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:     | 1 ||

Обоснование малоотходной безвзрывной технологии открытой разработки месторождений скальных горных пород с помощью гидравлических отбойных агрегатов

-- [ Страница 2 ] --

где - средний линейный размер отдельностей в массиве пород в зависимости от трещиноватости (табл. 1).

Таблица 1

Категория массивов горных пород по степени трещиноватости Междуведомственной комиссии по взрывному делу

Категория трещиноватости Степень трещиноватости (блочности) Среднее расстояние между естественными трещинами всех систем l, м
I Чрезвычайно трещиноватый (мелкоблочный) <0,1
II Сильнотрещиноватый (среднеблочный) 0,1-0,5
III Среднетрещиноватый (крупноблочный) 0,5-1,0
IV Малотрещиноватый (весьма крупноблочный) 1,0-1,5
V Практически монолитный (исключительно-крупноблочный) >1,5

Как правило, выбор типа гидромолота для разрушения конкретной горной породы производится по аналогии с предприятием, имеющим схожие горно-геологические условия, а разрушаемая горная масса имеет аналогичные физико-механические свойства.

Как известно основным параметром, характеризующим способность гидромолота разрушать породы, является энергия единичного удара. Еще несколько лет назад ее предельное значение для серийно выпускаемых гидромолотов ограничивалось 12-14 кДж, сегодня этот порог составляет 20-25 кДж.

Если величина энергии единичного удара является величиной избыточной для какой-либо конкретной горной породы, то при ударе расходуется вся энергия, запасенная ударником, так как ее излишек поглощается массивом и идет на образование радиальных микротрещин.

 Обобщенная графическая зависимость необходимой энергии разрушения без учета-24
Рис. 3. Обобщенная графическая зависимость необходимой энергии разрушения без учета потерь на создание новых поверхностей горных пород в зависимости от предела прочности на сжатие.

Используя формулу (5) и таблицу 1, построим графики зависимости необходимой энергии разрушения от трещиноватости исследуемых горных пород и от предела прочности на сжатие.

Приведенная графическая зависимость (рис.3) была получена в результате аппроксимации полной энергии разрушения и крепости по наиболее часто встречающимся горным породам.

Таким образом, фактор трещиноватости, являющийся усложняющим при буровзрывном способе, при безвзрывном, наоборот, является благоприятным фактором, способствующим эффективному разрушению массива. Тогда необходимая энергия разрушения без учета потерь на создание новых поверхностей будет равна произведению энергии единичного удара гидромолота на число ударов :

(6)

В этом случае выбор гидромолота с большей энергией единичного удара будет обеспечивать более быструю работу в заданных услови-

ях.

3. Технология отбойки пород гидромолотом позволит обеспечить контролируемую величину треугольника потерь (оптимальное положение контура выемки), а, следовательно, и расчетные суммарные нормативы потерь и засорения.

От технологии добычных работ при разработке сложноструктурных месторождений во многом зависит качество добытой руды на карьере и такие основные показатели рационального использования запасов, как потери и засорение полезного ископаемого. При отработке уступа гидромолотом возможны две схемы постановки: верхняя и нижняя.

Рис.4. Отработка уступа с верхней постановкой гидравлического отбойного агрегата.

Верхняя постановка гидравлического агрегата на уступе (рис.4) при отработке крутопадающих залежей при развитии горных работ от висячего бока к лежачему позволяет, если это возможно по устойчивости, установить угол уступа практически равному углу падения залежи, но при этом отрицательными моментами являются: неполный визуальный контроль оператора экскаватора над поверхностью забоя, а также возникает опасность самообрушения породы с появлением необходимости дополнительного разрушения негабаритов при разработке сильно трещиноватых пород.

Рис.5. Отработка уступа с нижней постановкой гидравлического отбойного агрегата.

Нижняя постановка экскаватора (рис.5) позволяет вести более тщательную селективную выемку, благодаря визуальному контролю. При этом, рудно-породные блоки следует отрабатывать последовательно. Блоки 1,2,5 и 8 могут отрабатываться с помощью БВР, а блоки 3, 4, 6 и 7 с использованием гидромолотов. Применение этой схемы рационально для крутопадающих залежей простого строения, где можно четко выделить рудные и породные блоки, причем породные блоки должны соответствовать принятой схеме ведения взрывных работ.

Контактная зона “порода-руда” вместе с рудным блоком отрабатывается с помощью гидромолота.

В обоих вариантах постановки целесообразно вести разработку с помощью подуступов, так как это обеспечивает лучший визуальный контроль над отрабатываемым контактом «порода-руда». Свои ограничения на высоту забоя накладывают также параметры экскаватора и гидромолота.

При разработке особо ценных полезных ископаемых, когда высокий уровень потерь неприемлем, следует использовать схему ведения горных работ с нижней постановкой экскаватора и разбиением уступа на подуступы по 5-7,5 м. Такая схема позволяет значительно снизить уровень эксплуатационных потерь при выемке руды в 2,5-3 раза по сравнению с буровзрывной технологией. Это достигается за счет максимального приближения угла уступа и угла падения залежи, что позволяет кинематика комплекса.

Для более широкого применения отбойных агрегатов при добыче полезных ископаемых предполагается использовать разработанный нами на стадии изобретения мобильный комбайн с несколькими гидроударниками (рис.6).

Рис.6 Мобильный комбайн для отбойки полускальных и скальных горных пород

На рисунке 6 показан общий боковой вид комбайна для селективной отбойки горных пород. На базе тягача 1 спереди и сзади по ходу движения смонтированы устройства для размещения гидроударников и устройства для придания ударникам необходимых углов их установки. На корпусе тягача 1 установлена шарнирно к вертикальной опорной стойке 11 прямоугольная замкнутая рама 2.

Противоположная часть рамы 2 опирается на подвижное колесо 10, которое в свою очередь закреплено шарнирно по отношению к раме 2 с помощью рычага 12 и удерживается в рабочем положении с помощью гидродомкрата 9, закрепленного на опорной стойке 14. На рычаге 12 установлен лемех 8 для прочистки рабочей канавки. Для общего поднятия рамы 2 при осуществлении маневров, или при проведении ремонтных работ служат лебедки 3, которые с помощью канатов 4 осуществляют подъем.

Схема работы комбайна аналогична той, которая используется при применении фрейзерных комбайнов. Разработка уступа ведется на горизонтальной площадке слоевыми заходками по направлению оси движения. При достижении конца отрабатываемого участка, машина разворачивается, и работа ведется в обратном направлении. Уборка отбитой породы может осуществляется погрузчиком с непосредственной погрузкой в автотранспорт или предварительной уборкой и перевалкой горной массы бульдозером во временный навал. Преимущество перед фрейзерными комбайнами обеспечивается тем, что данная машина может отрабатывать скальные и полускальные породы, соответственно расширяя тем самым область применения данной схемы ведения горных работ.

Уровень потерь и засорения при применении гидромолота выбирается на основе коэффициента оптимального соотношения между потерями и разубоживанием:

, (7)

где - экономический ущерб от потерь 1 т. погашаемых запасов; - экономический ущерб от вовлечения в добычу и переработку 1 т. засоряющих пород.

Коэффициент оптимального соотношения позволяет минимизировать экономические ущербы в зависимости от ситуации на рынке полезных ископаемых. Таким образом, величина потерь и засорения является не следствием принятых технологий и схем ведения горных работ, а напрямую зависит от того, что для предприятия менее убыточно в текущий отрезок времени: терять запасы в недрах, или вовлекать в процесс обогащения вскрышные породы. Положение контура выемки зависит от оптимального соотношения между потерями и засорением. Высота треугольника потерь (оптимальное положение контура выемки):

, (8)

где - плотность руды, т/м3; - плотность породы, т/м3; - высота уступа, м.

На рисунке 7 показана предлагаемая схема к определению потерь и засорения при безвзрывной отбойке гидравлическим отбойным агрегатом.

 Схема к определению потерь и засорения при безвзрывной отбойке-39
Рис. 7. Схема к определению потерь и засорения при безвзрывной отбойке гидравлическим отбойным агрегатом.

где Мг - горизонтальная мощность залежи, м; H - высота уступа, м; SП - площадь треугольника потерь, м; Sb - площадь треугольника засорения, м; Sh - ширина зоны изменчивости положения контура выемки, м; а - угол при вершине треугольника потерь или засорения; hп - высота треугольника потерь полезного ископаемого, м; hв - высота треугольника засорения вмещающими породами, м.

Средневзвешенная (согласным и несогласным забоем) площадь треугольника потерь:

(9)

Средневзвешенная (согласным и несогласным забоем) площадь треугольника засорения:

(10)

где к – коэффициент, учитывающий долю контактов отрабатываемых согласным и несогласным забоем: 1 – 100% контактов отрабатывается согласным забоем, 0 – 100% контактов отрабатывается несогласным забоем; - угол падения залежи; - угол откоса рабочего уступа.

Данная технология ведения горных работ в любой момент времени позволяет обеспечивать требуемый уровень потерь и засорения.

Разработанные мероприятия применены в проекте отработки доломитового участка Шайдомского месторождения. Произведен выбор рабочего оборудования в зависимости от физико-механических свойств массива, принятого гидравлического экскаватора и производительности карьера по горной массе.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения малоотходной безвзрывной технологии разработки с помощью гидромолота составит 275650 руб./год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящая работа представляет собой законченную научно- квалификационную работу, в которой содержится решение актуальной задачи обоснования малоотходной безвзрывной технологии открытой разработки месторождений скальных горных пород с помощью гидравлических отбойных агрегатов, позволяющих повысить качество извлекаемого полезного ископаемого, а также улучшить экологическую обстановку в районе ведения открытых горных работ.

Основные научные и практические выводы:

  1. На основе анализа литературы и экспериментальных данных установлена целесообразность обоснования технологии малоотходной разработки скальных горных пород гидромолотом, при которой улучшаются качественные и экологические показатели предприятия.
  2. Разработана классификация горных пород по удельной энергии разрушения в зависимости от предела прочности на сжатие.
  3. Определена область применения гидромолотов на первичной отбойке в карьерах в зависимости от физических параметров массива.
  4. Установлен оптимальный угол наклона рабочего инструмента к поверхности забоя, равный 300 и оптимальная форма рабочего инструмента в поперечном сечении, при которой производительность гидромолота является максимальной.
  5. Определена схема эффективной формы забоя - ромбовидная, а также последовательность отработки отбиваемых блоков.
  6. Установлена теоретическая часовая производительность ударника, установленного под углом к отбиваемой поверхности.
  7. Разработаны схемы постановки на уступе и ведения горных работ при применении гидравлическими отбойными агрегатами с определением потерь и засорения полезного ископаемого.
  8. Разработан мобильный комбайн для отбойки скальных и полускальных горных пород.
  9. Обоснована методика по выбору оптимального соотношения уровня потерь и засорения при ведении горных работ гидравлическими отбойными агрегатами.
  10. Ожидаемый экономический эффект от внедрения безвзрывной технологии разработки с помощью гидромолота на доломитовом участке Шайдомского месторождения, составит 275650 руб./год. Методики и схемы ведения горных работ, полученные в результате исследований, могут быть внедрены в проектных организациях и на карьерах, разрабатывающих, как рудные, так и нерудные месторождения.

Публикации по теме диссертации:

- в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России:

1. Половинко А.В. Малоотходная и экологичная технология добычи полезных ископаемых на карьерах с помощью гидромолотов / Г.А. Холодняков, Д.Н. Лигоцкий, А.В. Половинко // Записки Горного института №180, Санкт-Петербург, 2009, стр.15-17.

2. Половинко А.В. Схемы работы гидравлического экскаватора с подвесным гидромолотом в забое при первичной отбойке породы / Г.А. Холодняков, Д.Н. Лигоцкий, А.В. Половинко // Горный информационно-аналитический бюллетень - №4 – 2012, стр. 272-275.

3. Половинко А.В. Составление схемы к определению уровня потерь и засорения при применении гидромолота /Лигоцкий Д.Н., А.В. Половинко // Горный информационно-аналитический бюллетень - №4 – 2012, стр. 248-251.

- в прочих изданиях:

4. Половинко А.В. Разрушение горных пород ударной нагрузкой / Г.А. Холодняков, Д.Н. Лигоцкий, А.В. Половинко // «Экология и развитие общества» - Материалы XII международной конференции, г. Сосновый Бор, 2009. стр. 130-132.

5. Половинко А.В. Отрытая разработка месторождений полезных ископаемых с использованием гидромолотов / Г.А. Холодняков, Д.Н. Лигоцкий, А.В. Половинко // «Освоение минеральных ресурсов севера: проблемы и решения. Труды 8-ой международной научно-практической конференции Том 1», г.Воркута, 2010, стр.171-174.

6. Половинко А.В. Холодняков Г.А., Толстунов С.А., Эффективность ударного разрушения горных пород / Г.А. Холодняков, С.А. Толстунов, А.В. Половинко // «Проблемы и пути эффективной отработки алмазоносных месторождений: сб. докладов международ. научно-практ. конф., г. Мирный, 2010 г.», г. Новосибирск, 2010 г. стр.28-29.

7. Половинко А.В. Толстунов С.А., Повышение эффективности использования машин ударного действия для разработки крепких горных пород / С.А. Толстунов, А.В. Половинко // «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики», Материалы конференции – Т.1- г.Тула, 2011, стр.177-184.

8. Половинко А.В. Исследование эффективности разрушения многолетнемерзлых и крепких горных пород крупным сколом / С.А. Толстунов, Г.А. Холодняков, А.В. Половинко // «Освоение минеральных ресурсов севера: проблемы и решения. Труды 10-ой международной научно-практической конференции Том 1», г.Воркута, 2012, стр.160-163.



Pages:     | 1 ||
 





 
© 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.