Вестник МГТУ. 2019, Т. 22, № 1.

Вестник МГТУ. 2019. Т. 22, № 1. С. 149-157. DOI: 10.21443/1560-9278-2019-22-1-149-157 УДК 622.013.364:622.646 В. В. Лаптев Численное моделирование потока раздробленной горной массы в процессе выпуска руды с использованием программы ROCKY DEM Представлены результаты анализа существующих методик и алгоритмов прогнозирования потерь и разубоживания руды при ее выпуске через приемные отверстия после взрывного дробления массива горных пород. Показано, что процесс выпуска руды требует более глубокого изучения, основанного на совершенствовании методов моделирования поведения раздробленной горной массы, обладающей неравномерным гранулометрическим составом. Поскольку методы исследования на лабораторных стендах трудоемки и малоинформативны, то в качестве инструмента исследований процесса выпуска горной массы предлагается использовать методы численного моделирования поведения дискретной среды, реализованные в программе ROCKY DEM. Представлены результаты калибровочных численных экспериментов по донному выпуску руды на моделях бункеров. Описано влияние на процесс выпуска формы и размеров кусков руды, однородности гранулометрического состава, состояния моделируемого материала. Анализ перемещения кусков в численных экспериментах показал, что траектория их движения к выпускному отверстию больше похожа на график кубической функции, а не квадратичной, как принято считать в теории о выпуске. Сделан вывод об адекватности численной модели и возможности ее использования для изучения процесса выпуска раздробленной горной массы в различных технологических схемах. Ключевые слова: выпуск руды, потери и разубоживание, численное моделирование, гранулометрический состав, площадной выпуск Информация о статье: поступила вредакцию 29.12.2018; получена после доработки 11.03.2019 Введение Выпуск руды - технологический процесс извлечения обрушенной горной массы из очистного пространства через специальные выработки, расположенные, как правило, в днище блока или с торца выработки, по которой осуществляется механизированная доставка руды. Из-за конструктивных особенностей систем разработки, а также из-за перемешивания руды с вмещающими породами в процессе выпуска возникают количественные и качественные потери полезного ископаемого, что приводит к ухудшению технико-экономических показателей добычи. Поэтому понимание механизма поведения горной массы при выпуске является важным условием повышения экономической эффективности работы горнодобывающего предприятия. Исследованиям выпуска руды посвящено значительное количество трудов отечественных и зарубежных ученых. Основополагающими для теории о выпуске являются работы Агошкова М. И., Малахова Г. М., Куликова В. В., Именитова В. Р., Дубынина Н. Г., Kvapil R. и др. [1-4]. В своих работах авторы описывают полученные в ходе исследований кинематическую и динамическую модели истечения руды, приводят закономерности поведения сыпучего материала при выпуске и предлагают расчетные схемы, позволяющие вычислять прогнозные показатели выпуска. Методики прогнозирования и нормирования показателей извлечения руды, разработанные на основе теории о выпуске, с необходимыми для конкретных условий доработками достаточно широко применяются на горнодобывающих предприятиях России и стран СНГ. Однако рассчитанные по ним значения показателей имеют, как правило, определенную погрешность, которая может составлять до 25 % от фактических. Одна из причин этого - использование в процессе исследования лабораторных стендов, не позволяющих учесть ряд важных особенностей поведения раздробленной горной массы при ее выпуске в реальных условиях. Как правило, для исследований используют визуальные методы наблюдения, основанные на фиксации геометрии границ искусственно создаваемых слоев по мере выпуска порций материала [5]. Данные методы исследований в силу их трудоемкости и низкой вариативности не позволяют комплексно изучать механизм взаимодействия кусков (в том числе разного размера и формы) при выпуске, что требует введения дополнительных коэффициентов для большего соответствия полученных зависимостей реальным условиям [6]. Развитие методов геоинформационного обеспечения горных работ предъявляет новые требования к точности прогнозирования параметров выпуска отбитой руды [7], что достигается использованием методов численного моделирования. Существующие методы численного моделирования процесса выпуска руды позволяют с приемлемой для производственных целей точностью рассчитать прогнозные показатели извлечения, построить планограммы выпуска и проанализировать по полученным результатам эффективность 149