Текст книги "Методы расчета главных параметров карьера и комплекта оборудования для производства горных работ "

Автор книги: Юрий Анистратов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 5 страниц)

, по данным практики .

8.Расстояние между рядами, м

.

9.Время замедления между взрывами рядов скважин, мс

.

(k = 3 4 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.2.

Рис.2 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 (σ_сж и Е), которые корелируются со скоростью бурения взрывных скважин.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ПРОВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК СО ВЗРЫВНОЙ ПОДГОТОВКОЙ ГОРНОЙ МАССЫ

По энергетической теории параметры буровзрывных работ для разрушения массива при проведении горизонтальных горных выработок рассчитывается из условий:

дробления и выброса породы из массива забоя взрывом;

разрушения массива взрывом без образования развала;

частичный выброс и дробление массива забоя взрывом.

В первом варианте расчет параметров буровзрывных работ включает определение:

– необходимого состава горной массы по крупности для погрузочной машины:

где В – ширина ковша погрузочной машины, м;

– необходимой степени дробления массива с учетом его блочности (трещиноватости):

где d_ом – блочность массива (трещиноватость), м;

– удельной энергии дробления массива в необходимой степени:

где σ_сж – прел прочности породы на одностороннее сжатие, Па;

k_д – коэффициент динамичности;

Е – модуль упругости, Па;

– удельной энергии выброса и формирования развала с необходимым коэффициентом разрыхления:

где v_o – начальная скорость разлета горной массы при взрыве, м/с;

ρ – плотность пород, кг/м³ ;

k_р – коэффициент разрыхления горной массы в развале;

– удельный расход взрывчатого вещества:

F_ВВ– полная идеальная работа взрыва, Дж/кг;

η – коэффициент полезного использования энергии ВВ;

– диаметр шпура:

где l – длина шпура в 1 м³;

Δ – плотность ВВ;

– величина зоны разрушения массива вокруг цилиндрического заряда ВВ по формуле проф.В.К, Шехурдина (Рис.1):

Рис.1 Параметры зон разрушения цилиндрического заряда взрывчатого вещества:

а – парного;

б – при шахматной сетке.

,

где Q – теплота взрыва, ккал/кг;

А = 4,19 механический эквивалент тепла;

g = 9.81 ускорение свободного падения, м/с;

Н – глубина расположения заряда ВВ от поверхности земли, м.

– количество шпуров необходимых для дробления и выброса породы взрывом из массива:

,

где S_выр– площадь поперечного сечения выработки, м².

– длина шпура l_ш максимальная по техническим и технологическим условиям;

– расстояние между шпурами в ряду:

– расстояние между шпурами при шахматной сетке:

– взрывание между рядами короткозамедленное.

Этот вариант расчета учитывает: требование обеспечения: минимальной эффективности технологического процесса проведения горной выработки (d_ср, k_р, h_р, l_ш), свойства массива гонных пород (σ_сж, Е, ρ, k_д,, d_ом), горное давление в районе выработки (ρ, g, H) и свойства взрывчатого вещества используемого для дробления горных пород массива (F_ВВ, η, Q, Δ).

Учет этих параметров обеспечивает надёжность результатов технологического процесса проведения горных выработок и минимальные затраты на производство горных работ.

Второй вариант расчета базируется на физическом явлении механического разрушения горной породы действием взрыва взрывчатого вещества в массиве.

Взрыв взрывчатого вещества в шпуре инициирует волну сжатия, которая распространяется во все стороны, разрушая массив.

Величина зоны разрушения горных пород вокруг шпура:

.

За этой зоной трещины разрушения массива распространяются на величину

,

где р – масса заряда в 1 м шпура, кг (равна удельному расходу взрывчатого вещества , q кг/м³)

Q – теплота взрыва, ккал/кг;

А – механический эквивалент тепла 4,19 Дж/кг;

V_см.=(σ_сж+ρ g H) – удельная энергия разрушения массива в зоне смятия , Дж/м³;

V_тр=0,04(σ_сж+ρ g H) – удельная энергия разрушения массива путём развития магистральных трещин, Дж/м³ ;

ρ – плотность пород, кг/м³;

g = 9.81 – ускорение свободного падения, м/с;

H– глубина выработки от поверхности.

Однако этот расчет не предусматривает необходимой для погрузочного процесса степени дробления массива и, главное, не предполагает отброс породы от груди забоя для создания развала взорванной горной массы.

Действием напряжения взрывной волны массив разрушается наведённой трещиноватостью типа кливажа без разрыхления.

Вследствие отсутствия развала с необходимым разрыхлением экскавацию разрушенного массива в этом случае, возможно производить горной техникой с повышенным усилием внедрения рабочего органа машины.

Эффективность этого варианта технологии заключается в экономии расхода взрывчатого вещества, которая в крепких породах при применении мощных взрывчатых веществ составляет значительную величину.

Порядок расчета параметров буровзрывных работ:

– удельная энергия дробления массива горных пород:

– удельный расход взрывчатого вещества:

– диаметр шпуров:

– радиус зоны разрушения массива вокруг заряда:

– радиус зоны трещинообразования массива вокруг заряда:

– количество шпуров, необходимых для разрушения массива:

– длина расстояние между шпурами:

– расстояние между рядами при шахматной сетке:

– взрывание всей серии шпуров мгновенное для использования интерференции волн взрывов соседних зарядов.

Третий вариант расчета параметров буровзрывных работ предполагает использование взаимосвязей природных свойств массива горных пород выработки, взрывчатого вещества и существующей технологии горных работ при проведении горных выработок с использованием буровзрывных работ.

Он отличается от первых двух тем, что заряды врубовых шпуров рассчитывают из необходимости дробления горных пород и ее выброса в выработанное пространство, заряды отбойных шпуров – дробления горных пород в необходимой степени по технологическим условиям.

Взрывании зарядов последовательное: вначале врубовые шпуры (Рис.2а) для создания второй обнаженной поверхности, затем короткозамедленное между рядами или даже между зарядами в ряду (Рис.2 б).

Заряд врубовых шпуров для усиления действия выброса обычно принимается двухкомпонентным: глубинная часть – мощное ВВ, основная часть – штатное ВВ. В необходимых случаях для усиления эффекта выброса используется кумулятивный заряд (Рис.2в), обеспечивающий концентрацию взрывной энергии.

Рис. 2 Схема размещения зарядов по площади выработки:

а – сетка врубовых и отбойных зарядов с интервалами замедлений между рядами;

б – создание дополнительной поверхности обнажения последовательностью взрывов зарядов в ряду;

г – конструкция кумулятивного заряда врубового шпура.

Порядок расчета параметров буровзрывных работ:

– необходимый состав горной массы по крупности для погрузочной машины:

– необходимая степень дробления массива с учетом его трещиноватости:

– удельная энергия дробления и выброса:

для врубовых шпуров:

для отбойных шпуров:

– удельная энергия выброса:

для врубовых шпуров

– удельный расход взрывчатого вещества:

для врубовых шпуров

(при двухкомпонентном заряде F_ВВ принимают по штатному ВВ)

для отбойных шпуров

– диаметр шпуров:

врубовых

l=1м

отбойных

– радиус зоны разрушения массива вокруг отбойных шпуров:

– общее количество шпуров:

– расстояние между шпурами:

– расстояние между рядами:

Экономическая эффективность этого варианта находится между первым и вторым вариантом, однако по надёжности реализации получения расчётных параметров он превосходит предыдущие.

Наибольшей экономический и технологический эффект получается при аппаратурном определении свойств массива горных пород выработки перед составлением паспорта буровзрывных работ и соблюдении при его реализации до миллиметра, грамма и времени замедления взрывания зарядов рассчитанных по энергетической теории параметров.

Дополненением эффективности технологии проведения подземных горных выработок с буровзрывными работами является использование контурного щелеобразования для образования гладкого контура по периметру выработки. При взрывании его зарядов перед отбойными зарядами образующаяся трещина, которая предохраняет массив вокруг выработки от проникновения взрывной волны отбойных зарядов и образования наведённой трещиноватости. Это позволяет сократить затраты на крепление.

Литература:

1.Ю.И.Анистратов «Технологические потоки на карьерах», М. «Глобус» 2005,

2. «Справочник взрывника» М. «Недра» 1088,

3.Я.Х.Эстеров, Е.Ю.Бродов, М.И.Иванаев «Буровзрывные работы на транспортном строительстве» М. «Транспорт» 1974

4. «Технические правила ведения взрывных работ», М.»Недра» 1972,

5.Б.Н.Кутузов «Взрывное и механическое разрушение горных пород»,М. «Недра» 1973

6. Анистратов Ю.И. , Марчев А.С. «Метод расчёта параметров буровзрывных работ при проведении подземных горных выработок» «Тезисы доклада на международной конференции в РГГРИ» 2007г.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

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 грузо-транспортной 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 механизация вскрышных работ (табл. 1).

Таблица 1

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 переэкскавации 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-кранами

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 пластообразных горизонтально и пологозалегающих месторождений и технология разработки различных форм залежей наклонного и крутого залегания.

Горизонтальное и пологое залегание пластообразных 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 рудного тела, 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 промышленности добыча полезных ископаемых является самым энергоёмким процессом производства. 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.

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. 2

Таблица 2

Классификация систем открытой разработки месторождений полезных ископаемых

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

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

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

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/м ³ . 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 (рис. 9.2 ) 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/м ³ 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/м ³ 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.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД ВЫБОРА И ОБОСНОВАНИЯ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ И ВСКРЫТИЯ КАРЬЕРНЫХ ПОЛЕЙ

Системы разработки.

Объективной оценкой технических и технологических решений по использованию в конкретных условиях систем разработки является энергетический метод.

Он позволяет количественно учесть природные условия (топографию, климат, свойства горных пород и массива, гидрологические условия), схемы вскрытия и системы разработки, рабочие параметры горного и транспортного оборудования, особенности технологических процессов для выбора эффективного в конкретных условиях комплекта оборудования для технологического потока и технологии горных работ.

Система открытых горных работ представляет собой сочетание во времени и пространстве карьера подготовительных, вскрышных и добычных работ и включает способы проведения горных выработок, схемы развития горных работ в карьере и способы вскрытия.

Энергетический метод способен, основываясь на законах физики, дать количественную оценку технологии разработки.

Сущность открытой разработки месторождений заключается в перемещении вскрыши в отвалы, осуществляемое перевалкой, переэкскавацией или перевозкой пород, и извлечении полезного ископаемого с транспортированием его к пункту назначения. Если представить единицу объема горной породы (м³) как материальную точку, перемещаемую из массива в отвал или к пункту назначения по некоторой траектории, то систему разработки можно оценивать с энергетических позиций как совершаемую работу силы в 1 ньютон при перемещении на 1 м.

На основе закона физики работа пропорциональна силе действующей на некотором расстоянии

A = F ∙ L, Дж,

где F – сила, Н, L – перемещение, м.

Согласно технологии открытых горных работ объем породы определенной массы, находящийся в забое вскрышного уступа, перемещается на некоторое расстояние в отвал. При этом совершается работа силы, которую необходимо приложить для перемещения объема пород на расстояние от забоя вскрышного уступа до отвала.

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

А = (B∙h∙l)∙ρ∙g∙L, Дж,

где ρ – плотность породы, кг/м³, g – ускорение свободного падения, м/с².

Энергетическим показателем оценки технологии, и в частности систем разработки, может являться совершаемая работа.

Совершаемую работу в результате выемки горной породы из массива и перемещения ее на некоторое расстояние в физическом выражении можно назвать энергозатратами, а количественную оценку систем разработки – энергоемкостью.

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

Кинематика перемещения вскрышных пород зависит от системы разработки. По классификации проф. Шешко Е. Ф. – это поперек фронта работ, вдоль и комбинированное. В зависимости от горно-геологических условий изменяется сложность кинематической схемы. 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 внутри выработанного пространства.