Рулеточный замер полезного ископаемого в отвалах

Оперативный учет добычи полезного ископаемого — это учет добычи по числу и массе шахтных вагонеток, скипов, железнодорожных вагонов или по данным взвешивания полезного ископаемого, поступающего из горных выработок за смену, сутки, месяц. При наличии в шахте весов добычу полезного ископаемого определяют путем суммирования разностей между массами загруженных и порожних вагонеток. При отсутствии шахтных весов количество тонн добытого полезного ископаемого определяется путем умножения числа выданных из шахты на поверхность вагонеток или скипов на среднюю массу полезного ископаемого в вагонетке или скипе. Добычу полезного ископаемого за отчетный период в тоннах определяют из выражения

Q = Q1 — Q2 + Q3.

где Q1 — количество тонн полезного ископаемого, отправленного потребителям и израсходованного на собственные нужды шахты (по данным бухгалтерского учета); Q2 и Q3 — остатки полезного ископаемого соответственно на начало и конец отчетного периода на складах, в бункерах, в железнодорожных вагонах, не проведенных по расходу.
Величина Q1 определяется непосредственно взвешиванием на весах при отгрузке и берется по данным бухгалтерского учета, а значения величин Q2 и Q3 определяются по маркшейдерским замерам на складах, в бункерах и других местах хранения добытого полезного ископаемого. Учитывая незначительную величину остатков полезного ископаемого в местах хранения на начало и конец месяца, которая значительно меньше месячной добычи, погрешности определения ископаемого на складах существенно не сказываются на относительной погрешности определения месячной добычи шахты.
Помимо замера складов производят съемку и замеры горных выработок, которые используются для контроля оперативного учета добычи полезного ископаемого. Маркшейдерские замеры горных выработок выполняются с целью определения фактической длины и сечений подготовительных и нарезных выработок, их поддвигания, средней длины линии очистного забоя, данных для детализации маркшейдерских планов, учета потерь полезного ископаемого в недрах, характеристики структуры пластов и т. д.
При замерах подготовительных и нарезных выработок маркшейдер производит измерения длины выработки и определяет величину ее подвигания за отчетный период, измеряет поперечное сечение выработки и сопоставляет его с проектным, определяет длину линии очистного забоя, мощность пласта и производит зарисовку структуры пласта полезного ископаемого в забое.
Маркшейдерские замеры горных выработок являются упрощенными и выполняются рулетками от ближайших точек подземной полигонометрии до забоя выработки. В обуренных забоях выборочно измеряют длину шпуров. Если забой будет взорван до конца последней смены отчетного периода, то подвигание выработки принимают с учетом длины шпуров. Величина подвигания забоя за отчетный период определяется разностью результатов измерений на конец и начало отчетного периода.
Замеры проведения криволинейных горных выработок производятся по их оси или вдоль обеих стенок выработки до точек полигонометрического хода. Длина пройденной криволинейной выработки определяется как среднее арифметическое из двух замеров вдоль обеих стенок. Подвигание забоя выработки определяют по крепи lк, по породе lп и по полезному ископаемому lу. Для подсчета попутной добычи из капитальных, подготовительных и нарезных выработок используют величину подвигания забоя выработки по полезному ископаемому.
Маркшейдерские замеры выполняются с целью определения фактического положения проходческих работ на конец отчетного периода для пополнения графической документации, объема горнопроходческих работ, соответствия выполненных работ проектной документации и календарному плану проходки. Замеры производятся на первое число каждого месяца. В процессе работы маркшейдер должен документировать в специальной замерной книжке фактическое состояние горных выработок, все выявленные нарушения и отступления геометрических размеров от проектных. Эта книжка является первичным документом по маркшейдерскому замеру и поэтому все записи и зарисовки в ней должны быть аккуратными и четкими. Страницы должны быть пронумерованы. При приемке объемов проведения горных выработок к оплате маркшейдер проверяет выдержанность выработки по направлению и уклону, соблюдение заданного (проектного) сечения в проходке и в свету, правильность установки крепи и отставание ее от забоя, соблюдение проекта при настилке постоянного рельсового пути, трапа, проходке водосточной канавки, возведении крепи и армировании стволов шахт. Работы, принятые маркшейдером, заносятся в книгу месячных замеров в графу «Подлежат к оплате», а работы, отнесенные к полному или частичному браку, заносятся в книгу в графу «He подлежит оплате». При этом учет выполненных работ ведется только по графе «Подлежит оплате», а объемы горнопроходческих работ, занесенные в графу «He подлежит оплате», не включаются в объемы выполненных работ до исправления брака.
При замерах горных выработок возможны случаи, когда в выработке оставлена порода или полезное ископаемое. В этом случае маркшейдер производит соответствующие зарисовки и записи. При незаконченной разработке сечения выработки замер производят приближенно, а при последующем замере вносятся коррективы. Если при проходке выработки производились ликвидация последствий обрушения пород (выдача обрушенной породы, забутовка вывала, восстановление крепи и т. д.) или устранение ошибок, допущенных при проходке, то эти работы замеряются отдельно, актируются и не включаются в общие работы.
Объем произведенных горных работ учитывается в единицах готовой выработки по ее конструктивным элементам.
Готовой выработкой считается та, которая пройдена по проектному направлению с соблюдением размеров, предусмотренных проектом. Перевод объема выполненных за отчетный период работ в единицы готовой выработки производится по условным переводным коэффициентам, указанным в СНиП производства и приемки работ. Сумма всех переводных коэффициентов должна быть равна единице. Например, выработка проводится по проекту, предусматривающему установку деревянной крепи, устройство водосточной канавки и укладку постоянного рельсового пути. Пусть пройдено за месяц при проектном сечении l м и закреплено l1 м выработки, водосточная канавка и постоянные пути отсутствуют. Обозначим через K1 — переводный коэффициент по проходке с полным сечением, через К2 — переводный коэффициент по креплению, через K3 — коэффициент по оборудованию канавки и через K4 — коэффициент по настилке постоянного пути. Тогда месячный объем работ в единицах готовой выработки будет равен

L = (lK1 + lK2) (1 — K3K4).

Строительными нормами и правилами числовые значения переводных коэффициентов принимаются равными К1 = 0,6; K2 = 0,3; К3 = 0,03; K4 = 0,07 для горных выработок, в которых проектом предусмотрены водосточная канавка и постоянные рельсовые пути. Если проектом не предусмотрены водосточная канавка и постоянные пути, то числовые значения переводных коэффициентов принимаются равными; K1 = 0,6; K2 = 0,4.

Замеры в очистных забоях производятся с целью получения данных для пополнения планов контроля паспорта крепления очистного забоя, подсчета добычи, потерь полезного ископаемого и т. д. При прямолинейной форме и небольшой длине линии очистного забоя замер его производится с помощью рулетки путем измерения расстояний от точек подземной полигонометрии на обоих штреках, между которыми располагается очистной забой, до забоя (рис. VIII.25). Подвигание забоя лавы за отчетный период в этом случае определяется как среднее из разностей расстояний от замерных точек до забоя на конец и начало отчетного периода. При значительной длине линии очистного забоя ее конфигурация определяется путем съемки угломерами, подвесной буссолью и полукругом. По результатам съемки положение очистного забоя наносится на план горных выработок, по которому определяют среднюю длину линии очистного забоя Lсp по формуле

где F — площадь выемки, м2; Dсp — среднее подвигание забоя за отчетный период, м;

где S — площадь выемки, измеренная планиметром по плану; δ — угол падения пласта, градус.
При измерении очистных забоев составляют эскиз деталей очистного пространства, положение точек, от которых производится замер, местоположение и размеры оставленных целиков полезного ископаемого или бутовых штреков и полос при поддержании выработанного пространства, измеряют элементы крепи с целью контроля паспорта крепления, углы падения, мощность и структуру пласта, местоположение и элементы залегания тектонических нарушений, пережимов пласта и т. д.
Во многих случаях угольные пласты имеют неоднородное строение и включают прослойки породы, которые разделяют пласт на отдельные пачки. Поэтому при измерении мощности пласта выделяют полную мощность т пласта от почвы до кровли со всеми породными прослойками и полную полезную мощность mп, равную сумме мощностей всех пачек li полезного ископаемого в пласте mп = l1 + l2 + l3 + … + l1. Мощность пласта измеряют тесьмяной рулеткой по нормали к напластованию. Сначала измеряют мощность каждой пачки полезного ископаемого отдельно, а затем всю мощность пласта.
Результаты замеров в виде эскизов, зарисовок и цифровых записей сразу же на месте заносят в рабочие книжки простым карандашом. На основании данных книжек в журнале замера горных выработок производят подсчет добычи полезного ископаемого, делают эскизы подготовительных и очистных выработок и пополняют маркшейдерские планы горных работ. На эскизах показывают положение замерных точек, расстояние от них до забоев выработок на начало и конец отчетного периода, местоположение и размеры целиков, размеры сечений выработок, зарисовки структуры пластов и другие детали, подлежащие документации при замерах. В журналах замера горных работ записывают величину подвигания забоев выработок, их сечения, площади выемки, плотность полезного ископаемого, производительность пласта, объем выемки и массу добытого за отчетный период полезного ископаемого по каждой подготовительной и очистной выработке.
Данные в журнале замера горных выработок позволяют определить объем выполненных горных работ по отдельным выработкам, участкам и шахте в целом, определить длину линии действующих и резервных забоев, подсчитать добычу полезного ископаемого, пополнить основные и замерные (рабочие)планы очистных выработок. Замерные планы составляют в более крупном масштабе для каждой очистной выработки и пополняют по мере развития горных работ по данным замеров. На этих планах показывают конфигурацию линии забоя на начало и конец отчетного периода, целики полезного ископаемого, числовые значения мощности и углов падения залежи, структурные колонки и другие геологические элементы.
Количество Q добытого полезного ископаемого за отчетный период по той или иной выработке определяется по формуле

Q = vd — По,

где V — объем выемки полезного ископаемого, м3; d — плотность полезного ископаемого в массиве, т/м3; По — потери отбитого полезного ископаемого, т.
Количество товарного полезного ископаемого Qт, добытого за отчетный период, определяется по формуле

где Q’ — количество породы, попавшей при добыче в полезное ископаемое, т; r — коэффициент, учитывающий засорение полезного ископаемого пустыми породами; kв — коэффициент влажности полезного ископаемого.
Коэффициент r на угольных месторождениях определяется по формуле

где Aпс, Аус, Атс — соответственно зольность засоряющих уголь пород, чистых пачек угля и товарного угля.
Коэффициент

где B0 — влажность полезного ископаемого при определении плотности; В — влажность товарного полезного ископаемого.
Остатки полезного ископаемого на складах замеряют ежемесячно по состоянию на конец последней смены отчетного месяца. В зависимости от формы и размеров штабелей и отвалов объем полезного ископаемого определяют рулеточным замером, способом профилей или тахеометрической съемкой.
Рулеточный замер применяется в том случае, когда отвалы или штабели имеют правильную форму и небольшие размеры. В этом случае для определения объема отвала или штабеля рулеткой производят измерения высоты, ширины, длины, диаметра основания и т. д. Подставляя эти величины в известные геометрические фигуры, вычисляют объем с погрешностью ±6—14% в зависимости от правильности формы и размеров штабеля. При определении объемов больших штабелей неправильной формы пользуются тахеометрической съемкой, а при вытянутой форме штабелей — способом профилей. В этом случае на участке земли, предназначенной для складирования полезного ископаемого в отвалы, предварительно производят топографическую съемку и в крупном масштабе составляют план участка в горизонталях. При съемке штабеля способом профилей производят нивелирование поверхности штабеля по характерным направлениям, перпендикулярным оси отвала. По разности отметок изолиний основания и точек поверхности штабеля вычерчивают поперечные сечения штабеля (рис. VIII.26), площади которых определяют планиметром.
Объем штабеля

где S1, S2, … Sn — площади профильных сечений штабеля; l1, l2, …, ln — расстояния между профильными линиями.
Этот способ позволяет определить объем с погрешностью до ±3,5%.
При тахеометрическом способе производят тахеометрическую съемку поверхности отвала полезного ископаемого. Результаты съемки наносят на план площади склада в масштабе 1:200 и по ним строят изолинии поверхности отвала (рис. VIII.27). Объем отвалов по планам горизонталей определяют способом параллельных (вертикальных или горизонтальных) сечений или объемной палетки. Площади сечений определяют планиметром. В этом случае объем полезного ископаемого определяют с погрешностью ± 1,5—4% в зависимости от размера штабеля.

Для определения количества полезного ископаемого на складе найденный объем должен быть умножен на плотность полезного ископаемого в штабеле. Плотность полезного ископаемого в штабеле определяют по результатам взвешивания полезного ископаемого в железнодорожных вагонах, объем которых предварительно вычисляют по их размерам. Разделив массу полезного ископаемого в вагоне на его объем, получают плотность γш полезного ископаемого в штабеле. При определении плотности с помощью ящика берут полезное ископаемое из различных мест отвала и засыпают его в ящик размером 1x1x1 м для рядового угля или 2x2x1 м для крупного грохоченого угля. Затем полезное ископаемое взвешивают на хорошо выверенных десятичных весах, а объем определяют путем промеров высоты, длины и ширины ящика выверенной стальной рулеткой. Значение плотности при каждом определении получают делением массы полезного ископаемого на объем ящика.
На величину плотности полезного ископаемого γш оказывают влияния качественный состав полезного ископаемого, содержание различных примесей, крупность кусков полезного ископаемого, влажность его, длительность хранения и размер отвалов, определяющих степень их уплотнения.
Для контроля правильности полученного результата и повышения точности в определении плотности необходимо производить несколько вычислений плотности. К полученному значению плотности следует вводить поправку за уплотнение отвала, величина которой определяется эмпирическим путем. Ориентировочно плотность γн насыпного полезного ископаемого (в разрыхленном состоянии) можно определить по формуле

где γм — плотность полезного ископаемого в массиве; Кp — коэффициент разрыхления.
Плотность полезного ископаемого и пород в массиве определяют способом пробной вырубки, лабораторным и лабораторно-аналитическим способами.
Способ пробной вырубки применяют для сравнительно слабых трещиноватых, пористых полезных ископаемых или пород, поддающихся вырубке без применения взрывчатых веществ. Для определения плотности этим способом в горной выработке после тщательного выравнивания поверхности забоя производят вырубку полезного ископаемого в форме ниши или шурфа. Затем вычисляют объем вырубки по результатам измеренных величин: ширины, длины и глубины вырубки. Все извлеченное из вырубки полезное ископаемое взвешивают на десятичных весах и полученную массу делят на объем вырубки, получая при этом плотность полезного ископаемого в массиве. Прослойки пустой породы из объема вырубки и взвешивания полезного ископаемого должны быть исключены.
Определение плотности лабораторным способом основано на использовании метода гидростатического взвешивания образцов полезного ископаемого. Для опыта образцы полезного ископаемого массой 200—250 г после соответствующей обработки взвешивают на технических весах, насыщают водой в процессе кипячения, снова взвешивают, а затем погружают их в воду и взвешивают второй раз в воде. Плотность определяют по формуле

где P1 — масса образца до насыщения водой, г; Р2 — масса образца в воде, г; Р3 — масса образца после насыщения водой, г.
Так поступают с пористыми и неразрушающими образцами. Образцы, слабо впитывающие влагу, для насыщения их водой не обязательно кипятить, а достаточно погрузить на 3—5 мин в воду комнатной температуры. Плотность пористых или размокающих в воде полезных ископаемых определяют с помощью парафинирования образцов. В этом случае плотность v образца

где P1 — масса образца до парафинирования; Р2 — масса образца после парафинирования; P3 — масса запарафинированного образца в погруженном в воду состоянии; А — плотность парафина.
Лабораторно-аналитический способ основан на вычислении плотности в зависимости от содержания компонентов и примесей, оказывающих наибольшее влияние на плотность. Плотность при этом способе определяют из выражения, предложенного Д.А. Kaзаковским,

где vг — среднее значение плотности образца по данным гидростатического взвешивания при естественной влажности; k — коэффициент, характеризующий изменение плотности при изменении содержания внутренней золы на 1%; Ас — средний процент содержания в угле внутренней золы на участках, подлежащих разработке; Авг с — средний процент содержания внутренней золы в образцах, использованных для гидростатическиго взвешивания.