Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2015, № 11 (спецвып.54)

ГОРНЫЙ
ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ
БЮЛЛЕТЕНЬ
СПЕЦИАЛЬНЫЙ
ВЫПУСК

№ 11

54

ПРИНЦИПЫ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
И СОЗДАНИЯ
ТЕХНИЧЕСКИХ
УСТРОЙСТВ
И ТЕХНОЛОГИЙ
РАЗРАБОТКИ
РУДНЫХ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ

УДК 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
В 35 

622.272.001.2 
В 35 
 
 
 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 
29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной 
службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия
человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.14 
 
622.268.5:622.838; 622.234; 622.013; 622.611.6 
 
 
Версилов С.О., Игнатов В.Н., Игнатов М.В., Семенов А.В.,  
Шестак С.Г., Вихренко И.В., Сергеев В.В. 

Принципы проектирования и создания технических уст
ройств и технологий разработки рудных месторождений. Отдельные статьи: Горный информационно-аналитический бюллетень 
(научно-технический журнал). — 2015. — № 11 (специальный выпуск 54). — 28 с. — М.: Издательство «Горная книга» 
ISSN 0236-1493 

Предложены подходы проектирования и разработки устройств и
технологий разработки месторождений. Предложены расчетные формулы определения рациональных извлекаемых объемов горной массы. Разработана экономико-математическая модель для оценки эффективности 
применения системы разработки с обрушением и выпуском руды под налегающими породами и камерно-столбовой системы разработки. Предложен новый подход к проблеме определения разубоживания. Изложены 
принципы разработки экономико-математических моделей оптимизации 
выпуска продукции горнодобывающих предприятий. Разработана конструкция передвижного железобетонного питателя активного действия. 
 
 
УДК 622.272.001.2

©  Коллектив авторов, 2015 
©  Издательство «Горная книга», 2015 
ISSN 0236-1493 

©  Дизайн книги. Издательство  
«Горная книга», 2015 

 
 

УДК 622.268.5:622.838  
© С.О. Версилов, В.Н. Игнатов,  

М.В. Игнатов, А.В. Семенов,  
С.Г. Шестак, 2015 
 

ПРИНЦИП ФОРМИРОВАНИЯ  
РУДОПОТОКОВ ПРИ ОТРАБОТКЕ  
ЗАПАСОВ СИСТЕМОЙ РАЗРАБОТКИ  
С ОБРУШЕНИЕМ И ТОРЦОВЫМ  
ВЫПУСКОМ РУДЫ 
 

Рассмотрен принцип оптимизации при проектировании формирования рудопотоков при отработке наклонных рудных залежей, заключающийся в 
теоретическом определении рациональных извлекаемых объемов обрушенной руды из блока. Что позволяет отказаться от опасных процедур взятия 
проб для определения окончания выпуска. Предложены расчетные формулы 
определения рациональных извлекаемых объемов горной массы. Определены 
рациональные соотношения сторон отбиваемого слоя и полуосей тела выпуска, при которых показатели потерь и разубоживания будут минимальны. Приведены соответствующие аппроксимирующие функции 
Ключевые слова: рудопоток, оптимальные объемы, предельно допустимое 
разубоживание, зона повышенного риска, выпускаемый объем руды. 
 
С ухудшением условий разработки многих месторождений в 
связи с увеличением глубины ведения горных работ в горнорудной промышленности страны усилился интерес к всестороннему 
изучению и широкому внедрению систем разработок с обрушением и торцовым выпуском руды. При применении таких технологий, в начальной стадии формирования рудопотока (при выпуске обрушенной руды из блока), серьезную опасность может 
представлять момент окончания выпуска. В этом случае, для определения предельно допустимого разубоживания, когда дальнейшее извлечение руды экономически нецелесообразно, работники предприятия вынуждены брать пробы для определения содержания полезных компонентов непосредственно вблизи выпускного отверстия. 
Можно предположить, что метод определения окончания 
выпуска руды будет более безопасным, если мы будем заранее 
знать, какой объем горной массы нам необходимо выпустить. Для 
этого люди не будут находиться в зоне повышенного риска непо

средственно у выпускного отверстия, а смогут определять выпускаемые объемы руды, считая скреперные ковши или наполняемые вагонетки. Для определения объемов руды, которые необходимо извлечь из выпускных отверстий, необходимо определить 
рациональные соотношения параметров тел выпуска и отбиваемых слоев руды на основе оптимизации их геометрических объемов. В принципе, рациональные объемы извлечения руд из выпускных отверстий можно определять, пользуясь следующими рациональными соотношениями сторон отбиваемого слоя и осей 
тел выпуска, которые дают максимальное приближение формы 
тела выпуска (трехосного эллипсоида) и отбиваемого слоя руды 
(прямоугольной призмы) [1]: 

(
)

12
2
1
x
a
=
+ π
, 
(
)

12
2
1
y
b
=
+ π
, 
(
)

12
2
1
y
b
=
+ π
, 

где x, y, z – соответственно, высота, ширина и толщина отбиваемого слоя руды; a, b, c – оси эллипсоида выпуска. 

Однако в этом случае геометрическому оптимуму парамет
ров очистных блоков соответствует одно определенное значение 
потерь и разубоживание, которое может и не соответствовать их 
оптимальным значениям при ином содержании в руде полезных 
компонентов. Например, в большинстве случаев при отработке 
участка шахтного поля с богатыми рудами наибольшая прибыль 
будет достигнута при минимальных потерях, когда разубоживание будет больше, а при бедных рудах наоборот. Поэтому геометрический оптимум, когда показатели извлечения минимизируются только по критерию оптимального соответствия формы 
тела выпуска и отбиваемого слоя не будет одинаково эффективен 
при отработке участков и бедных и богатых руд. 

Для определения рациональных пропорций между парамет
рами тел выпуска и обрушаемых слоев при различных вариантах 
экономически целесообразных соотношениях потерь и разубоживания был исследован процесс изолированного выпуска сыпучего 
из одиночного выпускного отверстия путем математического моделирования. 

В основу вычислительных алгоритмов была положена мето
дика определения потерь и разубоживания при управляемом выпуске железобетонным питателем [2]. 

Моделирование производилось методом статистических ис
пытаний [3]. В каждый момент выпуска, который задавался шагом изменения высоты тела истечения при определенных параметрах отбиваемого слоя, определялись значения потерь и разубоживания, а также их объемные соотношения. При соотношениях Р/П = 1, 2, 3 и 4 фиксировались значения потерь и разубоживания, а также параметры тела выпуска и отбиваемого слоя. Ширина отбиваемого слоя руды изменялась в пределах от 5 м до 6,5 
м. (интервал изменения 0,5 м), высота – от 16 м до 24 м. Коэффициент сыпучести р был принят равным единице. Выпускаемый 
(отбиваемый) слой руды представлял собой прямоугольную 
призму с четырьмя боковыми и одним верхним контактом с обрушенными пустыми породами. Содержание полезных компонентов в обрушенных породах принималось равным нулю. 

Для каждого фиксированного соотношения разубоживания и 

потерь были получены следующие минимальные значения: 

• для соотношения 1:1 – Р = П = 17,5, 18,0 %; 

• для соотношения 2:1 – Р = 28 %, П = 14 %; 

• для соотношения 3:1 – Р = 33 %, П = 11 %; 

• для соотношения 4:1 – Р = 40 %, П = 10 %. 
Следует отметить, что приведенные выше показатели извле
чения руды при выпуске под налегающими породами не являются предельными. Более того, данные показатели могут быть значительно улучшены при применении технологических методов, 
повышающих качество выпускаемой руды [4,5]. 

Рациональные соотношения сторон отбиваемого слоя и по
луосей тела выпуска, при которых показатели потерь и разубоживания будут минимальные, равны: 

• для соотношения Р/П = I 
(
)
(
)
т
1
2
сл
1,12
,
1,30
2
Н
в
К
К
Н
В
=
=
, 

• для соотношения Р/П =2:1 
т

сл
1,22,
1,33
2
Н
в
Н
В
=
=
, 

• для соотношения Р/П =3:1 
т

сл
1,22,
1,46
2
Н
в
Н
В
=
=
, 

• для соотношения Р/П =4:1 
т

сл
1,29,
1,50
2
Н
в
Н
В
=
=
. 

Соответствующие аппроксимирующие функции имеют вид: 

( )
( )
( )
3
2
1
0,0233
0,185
0,4917
0,79
Р
Р
Р
I
П
П
П
К
=
−
+
+
, 

( )
( )
( )
3
2
2
0,0317
0,24
0,4683
1,56
Р
Р
Р
I
П
П
П
К
= −
+
−
+
, 

где К1I – рациональное соотношение высоты тела выпуска и высоты отбиваемого слоя, при I-том рациональном отношении (в пределах от 1:1 до 4:1) разубоживания и потерь, дающее минимальные потери и разубоживание; К2I – рациональное соотношение малой оси тела выпуска и ширины отбиваемого слоя при I-том рациональном отношении (в пределах от 1:1 до 4:1) разубоживания и 
потерь, дающее минимальные потери и разубоживание. 

Таким образом, задаваясь рациональными соотношениями 

разубоживания и потерь, находим коэффициенты К1 и К2, с помощью которых можно определить: 

• необходимый объем руды, извлекаемый из выпускного отверстия для получения минимальных потерь и разубоживания; 

• параметры отбиваемого слоя, из которого извлекается необходимый объем руды. 

С учетом предложенного соотношения 
1
2
hK
а =
, и принимая 

объем тела выпуска как эллипсоид вращения, необходимый объем руды, извлекаемый из выпускного отверстия для получения 
минимальных потерь и разубоживания определится следующим 
образом: 

2
2
1I
V
h K p
=
, 

где h – высота отбиваемого слоя руды; p-показатель сыпучести 
руды по методике проф. В.В. Куликова [6]. 

Необходимая ширина отбиваемого слоя определится сле
дующим образом: 

(
)

0.5
2
1
2
2
/2
/
В
h
K
p
К
⎡
⎤
=
×
×
⎣
⎦
. 

Таким образом, безопасность формирования рудопотоков 
при отработке наклонных рудных залежей может быть обеспечена за счет замены опасных процедур определения качественных 
показателей окончания выпуска руды (взятия проб для определения предельно допустимого разубоживания) количественными. 

Для этого необходимо заранее определять, какой объем полезного ископаемого необходимо извлечь и контролировать его в процессе выпуска руды из обрушенного блока. 
 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Версилов С.О. Обоснование рациональных технологий с обрушением 

для комплексного использования запасов наклонных рудных залежей: автореферат дис. доктора технических наук: 05.15.02. Новочеркасский техн. университет. — Новочеркасск, 1996. — 32 с. 

2. Версилов С.О., Сергеев В.В., Ефимов А.Р. Концепция применения выпу
скных устройств для отработки сложных рудных залежей. (Статья) Сб.: Материалы IV Всероссийской НПК, посв. 75-летию СКГМИ (ГТУ), Владикавказ, 
2006, С. 144–146. 

3. Ермаков С.М., Михайлов Г.А. Курс статистического моделирования. М.: 

Наука, 1976. 

4. Версилов С.О., Сергеев В.В., Ефимов А.Р. Методика определения потерь и 

разубоживания при выпуске руды железобетонными питателями. (Статья) Сб. Вестник МАНЭБ № 3, Том 12, Санкт-Петербург, 2007, С. 121–124. 

5. Версилов С.О., Сергеев В.В., Ефимов А.Р. Методика определения потерь 

и разубоживания при выпуске руды железобетонными питателями. (Статья) Сб.: 
Труды СКГМИ (ГТУ), вып.15. Владикавказ, 2008. С. 245–248. 

6. Куликов В.В. Выпуск руды. М., Недра, 1980. 303 с. 
 

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ 

Версилов Сергей Олегович – доктор технических наук, профессор, versilov@bk.ru, 
Игнатов Виктор Николевич – доктор технических наук, профессор, 
vnignatov@yandex.ru, 
Игнатов Михаил Викторович – кандидат техничеких наук, доцент, 
ign_m@mail.ru, 
Шестак Сергей Георгиевич – кандидат техничеких наук, доцент, 
sergeyshestak@mail.ru, 
Южно-Российский государственный политехнический университет 
ЮРГПУ (НПИ), 
Семенов Александр Владимирович – главный инженер шахты «Ростовская», ОАО «Угольная Компания «Алмазная». 

UDC 622.268.5:622.838 

THE PRINCIPLE OF FORMATION OF ORE LINE WHEN MINING BYPASSES THE SYSTEM OF MINING WITH CAVING AND FRONTAL ORE 

Versilov S.O., doctor of technical Sciences, Professor, South-Russian state Polytechnic University SRSPU (NPI), Russia,  
Ignatov V.N., doctor of technical Sciences, Professor, South-Russian state Polytechnic 
University SRSPU (NPI), Russia,  
Ignatov M.V., candidate of technical Sciences, Professor, South-Russian state Polytechnic University SRSPU (NPI), Russia,  
Shestak S.G., candidate of technical Sciences, Professor, South-Russian state Polytechnic University SRSPU (NPI), Russia,  
Semenov A.V., chief engineer of the mine «Rostov», JSC «Coal Company «Diamond», Russia. 
 
 
The principle of optimization in the design of formation of ore line when mining of inclined 

ore deposits, which consists in the theoretical rational definition of recoverable volumes of ore 
milled from the block. So you can avoid dangerous procedures sampling to determine the end of the 
issue. The proposed design equations defining rational recoverable volumes of the rock mass. The 
rational aspect ratio slugger layer and the semi-axes of the body issue, in which the performance of 
loss and dilution will be minimal: The corresponding approximating functions. 

Keywords: ore-flow, the optimal volume, the maximum allowable dilution, the high risk 

area, the amount of ore produced. 

REFERENCES 

1. Versilov S.O. Obosnovanie racional'nyh tehnologij s obrusheniem dlja kompleksnogo 

ispol'zovanija zapasov naklonnyh rudnyh zalezhej (Rationale of technology with the collapse of 
the integrated use of reserves of inclined ore deposits): avtoreferat dis. doktora tehnicheskih 
nauk: 05.15.02. Novocherkasskij tehn. universitet. Novocherkassk, 1996, 32 p. 

2. Versilov S.O., Sergeev V.V., Efimov A.R. Koncepcija primenenija vypusknyh ustrojstv 

dlja otrabotki slozhnyh rudnyh zalezhej (Concept of application you exhaust devices for testing 
complex ore deposits). (Stat'ja) Sb.: Materialy IV Vserossijskoj NPK, posv. 75-letiju SKGMI 
(GTU), Vladikavkaz, 2006, pp. 144–146. 

3. Ermakov S.M., Mihajlov G.A. Kurs statisticheskogo modelirovanija (Course of statisti
cal modelling). Moscow: Nauka, 1976. 

4. Versilov S.O., Sergeev V.V., Efimov A.R. Metodika opredelenija poter' i razuboz
hivanija pri vypuske rudy zhelezobetonnymi pitateljami (Methods of determining losses and dilution in the ore ferro-feeders). (Stat'ja) Sb. Vestnik MANJeB No 3, Tom 12, Sankt-Peterburg, 
2007, pp. 121–124. 

5. Versilov S.O., Sergeev V.V., Efimov A.R. Metodika opredelenija poter' i razuboz
hivanija pri vypuske rudy zhelezobetonnymi pitateljami (The method of determining the losses 
and dilution in the ore ferro-feeders). (Stat'ja) Sb.: Trudy SKGMI (GTU), vyp.15. Vladikavkaz, 
2008. pp. 245–248. 

6. Kulikov V.V. Vypusk rudy (Ore). Moscow, Nedra, 1980. 303 p. 

УДК 622.234  
© С.О. Версилов, В.Н. Игнатов,  

М.В. Игнатов, А.В. Семенов,  
С.Г. Шестак, 2015 

ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ ВЫЕМКИ НАКЛОННЫХ 
РУДНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ 
ЭФФЕКТИВНОСТИ РУДОПОТОКОВ 
 

Разработана экономико-математическая модель для оценки эффективности применения системы разработки с обрушением и выпуском руды под 
налегающими породами и камерно-столбовой системы разработки. Предложен новый подход к проблеме определения разубоживания. Получены зависимости качественных показателей рудопотоков из очистных блоков от 
выпускаемых объемов в расчетных интервалах изменения мощности, зависимости прибыли от мощности рудного тела 
Ключевые слова: рудопотоки, эффективность, способов выемки, разработка наклонных рудных залежей, рациональное применение, экономикоматематическая модель, системы разработки, дисконтированная прибыль 

Проблема повышения эффективности разработки наклонных 

рудных залежей в настоящее время довольно актуальна, так как в 
них сконцентрировано более 30 % запасов руд черных и цветных 
металлов. Опыт эксплуатации подземных рудников показывает, 
что технологически наиболее сложно отрабатывать именно наклонные участки. Сложность эксплуатации таких месторождений 
обусловлена особенностями их залегания, которое заключается в 
значительной изменчивости горно-геологических параметров, в 
частности мощности рудного тела и угла падения. 

Можно утверждать, что на сегодняшний день нет универ
сальных эффективных способов выемки наклонных рудных залежей. В определенных условиях каждая из применяемых технологий имеет свои достоинства и недостатки. На многих подземных рудниках выемку запасов рудного поля ведут несколькими 
системами разработки; иногда даже в пределах одной выемочной 
единицы применяют разные системы разработки. 

В этих условиях особенно важно определить область рацио
нального применения того или иного технологического варианта. 
В практике работы горнорудных предприятий и проектных институтов известно немало случаев, когда обоснованное, правиль

ное изменение систем разработки в короткий срок приводило к 
резкому улучшению всех технико-экономических показателей 
работы рудника. 

Для определения области рационального применения раз
личных систем разработки нами была предложена экономикоматематическая модель оценки эффективности применения системы разработки с обрушением и выпуском руды под налегающими породами и камерно-столбовой системы разработки в диапазоне изменения горно-геологических условиям Урупского рудника (ЗАО Урупский горнообогатительный комбинат, КарачаевоЧеркесская республика). 

Предлагаемая экономико-математическая модель предпола
гала два основных этапа определения области рационального 
применения системы разработки и состояла из двух частей: 

— из совокупности зависимостей, определяющих рацио
нальные параметры системы разработки; 

- из совокупности зависимостей, определяющих эффектив
ность применения системы разработки. 

Например, для системы разработки этажного обрушения, 

расчеты производились для блоков с мощностями от 3 до 20 м, с 
расчетным интервалом изменения мощности — 2 м. Объем тела 
истечения вычисляли посредством зависимостей, полученных на 
основе методов численного интегрирования. 

Для того чтобы при нахождении показателей извлечения ис
ключить вычисления разубоживающих объемов, которые при определенной форме тела истечения могут иметь довольно сложную форму, был предложен новый подход к проблеме определения разубоживания. Суть его в том, что в первую очередь определяли объем чисто выпущенной руды из всего объема рудной 
массы, которую предполагается извлечь из выпускного отверстия, а зная объем чисто выпущенной руды, объемы потерь и разубоживания определяли следующим образом: 

Р
ч.р.,
в
V
V
V
=
−
 
(1) 

п
сл
ч.р.,
V
V
V
=
−
 
(2) 

где Vп – объем потерянной руды, м3; Vp – объем примешанных 
пустых пород, м3; Vв – объем рудопотока, извлеченного из выпускного отверстия, м3; Vч.р. – объем чисто выпущенной руды, м3.