Розробка родовищ корисних копалин промислова екологія

Вид материала

Документы

Содержание Суцільне оббурювання Відкол розпірними пристроями (HRS) (гідророксплітери) Димний порох Гідроімпульсне обладнання (скелеломи) Термічне різання. Використання НРЗ. Дослідження впливу параметрів буропідривних робіт на якість гірничої маси в умовах розробки березівського родовища гранітів N = 11 кВт), а у другому випадку (для двигуна 4А200М4) отримали 21 % його потужності (N Н.С. Шемітько, студ., IV курс, гр. РР-24, ГЕФ

Подобный материал:

• Вказівки до написання курсової роботи з дисципліни «Пошуки та розвідка родовищ корисних, 212.04kb.
• Cекції за фаховим напрямом 8 «Технології видобутку та переробки корисних копалин» Наукової, 382.37kb.
• Програма розроблена кафедрою "Збагачення корисних копалин" Донецького національного, 102.82kb.
• Робоча навчальна програма для студентів IV курсу геологічного факультету за напрямом, 1331.58kb.
• Премій Президента України для молодих вчених Курило Марія Михайлівна кандидат геологічних, 563.38kb.
• Повідомлення про оприлюднення проекту постанови «Про затвердження Методики розроблення, 16.49kb.
• Національний гірничий університет реферат науково-дослідної роботи, 95.3kb.
• Наведені загальні методичні рекомендації з вивчення дисципліни «Стандартизація, сертифікація,, 1267.91kb.
• Екологічна оцінка проектів видобутку корисних копалин, 3924.28kb.
• Наказом Міністерства фінансів України від 26 серпня 2008, 105.5kb.

Кожен з наведених способів відокремлення має свої переваги і недоліки.

Таблиця 2

МЕХАНІЧНІ
Канатне пиляння
Переваги: висока швидкість різання; висока довжина і мала ширина пропилу; економічність; низька енергоємність; можливість добування блоків великих розмірів	Недоліки: різке спадання продуктивності й техніко-економічних показників при високій тріщинуватості масиву і за наявності в породі твердих включень; високий об’єм гірничопідготовчих робіт; сезонність роботи
Суцільне оббурювання – по контуру блока, що відокремлюється, на всю його висоту бурять ряд шпурів (свердловин) впритул одна до одної, внаслідок чого утворюється суцільна щілина. Перемички, що виникають, також розбурюють. При даному способі використовують верстати обертового, шарошкового, вібраційного та ударно-обертового буріння
Переваги: висока збереженість каменю; точність розмірів виділених монолітів	Недоліки: великий обсяг бурових робіт; великі втрати на утворення щілини; висока трудоємність; можливість відхилення робочого інструмента від заданого напрямку буріння
В © Н.П. Філіпова, В.В. Котенко, 2011 ідокремлення монолітів розклинюванням – полягає в бурінні рядка шпурів, куди встановлюються клини. Розпірне зусилля виникає або при ударах по клину (ручні клини), або завдяки тиску гідравлічної сили (гідроклинів), що більш ефективно.
Продовження табл. 2
а) Використання ручних клинів
Переваги: гарна якість блоків; не потребує дорогих машин і механізмів; максимальне використання тріщинуватості масиву	Недоліки: використання ручної праці; низька продуктивність; високий об’єм буріння шпурів; обов’язкова наявність трьох площин “оголення” у вибої
б) Використання гідроклинів
Переваги: полегшує умови праці робітників; зростає якість блоків; зростає продуктивність видобувних робіт; простота й безпека експлуатації; можливість відокремлення блоків різних розмірів; максимальне використання тріщинуватості масиву	Недоліки: зростання об’єму буріння шпурів; велика собівартість блоків (80 % припадає на бурові роботи); обов’язкова наявність трьох площин “оголення” у вибої; високі витрати – відходи каменю через знос розколювання – діагональний скол, спрямований під кутом до наміченої площини відколювання
Відкол розпірними пристроями (HRS) (гідророксплітери) – спосіб полягає в бурінні ряду шпурів (свердловин), в які вставляють розпірні пристрої – гідророксплітери. Руйнування порід здійснюється за рахунок навантаження на стінки свердловини пуансонами, що ініціюють утворені тріщини у заданому напрямку
Переваги: простота конструкції (не потребує гідравлічної суміші для зворотного ходу); можливість використання в стиснених умовах; знижена маса, компактність; різні технологічні схеми використання (паралельне або послідовне з’єднання гідророксплітерів у робочі системи)	Недоліки: невеликий робочий хід (8–18 мм), що обмежує область застосування HRS для міцних порід; діаметр свердловин при використанні HRS повинен перевищувати діаметр пристрою на 2–5 мм
ВИБУХОВІ
Димний порох. Види вибухової відбійки: одиночна свердловина; групова; шпурова; парно-зближена свердловина, або шпурова; контурна. В площині необхідного відколу бурять рядок шпурів (свердловини), заряджають димний порох у спеціальній водонепроникній обгортці. Для запобігання “прострілу” заряду щільно забивають шпур піском, дерев’яною або алюмінієвою трубкою. Ініціатор – ДШ або електрозапальнички. Порода руйнується під дією розтягуючих напружень (напруг). При багатошпуровому вибуху поля напруг при зустрічі утворюють єдину зону дроблення каменю. Моноліт відривається по радіальних (природних) тріщинах
Переваги: можливість використання для видобування всіх видів гірських порід; можливість застосування за складних гірничо-геологічних умов; невисока енерго- і матеріальноємність процесу підготовки блоків до виймання; простота процесу	Недоліки: порушення монолітності породи (це приз­водить до зменшення виходу готової продукції); утворення небажаних системних мікротріщин; небезпека проведення вибуху (необхідність проведення вибуху виключно спеціалізованими службами); можливість відмови заряду; складність зберігання і перевезення ВР
Гідроімпульсне обладнання (скелеломи). Бурять рядок шпурів, у які заливають воду, вставляють скелеломи, заряджені спеціально серійно випущеними патронами 12-го калібру. Перемиканням режиму на пульті управління заряджають конденсатори від електромережі. Потім здійснюється синхронний одночасний вибух у всіх скелеломах. Таким чином здійснюється відкол моноліту за заданим напрямком
Продовження табл. 2
Переваги: можливість синхронного мікропідривання за рядом та глибиною; невеликий радіус небезпечної зони вибуху (20 м) – відсутність розльоту уламків гірської породи; використання як для відділення монолітів від масиву, так і для пасерування на блоки монолітів та дроблення негабариту	Недоліки: висока ціна обладнання; високі витрати електроенергії
Використання ДШ. Для вибуху зарядів ДШ використовують магістральний дріт детонуючого ДШ, до якого послідовно підключають зростки, що йдуть від кожного шпура заряду. Ініціювання виконується капсуль-детонатором або електродетонатором. Одночасне підривання всіх відрізків ДШ за допомогою промислових електродетонаторів неможливе. Відривання моноліту відбувається за рахунок тиску газоподібних продуктів детонації та прямих хвилі напруг. Швидкість детонації ДШ – приблизно 6500 м/с, відстань між шнурами 15–50 см, час затримки кожного заряду 50–70 мкс.
Переваги: збереження монолітності; можливість відколу моноліту від масиву та посування моноліту; максимальний вихід блоків, мінімальні витрати; висока продуктивність	Недоліки: високий обсяг бурових робіт; високі вимоги до точності буріння (шпури мають бути строго паралельними та мати однакову відстань один від одного)
ФІЗИКО-ТЕХНІЧНІ
Термічне різання. Термогазоструминні пальники можуть бути прямоточні та пульсуючі. Механізм різання забезпечує втрату стійкості поверхневого шару, коли його температура сягає температури руйнування. При різанні струмінь розтікається по поверхні каменю – це дозволяє найбільш повно використовувати термічну енергію. При різанні, коли відбувається переміщення джерела тепла відносно породи, що піддається руйнуванню, кожна ділянка різання нагрівається спочатку газами пристінкового струменя, а потім газами основного термоструменя. Термогазоструминне різання відбувається за рахунок дії на породу розжареного до температури 2000 К факела і газів, що витікають зі швидкістю 2500 м/с із сопла пальника, і створює при дотику до поверхні каменю тепловий ударний імпульс. Термогазодинамічне різання передбачає використання кінетичної енергії термоструменя для руйнування каменю шляхом безпосередньої силової газодинамічної дії, що досягається пальниками пульсуючого типу. Розрізняють термогазоструминні апарати, що працюють на керосинно-кисневій суміші та бензо-повітряній.
Переваги: низька трудомісткість, порівняно з БВР; висока якість видобутих блоків; високий вихід блоків	Недоліки: висока вартість експлуатації через підвищення цін на паливо в умовах сучасної економіки; високі втрати каменю на пропил; високий коефіцієнт ручної праці; високий рівень шуму при роботі; високий коефіцієнт загазованості; низька швидкість проходки щілин; високі вимоги до безпеки ведення робіт; низька продуктивність при високій тріщинуватості масиву; використання способу тільки для кварцевмісних порід
Закінчення табл. 2
Використання НРЗ. Суть способу полягає в бурінні рядка шпурів у масиві, які потім заповнюють сумішшю НРЗ. При додаванні в суміш визначеної кількості води робоча суміш при розміщенні її в шпурах твердіє зі збільшенням об’єму, завдяки чому в об’єкті створюється тиск, що спричиняє розколювання породи за наміченим напрямком
Переваги: не потребує високої кваліфікації персоналу; засіб екологічно безпечний і не потребує роботи спеціально підготовлених організацій для ведення робіт; відсутність шуму; НРЗ розвивають великі зусилля в шпурі, дозволяючи регулювати розміри монолітів і блоків з мінімальними витратами каменю; не порушує цілісність масиву, оскільки навантаження самонапруженого НРЗ підвищується поступово протягом всього часу до повного розколювання каменю; високий вихід кондиційних високоякісних блоків; дозволяє виконувати декілька операцій одночасно; не потребує використання складного і дорогого обладнання; цей спосіб незамінний при видобуванні блоків на ділянках, через які проходять лінії електропередач	Недоліки: обмежена можливість використання НРЗ при низьких температурах; нестабільність властивостей партій НРЗ; висока гігроскопічність порошку; необхідність точного дотримання співвідношення НРЗ і води в робочій суміші, порушення якого не тільки знижує працездатність НРЗ, але й може призвести навіть до повної її втрати
КОМБІНОВАНІ
Комбінованих способів видобування існує велика кількість. Для гранітоїдних порід використовуються такі види: Механічне нарізання щілин: комбінація суцільного оббурювання з вибуховою відбійкою; комбінація механічної підрізки моноліту з іншими способами його кінцевого відділення. Способи з термонарізанням щілин: комбінація термонарізки з вибуховим відбиванням; комбінація термонарізки з клиновим розколюванням; комбінація термонарізки з НРЗ. Способи з початковим використанням НРЗ: комбінація НРЗ з процесом гідророзколювання; комбінація НРЗ з використанням електроімпульсних установок

Проаналізувавши основні переваги та недоліки всіх розглянутих вище способів видобування природного каменю, для видобування блоків на родовищах високоміцних порід пропонується використання таких способів відокремлення монолітів від масиву та їх поділу на товарні блоки:

1. для відділення монолітів та блоків від масиву – канатне пиляння;
   
2. для відколу моноліту від масиву – ДШ у поєднанні з незначною кількістю заряду димного пороху (або НРЗ);
   
3. для посування блока від масиву – гідродомкрати;
   
4. для розділення моноліту на блоки та пасерування блока на менші частини – гідроклини.
   

УДК 622.1

Т.С. Хмелюк, студ., ІV курс, ГЕФ

Науковий керівник – к.т.н., доц. Кальчук С.В.

Житомирський державний технологічний університет


ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПАРАМЕТРІВ БУРОПІДРИВНИХ РОБІТ НА ЯКІСТЬ ГІРНИЧОЇ МАСИ В УМОВАХ РОЗРОБКИ БЕРЕЗІВСЬКОГО РОДОВИЩА ГРАНІТІВ


Підвищення ефективності роботи щебеневого кар’єру значною мірою залежить від подальшого вдосконалення буровибухових робіт (БВР), що є однією з найважливіших складових частин процесу видобування корисних копалин.

Вибухові роботи на кар’єрах нерудних корисних копалин мають ряд особливостей, що істотно впливають на вибір засобів вибухового подрібнення порід, типів ВР (вибухових речовин) і способів підривання. Головна особливість – це обмеження породи не тільки за максимальними (негабаритними фракціями), але й за мінімальними розмірами, тому що дрібні фракції відносять до некондицій, що зменшує вихід готової товарної продукції.

Втрати корисних копалин при вибуховій відбійці формуються, головним чином, в області впливу високих імпульсних тисків, тобто в безпосередній близькості від заряду ВР. Зменшення бризантних форм роботи ВР, що збільшують втрати корисних копалин внаслідок місцевого перездрібнення порід, може бути досягнуто при зниженні стрибка тиску і збільшенні його тривалості, що можливо здійснити за рахунок використання ВР найпростішого складу, які мають знижений пік тиску в головній частині імпульсу вибуху. Тому питання розробки ресурсозберігаючої технології відбійки корисних копалин з використанням найпростіших ВР, що забезпечує раціональне подрібнення корисної копалини при мінімальних витратах на відбійку та поліпшення екології навколишнього середовища, є актуальним науково-практичним завданням.

Доведено, що тип і властивості ВР, а також щільність її заряджання у свердловині повинні бути такими, щоб первинний тиск продуктів вибуху (ПВ) вибухових речовин (ВР) у свердловині відповідав динамічній межі міцності гірської породи на стиск.

Основні наукові висновки й практичні рекомендації, отримані під час виконання досліджень і впровадження розробок, полягають у наступному:

1. Проведений аналіз теорії вибухового руйнування порід та результатів експериментальних досліджень показав, що сучасні способи підвищення ефективності дії вибуху не враховують відповідність параметрів вибухового перетворення фізико-механічним властивостям порід, що призводить як до перездрібнювання гірської маси, так і до високого відсотку виходу негабаритних фракцій.

Таким чином, обґрунтування оптимальних параметрів навантаження, що дозволяють одержати високу якість дроблення при одночасному зниженні виходу перездрібнених фракцій, має значну практичну й наукову цінність.

2. Оптимізація параметрів навантаження, гірського масиву вибуховими навантаженнями полягає в усуненні дисипативних втрат енергії вибуху ВР на перездрібнювання гірських порід, що призводить до зниження виходу перездрібнених фракцій дроблення (V_пер.).

3. Запропоновано методику розрахунку параметрів БВР, основану на врахуванні фізико-механічних властивостей середовища й параметрів ВР (Q, r). Можливість правильного вибору типу ВР для конкретної гірської породи за коефіцієнтом заповнення свердловини ВР, розрахованим як за об’ємною формулою, так і виходячи з умов роботи вибуху.

4. Уперше висувається параметр, що визначає об’ємну частину тріщин, які виникають в області, охопленій вибуховим впливом, у момент часу, коли тиск ПВ змінився до атмосферного значення. Це дозволяє ще на стадії експериментального висадження встановлювати оптимальний вихід продукції на одиниці об’єму ВВ і розрахувати параметри БВР на уступі.

5. Встановлено, що при вибуховій відбійці гранітів практично всі промислові ВР за своїми детонаційними характеристиками не відповідають співвідношенню, що вимагає розробки способів і засобів, які підвищують значення початкового тиску ПВ свердловинних зарядів.

6
© Т.С. Хмелюк, 2011
. Запропоновано спосіб ведення буровибухових робіт, що дозволяє, як засвідчили промислові експерименти, підвищити якість дроблення за рахунок зниження виходу негабаритних фракцій у 3,0 раза.

УДК 621.9.06:679.8.051

П.А. Чемоданов, ст. викл.

Житомирський державний технологічний університет


Розрахунок технологічних параметрів і величини енергіЇ,
яку накопичує важкий і великогабаритний робочий інструмент
(як маховик) каменеобробних верстатів при виконанні обробки великогабаритних виробів з каменю


Сучасною тенденцією передових світових фірм є розвиток виробництва каменеобробних верстатів з нескладними механічними системами, що поєднують низькі виробничі витрати, високу надійність та просте обслуговування з можливістю забезпечувати спрямоване керування процесом та ефективне застосування сучасного алмазного інструменту для значного підвищення продуктивності праці.

Для великогабаритних кам’яних виробів з граніту застосовують значний за габаритами (30,01 м) сталевий диск з алмазними сегментами, який важить 551 кг, та профільний алмазний ролик (0,40,3 м), який важить 75,4 кг, вони мають значні швидкості різання
(7–40 м/с). Виходячи з наведеного вище, виникає питання, чи виконує такий інструмент при розпилюванні (фрезеруванні) великогабаритних кам’яних виробів одночасно й функції маховика, і якщо це так, тоді стане можливим далі уточнити формулу розрахунку сили різання (фрезерування) при застосуванні важкого і великогабаритного робочого інструменту, що дозволить більш точно розраховувати приводи каменеобробних верстатів для обробки великогабаритних кам’яних виробів у межах 22,52 м.

Нижче за текстом було виконано визначення технологічних параметрів і величини енергії, що накопичує цей робочий інструмент як маховик.

За теорією маховиків, маховик може слугувати (і це потрібно розрізняти) тільки для підтримки постійної кутової швидкості будь-якого пристрою і застосовуватися як накопичувач енергії, хоч межа між цими маховиками не завжди чітко визначена.

У каменеобробному портальному верстаті для фрезерування складнопрофільних поверхонь великогабаритних виробів з граніту застосовують для обертання алмазного профільного ролика (0,40,3 м) електродвигун 4А132 М4, а для обертання диска (3 м) з алмазними сегментами – електродвигун 4А200М4.

Далі було виконано розрахунки цього алмазного профільного ролика та диска з алмазними сегментами як маховиків.

Вихідні дані для цих розрахунків і самі розрахунки наведено в таблиці 1.


Таблиця 1

Розрахунки алмазного профільного ролика та диска

з алмазними сегментами як маховиків

Показник	№ з/п	Назва параметра	Формула розрахунку	Результат	Примітка
1	2	3	4	5	6
В © П.А. Чемоданов, 2011 ихідні дані для розрахунків	1.	Питома вага алмазного профільного ролика d, н/м3	–	2  104
	2.	Питома вага диска з алмазними сегментами d, н/м3	–	7,8  104
	3.	Діаметр алмазного профільного ролика D, м	–	0,4
	4.	Діаметр диска з алмазними сегментами D, м	–	3

Закінчення табл. 2

1	2	3	4	5	6
	5.	Швидкість різання (фрезерування) V, м/с	-	40
Розрахунки	6.	Кутова швидкість алмазного профільного ролика , с-1	 = 2V/D	200
	7.	Кутова швидкість диска з алмазними сегментами , с-1	 = 2V/D	26,7
	8.	Маса алмазного профільного ролика m, кг		75,4	Товщина ролика h = 0,3 м
	9.	Маса диска з алмазними сегментами m, кг		551	Товщина диска h = 0,01 м
	10.	Енергія, яку запасає алмазний профільний ролик, Т, Дж		30160
	11.	Енергія, яку запасає диск з алмазними сегментами, Т, Дж		220951
	12.	Масова енергоємність алмазного профільного ролика T/m, Дж/кг	T/m	400	0,4 КДж/кг
	13.	Масова енергоємність диска з алмазними сегментами Т/m, Дж/кг	T/m	400	0,4 КДж/кг

За рядками 12, 13 таблиці 1, масова енергоємність алмазного профільного ролика й диска з алмазними сегментами Т/m – однакова і дорівнює 0,4 кДж/кг, що менше 36 кДж/кг. Останнє за теорією означає, що алмазний профільний ролик (0,40,3 м) відносять до маховиків з низькою масовою енергоємністю. Для порівняння: планету Земля відносять до маховиків (сферичної форми) з середньою масовою енергоємністю, і Земля має масову енергоємність
43,2 кДж/кг, що тільки у 108 разів більше 0,4 кДж/кг масової енергоємності алмазного профільного ролика (0,40,3 м) або диска (3 м) з алмазними сегментами.

Далі визначимо, який запас потужності мають алмазний профільний ролик (0,40,3 м) та диск (3 м) з алмазними сегментами як маховики. Враховуючи, що за теорією на 1 кВт потужності двигуна (за тяжких умов роботи, як для прокатного стану) припадає 15000–20000 Дж енергії маховика. Після простих підрахунків отримаємо, що для алмазного профільного ролика (0,40,3 м) це становить приблизно 2 кВт, а для диска (3 м) з алмазними сегментами –
8 кВт. У першому випадку (для двигуна 4А132М4) це складає 18 % його потужності
( N = 11 кВт), а у другому випадку (для двигуна 4А200М4) отримали 21 % його потужності
(N = 37 кВт).

Отримані результати дослідження показують, що під час фрезерування каменю алмазним профільним роликом (0,40,3 м) 18 % потужності двигуна, а для диска (3 м) з алмазними сегментами – 21 % потужності двигуна йдуть на створення пікової величини сили різання (фрезерування) каменю і при сталому режимі різання (фрезерування) можна застосовувати привід з потужністю тільки у 9 кВт (а не 11 кВт електродвигуна 4А132М4) для алмазного профільного ролика (0,40,3 м), а для диска (3 м) з алмазними сегментами – 26 кВт (а не усі 37 кВт електродвигуна 4А200М4).

УДК 622.02

Н.С. Шемітько, студ., IV курс, гр. РР-24, ГЕФ

Науковий керівник – к.т.н., доц. Кальчук С.В.

Житомирський державний технологічний університет