Обоснование технологии и комплексной механизации открытой разработки месторождений типа "гора-залежь" : (На примере месторождений известняка Вьетнама) Нгуен Тхан Туан

Введение к работе

Актуальность работы. В сырьевой базе промышленности строительных материалов все возрастающий удельный вес приобретают нагорные месторождения.

Есть группа стран, где подавляющее большинство месторождений строительных пород расположено в гористой местности (Швейцария, Алжир, Йемен, Эквадор и др.)- К числу таких стран относится и Вьетнам. Здесь карбонатные месторождения представлены в виде протяженных горных хребтов или отдельных возвышенностей.

Подобные месторождения образуют довольно распространенный в лрироде тип — «гора-залежь», когда вся гора сложена кондиционным полезным ископаемым (известняком, доломитом, гипсом и т. д.) при практически полном отсутствии покрывающей толщи.- Открытая разработка их имеет ряд характерных особенностей: внутреннее положение вскрывающих выработок, возможность использования сил гравитации и взрыва на сброс для доставки горной -массы к подножию возвышенности, отсутствие селективной выемки и др.

До настоящего времени технологические аспекты разработки .месторождений типа «гора-залежь» изучены недостаточно. Традиционной и преобладающей технологией является транспортная с применением автосамосвалов. При> этом силы гравитации в транспортных целях почти не используются, более того, они играют отрицательную роль (движение груженых самосвалов на спуск в тормозном режиме). Разработка месторождений по такой технологии в большинстве случаев начинается сверху вниз, что требует значительных единовременных затрат на создание транспортного доступа к. вершине горы.

Очевидные недостатки транспортной технологии привели к тому, что в практике производства и проектирования все чаще начали рассматривать и применять варианты технологии, основанной на гравитационном 'перепуске взорванной горной массы с борта карьера к приемной площадке у подножия горы. Однако соответствующие производственные и проектные решения не имеют надлежащего научного обоснова-

ния, поэтому они зачастую являются неоптимальными или даже ошибочными.

Сложившееся положение особенно 'Наглядно иллюстрируется на примере известняковых карьеров Вьетнама, Издавна отработка карбонатных гор велась тут по так называемой технологии «свободной выемки» наклонными (под 42—45) слоями небольшой (3—4 м) мощности с обуриванием уступов ручными перфораторами. После взрывания порода под собственным весом ссыпается к (подножию горы, .где перегружается в автосамосвалы. Низкая производительность труда и повышенная опасность работ привели к необходимости замены данной технологии более совершенной. Решено было в первую очередь перейти к отработке месторождений горизонтальными слоями.

С 1968 г. последовательно и неудачно было испробованы различные технологии: от традиционной транспортной до технологии с перемещением взорванной горной массы по уступу бульдозером и с последующей подвалкой ее к подножию горы. В 1988 г. автор диссертации предложил отрабатывать месторождения типа «гора-залежь» крутыми слоями со взрывоме-ханизированной подвалкой горной массы бульдозером. Испытания данной технологии на карьере Тчан-кэн дали обнадеживающие результаты. Вместе с тем потенциальные возможности ее далеко не исчерпаны, технология отработки месторождения крутыми слоями нуждается в специальном исследовании. Пока же большинство месторождений мира разрабатывается ,по дорогостоящей транспортной технологии, а на карьерах Вьетнама преобладающей по-прежнему является технология «свободной выемки».

їВсе сказанное определяет актуальность проблемы создания и научного обоснования ресурсосберегающей технологии открытой разработки месторождений типа «гора-залежь». В диссертации эта проблема решается на шримере карбонатных .месторождений Вьетнама.

Целью диссертационной работы является теоретическое и экспериментальное обоснование технологии открытой разработки месторождений типа «гора-залежь», позволяющей наиболее эффективно использовать силы взрыва и гравитации для доставки полезного ископаемого к подножию горы.

(Идея работы состоит в том, что экономичность разработки месторождения, крутыми слоями значительно повышается за счет усиления метательного эффекта взрыва на сброс и оптимизации параметров рабочего борта карьера.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. При разработке месторождений типа «гора-залежь» карьерами небольшой (до 1 млн. м³/год) производственной мощности минимум эксплуатационных расходов достигается при использовании следующего оборудования:

бурстанков с диаметром скважин 100—200 мм; экскаваторов с вместимостью ковша 2—3 м³; автосамосвалов грузоподъемностью 20—30 т; бульдозеров с мощностью двигателя более 140—180 л. с; погрузчиков с вместимостью ковша более 2—3 м³.

1. Открытая разработка месторождений исследуемого типа должна вестись при возможно более полном использовании сил взрыва и гравитации для доставки полезного ископаемого к подножию горы. Наиболее эффективно этот подход реализуется в рамках взрьгао-бульдозерно-лодвалочного технологического .комплекса с отработкой месторождения крутыми слоями.

2. Главным показателем, характеризующим эффективность совместной взрьшо-бульдозерной подвалки горной массы по крутому борту карьера, является коэффициент подвалки Кполв—доля, породы, оставшейся на рабочей площадке после взрыва на сброс и подлежащей уборке бульдозером; при традиционной технологии взрывания эта доля составляет не менее 50% объема' заходки по целику. Объем оставшейся .породы можно в 1,5—1,8 раза уменьшить усилением метательного эффекта взрыва за счет использования, плоских зарядов предложенной ступенчатой конструкции.

3. Объем породы, удаляемой бульдозером с рабочей площадки после взрыва, снижается по степенной зависимости с увеличением высоты уступа и .возрастает по той же зависимости с увеличением ширины рабочей площадки. Оптимальное по уровню эксплуатационных расходов соотношение объемов чисжо взрывной и бульдозерной подвалки достигается при высоте уступа 10—15 м, ширине рабочей площадки 9—13 м, одно-двухрядном шзрывании.

4. При достижении рабочим бортом 'полной высоты горы дальнейшую отработку месторождения целесообразно вести со взрыванием заходок в нисходящем порядке; коэффициент подвалки в этом случае в 1,5—2 раза меньше, чем при взрывании заходок снизу вверх.

5. Производительность взрыво-бульдозерно-подвалочного комплекса лимитирует буровзрывное звено. .При использовании на буровом блоке одного бурстанка рекомендуемого типоразмера (диаметр скважин 100—200 мм) обеспечивается производительность комплекса в 3C0—600 тыс. м³/год в зависимости от режима его работы..

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются обширным объемом (за 20 лет с 1968 ло 1988 г.) проанализированных статистических данных по работе карьерного оборудования, Вьетнама, использованием апробированных аналитических зависимостей при составлении расчетных алгоритмов, совпадением резуль-

татов продублированных промышленных экспериментальных взрывов в достаточном их количестве, внедрением предложенной технологии на' известняковом карьере Тчан-кэн, СРВ.

Научная новизна исследования состоит в:

установлении оптимальных параметров карьерного оборудования для условий, нагорных карьеров Вьетнама;

создании новой классификации технологических комплексов при разработке месторождений типа «гора-залежь» и в экономической оценке комплексов;

оптимизации параметров взрыво-бульдозерно-подвалочно-го комплекса с экспериментальным подтверждением теоретических расчетов;

научном обосновании новой ресурсосберегающей технологии открытой разработки, месторождений типа «гора-залежь» с .использованием плоских зарядов.

Научное значение диссертации заключается в дополнении теории открытых горных работ применительно к месторождениям .мало исследованного ранее типа «гора-залежь».

(Практическая ценность работы состоит в совокупности экономически и экспериментально обоснованных рекомендаций по технологии разработки нагорных карбонатных месторождений карьерами малой и средней производительности.

Реализация результатов исследования. Предложенная технология разработки нагорных месторождений внедрена на карьере Тчан-кэн комбината цемента Вьетнама, принята проектными организациями Вьетнама в качестве основного варианта при технико^экономическом сравнении возможных технологических комплексов. Результаты исследования используются в учебном процессе Московского горного и Ханойского горно-теологического институтов.

Апробация работы. Диссертационная работа докладывалась и'была одобрена на научно-производственном совещании на карьере Тчан-кэн (19.88 г.), на научных семинарах Ханойского горно-геологического института (1988 г.) и Московского горного института (,1991 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 печатные работы на русском языке (в том числе монография).

Объем работы. Диссертационная работа, объемом 181 страница машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 61 наименования; содержит 60 рисунков, 17 таблиц.