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: 4 (всего у книги 8 страниц)

Наилучшим материалом забойки являются пластичные быстротвердеющие материалы типа гипсовых растворов или растворов из быстросхватывающегося цемента. Эффективна забойка из сыпучих материалов с большим удельным весом – песка, щебня из плотных горных пород. Хорошие результаты дает использование водяной забойки в полиэтиленовых оболочках, которая помимо своих функций позволяет уменьшить запыленность воздуха после взрыва.

Сетка скважин. Согласно теории взрыва при одновременном взрывании двух соседних зарядов, расположенных на расстоянии, возникают большие по величине по сравнению с одиночным взрыванием растягивающие напряжения, что увеличивает действие взрыва на отрыв горной массы по линии скважин.

Расчет расстояния между скважинами базируется на предположении, что распространение трещин от взрыва заряда взрывчатого вещества заканчивается на расстоянии а = 2W, где энергия ударной волны становится равной удельной энергии поля в этой зоне (Рис.10).

Рис.10 Схема к расчёту параметров сетки скважин:

а – два заряда на расстоянии максимального радиуса образования трещин;

б – тоже на расстоянии с учётом остаточной энергии заряда;

в – тоже при многорядном шахматным расположении зарядов.

При взрыве двух зарядов разрушение в массиве в направлении друг друга заканчивается в точке максимального радиуса образования трещин. Остаточная энергия каждого заряда по В. К. Шехурднну складывается при условии, что сумма ее будет достаточна для образования трещины еще на некоторую величину. Если принять, что остаточная энергия каждого заряда при наложении составляет половину первоначальной затраченной на трещинообразование, то радиус распространения трещин от одного заряда в сторону другого составляет . Тогда расстояние между зарядами будет

.

Расстояние между рядами при шахматном расположении скважин и одновременном их взрывании из этих же соображений составляет

При квадратной сетке и короткозамедленном взрывании между рядами

.

Взрывчатые вещества. При выборе взрывчатого вещества учитывают в целом экономичность подготовки горных пород к выемке. Чем крепче порода и больше затраты на бурение, тем целесообразнее применение более мощных, хотя и более дорогих взрывчатых веществ.

Многие простейшие взрывчатые вещества хотя и не обладают высокими качественными показателями, но дешевые, легко поддаются механизированному заряжанию и поэтому наиболее предпочтительны при массовом производстве взрывных работ.

В случае, если по характеру действия для достижения определенных результатов в конкретных условиях подходят несколько типов взрывчатых веществ, то окончательный выбор производят исходя из экономической эффективности с учетом стоимости взрывчатого вещества, затрат на доставку его в карьер, бурение и заряжание и расходов на дробление негабаритов.

Конструкция зарядов. Все конструкции зарядов объединяются в три группы (Рис.11).

Первая группа – вертикальные и наклонные сплошные и рассредоточенные скважинные заряды. Изменение воздействия энергии взрыва может быть достигнуто за счет пространственного расположения самих зарядов или их отдельных частей.

Вторая группа – вертикальные скважинные заряды с внутрискважинным замедлением, комбинированные из разных типов взрывчатого материала и парносближенные. Силовые параметры действия энергии взрыва изменяются в них подбором типа взрывчатого вещества или изменением положения детонатора.

Третья группа – фигурные заряды, от плоского заряда до конусообразного. Требуемые параметры импульса в них достигаются изменением формы зарядной полости, а, следовательно, количества взрывчатого вещества в ней.

Рис.11 Схемы конструкций зарядов, используемых на карьерах для подготовки крепких горных пород к выемке.

Параметры развала взорванной горной массы должны обеспечивать безопасную и высокопроизводительную работу экскавационного оборудования.

Расчет ширины развала (м) при однорядном расположении скважин (рис.12)

….

Рис.12 Схема к расчёту ширины развала массива уступа после взрыва.

производится по формуле.

.

где R – ширина развала взорванной горной массы от нижней бровки уступа, м;

c – расстояние от верхней бровки уступа до скважины, м;

h – высота уступа, м;

–угол откоса уступа, градус;

– коэффициент разрыхления породы в развале;

hp – высота развала взорванной горной массы, м,

= (1-1,5) ,

– высота черпания экскаватора, м.

При многорядном взрывании

,

где n – количество рядов скважин.

Ширина развала горной массы при взрыве скважинного заряда зависит от свойств горных пород, параметров уступа и практически от всех параметров буровзрывных работ. Обычно .

Исследования направлений, силы импульсов частей зарядов каждого и во взаимодействии с соседним зарядом в ряду при детонации и кинематике движения каждого элемента блочного массива при взрыве зарядов показывают сложную картину разрушения и их движение в пространстве (рис.13).

Наибольший импульс получают блоки, находящиеся на прямой линии наименьшего сопротивления. Согласно баллистике он будет определять наибольший разлет кусков, а следовательно, и ширину развала .

Исследование зависимости ширины развала горной массы при взрыве скважинного заряда от основных параметров взрывного разрушения массива показывают, что ширина развала увеличивается при: увеличении диаметра скважинного заряда, длины забойки, мощности взрывчатого вещества, высоты уступа, и уменьшается при: уменьшении угла наклона скважин, увеличении расстояния между скважинами в ряду, величины воздушного промежутка в рассредоточенных зарядах, линии сопротивления по подошве и плотности горных пород (рис.14).

Рис.13 Схема динамического воздействия взрыва скважинного заряда на элементы уступа: а – в профиле, б – в плане.

Рис.14 Схема к определению кинематических параметров взрыва в зависимости от: а – длины забойки, б – величины воздушного промежутка, в – угла откоса уступа.

Высота развала растёт при взрыве каждого последующего ряда, начиная со второго, вследствие того, что пространство для размещения развала горной массы с соответствующим коэффициентом разрыхления ограничено (рис.15).

Рис. 15 Схема к расчёту высоты развала при многорядном взрываниии.

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

Порядок расчёта параметров буровзрывных работ базируется на энергетической теории с целью получения взорванной горной массы для конкретного комплекта оборудования технологического потока с целью обеспечения максимальной его производительности. Он предусматривает учет исходных данных: о свойствах массива горных пород, параметров оборудования, взрывчатого вещества и параметров технологии разработки.

И с х о д н ы е д а н н ы е

Свойства массива:

наименование горной породы .............................……

предел прочности породы на сжатие , ………….Па

модуль упругости E, ……………………………………Па

блочность массива (трещиноватость) ,………….. м

коэффициент динамичности ……….. ......................

Оборудование:

экскаватор ........................................…………………….

вместимость ковша Е, …………………………………..м3

ширина ковша В, () ............................…....м

высота черпания hч, ……………………………..……….м

производительность …………………………..м3/сут

буровой станок (если он известен) ....................................

диаметр скважины , … ................................………м.

производительность бурового станка , ……..м/сут

Взрывчатое вещество:

тип взрывчатого вещества ...............................……………

полная идеальная работа взрыва Эвв, ……………..…кДж/кг

плотность заряжания , ………………………………кг/м3

коэффициент полезного использования энергии ВВ

……………………………………………

Технологические параметры

высота уступа h,……………………………………………….м

угол откоса уступа , …………………………………градус

безопасное расстояние от верхней бровки с, ……………….м

коэффициент разрыхления горной массы в развале .....

высота развала (), ……………………………..м

порядок взрывания ....................................………………………

расстояние от массового взрыва до охраняемого объекта L, м.

Порядок расчёта

параметров паспорта буровзрывных работ

1.Необходимый состав горной массы по средней крупности для экскаватора, м.

.

2.Необходимая степень дробления массива

, при принимается n = 1.

3.Удельная энергия дробления в необходимой степени массива, Дж/

.

4.Удельная энергия формирования развала, необходимого по технологии при , Дж/

5.Расчётный удельный расход взрывчатого вещества для выполнения технологических условий, кг/

.

В пределах экономичности при значительном удельном расходе взрывчатого вещества для уменьшения диаметра скважин целесообразно использовать более мощное взрывчатое вещество.

Расчёт диаметра скважин для размещения взрывчатого вещества зависит от технологических параметров технологии разработки горнных пород рабочего горизонта, параметров сетки скважин и способов взрывания взрывного блока. По результатам исследования и данным практики наиболее целесообразно порядовое короткозамедленное взрывание многорядного взрывного блока при квадратной сетке скважин. В этом случае расчёт величины необходимого диаметра скважины для размещения сплошного колонкового заряда взрывчатого вещества выполняется в следующем порядке.

6.Линия сопротивления по подошве, м

.

7.Расстояние между скважинами, м

, по данным практики .

8.Расстояние между рядами, м

.

9.Время замедления между взрывами рядов скважин, мс

.

(k = 3 6, меньшее значение принимается для крепких горных пород)

10.Величина перебура, м

.

11.Длина скважины, м

.

12.Минимальная величина забойки, м

.

13.Максимальная длина заряда взрывчатого вещества, м

.

14.Масса заряда в скважине, кг

.

15.Необходимый диаметр сплошного заряда взрывчатого вещества, м

.

16.Диаметр скважины, м

.

17.Если – заряд рассредоточивается:

длина нижнего (основного) заряда, м

,

длина воздушного промежутка, м

,

длина верхнего заряда, м

.

18.Объём взрываемого блока,

.

19.Величина развала от первого ряда, м

.

20.Количество рядов скважин из условия обеспечения безопасносной высоты развала взорванной горной массы.

.

21.Ширина взрываемого блока по целику, м

.

22.Длина взрываемого блока, м

.

23.Количество скважин во взрываемом блоке

.

24.Общая длина буровых скважин в блоке, м

.

25.Время бурения блока, сут.

.

26.Количество взрывчатого вещества для разрушения блока, кг

.

27.Число серий в массовом взрыве, безопасное по сейсмическому воздействию на охраняемые объекты при их расстоянии L от массового взрыва

.

Схема элементов типового паспорта буровзрывных работ приведён на рис.16.

Рис.16 Схема элементов типового паспорта буровзрывных работ на карьере

Расчётные параметры паспорта буровзрывных работ сохраняются для разрабатываемой природнотехнологической зоны, т.е. рабочей зоны комплекта горнотранспортного оборудования технологического потока. Корректировка параметров необходима при измерении свойств массива (σсж и Е), которые корелируются со скоростью бурения взрывных скважин, чем больше крепость буримой породы, тем больше требуется энергозатрат на дробление обуреваемого массива.

Глава 4

Классификация систем открытой разработки

месторождений полезных ископаемых

по энергозатратам

Определение и критерии классификаций систем разработки.

Технология открытых горных разработок зависит от природных условий месторождений, в первую очередь от формы рудного тела и условий его залегания. Она заключается в обеспечении доступа машин и механизмов с поверхности к полезному ископаемому, удалении покрывающих и вмещающих пустых пород и извлечении полезного ископаемого.

Обеспечение доступа машин и механизмов с поверхности к полезному ископаемому представляет собой вскрытие карьерного поля и рабочих горизонтов, удаление покрывающих и вмещающих пустых пород (вскрышные работы) и извлечение полезных ископаемых (добычные работы).

Вскрытие карьерного поля является частью системы разработки месторождения полезного ископаемого. Оно заключается в проведении капитальных горных выработок, создающих доступ от поверхности земли к рабочим горизонтам.

Вскрытие рабочих горизонтов карьера заключается в проведении наклонных и горизонтальных траншей в виде разрезной траншеи для создания первоначального фронта горных работ и обеспечения грузотранспортной связи забоев с пунктами приема горной массы.

Вскрышные работы включают технологические процессы подготовки горных пород к выемке, выемку, транспортирование и отвалообразование, которые в зависимости от природных условий месторождения выполняются соответствующими средствами комплексной механизации.

Добычные работы, особенно на рудных карьерах, помимо технологических процессов подготовки горных пород к выемке, валовой или селективной выемки и транспортирования включают эксплуатационную разведку, оперативный контроль и управление качеством полезных ископаемых, складирование, усреднение или в некоторых случаях, наоборот, разделение полезного ископаемого по сортам.

Вскрытие карьерного поля и рабочих горизонтов относится к горно-подготовительным работам.

Связь между вскрышными, добычными и горно-подготовительными работами с учетом геологической особенности месторождения и механизации горных работ определяет систему разработки.

Понятие с и с т е м а (от греческого systema – целое, составленное из частей; соединение) означает совокупность элементов, находящихся в связях друг с другом и образующих определённую целостность и единство в действиях.

Применительно к горному производству определение система разработки трактуется как порядок производства горных работ, обеспечивающий экономичную и безопасную эксплуатацию месторождения с заданной производственной мощностью при рациональном использовании запасов.

Разнообразие горно-геологических условий месторождений, сочетаний горных и транспортных машин в комплексной механизации горных работ, технологий и их постоянное совершенствование определило большое число классификаций, опубликованных в отечественной литературе.

Наиболее известные классификации систем разработки профессора Е.Ф.Шешко, академиков Н.В. Мельникова и В.В.Ржевского. В технической литературе по открытой разработке месторождений используется классификация академика Н.В.Мельникова. Она построена по признаку – технологии производства и механизации вскрышных работ (табл. 5).

Таблица 5

Классификация систем открытой разработки месторождений

академика Н.В. Мельникова

Система разработки

Основные характеристики системы разработки

Условия применения

Характерное забойное и транспортное оборудование

Бестранспортная, без переэкскавации или с переэкскавацией пород в отвалах

Вскрышные породы перемещают во внутренние отвалы непосредственно экскаваторами; возможна переэкскавация пород на отвалах

Пласты горизонтальные или пологие. Их мощность и мощность покрывающих пород ограничена. Наклонные и крутые пласты при мягких вмещающих породах и глубине карьера, позволяющей производить двойную и тройную переэкскавацию пород экскаваторами.

Экскаваторы: мехлопаты

и драглайны

с большими рабочими параметрами; оборудование для транспортирования вскрыши отсутствует.

Экскаватор– карьер

Вскрышные и добычные работы производятся одним экскаватором драглайном попеременно. Вскрыша переваливается в выработанное пространство, полезное ископаемое грузится в передвижной бункер, устанавливаемый на поверхности. Из бункера полезного ископаемого поступает на конвейеры в автотранспорт или в средства железнодорожного транспорта.

Пласты горизонтальные или пологие ограниченной мощности (до 20-25 см); покрывающие породы мощностью до 25-30

Экскаватор – драглайн, передвижной бункер

с питателем.

Транспортно-отвальная

Вскрышные породы перемещаются во внутренние отвалы при помощи передвижных транспортно – отвальных установок (транспортно – отвальных мостов или отвалообразователей).

Пласты горизонтальные или пологие; рыхлые, мягкие покрывающие породы.

Многоковшовые цепные или роторные экскаваторы или мехлопаты; транспортно – отвальные мосты и передвижные консольные отвалообразователи.

Специальная

Вскрышные породы удаляют башенными экскаваторами, колёсными скреперами, гидромеханизированным способом или кабель кранами

Пласты горизонтальные или пологие; мягкие, рыхлые покрывающие породы. При применении кабель кранов – крутые пласты в крепких породах.

Башенные экскаваторы, колесные, скреперные, транспортное оборудование отсутствует; гидромониторы и землесосные установки, кабель-краны

Транспортная

Вскрышные породы средствами колёсного транспорта перемещают во внутренние или внешние отвалы

Любая форма месторождения и любая крепость пород.

Экскаваторы: рельсовый или автомобильный транспорт.

Комбинированная

Вскрышные породы верхних уступов средствами транспорта вывозят во внешние или внутренние отвалы; породы нижних уступов перемещают во внутренние отвалы экскаваторами или транспортно-отвальными установками.

Пласты горизонтальные или пологие ограниченной мощности; покрывающие породы мягкие, рыхлые или не выше средней крепости.

Экскаваторы для верхних уступов и экскаваторы с удлиненными рабочими параметрами для нижних уступов; рельсовый или автомобильный транспорт, транспортно – отвальные установки.

Все существующие технологии открытой разработки месторождений полезных ископаемых делятся на две группы: технология разработки платообразных горизонтально и пологозалегающих месторождений и технология разработки различных форм залежей наклонного и крутого залегания.

Горизонтальное и пологое залегание платообразных месторождений ограничивает по высоте рабочую зону карьера в течение всего периода разработки месторождений. Фронт работ в контурах карьерного поля на этих месторождениях перемещается параллельно или веерно. Выработанное пространство во время выемки полезного ископаемого на этих карьерных полях используется для размещения отвалов вскрышных пород при непосредственной или кратной перевалке вскрышными механическими лопатами, драглайнами, с помощью отвалообразователей, транспортно-отвальных мостов или путем перевозки вскрыши внутри карьерного поля железнодорожным или конвейерным транспортом. При значительной мощности вскрыши и недостаточной устойчивости внутренних отвалов часть покрывающих пород перемещают на внешние отвалы.

Разработка наклонных и крутопадающих залежей различных форм производится в глубину по направлению залегания полезного ископаемого, поэтому рабочая зона карьера по высоте и в плане изменяется от минимума в период начала разработки месторождения до максимального разноса рабочего борта карьера по поверхности и затем сокращается в период погашения горных работ в карьере. Вскрышные породы на этих карьерах перемещаются и складируются на отвалах, располагающихся за контуром карьерного поля (на внешних отвалах). Направление перемещения фронта работ в пределах рабочих горизонтов определяется задачей обеспечения эффективности добычных и вскрышных работ.

Технология добычных работ при разработке месторождений полезных ископаемых имеет специфические особенности, обеспечивающие высокое качество добываемого сырья, минимальные потери и разубоживание полезного ископаемого.

Вскрышные и добычные работы, вскрытие карьерного поля и рабочих горизонтов представляют собой систему открытой разработки месторождения полезных ископаемых.

В цепи процессов технологии открытой добычи полезного ископаемого наиболее энергоёмким технологическим процессом является транспорт горной массы. На многих карьерах затраты энергии на транспорт в общем процессе открытой добычи полезного ископаемого составляют от 70 до 90%.

При сравнении эффективности видов транспорта для перемещения горной массы на карьерах по удельной работе (Дж/т) наименее энергоёмкими являются конвейерный и железнодорожный, по коэффициенту полезного использования энергии – автомобильный транспорт.

2. 4 Классификация систем разработки по энергетическому критерию

Принимая во внимание значение энергозатрат в процессе добычи полезного ископаемого при открытой разработке месторождений на вскрышные и добычные работы, транспорт горной массы в карьере, обеспеченный вскрытием карьерного поля и рабочих горизонтов, классификация систем открытой разработки месторождений полезных ископаемых по признаку энергозатрат представлена в табл. 6

Таблица 6

Классификация систем открытой разработки месторождений полезных ископаемых по энергетическому критерию.

Левая часть таблицы

Группа

систем

Технология вскрышных работ

№

Наименование

Схема

Механизация

№

эскавации

№

перемещеня и перевозки

А

Бестранспортная

1

Перевалка вскрыши в выработанное пространство экскаватором

1

Мехлопата

1

Нет

2

Перевалка и переэкскавация вскрыши в выработанном пространстве экскаватором

2

Драглайн

2

Драглайн

Б Транспортно – отвальная

3

Перемещение вскрыши в выработанное пространство специальными средствами

3

Роторный экскаватор

3

Отвалообра -зователь

В Комбинация

А+Б

4

Комбинация перевалки и перемещения вскрыши во внутренние отвалы

4

Многочерпаковый экскаватор

4

Транспортно – отвальный мост

Г

Транспортная

5

Перевозка во внутренние или погоризонтные отвалы средствами транспорта

5

Фрезерный экскаватор

5

Железнодорожный транспорт

6

Перевозка вскрыши на внешние отвалы одним видом транспорта

6

Комбайн

6

Автомобильный транспорт

7

Перевозка вскрыши на внешние отвалы комбинированным транспортом

7

Ковшевой погрузчик

7

Конвейер

8

Комбинация перевозки вскрыши во внутренние и внешние отвалы

8

Бульдозер

8

Гидротранспорт

Д

Комбинация А+Б+Г

9

Комбинация перемещения и перевозки вскрыши во внутренние отвалы

9

Скрепер

9

Комбинация авто + ж.д

10

Комбинация перевалки вскрыши во внутренние отвалы и перевозки во внешние отвалы

10

Гидромеханизация

10

Комбинация авто + конвейер

Центральная часть таблицы

Технология добычных работ

№

Способ разработки забоя

Механизация

№

экскавации

№

перемещения и перевозки

1

Валовая выемка

1

Мехлопата

1

Гравитационный

2

Селективная выемка

2

Драглайн

2

Драглайн

3

Роторный экскаватор

3

Грузоподъёмное устройство (кран, дерик, кабель – кран)

4

Многочерпаковый экскаватор

4

Железнодорожный транспорт

5

Фрезерный экскаватор

5

Автомобильный транспорт

6

Комбайн

6

Конвейер

7

Ковшевой погрузчик

7

Комбинация

авто + гравитационный

8

Бульдозер

8

Комбинация

авто + конвейер

9

Скрепер

9

Комбинация

авто + гравит + ж.д.

10

Гидромеханизация

10

Гидротранспорт

Правая часть таблицы

Вскрытие

карьерного поля

рабочих горизонтов

№

Средства

№

Трасса

№

Вид выработки

1

Внешняя наклонная траншея

1

Простая

1

Продольная разрезная траншея.

2

Внутренняя наклонная берма

2

Тупиковая

2

Поперечная разрезная траншея.

3

Крутая траншея

3

Спиральная

3

Разрезная траншея в виде сектора

4

Гравитационная выработка

4

Петлевая

4

Разрезная траншея в виде котлована

5

Подземная горная выработка

5

Прямая

5

Без разрезных траншей

6

Диагональная

7

Вертикальная

8

Наклонная

9

Ступенчатая

10

Горизонтальная

Рисунок 17. Граф вариантов систем открытой разработки месторождений п.и.

Жирным показано сочетания горно-транспортных машин на угольном и апатитовом карьерах, обеспечивающих минимальные затраты на добычу полезного ископаемого

Классификация объединяет признаки, заложенные в классификациях проф. Е.Ф.Шешко – направление перемещения вскрышных пород, акад. Н.В.Мельникова – механизация горных работ и акад. В.В.Ржевского – направление перемещения фронта работ в пределах рабочей зоны карьера.

В классификации каждый вариант системы разработки состоит из трёх частей: технология вскрышных работ, технология добычных работ и вскрытие карьерного поля и рабочих горизонтов. Каждая часть представляет цепь звеньев, определяющих технологию, механизацию и конструктивные средства технологических потоков на карьере. Звенья технологий, механизации процессов и средств вскрытия представлены в порядке возрастания их энергоёмкости. Номера звеньев в каждой части представляют собой шифр, а их последовательность– вариант системы открытой разработки месторождения полезного ископаемого. Количество вариантов систем открытой разработки по теории графов равно числу возможных сочетаний звеньев в цепи каждой части и частей между собой .

Оценка эффективности каждого варианта систем разработки производится по энергетической теории открытых горных работ суммой энергопоглощений в технологических процессах всех звеньев, составляющих систему разработки.

Метод энергетической оценки технологии горных работ учитывает природные условия месторождения, свойства разрабатываемых горных пород, взрывчатых и энергетических материалов, параметры технологии горных работ, горных и транспортных машин, конструкцию вскрывающих горных выработок и технологию переработки полезного ископаемого. Энергетические показатели метода (удельное энергопоглощение) базируются на физических законах, измеряемых параметрах и показателях и не зависят от уровня и колебания цен на оборудование, материалы и энергию.

Учитывая пропорциональность экономических затрат энергопоглощению, эффективность каждого варианта систем разработки оценивается величиной энергопоглощения в Дж/т или Дж/м3. Вариант с меньшим значением энергопоглощения в совокупности звеньев показывает экономическую эффективность принятых решений в выборе системы разработки в конкретных природных условиях месторождения.

Все системы разработки, сохраняя наименования академика Н.В.Мельникова, разделены по величине энергопоглощения на пять групп:

А – бестранспортная (1,2), с минимальным энергопоглощением;

Б – транспортно-отвальная (3), с малым энергопоглощением;

В – комбинация (А+Б) бестранспортной и транспортно-отвальной (4), со средним энергопоглощением;

Г – транспортная (5,6,7,8), с максимальным энергопоглощением;

Д – комбинация (А+Б+Г) бестранспортной, транспортно-отвальной и транспортной (9,10), с большим энергопоглощением.

Например, удельное энергопоглощение (энергозатраты) разработки Райчихинского угольного месторождения системой разработки 1.2.1/1.1.4/1.1.2 (1 – перевалка вскрыши 2 – драглайном в выработанное пространство 1 – без использования транспорта; 1 – добыча полезного ископаемого мехлопатой, 1 – валовой выемкой с доставкой из карьера 4 – железнодорожным транспортом; вскрытие карьерного поля 1 – общей внешней наклонной траншеей с 1 – простой трассой, вскрытие рабочего горизонта 2 – наклонной и продольной разрезными траншеями) составляет 1495 МДж/м3 относится к группе А классификации систем разработки по признаку энергозатрат на добычу полезного ископаемого открытым способом.

Удельное энергопоглощение разработки апатитового месторождения в Хибинах на Кольском полуострове системой разработки 6.1.6/1.1.7/2.3.3 (6 – перевозка вскрыши от 1 – мехлопат на внешние отвалы 6 –автотранспортом; 1– добыча полезного ископаемого мехлопатами, 1 – валовой выемкой, с доставкой его из забоев 7 – комбинированным транспортом: до рудоспусков автотранспортом, после рудоспусков до обогатительной фабрики железнодорожным транспортом; вскрытие карьерного поля 2 – внутренней наклонной групповой бермой со 3 – спиральной трассой, вскрытие рабочих горизонтов 3 – наклонными и поперечными разрезными траншеями) составляет 48359 МДж/м3 относится к группе Г классификации систем разработки по признаку энергозатрат на добычу полезного ископаемого открытым способом

Классификация объединяет и систематизирует по энергетическому признаку технологии вскрышных и добычных работ, вскрытие карьерного поля и рабочих горизонтов и средств механизации горных работ в различных природных условиях месторождений. Она предназначена для анализа эффективности систем разработки существующих горных предприятий, добывающих полезное ископаемое открытым способом в конкретных природных условиях, а также при проектировании новых горных предприятий для выбора и обоснования систем разработки конструированием и сравнением вариантов с использованием компьютерного моделирования с числовыми параметрами энергозатрат элементов системы разработки.

Глава 5

Энергетическая оценка

систем разработки

1.5 Энергетическая оценка технологии вскрышных работ

Энергетическим показателем оценки технологии вскрышных работ, т.е. части систем разработки, являться совершаемая работа. Согласно технологии открытых горных работ объем породы определенной массы, находящийся в забое вскрышного уступа, перемещается на некоторое расстояние в отвал.

Единица массы горной породы, перемещаемая из массива в отвал или к пункту назначения с энергетических позиций оценивается как совершаемая работа силы (F) на расстоянии ( L),

А = F– L, Дж.

Единица горной массы поглощает энергию в результате совершаемой над ней работы и представляет собой энергопоглощние или энергозатраты.

Для перемещения объема породы в заходке шириной В (м), высотой h (м) и длиной 1 (м) на расстояние L (м) необходимо совершить работу

A=(Bhl)ρаL, Дж,

где ρ – плотность породы, кг/м3,

а – ускорение, м/с2 .

Количественно энергозатраты зависят от свойств горных пород, его объема и параметров трассы перемещения, то есть кинематики перемещения.

Кинематика перемещения вскрышных пород в свою очередь зависит от горно-геологических условий месторождения и системы разработки.

Путь перемещения может быть простым, состоящим из одного или двух участков, или сложным – трех и более участков.

В системах разработки с поперечным перемещением вскрышных пород, относительно фронта работ, кинематическая схема строится следующим образом. При непосредственной перевалке вскрыши в выработанное пространство, участок пути перемещения один – это путь от забоя до места разгрузки в отвал. Система разработки с кратной экскаваторной перевалкой вскрышных пород представлена двумя и более участками перемещения: участок от забоя до отвала и участок внутри отвала при переэкскавации. Система разработки с перемещением вскрышных пород отвалообразователями или транспортно-отвальными мостами также состоят из двух участков – участок от забоя до загрузочной консоли и участок перемещения вскрыши отвалообразователем в отвал.

Кинематика перемещения вскрыши в системах разработки с продольным перемещением пород в отвалы транспортными средствами более сложная. Здесь возможны различные варианты в зависимости от горно-геологических условий месторождения. Если перемещение вскрыши осуществляется во внутренние отвалы, то путь делится на участок продольного перемещения по рабочим уступам карьера, участок по торцевой части карьера и участок перемещения на отвале.

Кинематика перемещения вскрыши в системах разработки с колесным транспортом на крутопадающих месторождениях зависит от геометрии эксплуатационного пространства карьера и может быть разделена на участки: в рабочей зоне, на бортах, поверхности и отвале.