RU147743U1 - PHYSICAL MODEL FOR THE STUDY OF THE BULK PROPERTIES OF ORE ROCK MATERIALS - Google Patents

Abstract

Физическая модель для исследования сыпучих свойств рудопородных материалов, слагающих подвижную защитную подушку, включающая сварную металлическую двухсекционную конструкцию коробообразной формы, устанавливаемую в предварительно пройденные шурфы или пробуренные нисходящие вертикальные скважины большого диаметра, приемный бункер, оборудованный в первой секции для загрузки исследуемого материала, подъемное устройство, оборудованное во второй секции для подъема отработанного материала на поверхность, отличающаяся тем, что приемный бункер дополнительно оборудован колосниковым вибрационным грохотом, оросительной установкой имитации атмосферных осадков, измерительными датчиками температуры и влажности исследуемого материала, при этом в первой секции установлены наклонная перфорированная дека и воздушный контур, снабженные датчиком измерения депрессии воздушного потока.A physical model for studying the bulk properties of ore-rock materials composing a movable protective cushion, including a welded metal two-section box-shaped structure installed in pre-drilled pits or drilled downward vertical wells of large diameter, a receiving hopper equipped in the first section for loading the material under study, a lifting device, equipped in the second section for lifting the spent material to the surface, characterized in that the receiving hopper further vibrating screen equipped with a grate, irrigation installation simulate rainfall, temperature measuring sensors and the humidity of the material, wherein a first section mounted inclined perforated deck and air circuit provided with a sensor measuring the airflow depression.

Description

Полезная модель относится к горному делу и может быть использована при натурных исследованиях тепло и массообменных процессов, сыпучих свойств кусковых геоматериалов подвижной предохранительной подушки, отсыпаемой на дне отработанного карьера для защиты рудника от неблагоприятных факторов, при последующей нисходящей доработке вертикального рудного тела системой с принудительным обрушением, в том числе в условиях криолитозоны.The utility model relates to mining and can be used for field studies of heat and mass transfer processes, bulk properties of lumpy geomaterials of a movable safety cushion dumped at the bottom of an exhaust pit to protect the mine from adverse factors, with subsequent downward refinement of the vertical ore body by a system with forced collapse, including under conditions of cryolithozone.

Наиболее близкой к предлагаемой модели по технической сущности и достигаемому результату, является подземная натурная модель, сконструированная в институте «Якутнипроалмаз» и предназначенная для натурного моделирования процессов выпуска руды из счистных блоков при отработке верхних горизонтов на руднике «Удачный» АК «АЛРОСА» (см. Александров И.Н., Шубин Г.В. и др. Экспериментальные исследования физико-механических и технологических свойств руды Удачнинского месторождения для оценки их сыпучести в процессе выпуска. ГИАБ. Тематическое приложение «Физика горных пород», с. 416-423. М.: Изд-во МГГУ, 2006).The closest to the proposed model in terms of technical nature and the achieved result is an underground full-scale model constructed at the Yakutniproalmaz Institute and designed for full-scale modeling of the processes of ore extraction from cleaned blocks during mining of upper horizons at the Udachny mine of ALROSA (see Alexandrov I.N., Shubin G.V. et al. Experimental studies of the physicomechanical and technological properties of the ore of the Udachninsky deposit to assess their flowability during the production process. Appendix "Rock Physics", pp. 416-423. M: Publishing House of Moscow State University, 2006).

Модель представляет собой специально пройденный восстающий (рудоспуск) высотой 15 м, сечением 9 м, в верхней (устьевой) части которого установлен решетчатый грохот для сортировки загружаемой с использованием погрузочно-доставочной машины руды, на полную высоту выработки. Загруженная руда насыщается минерализованной рудничной водой, с помощью приборов осуществляется ее температурный контроль, исследуются процессы слеживания, смерзания замагазинированной на длительный период руды (от 16 до 52 суток) при отрицательных температурах рудничной атмосферы, руды и окружающих пород.The model is a specially passed uprising (ore launch) with a height of 15 m, a cross section of 9 m, in the upper (wellhead) part of which there is a trellised screen for sorting the ore loaded using a loading and delivery machine, to the full height of production. The loaded ore is saturated with mineralized mine water, temperature control is carried out with the help of instruments, the processes of caking, freezing of ore mined for a long period (from 16 to 52 days) at negative temperatures of the mine atmosphere, ore and surrounding rocks are studied.

Основными недостатками вышеописанной модели являются:The main disadvantages of the above model are:

- невозможность обеспечивать реальные поверхностные температурные условия эксплуатации защитной подушки, в частности, поддерживать в подземном пространстве низкие отрицательные, а так же высокие положительные температуры;- the inability to provide real surface temperature operating conditions of the protective pillow, in particular, to maintain low negative and high positive temperatures in the underground space;

- отсутствует возможность регулирования интенсивности вибрационных воздействий на исследуемый геоматериал, происходящих в действующем руднике от взрывной волны;- there is no possibility of regulating the intensity of vibrational impacts on the studied geomaterial occurring in an existing mine from a blast wave;

- крайне затруднительна регулировка разности депрессий в восстающем и, как следствие, интенсивности просачивания вентиляционного воздуха через замагазинированный геоматериал;- it is extremely difficult to adjust the difference between the depressions in the uprising and, as a result, the intensity of ventilation air seepage through the stained geomaterial;

- ведение исследований на модели в стесненных подземных условиях сопряжено с целым рядом сложностей и неудобств.- conducting research on the model in cramped underground conditions is fraught with a number of difficulties and inconveniences.

Задача настоящей полезной модели расширение диапазона моделируемых параметров и факторов, определяющих оптимальные технологические режимы технической мелиорации геоматериала и ее возведения.The objective of this utility model is to expand the range of simulated parameters and factors determining the optimal technological modes of technical reclamation of geomaterial and its construction.

Технический результат, получаемый при использовании устройства, выражается в упрощении конструкции устройства, а также обеспечении моделирования исследования тепло- и массообменных процессов, сыпучих свойств геоматериалов.The technical result obtained when using the device is expressed in simplifying the design of the device, as well as providing simulation studies of heat and mass transfer processes, bulk properties of geomaterials.

Для решения поставленной задачи физическая модель углубленного типа для натурных исследований сыпучих свойств кусковых рудопородных материалов, слагающих подвижную защитную подушку, включающая сварную металлическую двухсекционную конструкцию коробообразной формы, устанавливаемую в предварительно пройденные шурфы или пробуренные нисходящие вертикальные скважины большого диаметра, приемный бункер, оборудованный в верхней части первой секции для загрузки исследуемого материала, подъемное устройство для подъема отработанного материала на поверхность, оборудованное во второй секции, отличается тем, что в целях имитации атмосферных и рудничных горно-технических условий и беспрепятственного продвижения исследуемого геоматериала, установка дополнительно оборудована колосниковым вибрационным грохотом, наклонной перфорированной декой и воздушным контуром, при этом для измерения температуры и влажности исследуемого материала, депрессии воздушного потока модель оснащена измерительными датчиками, а для его увлажнения в летний период - оросительной установкой.To solve this problem, an in-depth physical model for field studies of the bulk properties of lump ore-rock materials composing a movable protective cushion, including a welded metal two-section box-shaped structure installed in pre-drilled boreholes or drilled downward vertical wells of large diameter, a receiving hopper equipped in the upper part the first section for loading the test material, a lifting device for lifting the spent mate The rial on the surface equipped in the second section is characterized in that in order to simulate atmospheric and mine mining conditions and the unhindered advancement of the studied material, the installation is additionally equipped with a grate vibrating screen, an inclined perforated deck and an air circuit, while measuring temperature and humidity the studied material, airflow depression, the model is equipped with measuring sensors, and for its moistening in the summer period - with an irrigation system.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the claimed solution with the features of the prototype indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

Совокупность признаков полезной модели обеспечивает решение заявленной технической задачи, а именно, расширение диапазона моделируемых параметров и факторов тепло и массообменных процессов, сыпучих свойств геоматериалов.The combination of features of the utility model provides a solution to the stated technical problem, namely, expanding the range of simulated parameters and factors of heat and mass transfer processes, bulk properties of geomaterials.

Включение в конструкцию установки вибрационного грохота позволяет имитировать и регулировать вибрационные колебания, вызываемые взрывной волной при ведении взрывных работ в руднике, что способствует нисходящему продвижению слоя геоматериала без образования зависаний.The inclusion of a vibrating screen in the design of the installation allows you to simulate and control the vibrational vibrations caused by the blast wave during blasting in the mine, which contributes to the downward movement of the geomaterial layer without freezing.

Включение в модель воздушного контура, обеспечивающего принудительный восходящий поток воздуха (который в обязательном порядке циркулирует в действующем руднике), создает возможность регулирования вентиляционного и температурного режимов путем регулирования скорости и температуры вентиляционного потока.The inclusion in the model of the air circuit, which provides forced upward air flow (which must be circulated in the existing mine), makes it possible to control the ventilation and temperature conditions by adjusting the speed and temperature of the ventilation stream.

Немаловажными являются так же следующие факторы:The following factors are also important:

- удобство проведения исследований и обслуживания углубленной установки в сравнении с подземной;- the convenience of research and maintenance of the in-depth installation in comparison with the underground;

- установка не сложна по конструкции и может быть изготовлена кустарным способом в механических мастерских рудника;- the installation is not complicated in design and can be made by handicraft in the mechanical workshops of the mine;

- полученные результаты исследований имеют высокую представительность, т.к. используются для исследований природные кусковые геоматериалы и воспроизводятся реальные погодные и технологические условия эксплуатации защитной подушки.- the obtained research results are highly representative, because natural lumpy geomaterials are used for research and real weather and technological operating conditions of the airbag are reproduced.

Заявляемая модель иллюстрируется чертежом (см. фиг.), где показан общий вид установки.The inventive model is illustrated in the drawing (see Fig.), Which shows a General view of the installation.

Условные обозначения, принятые на чертеже: 1 - исследуемый рудопородный материал; 2 - приемный бункер; 3 - компрессор; 4 - воздушный контур; 5 - лебедка; 6 - люк; 7 - колосниковый вибрационный грохот; 8 - наклонная перфорированная дека; 9 - разгрузочное окно; 10 - первая секция установки; 11 - вторая секция установки; 12 - подъемный сосуд (бадья); 13 - подъемный кран; 14 - зумпф; 15 - водяной насос; 16 - оросительная установка; 17 - водяной насос; 18 и 19 - датчики для замера температуры и влажности; 20 - воздушный депрессиометр.Symbols adopted in the drawing: 1 - studied ore-rock material; 2 - receiving hopper; 3 - compressor; 4 - air circuit; 5 - winch; 6 - hatch; 7 - grate vibrating screen; 8 - inclined perforated deck; 9 - unloading window; 10 - the first section of the installation; 11 - the second section of the installation; 12 - lifting vessel (tub); 13 - crane; 14 - sump; 15 - water pump; 16 - irrigation installation; 17 - a water pump; 18 and 19 - sensors for measuring temperature and humidity; 20 - air depressiometer.

Установка возводится на дневной поверхности вблизи отработанного карьера, состоит из двух сварных металлических соединенных коробообразных секций, опускаемых в предварительно пройденные шурфы или пробуренные вертикальные, нисходящие скважины большого диаметра. Первая секция в верхней части оборудуется приемным бункером и механизмами обеспечивающими продвижение исследуемого геоматериала сверху вниз в восходящем воздушном потоке, вторая секция служит для подъема отработанного материала.The installation is being built on the day surface near the spent quarry, it consists of two welded metal connected box-shaped sections, lowered into previously drilled pits or drilled vertical, downward wells of large diameter. The first section in the upper part is equipped with a receiving hopper and mechanisms providing advancement of the studied geomaterial from top to bottom in the ascending air flow, the second section serves to lift the spent material.

Исследования на модели проводят в следующем порядке. Предварительно подготовленный, прошедший техническую мелиорацию рудопородный материал 1, предназначаемый для возведения защитной подушки, загружается погрузчиком в приемный бункер 2 с образованием ровного слоя одинаковой плотности, затем при помощи компрессора 3 подается сжатый воздух в воздушный контур 4, лебедкой 5 открывается люк 6 с одновременным включением колосникового вибрационного грохота 7, обеспечивающего продвижение породного слоя под действием собственного веса до наклонной перфорированной деки 8, по которой через разгрузочное окно 9, прорезанное в первой секции установки 10, попадает во вторую секцию установки 11, оборудованную подъемным сосудом (бадьей) 12, которая после наполнения с помощью подъемного крана 13 поднимается на поверхность.Studies on the model are carried out in the following order. The pre-prepared ore-rock material 1, which has undergone technical reclamation, intended for erecting a protective cushion, is loaded by a loader into the receiving hopper 2 with the formation of an even layer of the same density, then compressed air is fed into the air circuit 4 using a compressor 3, the hatch 6 opens with a winch 5 and simultaneously turns it on grate vibrating screen 7, which promotes the propagation of the rock layer under the action of its own weight to an inclined perforated deck 8, through which through unloading the opening window 9, cut in the first section of the installation 10, enters the second section of the installation 11, equipped with a lifting vessel (bucket) 12, which after filling with a crane 13 rises to the surface.

Просочившаяся в первый отсек вода стекает самотеком в зумпф 14, откуда периодически откачивается насосом 15 на поверхность. Для имитации воздействий дождевых осадков на геоматериал в летний период, над загрузочным бункером устанавливается разбрызгивающееся (оросительное) устройство 16, вода в которое подается с помощью насоса 17. Замеры влажности и температуры исходного материала находящегося в приемном бункере производят датчиками 18 и 19, а давление воздушного потока - с помощью депрессиометра 20.Water that has leaked into the first compartment flows by gravity into sump 14, from where it is periodically pumped to the surface by pump 15. To simulate the effects of rainfall on the geomaterial in the summer, a spray (irrigation) device 16 is installed above the loading hopper, water is supplied to it using a pump 17. Measurement of humidity and temperature of the source material located in the receiving hopper is made by sensors 18 and 19, and air pressure flow - using a depiometer 20.

Преимуществами предлагаемой модели являются:The advantages of the proposed model are:

- возможность ведения исследований на естественном (природном) рудопородном материале;- the ability to conduct research on natural (natural) ore-rock material;

- высокая достоверность получаемых результатов;- high reliability of the results;

- возможность варьирования в широких пределах гранулометрическим и вещественным составам и исследуемого рудопородного материала;- the possibility of varying over a wide range of particle size and material compositions of the studied ore-rock material;

- работоспособность установки в круглогодичном режиме, как при экстремальных положительных, так и при отрицательных температурах наружного воздуха;- operability of the installation year-round, both at extreme positive and negative outside temperatures;

- высока степень имитации атмосферных, а так же технологических процессов происходящих в руднике;- a high degree of imitation of atmospheric as well as technological processes occurring in the mine;

- простота изготовления установки и ее обслуживания.- ease of manufacture of the installation and its maintenance.

Полученные результаты позволят определить зависимости подвижности рудопородного материала от следующих факторов;The results will allow us to determine the dependence of the mobility of ore-rock material on the following factors;

- гранулометрического и вещественного состава;- particle size and material composition;

- влажности, температуры материала и воздушной среды;- humidity, material temperature and air;

- интенсивности колебательных воздействий;- the intensity of the vibrational effects;

- интенсивности фильтрации воздуха.- intensity of air filtration.

Кроме этого, будут выявлены особенности течения процессов тепломассопереноса, слеживания, смерзания льдообразования, а так же определены оптимальные значения основных параметров определяющих требуемую подвижность отсыпаемой защитной подушки; внесены коррективы в технологические режимы технической мелиорации геоматериала и ее возведения.In addition, the features of the course of heat and mass transfer, caking, freezing of ice formation will be revealed, as well as the optimal values of the main parameters determining the required mobility of the dumped protective pillow will be determined; adjustments were made to the technological modes of technical reclamation of geomaterial and its construction.

Claims (1)

Физическая модель для исследования сыпучих свойств рудопородных материалов, слагающих подвижную защитную подушку, включающая сварную металлическую двухсекционную конструкцию коробообразной формы, устанавливаемую в предварительно пройденные шурфы или пробуренные нисходящие вертикальные скважины большого диаметра, приемный бункер, оборудованный в первой секции для загрузки исследуемого материала, подъемное устройство, оборудованное во второй секции для подъема отработанного материала на поверхность, отличающаяся тем, что приемный бункер дополнительно оборудован колосниковым вибрационным грохотом, оросительной установкой имитации атмосферных осадков, измерительными датчиками температуры и влажности исследуемого материала, при этом в первой секции установлены наклонная перфорированная дека и воздушный контур, снабженные датчиком измерения депрессии воздушного потока.

A physical model for studying the bulk properties of ore-rock materials composing a movable protective cushion, including a welded metal two-section box-shaped structure installed in pre-drilled pits or drilled downward vertical wells of large diameter, a receiving hopper equipped in the first section for loading the material under study, a lifting device, equipped in the second section for lifting the spent material to the surface, characterized in that the receiving hopper further vibrating screen equipped with a grate, irrigation installation simulate rainfall, temperature measuring sensors and the humidity of the material, wherein a first section mounted inclined perforated deck and air circuit provided with a sensor measuring the airflow depression.

Images