерянной части полезного ископаемого и поступившей в руду породы разубоживание определяется по следующему выражению:

R = (с – а) / с. (2.5)

Полнота извлечения запасов из недр выражается коэффициентом извлечения полезного ископаемого (К_н.). Для рудных месторождений, качество которых характеризуется содержанием полезного компонента, этот коэффициент определяется отношением количества полезного компонента в добытой руде (Q × а) к количеству полезного компонента в погашенных при разработке балансовых запасах (В · с):

К_н = (Q × а) / (В × с). (2.6)

Этот коэффициент характеризует полноту извлечения полезного ископаемого из недр при добыче и учитывает: фактические потери балансовых запасов в недрах и прирост полезного компонента с примешанными породами. Он также отражает снижение качества полезного ископаемого вследствие потерь в недрах обогащенных участков и мелких классов руды, склонных к сегрегации.

Изменение качества полезного ископаемого при добыче выражается коэффициентом изменения качества. При разработке металлических руд, горно-химического сырья коэффициент изменения качества при добыче выражается отношением содержания полезного компонента в добытом полезном ископаемом (а) и в погашенных балансовых запасах (с):

К_к = а / с. (2.7)

Для многокомпонентных руд, полезных ископаемых, ценность которых измеряется сортностью (например, выход и размеры товарных блоков при добыче мрамора, гранита и т.д.) коэффициент изменения качества определяется как отношение валовой ценности 1 т добытого сырья (Ц_д) к ценности 1 т его балансовых запасов (Ц_б):

К_к = Ц_д / Ц_б. (2.8)

Определение и учет потерь и разубоживания полезного ископаемого, коэффициентов качества и полноты его извлечения при добыче ведутся в целях:

• контроля за соблюдением проектных и нормированных показателей эксплуатации недр;

• выявление источников сверхнормативных количественных и качественных потерь и причин их образования;

• разработке мероприятий и совершенствования технологии добычи и переработки сырья с целью достижения максимальной экономической эффективности от эксплуатации недр.

Пример. Предположим, что при отработке блока с балансовыми запасами 200,0 тыс. т. и содержанием олова в руде 0,8% допущены потери в целиках – 12,0 тыс.т. и в основании блока – 4 тыс.т. отбитой руды. Количество пустой породы, примешанной к отбитой руде, составило 40,0 тыс.т. Определить показатели извлечения руды из блока, пользуясь формулами 2.1 – 2.6.

Потери руды определяются:

Р = ((12,0 + 4,0) / 200) · 100 = 8%

Разубоживание руды составит:

R = (40,0 / ((200,0 – 12,0 – 4,0) + 40,0))) · 100 = 17,9%

Содержание металла в добытой руде:

а = 0,8 (1,0 – 0,179) = 0,66%

Коэффициент извлечения запасов:

К_н = [((200,0 – 12,0 – 4,0) + 40,0) · 0,66] / (200,0 · 0,8) = 0,924

Коэффициент изменения качества:

К_к = 0,66 / 0,8 = 0,825

Методы определения показателей извлечения руды. Определение и учет потерь и разубоживания руды на горнодобывающих предприятиях осуществляется геолого-маркшейдерской службой. Учет ведется по этажу, участку, блоку, панели. Качество руды (рудной массы), поступившей на обогатительную фабрику для переработки, контролируется специальной службой, которая регулярно производит контрольные анализы химико-аналитическими и геофизическими методами.

На обогатительной фабрике обязательно взвешиваются и опробуются «хвосты» (отходы обогащения), промпродукты и концентраты. По этим данным составляется баланс металла, который показывает, сколько и с каким содержанием переработано руды, сколько металла добыто рудником из недр. Результаты баланса сравниваются с отчетными данными геолого-маркшейдерской службы и, в случае необходимости, при расхождении последние корректируют.

На подземных рудниках используют прямые и косвенные методы определения показателей излечения.

При прямых методах количество потерянного полезного ископаемого в недрах устанавливается непосредственными замерами по источникам их образования. Особенно важно их применение при разработке весьма сложных месторождений с крайне неравномерным распределением полезных компонентов в залежах.

Потери руды в целиках различного назначения определяются на основе маркшейдерских, инструментальных, звуколокационных и радиолокационных съемок, нанесенных на планы и разрезы. Потери по контуру рудного тела при отбойке (в лежачем и висячем боках) устанавливаются замерами площадей обнажения рудного тела. Мощность потерянной части устанавливается задиркой (на жильных месторождениях мощностью до 2,5 – 3,5 м), опробованием пройденных в ней шпуров, скважин, геофизическими методами и т.д.

Количество отбитой потерянной руды на лежачем боку залежи в основании камер, от просыпания в закладку, при погрузке, разгрузке, транспортировке, при совместной выемке с обрушенными породами устанавливается специальными контрольными замерами. Общие потери металла определяют суммированием их по источникам образования:

, (2.9)

где i = 1, 2, ….. n – индексы источников потерь полезных компонентов;

П_i – потерянное количество запасов руды по источникам, т;

a_i – содержание металла в i – том виде потерь, %, кг;

с – среднее содержание металла в погашенных балансовых запасах, %, кг.

Разубоживание руды при прямом методе принято определять как отношение количества примешанной породы (Q_пор.) к общему количеству добытой рудной массы (Q). Коэффициент разубоживания:

R = Q_пор. / Q. (2.10)

При разработке маломощных рудных тел в условиях выемки со шпуровой отбойкой руды геологической службой проводится регулярное измерение и документация ширины очистного пространства (m₀), мощности жилы (m_ж) и полноты ее оконтуривания. В этом случае коэффициент разубоживания определяется по формуле:

, (2.11)

где γ_р и γ_п – соответственно, объемный вес руды и породы.

Прямые методы установления показателей извлечения более точны, но область их применения ограничена. При системах разработки с массовым обрушением руды обычно используются косвенные методы. При этом замеряют количество и качество погашенных балансовых запасов (В) и добытой рудной массы (Q) и рассчитывают потери и разубоживание по формулам:

, (2.12)

, (2.13)

где с и b – соответственно, содержание металла в погашенных балансовых запасах и во вмещающих породах.

Исходные данные для расчетов P и R определяются следующим образом. Балансовые запасы блока (панели) подсчитываются по данным эксплуатационной разведки и геолого-маркшейдерской документации (геологическим планам, разрезам). Количество добытой рудной массы, поданной на обогащение, обычно определяется весовым методом.

Содержание металла в балансовых запасах (с) находится опробованием рудного массива при проведении подготовительных, нарезных и очистных выработок, а также разведочных и взрывных скважин. Содержание металла во вмещающих (налегающих) породах определяют аналогично, как и в балансовых запасах.

Содержание металла в добытой руде устанавливают опробованием ее в транспортных средствах, отборам ее по принятой сетке с последующим химическом анализом в лаборатории или радиометрическими методами.