Моделирование процесса смешивания при выпуске рудной массы

В процессе стабилизации состава рудного сырья выполняются два вида действий: усреднение, т.е. обеспечение среднего уровня показателя качества в определенном объеме добытой рудной массы, и смешение, при котором достигается равномерное распределение полезного компонента в этом объеме. При этом организационные мероприятия, которые включают в себя планирование, организацию горного производства и управление им, направлены в основном на усреднение руды. В свою очередь, производственно-технологические работы, которые различаются в зависимости от типа рудничного смесителя и могут быть механическими (машинными) устройствами или горнотехническими сооружениями (рудоспуск, бункер), в основном связаны с механическим смешиванием разнокачественных объемов рудной массы. Соответственно целесообразно по отдельности оценивать усреднительные и смесительные возможности способов стабилизации с учетом их функциональных особенностей. Актуальность работы определяется тем, что технологическая схема рудника включает в себя ряд рудоспусков (капитальный, участковый, блоковый и др.), по которым происходит перепуск и перемешивание добытого сырья. Вместе с тем в процессе выпуска из рудоспуска рудная масса физически смешивается, и показатели ее качества трансформируются. Проблему недостатка информации о процессе трансформации как самого качества полезного ископаемого, так и показателей его изменчивости стремятся решить путем моделирования. Анализ производственных данных и результатов физического моделирования показывает, что перепуск в наибольшей мере влияет на стабильность состава рудной массы, если в технологической схеме рудника не применяются специализированные средства смешения. В рудоспуске процесс смешения происходит с использованием сил гравитации, что делает его наименее энергозатратным средством стабилизации среди других типов смесителей. В публикации рудоспуск рассматривается как мощный смеситель в технологической схеме рудника, который способен снизить размах колебаний качественных показателей в определенных объемах добычи и стабилизировать ее качество. Эффективность смесительной способности рудоспуска определяется его параметрами и особенностями движения в нем рудной массы при загрузке и выпуске, поэтому задача исследования равномерного распределения полезных компонентов (смешивания) в процессе выпуска рудной массы является актуальной. В работе представлена оценочная модель с дополнительными возможностями, по которой устанавливается распределение вероятностей перемещения частиц при выпуске рудной массы на базе стохастического моделирования выпуска руды из рудоспуска. Моделирование осуществлялось на компьютере с использованием математического аппарата теории случайных функций и выводом результатов в форме графиков на дисплей. Изучение процесса смешивания рудной массы начинается с рассмотрения процесса выпуска через нижний люк рудоспуска, т.е. через одиночное отверстие. В ходе компьютерного моделирования была установлена зависимость распределения вероятности выхода центральной ячейки, в соответствии с которой формируется траектория перемещения частиц от показателя сыпучести рудной массы. На основе установленной зависимости были определены соответствующие значения коэффициента сопротивления истечению руды с учетом диаметра эллипсоида выпуска.В результате статических испытаний доказано, что чем выше сыпучесть рудной массы, тем меньше значение коэффициента сопротивления истечению и больше диаметр эллипсоида выпуска, т.е. объем эллипсоида выпуска рудной массы более широкий «площадной». Широкий выпуск увеличивает площадь контакта слоев разнокачественных руд и создает возможность для более эффективного смешения рудной массы. На основании результатов моделирования процесса смешивания при выпуске рудной массы предложены изменения конструкции рудоспуска и создание специального стабилизационного комплекса в технологической схеме рудника, который создаст возможность для более эффективного смешения рудной массы.

Ключевые слова: стабилизация, рудная масса, рудоспуск, бункер, процесс смешивания, стохастическое моделирование, оценочная модель, зависимость рапределения, коэффициент сыпучести, форма выпуска.
Как процитировать:

Туртыгина Н. А. Моделирование процесса смешивания при выпуске рудной массы // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 1. – С. 146–159. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-1-0-146-159.

Благодарности:
Номер: 1
Год: 2021
Номера страниц: 146-159
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.013.364:622.646
DOI: 10.25018/0236-1493-2021-1-0-146-159
Дата поступления: 28.01.2020
Дата получения рецензии: 27.04.2020
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.12.2020
Информация об авторах:

Туртыгина Наталья Александровна — канд. техн. наук, доцент, Норильский государственный индустриальный институт, e-mail: natyrtigina@mail.ru.

 

Контактное лицо:
Список литературы:

1. Туртыгина Н. А., Охрименко А. В., Ковальчук А. А. Планирование горных работ как организационный способ управления качеством минерального сырья в рудничной системе // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — СВ 17. — С. 3–11. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-5-17-3-11.

2. Лаптев В. В. Анализ исследований в области компьютерного моделирования процесса выпуска руды для систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород // Проблемы недропользования. — 2018. — № 2. — С. 107 — 112. DOI: 10.25635/2313-1586.2018.02.107.

3. Туртыгина Н. А., Охрименко А. В. Количественная оценка природной изменчивости качества медистых руд, залегающих в кровле интрузива // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 8. — С. 146–156. DOI: 10.25018/0236-1493-201908-0-146-156.

4. Туртыгина Н. А., Охрименко А. В. Циллиакус К. С., Волков Н. А. Установление истинных параметров рудоспуска для определения стабилизирующей способности рудничного смесителя // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — СВ 2. — С. 3—15. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-3-2-3-15.

5. Голик В. И., Лукьянов В. Г., Комащенко В. И. Моделирование качества руд при технологии с обрушением // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2016. — Т. 327. — № 10. — С. 6–12.

6. Rayo J. D., Mercado J. M., Encina V. Simulation of block caving operation using a discrete element method (DEM) / Conference Paper of Minin 2016 — 6th International Conference on Innovation in Mine Operations, Santiago, Chile.

7. Чурсин С. М. Установление усреднительного воздействия рудоспусков на рудопотоки подземных рудников: Автореферат дис. кандидата технических наук. — М.: МГИ, 1992. — 16 с.

8. Ломоносов Г. Г. Производственные процессы подземной разработки рудных месторождений: монография. — М.: Изд-во «Горная книга», 2013. — 512 с.

9. Mohamed F., Riadh B., Abderazzak S., Radouane N., Mohamed S., Ibsa Т. Distribution analysis of rock fragments size based on the digital image processing and the kuz-ram model cas of jebel medjounes quarry // Aspects in Mining & Mineral Science. 2018. Vol. 2. No 4. Pp. 325–329.

10. Кабелко С. С., Дунаев В. А., Герасимов А. В. Компьютерная технология прогнозной оценки показателей выпуска руды при разработке месторождений системами с обрушением руды и породы // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2018. — № 8. — С. 54—61.

11. Мустафин В. И. Обоснование параметров этажного торцевого выпуска при двухъярусном расположении буродоставочных выработок: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. — М., 2015.

12. Павлишина Д. Н., Шумилов П. А., Терещенко С. В. Разработка программного модуля «Управление качеством руды» / Сборник научных трудов КФ Петр ГУ. — Апатиты: Изд-во КФ Петр ГУ, 2015. — С. 27—30.

13. Oggeri C., Oreste P. Underground quarrying for marble: stability assessment through modelling and monitoring // International Journal of Mining Science (IJMS). 2015. Vol. 1. No 1. Pp. 35–42.

14. Matthews T. Dilution and ore loss projections: Strategies and considerations / Mining: Navigating the Global Waters: 2015 SME Annual Conference and Expo and CMA 117th National Western Mining Conference. — Denver, United States, 15–18 February 2015. — Pp. 529–532.

15. Schwarz S., Richardson J. M. Modeling and simulation of mineral processing circuits using JK Sim Met and JK Sim Float / SME Annual Meeting & Exhibit (SME 2013) and CMA 115th National Western Mining Conference: Proceedings of a meeting held 24–27 February 2013, Denver, Colorado, USA. NY: Curran Associates, Inc., 2013.

16. Горная промышленность: [сайт]. URL: https://mining-media.ru/ru/.

17. Горный журнал: [сайт]. URL: http://www.rudmet.ru/catalog/journals/1/.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.