Акустический показатель трещиноватости,
Содержание в массиве отдельностей, %, размером,
>0,3
>0,7
>1
I
Чрезвычайно трещиноватый (мелкоблочный)
До 0,1
>10
0-0,1
До 10
>0
Нет
II
Сильнотрещиноватый (среднеблочный)
0,1-0,5
2-10
0,1-0,25
10-70
До 30
До 5
III
Среднетрещеноватый (крупноблочный)
0,5-1
1-2
0,25-0,4
70-100
30-80
5-40
IV
Мелкотрещиноватый (весьма крупноблочный)
1-1,5
1-0,65
0,4-0,6
100
80-90
40-80
V
Практически монолитный (исключительно крупноблочный)
>1,5
<0,65
0,6-1
100
100
100
Таблица 3
Порода
Модуль упругости
статический
Динамический
Базальт
4,39
7,8
1,78
Габбро
7,1
7,5
1,06
Гранит
6,57
7,1
1,08
Диабаз
7,32
10,6
1,45
Диорит – порфирит
5,3
14,5
2,74
Доломит равномернозернистый
5,05
5,3
1,05
Дунит
14,9
16,4
1,03
Известняк
2,25
5,6
2,50
Известняк глинистый
6,5
6,6
1,01
Кварцит
6,7
8,8
1,32
Конгломерат
7,0
7,9
1,13
Магнетит мелкозернистый
8,2
17,2
2,10
Песчаник
2,6
2,7
1,04
Песчаник кварцевый
4,5
8,6
1,90
Роговик, скарцированный пироксеном
7,8
8,9
1,15
Сиенит
7,4
8,1
1,10
Скарн гранатовый с магнетитом
6,8
9,1
1,35
Скарн пироксен – эпидотовый
0,9
3,2
3,52
Туф альбитофировый
4,7
7,9
1,68
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИИ И МЕХАНИЗАЦИИ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ НА КАРЬЕРЕХ
В настоящее время проблема энергосбережения является важнейшей задачей в мире. Топливо-энергетические затраты на 1 доллар валового продукта составляют в: Швеции и Франции – 12 МДж, Германии – 15 МДж, США – 23 МДж, России - 35 МДж, Китае - 45 МДж.
Добыча твёрдых полезных ископаемых является самым энергоёмким производством среди промышленных отраслей. Например, при добыче железной руды открытым способом средний расход энергии на добычу и переработку 1 т составляет 45 кВт.ч или 162 МДж (бурение 0,5 кВт.ч, взрывание 0,6 кВт.ч, экскавация 1,5 кВт.ч, транспорт 3,1 кВт.ч, отвалообразование 0,3 кВт.ч, дробление и измельчение на обогатительной фабрике 39 кВт.ч).
Энергозатраты в себестоимости продукции горного предприятия занимают около 50%. Их минимизация обеспечивается формированием горных работ по технологическим потокам в рабочей зоне карьера (рис.1) и соответствием параметров технологии и механизации горных работ их природным условиям.
Рис.1 Схема технологических потоков на карьерах.
Минимизация состоит в расчёте энергозатрат в каждом звене технологических потоков разработки месторождения полезного ископаемого при выборе и обосновании технологии разработки и механизации горных работ.
Энергетический метод оценки, выбора и обоснования технологии и механизации горных работ при добыче полезного ископаемого базируется на закономерностях взаимосвязи технологии разработки, параметров горного и транспортного оборудования с природными свойствами конкретной рабочей зоны месторождения полезного ископаемого.
В конкретных условиях на карьерах при выборе технологии и формировании механизации по вскрышным и добычным технологическим потокам возможны многочисленные варианты сочетания видов и типов бурозарядного, выемочно-погрузочного, транспортного оборудования, оборудования для отвалообразования пустых пород и некондиционных руд и оборудования для переработки полезного ископаемого.
Эффективным вариантом механизации будет тот, который обеспечивает минимум энергозатрат при необходимой производительности и отвечает требованиям безопасной технологии горных работ.
При производстве горных работ энергия затрачивается: на дробление массива для получения требуемого состава горной массы по крупности, экскавацию горной массы, перемещение и укладку пустой породы в отвал, а для полезного ископаемого на обработку для получения товарного продукта.
При этом энергия расходуется на преодоление сопротивления горной породы рабочим органам машин при совершении полезной работы по переводу её из одного состояния в другое.
Расход энергии зависит от технологии процесса и обусловливается свойствами горной породы, степенью изменения качества и состояния в процессе воздействия на горную породу. Так, разрушение массива, разрыхление горной массы - есть изменение ее качества (массив — раздробленная порода), подъем её для погрузки и перемещение есть изменение состояния.
Некоторые свойства не являются постоянными, а изменяются под воздействием окружающей среды, например, сопротивление внедрению ковша увеличивается в результате слеживания горной массы, смерзаемости, или являются результатом принятой технологии, качества выполнения работ в предыдущих процессах технологического потока, например, состав горной массы по крупности, степень разрыхления и т. п.
Часть энергии, затрачиваемая при производстве горных работ и поглощаемое горной породой при изменении её состояния, представляет собой технологическое энергопоглощение.
Эта часть энергии представляет собой расход энергии на преодоление сопротивления породы в технологических процессах в отличие от фактического расхода энергии, которая учитывает коэффициент полезного действия машин.
Энергопоглощение положено в основу метода расчёта по выбору и обоснованию технологии и механизации горных работ при добыче полезного ископаемого.
Метод предусматривает составление возможных вариантов комплектов оборудования для технологического потока в конкретных условиях в виде альтернативного графа (рис.2) и затем расчет технологического энергопоглощения по процессам и суммарного в каждом варианте на единицу массы разрабатываемых горных пород (Дж/кг).
Рис.2 Альтернативный граф вариантов комплектов оборудования вскрышного технологического потока 1 – буровое, 2 – экскавационное, 3 – транспортное, 4 – отвалообразующее; I,II,III,VI – возможные варианты механизации процессов технологического потока
Вариант с меньшим удельным энергопоглощением работ показывает, что технология и механизация наиболее полно соответствует горнотехническим условиям зоны функционирования технологического потока в карьере, а, следовательно, будет обеспечиваться большая эффективность разработки горных пород.
Выражение удельного энергопоглощения в технологическом потоке представляет собой сумму энергопоглощений (Дж/кг) по технологическим процессам:
подготовке горных пород к выемке Эп
выемке-погрузке Ээ;
перемещению Эт
отвалообразванию Э0:
Э =Эп+Ээ+Эт+Эо.
Расчётные выражения удельных энергопоглощений по процессам технологического потока, базирующихся на физических законах, представляются в следующем виде:
- дробление массива горных пород взрывным способом:
бурение взрывных скважин
,
взрывное дробление массива
;
- разрушение массива горных пород механическим способом
;
экскавация горной породы одноковшовым экскаватором