автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Исследование и обоснование эффективных технологических схем отработки уступов сложного строения



ФЕВ В97

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

НАВОИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 622.271

РАХИМОВ ДИЙДОР ВАХАБОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ОТРАБОТКИ УСТУПОВ СЛОЖНОГО СТРОЕНИЯ

Специальность 05.15.03 — «Открытая разработка месторождений полезных ископаемых»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Навоий — 1996

Работа выполнена в Ташкентском государственном техническом университете им. Абу Райхана Беруни.

Научный руководитель — доктор технических наук,

профессор Табакман И. Б.

Научный консультант — кандидат технических наук

Васильев Г. А.

Официальные оппоненты — чл.-корр. HAH РКаз

Ракишев Б. Р.,

кандидат технических наук Бызеев В. К.

Ведущая организация — АО «Кумир»

Защита состоится « ¥ » 1997 г. в

часов на заседании специализированного Совета К. 067.46.01 в Навоинском. государственном горном институте (г. Навои, ул. Южная, 27, НавГГИ, ауд. ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НавГГИ.

\ Отзывы в 2-х экземплярах просим направить по адресу: 706800, г. Найои, ул. Южная, 27, НавГГИ.

Автореферат разослан « @> .» ^Z^C^O^P^199^.

Ученый секретарь Специализированного Совета К. 067.46.01 к. т. н., доц,

И. Б. НАСРИДИНОВ

Общая характеристика работы

.Актуальность работы. Постоянный рост потребности топливно-энергетического комплекса Республики Узбекистан в угле требует увеличить объемы добычи горной массы.При современных масштабах добычи горной массы вопросы повышения полноты извлечения полезного ископаемого всегда остаются весьма актуальными .Для их решения требуется проведение активной научно-технической политики,внедрение новых технологических процессов"добычи,привлечения значительных объемом производственных ресурсов, прежде всего капитальных вложений

Основные трудности связаны с необходимостью внедрения нетрадиционных технологических процессов добычи полезного ископаемого, а также необходимостью довольно глубоких изменений в организации работ.

Остро ощущается недостаточность предпроектных исследований социально-экономических аспектов проблемы комплексного использования полезного ископаемого. Традиционные методы оценки экономической эффективности не учитывают потенциальные возможности новых технических решений, тем самым искажается оценка новых технологий и в области полнота извлечения минерального сырья.

Современный этап развития горной промышленности характеризуется широким вовлечением в эксплуатацию новых участков и месторождений с низким содержанием сложным условиями залегания полезного ископаемого. При этом соответственно возрастает относительное значение попутных ценных компонентов.

Возникает необходимость на карьерах и разрезах динамично определять эксплуатационные кондиции и элементы системы разработки, распределять горное и транспортов оборудование,* устанавливать оптимальное соотношение потерь и разубоживания в каждом выемочном блоке, определять способы выполнения выемочно-погрузочных работ. В связи с этим возникает необходимость в исследовании и формировании эффективных технологических схем отработки уступов сложного строения, что и явилось объектом приложения исследований.

исследования проводились на уступах Верхнего комплекса и каолиновой толщи Ангренского угольного разреза.Анализ статистических данных показал значительный зко:ь.лческий ущерб от применения несовершенных методов формирования параметров горных работ на разрезе. Добыча угля ведется на грани рентабельности." Остро встает вопрос вовлечения в переработку ценного сырья, каким является каолин*. Возрастают требования к полноте аыемки угля. Необходимость

обеспечения устойчивой и экономичной разработк .-разреза Вццвинула актуальную проблему по исследованию и формированию эффективных технологических схем отработки уступов сложного строения на действующих разрезах. ,

Определение. Уступ сложного строения - это уступ на котором производится разработка массива горных пород и полезного ископаемого слокноструктурного месторождения (сложной залежи), т.е. месторождения в котором наряду с кондиционными полезными ископаемыми имеются некондиционные его сорта, а также прослойки или включения пустых пород с четко выраженными контактами.

Цельо работы является обоснование технологических схем селективной выемки маломощных горизонтальных и пологих пластов полезного ископаемого применительно к рассматриваемым горно-геологическим условиям и с учетом выбранного выемочно-погрузочного оборудования.

Идея работы заключается в том, что формирование технологических схем селективной выемки маломощных пологих пластов полезного ископаемого, обеспечивающих повышение полноты извлечения, основывается на выемке этих пластов в зоне их появления заходкамк переменной высоты, определяемой параметрами залегания пласта полезного ископаемого. ,

Основные'научные положения выносимые на защиту: I. Полнота извлечения полезного ископаемого регламентируемого качества достигается формированием в рабочем пространстве разреза природно-гехнологических зон, методика формирования которых на уступах Верхнего комплекса и, каолиновой толци Ангренского угольного разреза, по совокупности горно-геологических признаков, разрабо- . тана в диссертации.

Z. Формирование технологических схем выемки маломощных пластов полезного ископаемого базируется на созданных экономико-математических моделей, включающих в себя:

- цифровую модель уступов со сложными условиями залегания полезного ископаемого; - математические модели формирования вариантов технологических схем работы выемочно-погрузочного оборудования;

- математические модели формирования природно-технологических зон.

3. Технологические схемы выемки маломощных пологих лластов полезного ископаемого захо,яками переменной высоты определяются разработанным методом формирования слоев селективной выемки, учитывающий горно-геологические условия залегания полезного ископаемого и требования к коедиционлости угля и каолинов направляемых потребителям.

4. базе оригинального метода основанного на вычислении затрат энергии расходуемой на дробление, выемку, погрузку, перемет щение и унладку в отвал горной массы дан сравнительный анализ горнодобывающей техники. Выявлено, что наименьшим энерго поглощением обладают карьерные комбайны с фрезерным рабочим органом.

5. Эффективная технологическая схема селективной выемки полезного ископаемого и образования внутренней вскрыши достигается путем установления граничных условий вовлечения в добычу пластов по качеству выбора выемочно-погрузочного оборудования и формировании последовательности отработки пластов.

Достоверность основных положений, выводов и результатов работы подтверждается:

- обобщением и анализом представленного статистического материала о фактической деятельности разрезов с пологим залеганием полезного ископаемого.

- корректностью используемых методов технико-экономического анализа и математической статистики.

- сходимостью расчетных и фактических значений изучаемых техникой экономических показателей.

- практической реагчзации разработок и существенным экономическим эффектом от внедрения.

Научное значение работы состоит в том, что предложенный метод формирования эффективных технолог» еских схем отработки уступов со сложными условиями залегания полезного ископаемого развивает теории целенаправленного воздействия человека на механизм функционирования объектов прлродно-экономических систем.

А именно:

Установлены зависимости порядка разработки уступов со сложными условиями залегания полезного ископаемого от качественно-геометрических) параметров залегания пластов.

Разработаны методические основы выбора выемочно-погрузочного оборудования при селективной выемке маломощных пологих пластов на уступах со сложными условиями залегания.

Предложены расчетные принципы: определения высоты подуступа, длины экскаваторного блока, правил формирования" выемочных слоев полезного ископаемого, расчета рективности выемочно-погрузочного оборудования.

Практическое значение работы заключается в разработке рациональных методик отработки уступов со сложными условиями залегания полезного ископаемого заходками переменной величины в зависи-

- О -

мости от кочественно-геометрических параметров пласта и параметров выбранного выекочно-погрузочног' оборудования.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на конференциях ТашГГУ (г. Ташкент 1994 г.), (г.Навои 1995г. 1996 г.) на заседаниях НТС АО "Кумир" (г.Ташкент 1995 г.) на заседаниях кафедры "Разработка месторождений полезных ископаемых " и на ученом совете Горно-геологического факультета ТашГТУ (г. Ташкент, 1992 - 1995 г.г.).

Реализация результатов работ. Разработанный метод формирования технологических схем отработки уступов со сложными условияии залегания полезного ископаемого включен в проект и в рабочие чертежи отработки уступов Верхнего комплекса и каолиновой толщи Анг-ренского угольного разреза. Годовой расчетный экономический эффект составляет 180 тыс.сум.

Цубликация. По теме диссертации опубликовано шесть печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения,, списка использованной литературы и приложения. Основной текст изложен на 149 страницах, содержит 19 рисунков и 28 таблиц. Список литературы содержит .62 наименований.

¡СРЛТК02 СОДОТШИЁ РАБОТ!»

¡¿естороадение полезных ископаемых отличаются'болызим разнообразием генетических и морфологических особенностей, условия и масштабов оалегания, фнзиао-механнческих к химических свойств горных пород. Особенности залегания полезного ископаемого, количество использования информации о нем является важнейшими исходными факторами, во многом пр?допрзделяюцими уровень полноты выемки, рационального и комплексного использования недр.

Данной проблеме посвящены труды ряда ученых: проф. Анистра-това Ю.И., проф. Белякова И.П., проф. Тонакова ii.ll., акад. Ржевского В.В., проф. БукеЯханова Д.Г., проф. Табакмана П.Б., проф. Вишцкого К.Е., чл.-корр ПАИ Р.¡Саз. Ракиаева Б.Р. и др.

Исходным объектом данного исследования является участок карьера структурно-морфологические и параметрические особенности которого обуславливаются общим характером технологий добычных работ и, в свою очередь, определяют конкретную технологию его отработки. Формирование добычного блока следует производить исходя из комплексного учета геологических особенностей объекта добычных работ, его параметров и пространственного положения, производственной ыощ.юсти горного, предприятия, применяемого вые..>очно-погрузочного оборудования и рациональных технологических вариантов его отработки.

Ипслецованил горно-геологических условий залегания и качественные .характеристики полезного ископаемого объекта- исследования которым являются уступы угольного комплекса "Верхний" и вторичных серых каолинов Ангренского месторождения, позволяли выявить следующее:

Верхний угольный комплекс представляет из себя серию пластов угля различной к^ности. Б нем содержится 48% угля и 52% породных прослоев при общей зольности 69 - 76%;

Количество пластов угля и породных прослоев в пикетах уступов Верхнего комплекса колеблется от 5 до 29, что несомненно сви-детег° гвует о сложности горно-геологического залегания пластов _ полезного ископаемого;

Верхний угольный комплекс т но связан с уступами, вкйчаядн-ми вторичные серые каолины, расположенные в непосредственной близости от него;

Вторичные серые каолины письма изменчивы по качественному составу по вчоотч?, иростнуннно л л фронту и глубине. Так содержа-

иле некоторых основных компонентов каолина, например колеблется в пределах 7 - 33%, 19 - 84?, Ге~*- &

достигает 2,1;

С цегью эффективного применения вторичных серых каолинов требуется повышения их качества непосредственно при добыче, т.е. их селективная выемка.

Селективная выемка каолина и пластов угля должна осуществляться выемочными элементами-выемочными слоями полезного ископаемого;

Разбиение уступов Верхнего комплекса и каолиновой толщи на отдельные выемочные слои должна производиться на основе природно-потребительских и физических особенностей полезного ископаемого, горно-геологических и. горно-технических особенностей месторождения и с учетом используемого выемачно-погрузочного оборудования;

Для эффективной отработки выемочных слоев необходимо применение соответствующей технологии их выемки. Она должна быть экономичной, эффективной и безопасной, обеспечивать минимум потерь и разу- . боживания.

К числу весьма эффективных и распространенных способов раздельной выемки тонких горизонтальных и пологих слоев полезного ископаемого С т.е. заходками переменной высоты ) относятся экскаватор прямая механическая лопата с удлиненным оборудованием (ЭКГу) или зкскаватор прямая механическая лопата (ЭКГ).

Одним из наиболее распространенных способов раздельной выемки маломочных и пологих слоев полезного ископаемого относится механическое рыхление тракторными рыхлителями в сочетании с экскаваторной погрузкой горной массы в средства транспорта.

В качестве альтернативней технологической схемы селективной выемки маломощных пластов вторичных серых каолинов и угля Верхнего комплекса может служить применение карьерных комбайнов с фрезерным рабочим органом. Данный вид выекочно-погруэочного оборудования ука имеет достаточно широкое распространение в мире и служит в благоприятных горно-геологических условиях полной альтернатив/ой традиционному горному оборудованию.

Требование селективной выемки каолина выемочными слоями с целью повышения их качества непосредственно при добыче, диктует необходимость найти такой порядок отработки уступов, при котором сохранялась бы плановая производительность разреза "Ангренский" по добыче угля. В работе проведено ксследованле и обоснование порядка отработки уступов угля и вторичных серых каолинов на базе графо-анаяитической модели. Район попутной добычи вторичных серых

каолинов лредставляет собой целик высотой Нц = 70 м с углом откоса ^ . 25 - 30°. Исследуя зависимость высоты Нц от возможной скорости его разноса «¿¡> крутыми слоями для поддержания планового темпа добычных работ под целиком можно рекомендовать следующее: - рабочую площадку шириной В=40 м в процессе очередного разноса целика опустить до его середины. Горно-транспортное оборудование, установленное на рабочей площадке, продолжает дальнейший разнос нижней части целика крутыми слоями шириной Вне - 25м. В этот момент в верхней части целика вводится в работу дополнительное горное и транспортное оборудование, которое и осуществляет разнос крутыми слоями шириной Вне а 25 м в верхней части целика.

Рекомендуемый порядок отработки целика обеспечивает своевременное вскрытие запасов угля и сохранит плановую производительность разреза "Ангренский" по добыче угля за счет смещения целика к предельному контуру разреза, а также производит на разрезе селективную разработку богатых по содержанию Оз ; ; маломощ-

ных пластов вторичных серых каолинов за счет резерва скорости разноса целика.

Для обоснования технологии горных работ в различных частях уступов Верхнего комплекса и каолиновой толщи предлагается формировать прирядно-технологические зоны из отдельных элементарных участков уступов с "близкими" (схожими) горно-техническими условиями разработки.

Природно-гехнологическая зона (ПТЗ) представляет собой совокупность близких по природным условиям смежных элементарных участков производства использующих однородные комплексы оборудования и технологи», а также применяемые единые кормы времени (выработки) по процессам

Элементарный участок уступа - это часть уступа ограниченный смежными точками наблюдения геологических зарисовок уступов Верхнего комплекса или точек документации диалогических разрезов уступов каолиновой тол1ди.

1[яждый элементарный учаагок характеризуется вектором пр'"ша-ков отражающие физико-технические, горно-технические и потреби--тельские свойства горных пород, условш залегания и оконтуривания тел полезного ископаемого. В ра и .о сформированы наиболее существенные признаки элементарных участков уступов, которые приведены в таблице I.

После того, кпк кадцый элементарный участок нздэлен наиболее сущзсто^онными признаками Н'зобхоцимо объединить их в группы (клас-

сн). В работе объединение производится кспольз^У количественную оценку сходства элементарных участков. Затем из групп этих участков, учитывая особенности технологии выемочно-погрузочных работ формируются природно-техкологические зоны. В работе привадится математическая модуль и методика формирования ПТЗ. Разработанный аппарат использовелея для формирования ПТЗ на уступах каолиновой Голи'и. При формировании зон использовались действующие на разрезе "Ангренский" параметры технологии работ и структура комплекса оборудования. Веделены три зоны С см.рис.1) и даны рекомендации по технологии работ в этих зонах.

Таблица I

Характеристика наиболее существенных признаков элементарных участков уступов разреза

№ :

пп :

Наименовашю

признака

: единица : измерения

1. Координаты (х, у, X. ) левой границы элементарного участка

2. Координаты ( х, у, х. ) правой границы элементарного участка '

3. Длина элементарного участка

4. Ширина рабочей площадки в участке

5. Высота уступа на участке

6. Расстояние от нижней бровки уступа до оси ж.д на эл. участке

7. Количество прослоев полезного ¡'.скопаемого и внутренней вскрыыи на эл. участке

8. Для лрослоев больше 5 ем и меньше 50 см в общем количестве всех прослоев зл. участка

9. Для полезного ископаемого 1-го типосорта в общем объеме эл. участка

10. Для полезного ископаемого 2-го типосорта в общем объеме эл. участка

11. Для полезною ископаемого 3-го типосорта в общем объеме'эл.участка

12. Доля внутренней вскрыши в общем объеме эл.участка

13. Коэффициент крепости пород

14. Угол наклона пластоЕ.в эл.участке

15. Коэффициент трещиноватости С удельный объем )

м м м м

шт.

' <1 /ь

м

м

- го -

Рис 1. Выделенные пркродно-техпологичесгага зоны на уступах каолиновой толщи

С целью снижения зольности добываемого угля' на Верхнем комплексе и повышение качества каолина предлагаются пачки угля и пород-•шх прослоев, а также выемку каолина отрабатывать послойно. Автором ' разработана цифровая геологическая модель уступов Верхнего комплекса и каолиновой толщи, геологическая зарисрвка уступов является основой построения цифровой »¿одели Верхнего комплекса. Основой цифровой модели уступов каолиновой толщи являются литологи-ческие разрезы надугольной части угленосной свиты. Данные заносятся в файлы, данных. Банк данных состоит из базы данных, содержащей техническую и плановую («формацию, базы данных с нормативно -справочной информацией; базы данных с геолого-маркшейдерской информацией и базы данных снятой с геологических зарисовок и литоло-гических разрезоп.

Разработаны также математическая модель и алгоритм формирования последовательности послойной отработки полезного ископаемого. Реализация этого алгоритма позволяет из множества пластов (tyi ) полезного ископаемого и внутренней вскрыши сформировать множество селективно отрабатываемых слоев ( t£cs ).

Математическая модель формирования последовательности послойной отработки пластов полезного ископаемого и внутренней вскрыши включает в себя следующие ограничения:

1. Мощность извлекаемого отдельного слоя С Mes ) не должна быть меныие заданной величины ( M min. ).

Mag > M mi*.

2. Качество селективно извлекаемого слоя должна быть фиксированной величиной С S¿ ), с допустимыми отклонениями ( aSl )

Ces =S¿ ± aSL

3. Отдельно взятый пласт может быть включен только в один слой, планируемый извлекать селективно

f"«A е I или 0

4. В отдельно извлекаемый слой включают только смекныэ пласты

Шсь = vn

m«*. =

5. Критерий оптимальности: максимальная суммарная мощность извлекаемых слоев -го сорта полезного ископаемого

/V

>~ -тау:

Т=1

где, С =* I, 2, 3..... С - сформированные слои ПИ

^ « I, 2, 3..... £ - сорта ПИ

К =» I, 2, 3,____ ^ ~ пласты, ПИ

ЦТсз - отдельно взятый пласт в ^ - ой точке наблюдения. После того, как сформированы технологические зоны и в них выделены выемочные слои полезного ископаемого для селективной отработки, а также выбрано соответствующее выемочно-погрузочное оборудование в работе решается вопрос моделирования вариантов технологических схем работы этого оборудования.

Достигнуть производительно,ритмичной и экономичной работы горного оборудования можно лишь путем научно-обоснованного выбора рационального варианта из мноместча технологических схем работы выемочно-погрузочного оборудования ( ВПО ).

При этом приходится учитывать множество факторов:

- ограниченность вскрытых запасов угля;

- пространстве!.но - временную увязку работы оборудования;

- большой объем горно-геологической информации;

- необходтмость выполнения планового задания по объему добычи полезного ископаемого требуемого качества.

Задачу по моделированию вариантов технологических схем работы ВПО на уступах сложного строенг * можно представить как последовательное выполнение следующих функций:

1. Сбор и обработку горно-геологической, технологической и планово-экономической информации.

2. Выявление природно-технологических зон.

3. аормирование последовательности выемки пластов полезного ископаемого и внутренней вскрыиш на основе геологической документации по уступам сложного строения.

л . Выбор выемочно-погрузочного оборудования для извлечения сформированных слосв.

5. Моделирование вариантов технологических схем работы ВПО на уступах «лонного строения.

Методика моделирования содержит г 1но-геологическис условия, техническую последовательность .. .'от и организационную структуру управления ВПО.

В сплзи с наличием цикличной обработки фронта работ ни уступа х, жесткой зависимости перемещения фронта ни.кележпщего уступа

-т выпеленащего необходимо формировать и анализировать несколько вариантов технологических схем работы ВПО.

Возможны как минимум, пять вариантов работы ВПО на уступе:

1. ВПО работает на участке, с максимальной шириной рабочей площадки;

2. ВПО работает на участке, с минимальной шириной рабочей площадка нижележащего уступа;

3. ВПО работает на участке, с максимальным непрерывным фронтом работ;

4. ВПО работает на участке, ближайшем к местом"»^«*« ВПО на начало планового периода;

Б. ВПО работает на участке, ближайшем к обменному пункту, если месяц на,': который составляется "зимний", или участок наиболее уда-денный от,обменного пункта, если месяц "летний". На рис. 2 приведены варианты схем работы ВПО. При моделировании вариантов работы ВПО на определенный период планирования (сутки, декаду, месяц } требуется составить такой план работы ВПО, который бы удовлетворял следугацим ограничения«:

1. Плановое задание т выемке полезного ископаемого должно быть не меньше заданного ^ у ! ^ ^^

2. Объем путепереукладочгах работ за планируемый период в целом по уступам не должен превышать максимально возложенным объемам

3. Объем работ, выполняемый ж.д. транспортом за этот период также не может быть больше определенной величины, т/км;

£ Е • 'Г ^

г ./> "

4. В качестве критерия оптимальности может быть критерий по созданию вскрытых запасов угля на Кодном комплексе, что равносильно максимальной выемке горной массы уступов Еерхнего комплекса и каолиновой толщи г £ у _>

■У л ^

где, - плановое задание по выемке полезного ископаемого ■ £ - го сорта

- объем полезного.ископаемого £ - го .сорта извлекаемого с - м экскаватором по - му варианту

- интенсивность использования го варианта работы

^ - го экскаватора Х - плотность горной массы.

В диссертации разработан оригинальный метод сравнения различных типов выемочно-погрузочного оборудования (ВПО), основанный на вычислении затрат энергии, расходуемый на дробление массива, выемку и погрузку горной массы, перемещение и укладку ее потребителям или в отвалы. Эта энергия тратится на преодоление сопротивления в рабочих органах машин совершающих полезную работу по переводу горной породы из одного состояния в другое.

Энергетический метод позволяет количественно учесть природные условия," схемы вскрытия и системы разработки, параметры горного и транспортного оборудования.

Общее выражение удельного энергопоглощения в технологическом потоке £ равно сумме энергопоглощений отдельных технологических процессов. Величина £ меняется в зависимости от типа ВПО и применяемой технологической схемы. Значение £ , для технологической схемы раздельной выемки полезного ископаемого с применением экска-ваторов-мехлопат, определяется по'следующей формуле:

£ = £>*£г

где удельное энергопоглощение на бурение, Дж/кг;

то же на взрывное дробление, Дж/кг; £у- то же на выемку и погрузку горной массы одноковшовым

•экскаватором, Дж/кг; £т - то же при перемещении горной массы средствами транспорта ДЖ/кг.

Для технологической схемы раздельной выемки полезного ископаемого с применением карьерных комбайнов с фрезерным рабочим органом значение £ определяется по формуле:

.где, - удельное энергопоглощение на разработку горной массы фрезерным комбайном, Дж/кг; £т - то же при перемещении горной массы средствами транспорта, Дж/кг;

Для технологической схемы раздельной выемки полезного ископаемого с использованием рыхлителей-бульдозеров и мехлопат, значение Е- определяется по формуле:

где, удельное энергопоглощение на механическое рыхление

тракторными рыхлителями, Дж/кг; £«,- то же при перемещении породы со штабелированием после механического рыхления, Дж/кг;

£3 -то не на выемку-погрузку горной массы одноковшовым

экскаватором, Дж/кг;

Ьг » то же при перемещении горной массы средствами транспорта, Дж/кг.

Результаты расчетов по энергетическому методу показали, что удельное энергопоглощение при селективной разработке больше, чем при валовой. Но, если учитывать еще и затраты энергии на обогащение каолинов и угля, то суммарное удельноз энергопоглощение на единицу массы разрабатываемых пород при селективной разработке оказываются меньше.

Результаты расчетов приведены в таблице 2

Таблица 2

Удельное энергопоглощение по технологическим схемам, Дж/кг

Экскавн-:Каоьерные ком-гРыхлигели-бупьдо-гРыхлители-бульдоэеры торы мех:байны с фреэер;зеры и мехлопагы :и мехлолаты располояен-лопаты :ным рабочим :расположенные на :ные ниже уровня рыхли: органом гуровне рыхлимого :мого слоя :слоя

¿г -35,2 12,2 п 12,2

«35,8 - 37,В Ваг в 47,0 & - 45,0

£1 -25,9 £т « 51,4 ж 25,9 £г> - 25,9

-51,4 51,4 ' £г - 51,4

£ -148,4 £ - 89,2 £ - 135,5 6- 134,5

Как видно из вышеприведенной таблицы наименьшее удельное энергопоглощение присуще технологической схеме с использованием карьерных комбайнов с фрезерным рабочим органом.

Селективная выемка полезного ископаемого (ПИ) позволяет значительно повысить качественные характеристики добываемого сырья и с более высокими стоимостными показателями.

Однако при селективной выемке ПИ происходит уменьшение производительности выемочного оборудования и возникают дополнительнее затраты связанные с селекцией. К этому еле,дует добавить, что и потери ПИ возрастают с уменьшением мощности извлекаемого пласта

Обоснование выбора рациональной высоты выемки пласта ПИ ( мощности извлекаемого пласта ) определяются экономическими расчетами .

В работе предложено оценивать эффективность каждого варианта технологической схемы по следующей формуле:

- — ;

где, L- - вариант минимальной мощности извлекаемого пласта El; $ - сорт ПИ;

Us - оптовая цена I т ПИ S -го сорта

й = 5л(]/л +SVIU.J + 3"и

Зпч. - затраты на единицу объёма вскрыши при селективной разработке, сум/к3;

Vk,V/w- геологические объема внутренней вскрыли и объём Ш,м3 £ - величина потерь Щ, доли единиц;

- затраты на единицу объёма ЛИ при селективной разработке сум/ы3; ' '

А&Ь - дополнительные затраты па получение I т ПИ -го

сорта (затраты связанные с усреднением или гидрообогащением угля, обогащением каолина и т.д.)

- единовременные затраты связанные с подготовкой выемочного оборудования селективной выемке ГК, суы;

^ - время работы оборудования при селективной разработке ПИ, час;

- производительность комплекса оборудования, м3/час; Qig - извлекаемый из i- -го пласта объём Ш -vo сорта.

В основу расчетов потерь положена ".Методика нормирования эксплуатационных потерь угля в недрах для*усл°ш,я разреза "Ангренский", разработанная ШИУИ в 1039 г.

Для проведения расчетов по обоснованна рациональных технологических схем составлена программа на ПЭВМ. В качестве объекта исследования взят уступ 12 Верхнего комплекса разреза "Ангренский" как наиболее характерный для уступов сложного строения. Условия залегания пластов и прослоев угля отображались по геологической ■ зарисовке; Положение линии фронта уступа на начало планируемого периода характеризовались ее координатами в точках излома и координатами точек пересечения линии фронта с маркшейдерскими пикетными линиями. На основе этих данных вычислялись размеры рабочих площадок в каждом пикете уступа и формировались варианты участков отработки и размещения экскаваторов. .

Для исследлвания и выбора рациональной минимальной мощности извлекаемого угольного пласта рассчитывались два варианта: 1,0 и 0,5м. При этом задавались следующие требования к кондиционности угля направляемого: й варон _ до

на усреднительннй комплекс - от до на гидрообогащение - от 35 до

Результаты расчета сведены в таблице 3. •

Таблица 3

Сравнение вариантов технологических схем при ' различных значениях мощности угольных пластов

ÍIN Показатели Минимальная мсицнос?1 извлекаемых угольных пластов Отношение варианта

Ш1 i ьаоиант l',0 ¿ вариант С,5 2 к варианту 1, 7.

1. Геологические запаси угля тыс.мЗ

Всего: 2S.07 I,.'-. , 1 109

в том '-иилс: 'j нагони !.ПС 12,57 25, cíV 205

на усреднение 22,50 12,40 55

Зольность ь среднем

в том числе: п вагоны МПС 20, оа 20,00 100

на усреднение 27,59 О гч-ч z.ÍJ , 10 82

?.. Извлекаемые запаси (дэбыва емки уголь)

Всего: 30.21 ■ 32,18 10 7

в ьагаш ¡.'¿¡С 10,17' 21', ЗУ .210

на'усреднение 20,04 10,79 54

Зольность - ь среднем

ь том числе: в вагоны МПС 20.00 ' 20.00 100

на усреднение 27,58 22,72 82

3. Потери УГЛЯ, ТЫС.Т.

Всего: 4,862 6,08 .125

в том числе:

угля и вагонов ШО 2,40 4,47 187

на усредните 2,462 1,61 65

Потерн угл». Z 19.0 '15.0 114

Объем угля на гидромойку 20,22 39, ео 197

ООъе.ч породы в отвалах 81,93 57 ,.?.3 71

Как видно, с уменьшением минимальной извлекаемой мощности пласта Mni*-от 1,0 до 0,5 м геологические кондиционные запасы угля возрастают всего на 9ii. Однако, из них, количество угля, направляемого непосредственно в вагоны МПС возрастает в 2 раза, а на усреднение уменьшается на 5Ъ%. Средняя зольность угля уменьшилась с 24,97 до 20,65%. Потери угля составила д.пя А/*ил1,0 и 0,5 м соответственно 13,9 и I5,9/i.

Следовательно, уменьшение минимальной извлекаемой мощности позволяет значительно увеличить количество угля непосредственно потребителя) без дополнительной переработки. При этом, естественно, снизилась производительность экскаватора. Однако экономические расчеты произведенные по формуле 3 показывает, что вариант селективной отработки рассматриваемого участка уступа с минимальной извлекаемой мощностью слоя угля 0,5 м ( против принятого I м) значительно эффективнее.

ЗЛКДЮЧгЖ

В работе решена актуальная научная задача обоснования технологических схем селективной выемки маломощных горизонтальных и пологих пластов полезного ископаемого на дснове использования установленных■взаимосвязей между геометрическими параметрами пластов и выемочно-погрузочного оборудования.

Основные результаты и выводы работы заключаются в следующем:

1. Проанализированы горно-геологические условия залегания и качественные харйктеристики полезного ископаемого уступов Верхнего комплекса и каолиновой толщи, предложено выемку слоев каолина и пластов угля производить селективно выемочными элементами - за-ходками переменной величины.

2. Дан сравнительный анализ эффективности работы различных' типов выемочно-погрузочного оборудования на основе энергетического метода, учитывающего природные условия, схемы вскрытия, систему разработки, параметры горного и транспортного оборудования. С помощью этого метода было выявлено, что наименьшее энергопоглощение присуще карьерным комбайнам с фрезерным рабочим органом.

3. Проведено исследование и обоснование порядка отработки уступов Верхнего комплекса и каолиновой толщи на базе графа -аналитической модечи с целью обеспэчения требований селективной выомки полезного ископаемого. Установлено, что наличие крутых

.астков борта карьера ( целиков) препятствует селективной разра-^тке из-за снижения темпа добычных работ на угле. Предложено разбивать целики на части по высоте для сохранения интенсивности добычных горных работ и для возможности ведения селективной выемки.

4. Предложено формировать лриродно-технологические зоны из отдельных элементарных участков уступов со схожими горно-техническими условиями разработки для обоснования технологии горных работ в различных частях уступов Верхнего комплекса и каолиновой толщи. Сформированы наиболее существенные признаки, отражающие физико-технические, горно-геологические и потребительские свойства горных пород.

'5. Разработана методика обоснования технологических схем селективной отработки усзуиов сложного строения, состоящая из: • моделирования геологических условий залегания пластов, формирования данных о параметрах системы разработки, выбора участков отработки размещения ВНО и эффективного технологического варианта, расчета потррь, геологических и извлекаемых запасов полезного ископаемого.

6. Разработана математическая модель и методика формирования последовательности посмсАчого извлечения полезного ископаемого заходкани переменной величины на уступах слоянЬго строения и предложена система экономических расчетов эффективности различных вариантов технологических схем.

V. Разработанная методика обоснования технологических схем селективной отработки уступов сложного строения опровована на уступах Верхнего комплекса и каолиновой толщи. Экспериментальные расчеты показывают, что . применение данной методики значительно эффективнее действующей в настоящее время на' разрезе. Расчетный годовой экономический эффект от внедрения составляет 1&),0 тыс. сум.

Основные научнырезультаты диссертации опубликованы в следующих работах: ■

I: Рахимов Д.В. Обзор применяемых технологических схем.выемки маломощных горизонтальных и пологих пластов полезнь.: ископаемых месторождений сложного строения. В сборник научных трудов учену* ТшаПУ " ¿дларнинг излпнишльри ва ишлаб чикариннииг истикбо-ли", Ташкент, 1594, с. По - 114.

2. Рахимов Д.В., Васильев Г.А.. Разработка цифровой геологической модели уступов с маломощными пологими пластами углл и внутренней вскрыши и алгоритма расчета извлекаемых запасов. В сборник научных трудов ученых ТашГТУ " Ёнларнинг изламитиляри ва ишлаб чика-ришнинг истикболи Ташкент, 1995, ч.1, с. Пб-12и.

3. Аввакумов А.Л., Рахимов Д.В. Сравнительный анализ эффективности работы нескольких типов выемочно-погрузочного оборудования на уступах Ангренского разреза. Материалы научно-теоретической и технической конференции "Истиклол- 4 Навои, 1995, с. 73-74.

4. Аввакумов А.Л., Рахимов Д.В. Исследование и обоснование порядка отработки участка борта разреза "Ангренский" на база гра-фо-аналитической модели. В сборник научных трудов ученых ТашПУ . "Олий мактабнинг илмий-техникавий ютуклари Ташкент, 1995, с.44-48

5. Рахимов Д.В. Анализ эффективности работы выемочно-погрузочного оборудования на Аягренском разрезе. В сборник тучных трудов ученых ТаиГТУ "Научные проблемы социально-экономического, историко-философского и культурного развития республики Узбекистан Ташкент, 1996, с. 25-27.

6. Рахимов Д.В. Разработка системы экономических расчетов эффективности различных технологических схем. 'Материалы научно-теоретической и технической конференции "Истиклол- 5 Навои, 1996,

X У л о с л

Диссертацион иш Ангрен кумир кони пароитида мураккаб тузилмали погоналпрни /устунни/ казишнинг самарали технологии схемаларини асослаш ва тадкик птипга багишланган. .

"Верхний комплекс" чегарасидагл кумир ва каолин катламларининг геологкяси ва жойлазаш шароитларининг чукур тахлили асосида уларни бир-бирига аралаштирмасдан алохида-алохида каэиб олии таклиф этилагн. Мураккаб тузилмалн фойдаля казилмадан таикил топган устуншшг раками геологик модели тузилган ва ункнг асосида кумир ва каолшшикг захираси бахоланган.

Оойдали казилмани казибо олиш учун каэиш-орткш мослэмаларкнинг уч тури кабул килинкб, уларнинг унумдорлиги казна иашарининг кон-техник шароитларидан келиб чиккан холда аникланган. Унергиянинг камсарфлиги буйича карьер комбайнларидан фондалашш маъкул деб топилган. Казиш - ортиш мосламаларининг турт хил ишлаш технологик схемаси моделлаштирилган ва уларнинг хар бирини куллаш-•нинг шарт-шароитларн ва иктисодий самарадорлнги курсатиб берилагн.

Мураккаб тузилмали фойдали казилмалардан иборат булган устун-да уларни кетма-кет катламма-катлам уэгарувчан улчамли кирма орка-ди казиб олишни шакллантириш усули ва модели ишлаб чикклиб Ангрен кумир разрези пароитида амалда тадбик этилган. Патина да мураккаб тузллган кон* ла^дан окилона фрйдаланишни яхшилаига эришилган.

The conclusion.

The dissertation is devoted to research and substantation of the effective technological circuits of Improvement of projections of a complex structure on a example of a Arigren coal quarry. Mining-geological conditions of a bedding and qualitative characteristics of a useful minerals of projections of the "Top complex" and kaollnal massif are analysed, is offered a groove of layers of a .kaolin and stratum of coal to make apart grooveal by elements - goings of variable size. Digital geological model of projections with a complex structure of a deposit and algorithm of count of geological stocks of coal and kaolin is developed.

For selective development of thin stratum of a way useful minerals was chosen three kinds of the grooving-loading equipment. Operational productivity grooving-loading equipment depen-. ding on mine technical condit ons of development is determined. Is revealed, that the least absorption of energy is had by quar-rlal combines. Four technological circuits of work of the grooving* loading equipment on projections of a complex structure are simulated. A system of economic accounts of efficiency of the various technological circuits is developed. .

Is offered to form naturally-technological zones of separate •elementary sites of projections with similar mine technical conditions of development for the substantation of technology of mining work in various parts of projections of the Top complex and kaolinal massif. 'The developed technique of the substantation of the technological circuits of selective Improvement of projections of a complex structure Is tested on projections of the "Top complex" arid kaolinal massif.