Введение к работе
Актуальность темы. Как известно из практики, на карьерах существует проблема в пространственных площадях, что ведет к работам в стеснённых условиях, требующих какого-либо ограничения. При ведении буровзрывных работ зачастую образуются некондиционные крупногабаритные куски горной массы (негабариты), превышающие входные параметры дробильно-сортировочных, транспортных и погрузочных комплексов.
Несмотря на достаточно высокий уровень эффективности взрывной отбойки скальных и полускальных горных пород, до трех процентов горной массы составляют негабаритные куски, превышающие 1,2 и более метра, за счет чего на открытых горных работах (ОГР) снижается производительность карьерной техники. Негабаритные куски горной массы вызывают ряд проблем при ведении выемочно-погрузочных операций, транспортировании горной массы, а также при подготовке и ведении буровзрывных работ. Кроме того, вынужденное перемещение негабаритов в пределах карьера на относительно большие расстояния не целесообразно и требует значительных финансовых затрат.
Учитывая, что значительная часть полезных ископаемых разрабатывается в условиях, выгодных для ведения открытой разработки, проблема интенсификации работ по безопасному вторичному дроблению горной массы приобретает важное значение. В этой связи разработка и совершенствование применяемых технических средств для разрушения негабаритов на ОГР является актуальной научно-технической задачей, отвечающей потребностям горного производства.
Цель работы состоит в повышении эффективности горных машин для разрушения негабаритов горных пород.
Идея работы заключается в том, что повышение безопасности технического персонала карьера при производстве вторичных взрывных работ может быть обеспечено аэродинамически активными защитными устройствами, входящими в специализированный комплекс для разрушения негабаритов горных пород.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Разработку и совершенствование технических средств для разрушения негабаритов горных пород необходимо осуществлять с учетом комплексной реализации всех операций технологического цикла разрушения негабаритов.
2. Влияние ударной взрывной волны (УВВ), которая образуется при разрушении негабаритов горных пород, на элементы аэродинамически активных защитных устройств соответствует воздействию УВВ сферической формы, образующейся при сильном одиночном точечном взрыве.
3. Обоснование параметров защитного устройства комплексов для разрушения негабаритов следует осуществлять на основе учета аэродинамического воздействия ударной взрывной волны на элементы устройства.
Объект исследований: машины и комплексы для разрушения негабаритов горных пород.
Предмет исследований: процесс аэродинамического взаимодействия ударной взрывной волны с элементами конструкции защитного устройства.
Научная новизна работы:
-предложена новая концепция создания аэродинамически активных защитных устройств;
-обоснованы параметры установочных углов лопаток аэродинамически активных защитных устройств комплексов для разрушения негабаритов горных пород;
-обоснованы зависимости для определения основных параметров элементов аэродинамически активных защитных устройств, взаимодействующих с ударной взрывной волной (УВВ).
Методы научных исследований. При решении поставленных задач использовался комплексный подход включающий: научный анализ и обобщение ранее опубликованных исследований и патентов с применением метода, включающего опыт проектирования и эксплуатации защитных устройств, компьютерное моделирование в объектно – ориентированной среде программирования. Основные теоретические результаты получены с учетом классических положений теоретической механики, теории прочности, методов расчета сил, действующих на элементы защитных устройств при производстве взрывных работ в стесненных условиях, теории механизмов и машин.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована использованием фундаментальных положений теории буровзрывного разрушения горных пород, системного анализа и теории технических систем, корректным применением методов математического и физического моделирования, теории подобия, экспериментальных исследований на основе компьютерного моделирования. Достоверность подтверждается сходимостью результатов теоретических и компьютерных исследований с вероятностью результатов ошибки, не превышающей 12 %.
Практическая значимость работы:
-предложены компоновочные схемы, и определены основные массогабаритные параметры защитных устройств комплексов для разрушения негабаритов горных пород;
-предложены и разработаны принципиально новые, аэродинамически активные защитные устройства при буровзрывном разрушении негабаритов горных пород, на которые получены два патента на полезные модели;
-выполнена экономическая оценка эффективности комплексов, включающих защитные устройства для буровзрывного разрушения негабаритов горных пород.
Личный вклад автора заключается в формировании основной идеи, выборе методов исследований и непосредственном их выполнении, разработке конструкций комплекса (пат. РФ № 107343 и № 101540), составлении и подборе материала, анализе полученных результатов и подготовке на их основе методик и рекомендаций для эффективного разрушения негабаритов горных пород.
Апробация работы. Основные положения и содержание работы докладывались на международных симпозиумах «Неделя горняка» (г. Москва, МГГУ, 2010, 2011, 2012 гг.); на международных научно – технических конференциях «Чтения памяти В. Р. Кубачека» (г. Екатеринбург, УГГУ, 2009, 2010, 2011 гг.); на IV и V Всероссийских молодежных научно-практических конференциях по проблемам недропользования (г. Екатеринбург, ИГД УрО РАН, 2010, 2011 гг.); «Изобретатели и инновационная политика России», (г. Санкт-Петербург, Политехнический университет, 2011 г.); на Международной научно – практической конференции «Уральская горная школа – регионам», (г. Екатеринбург, УГГУ, 2012 г.).
Реализация результатов работы. Разработан специализированный комплекс с параметрами, обеспечивающими эффективность и безопасность разрушения негабаритов на горнодобывающих предприятиях. Разработанные материалы переданы: ОАО «БелАЗ», ГНУ объединённый институт машиностроения НАН Беларуси и ООО «АВТ – УралСервис» для включения в план дальнейших работ, а так же на предприятия ООО «ЕЗСМ Континент» и карьер ОАО «Ураласбест».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 3 в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, получены 2 патента на полезную модель.
Структура и объем. Диссертация изложена на 136 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, заключения, 5 приложений; содержит 65 рисунка, 16 таблиц и библиографический список из 130 наименований.
