При проектировании новых горных предприятий и анализе эффективности действующих выбор возможных вариантов технологии и механизации горных работ производится в конечном итоге по экономическим показателям капитальных и эксплуатационных затрат. Методы расчёта для получения этих показателей только косвенно предусматривает учёт свойств разрабатываемых горных пород и природных условий месторождения. Энергетические затраты, особенно эксплуатационные, зависят именно от свойств горных пород, природных условий месторождений, технологии горных работ и механизации в рабочей зоне карьера.

Расчёт энергозатрат добычи полезных ископаемых с учётом свойств разрабатываемых горных пород и природных условий месторождения при использовании различных средств механизации и технологии горных работ позволяет выбрать вариант с минимальными значениями, и, следовательно, в целом эффективный по всем экономическим показателям.

Глава 1

Общие сведения об открытой добыче полезных ископаемых

1.1 Технологические потоки на карьере

В зависимости от свойств горных пород, массива, топографии поверхности, производственной мощности карьера, размещения отвалов, пунктов приема полезного ископаемого и системы разработки перемещаемая горная масса на карьере разделяется на грузопотоки. Они берут начало в забоях и оканчиваются на отвалах пустых пород, некондиционных руд или на складах полезного ископаемого. Применительно к грузопотоку формируется механизация производственных процессов.

Все технологические процессы на карьере объединены транспортом в цепи. Каждый из них, начиная от подготовки горных пород к выемке, выполняет последовательно задачу разработки месторождения полезного ископаемого открытым способом.

Наиболее эффективной организацией технологических процессов является поточное производство, которое может быть непрерывным, например, при применении роторных экскаваторов, конвейерного транспорта и ленточных отвалообразователей, и цикличным, функционирующим в определенном ритме, при эксплуатации выемочно-погрузочной и транспортной техники цикличного действия.

Разделение средств механизации на грузопотоки представляет собой по существу организацию горных работ на карьере по т е х н о л о г и ч е с к и м п о т о к а м, под которыми понимается технологически связанная совокупность горных и транспортных машин определенной производительности, независимо ведущих разработку определенной зоны карьера, с выполнением всех технологических процессов — от подготовки горных пород к выемке до отвалообразования, складирования или передачи полезного ископаемого потребителю в равномерном ритме.

В зависимости от условий на карьере может быть два технологических потока — вскрышной и добычный или несколько.

По числу забоев в разрабатываемой зоне карьера и пунктов приема горной массы, а также по их связи между собой технологические потоки разделяются на:

отдельный, в котором забой в карьере связан транспортными коммуникациями с отдельным отвалом, участком общего отвала или бункером для полезного ископаемого;

объединенный, транспортные коммуникации которого от нескольких забоев объединяются в одном пункте приема горной массы (перегрузочном пункте или отвале);

разветвленный, в котором горная масса сводного забоя направляется в несколько пунктов приема горной массы;

комбинированный, горная масса в котором от нескольких забоев объединяется транспортом доставки ее из карьера и на поверхности направляется на несколько пунктов приема грузов.

Комплект оборудования характеризуется производительностью, суммарной установленной мощностью двигателей, металлоемкостью, количеством обслуживающего персонала и расходом основных и вспомогательных материалов.

В качестве примера на рис. 1 показаны вскрышной и добычный технологические потоки карьера.

а)

б)

в)

Рис.1 . Схемы вскрышных и добычных технологических потоков при разработке горизонтального (а) и пологого (б) месторождений, (в) условные обозначения графического изображения элементов технологического потока.

В комплект оборудования добычного технологического потока включено дробильное оборудование обогатительной фабрики (Рис.2 ).

Рис.2 Добычной технологический поток на апатитовом карьере «Расвумчёрр-Цирк»

Разделение комплексной механизации на технологические потоки упрощает управление ими, улучшает контроль и их обслуживание на карьере, а также возможность определить энергозатраты в целом по технологическому потоку и по отдельным его процессам.

Механизация в технологических потоках легче поддается автоматизации.

Вся информация о работе технологических потоков поступает на главный диспетчерский пункт, где она обрабатывается и направляется обратно на пульты управления потоками для корректировки их ритма.

Параметры рабочей зоны технологического потока.

Физико-механические свойства горных пород, структура продуктивной толщи и вмещающих пород, геологические условия, производственная мощность и требования к качеству полезного ископаемого в совокупности, определяют вид технологического потока и его производительность.

Количество потоков для разработки однородной по физико-механическим свойствам толщи определяется в процессе анализа горных работ при принятой системе разработки. Известно, что при существующей системе разработки верхний горизонт разрабатывается в течение более длительного времени, чем глубинные горизонты вследствие уменьшения площади горизонтов с углублением. При независимости и индивидуальности горного и транспортного оборудования, при существующей технологии горных работ экскаваторы и транспортные средства могут быть перемещены в любую зону карьера, где из них составляется новая схема механизации. При применении определенного комплекта оборудования технологического потока, особенно при специализированном оборудовании, это не всегда возможно.

Свойства горных пород на карьере не одинаковы. Свойства полезного ископаемого отличаются от вскрыши. Вскрышные породы изменяют свои свойства в зависимости от глубины залегания от поверхности. Наносы – мягкие породы, под наносами, как правило, залегают окисленные, очень трещиноватые, содержащие много продуктов эрозии, горные породы. Под ними – крепкие монолитные породы. Если месторождение приурочено к зоне тектонических воздействий, геологическим нарушениям, то последовательность и постепенность изменения свойств горных пород может нарушаться. К этому, далеко не полному перечню причин, разнообразию свойств массива горных пород в карьере необходимо добавить обводненность слоев. Все эти условия влияют при разработке на свойства горной массы.

Для выбора технологии, видов и конструкций комплектов оборудования технологических потоков при проектировании и планировании горных работ наряду с определением общих объемов в контурах карьера выделяются зоны в карьере с одинаковыми природными свойствами требующих применение специальных технологий и механизаций горных работ, которые называются природно-технологическими зонами (ПТЗ).

Для этого на геологических профилях месторождения или погоризонтных планах размечаются границы зон горных пород различающиеся по свойствам (например, наносы, полускальные породы, скальные, окисленные руды, кондиционные, обводненные горизонты и т.д. рис. 3)

Рис.3 Определение объёмов горных работ технологических потоков с учётом свойств горных пород:

графики а и б – объёмы горных работ при разработке висячего и лежачего бока залежи различными технологическими потоками;

график в – объёмы горных работ при разработке горизонтов висячего и лежачего бока залежи