Метод определения энергоэффективности технологий и механизации горных работ по добыче полезных ископаемых открытым способом

Анистратов Юрий Иванович

Технология разработки предусматривает отработку пород вскрыши многочерпаковыми экскаваторами с погрузкой в железнодорожный транспорт. Перемещение пород вскрыши осуществляется по фронту работ на расстояние Lф (м), по торцевой части карьера на расстояние Lт (м) и по отвалам на расстояние Lо (м).

Энергозатраты суммируется из затрат при подъеме пород с нижнего уступа на высоту hч (м) и затрат при перемещении пород в отвал на расстояния Lф, Lт, Lо.

Технологическая схема разработки с перевозкой вскрыши на внешние

отвалы (Г – 6)

Энергозатраты в технологии разработки месторождения с перевозкой вскрыши на внешние отвалы в крепких породах состоят из затрат по процессам вскрышных технологических потоков: бурение взрывных скважин, взрывное дробления массива, экскавации, перемещения по транспортным коммуникациям и отвалообразования..

Энергозатраты при бурении (Дж/кг)

.

Энергозатраты при взрывном дроблении массива (Дж/кг)

Энергозатраты при механическом рыхлении массива (Дж/кг)

Энергозатраты при экскавации (Дж/кг)

Энергозатраты при транспортировании (Дж/кг)

.

Энергозатраты при бульдозерном отвалообразовании (Дж/кг)

Суммарные энергозатраты по добычному технологическому потоку

А = Аб + Ав.д. + Аэ + Ат +Ао.

В эти формулы входят следующие параметры:

– предел прочности горной породы при одноосном сжатии, Па,

В - ширина ковша выемочно-погрузочной машины, м;

– диаметр частиц продуктов разрушения при бурении, мм;

Е - модуль упругости, Па;

– плотность породы, т/м3; табл. 1,4;

h - высота уступа, м;

– глубина перебура, м,

– угол откоса уступа, градус;

с - расстояние первого ряда скважин от верхней бровки уступа, м;

а - расстояние между скважинами, м,

b - расстояние между рядами скважин, м,

– коэффициент динамичности;

– средний размер отдельностей в массиве, мм;

– коэффициент разрыхления горной массы в развале ;

hp - высота развала горной массы в забое, м;

kc - удельное сопротивление породы копанию, Н/м2 ;

– высота черпания экскаватора, м;

– коэффициент разрыхления горной массы в ковше;

– скорость перемещения горной массы к месту разгрузки, м/с;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

hразгр.- высота разгрузки горной породы от уровня стояния выемочно-погрузочной машины, м;

– средняя скорость перемещения горной массы в технологическом потоке, м/с;

– основное сопротивление движению транспорта, Н/кН;

L - расстояние перемещения горной массы в технологическом потоке, м;

H - высота подъема горной массы в процессе перемещения средствами транспорта в технологическом потоке (разность отметок пункта погрузки и пункта разгрузки горной массы), м.

f1 – динамический коэффициент трения породы о породу на отвале;

f2 = 0,4-0,6 - динамический

коэффициент трения породы о металл;

i – уклон поверхности отвала в тысячных;

lo –расстояние перемещения породы на отвале, м.

Комбинированная система разработки (Д)

Технологическая схема комбинированной разработки с перевалкой вскрыши в выработанное пространство мехлопатой и перевозкой вскрыши во внутренние отвалы железнодорожным транспортом

Энергозатраты суммируется из затрат на разработку с применением многочерпаковых экскаваторов с перевозкой породы железнодорожным транспортом и затрат на перевалку механической лопатой.

Сравнительный анализ технологий вскрышных работ показал, что энергозатраты перевалки и перемещения вскрыши в выработанное пространство на много меньше перевозки вскрыши во внутренние и тем более во внешние отвалы (рис.19).

Рис.19 Расчётные схемы энергозатрат вскрышных работ на карьерах

При разработке горизонтальных пластовых месторождений наименьшие энергозатраты достигаются при использовании технологических схем с перевалкой вскрыши в выработанное пространство с засыпкой части пласта полезного ископаемого и переэкскавацией вскрыши во внутреннем отвале (схемы 1. 2).

В следующих технологических схемах энергозатраты увеличиваются в следующей последовательности:

с простой перевалкой вскрыши в выработанное пространство, с расположением вскрышного оборудования на нижней, верхней площадках или на промежуточных вскрышных горизонтах (схемы 3, 4, 5),

с перемещением пород вскрыши в отвал консольными отвалообразователями при разработке уступов роторными экскаваторами (схема 6), а также перевалкой и переэкскавацией одним драглайном, расположенным на промежуточном отвале при разработке горизонтальных месторождений (схема 7).

Технологические схемы с перевозкой пород вскрыши во внутренние или внешние отвалы средствами транспортирования по величине энергозатрат намного превосходят технологические схемы с простой или многократной перевалкой, поскольку энергозатраты прямо пропорциональны расстоянию перемещения пород от забоя до отвала.

Графически увеличение энергозатрат в зависимости от технологических параметров представлено на рис.20.

В технологических схемах разработки с перевалкой вскрыши в выработанное пространство, с расположением вскрышного оборудования на нижней площадке вскрышного уступа энергозатраты растут с увеличением высоты добычного и вскрышного уступа.

Аналогичная закономерность наблюдается:

в технологических схемах разработки с перевалкой вскрыши в выработанное пространство, с расположением вскрышного оборудования на промежуточном вскрышном горизонте с увеличением высоты нижнего подуступа,