Метод определения энергоэффективности технологий и механизации горных работ по добыче полезных ископаемых открытым способом
Шрифт:
Существующие расчетные зависимости взрывного рыхления показывают, что с увеличением диаметра возможно увеличить сетку скважин, а следовательно, вследствие неравномерности свойств массива с рассредоточением зарядов уменьшается надежность получения необходимой степени дробления, а это в свою очередь, ведет к увеличению затрат на выемку, перемещение и переработку горной массы. В настоящее время технические сродства позволяют обеспечивать бурение скважин до 380-450 мм, поэтому необходимо менять сам принцип выбора диаметра. Он должен быть основан на свойстве заряда данного диаметра
Затраты энергии на бурение пропорциональны квадрату диаметра скважин. Отсюда можно сделать вывод, что, уменьшая диаметр скважин в п раз, можно, прилагая такое же количество энергии, пробурить п2 скважин меньшего диаметра, увеличив тем равномерность размещения взрывчатого вещества и, следовательно, степень дробления.
Следовательно, с энергетических позиций уменьшение диаметра скважин позволяет уменьшать затраты как на бурение, так — через улучшение качества горной массы — на выемку, перемещение и переработку или отвалообразование.
Однако технология бурения скважин малого диаметра ставит ограничение в глубине бурения (малая жесткость штанг, затруднения удаления продуктов бурения и т.д.). Применение скважин малого диаметра требует уменьшения высоты уступа.
Экспериментальные работы и иностранный опыт показывают, что при снижении высоты уступа до 4-5 метров при хорошем качестве дробления производительность экскаватора не снижается. При автомобильном и конвейерном транспорте с консольным перегружателем заметного увеличения затрат в общем технологическом цикле от уменьшения высоты уступа не будет.
Технология разработки горизонтов при уменьшении высоты уступа потребуется иная. Горизонт, принятый в настоящее время высотой 20 м, может отрабатываться уступами (слоями) меньшей, но кратной горизонту, высоты. Эта технология отработки горизонта позволит сохранить, а в некоторых случаях (например, при увеличении высоты горизонтов до 30—50 м) и уменьшить угол рабочего борта карьера.
Уменьшение диаметра скважин высоты уступа ведет и уменьшению общего заряда, что вместе с короткозамедленным взрыванием уменьшает сейсмическое воздействие на борта карьера. Поэтому угол откоса борта карьера при погашении вследствие меньшей нарушенности может быть увеличен.
Следовательно, подготовка скальной горной массы скважинам малого диаметра перспективна. Величина его должна определяться свойствами заряда взрывчатого вещества и взрываемого массива обеспечения надежного дробления горной массы требуемого качества.
Однако в настоящее время нет буровых машин, позволяющих эффективно бурить скважины малого диаметра на карьерах.
Отсюда задача конструирования и создание высокопроизводительных буровых машин, объединенных в агрегаты для одновременного бурения серии скважин малого диаметра.
Взрывчатое вещество. С энергетических позиций вторая составляющая буровзрывного способа рыхления скального массива
Малый диаметр заряда и небольшая глубина скважины позволяют, предположить целесообразность заводского изготовления готовых цилиндрических зарядов кратной глубине скважины, или шланговых (шнуровых) зарядов для механизации и автоматизации процесса заряжания
Мощное взрывчатое вещество в зарядах малого диаметра, в комплексе с механизацией заряжания, позволяет уменьшить затраты на процесс взрывного рыхления горной массы.
Целесообразность применения концентрированного взрывчатого вещества подтверждается уменьшением затрат на доставку к горному предприятию, хранение и заряжание.
3.6 Эффективность создания бурозарядных комбайнов для разработки крепких горных пород
Существующая технология на открытых горных разработках при скальных и полускальных породах базируется на разделении горных работ по процессам: подготовка горных пород к выемке (бурение скважин, заряжание, взрывание), выемка (экскавация), перемещение и складирование (отвалообразование или разгрузка в бункер).
Каждая операция в процессах выполняется отдельной машиной или механизмом. Все операции выполняются над одним объектом, поэтому выполнение их производится поочередно.
В настоящее время машины, выполняющие отдельные операции по добыванию полезного ископаемого, имеют большую мощность и в перспективе — тенденцию к ее увеличению.
При увеличении мощности машин свободная связь является причиной низкого коэффициента использования машин, а, следовательно, увеличения энергозатрат и себестоимости добычи полезного ископаемого. Чем больше мощность машин, тем больше в единицу времени потери производительности.
На карьерах с мягкими породами машины, выполняющие разные операции, объединены в один комплекс, например, транспортно-отвальный мост с многочерпаковыми экскаваторами: или роторный экскаватор с отвалообразователем или конвейерами.
В этих комплексах периодическое отделение горной массы от массива режущей кромкой ковша строго ритмично и выполняется в соответствии с установленной скоростью вращения привода. А мощность привода и его режим работы установлены в соответствии с конструктивными характеристиками рабочего органа экскаватора, физико-механическими свойствами разрабатываемой породы и объемом отделяемой породы.
Следующие за рабочим органом механизмы и машины внутренне с ними связаны и рассчитаны на работу, которую они должны выполнять с этими поступающими объемами породы по ее перемещению и погрузке.