Введение к работе
Актуальность. Первым технологическим процессом на предприятиях, производящих фракционный щебень, являются бу- * ро-вэрывные работы, расчет основных параметров которых в настоящее время ведется по Фактору минимальной себестоимости горного цикла. Это приводит к завышенному выходу мачорентабелышх Фракций, цяна которых ниже, 'а себестоимость производства часто * выше аналогичных показателей высокорентабельных фракций. Вследствии различающейся цены и себестоимости производства отдельных фракций ронтабэльность работы предприятия зависит от гранулометрического состава конечного продукта, на который влияет куокоьатость горной массы поело взрыва, а значит и параметры БВР.
Представленная работа посвящена исследованию возможности прогнозирования кусковатости горной массы в широком диапазоне размеров по параметрам проектируемого взрыва и данным эталонного. Это позволяет решить актуальную задачу оптимизации параметров БВР по фактору максимальной прибыли от реализации продукции предприятия.
Цель работы- на основе исследования процесса Формирования гранулометрического состава при взрыве разработать методику расчета параметров БВР. обеспечивающую рацио-, налыгае использование недр и повышение рентабельности работы предприятия ь условиях экономической нестабильности.
Основная идея работы - Процесс разрушения массива и формирования гранулометрического состава при ворыво в массиве структурно неоднородных пород осуществляется погонно, с образованием в каждой зоне совокупности осколков с определенными параметрами лог.нормального закона распределения.
В качестве обьэкта исследований выбран карьер "Кузнечное" АО "Гранит-Кузнечное" (Ленинградская область). В работе использованы данные с карьеров "Питкярант-ский" г. Питкярантз и "Центральный" ПО "Апатит".
Методы исследований. Работа выполнена с использованиям современного комплекса научных исследований, включающего: обогщение теоретических к практических знании в
- 4 -области разрушения горных пород взрывом, аналитические исследования взрывных процессов: математическое моделирование, а также методы экспериментального исследования.
Автором предлагается комплексный метод оптимизации параметров Б8Р. по фактору максимума рентабельности производства. в основе которого лежит методика прогнозирования кусковатости взорванной горной массы. Методика базируется на следующих выносимых на защиту научных положениях:
-
Мульт«модальность аппроксимирующей функции распределения кусковатости горной массы после взрыва обосновывается доминированием неоднородностей соответствующего порядка в процессе дробления.
-
Кусковатость горной массы после взрыва для структурно неоднородных горных пород аппроксимируется трехмодальним логарифмическим нормальным распределением.
-
Связь между параметрами распределения гранулометрического состава взорванной горной массы с одной стороны, структурными, текстурными ссойанностяии горных пород, их физико-мє-хакичаскими характеристиками и параметрами проектируемого взрыва с другой определяется:
а) для 1-й моды - зернистостью горных пород (размер и диспер
сия зерен идиоморфных, стойких механическому нагружвнию ми
нералов) :
б) для 2-й моды - параметрами проектируемого взрыва, а также
, дросзимостью горных пород и стелгшыо передачи энергии, учи
тываемых коэффициентом Эффективности действия взрыва;
в) для 3-й моды - трещиновагость» л блсчиостыо ГОРНЫХ пород
(размер и дисперсия естественных отдальностея).
Достоверность, научных положений, выводов и рекомендаций обоснована: широкой информационной бааой. сопоставлением результатов экспериментов с результатами других исследователей; использованием методических принципов отбора проб, обеспечивающих минимальную ошибку анализа кусковатости горкой массы: подтьигждением аналитических выводов экспериментальными данными и результатами математического моделирования.
Научная новизна рлботы заключаетсч в следующем:
- 5 -1.Установлены основные закономерности, отражающие влияние структуры, текстуры и физико-механических характеристик горных пород, а также входных данных проектируемого взрыва на параметры каждой моды распределения гранулометрического состава взорванной горной массы.
-
Предложено вместо аргумента подобия действия двух взрывов W/Q1^ для колонковых зарядов использовать W/p"s . учитывающий изменение диаметра и высоты заряда ВВ.
-
Математически обоснован способ организации отбора проб, позволяющий при одинаковых, по сравнению с простой организацией, обьемах выборочной совокупности снизить относительную ошибку среднего на 5-10 процентов.
-
На базе экономико-математических расчетов себестоимости отдельных фракций щебня и исходя из его цены разработаны научные основы оптимизации параметров БВ.Г по фактору максимальной прибыли от раалиэации продукции.
Практическая значимость результатов, полученных в диссертации. Предложены научно-обоснованные технологические и экономические разработки, обеспечивающие ре-иение важных прикладных задач:
предложена методика, позволяющая рассчитывать параметры буровзрывных работ проектируемого взрыва на заданный гранулометрический состав:
разработаны принцип организации отбора проб и алгоритм расчета точности полученных экспериментальных,данных, позволяющие оценить область применения результатов в нучно-исследовательской работе;
разработан и реализован на ПЭВМ пакет прикладных программ GRAN, учитывающий в комплексе технологические параметры ЪЪР. экскавации, транспорт ирования. дробления ка ПСУ., поэволя -ютий оценить выбранные параметры ЪЬУ по фактору максимальной прибыли от реализации продукции щебеночных предприятий.
Реализация выводов и рекомендация осуществлена при технико-экономическом обосновании предложенных мероприятий для карьера "Кузнечное" АО "Гранит-Кузнечное". Расчетный экономический &фз>нкт в ценах 1993 года (лето) составил 45 млн. руб. (при обьеме производства 1.5 млн. мЗ иебня), »а счет увеличения выхода высокорентабельных фракций щебня.
- б * Крона того, по представленный в работе методикам составлен пакет прикладных програми GRAN, который может быть использован при НИР студентов специальностей С9.05, 09.06, изучающих курс "Разрушение горных пород взрывом".
Апробация -работы. Основные результаты исследований докладывались на Республиканской научно-технической конференции "Пути совершенствования технологии подземных горних работ и охраны окружающей среды в условиях перехода к рыночной экономике" (г. Новокузнецк, 1992 г.), на Международной конференции "Проблемы геотехнологии и инженерной экологии" (г. Киев, 1992 г.J, на Международном симпозиуме по проблемам геологии і горной науки и производства (г. С-Петербург, 1993 г.), Иа Студенческой научной конференции (С-Петербург, 1994 г.), на 3-к Международном симпозиуме "Горное дело в Арктике" (С-Петербург, 1994 г.) и на* кафедре РНОС и РГП в СПГГИ в 1994 году.
.'.-'....П у б л и к а ц и н. Основное содержание работы отражено в б печатных работах.
Структура и о б ь е н. Диссертационная работа состоит иэ введения, 4 глав и заклочения, изложенных на 160 страницах машинописного текста^ содержит 31 рисунок, 18 таблиц, приложения и список литературы иэ 105 наименований.
: Автор выражает глубокую благодарность Чл.корр.РАЕН, профессору Холоднякову Г.А., к.т.н.', доц. Виноградову П.И. за научные' консультации и постоянное вникание к исследованиям, а также всем сотрудникам: кафедры РКОС и РГП за ценные советы, содействие в сборе материалов и реализации результатов исследований.