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

Эти обстоятельства ставят вопрос о совершенствовании существующей технологии разработки месторождений с крепкими горными породами и главное организации горных работ для доведения степени использования мощного надёжного оборудования в технологическом потоке до 95-97 % , а также возможных перспективах развития техники и технологии на карьерах со скальными породами.

Принципы формирования комплектов оборудования для разработки скальных и полускальных горных пород на основе энергетического метода по технологическим потокам с внутренней организацией и автоматизацией в нем позволят специализировать технику, а, следовательно, снизить затраты на производство продукции.

2.6 Буровзрывная подготовка горных пород к выемке

Бурение. С энергетической позиции, как показано выше, разрушение единицы объема массива для получения горной массы требуемой степени дробления зависит от свойств массива и молекулярных связей горной породы. Дробление массы осуществляется взрывным или механическим способами.

В настоящее время взрывной способ благодаря концентрации большой энергии в единице объема взрывчатого вещества отвечает требованиям подготовки горной массы в больших объемах в единицу времени.

Преимущество взрывного дробления горных пород в массиве заключается в том, что взрыв воздействует сразу на весь массив и это позволяет использовать естественную трещиноватость для разрушения.

Механическое дробление создает напряжение только по осевой линии между контактами нагрузки. В этом случае в дроблении участвует только зона контакта. Периферийные части куска или части массива в процессе дробления в момент приложения напряжения не участвуют. Они участвуют в дроблении в следующий момент приложения нагрузки.

Эффект от взрывчатого вещества зависит от полноты его использования. При расположении обычного заряда на поверхности на дробление идёт только 5% энергии взрыва. При расположении заряда внутри взрываемого массива 7% энергии. Размещение взрывчатого вещества внутри массива связано с затратой дополнительной энергии на бурение скважин.

Но технологические требования открытого способа разработки (высота уступа, необходимость большого объема одновременно подготавливаемой горной массы и т.д.) и эффективность дробления массива взрывчатым веществом, при равномерном размещении в массиве, привели к появлению специальных средств бурения.

Возможные конструкционные параметры высоты определили оптимальный диаметр скважин 150—250 мм. История применения размещения заряда взрывчатого вещества в скважинах большого диаметра связана с постоянным присутствием негабаритов.

Интересно отметить в этой связи, что со времени появления возможности размещения заряда взрывчатого вещества в скважинах 250 мм вместимость ковшей экскаваторов увеличилась у нас в 6 раз, а процент выхода негабарита как при ковше 1,5 м3, так и 12.5 мэ, находится на уровне 1,5—3%. Это объясняется тем, что при увеличении вместимости ковша увеличивается одновременно и сетка скважин.

Существующие расчетные зависимости взрывного рыхления показывают, что с увеличением диаметра возможно увеличить сетку скважин, а следовательно, вследствие неравномерности свойств массива с рассредоточением зарядов уменьшается надежность получения необходимой степени дробления, а это в свою очередь, ведет к увеличению затрат на выемку, перемещение и переработку горной массы. В настоящее время технические сродства позволяют обеспечивать бурение скважин до 380-450 мм, поэтому необходимо менять сам принцип выбора диаметра. Он должен быть основан на свойстве заряда данного диаметра взрывчатого вещества определенного типа и обеспечивать надежное дробление объема массива в необходимой степени. Размещение зарядов с учетом размеров разрушаемых объемов определяет сетку скважин. При этом, естественно, диаметр заряда должен быть максимально возможный.

Затраты энергии на бурение пропорциональны квадрату диаметра скважин. Отсюда можно сделать вывод, что, уменьшая диаметр скважин в п раз, можно, прилагая такое же количество энергии, пробурить п2 скважин меньшего диаметра, увеличив тем равномерность размещения взрывчатого вещества и, следовательно, степень дробления.

Следовательно, с энергетических позиций уменьшение диаметра скважин позволяет уменьшать затраты как на бурение, так — через улучшение качества горной массы — на выемку, перемещение и переработку или отвалообразование.

Однако технология бурения скважин малого диаметра ставит ограничение в глубине бурения (малая жесткость штанг, затруднения удаления продуктов бурения и т.д.). Применение скважин малого диаметра требует уменьшения высоты уступа.

Экспериментальные работы и иностранный опыт показывают, что при снижении высоты уступа до 4-5 метров при хорошем качестве дробления производительность экскаватора не снижается. При автомобильном и конвейерном транспорте с консольным перегружателем заметного увеличения затрат в общем технологическом цикле от уменьшения высоты уступа не будет.