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 |

Обоснование условий применения бестраншейного вскрытия на месторождениях природного камня

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Кокунин Роман Владимирович

Обоснование условий применения

бестраншейного вскрытия

на месторождениях природного камня

Специальность 25.00.22 - «Геотехнология

(подземная, открытая и строительная)»

Автореферат диссертации

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО

«Уральский государственный горный университет»

Научный руководитель – доктор технических наук, доцент Бычков Геннадий Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, член-корр. РАН

Яковлев Виктор Леонтьевич

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник

Шарин Владимир Васильевич

Ведущая организация – ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет»

Защита диссертации состоится 26 декабря 2006 года в 11-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.02 при Уральском государственном горном университете по адресу: 620144, г. Екатеринбург, пер. Университетский, 9, ауд. 2142.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке

Уральского государственного горного университета

Автореферат разослан 26 ноября 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Багазеев В.К.


Общая характеристика работы

Актуальность темы. В России и на Урале из-за несовершенства транспортных связей добычных забоев с поверхностью и значительных капитальных затрат на строительство вскрывающих выработок сдерживается освоение большого количества разведанных, но не эксплуатирующихся месторождений и проявлений природного камня, которые могут реально использоваться для расширения номенклатуры изделий из камня по цвету и декоративности. Отработка выветрелых вскрышных пород, проходка траншей и съездов на карьерах природного камня осуществляется низкими темпами в основном с использованием добычного оборудования. На ввод карьеров с производственной мощностью 5 – 10 тыс. м3 в год требуется около 30 – 45 млн. руб. капитальных затрат и около 5 лет на строительство вскрывающих выработок. При этом невозможно быстро вскрыть нижележащие горизонты месторождений для получения высококачественных кондиционных блоков. Невозможность при траншейном вскрытии достижения в первые годы строительства и эксплуатации карьера достаточной глубины для добычи блоков высшей категории затягивает срок строительства и ведет к увеличению капитальных затрат.

Даже на стадии закладки опытного карьера в период производства детальной разведки месторождения затраты на строительство вскрывающих выработок для обеспечения транспортной связи с поверхностью достигают 35 - 40 % общих затрат на геологоразведочные работы.

В связи с этим возникла необходимость разработать новые грузотранспортные связи забоев с поверхностью с использованием для этого различных грузоподъемных машин.

Актуальность темы исследований обусловлена необходимостью дальнейшего совершенствования грузотранспортных связей забоев с поверхностью на небольших по объемам карьерах природного камня.

Объектом исследования в диссертации являются транспортные связи рабочих горизонтов с поверхностью на месторождениях природного камня.

Предметом исследований является бестраншейное вскрытие месторождений природного камня.

Цель работы заключается в разработке оптимальных технологических схем бестраншейного вскрытия месторождений природного камня и повышении их эффективности.

Идея работы заключается в исключении из грузотранспортных связей рабочих горизонтов с поверхностью автомобильного и других видов колесного транспорта на месторождениях природного камня.

Основные задачи исследований:

  • исследование способов вскрытия, применяющихся на уральских месторождениях природного камня;
  • обоснование возможностей и условий применения бестраншейных схем вскрытия месторождений природного камня;
  • изучение технических возможностей грузоподъемных машин, которые могут применяться в грузотранспортных связях рабочих горизонтов с поверхностью на месторождениях природного камня;
  • установление взаимосвязи параметров грузоподъемных машин с технологическими параметрами систем разработки на добыче блочного камня при бестраншейном вскрытии месторождений.

Методы научных исследований включают в себя: анализ ранее выполненных научных исследований; обобщение отечественного и зарубежного производственного опыта; исследования на ЭВМ; аналитические расчеты и технико-экономический анализ.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Целесообразность применения бестраншейного вскрытия на месторождениях природного камня определяется горнотехническими условиями разработки и зависит от параметров системы разработки и устойчивости горных пород.

2. Вид грузотранспортной связи рабочих горизонтов с поверхностью при бестраншейном вскрытии месторождения природного камня определяется мощностью залежи и глубиной разработки.

3. Эффективность бестраншейного вскрытия месторождений природного камня возрастает с увеличением производственной мощности карьера по блокам и срока отработки месторождения.

Научная новизна результатов работы состоит в том, что впервые обоснованы:

    • условия применения бестраншейного вскрытия на месторождениях природного камня;
    • взаимосвязи основных параметров грузоподъемных машин, применяющихся в бестраншейных схемах вскрытия, с горнотехническими условиями месторождений природного камня и параметрами системы разработки.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов обеспечивается сопоставимостью результатов, полученных аналитическим путем, с данными, полученными с использованием методов математической статистики. Погрешность результатов по аналитическим зависимостям не превышает 5-7 %.

Практическое значение. Внедрение в практической деятельности предприятий по добыче природного камня результатов выполненных исследований позволит:

  • ускорить сроки проходки и сократить капитальные затраты на опытные карьеры в период детальной разведки месторождения природного камня;
  • сократить период строительства эксплуатационного карьера, ускорить ввод производственных мощностей с уменьшением капитальных затрат на эти цели;
  • упростить расконсервацию бортов и уступов при возобновлении добычных работ на карьерах природного камня;
  • осуществить переход с траншейного на бестраншейное вскрытие на месторождении природного камня в период эксплуатации с минимальными затратами на горно-капитальные работы.

Личный вклад автора состоит в научном обосновании и разработке основных принципов бестраншейного вскрытия месторождений природного камня с применением для связи рабочих горизонтов с поверхностью серийно выпускающихся промышленностью грузоподъемных машин.

Реализация результатов работы.

Основные научные положения и рекомендации, изложенные в диссертационной работе, использованы при подготовке проекта реконструкции Южно-Файзуллинского месторождения родонита. Результаты исследований используются в учебном процессе по дисциплине «Геомеханика» для студентов специальности 130403 - «Открытые горные работы» (ОГР) направления 130400 - «Горное дело».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях по тематике научного, практического и информационного обеспечения добычи и обработки природного камня, организуемых Центром Камня на базе ООО «Экспериментальный завод» (г. Реж) в 2002, 2004, 2006 гг., на Уральской горнопромышленной декаде УГГГА (апрель 2003 г.), на научно-практической конференции «Природный камень в России» на II Международной выставке «Камень-2005» в г. Москве, на пятой (2005 г.) и шестой (2006 г.) Международных научно-технических конференциях «Добыча, обработка и применение природного камня» в Магнитогорском государственном техническом университете.

Публикации. Всего автором опубликовано 21 научная статья, в том числе по теме диссертации – 12.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложена на 127 страницах машинописного текста, имеет 30 таблиц, 68 рисунков и список использованной литературы из 88 наименований.

Основное содержание диссертации

Общая характеристика работы

Характерной особенностью разработки месторождений природного камня является относительно небольшая глубина карьеров и незначительный годовой объем добываемой горной массы. В большинстве случаев рабочие горизонты карьеров облицовочного камня вскрыты капитальными траншеями или полутраншеями внутреннего или внешнего заложения. Иногда вскрытие осуществляется полустационарными траншеями внутреннего заложения или скользящими съездами. Крутые траншеи, ранее применяющиеся для вскрытия отдельных месторождений природного камня (на Урале это были Коелгинское и Мраморское месторождения мрамора) в связи со значительным увеличением объемов добываемой горной массы, в настоящее время не применяются.

Связь забоев с поверхностью осуществляется, как правило, с использованием колесных транспортных средств, а уклон траншей и съездов, предназначенных для движения их, должен соответствовать жестким требованиям действующих правил безопасности. В связи с этим для обеспечения заездов на рабочие горизонты требуется выполнение значительного объема горных работ, которые можно вести в основном только с использованием добычного оборудования. Развитие карьеров природного камня происходит медленно, а основные объемы вскрышных работ приходятся на первые годы эксплуатации месторождения. Все это вместе взятое существенно тормозит развитие сырьевой базы для камнеобработки.

Бестраншейное вскрытие характеризуется отсутствием подвижного транспорта на участке «рабочий горизонт – поверхность», а следовательно, и специальных выработок, предназначенных для движения этих транспортных средств – наклонных внешних и внутренних траншей, полутраншей и съездов. Благодаря этому ширина рабочих площадок на горизонтах имеет минимальное значение, обусловленное технологическими особенностями ведения добычных работ. В этом случае значительно сокращаются объемы горно-капитальных и подготовительных работ, капитальные затраты на их осуществление. В то же время увеличиваются затраты на приобретение оборудования, выполняющего ведущую роль в грузотранспортной схеме.

Выполненные нами исследования показали, что на большинстве месторождений природного камня транспортную связь забоев с поверхностью можно осуществить с помощью различных стационарных или полустационарных грузоподъемных машин без заезда транспорта в карьер.

Исследование транспортных связей забоев с поверхностью на карьерах природного камня Урала

Схема вскрытия месторождения природного камня определяется горно-геологическими и горнотехническими условиями месторождения и видом грузотранспортной связи рабочих горизонтов с поверхностью.

Характеристика различных видов грузотранспортных связей, которые могут применяться на добыче блочного камня, приведена в табл. 1.

Основные расчетные параметры системы разработки

при бестраншейном вскрытии

Высота и количество уступов при бестраншейном вскрытии ограничиваются техническими данными грузоподъемной машины:

, (1)

где и - суммарная высота соответственно вскрышных и добычных уступов, м; n и р – количество соответственно вскрышных и добычных уступов; Нрк – рабочая высота подъема крюка краном, м.

Виды грузотранспортных связей рабочих горизонтов с поверхностью

на добыче блочного камня открытым способом

Таблица 1

Тип схемы вскрытия Тип оборудования Условия применения грузотранспортной схемы Ограничивающие факторы
1. Наклонные траншеи, полутраншеи и съезды Автомобили, фронтальные погрузчики Глубина карьера не более 50 м, мощность вскрышных пород до 20 м Уклон транспортных выработок не более 80-130 0/00
2. Крутые траншеи Специальный клетевой подъемник Угол наклона транспортного борта карьера 20-600 Угол наклона траншеи ограничивается устой-чивостью горных пород борта карьера
3. Бестраншейные схемы а) деррик-кран При компактном фронте работ и небольшой скорости продвигания его, глубина не более 70 м Радиус зоны обслуживания не более 63 м, но может быть увеличен за счет применения тяговых лебедок
б) козловые краны Крутое падение залежи, глубина не более 76 м Мощность месторож-дения не более 50 м
в) башенные краны Протяженная залежь с устойчивыми вмещающими породами глубиной до 100 м Грузовая устойчивость крана и длина стрелы
г) кабельные краны Значительная мощность и протяженность залежи Грузооборот при зна-чительных пролетах и протяженности залежи
д) мостовые краны Комбинированное вскрытие с проходкой траншеи на вскрышной горизонт Мощность месторождения не более 30 м

Предельная глубина карьера определяется исходя из возможностей грузоподъемной машины, м: . (2)

Длина фронта добычных работ на добычном горизонте определяется количеством располагающихся на нем добычных технологических комплексов и рассчитывается по выражению, м: , (3)

где Nкг – количество самостоятельных технологических комплексов, располагающихся на горизонте на момент полного развития на нем горных работ; nо.к – количество несовмещаемых технологических операций в комплексе; Lо.ср – средняя длина фронта работ, приходящаяся на одну технологическую операцию, м.

Одним из достоинств бестраншейного вскрытия является возможность сократить до минимума ширину рабочей площадки, что, в конечном счете, приводит к значительному уменьшению объемов вскрышных работ и позволяет в более короткие сроки начать разработку нижележащих рабочих горизонтов карьера. Обработка полученных данных показала, что минимальную ширину рабочей площадки на транспортном горизонте можно приблизительно рассчитать по формуле, м (R2 = 0,964):

, (4)

где kт – коэффициент зависящий от транспортной связи рабочих площадок с поверхностью.

Значения коэффициента km

в зависимости от вида транспортной связи

Таблица 2

Вид схемы вскрытия Траншейная схема вскрытия с применением автотранспорта Бестраншейная схема вскрытия
Вид движения однополосное движение двухполосное движение -
Грузоподъемность автотранспорта 10-20 т 20-30 т 10-20 т 20-30 т -
Коэффициент km 0,99-1,0* 1,04-1,07* 1,07-1,11* 1,11-1,18* 0,47-0,55*

* Верхний предел для низкого уступа.

Исследование зависимости технических характеристик грузоподъемных кранов от параметров системы разработки

Длина стрелы деррик-крана определяется исходя из значения максимального радиуса зоны обслуживания, м:

, (5)

где max – максимальный угол наклона стрелы к вертикали, град.

а) б)
Рис. 1. Расчет шага перестановки деррик-крана: а) поперек линии фронта работ с шагом ; б) вдоль линии фронта работ с шагом ; 1- деррик-кран; 2 – тяговые лебедки


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.