Введение к работе
Актуальность работы. Циклично-поточная технология (ЦПТ) получила широкое применение для транспортирования руды в карьерах Кривбасса, Полтавского, Стойленского, Качканарского, Ковдорского, Оленегорского горно-обогатительных комбинатов и вскрышных пород в карьере Мурунтау Навоийского ГМК. Внедрение ЦПТ (с шириной ленты >1200 мм) при сокращении расстояния перевозки автомобильным транспортом на 1-3 км уменьшает потребность в автосамосвалах на 9+26 единиц, высвобождает 40-120 рабочих, снижает расход дизельного топлива на 2,3+6,8 тыс. т в год и загрязненность атмосферы карьера в 1,5-2,0 раза. В настоящее время существуют диаметрально противоположные оценки применения ЦПТ. Так по карьерам Кривбасса ожидалось увеличение производительности в 1,5-2 раза, фактически же прирост составил 10-17 %, а себестоимость добычи руды возросла с 2,11 до 2.31 руб/т. В то же время Ковдорский ГОК положительно оценивает ЦПТ и строит новые мощности, а Стойленский ГОК разобрал линию. Маловероятно, что столь противоположные оценки и подходы необъективны, скорее всего негативные показатели стали следствием непредвиденных и неучтенных на стадии проектирования и строительства технологических, технических и организационных особенностей ЦПТ.
При разработке сложно-структурных месторождений ЦПТ имеет существенные отличительные особенности, связанные с изменчивостью грузопотоков из рабочих зон карьера и разнообразием потребительских свойств транспортируемой горной массы (руда балансовая, забалансовая; вскрышные породы), что в итоге оказывает отрицательное влияние на эффективность работы автомобильно-конвейерного транспорта. В этих условиях повышение эффективности и дальнейшее совершенствование ЦПТ'возможно только на основе увеличения ее адаптационной способности к изменяющимся условиям разработки. Под адаптацией подразумевается способность процессов составляющих циклично-поточную технологию принимать значения параметров соответственно изменяющимся физико-механическим свойствам горных пород, структуре массива, неравномерности грузопотоков, горно-техническим условиям карьера и т д., что приводит к повышению эффективности технологии. Поэтому разработка методов и средств интенсификации ЦПТ в условиях изменения глубины карьера, физико-механических свойств горных пород и потребительских свойств горной массы, обеспечивающая повышение эффективности работы циклично-поточной технологии, является актуальной задачей.
Цель работы состоит в научном обосновании и разработке способов интенсификации циклично-поточной технологии открытой разработки
сложно-структурных месторождений с іфутопадшошимгерудньїми телами,
БИБЛИОТЕКА ;
позволяющих повысить эффективность работы горно-транспортного оборудования в глубоких карьерах.
Идея работы заключается в том, чтобы повысить эффективность ЦПТ в целом за счет наделения всех ее звеньев свойствами адаптации к изменяющимся условиям разработки месторождений путем использования резервов интенсификации отдельных технологических процессов.
Объектом исследований являются технологические процессы ЦПТ во взаимосвязи с параметрами работы горно-транспортного оборудования глубоких карьеров.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Эффективность циклично-поточной технологии открытых горных работ может быть повышена на основе комплексного использования взаимосвязей технологических параметров в системе «горный массив -цикличное звено - поточное звено», раскрывающих надежность работы и адаптационные возможности технологического потока.
-
Стабилизация технико-экономических и технологических показателей циклично-поточной технологии достигается при выполнении рационального соотношения равного 1,1-1,2 между временем планово-предупредительных ремонтов и аварийных простоев горно-транспортного оборудования технологической цепочки.
-
Повышение эффективности работы ЦПТ достигается использованием резервов адаптационных возможностей технологического потока с учетом надежности его функционирования, при этом главным резервом является создание временных накопительно-догрузочных складов перед перегрузочными пунктами в объеме 0,25-0,35 среднемесячной пропускной способности комплекса.
4. Интенсификация ЦПТ в сложных горно-технических условиях
глубокого карьера достигается использованием резервов, выявляемых на
основе математического моделирования ЦПТ, путем адаптации техноло
гических параметров и режимов работы горно-транспортного оборудова
ния к изменяющимся горно-геологическим условиям за счет: районирова
ния карьера по затратам энергии на взрывное рыхление и экскавацию;
оптимизации параметров БВР при использовании и управлении плотно
стью эмульсионных ВВ, изготовляемых в процессе заряжания; примене
ния сменных ковшей; формирования гранулометрического состава горной
массы в зависимости от назначения грузопотока; обоснования объемов и
местоположения временных накопительно-догрузочных складов; приме
нения породоскатов; оптимизации шага передвижки отвальных конвейе
ров.
Для достижения цели исследований в диссертационной работе требовалось решение следующих задач:
1. Выполнить анализ опыта применения и исследовать показатели надежности комплекса ЦПТ в различных условиях открытой разработки
месторождений полезных ископаемых.
-
Исследовать влияния физико-механических характеристик и геологического строения массива на эффективность работы циклично-поточной технологии.
-
Разработать методы оптимизации и определить рациональное соотношение времени технического обслуживания и технологических простоев комплекса ЦПТ в сложных условиях открытых горных работ.
-
Выполнить районирование карьера по технологическим признакам комплекса циклично-поточной технологии.
-
Оптимизировать параметры буровзрывных работ (БВР) и снизить простои из-за попадания негабаритов на дробильно-перегрузочные пункты (ДПП).
-
Обосновать область применения погрузочно-транспортного оборудования для цикличного звена комплекса ЦПТ в сложных условиях открытых горных работ.
-
Обосновать рациональные параметры и область применения перегрузочных пунктов различных конструкций в сложных условиях открытых горных работ.
-
Разработать методы и средства, позволяющие увеличить адаптационную способность комплекса ЦПТ к изменяющимся условиям разработки карьеров.
-
Определить технико-экономическую эффективность исследований.
Методы исследований. Работа выполнена с применением комплексного метода исследований, включающего: научное обобщение; экспериментальные исследования в промышленных условиях интенсификации циклично-поточной технологии открытой разработки сложно-структурных месторождений, с использованием аналитического и графоаналитического методов; методы математической статистики и корреляционного анализа.
Научная новизна работы заключается в:
комплексном подходе к исследованиям взаимосвязей в системе «горный массив - цикличное звено - поточное звено» для обоснования параметров ЦПТ;
установлении параболической взаимосвязи между аварийными простоями комплекса и временем на проведение планово-предупредительных ремонтов;
рассмотрении разрабатываемого массива горных пород в качестве составляющей части циклично-поточной технологии и установлении взаимосвязи гиперболического типа удельного сопротивления разрыхленного массива копанию с размером куска взорванных пород и их прочностными свойствами; *
разработке метода оптимизации БВР на основе управления энер-
гетическими характеристиками зарядов эмульсионных ВВ и экспресс-метода определения гранулометрического состава взорванной горной массы по установленными взаимосвязям размера среднего куска после взрыва с выходом кусков разных фракций;
- разработке математической модели оптимизации работы системы
ЦПТ при различных вариантах ее конфигурации, базирующейся на методе
статистического моделирования и полученном математическом выраже
нии, позволяющем распределить автосамосвалы по перегрузочным пунк
там в зависимости от сорта горной массы в забое.
Научное значение работы состоит в развитии теоретических основ интенсификации работы ЦПТ на основе адаптации ее элементов к:
физико-механическим свойствам пород, путем управления энергетическими характеристиками скважинных зарядов эмульсионных ВВ;
качеству взрываемого рыхления горного массива, путем применения комплекта сменных ковшей экскаваторов и перегрузочных пунктов различной конструкции;
к переменному характеру грузопотоков, путем внедрения временных накопительно-догрузочных складов;
- горно-техническим условиям карьера, путем применения породо-
скатов и насыпных транспортных коммуникаций.
Практическое значение работы состоит в определении для условий карьера Мурунтау оптимальной продолжительности проведения плановых ремонтов комплекса ЦПТ; определении и экспериментальной проверке оптимального шага передвижки отвального конвейера и разработке паспорта конвейерного отвалообразования; в разработке и экспериментальной проверке номограммы для оценки производительности выемочно-погрузочного оборудования в зависимости от физико-механических свойств разрабатываемого массива; создании компьютерной программы оптимизации параметров БВР; разработке и экспериментальной проверке способа районирования карьера по природно-технологическим зонам отработки с применением сменных ковшей для экскаваторов; определении и экспериментальной проверке параметров временных накопительно-догрузочных складов; определении области применения технологического потока с породоскатом в системе ЦПТ.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждается корректностью постановки задач; достаточным и статически обоснованным объемом экспериментов по исследованию надежности работы комплекса циклично-поточной технологии открытой разработки в сложных условиях; объемом промышленных экспериментов по определению величины удельного сопротивления разрыхленного массива копанию, обеспечивающим с доверительной вероятностью Р=0,95 десятипроцентную погрешность оценки производительно-
ста выемочно-погрузочного оборудования; удовлетворительной сходимостью (погрешность не превышает 20%) аналитических выводов и результатов экспериментов по определению удельного сопротивления разрыхленного массива копанию, полученных в промышленных условиях; положительными результатами внедрения в производство разработанных методов и средств интенсификации циклично-поточной технологии открытой разработки сложно-структурных месторождений.
Реализация выводов. Разработанные методы и средства, обеспечивающие повышение эффективности циклично-поточной технологии открытых горных работ на сложно-структурных месторождениях внедрены в карьере Мурунтау Навоийского горно-металлургического комбината. Основные выводы и рекомендации использованы при: обосновании параметров взрывного разрушения горных пород в ТЭО IV очереди карьера Мурунтау; определении режима работы комплекса ЦПТ; принятии величины шага передвижки отвального конвейера; обосновании комплектации экскаваторов комплектом сменных ковшей; внедрении временных накопительно- догрузочных складов; внедрении насыпных съездов.
Фактический экономический эффект от внедрения разработанных рекомендаций в карьере Мурунтау Навоийского горно-металлургического комбината составил 771 тыс. сум. на 1 млн. м3 взрываемой горной массы.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на республиканских научно-технических конференциях «ISTIQLOL» (г. Навоий, 1996-2004 гг.), на международных научно - технических конференциях «Инновация - 2000» (г. Бухара), «Инновация - 2001-2004» (г. Ташкент) и «Неделя горняка» (г. Москва, 2001-2003 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 научных статей.
Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 116 страницах машинописного текста, содержит 66 рисунков, 27 таблиц, список литературы из 95 наименований.
Автор выражает благодарность научному руководителю, докт. техн. наук Филиппову С.А., глубоко признателен за полезные консультации и поддержку на разных этапах работы проф., докт. техн. наук Сытенкову В.Н., кандидатам техн. наук Шеметову П.А., Бибик И.П., а также специалистам карьера Мурунтау за помощь в организации и проведении экспериментальных исследований.
