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

необходимой степени дробления горных пород и полное разрушение массива взрываемого блока;

соответствие размеров и формы развала параметрам конкретному комплекту оборудования технологического потока;

объема горной массы в забое, достаточного для бесперебойной и производительной работы экскавационного оборудования;

экономичности и безопасности ведения горных работ.

Степень дробления для конкретного комплекта оборудования определяется исходя из высокопроизводительной работы и минимальных затрат по всему технологическому потоку.

Экспериментальные исследования по определению зависимости производительности машин по процессам технологического потока от состава горной массы по крупности с учетом свойств сыпучей среды показывают, что изменение производительности от минимума до максимума экскавационных машин с шириной ковша В находится в интервале В/3 dср В/11 при величине размера негабарита >В/3.

Минимальные затраты по всем технологическим процессам в технологическом потоке с одноковшовым экскаватором обеспечиваются при среднем диаметре габаритной горной массы dср= В/6,5.

Развал взорванной горной массы по длине от бровки уступа должен быть минимальным, по высоте - безопасным. По правилам безопасности он должна быть равна высоте черпания, а при высокой степени разрыхления допускается 1,5h.

Объем взорванной горной массы в забое определяется из условия максимальной производительности технологического потока с учётом остановки во время взрывных работ.

Разрушение массива горных пород под действием взрыва заряда взрывчатого вещества является сложным физическим процессом, который определяется свойствами массива, взрывчатого вещества и параметрами технологии взрывного воздействия.

Управление взрывного воздействия на массив и получение необходимого для экскавации взорванной горной массы базируется на энергетической связи результата разрушения с параметрами буровзрывных работ.

Учитывая монолитность и однородность по свойствам горной породы в блоке, необходимую степень его дробления, соотношение между пределом прочности материала на сжатие и растяжение необходимая энергия (Эдр.) для дробления определяется зависимостью

,

где сж.- предел прочности породы на сжатие, Па;

kд- коэффициент динамичности напряжения (kд = Ед/Ест)

V=1 - разрушаемый объем, м3;

Е – модуль упругости породы, Па;

n – степень дробления (n = Dо.м./dср.)

Dо.м - средний размер отдельности массива, м;

– плотность породы, кг/м3.

Энергия для получения требуемой по принятой технологии и технике степень разрыхления и формирования развала, допустимого по правилам безопасности определяется зависимостью

где - начальная скорость движения горной массы при взрыве ( по данным экспериментальных исследований ее можно принимать vо= 530 м/с). Большие значения принимаются при использовании мощных взрывчатых веществ и малой плотности горной породы.

- коэффициент разрыхления горной массы в забое, = 1,1 1,4;

- плотность горной породы, кг/м3;

- расстояние от центра тяжести заходки массива до центра тяжести развала горной массы, м.

При разрушении массива скважинными зарядами

,

где с - расстояние от верхней бровки уступа до первого ряда скважин (по правилам безопасности не менее 3 м);

h - высота уступа, м;

- угол откоса уступа, градус;

- высота развала горной массы в забое, м;

- высота черпания экскаватора, м.

Сумма представляет собой энергию в Дж/м3, которую необходимо затратить при подготовке горной массы с необходимой степенью дробления, разрыхления и параметров развала взорванной горной массы.

По энергетической характеристике используемого взрывчатого вещества определяется удельный его расход (кг/м3), необходимый для дробления 1 м3 массива в нужной степени, получения заданных коэффициента разрыхления и параметров развала взорванной горной массы

,

где - удельная потенциальная энергия взрывчатого вещества, которая именуется в характеристике полной идеальной работой взрыва, Дж/кг.

- коэффициент полезного использования энергии взрывчатого вещества, который, по многочисленным исследованиям, составляет 0,04—0,06.

В развернутом виде при V=1 эта зависимость имеет вид (кг/м3)

Анализируя эту зависимость, можно видеть, что удельный расход взрывчатого вещества увеличивается с увеличением прочностных свойств массива, степени дробления и величины развала горной массы после взрыва и уменьшается с увеличением энергии используемого взрывчатого вещества

и коэффициента ее использования для дробления массива и формирования развала, необходимых параметров по технологии выемочно-погрузочных работ.

С учётом параметров применяемого экскаваторного оборудования и достижения минимальных энергозатрат по всему технологическому потоку

2.3 Управление параметрами буровзрывных работ

В карьере в конкретных природных условиях достижение необходимых параметров взорванной горной массы для горнотранспортного оборудования технологического потока обеспечивается регулированием параметров буровзрывных работ на карьере.

Параметры буровзрывных работ делятся на две группы.