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

Величина развала от старой бровки, м

30

13

7

3,5

1,0

нет

В комплекте может эффективно работать погрузочная машина роторного типа, одночерпаковый экскаватор, колёсный или нагребающего типа погрузчик

Погрузочные машины располагаются от бурозарядного агрегата на безопасном от разлета кусков расстоянии и производят погрузку горной массы при конвейерном транспорте на перегружатель или при автомобильном транспорте непосредственно в кузов автосамосвала.

4.6 Механическое рыхление горной породы

Механическое разрушение горной породы является результатом удара или статической нагрузки, превосходящей предел прочности горной породы при сжатии. В настоящее время применяется разрушение полускальных пород ударом клина, подающим грузом и т.п., разрушение тракторными рыхлителями.

Энергопоглощаемость материала в процессе механического рыхления существующими средствами в сравнении с буровзрывными работами (табл.12) в несколько раз меньше, а степень дробления больше.

Таблица 12

Энергопоглощаемость материала при использовании различных средствах разрушения

Средства разрушения

Энергопоглощаемость (кДж/ кг)

Количество вновь образованных плоскостей при разрушении

Откол клином

0,60

4—10

Ударом зубьев

10,9

20

Разрушение рыхлителем

7, 2

80—200

Разрушение падающим снарядом (шар)

2,2

200—500

Буровзрывной способ

11,2

100

Это дает основание предполагать, что механическое рыхление при увеличении мощности машины, занятой в процессе, позволит удовлетворить подготовку горных пород к выемке технологического потока большой производительности,

Механическое рыхление в отличие от взрывного вследствие постоянного зазора между зубьями рыхлителя, шага дробления клином или разрушение резцами позволяет получать устойчивый состав горной массы по крупности, а регулирование зазора или шага позволяет менять степень дробления горной массы.

Это преимущество позволяет применять механическое рыхление в поточных комплектах оборудования технологических потоков как при существующем оборудовании, так при создании специального.

При использовании комплекта оборудования технологического потока из существующего оборудования энергопоглощение происходит: при разрушении горных пород рыхлителем (на известняках = 480 •10 5 Па, Е =1,02 •10 10 Па,) Эа = 6,64- 104 Дж/кг; штабелировании разрушенной горной массы бульдозером Эш = 260 Дж/кг; погрузки машиной непрерывного действия Ээ = 6,5 Дж/кг; конвейерного транспорта Эт = 4,45 Дж/кг и переработки Эп = Дж/кг). В целом энергопоглощение при данной технологии составляет: Эо = 10,8x104 Дж/кг

Рассматривая подобные комплекты, необходимо отметить, что даже при одинаковой себестоимости с буровзрывным способом рыхления и колесным транспортом, технологическим потокам с механическим рыхлением и непрерывным транспортом следует отдавать предпочтение вследствие меньшей энергоемкости и трудоемкости производства горных работ.

5.6 Термическое и электротермическое разрушение горных пород

В последнее время практического значения достигли созданные методы и аппаратура для термического, электротермического и термомеханического разрушения горных пород при воздействии с поверхности массива и с заглублением рабочего поля.

Аппараты электротермического разрушения эффективны в поточных комплектах оборудования технологических потоков, однако, производительность пока невелика.

6.6 Резание полускальных пород

Совмещение операций отделения горных пород от массива с погрузкой уменьшает энергопоглощение, поэтому направление на создание роторных и фрезерных машин с повышенными усилиями резания является перспективным. В настоящее время усилие резания роторными экскаваторами составляет kг=14:16 кг/см, что соответствует разработке пород крепостью f = 1,5. При этом производительность экскаватора достигает 4500 м3/час.

Достигнуто усилие резания 30 кг/см, которое позволяет разрабатывать аргиллиты, алевролиты, слабосцементированные песчаники и крепкие угли, т.е. породы крепостью f =3.

По аналогии с буровыми машинами вращательного бурения со специальными резцами можно высказать предположение, что в настоящее время возможно создание рабочих органов машин и для разработки полускальных пород крепостью до f = 14.

Для этого необходимо обеспечение давления до 2,5 т при скорости резания не более 720 м/час. В этом случае будет удовлетворительная стойкость резцов и твердого сплава. Указанное давление на открытых горных работах создать не трудно,

Учитывая, что отделение от массива резанием совмещается с погрузкой, состав горной массы по крупности будет однороден, горная масса может транспортироваться поточным транспортом и, исключая процесс дробления и измельчения, может быть сразу направлена на помол для обогащения, данный способ разрушения целесообразен для добычи руды (Рис.33)

Рис.33. Технически возможные и целесообразные границы использования способов разрушения массива