Метод определения энергоэффективности технологий и механизации горных работ по добыче полезных ископаемых открытым способом
Шрифт:
Поддержание расстояний автоперевозок на минимальном уровне с целью перераспределения части затрат со сборочного на магистральные виды транспорта, характеризуются высокими показателями энергетической эффективности.
Это достигается внедрением полустационарных и передвижных (мобильных) перегрузочных пунктов, крутонаклонных конвейеров, повышенных уклонов (до 60 о/оо).
Использование мобильных перегрузочных пунктов (Рис.30) расширяет возможности снижения энергопотребления за счет частичной (двух горизонтов из трёх) перевозки сборочным автотранспортом "сверху вниз", так как удельный расход при движении автосамосвалов на спуск горной массы сокращается в 1,10 - 1,75
Рис.30 Мобильный перегрузочный пункт со сборочного автомобильного на крутонаклонный конвейерный транспорт
При эксплуатации автотранспорта в рабочей зоне карьеров важным направлением снижения энергопотребления является сокращение длины трассы путём эффективной технологии отработки рабочих горизонтов, выбора места расположения и использования временных наклонных берм в массиве или на насыпи.
Основными направлениями конструктивного совершенствования с целью повышения энергетической эффективности автосамосвалов на магистральных перевозках горной массы являются: электрификация автотранспорта, т.е. совершенствование дизель-троллейвозов, и применение повышенных (100 – 120о/оо) уклонов автодорог.
Эффективность дизель-троллейвозов обеспечивают следующие условия: соотношение между стоимостью дизельного топлива и электроэнергии более 4 кВт•ч/кг, объем перевозок горной массы 8-10 млн. т/год, длина электрифицированного участка трассы 1,8-2,0 км, высота электрифицированного подъема 100-300 м.
Эффективная область применения дизель-троллейвозов характеризуется превышением фактического соотношения между стоимостью дизельного топлива и электроэнергии на конкретном предприятии над предельным. Предельное соотношение зависит от руководящего уклона и эксплуатационных показателей базового автосамосвала и троллейной системы. Фактическое соотношение составляет 10-12 кВт•ч/кг, что свидетельствует о больших перспективах дизель-троллейвозов на глубоких карьерах. При создании отечественных дизель-троллейвозов нового поколения и увеличении руководящего уклона автодорог до 100-120о/оо коэффициент полезного использования энергии данным видом транспорта составит 7,6-7,8%, т.е. приблизится к показателям железнодорожного транспорта.
Глава 6.
Энергетический анализ развития техники и технологических процессов на карьерах
1.6 Современное состояние техники и технологии разработки месторождений полезных ископаемых.
Применение современной техники на карьерах позволило полностью механизировать добычу, применяя, как правило, разработку месторождений полезных ископаемых открытым способом уступами высотой 15—20 м, шириной заходки 18—24 м, высотой рабочей зоны 60—100 м, длиной фронта работ на горизонте при железнодорожном транспорте 3—4 км, при автомобильном — 1,5—2 км.
Угол откоса рабочего борта карьера составляет 24—28°. Вскрытие осуществляется наклонными траншеями внешнего и внутреннего заложения. Причем различий в технологии разработки полускальных и скальных пород в настоящее время практически нет. Отличаются только отдельные виды машин в комплексной механизации.
Анализ технологии с применением существующей техники, показывает, что за период развития открытого способа вместимость ковшей экскаватора увеличилась в среднем в 10 раз, рабочие параметры экскаваторов увеличились почти в 6 раз, вес и мощность примерно 8—10 раз, вместимость сосудов транспортной
В планах развития техники для разработки скальных горных пород эти параметры имеют тенденцию к еще большему увеличению при сохранении прежней технологии.
В настоящее время степень использования оборудования составляет 60-70 % поэтому с увеличением параметров существующих видов горнотранспортной техники при сохранении технологии ведения горных работ будут увеличиваться затраты на производство продукции горной массы.
Эти обстоятельства ставят вопрос о совершенствовании существующей технологии разработки месторождений с крепкими горными породами и главное организации горных работ для доведения степени использования мощного надёжного оборудования в технологическом потоке до 95-97 % , а также возможных перспективах развития техники и технологии на карьерах со скальными породами.
Принципы формирования комплектов оборудования для разработки скальных и полускальных горных пород на основе энергетического метода по технологическим потокам с внутренней организацией и автоматизацией в нем позволят специализировать технику, а, следовательно, снизить затраты на производство продукции.
2.6 Буровзрывная подготовка горных пород к выемке
Бурение. С энергетической позиции, как показано выше, разрушение единицы объема массива для получения горной массы требуемой степени дробления зависит от свойств массива и молекулярных связей горной породы. Дробление массы осуществляется взрывным или механическим способами.
В настоящее время взрывной способ благодаря концентрации большой энергии в единице объема взрывчатого вещества отвечает требованиям подготовки горной массы в больших объемах в единицу времени.
Преимущество взрывного дробления горных пород в массиве заключается в том, что взрыв воздействует сразу на весь массив и это позволяет использовать естественную трещиноватость для разрушения.
Механическое дробление создает напряжение только по осевой линии между контактами нагрузки. В этом случае в дроблении участвует только зона контакта. Периферийные части куска или части массива в процессе дробления в момент приложения напряжения не участвуют. Они участвуют в дроблении в следующий момент приложения нагрузки.
Эффект от взрывчатого вещества зависит от полноты его использования. При расположении обычного заряда на поверхности на дробление идёт только 5% энергии взрыва. При расположении заряда внутри взрываемого массива 7% энергии. Размещение взрывчатого вещества внутри массива связано с затратой дополнительной энергии на бурение скважин.
Но технологические требования открытого способа разработки (высота уступа, необходимость большого объема одновременно подготавливаемой горной массы и т.д.) и эффективность дробления массива взрывчатым веществом, при равномерном размещении в массиве, привели к появлению специальных средств бурения.
Возможные конструкционные параметры высоты определили оптимальный диаметр скважин 150—250 мм. История применения размещения заряда взрывчатого вещества в скважинах большого диаметра связана с постоянным присутствием негабаритов.
Интересно отметить в этой связи, что со времени появления возможности размещения заряда взрывчатого вещества в скважинах 250 мм вместимость ковшей экскаваторов увеличилась у нас в 6 раз, а процент выхода негабарита как при ковше 1,5 м3, так и 12.5 мэ, находится на уровне 1,5—3%. Это объясняется тем, что при увеличении вместимости ковша увеличивается одновременно и сетка скважин.