Капутин Ю.Е. Информационные технологии планирования горных работ (для горных инженеров)

Подождите немного. Документ загружается.

281

Рудник им. Кирова

Карьер 2

Карьер 1

Д Р О Б И Л К И

На обогатительную фабрику

Рис. 10.10. Схема рудопотоков рудника им. Кирова АО «Апатит»

В процессе исследований обрабатывались данные по качеству руды, полученные на рудниках

и АНОФ-2 АО"Апатит". Изменчивость качества руды изучалась вначале для массива одного из

блоков Кукисвумчоррского месторождения апатито-нефелиновых руд, а затем - для рудопотоков,

поступающих на обогащение.

10.9.1. Изменчивость качества руды в массиве.

Для исследований использована часть базы данных (блок 13/15 горизонта +252 м) , созданной

на Кировском руднике, и включающей в себя результаты опробования качества руды в процессе

эксплуатационной разведки. Таким образом, в исходной базе данных имелись сведения о 1015

пробах : керновых и штуфных (взятых из стенок подземных выработок), их условных координатах и

результатах опробования на содержание Р2О5 и Al2O3. Эти данные были введены в систему

Датамайн с соответствующим переходом к географической системе координат.

После корректировки полученных таким образом цифровых массивов были выполнены

статистические расчеты, которые показали хорошую их аппроксимацию нормальным

распределением (Рис. 10.11).

282

Рис. 10.11. Гистограмма и одновершинный закон распределения Р2О5 в массиве

Если попытаться подобрать к полученной гистограмме многовершинный закон распределения

(нормального), то мы получим картину (Рис. 10.12), по которой можно попытаться найти связь с

выделяемыми в запасах сортами (типами) руд.

Рис. 10.12. Многовершинное (нормальное) распределение Р2О5

Была проанализирована также корреляционная связь между содержаниями в руде Р2О5 и

Al2O3 (Kp), которая оказалась (Рис. 10.13) очень надежной (Коэффициент корреляции = 0.8449) и

выражается линейным уравнением

Al2O3 = 20.915 - 0.476 P2O5 (10. 11)

Если известны зависимости ( 11) для всех типов добываемых руд, то нет необходимости вести

тщательное опробование рудопотоков по обеим этим показателям.

283

Расчет экспериментальных вариограмм производился по программе VARDIR интегрированной

системы Датамайн. Исследовались 3 основные направления

Рис. 10.13 Диаграмма рассеяния содержаний Р2О5 и Al2O3 в пробах

изменчивости массива: по простиранию , по падению и вкрест простирания рудной залежи,

падающей в направлении с азимутом 64 град. под углом 25-30 град. Горизонтальная мощность

залежи достигает 200-250 м. На рисунке 10.14 приведены экспериментальные вариограммы и

подобранные к ним модели для содержания Р2О5 (по простиранию и падению).

Вариограммы по падению и по простиранию залежи примерно одинаковы, и это понятно.

Несколько больший эффект самородков в вариограмме по падению объясняется тем, что в этом

направлении расстояние между пробами больше. Зона корреляционного влияния проб по падению

залежи оказалась более значительной (350 м) чем по простиранию (250 м), что также соответствует

геологическим представлениям о месторождении.

Рис. 10.14. Вариограммы для рудного тела месторождения

Вариограммы для Р2О5 и Al2O3 похожи, т.к. существует надежная корреляционная связь

между этими показателями.

Вариограмма вкрест простирания залежи указывает на сильную зональность, т.е. чередование

богатых и бедных зон с периодом 120-140 м.

К экспериментальным вариограммам была подобрана пространственная одноструктурная

сферическая модель с параметрами:

1. Для Р2О5:

- эффект самородков Со = 7(A), 20(B), 40(C) , где - A,B,C - главные

284

Рис. 10.15. Вертикальное сечение блочной модели с содержаниями Al2О3

оси эллипсоида анизотропии;

- составляющая дисперсии С1 соответственно: 60, 47, 14,5;

- зона корреляционного влияния проб А = 50, 250, 350.

2. Для Al2O3 соответственно:

- Со= 3, 6, 10;

- С1= 17.5, 14.5, 10.5;

- А = 65, 300, 400.

Полученная модель вариограммы использовалась далее для построения блочной модели

очистного блока 13/15. Предварительно в базу данных были внесены координаты контуров рудной

залежи для основных геологических профилей. По ним с учетом границ блока была построена его

каркасная модель описывающая пространственный объем, занимаемый блоком в 3-х мерном

пространстве. Далее этот объем разбивался на множество элементарных блоков с основными

размерами: X= 10 м, Y= 10 м, Z=5 м. На границах очистного блока эти ячейки разбивались

дополнительно на 4-8 частей, чтобы максимально точно характеризовать очертания геологических

контуров рудной зоны, попадающей в блок.

Далее для каждой элементарной ячейки модели методом линейного 3-х мерного обычного

кригинга по данным эксплуатационного опробования массива рассчитывались показатели качества

руды: содержания Р2О5, Al2O3, возможная ошибка этих оценок - ESTVAR, количество проб, по

285

которым производилась 3-х мерная интерполяция. Вертикальное сечение модели блока показано на

рис. 10.15.

Оценка дисперсии изменчивости производилась стандартным геостатистическим методом с

помощью уравнения Криге и функции F. Дисперсия объемов vi в большом объеме V

рассчитывается по пространственной модели вариограммы массива, по которой для заданной

формы, размеров и ориентации блока vi определяется его функция F(vi). Эта функция является

средним значением вариограммы для всех точек указанного объема. Дисперсия исследуемого

показателя качества массива в объемах vi внутри объема V равна

D = F(V) - F(vi). ( 10.12)

Для ориентировочных расчетов D применялись следующие размеры блоков:

-V (тоннаж руды в средней секции очистного блока) = 150х15х70 м (или X* Y*Z)х 2.88 т/куб.м.

- vi = 10х10х1 м, 10х10х2.5 м, 10х10х5 м, 10х10х10 м, 10х10х20 м, 10х10х50 м, 10х10х70 м,

20х10х70 м, 40х10х70 м, 80х10х70 м,

соответственно умноженные на плотность.

Вид полученной зависимости дисперсии от объема порции руды показан на рис. 10.16.

Из рисунка видно, что изменчивость руды в массиве достаточно высокая, особенно по

показателю Р2О5.

Описанным способом можно выбрать такое размещение секций очистных блоков в

пространстве, их размеры, форму и ориентацию в пространстве, которое приведет к существенному

снижению изменчивости свойств выпускаемой руды. При этом естественно должна учитываться

также и технология выпуска руды из секций блоков.

Рис. 10.16.

Понятно, что для точного предсказания изменчивости руды в массиве на рудниках АО" Апатит"

необходимы подробные данные опробования качества руды по всем месторождениям.

10.9.2. Исследование изменчивости руды в потоках

Исследовались следующие рудопотоки:

- посоставное опробование методом гамма-гамма каротажа (ГГК) руды, поступающей на

АНОФ-2;

286

- ежесуточные данные по рудникам и АНОФ-2 по данным ГГК и химанализам сливов

классификаторов;

- 5-ти дневные данные по рудникам и АНОФ-2 (сливы);

- среднемесячные данные по рудникам.

Для каждого рудопотока рассчитывались статистические показатели, строилась гистограмма,

определялись экспериментальные одномерные вариограммы, к которым подбирались

соответствующие модели, и , наконец, рассчитывалась дисперсия изменчивости показателей Р2О5 в

зависимости от объема порции руды.

Используемый массив данных включал в себя 945 измерений содержания Р2О5 в составах

руды, поступающих на АНОФ-2 в течение октября - ноября 1994 г. Средний тоннаж руды одного

состава принимался равным 2500 тн.

Гистограмма массива данных, приведенная на рис. 10.17, показывает хорошую

аппроксимацию его с помощью нормального распределения.

Вариограммы для посоставных проб (Рис. 10.18.) строились в одном направлении с лагом,

равным тоннажу руды в одном составе.

На этом же рисунке показана подобранная к экспериментальной вариограмме 2-х структурная

сферическая модель с параметрами:

Со=0.9, С1= 1.5, А1=100, С2=0.8, А2=1500.

На графике вариограммы по шкале Х отложен тоннаж руды, поступающей на фабрику. Этот

график свидетельствует о том, что в данном рудопотоке существует 2 структуры изменчивости:

первая - наблюдается внутри порций объемом 100-120 тыс тн и отличается быстрым уменьшением

корреляционной связи между показателями опробования с увеличением размера порции, а вторая -

характеризуется относительно плавным снижением взаимного корреляционного влияния порций

руды в интервале от 100 до 1500 тыс. тн.

Рис. 10.17. Гистограмма распределения посоставных проб АНОФ-2 в течение 2-х

месяцев

287

Рис. 10.18. Вариограмма и модель по результатам посоставного опробования на

АНОФ-2

Изменчивость качества руды в потоке изучалась с помощью функции F, рассчитываемой для

одномерных отрезков, соответствующих 1, 5, 10, 50, 100, 200, 300, 500 и 1000 тыс.тн руды.

Дисперсия определялась по формуле 2 для V= 1000 и 300 тыс.тн. Второй объем выбран для

последующего сопоставления соответствующих данных для массива и рудопотоков.

Результаты вычислений показаны на рис.10.19.

На этом и следующих рисунках буквами обозначены:

а - График для объема V = 1000 тыс. тн

б - То же для V = 300 тыс.тн.

Как видно из графика, допустимая дисперсия колебаний Р2О5 обеспечивается только для

объемов 200 (для V=300 тыс.тн) - 400 тыс тн, что существенно превышает нормативы по качеству

руды.

Рис. 10.19.

288

На следующем этапе изучались данные суточного опробования руды на АНОФ -2 в течение

6.5 месяцев (с марта по октябрь 1994 г.). При этом анализ производился как по рудникам, так и в

целом по АНОФ (по данным ГГК и сливов классификаторов).

В процессе исследований были рассчитаны экспериментальные вариограммы для всех видов

суточного опробования на АНОФ-2. Вариограммы, полученные для суммарного рудопотока по

данным ГГК и сливов классификаторов очень похожи (Рис. 10.20).

К этим вариограммам можно подобрать следующие 2-х структурные сферические модели

(модель для ГГК показана на рисунке) :

ГГК: Со=0.15, С1=0.5, А1=200, С2=0.23, А2=2000;

СЛИВЫ: Со=0.1, С1=0.6, А1=150, С2=0.24, А2=2000.

Рис. 10.20. Вариограммы и модель для суточного опробования руды на АНОФ-2

Для всех полученных вариограммных моделей упомянутым выше методом были рассчитаны

функции F и дисперсии содержания Р2О5 в различных порциях руды для вариантов V=1000 и 300

тыс.тн. Результаты вычислений показаны на рис 10.21.

289

Рис. 10.21. Графики изменчивости качества руды по данным геофизического опробования

Из последнего графика также отчетливо видно, что требуемая дисперсия 0.25 %% в течение

месяца достигается только в объемах не менее 200 -250 тыс.тн, т.е. значительно больших чем

суточные.

Далее были проанализированы результаты опробования руды по периодам: : дней и месяц.

Однако, из-за незначительного количества наблюдений этот анализ не дал надежных результатов.

10.9.3. Выводы по результатам исследования

В целом управление работой системы рудопотоков на АО "АПАТИТ" функционирует

удовлетворительно и обеспечивает серьезное улучшение однородности качества руды,

поступающей на обогащение, по сравнению с рудой, залегающей в массиве месторождений. На рис.

10.22. показано соотношение изменчивости порций руды: в массиве (верхняя кривая), в среднем

рудничном рудопотоке, поступающем на АНОФ-2 (средняя кривая) и в суммарном рудопотоке

АНОФ-2 по данным посоставного опробования (нижняя кривая).

Но такое сглаживание происходит по большей мере СТИХИЙНО из-за случайного

перемешивания в общем рудопотоке большого числа порций руды различного качества, добытых в

десятках различных мест нескольких месторождений. Количество одновременно работающих на

рудниках АО забоев настолько велико, что по нашему мнению можно обеспечить на входе

АНОФ практически любую степень однородности руды. И это легко может быть доказано

соответствующими расчетами.

На самом деле рудники не могут сегодня дать достоверный прогноз качества добываемой

руды, о чем свидетельствует хотя бы соотношение плановых (прогнозных) и фактических

среднемесячных показателей по Кировскому руднику, рис. 10.23.

290

Рис. 10.22.

Рис. 10.23.

На рудниках (за исключением Восточного) специалисты не имеют точной информации о

качестве руды, отгружаемой в данный момент и сутки на обогатительную фабрику. Колебания

среднесуточных показателей далеко выходят за границы +/- 1%, о чем говорят графики колебаний

среднесуточных содержаний Р2О5 в течение 30 дней в марте-апреле 1994 г., рис. 10.24.