Оценка притоков и расходов воды

1. Методы замера притоков воды

Притоки воды в горные выработки замеряются: объемным способом, водосливами, по скорости и сечению потока с помощью поплавков, по работе насосов. Наиболее точными являются способы объемный и водослива.

1.1 Замер притока объемным способом применяется, в случае если можно определить объем воды поступившей за определенный отрезок времени.

При замере притока нуль рейки устанавливается на уровне зеркала воды, а насосы, выкачивающие воду из емкости, в которой производится замер, выключаются. По времени (в секундах), и отсчету на рейке приток воды рассчитывается по формулам:

,

где Q - приток, м³/ч;

F - площадь сечения емкости, м²;

t - время наблюдения в секундах;

h - величина подъема уровня воды за время наблюдения, м.

 

1.2 Замер притока воды водосливами

а) При работе с водосливами должны соблюдаться следующие условия: водослив должен располагаться строго вертикально и перпендикулярно к общему направлению течения потока. Порог водослива устанавливается строго горизонтально по уровню, без перекосов, а уровень воды за водосливом должен быть всегда ниже порога водослива. Под струею переливающейся воды должен быть обеспечен свободный доступ воздуха, то есть струя не должна стекать по стенке. Отсчет превышения уровня воды над порогом производится с точностью до 1 мм. Вода не должна фильтроваться ни под водосливом, ни в обход его.

Треугольный водослив представляет собой перегородку с углом выреза 90°. Расход такого водослива определяется по формуле:

где Q - расход, м³/ч;

h — высота напора, измеряемая по рейке на расстоянии около 0,8-1 м выше по течению от перегородки водослива, м (нуль рейки должен находиться на одном уровне с вершиной угла выреза).

Треугольным водосливом можно измерять расходы до 60 л/с (200 м³/ч).

б) Прямоугольный водослив позволяет измерять расходы воды до 800 л/с (2880 м³/ч). Расход прямоугольного водослива определяется по формуле:

где, Q - расход, м³/ч;

b - ширина порога водослива, м;

h - напор воды над порогом, м

Замеры притоков воды в горные выработки удобно производить треугольной или прямоугольной переносными водосливными рамками, изготавливаемыми из металла толщиной около 2 мм, с ручками для удобства установки в створе потока и переноса. Переносной водосливной рамкой рекомендуется измерять расходы воды до 28-30 л/с (100-110 м³/ч).

 

1.3 Замер притока воды с помощью поплавков

Для определения расхода воды по канавке с помощью поплавков выбирают прямолинейный ее участок длиной не менее 3-4 м и разбивают в начале, в конце и середине его три створа. В каждом створе замеряется ширина потока и не менее, чем в четырех местах его глубина. Средняя глубина каждого створа рассчитывается как среднее арифметическое. По каждому из створов определяется площадь сечения потока. Среднюю площадь живого сечения потока определяют по формуле:

где F- средняя площадь живого сечения потока, м²;

F₁, F₂, F₃ - площадь поперечного сечения верхнего, среднего и нижнего створов, м².

Расход потока определяется по формуле:

Q=FxV,

где Q - расход потока, м³/ч;

V - средняя скорость течения, м/с.

Средняя скорость определяется по формуле:

,

где S - расстояние между нижним и верхним створами, м;

t - время, за которое поплавок проходит расстояние между нижним и верхним створами, с;

К - коэффициент, усредняющий скорость по сечению потока, величина которого колеблется от 0,5 до 0,8 в зависимости от степени шероховатости стенок и дна канавки. Для металлических лотков или лотков из досок коэффициент ориентировочно равен 0,8-0,9. Для канавок в горных выработках величину его следует принимать 0,6-0,7.

Скорость в верхнем слое потока замеряется поплавком не менее трех раз, и определяется ее среднее значение. В качестве поплавка используют диски из сырого дерева (нельзя использовать бумагу и другие легкие материалы).

 

1.4 Определение притока воды по работе насосов

Для определения притока воды в горную выработку по работе насосов необходимо знать их производительность. Фактическая производительность насосов устанавливается путем замера расхода воды на изливе на поверхность мерным сосудом, водосливом или с помощью поплавка. По фактической производительности насосов приток воды в горную выработку вычисляется по формуле:

где Q - приток воды, м³/ч;

Q₁, Q_2….Q_i - фактическая производительность каждого из насосов, м³/ч;

t₁, t₂...t_i - время работы каждого из насосов в часах за сутки.

 

1.5 Определение пропускной способности скважины

В случаях, когда при поступлении воды в горные выработки из скважины нет возможности замерить ее количество, дебит целесообразно определять расчетным путем по пропускной способности скважины.

Пропускная способность скважины (максимально возможный ее дебит) определяется по формуле:

где Q - дебит скважины, м³/ч;

b - диаметр скважины, принимаемый по наружному диаметру бурового наконечника, м;

Н - высота водяного столба (напор) над устьем скважины, м;

g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²;

L - длина скважины от кондуктора до затопленной выработки, м.

Выбор параметров водопропускной канавы[23].

Водопропускная канава — гидротехническое сооружение для самотёчного перепуска воды. Параметры водопропускной канавы: (пропускная способность, продольный уклон, форма и площадь «живого» сечения, скорость потока воды) определяются горнотехническими условиями и расчетом. При расчетах используют уравнения: Шези (Chesy), акад. Н.Н. Павловского и гидравлической неразрывности потока. При равномерном турбулентном движении скорость потока по формуле Шези (1) равна: , (1)

где V – средняя скорость течения, м/сек; R – гидравлический радиус потока, м; J – пьезометрический уклон (для безнапорного потока - уклон по профилю дна водотока); C – эмпирический коэффициент Шези (поправка на турбулентность).

Гидравлический радиус потока определяют из отношения: , (2),

где ω – площадь «живого» (смоченного) сечения водотока, м²; P – смоченная часть периметра сечения, м.

На практике чаще всего применяют водопропускной канавы прямоугольного сечения, величина гидравлического радиуса водотока которой максимальна при отношении ширины к глубине канавы равном 2. Площадь «живого» сечения, смоченной часть периметра и гидравлический радиус подобного прямоугольного водотока оптимального по пропускной способности соответственно равны: (3), Р=4h и (4),

где h – глубина водотока (вертикальное расстояние от уреза воды до дна канавы).

Значения гидравлического радиуса при конкретных параметрах водотока приведены в табл.1.

Табл. 1 - Значения параметров водотока прямоугольной формы

Параметры водотока	Значения параметров
Площадь	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6
Глубина	0,32	0,45	0,55	0,63	0,71	0,77	0,84	0,89
Ширина	0,64	0,9	1,1	1,26	1,42	1,54	1,68	1,78
Гидравлический радиус	0,16	0,22	0,27	0,31	0,35	0,38	0,42	0,44

 

При R<1 коэффициент турбулентности можно определить по формуле Н.Н. Павловского: , (5)

где n – коэффициент шероховатости стенок водотока, определяемый по таблице Гангилье-Куттера, которая в сокращенном виде приведена в СНиП 2.06.03-85.

Учитывая выражение 4 имеем:

Для канавы без отделки, пройденной по скальным породам, коэффициент шероховатости можно принять в диапазоне от0,017 до 0,04 (по аналогии с водотоками, грубо бетонированными или облицованными глыбами сухим способом, или имеющими стенки и дно в плохом состоянии) либо рассчитать для канав прямоугольного сечения по формулам, приведены в табл. 2.

Табл. 2 - Формулы расчета коэффициента C в зависимости от состояния дна и стенок канавы

Грубая бетонировка (n =0,017)	«Облицовка» крупным бутом сухим способом (n =0,02)	«Облицовка» глыбами с резко выступающими углами (n =0,0225)	Обвалы и промоины, крупные глыбы по дну (n =0,04)
C =20,8 h 0,2	C =17,7 h 0,21	C =15,7 h 0,22	C =8,8 h 0,3

 

Тогда средняя скорость течения равна V=ah^b (6) и для ее расчета можно использовать производные формулы табл.3.

Табл. 3 - Зависимость средней скорости течения (V) от уклона дна водотока прямоугольной формы

Уклон	Коэффициент шероховатости
n= 0,017	n=0,02	n= 0,0225	n= 0,04
0,001	V =1,33 h 0,7	V =1,12 h 0,71	V =0,99 h 0,72	V =0,56 h 0,8
0,002	V =1,87 h 0,7	V =1,59 h 0,71	V =1,4 h 0,72	V =0,79 h 0,8
0,003	V =2.29 h 0,7	V =1,94 h 0,71	V =1,71 h 0,72	V =0,97 h 0,8
0,004	V =2,65 h 0,7	V =2,24 h 0,71	V =1,97 h 0,72	V =1,12 h 0,8
0,005	V =2,96 h 0,7	V =2,51 h 0,71	V =2,21 h 0,72	V =1,26 h 0,8

 

Исходя из гидравлической неразрывности потока и выражений 3 и 6, расход воды, в м³/сек равен: (7)

Тогда глубина водотока прямоугольной формы оптимального по пропускной способности и обеспечивающего переток 1000 м³/час (0,28 м³/сек) воды составит: (8)

При n = 0,017¸0,025, показатель 1/(2+ b) можно принять равным 0,37, при n =0,04 значение 1/(2+ b) равно 0,36.

Расчетные значения параметров прямоугольного водотока, оптимального по пропускной способности 1000 м³/час, в зависимости от величины уклонов, состояния дна и стенок канавы (n) приведены в табл.4. При проведении и эксплуатации водопропускной канавы необходим строгий контроль ее сечения (соотношение ширины к глубине), состояния дна и бортов. Наличие «рваных» горных пород в смоченной части периметра, глыб и щебня в «живом» сечении, заиловка, изменчивость сечения увеличивает турбулентность потока (коэффициент шероховатости возрастает до 0,05, а пропускная способность водопропускной канавы уменьшается почти на порядок).

Таблица 4

Уклон	Коэф. шероховатости
n= 0,017	n=0,02	n= 0,0225	n= 0,04
Сечение, м2	Ширина, м	Глубина, м	Сечение, м2	Ширина, м	Глубина, м	Сечение, м2	Ширина, м	Глубина, м	Сечение, м2	Ширина, м	Глубина, м
0,001	0,37	0,86	0,43	0,42	0,92	0,46	0,46	0,96	0,48	0,7	1,18	0,59
0,002	0,29	0,76	0,38	0,34	0,82	0,41	0,37	0,86	0,43	0,54	1,04	0,52
0,003	0,26	0,72	0,36	0,29	0,76	0,38	0,32	0,8	0,4	0,46	0,96	0,48
0,004	0,23	0,68	0,34	0,25	0,7	0,35	0,29	0,76	0,38	0,41	0,9	0,45
0,005	0,2	0,64	0,32	0,23	0,68	0,34	0,26	0,72	0,36	0,37	0,86	0,43

 

1. Структурная организация воды

2. Физические свойства и химический состав подземных вод.

3. Формы нахождения воды в природе. Физически связанная вода. Свободная вода капилярная и гравитационная вода. Химически связанная вода.

 

Тема 14. УЧЕТ ДВИЖЕНИЯ ЗАПАСОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Движение запасов – изменения в структуре запасов полезных ископаемых в результате: а) добычи из недр; б) потерь при добыче в недрах; в) добычи из недр и складирования в спецотвалы; г) прироста или уменьшения в результате геологоразведочных работ; д) переоценки в связи с пересмотром параметров для подсчета запасов; е) утраты промышленного значения по технико-экономическим и горно-геологическим причинам; ж) неподтверждения запасов при разработке или доразведке; з) изменения технических границ и др. причин.

Вскрытые, подготовленные и готовые к выемке, а также находящиеся в охранных целиках горно-капитальных и горно-подготовительных выработок запасы полезных ископаемых подсчитываются отдельно с подразделением по группам и категориям в соответствии со степенью их геологической изученности. Балансовые и забалансовые запасы основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых, содержащихся в них ценных компонентов, запасы во вскрышных породах, спецотвалах и др. техногенных образованьях подлежат раздельному учету. Мониторинг запасов твердых полезных ископаемыхосуществляется пользователями недр по формам государственного федерального статистического наблюдения: №5-гр, 70-ТП, 71-ТП, 11-шрп, 2-тп, 31-тп.

Потери. Разубоживание. Полнота и качество извлечения полезного ископаемого. Классификация потерь и разубоживания. Определение и учет потерь и разубоживания. Нормирование потерь и разубоживания, их минимизация.

Запасы полезных ископаемых, оцененные на стадии разведки месторождений, в процессе разработки не могут быть полностью извлечены из недр по многим причинам. Часть добытой массы полезного ископаемого попадает в отвалы пустых пород, теряется при транспортировании и складировании. Разница между количеством подсчитанных и извлеченных балансовых запасов образует потери.

Разубоживание (потери качества) — это снижение содержания полезного компонента в добытом полезном ископаемом по сравнению с массивом (балансовыми запасами) из-за примешивания пустых пород или некондиционного полезного ископаемого, а также потерь части полезного компонента (в виде обогащенной мелочи, выщелачивания полезного компонента и т. п.). Количественно потери качества выражаются коэффициентом разубоживания.

При разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом уровень фактических потерь составляет (в %):

· на угольных месторождениях 25—35,

· на железорудных 20—30,

· цветных металлов 15—35,

· минеральных солей 45—60.

При открытой разработке потери колеблются от 5 до 15%.

С усложнением горно-геологических условий разработки месторождений потери и разубоживание возрастают. При подземной добыче разубоживание достигает 18— 30%.

Наряду с оценками потерь и разубоживания используют и другие показатели полноты извлечения и качества полезного ископаемого. Коэффициент извлечения полезного ископаемого выражает отношение количества добытой массы полезного ископаемого (полезного компонента) к количеству погашенных при добыче запасов. Коэффициент изменения качества — отношение среднего содержания полезного компонента в тех же объемах.

В основу определения, учета и нормирования потерь и разубоживания при разработке месторождений полезных ископаемых положена Единая классификация потерь твердых полезных ископаемых при разработке месторождений.

По физическому состоянию полезного ископаемого различают потери в массиве и в отбитой массе. По месту образования потери в массиве делятся на виды:

· в целиках у подготовительных выработок,

· внутри выемочного участка,

· у геологических нарушений;

· на контактах рудного тела,

· на флангах и в участках выклинивания,

· между совместно залегающими залежами и выемочными слоями;

· в подработанных частях залежи;

· в целиках, пожароопасных, затопленных, заваленных участков.

Потери отделенного от массива полезного ископаемого возникают в следующих случаях:

· в подготовительных и очистных забоях при совместной выемке и смешивании с вмещающими породами;

· при оставлении в выработанном пространстве на уступах и днище блока;

· при смешивании с обрушенными породами при выпуске:

· в местах обрушений, завалах, пожароопасных и затопленных участках;

· в местах погрузки, разгрузки, складирования сортировки, на транспортных путях предприятия.

Разубоживание может быть первичным (при отбойке) и вторичным. Первичные потери качества происходят в результате:

· прирезки вмещающих пород до проектной ширины очистного пространства при сложной форме или малой мощности рудного тела,

· при совместной отбойке полезного ископаемого и ранее не установленных прослоев вмещающих пород, из-за различных углов падения контакта рудного тела и откоса уступа карьера.

Вторичное разубоживание возникает из-за отслоения пород висячего блока или обрушения, при попадании в руду закладочного материала из ранее отработанных блоков или пород из полевых выработок из-за примешивания пород при погрузке и разгрузке.

Методы оценки коэффициентов извлечения и потерь детально из­ложены в отраслевых инструкциях. Общие потери полезного ископаемого слагаются из всех видов потерь в недрах и на поверхности. При их учете отмечаются состояние полезного ископаемого, место образования потерь, стадии технологического процесса. Потери и разубоживание устанавливаются прямыми, косвенными и комбинированными методами.

Прямые методы наиболее точны и оператив­ны. При их использовании размеры потерянного полезного ископаемого и разубоживающей породы определяются на основе маркшейдерских съемок и замеров, проводимых в натуре, а также по данным геолого-маркшейдерской документации, разрезов, планов опробования и т. д. Коэффициент потерь полезного ископаемого Kп исчисляется в долях единицы или процентах как отношение потерянных Q_п и погашенных балансовых запасов Q_б:

.

Косвенные методы основаны на сопоставлении погашенных балансовых запасов полезного ископаемого и полезного компонента выемочной единицы с добытыми из нее массами. Для этого определяется количество добытой массы полезного ископаемого Q_д (взвешиванием транспортных емкостей), погашенные запасы в недрах Q_б, содержание компонента в добытом полезном ископаемом С_д, содержание компонента в полезном ископаемом в недрах С_б и содержание его в разубоживающей породе С_п. Коэффициенты потерь K_п и разубоживания K_р рассчитываются по формулам:

; .

Нормирование потерь и разубоживания полезных ископаемых при добыче проводится для технико-экономического обоснования рационального уровня извлечения запасов из недр. За нормативные величины принимается такой их уровень, который технически допустим и экономически оправдан при современном состоянии техники и технологии добычи и переработки полезных ископаемых. Потери и разубоживание для всего предприятия устанавливаются его проектом и длительное время не изменяются. Эксплуатационные потери и разубоживание также предусматриваются проектом, но нормируются применительно к условиям отработки отдельных выемочных единиц. Выявление нормативов основывается на надежном оконтуривании блока и изучении качественных показателей полезного ископаемого, а их значения определяются методами прогнозирования соответствующих показателей, непосредственными замерами на геолого-маркшейдерских чертежах, обобщением статистических данных по горному предприятию. При этом выбранные варианты должны отвечать требованиям правил безопасного ведения горных работ и задачам рациональ­ного использования недр.

Для минимизации потерь и разубоживания следует:

· вести селективную отработку полезных ископаемых и пород;

· не допускать смешивания руды с породой при всех операциях добычи;

· уточнять контуры рудных тел в процессе отбойки;

· не допускать превышения мощности предохранительной «рубашки» и задира плотика пород;

· тщательно зачищать рудные уступы от пород перед взры­вом;

· соблюдать режим ведения добычных работ;

· качественно выполнять погрузочно-разгрузочные операции, сортировку и транс­портировку руды; организовывать складирование бедных руд в специальных отвалах.

Выполнение перечисленных мероприятий позволяет сократить потери и разубоживание полезных ископаемых при добыче. В результате внедрения этих мероприятий потери полезных ископаемых при добыче существенно уменьшились: угля — почти на 10%, железной руды на 5%, калийных солей на 6 %, асбеста на 7 % и т. п.

Движением запасов называется изменение их количества в результате добычи, разведки, переоценки и по другим причинам за определенный период. По мере выемки в процессе проведения горных работ балансовые запасы переходят в погашенные. Среди последних различают запасы добытые и потерянные. Агрегатное состояние потерянных запасов позволяет разделить их на потери в массиве и потери в отбитой массе. Кроме того, потерянные запасы, как уже отмечалось могут быть дифференцированы по местам их образования.

В процессе эксплуатации запасы, помимо погашения, могут подвергаться таким изменениям, как

· приращение,

· перевод в более высокую категорию и из одной группы по народнохозяйственному значению в другую,

· списание с переводом в забалансовые,

· снятие с баланса в результате передачи их другому предприятию или постановка на баланс в результате получения от другого предприятия.

Причины изменений запасов могут быть следующие: разведка, переоценка, неподтверждение, изменение технических границ, подготовка к добыче, добыча, потери.

Учет движения запасов на горных предприятиях яв­ляется основой государственного кадастра месторождений полезных ископаемых и государственного баланса запасов полезных ископаемых. Он осуществляется в полном соответствии с «Инструкцией по учету запасов полезных ископаемых и по составлению отчетных балансов по форме 5-гр» Министерства природных ресурсов РФ и отраслевыми инструкциями по геолого-маркшейдерскому учету состояния и движения запасов полезных ископаемых (по видам). Основной задачей его является получение полных и достоверных данных о состоянии на 1 января каждого года минерально-сырьевой базы предприятия, степени разведанности и подготовленности месторождения, а также обеспеченности предприятия разведанными запасами, для чего проводится учет следующих данных:

1) запасов полезного ископаемого по месторождениям, отдельным участкам, предприятиям, комбинатам и объединениям, областям и районам с разделением по степени разведанности, пригод­ности для промышленного освоения и фактическому их освоению промышленностью;

2) запасов, утвержденных ГКЗ РФ (ТКЗ);

3) количества добытого сырья в целом и по отдельным сортам (маркам);

4) разубоживания полезного ископаемого пустыми породами и потерь сырья в недрах при эксплуатации месторождения, изменения запасов в результате их переоценки, выполненных эксплуатационных и разведочных работ и по другим причинам;

5) обеспеченности действующих, строящихся и проектируемых предприятий разведанными запасами полезных ископаемых.

Учет запасов начинается с момента передачи месторождения в эксплуатацию. Отчеты по запасам составляются маркшейдерской и геологической службами предприятия по принятым формам. Ежегодно геологическая служба проводит контрольный учет за­пасов в отработанных контурах, и эти данные сравниваются с фактически полученными по добыче и потерям.

Отчетный баланс запасов по форме 5-гр составляется горными предприятиями по всем месторождениям, участкам, полям, по каждому виду полезных ископаемых отдельно. В тех случаях, когда сырье одного и того же месторождения применяется в ряде отраслей промышленности, запасы учитываются только в одном балансе по преимущественному направлению его использования. В отчетном балансе указывается общая добыча сырья, в том числе добыча для других отраслей промышленности.

Во всех случаях уменьшения учетных балансовых запасов существует установленный порядок их списания. Контроль списания запасов с баланса предприятия осуществляют органы Ростехнадзора РФ. Списанию из учтенных балансовых запасов по горному предприятию подлежат запасы:

· добытые из недр,

· потерянные при добыче,

· переданные в использование другим предприятиям,

· несоответствующие вновь установленным промышленным кондициям,

· нецелесообразные к отработке по технико-экономическим причинам, обоснованным при проектировании.

Важным элементом учета движения запасов, а также деятельности всей геологической службы горного пред­приятия является организация комплексного изучения и рационального использования полезных ископаемых. При разработке месторождений должно быть обеспечено:

· применение наиболее рациональных и эффективных методов добычи как основных, так и совместно с ними залегающих полезных ископаемых,

· сохранение и учет попутно добываемых, но временно не используемых полезных ископаемых,

· утилизация вскрышных пород и отходов производства на основе безотходной и малоотходной технологии переработки минерального сырья.

 

 

Тема 15. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫУПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ

ГОРНОЙ МАССЫ

Горная масса — смесь частиц полезного ископаемого и прослоев пустых и вмещающих горных пород, крепежных и закладочных материалов, образующаяся при разработке залежей полезных ископаемых и сопутствующих работах. При подземной добыче основными источниками горной массы являются очистные и подготовительные забои, места проведения ремонтных работ по перекреплению и подрывке подготовительных выработок. Степень засорения (разубоживания) полезного ископаемого в сложных горно-геологических условиях и разработке маломощных тел полезных ископаемых может превышать 40%. Основные параметры, характеризующие горную массу: кусковатость, степень разрыхления, влажность, слёживаемость, смерзаемость, содержание полезного ископаемого (качество горной массы), обогатимость, форма и размеры навалов горной массы.

Управление качеством горной массы в геологическом аспекте заключается в: оценке и прогнозе объемов и качества полезного ископаемого в эксплуатационных блоках с учетом коррелированной и координированной, случайной и закономерной изменчивости, степени засорения (разубоживания) полезного ископаемого; выборе валовой или селективной выемки полезного ископаемого; определение очередности подготовки и отработки участков, обеспечивающее выдачу горной массы с заданными технологическими параметрами. Усреднение горной массы позволяет оптимизировать процесс обогащения, повысить эффективность освоения и охраны недр. При обогащении из горной массы выделяют концентрат, промпродукт и пустую породу.

Технологические аспекты управления качеством полезных ископаемых. Обеспечение определенного уровня качества полезных ископаемых осуществляется технологически путем выдачи полезного ископаемого из карьера или рудника отдельными потоками или путем усреднения качества. Первое направление стабилизации качества выражается в селективной разработке месторождения и раздельной выдаче сырья потребителю. Усреднение производится изменением нагрузки на забои с различным качеством полезных ископаемых и последующим усреднением на складах, в бункерах и других устройствах.

Управляемая селективная разработка позволяет при наименьших потерях и разубоживании вести обособленное извлечение полезных ископаемых или отдельных типов (сортов) и пустых пород. При подземной добыче наиболее целесообразна раздельная выемка сырья по сортам камерами, когда в их границах добывают один или несколько его сортов. Как в России, так и за рубежом селективная добыча сырья сокращается из-за относительно невысокой производительности горных работ и необходимости их рассредоточения на значительной площади. Увеличивается доля валовой добычи и возрастает потребность в достижении высокой однородности качества добываемых полезных ископаемых.

Усреднение как комплекс процессов стабилизации качества обеспечивает получение потребителем массы полезного ископаемого, в которой контролируемый качественный показатель находится в допустимых пределах отклонения от планируемого уровня. Оно осуществ­ляется сочетанием операций дозирования и смешения порций сырья в процессе добычи, подготовки и переработки его. Выделяют усреднение забойное, внутрирудничное, на промежуточных складах, в приемных и отгрузочных бункерах, на отгрузочом складе горного предприятия или на складе потребителя.

Помимо технологических проблема управления качеством полезных ископаемых охватывает также аспекты технические, социально-экономические, правовые и др. В ряду важнейших стоят геологические аспекты.

Сущность геологического обеспечения управления качеством сырья состоит в поддержании его необходимого уровня на основе:

· математического описания состояний качества,

· обнаружения нарушений в ходе технологического процесса,

· выработки рекомендаций для его регулирования.

Цель геологического обеспечения заключается в достижении того, чтобы отклонение фактического уровня качественных показателей товарного сырья (или другой формы качества) С от базового уровня С_Б с заданной вероятностью не превышало допустимый предел ε в любой произвольный момент времени t_k. Математически это может быть выражено в виде следующего критерия:

,

где α — надежность управления по показателю качества.

В общем случае следует рассматривать несколько таких соотношений в соответствии с количеством контролируемых показателей качества.

Система геологического обеспечения управления качеством сырья решает три основных группы задач:

· получение информации о качестве различных форм существования сырья;

· анализ этой информации в соответствии с заданной целью;

· выработка рекомендаций о необходимости и значениях управляющих воздействий.

Решение названных задач возможно только путем построения и анализа различных вероятностных моделей и применения статистических методов для обработки данных.

С позиции теории статистического управления можно выделить следующие функции геологического управления качеством сырья: измерение (опробование), статистический анализ и оценка, прогнозирование, учет, статистический контроль и регулирование. Следовательно, общую модель геологического управления, направленного на обеспечение качества С, можно представить как множество математических моделей, отражающих качественное состояние объекта и алгоритмы реализации отдельных функций управления качеством.

Качество полезного ископаемого можно описать системой информационных моделей объектов — статических (недра) и динамических. По степени агрегации дан­ных среди них выделяются модели первичные и производные. К первичным относятся цифровые модели месторождения и модели динамических рядов качественных показателей сырьевых потоков. Производными можно считать модели размещения качественных показателей и модели запасов полезных ископаемых.

Цифровая модель качественного состояния месторождения выражается совокупностью показателей качества, отнесенных к координатам пространства и описывающих геолого-промышленные объекты различного объема. Модель качественного состояния сырьевого потока также выражается совокупностью показа­телей качества, имеющих временную и технологическую привязку и характеризующих в некоторый интервал времени сырьевые потоки определенного уровня.

Цифровые модели месторождения и сырьевых потоков строятся в результате опробования качества сырья. Модель размещения качественных показателей месторождения формируется на основе его цифровой модели по результатам прогнозирования и представляет собой совокупность изолиний показателей, характеризующих изучаемый объект. Главная цель статистического анализа — установление по выборочным данным для конкретных условий свойств случайного процесса формирования качества сырья. В рамках статистического анализа изучаются функции распределения качественных показателей и оценка их статистических параметров. Задачи оценки непосредственно примыкают к задачам статистического анализа и основываются на их решении. Объектами оценки могут быть охарактеризованные выборочными данными месторождения и их отдельные участки, а также сырьевые потоки, их отдельные временные сечения. При геологическом обеспечении используются преимущественно дифференциальные показатели качества, реже комплексные.

Важным элементом статистической оценки качества сырья явля­ется исследование стабильности качественных показателей, т. е. способности процесса формирования качества сохранять в течение некоторого времени уровень показателя в пределах технических норм. Стабильность может быть оценена статистическими (статическими) и динамическими показателями. Первые получают при анализе функций распределения вероятностей показателей. Они колебания значений признака в пределах всей статистической совокупности без отнесения к временным интервалам. К таким показателям принадлежат дисперсия, среднее квадратическое отклонение, коэффициент вариации, асимметрия, эксцесс.

Динамические показатели характеризуют формирование качества сырья как случайный процесс. Такими показателями изменчивости качества являются временной профиль показателей (вид динамического ряда), а также параметры, выражающие взаимосвязь соседних значений ряда, продолжительность, частоту и количество его выходов за допустимый уровень и др.

Статистическим контролем называют проверку соответствия фактических показателей качества продукции требованиям нормативов (базовых данных) с принятием определенного решения о необходимости управляющего воздействия. В математической формулировке функция статистического контроля заключается в обеспечении того, чтобы отклонения статистических и динамических оценок показателей , полученных в результате обработки выборочных данных, от базовых значений , принимаемых за «истинные», с заданной вероятностью не выходили за пределы допустимого интервала , т. е.

В теории статистического управления контроль подразделяется на входной, пооперационный и приемочный. Применительно к задачам управления качеством добы­ваемых сырья входной контроль можно рассматривать как проверку соответствия качества его отдельных блоков требованиям эксплуатационных кондиций. Пооперационный контроль — это статистическая проверка соответствия качества отбитого, добытого и склад