авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ВЫЕМКИ БОКСИТОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ В СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ (На примере Вежаю-Ворыквинского

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КАРАПЕТЯН Эдуард Алексанович

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ВЫЕМКИ БОКСИТОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ

В СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

(На примере Вежаю-Ворыквинского месторождения)

Специальность 25.00.22 – «Геотехнология (подземная, открытая и

строительная)»

Автореферат диссертации

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург – 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» на кафедрах: «Разработка месторождений открытым способом», «Безопасность горного производства».

Научный руководитель – доктор технических наук, доцент Ермолаев Александр Иванович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Бычков Геннадий Васильевич кандидат технических наук Шеменев Валерий Геннадьевич
Ведущая организация – ОАО «УРАЛГИПРОШАХТ»

Защита состоится «_3__» декабря 2009 г. в _14_часов 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.280.02 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, 2-й учебный корпус, ауд. 2142.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке

ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Автореферат диссертации разослан « ___ » ______ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор Багазеев В.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время добыча бокситов в мире в основном осуществляется открытым способом. В России работы по добыче бокситов ведутся на трех предприятиях: ОАО «СУБР» (подземный способ), ОАО «Боксит Тимана» и ОАО «Северо-Онежский бокситовый рудник» (открытый способ). На Средне-Тиманском бокситовом руднике (СТБР) ежегодно добывается около 2 млн. тонн бокситов. Объектом разработки является Вежаю-Ворыквинское месторождение, характеризующееся сложным геологическим строением и невыдержанной мощностью. Мощность рудных тел имеет резкие колебания – от 1,5 до 32,5 м, в среднем составляет 7,25 м.

На СТБР для добычи бокситов принята классическая технология: подготовка горных пород к выемке с помощью буровзрывных работ (БВР); погрузка горной массы экскаваторами (фронтальным погрузчиком) в автосамосвалы и транспортировка вскрыши в отвал, руды – на шихтовальный двор.

При производстве взрывных работ на карьерах СТБР не решена проблема получения требуемого качества дробления бокситов, поскольку размер кондиционного куска в ребре по технологическим требованиям не должен превышать 0,3 м. При плановом выходе негабарита 5 % после взрыва бокситов фактический выход негабарита составляет более 25 %. Для поддержания, а в дальнейшем увеличения производительности рудника по добыче полезного ископаемого необходимо внедрение новых технологий. Мировой опыт свидетельствует, что применение для добычи бокситов фрезерных комбайнов позволяет значительно снизить себестоимость производства работ, повысить производительность труда, уменьшить негативное воздействие производства на окружающую среду, исключить процесс крупнокускового дробления негабарита.

Все вышеперечисленное предопределяет необходимость совершенствования традиционной технологии добычи бокситов с применением БВР и исследования возможности применения фрезерной технологии в сложных горно-геологических условиях разработки месторождений бокситов в России. Поэтому оптимизацию параметров технологических процессов при осуществлении комбинированного (фрезерного и с применением БВР) производства выемочно-погрузочных работ следует считать актуальной научной задачей, имеющей важное практическое значение.

Объект исследований добыча бокситов открытым способом.

Предмет исследований параметры процессов подготовки и выемки бокситов на карьерах с помощью БВР и фрезерным способом.

Цель работы заключается в оптимизации технологических параметров подготовки и выемки бокситов за счет определения рациональной степени дробления их взрывом и технико-экономической оценки применения фрезерной технологии.

Идея работы – организация комбинированной подготовки и выемки бокситов с помощью БВР и фрезерным способом.

Задачи диссертационной работы:

  1. Проанализировать условия применения различных технологий добычи бокситов открытым способом.
  2. Исследовать влияние параметров БВР на качество дробления бокситов.
  3. Определить рациональные параметры взрывной подготовки бокситов к выемке по минимуму эксплуатационных затрат на их добычу.
  4. Обосновать возможность, условия и технологические параметры применения фрезерной технологии при добыче бокситов.
  5. Установить зависимость между рабочей скоростью фрезерного комбайна MTS-180 и прочностью бокситов.
  6. Разработать схемы отработки рудных блоков для сложных горно-геологических условий разработки Вежаю-Ворыквинского месторождения бокситов.
  7. Определить область рационального применения технологии добычи бокситов с применением БВР и с помощью машин послойного фрезерования.

Методы исследований: обобщение и анализ литературных источников и результатов ранее выполненных исследований в области взрывной подготовки горных пород к выемке; анализ теории и практики добычи бокситов открытым способом; аналитические и технико-экономические расчеты; научные наблюдения; компьютерное моделирование объектов горного производства; геометрический анализ.

Научные положения, выносимые на защиту:

  1. Разработка Вежаю-Ворыквинского месторождения бокситов целесообразна комбинированным способом:
  • участки рудных тел с выдержанной мощностью – по фрезерной технологии (до 60 %) и с применением БВР до 40 %;
  • участки рудных тел со сложной гипсометрией с применением только буровзрывного способа.
  1. При оптимизации параметров разработки:
  • оптимальной крупностью дробления бокситов взрывом является размер куска 5 – 20 см;
  • наиболее рациональной является схема послойного фрезерования с разворотом машины в конце полосы при длине полосы более 300 м.

Достоверность научных положений и выводов обоснована анализом опыта разработки месторождений бокситов открытым способом, сопоставимостью результатов, полученных экспериментальным и аналитическим путем, достаточным объемом хронометражных наблюдений, положительными результатами внедрения рекомендаций на карьерах ОАО «Боксит Тимана».

Научная новизна результатов исследования заключается в следующем:

  • Экспериментально установлена зависимость между степенью дробления бокситов и удельным расходом ВВ.
  • Определены параметры БВР, обеспечивающие минимальные затраты на добычу бокситов.
  • Установлена аналитическая зависимость между прочностью бокситов и содержанием в них SiO2.
  • Разработаны рациональные схемы послойного фрезерования бокситов.
  • Установлена область применения комбинированной технологии добычи бокситов с применением БВР и машин послойного фрезерования.

Практическая значимость работы. Использование результатов исследований позволяет:

  • применять оптимальные технологические параметры при подготовке и выемке бокситов на месторождениях со сложными горно-геологическими условиями;
  • применять технологию послойного фрезерования для условий разработки Вежаю-Ворыквинского месторождения;
  • сократить сроки ввода новых производственных мощностей и уменьшить эксплуатационные затраты на добычу бокситов.

Личный вклад автора состоит в организации, проведении и анализе всего комплекса экспериментальных исследований; в определении рациональных параметров взрывной подготовки бокситов к выемке; в научном обосновании возможности, параметров и области применения фрезерной технологии добычи при разработке Вежаю-Ворыквинского месторождения.

Реализация работы. Результаты переданы и используются при проектировании и производстве работ на Средне-Тиманском бокситовом руднике ОАО «Боксит Тимана».

Апробация диссертации. Основные положения диссертации докладывались на технических советах СТБР ОАО «Боксит Тимана» в 2005-2008 гг., международной конференции в Болгарии в 2005 г., научных конференциях в УГГУ (2008-2009 гг.).

Публикации. Основные результаты исследований, приведенные в диссертации, отражены в 8 печатных работах.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержание работы изложено на 173 страницах машинописного текста, включает 38 таблиц, 11 рисунков и 13 приложений. Список используемой литературы содержит 105 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вопросы определения рациональных параметров БВР, повышения эффективности взрывной подготовки горных пород к выемке освещены в трудах Н.В. Мельникова, К.Н. Трубецкого, В.В. Ржевского, В.А. Белина, Г.Г. Ломоносова, Б.Н. Кутузова, В.Н. Мосинца и др.

Исследования процесса выемки полезных ископаемых открытым способом с применением фрезерных комбайнов проводились под руководством А.И. Арсентьева, В.С. Хохрякова, Ю.Н. Малышева, С.К. Коваленко, К.Ю. Анистратова, М. Пихлера, Ю.Б. Панкевича.

Настоящая работа является продолжением исследований д-ра техн. наук, доц. Ермолаева А.И., д-ра техн. наук, проф. Леля Ю.И., канд. техн. наук, доц. Сандригайло И.Н. на кафедрах «Безопасность горного производства» и «Разработка месторождений открытым способом» ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».

Проведенный анализ современного состояния изученности вопросов по теме исследований позволяет упорядочить знания по предмету диссертационной работы, а также сделать следующие выводы:

  • В России ежегодно добывается около 5 500 тыс. тонн боксита. Вежаю-Ворыквинское месторождение разрабатывается карьерами Средне-Тиманского бокситового рудника (СТБР), ОАО «Боксит Тимана». Рудные тела 1, 2 и 3, разработка которых осуществляется в настоящее время, относятся ко второй категории сложности геологического строения по классификации ГКЗ.
  • При открытой разработке основным способом извлечения бокситов из недр остается их выемка с применением различных типов экскаваторов и погрузчиков, осуществляемая после производства рыхления буровзрывным способом (традиционная технология). К качеству дробления горных пород, исходя из технологической необходимости, предъявляются очень жесткие требования. Размер кондиционного куска в ребре не должен превышать 0,3 м. При плановом выходе негабарита 5 % после взрыва бокситов выход негабарита составляет более 25 %. В результате при экскавации горной массы снижается производительность выемочно-погрузочного оборудования, резко увеличиваются затраты на разделку негабарита. В связи с этим возникает необходимость применения комбинированной (традиционной и фрезерной) технологии добычи бокситов при разработке месторождений со сложными горно-геологическими условиями.

Главными параметрами, определяющими экономические показатели БВР, являются удельный расход ВВ и объем буровых работ. Увеличивая удельный расход ВВ, можно довести выход негабарита при взрывании бокситов до нуля, однако при этом резко увеличиваются затраты на бурение скважин.

Для определения затрат при той или иной степени дробления необходимо установить зависимость диаметра среднего куска взорванного боксита от удельного расхода ВВ, т. е. dср = f (q). Экспериментальные взрывы производились с разным удельным расходом ВВ, причем при постоянном удельном расходе производилось не менее трех взрывов. Удельный расход ВВ на взрывание бокситов изменялся от 0,5 до 0,9 кг/м3. Всего было взорвано 27 рудных блоков общим объемом 512 067 м3. Высота уступов составляла 5,7-9,4 м; сетка скважин 3 x 3 (3,5) м; глубина скважин 6,0 – 9,7 м; перебур – 0,3 м. Определение фракционного состава взорванной горной массы производилось фотопланиметрическим методом. Измерялись фракции: 0 – 300, 301 – 400 и 401 – 500 мм.

В результате обработки экспериментальных данных получено уравнение зависимости диаметра среднего куска взорванного боксита (dср) от удельного расхода ВВ (q):

dср= e(4,54-2,38q). (1)

Коэффициент корреляции равен 0,853. График зависимости диаметра среднего куска от удельного расхода ВВ на взрывание представлен на рис. 1.

На горнорудных предприятиях с открытым способом добычи бокситов гранулометрический состав взорванной руды в забое оказывает влияние на экономические показатели всех основных технологических процессов. Степень и характер этого влияния зависят от типа применяемого оборудования, технологических схем и горно-геологических условий эксплуатации данного месторождения. При этом с изменением гранулометрического состава взорванной руды изменение экономических показателей по отдельным процессам может происходить в диаметрально противоположных направлениях: при ухудшении в одних процессах улучшаться в других, и наоборот. Поэтому нами выполнено обоснование наиболее выгодной (оптимальной) степени дробления руды в забое.

Исходя из значений оптимальной степени дробления бокситовой руды, можно определить рациональные параметры БВР. Исследований в этом направлении на карьерах по добыче бокситов не производилось.

Эксплуатационные затраты по основным технологическим процессам производства рассчитывались по формулам методики определения оптимальной степени дробления скальных пород и руд на карьерах. Для расчета использованы фактические технико-экономические показатели работы оборудования. В результате получены формулы для расчета затрат по каждому технологическому процессу, руб/м:

  1. бурение

, (2)

где затраты на бурение 1 м скважины, руб;

  1. взрывание

, (3)

где Ц – цена взрывчатых веществ,

– фактический расход ВВ, кг/м,

– зарплата, материалы (без ВВ), прочие расходы, амортизация в фактических затратах на взрывание;

  1. экскавация

, (4)

где – зарплата, амортизация, прочие расходы, текущие ремонты, расходы на топливо при фактической степени дробления горной массы,

средний диаметр куска, при котором получены фактические затраты;

  1. транспортирование

, (5)

где – непропорциональные расходы в фактических затратах на автотранспорт (зарплата, амортизация, ремонты, пр. расходы),

– пропорциональные расходы в фактических затратах на транспорт (дизельное топливо, смазочные материалы),

– фактическая производительность автосамосвала, м/смену;

  1. разделка негабарита

, (6)

где – затраты на разделку 1 м негабарита, руб.

После подстановки исходных данных по каждому технологическому процессу получены расчетные формулы для вычисления эксплуатационных затрат в зависимости от среднего диаметра куска боксита, получаемого при взрыве, по таким процессам, как:

бурение ; (7)

взрывание ; (8)

экскавация ; (9)

автотранспорт ; (10)

разделка негабарита . (11)

Результаты расчета затрат по основным технологическим процессам добычи бокситов в зависимости от dср приведены в таблице 1. Зависимости затрат по рассматриваемым процессам от среднего диаметра куска боксита представлены на рис. 2.

Таблица 1

Эксплуатационные затраты на производство отдельных технологических процессов в зависимости от среднего диаметра куска, руб/м

dср, см Сб Св Сэ Сас Срн Сi
5 6,35 38,35 13,03 46,65 0,79 105,17
10 4,49 32,75 14,63 48,2 1,78 101,85
15 3,67 30,28 15,83 49,75 2,77 102,3
20 3,18 28,8 17,96 51,3 3,76 105
30 2,59 27,05 21,57 54,4 5,74 111,35
40 2,25 26 25,99 57,5 7,72 119,46
50 2,01 25,29 34,57 60,6 9,7 132,17


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.