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

Автор книги: Юрий Анистратов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 8 страниц)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Серго ОРДЖОНИКИДЗЕ

АНИСТРАТОВ Ю.И.

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ

И МЕХАНИЗАЦИИ ГОРНЫХ РАБОТ ПО ДОБЫЧЕ ПОЛЕЗНЫХИСКОПАЕМЫХ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ

Учебное пособие

2011 год

Д.т.н.,профессор Анистратов Ю.И.

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ

И МЕХАНИЗАЦИИ ГОРНЫХ РАБОТ ПО ДОБЫЧЕ ПОЛЕЗНЫХИСКОПАЕМЫХ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ

Учебное пособие. М.: РГГРУ, 2011.

Расчёты технических, технологических, энергетических и организационных решений при проектировании и производстве горных работ является важнейшей частью деятельности горного инженера.

Целью пособия: 1 – помочь студентам в выполнении дипломного проекта, дипломной работы и курсовых проектов по открытой разработке месторождений полезных ископаемых,

2 – информировать о современных методах принятия решения на основе энергетического метода анализа месторождений для определения энергоэффективности технологий и механизации горных работ по добыче полезных ископаемых

© Анистратов Ю.И. , Анистратов К.Ю. © Российский государственный геологоразведочный университет

Оглавление

Введение…………………………………………………………………………….

Глава 1 Общие сведения об открытой добыче полезных ископаемых…..

1.1. Технологические потоки на карьере…………………………………

2.1 Параметры рабочей зоны технологического потока……………….

3.1. Механизация технологических потоков……………………………

4.1. Влияние природных условий на работу комплектов оборудования технологических потоков………………………………………………………

Глава 2.. Теоретические основы метода расчета энергозатрат при открытой добыче полезных ископаемых…………………………………..

1.2. Общие положения…………………………………………………….

2.2.Энергопоглощение по процессам технологического потока.

– Процесс подготовки горных пород к выемке. ……………………..

– Выемочно-погрузочный процесс……………………………………

– Процесс перемещения горной массы………………………………

– Процесс отвалообразования………………………………………..

– Процесс переработки полезного ископаемого…………………….

– Общее выражение технологического энергопоглощения горной массы в потоке…………………………………………………………………………..

3.2. Понятие о физическом энергопоглощении……………………

4.2. Область применения энергетического метода………………….

5.2. Связь энергетического метода с другими методами анализа технологии и комплексной механизации горных работ на карьере…………..

Глава 3. Энергетический расчёт параметров буровзрывных работ на карьере……………………………………………………………………………

1.3. Энергетическое определение удельного расхода взрывчатого вещества для разрушения массива горных пород.

2.3. Управление параметрами буровзрывных работ.

– Удельный расход взрывчатого вещества………………….

– Диаметр заряда…………………………………………………..

– Линия сопротивления по подошве……………………………

– Перебур скважины………………………………………………

– Величина забойки………………………………………………..

– Сетка скважин……………………………………………………

– Взрывчатые вещества…………………………………………….

– Конструкция зарядов………………………………………………

– Параметры развала взорванной горной массы……………….…

3.3. Порядок расчёта параметров буровзрывных работ на основе энергетической теории дробления массива крепких горных пород………….

Глава 4. Классификация систем открытой разработки месторождений полезных ископаемых по энергозатратам…………………………………

1.4. Определение и критерии классификаций систем разработки

2.4. Классификация систем открытой разработки месторождений по энергетическому критерию………………………………………………….

Глава 5. Энергетическая оценка систем открытой разработки полезных ископаемых………………………………………………………………………

1.4. Энергетическая оценка технологии вскрышных работ………..

2.4. Энергетическая оценка технологии добычных работ……………

3.4. Энергетическая оценка вскрытия горизонтальных и пологих пластовых месторождений………………………………………………………...

4.4. Энергетическая оценка вскрытия наклонных и крутопадающих месторождений…………………………………………………………………….

Глава 6. Энергетический анализ развития техники и технологических процессов на карьерах………………………………………………………..

1.6. Современное состояние техники и технологии разработки месторождений полезных ископаемых…………………………………………..

2.6 Буровзрывная подготовка горных пород к выемке………………

3.6 Эффективность создания бурозарядных комбайнов для разработки крепких горных пород……………………………………………….

4.6. Механическое рыхление горной породы……………………….

5.6. Термическое и электротермическое разрушение горных пород….

6.6. Резание полускальных пород………………………………………

7.6. Выемка и погрузка…………………………………………………

8.6. Перемещение………………………………………………………

9.6. Отвалообразование………………………………………………….

10.6. Выводы анализа по технологическим процессам………………

Глава 7. Влияние параметров элементов систем разработки месторождений на энергосбережение в технологии открытой добычи полезных ископаемых…………………………………………………………

1.7. Угол откоса рабочего борта карьера………………………………..

2.7 Технология отработки месторождений полезных ископаемых этапами под углами бортов этапа, равных углу погашения горных работ или близким к нему……………………………………………………………………..

Заключение……………………………………………………………….

Литература……………………………………………………………….

Приложения………………………………………………………………. Введение

В настоящее время энергетическая проблема является важнейшей задачей в мире. По данным международных публикаций топливоэнергетические затраты на 1 доллар валового продукта составляют в: Швеции и Франции – 12 МДж, Германии – 15 МДж, США – 23 МДж, России – 35 МДж, Китае – 45 МДж. Суммарная мощность, потребляемая человечеством, составляет 13 миллиардов киловатт. Из них 80% энергии удовлетворяется за счёт сжигания горючих ископаемых.

В Европе, США и Японии для обеспечения принятых там стандартов жизни расходуется от 3,5 до 6 тонн условного топлива (т.у.т) на человека в год. У нас в стране с более суровым климатом необходимо около 18 т.у.т. в год. Сегодня в России добывается около 8 т.у.т. на человека в год.

Стоимость энергии получаемой из разных источников не одинаково. Если принять стоимость энергии, содержащейся в одном литре бензина за единицу, то за такое же количество солнечной энергии потребителю пришлось бы заплатить 4,83 единицы, ветровой – 0,55, заключённой в спирте, полученном из биомассы (биогорючее) – 0,9 единицы, ядерной энергии 1,25, энергии ГЭС – 0,3, геотермальной 0,56 и природного газа – 1,8 единицы.

Добыча твёрдых полезных ископаемых является самым энергоёмким производством среди промышленных отраслей. Задача энергосбережения в этой отрасли является чрезвычайно актуальной в энергетической проблеме мира.

Технология добычи твёрдых полезных ископаемых включает сооружение вскрывающих выработок, обеспечивающих доступ к полезному ископаемому, при открытом способе – удаление покрывающих или вмещающих полезное ископаемое пустых пород и его извлечение.

В настоящее время добыча полезных ископаемых является высокомеханизированным производством, в котором энергозатраты определяются свойствами разрабатываемых горных пород, природными условиями месторождения и механизацией производственных процессов. Чем выше соответствие технологии и механизации горных работ природным условиям месторождения, тем выше энергоэффективность добычи полезных ископаемых, а, следовательно, и ниже себестоимость добычи. Энергозатраты в себестоимости продукции горного предприятия занимают около 50%.

При проектировании новых горных предприятий и анализе эффективности действующих выбор возможных вариантов технологии и механизации горных работ производится в конечном итоге по экономическим показателям капитальных и эксплуатационных затрат. Методы расчёта для получения этих показателей только косвенно предусматривает учёт свойств разрабатываемых горных пород и природных условий месторождения. Энергетические затраты, особенно эксплуатационные, зависят именно от свойств горных пород, природных условий месторождений, технологии горных работ и механизации в рабочей зоне карьера.

Расчёт энергозатрат добычи полезных ископаемых с учётом свойств разрабатываемых горных пород и природных условий месторождения при использовании различных средств механизации и технологии горных работ позволяет выбрать вариант с минимальными значениями, и, следовательно, в целом эффективный по всем экономическим показателям.

Глава 1

Общие сведения об открытой добыче полезных ископаемых

1.1 Технологические потоки на карьере

В зависимости от свойств горных пород, массива, топографии поверхности, производственной мощности карьера, размещения отвалов, пунктов приема полезного ископаемого и системы разработки перемещаемая горная масса на карьере разделяется на грузопотоки. Они берут начало в забоях и оканчиваются на отвалах пустых пород, некондиционных руд или на складах полезного ископаемого. Применительно к грузопотоку формируется механизация производственных процессов.

Все технологические процессы на карьере объединены транспортом в цепи. Каждый из них, начиная от подготовки горных пород к выемке, выполняет последовательно задачу разработки месторождения полезного ископаемого открытым способом.

Наиболее эффективной организацией технологических процессов является поточное производство, которое может быть непрерывным, например, при применении роторных экскаваторов, конвейерного транспорта и ленточных отвалообразователей, и цикличным, функционирующим в определенном ритме, при эксплуатации выемочно-погрузочной и транспортной техники цикличного действия.

Разделение средств механизации на грузопотоки представляет собой по существу организацию горных работ на карьере по т е х н о л о г и ч е с к и м п о т о к а м, под которыми понимается технологически связанная совокупность горных и транспортных машин определенной производительности, независимо ведущих разработку определенной зоны карьера, с выполнением всех технологических процессов – от подготовки горных пород к выемке до отвалообразования, складирования или передачи полезного ископаемого потребителю в равномерном ритме.

В зависимости от условий на карьере может быть два технологических потока – вскрышной и добычный или несколько.

По числу забоев в разрабатываемой зоне карьера и пунктов приема горной массы, а также по их связи между собой технологические потоки разделяются на:

отдельный, в котором забой в карьере связан транспортными коммуникациями с отдельным отвалом, участком общего отвала или бункером для полезного ископаемого;

объединенный, транспортные коммуникации которого от нескольких забоев объединяются в одном пункте приема горной массы (перегрузочном пункте или отвале);

разветвленный, в котором горная масса сводного забоя направляется в несколько пунктов приема горной массы;

комбинированный, горная масса в котором от нескольких забоев объединяется транспортом доставки ее из карьера и на поверхности направляется на несколько пунктов приема грузов.

Комплект оборудования характеризуется производительностью, суммарной установленной мощностью двигателей, металлоемкостью, количеством обслуживающего персонала и расходом основных и вспомогательных материалов.

В качестве примера на рис. 1 показаны вскрышной и добычный технологические потоки карьера.

а)

б)

в)

Рис.1 . Схемы вскрышных и добычных технологических потоков при разработке горизонтального (а) и пологого (б) месторождений, (в) условные обозначения графического изображения элементов технологического потока.

В комплект оборудования добычного технологического потока включено дробильное оборудование обогатительной фабрики (Рис.2 ).

Рис.2 Добычной технологический поток на апатитовом карьере «Расвумчёрр-Цирк»

Разделение комплексной механизации на технологические потоки упрощает управление ими, улучшает контроль и их обслуживание на карьере, а также возможность определить энергозатраты в целом по технологическому потоку и по отдельным его процессам.

Механизация в технологических потоках легче поддается автоматизации.

Вся информация о работе технологических потоков поступает на главный диспетчерский пункт, где она обрабатывается и направляется обратно на пульты управления потоками для корректировки их ритма.

Параметры рабочей зоны технологического потока.

Физико-механические свойства горных пород, структура продуктивной толщи и вмещающих пород, геологические условия, производственная мощность и требования к качеству полезного ископаемого в совокупности, определяют вид технологического потока и его производительность.

Количество потоков для разработки однородной по физико-механическим свойствам толщи определяется в процессе анализа горных работ при принятой системе разработки. Известно, что при существующей системе разработки верхний горизонт разрабатывается в течение более длительного времени, чем глубинные горизонты вследствие уменьшения площади горизонтов с углублением. При независимости и индивидуальности горного и транспортного оборудования, при существующей технологии горных работ экскаваторы и транспортные средства могут быть перемещены в любую зону карьера, где из них составляется новая схема механизации. При применении определенного комплекта оборудования технологического потока, особенно при специализированном оборудовании, это не всегда возможно.

Свойства горных пород на карьере не одинаковы. Свойства полезного ископаемого отличаются от вскрыши. Вскрышные породы изменяют свои свойства в зависимости от глубины залегания от поверхности. Наносы – мягкие породы, под наносами, как правило, залегают окисленные, очень трещиноватые, содержащие много продуктов эрозии, горные породы. Под ними – крепкие монолитные породы. Если месторождение приурочено к зоне тектонических воздействий, геологическим нарушениям, то последовательность и постепенность изменения свойств горных пород может нарушаться. К этому, далеко не полному перечню причин, разнообразию свойств массива горных пород в карьере необходимо добавить обводненность слоев. Все эти условия влияют при разработке на свойства горной массы.

Для выбора технологии, видов и конструкций комплектов оборудования технологических потоков при проектировании и планировании горных работ наряду с определением общих объемов в контурах карьера выделяются зоны в карьере с одинаковыми природными свойствами требующих применение специальных технологий и механизаций горных работ, которые называются природно-технологическими зонами (ПТЗ).

Для этого на геологических профилях месторождения или погоризонтных планах размечаются границы зон горных пород различающиеся по свойствам (например, наносы, полускальные породы, скальные, окисленные руды, кондиционные, обводненные горизонты и т.д. рис. 3)

Рис.3 Определение объёмов горных работ технологических потоков с учётом свойств горных пород:

графики а и б – объёмы горных работ при разработке висячего и лежачего бока залежи различными технологическими потоками;

график в – объёмы горных работ при разработке горизонтов висячего и лежачего бока залежи

Затем в соответствии со свойствами этих зон намечаются возможные комплекты оборудования. На профилях наносятся горизонтальные линии, на расстоянии, кратном высоте уступа для комплекта оборудования, конструкцию которого предусматривается использовать для разработки объемов горных пород данных свойств.

В случае отработки месторождения этапами с крутыми откосами бортов карьера этот угол будет равен углу погашения борта карьера, определяемого согласно физико-механическим и структурным свойствам массива (Рис..4) При установлении угла борта карьера должна учитываться схема отработки горизонтов предполагаемым комплектом оборудования технологического потока.

Рис.4 Определение объёмов горных работ технологических потоков с учётом свойств горных пород при технологии разработки этапами.

Раздельное отражение на графике объемов горных пород на висячем и на лежачем боку необходимо для того, чтобы в случае отработки одного горизонта комплектами оборудования для висячего и лежачего боков установить отдельно их объемы, входящие в отрабатываемый контур (руда, коренные породы, полускальные, наносы).

Проводя подобное разделение на представительном количестве профилей и, имея значения площадей и блоков, получим с учетом торцевых частей объемы горных работ для данного типа технологического потока.

Делением этих объемов на эксплуатационную производительность комплекта оборудования, соответствующую свойствам горных пород, находятся их количество и высота зоны (Н) разработки отдельного технологического потока.

3.1 Механизация технологических потоков.

Технологический поток характеризуется параметрами, которые включают: свойства разрабатываемых горных пород ( трещиноватость массива), параметры забоев, трассы, отвала или приемного пункта полезного ископаемого.

Выполнение производственных процессов в технологическом потоке обеспечивается комплектом основного и вспомогательного оборудования, который включает в себя буровое, зарядное и забоечное оборудование для подготовки горных пород к выемке, экскаваторы и средства транспорта, отвалообразующие машины, средства для перемещения и обслуживания электрических и транспортных коммуникаций, взаимоувязанные по параметрам и надежно обеспечивающие установленную производительность.

Термин «комплект» оборудования (от латинского completus – полный) – это набор кинематически не связанных между собой индивидуальных машин, необходимых и достаточных для механизации технологического процесса разработки горных пород. Термин «комплекс» (от латинского complexus – связь) – это кинематически связанные, но сохранившие свои индивидуальные особенности машины, с помощью которых комплексно механизируются все основные операции процесса разработки горных пород.

В комплект оборудования добычного технологического потока включается дробильно-грохотильное оборудование обогатительной фабрики.

Разделение комплексной механизации на технологические потоки упрощает управление ими, улучшает контроль и их обслуживание на карьере.

Классификация комплектов оборудования технологического потока на карьерах в зависимости от характера работы основных машин, состава оборудования и транспорта представлена в табл. 1, а их механизация по процессам в табл.2.

Таблица .1

Классификация технологических потоков на карьерах

Признак

Наименование

Признаки

Состав оборудования

Полный

Комплект оборудования технологического потока имеет в своем составе все основные и вспомогательные машины и механизмы

Неполный

В комплекте оборудования технологического потока отсутствует часть основных или вспомогательных машин, или некоторые операции технологического процесса не механизированы

Характер действий

Непрерывный

Разработка осуществляется машинами непрерывного действия

Цикличный

Разработка осуществляется машинами цикличного действия

Комбинированный

Разработка осуществляется машинами и цикличного непрерывного действия

Транспорт

С одним видом транспорта

От забоев до пунктов приема горная масса перемещается одним видом транспорта

С несколькими видами транспорта

От забоев до пунктов приема горная масса перемещается комбинированным транспортом

Таблица 2.

Комплекты оборудования технологических потоков

Порода

Технологический поток

Производственные процессы

Подготовка горных пород к выемке

Выемка

Перемещение

Отвалообразование

Нескальная

Непрерывный

–

Роторный экскаватор

Конвейер

Конвейерный отвалообразователь

–

Многоковшовой экскаватор

Транспортно отвальный мост

–

Гидроразмыв

Гидротранспорт

Гидроотвалообразование

Цикличный

–

Драглайн

–

–

Вскрышная мехлопата

–

–

–

Бульдозер

–

Комбинированный

–

Роторный экскаватор

Железнодорожный транспорт

Абзетцер

–

Многоковшовой экскаватор

Полускальная

Непрерывный

–

Комбайн

Конвейер

Консольный отвалообразователь

Цикличный

Механический рыхлитель

Бульдозер

Автотранспорт

Бульдозер

Буро-зарядные машины

Одноковшовый экскаватор

Железнодорожный транспорт

–

Одноковшовый экскаватор

Ковшовый погрузчик

Отвальный плуг

Комбинированный

Механический рыхлитель

Одноковшовый экскаватор

Конвейер

Консольный отвалообразователь

Буро-зарядные машины

Роторный погрузчик

Гидротранспорт

Гидроотвалообразование

Ковшовый погрузчик

–

–

Скальная

Непрерывный

–

Комбайн

Конвейер

Консольный отвалообразователь

Цикличный

Буро-зарядные машины

Одноковшовый экскаватор

Автотранспорт

Одноковшовый экскаватор

Железнодорожный транспорт

Бульдозер

Отвальный плуг

Комбинированный

Буро-зарядные машины

Ковшовый погрузчик

Конвейер

Консольный отвалообразователь

Одноковшовый экскаватор

Гидротранспорт

Гидроотвалообразование

4.1 Влияние природных условий на работу комплектов оборудования технологических потоков

Разнообразие горно-геологических условий, свойств горных пород и необходимая производительность предприятия определяет многообразие сочетаний машин в комплектах и схемы их работы.

При выборе механизации горных работ в технологическом потоке критерием служит минимум эксплуатационных расходов, при решении вопросов вскрытия карьерного поля – минимум капитальных затрат и эксплуатационных расходов на транспорт, при решении системы и порядка разработки горизонтов – оптимальный текущий коэффициент вскрыши с учетом безопасного и планомерного ведения горных работ.

В процессе проектирования, оперативного планирования и анализа производственной деятельности производится сравнение возможных вариантов решения. Критерием, как правило, является себестоимость продукции по процессам и в целом по технологическому циклу. Этот критерий является объективной оценкой деятельности производства. Однако в нем не достаточно отражается характер взаимосвязи машин с объектом работы, взаимосвязи машин между собой и качеством получаемого продукта. Использование разных комплектов горного и транспортного оборудования на карьере со скальными породами, обеспечивает разные параметры конечного продукта, например, от комплекта с 2 СБШ-250 + 2 ЭКГ– 8 + 7 БелАз 548 горная масса поступает со средней крупностью dср= 450 мм, а от комплекта с 2 2СБШ-200 + 4 ЭКГ – 4,6 + 12 БелАз 540 со средней крупностью dср=300 мм.

Эти показатели конечного продукта технологического потока технико-экономический метод не учитывает.

При выборе комплекта оборудования или при анализе его работы в конкретных условиях возникает необходимость установить непосредственную взаимосвязь между свойствами горных пород разрабатываемого массива и качеством горной массы, например:

– высокопроизводительная работа экскаватора требует высокой степени дробления, но высокая степень дробления требует увеличения затрат на подготовку горной массы;

– высокая степень дробления горной массы делает возможным применение конвейерного транспорта, что предполагает снижение затрат в целом по комплекту с учетом затрат на подготовку горных пород. Однако малая надежность получения в настоящие время высокой степени дробления взрывом в забое требует применения дополнительного звена – дробилки, что снижает надежность комплекта;

– для полезного ископаемого высокая степень дробления в забое снижает затраты на дробление при переработке в процессе подготовки к обогащению, но наличие большого количества мелочи в горной массе снижает производительность перегрузочных емкостей в транспорте грузопотока, особенно при использовании гравитационных средств доставки;

– использование железнодорожного транспорта и экскаваторов с большой емкостью ковша не требует большой степени дробления, а следовательно, затрат на подготовку к выемке. Однако малые уклоны и сложная сеть транспортных коммуникаций увеличивают капитальные и эксплуатационные затраты на производство продукции в таком комплекте по сравнению с автотранспортом и специальным конвейерным подъемником, использование которого требует увеличения степени дробления горной массы и т.д.

Приведенные выше примеры показывают, что задача определения оптимального комплекта оборудования для технологического потока, технологии разработки рабочей зоны карьера и в целом месторождения в конкретных условиях связана со свойствами массива, качеством горной массы и кондициями на готовую продукцию карьера. Решение этой задачи по существу является ассоциирование технологии и механизации горных работ по добыче полезного ископаемого природным условиям месторождения.

Этим задачам отвечает метод, который учитывает свойства горных пород, качество горной массы, параметры машин и технологию горных работ.

Близко к этой задаче стоит используемый в инженерной практике энергетический метод. С его помощью, в частности, производится оценка совершенства рабочих органов машин, механизмов, передачи энергии и оценка энергетических систем. В строительной промышленности энергетический метод исследования был применен для оценки рабочих органов машин и комплексной механизации строительства.

Специфика горного производства и задача выбора оптимального технологического потока с учетом свойств горных пород, горной массы, кондиции готового продукта для карьеров не позволяют использовать указанные выше методы в известном виде. В данной работе для создания энергетического метода в горном деле, отвечающего поставленной задаче, была использована только известная в других отраслях терминология.

По терминологии физики энергия равна это работе, совершаемой под действием силы, т.е. произведение силы на перемещение по направлению силы.

Для нашего случая силой является величина сопротивления природной среды определяемой свойствами горных пород, т.е. сила равная величине сопротивления разрушению массива взрывным или механическим способом, перемещению, отвалообразованию или переработке.

Величина затрат энергии оцениваются составом разрушенной горной массы по крупности, характеризуемой средним размером куска породы, коэффициентом разрыхления горной массы и величиной развала массива после взрыва, расстоянием, высотой и сопротивлением её перемещения.

Для инженерного расчета затрат энергии на разрушение горной породы при бурении, взрывном или механическом дроблении используется простой для измерения показатель – предел прочности породы на сжатие, на выемочно-погрузочные работы – удельное сопротивление пород копанию, на перемещение – основное сопротивление движению транспорта и т.п.

Взаимосвязь результатов разрушения горного массива соответствующей трещиноватости с последующими технологическими процессами осуществляется через степень дробления пород, которая в реальных условиях выражается отношением среднего размера отдельности в массиве к среднему размеру куска разрушенной горной массы, В свою очередь средний размер куска разрушенной горной массы ограничивается параметрами рабочего органа выемочно-погрузочной машины.

При расчете затрат энергии идущего на изменение состояния горной породы по процессам зависит от параметров используемого оборудования.

Взаимосвязь управляемых параметров смежных процессов технологического потока может быть схематично представлена в виде:

(σсж., Е, do , ρ )

где σсж., Е, do, ρ – соответственно: предел прочности пород на сжатие, модуль упругости, средний размер отдельностей и плотность пород в горном массиве;

n – степень дробления пород при взрыве, равная отношению среднего размера, отдельностей в массиве Do к среднему размеру куска разрушенной породы dср.;

q – удельный расход взрывчатого вещества, q = f (σсж., Е, do , ρ, n);

kf – удельное сопротивление разрыхленного массива копанию;

Знак "" означает прямое, а знак "" – прямое и обратное влияние параметров процессов технологического потока.

Таким образом, определение величины технологического энергопоглощения по предлагаемому методу необходимого для заданного изменения состояния и пространственного положения объекта, требует знания базовых характеристик пород горного массива (предела прочности пород на сжатие, среднего размера отдельности, плотности пород, удельного сопротивления пород копанию), которые легко определяются уже на стадии геологоразведочных работ. Поэтому этот метод наиболее приемлем при обосновании целесообразности разработки месторождений при проектировании, реконструкции или перевооружении карьеров

Энергопоглощение представляет собой величину энергии, количество которой теоретически необходимо и достаточно для изменения состояния или положения объекта разработки в процессах горного производства.

Оно всегда меньше фактического расхода энергии, а величина такого различия характеризует уровень совершенства применяемой технологии и техники, что позволяет оценить имеющиеся резервы и наметить пути их реализации в направлении создания энергосберегающих технологий. Метод целесообразен и при исследовательских работах по поиску рациональных вариантов комплексной механизации технологических потоков и определению рациональных параметров технологических процессов горного производства.

Глава 2

Теоретические основы расчета энергозатрат при открытой добыче полезных ископаемых

1.2 Общие положения

Любой продукт определённого качества, в том числе и продукт горного производства, требует для своего создания определённого количества энергии. Пользуясь известными понятиями, в производстве участвует живой и овеществлённый (машины, материалы, энергия и т.п.) труд.

Чем больше вооружён живой труд овеществлённой энергией, тем выше производительность труда. Сейчас в мире на одного человека расходуется 2,24 тонны условного топлива, к 2015 году прогнозируется увеличение до 2.58 тонн.

В настоящее время во многих областях стремятся сравнивать результаты деятельности по энергетическим затратам, позволяющим наиболее объективно оценивать процесс производства.

В России, вследствие её климатических особенностей, для производства валового продукта требуется больше энергии, чем в Европе и США. Следовательно, учёт показателя энергозатрат на самое энергоёмкое производство – горное исключительно актуально для России.

Критериям анализа комплектов оборудования для различных целей в настоящее время служат себестоимость производства, металлоемкость, установленная мощность, трудоемкость, приведенные затраты.

Вместе с этим для установления внутренней взаимосвязи машин в производственных процессах технологического потока со свойствами разрабатываемого скального массива и горной массы, а также для оценки комплектов перспективной техники и для определения эффективности новой технологии предлагается использовать принципиальную сторону энергетического метода исследования. В основе его лежит закон сохранения энергии, открытый М.В. Ломоносовым.

Применительно к методу исследования производственных процессов в горном деле этот закон можно выразить следующим образом: энергия, используемая в процессе горного производства, равна работе преодоления сопротивления материалов требуемому качественному изменению и перемещения их в пространстве.