автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Метод оценки проектных решений по технологии открытых горных работ с учетом природных условий месторождения

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РСФСР ПО ДЕШ НАУКИ И ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГЕОЛОГОРАЗЗВДОЧШЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ СЕРГО ОРДШНИКВДЗЕ

На правах рукописи Для. служебного пользования

Экз. №

БУЛАТ Сергей Анатольевич

УДК 622.271

МЕТОД ОЦЕНКИ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ПО ТЕХНОЛОГИИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ С УЧЕТОМ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ МЕСТОРОЩШй

\г

Специальность 05.15.03 "Открытая разработка месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москей - 1591

Работа выполнена в Государственном центральном научно-исследовательском, проектном и конструкторском институте драгоценных металлов и алмазов.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИШЬ Лауреат Государственной премии СССР, доктор технических наук,

профессор Ю.И.Анистратов

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор технических наук, профессор С.Л.Иофин

каедвдат технических наук В.Ф.Коробейников

Ведущее предприятие - Йргиредает

Защита диссертации состоится 13 июня 1991 г. в 13.00 час. на заседании специализированного совета Д 063.55.02 Московского геологоразведочного института по адресу: 117873, Москва, ГСП-7, В 245, ул.Миклухо-Маклая, 23, ауд.4-15.

С диссертацией можно ознакомиться а библиотеке Московского геологоразведочного института.

Автореферат разослан 13 мая 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета канд.техн.наук, доцент

р^р Г.С.Андреева

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Успешное развитие горнодобыващей промышленности обеспечивается интенсификацией производства на базе ресурсосберегающих технологий. Важное место в данной проблеме занимает добыча руд цветных, редких и драгоценных металлов. Специфика этих металлов требует нестандартного подхода к определению рациональной технологии, важнейшим условием которой является максимальное извлечение из недр при минимальных затратах.

Ухудшение природных условий и высокие цены на редкие и-драгоценные металлы обуславливают значительный рост коэффициента вскрыши на добычу одной тонны полезного ископаемого из недр. В связи с этим становится более необходимым радикальное улучшение использования возможностей горно-транспортного оборудования, природных ресурсов, сырья, материалов, взрывчатых веществ, топлива и энергии. Реализация этой задачи связана с созданием метода выбора технологии и комплексной механизации в строгом и полном соответствии природным условиям месторождения и свойствам разрабатываемых горных пород в контуре карьера, которые должны учитываться ухе на стадии проектирования. В настоящее время метода, отвечающего в полной мете этой задаче, нет.

Обычно при проектировании открытой разработки месторождений цветных, редких и драгоценных металлов принято выбирать горное и транспортное оборудование и технологию ведения открытых горных работ по аналогам и нормам. К тому же существующие способы проектирования по нормам базируются на различных категориях пород и грунтов и принимаются постоянными на весь период эксплуатации карьера, что ведет к значительным непроизводст-зекным затратам на разработку и не отвечает требованиям ресур-юсберегающей технологии ведения открытых горных работ. Отсут-¡твие единого подхода и учета свойств горных пород по всей технической цепи затрудняет взаимосвязь производственных провесов между собой, что снижает коэффициент использования •орно-транспортного оборудования. Проектный показатель себе-

стоимости, нак обобщающий измеритель, рассчитанный на полное развитие карьера, оказывается также некоторой средней величиной и не отражает качественных изменений свойств горных пород и параметров технологии на отдельных этапах эксплуатации. Необходимость разработки метода оценки проектных решений по ресурсосберегающей технологии разработки месторождений цветных, редких и драгоценных металлов и сложность научного обоснования таких решений обусловливают актуальность этой научной задачи. Она может быть решена на основе изучения связи природных условий месторождения с затратами на разработку через объективные количественные показатели энергетических затрат по технологическим процессам открытых горных работ, систем разработки и вскрытия месторождений. Работа выполнена в соответствии с программой МП-ЗГ Минмета СССР.

Целью работы является разработка метода оценки проектных решений по технологии открытых горных работ с учетом природных условий месторождений, позволяющего снизить затраты на разработку и обеспечить сбережение ресурсов.

Основная идея работы заключается в использовании коэффициента технологического энергопоглощения для оценки затрат на разработку в зависимости от свойств горных пород, природных условий месторождения, технологии, параметров горно-транспортного оборудования, системы разработки и вскрытия.

Научная новизна работы заключается в тои, что впервые:

- установлены зависимости экономических показателей работ комплектов оборудования с экскаваторами цикличного действия

от технологического энергопоглощения;

- предложен для использования при проектировании комплексный показатель физико-механических свойств /в/, позволяющий последовательно с учетом всей совокупности природных и технологических факторов, влияющих на работу горно-транспортного оборудования, производить отбор вариантов технологически* потоков в конкретных условиях 'по критерию минимального энергопоглощения для обеспечения экономической эффективности разработки месторогадения по ресурсосберегающей технологии;

- установлены рациональные области применения различных комплектов оборудования с экскаваторами цикличного действия,

обеспечивающих максимальную эффективность разработки горных пород и отвечающих требованиям ресурсосберегающих технологий ведения открытых горных работ в зависимости от природных условий месторождений;

- определена количественная оценка систем разработки месторождений по энергетическим и экономическим показателям.

Научные положения, защищаемые в диссертационной работе:

1. Проектирование технологии и комплексной механизации существующими методами не связано непосредственно с разнообразием природных условий и свойств горных пород в границах карьера и не учитывают постоянного изменения условий эксплуатации, что приводит к ошибкам в экономических показателях работы карьеров от 15 до 35% и не отвечают требованиям ресурсосбережения.

2. Оценку затрат на разработку месторождений эффективными комплектами оборудования следует производить, используя коэффициент технологического энергопоглощения, учитывающего свойства горных пород, которые выражаются через в'сж,Сэр, у , Е, р

и др.; природные условия; технологию; параметры горно-тран-гпоргного оборудования; системы разработки и вскрытие.

3. Коэффициент технологического энергопоглощения'при разработке месторождений цветных, редких и драгоценных металлов существующими комплектами оборудования с одноковшовыми зкска-заторами цикличного действия находится в пределах от . 1^5 до 3,5 руб./ВДж, коэффициент технологического энергопоглощения уи транспортирования составляет 1,1 руб./ВДж.

4. Для разработки крепких горных пород месторождений цветных, редких и драгоценных металлов в зависимости от приходных условий месторождений оптимальными яеляются при

в ^ 1000 Р^МЗ К0МПЛ8КТЫ оборудования с экскаваторами ¡КГ-8И; при 0, > 1000 комплекты оборудования с аксиа-

торами 12,5. Использование комплектов оборудования с экска-¡аторами ЭКГ-5А целесообразно на добычных работах, где предъ-:вляются повышенные требования к качеству руды для процесса :ереработки.

Достоверность научных положений, выводов, рекомендаций диссертации подтверждается применением теории и практики проектирования открытых горных работ, сходимостью результатов теоретических исследований с опытом проектирования и эксплуа-таций месторождений цветных, редких и драгоценных металлов, корректностью применения современных методов экономической оценки открытой разработки месторождений полезных ископаемых, внедрением результатов исследований в практику проектирования золотодобывающих предприятий.

Практическая значимость работы заключается в создании метода проектирования технологии и комплексной механизации открытых горных работ с учетом свойств горных пород и природных условий месторождения.

Реализация результатов исследований.

Результаты исследований использованы в проектах института "ГИНалмаззолото". "Проект Таласского золоторудного комбината", "Реконструкция карьера Макмал", 1990 г., а также в текущем и перспективном проектировании открытых горных работ на золоторудных карьерах. Экономический эффект от использования предлагаемого метода проектирования на макмальском карьере составил 340 тыс.руб. в год, ожидаемый эффект на Таласском карьере составляет 2,8 млн.руб. в год.

Апробация работы. Диссертационная работа, ее отдельные положения и результаты докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников, аспирантов и студентов Московского геологоразведочного института /1989 г. и IS90 г./, на П Республиканском семинаре "Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья" /г.Фрунзе, 1990 г./, на техсовете института ГИНалмаззолото /1990 г./.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 3 статьи.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 144 страницах машинописного текста, содержит II рисунков, 7 таблиц, список использованной литературы из 148 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Эффективность открытой разработки месторождений полезных ископаемых зависит от правильного выбора технологии и комплексной механизации на карьерах и является одной из самых важных проблем для горнодобывающей промышленности, требующей радикального улучшения использования природных и топливно-энергетических ресурсов. Проблема выбора комплексной механизации по ресурсосберегающей технологии на карьерах является весьма сложной в научном и практическом планах, связана с многообразием природно-технологических фалкторов, оказывающих влияние на процесс их формирования и должна решаться на стадии проектирования.

Основы теории проектирования горных предприятий были заложены в трудах профессоров Б.Й.Бокия, А.А.Скочинского, М.М.Про-тодьяконова, А.М.Терпигорьева, Л.Д.Шевянова. Первые работы по теории проектирования харьеров относятся к 1932-1933 гг., когда были опубликованы статьи горных инженеров М.Й.Гоберма-на, С.й.Пилявского, А.И.Стеако, й.А.Кузнецова, П.С.Бондаря, А.А.Штединга и др. Развитие теории проектирования открытых разработок в 40-50 годах связано с именами Н.И.Мельникова, профессоров П.И.Городецкого, Е.Ф.Шешко, А.А.Старикова, П.Э.Зуркова, В.В.Ржевского, А.С.Фвделева, А.В.Бричкина, Б.А.Боголюбова и др. Дальнейшее развитие теории проектирования открытых разработок в нашей стране, тесно связанное с практикой проектирования, строительства и работы карьеров, определилось бурным развитием открытого способа разработки. В этот период создается самостоятельная теория проектирования карьеров, возникают и активно работают научные школы академиков Н.В.Мельникова, В.В.Рзхевского, профессоров А.Й.Арсентьева, М.Г.Новожилова. Значительный вклад в теоретические и практические аспекты проектирования внесли труды чл.-кор.К.Н.Тру-5ецкого, профессоров Ю.И.Анистратова, В.П.Аксенова, Ж.В.Бу--шна, Ю.й.Белякова, М.В.Васильева, Г.А.Нурка, С.й.Попова, З.Н.Попова, И.И.Русского, Н.Я.Репина, Б.Н.Тартаковского, З.В.Хохрякова, В.А.Щелканова, Б.П.Юматова и др.

б

Однако следует отметить, что в настоящее время, несмотря на большое количество выполненных работ, существующий уровень нормативно-методической базы не отвечает современным требованиям проектирования, целью которого является обеспечение эффективной эксплуатации месторождений в условиях перехода к рынку и возрастающей роли ресурсосберегающих технологий при освоении богатств недр.

Нормативные документы базируются на различных классификациях пород и грунтов для каждого технологического процесса.

Выбор вариантов комплексной механизации и технологии ведения открытых горных работ производится экономическими показателями по критерию минимальных приведенных затрат на разработку. При этом эксплуатационные расходы на содержание оборудования в каждом технологическом процессе определяются исходя из больших значений категорий, в которые входят разрабатываемые горные породы и нормативные документы этих процессов, и принимаются постоянными на весь период эксплуатации, без учета разнообразия природных условий и горных пород, складывающих эксплуатационное пространство карьера. Такой подход к проектированию приводит к завышению расхода материалов, взрывчатых веществ,топливно-энергетических ресурсов на разработку месторождения. Это свидетельствует о необходимости проектирования комплексной механизации и технологии открытых горных работ для различных зон карьера, сложенных породами близкими по свойствам. Принятие проектных решений по выбору комплексной механизации для различных технологических зон и карьера в целом заключается в проведении экономической оценки болыюго количества сравниваемых вариантов, причем решаются они не одним, а несколькими функциональными подразделениями проектной организации.

Эффективность работы комплексной механизации зависит от соответствия их параметров природным условиям и свойствам горных пород. Основные процессы открытых горных работ находятся во взаимной технологической связи, изменяются в зависимости от определяющих горно-геологических условий и осуществляются во времени и пространстве карьера с определенной интенсивностью. В некоторых случаях влияние природных условий на

технологию и выбор комплексной механизации горных работ очень трудно непосредственно оценить экономически.

Непосредственную связь свойств горных пород и природных условий месторождений имеет энергетический метод расчета комплексной механизации открытых горных работ, предложенный проф. Ю.Й.Анистратовьм. Метод основан на учете затрат энергии в целом или энергопоглощении горной породы в каждом производственном процессе и технологическом потоке. По его определению "под энергопоглощением понимается часть из всей затрачиваемой на выполнение работы энергии, которая, как бы "поглощается" в зависимости от свойств и технологических условий горной породой в процессе производства и идущая на изменение ее состояния".

Однако использование энергетического метода расчета при проектировании карьеров затрудняется отсутствием прямой связи с экономическими показателями. Объединение преимуществ энергетического и технико-экономического методов является главной задачей работы.

Реализация идеи работы потребовала решения следующих >сновных задач:

1. Анализ практики проектирования технологии и комп-гексной механизации открытых горных работ на карьерах ред-:их и драгоценных металлов.

2. Установление зависимостей энергопоглощения по ■ехнологическиы потокам от свойств горных пород, природных словий, технологии открытых горных работ и параметров гор-о-транспортного оборудования.

3. Установление зависимостей экономических затрат на азработку от свойств горных пород, природных условий, тех-элогии, параметров горно-транспортного оборудования, сис-змы разработки и вскрытия карьеров.

4. Разработка метода оценки проектных решений по ресурсо-зерегающей технологии открытых горных работ на местороядени-

; редких и драгоценных металлов.

Реальные условия любого местороадения предполагают по ¡ньшей мере три вида горных пород: руда, коренные породы,

четвертичные отлокения, которые по площади и глубине залегания изменяют свои свойства. Существующие технологии открытой разработки и закономерности эффективной работы каждой машины и механизма на карьере зависят от их взаимосвязи. Поэтому комплексную механизацию горных работ на карьерах целесообразно рассматривать как взаимосвязанный комплект горных и транспортных машин, начиная от подготовки горных пород к выемке и кончая отвалообразованием пустых пород и переработкой полезного ископаемого. По проф.Ю.И.Анистратову разработка таким комплектом представляет собой технологической лоток, под которым понимается "технологически связанная совокупность горных и транспортных машин определенной производительности, независимо ведущих разработку определенной зоны карьера с однородными свойствами с выполнением технологических процессов в равномерном ритме".

Для решения задачи установления зависимостей энергопоглощения по технологическим потокам от свойств горных пород, технологии и параметров горно-транспортного оборудования в работе были проанализированы свойства горных пород 25 месторождений цветных, редких и драгоценных металлов. Все они сгруппированы в соответствующие группы, каждая из которых характеризуется показателем физико-механических свойств горных пород "е" /табл.1/.

Анализ показал, что показатель прочности на одноосное ежа тие изменяется от 60 МПа до 250 МПа. Диапазон изменения полностью охватывает крепкие горные порода. Во всех породах по данным института ВНЙШгорцветшг установлены физико-механические свойства, влияющие на энергопоглощение в технологических процессах, т.е. прочность породы на растяжение, модуль упругости, плотность и трещиноватость.

При расчетах энергодаглощения в технологических потоках узловым звеном принят процесс выемочно-погрузочных работ. В качестве базовых машин в технологических потоках исследовались отечественные карьерные экскаваторы цикличного действия с ковшами вместимостью 5 мЗ, 8 мЗ, 12,5 мЗ, разрабатывающие качественно подготовленный развал горной массы. К наиболе

показатели физико-механический свойств горных пород месторождений цветных, редких и драгоценных металлов

i огнища J.

Наименование показателей •формула для расчета Ец. изм. Значения показателей

Коэффициент крепости по шкале проф. М.М.Прото-дьяконова,^ $ =6сж/Ю 1-5 ! 6 ; 1 j { 7 8 9 10 II 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Более 20

предел прочности при одноосном сжатии, С сж (У с ' MI 1а до 5U!6U i j j 7U ьи 9U 1UÜ ни I2U ш 14D ibU ibü 17U ibü iüU 2UU 21U!22U!23U i I i i | i. i i 24U

Предел прочности при растяжении б-р 0^02/^сж МПа до б ! 7! 8 1 t i i i i 9 10 II 12 13 14 15 16 17 18! 19 | 1 20 j 21 i 22! 23! 24 r 1 i i i i 25

Модуль упругости ьнга, Е ЖПа" до 3000 3000 - 4000 4000 - 5500 5000 - 7000

иоъемная масса, £ т/мЗ 1,5-2,5 2,5-2,8 2,8-3,3 3,3-4,5

Характеристика физико-механических свойств горных пород. (э и е МПа-t т ¿3 до 550 550-900 900-1200 Более 1200

Горше породы Песок, суглинок, известняк, алевролит, доломит, лампрофир диаоаз, метасоматит, гранатовый скарн, филлиты алевролито-вые Мрамор, трахилипарит, гранит, базальт, диабаз, гнейс, андерит, габбро, кварц Роговик, кварцевые порфиры, диорит-порфирит, магнетит

важным показателям качества подготовки горной массы по проф. Ю.Й.Белянову относятся плотность горных пород, средний диаметр куска (1 ср, степень разрыхления горной массы Кр, распределение крупных и негабаритных кусков, геометрия развала. Для исследования влияния горно-геологических условий на энергопоглощение процесса выемочно-погрузочных работ были приняты следующие условия: оптимальный диаметр куска при работе мех-лопат ЭКГ-5А, ЭКГ-8Й, ЭКГ-12,5 на автомобильный транспорт определен на основании исследований ИГД МЧМ СССР соответственно 33 см, 39 см, 45 см; степень разрыхления горной массы Кр и количество негабаритов для каждого типа экскаваторов определены по рекомендациям проф.Ю.И.Белякова; геометрия развала принята в соответствии с рабочими параметрами экскаваторов, угол поворота экскаватора от места черпания к пункту разгрузки -120°, скорость поворота - 5 м/с, высота разгрузки --5 м. Для принятых условий расчитывалось энергопоглощение процесса выемки-погрузки для каждого экскаватора при различных значениях плотности. Для графического изображения исследований на оси абцисс откладывались значения плотности в порядке возрастания, а на оси ординат - удельное технологическое энергопоглощение горных пород /нДд/мЗ/ выемочно-погруэочного процесса. Энергопоглощение горных пород для каждого экскаватора при различных показателя плотности, расположенных в порядке возрастания от 2 т/мЗ до 3,5 т/мЗ показывает увеличение энергопоглощения с ростом плотности пород.

Анализ полученных зависимостей показал линейное увеличение технологического энергопоглощения процесса экскавации с ростом плотности пород. Минимальное технологическое энергопоглощение на выешчно-погрузочкые работы крепких горных пород с плотностью превышающей 2 т/мЗ соответствует экскаватору ЭКГ-12,5. Анализ значений энергопоглощений на выемочно-погрузочные работы экскаваторами ЭКГ-5А, ЭКГ-8И показывает, что в породах плотностью от 2 т/мЗ до 3 т/мЗ энергопоглощение крепких горных пород меньше у экскаватора ЭКГ-5А, а при более крепких породах - у экскаватора ЭКГ-8И.

Для установления влияния природаых условий на технологическое энергопоглощение горных пород в процессе подготовки го{

ных пород к выемке, обеспечивающего качественный развал горной массы для каждого экскаватора, были использованы прочность пород на растяжение, модуль упругости, степень дробления, объемная масса.

В используемых горных породах прочность на растяжение находится в диапазоне от 10 МПа до 30 МПа, а модуль упругости - от 3 ГПа до 7 ГПа, объемная масса от 2,0 до 3,5 т/мЗ.

Степень дробления определена исходя из среднего значения куска породы для каждого экскаватора. Исследования показывают, что с увеличением характеристики физико-механических свойств горных пород, выраженная через в = '¿¡¡ ^ > технологическое энергопоглощение в процессе взрывания параболически увеличивается /рис.1/.

Анализ полученных зависимостей показывает, что минимальное энергопоглощение на взрывное дробление и перемещение горных пород соответствует экскаватору ЭКГ-12,5.

В процессе бурения использованы физико-механические свойства горных пород, выраженные через е = . Параметры буровзрывных работ определены по методике Союзвзрыв-проыа с учетом обеспечения качественного развала горной массы цля каждого типа экскаваторов при обеспечении их эффективной работы в течение двух недель. Тип и количество БВ с учетом грещиноватости массива определены по рекомендациям профессоров З.Н.Мосинца и В.Н.Кутуэова. Исследования показывают, что зна-1ения технологического энергопоглощения в процессе бурения увеличиваются с ростом характеристики свойств горных пород, щализ графической зависимости технологического энергопогло-;ения в процессе бурения от свойств горных пород с учетом па-шетров оборудования и технологии при работе на выемке-по-рузке экскаваторов ЭКГ-5А, ЭКГ-8И, ЭКГ-12,5 показан на рис.2.

- Суммируя полученные аналитические зависимости технологи-еского энергопоглощения горных пород в основных процессах орного производства от свойств горных пород и параметров борудования позволяют получить суммарное технологическое нергопоглощение для комплекта оборудования в целом техноло-ического потока при разработке пород определенной зоны мес-эровдения.

Аппроксимация полученных зависимостей технологического энергопоглощения в целом по технологическому потоку для комплектов с экскаваторами ЭКГ-5А, ЭКГ-8Й, ЭКГ-12,5 может быть выражена следующими эмпирическими выражениями /рис.3/. £o = 600 + 9,ie + 0,00256 2 £о = 630 + 8,4 е + о,сте2 £о - 217 + 18 е + 0,04бе2 Анализ полученных зависимостей показывает, что минимальное суммарное технологическое энергопоглощение горных пород при б < 1000 —соответствует комплектам оборудования с экскаваторами ЭКР-8И, при е > 1000 комплектам оборудова-

ния с экскаваторами ЭКГ-12,5. Меньшее технологическое энергопоглощение горных пород при е 4 1300 соответствует комплектам оборудования с экскаваторами ЭКГ-8И в сравнении с комплектами с экскаваторами ЗКР-5А, а при 6 > 1300 Ш^З

энергопоглощение комплектов с экскаваторами ЭКГ-8И больше. Суммарное технологическое энергопоглощение, обеспечивающее эффективность разработки крепких горных пород комплектом оборудования с экскаватором ЭКГ-5А находится в пределах 10,5 -г 21, МДж/мЗ, комплектом с экскаватором ЭКГ-8И - 9 т 23 МДж/мЗ, комплектом с экскаватором ЭКГ-12,5 - 9,5 f 20 ВДд/ыЗ.

Вторая часть исследования - определение себестоимости разработки горных пород этими же комплектами оборудования, рассчитывалась традиционным методом с использованием нормативных документов по следующим статьям эксплуатационных расходов: амортизационные отчисления, ремонтный фонд, заработная плата, расход электроэнергии, расход материалов и прочие расходы. Производительность оборудования в каждом процессе и расход материалов на разработку определены с учетом категорий, в которые входят горные породы.

Амортизационные отчисления составляют процент от стоимости оборудования, а ремонтный фонд - 50% от амортизации. Заработная плата принята по тарифной сетке. Исследования затрат на разработку проводились для каждой горной породы после определения ее категории в классификациях соответствующих производственных процессов.

Анализ зависимости себестоимости от свойств горных пород при разработке комплектами горного оборудования с экскаваторами ЭКГ-5А, ЭКГ-8И, ЭКГ-12,5 и их обработка позволили получить выражения, которые представлены на рис,4.

Анализ полученных зависимостей показывает, что минимальные удельные затраты на разработку горных пород при е 4 1000 ^^■ соответствуют комплектам оборудования с экскаваторами ЭКГ-8И, при е > 1000 МЗйдмЗ кощиекгам с экскаваторами ЭКГ-12,5. Себестоимость разработки горных пород при в 4 1300 ШалЬЙ комплектами с экскаватором ЭКГ-8Й меньше, чем у комплектов с экскаватором ЭКГ-5А, а приё>1300 мРа'и3 - больше. Себестоимость разработки крепких горных пород комплектом оборудования с экскаватором ЭКГ-5А находится в диапазоне 0,25 - 0,45 руб./мЗ, комплектом оборудования с экскаватором ЭКГ-8И -0,18 т 0,51 руб./мЗ, комплектом оборудования с экскаватором ЭКГ-12,5 - 0,22 т 0,39 руб./мЗ.

Исследования влияния природных условий на технологическое энергопоглощение и себестоимость разработки позволяют вскрыть закономерности их изменения в зависимости от свойств горных пород и параметров машин комплектов оборудования в технологических потоках. Технологическое знергопоглощение и себестоимость разработки различными комплектами оборудования возрастает с увеличением характеристики физико-механических свойств крепких горных пород. При этом минимальные технологическое жергопоглощение и себестоимость разработки при 6 4 1000 МД^УЗ соответствует комплектам оборудования с экскаваторами ЭКГ-8Й ч находится в диапазоне изменения 8 г 10 ВДж/мЗ и 0,18 г 0,24 зуб./мЗ, при б > 1000 - комплектам с экскаваторами

ЭКГ-12,5 и находится в диапазоне 10 ? 20 ВДж/мЗ и 0,25 т 0,35 >уб./мЗ. Максимальные технологическое энергопоглощение и себе-¡тоимость разработки горных пород соответствуют комплектам оборудования с экскаваторами ЭКГ-5А при в 4 1300 -'^»иЗ и сос_ 'аатяет 10,5 т 13 ВДж/мЗ и 0,25 г 0,33 руб./мЗ; а при в > 1300 _ комплектам оборудования с экскавато-

ами ЭКГ-8И и составляет 13 т 23 ВДж/мЗ и 0,33 г 0,5 руб./мЗ. наполненный анализ позволяет установить области рационального спользования эффективных комплектов оборудования при различных

м

II 10 9 8

7

6

5

ЭЦ)

6§D

ТОф

ГЗф I7QP

е

МПа'ы

Рас. i . Зависимость технологического энвргопоглощения oí свойств горных пород в процессе взмывания. 1,2,3 - соответственно для экскаваторов ЭКГ-5А; ЭКГ-SÍ; ЭКГ-12.5.

мд* 10

680 1020 1360 1700 ес*, Ша'и

т

Рис.2 . Зависимость технологического энвргопоглоцения от свойств горных пород в процессе бурения. 1,2,3 - сеответственно для экскаваторов ЭКГ-5А; ЭКГ-Ш; ЭКГ-12.5.

ш

ТТ-

2®

15

10

680

1020

Т360

1700

'МПа*мс

Рис. 3 . Зависимость суммарного »ехнолога-ческого энергопоглощения от свойств горных пород.

1,2,3 - соответственно для комплектов оборудования с экскаваторами ЭКГ-5А; ЭКГ-8И; ЭКГ-12.£.

С,»

1 I.

руб.

0.5

0.4

0.3

0.2 0.1

680

1020

1360

1700

е

Жа'м3

Рис. 4 . Зависимость удельных затрат на разработку от свойств горных пород.

1,2,3 - соответственно для комплектов оборудования с экскаваторами ЭКТ-5А.; ЗКГ-8И; ЭКГ-12.5.

характеристиках физико-механических свойств крепких горных пород с учетом параметров машин: при е^ЮОО - рационально использовать комплекты оборудования с экскаваторами ЭКГ-8И, при е > 1000 _ комплекты с экскаваторами ЭКГ-12,5. Использование комплектов оборудования с экскаваторами ЭКГ-5А целесообразно на добычных работах, где предъявляются повышенные требования к качеству полезного ископаемого.

Соотноиение между себестоимостью разработки и технологическим энергопоглощением горных пород является показателем эффективного использования комплекта оборудования в конкретных горно-геологических условиях, который мы рекомендуем называть коэффициентом технологического энергопоглощения.

Под коэффициентом технологического энергопоглощения мы понимаем отношение удельных затрат в денежном выражении на разработку горных пород в конкретных условиях соответствующим комплектом оборудования к технологическому энергопоглощению горных пород, разрабатываемых этим же комплектом. Выражается он в руб./ВДж.

Для установления влияния свойств горных пород и параметров горных машин на коэффициент технологического энергопоглощения, для каждой горной породы было рассчитано отношение удельных затрат на разработку различными комплектами оборудования к ее технологическому энергопоглощению этими же комплектами. Полученные -значения были вынесены на график, в котором по оси аб-цисс откладывались характеристики физико-механических свойств крепких горных пород /е /, а по оси ординат - коэффициент технологического энергопоглощения. При этом на графике каждая точка представляла собой значение коэффициента технологического энергопоглощения горных пород при разработке определенным комплектом оборудования. Полученная зависимость показывает уменьшение коэффициента технологического энергопоглощения с увеличением характеристик физико-механических свойств горных пород /рис.5/.

Использование коэффициента технологического энергопоглощения при проектировании позволяет выбрать и обосновать по

энергетическим и экономическим критериям комплекты горного оборудования, наиболее полно соответствующие своими рабочими параметрами конкретным природным условиям, с учетом взаимосвязи машин во всех производственных процессах технологического потока, а, следовательно, обеспечиващие наибольшую эффективность разработки месторождения.

К, > руб.

Зд

3.5

3.0

1.5

2.0 :.5

:.о

__ __t __^ 2

680 1020 1360 1700 е , Ша'м

т

Рис. 5 . Зависимость коэффициента технологического энергопоглощения от свойств горных пород.

1,2,3 - соответственно для комплектов оборудована с экскаваторами ЭКГ-5А; ЭКГ-8И; ЭКГ-12.5.

Известно, что на автотранспорт в технологическом потоке свойства горных пород оказывают малое влияние. Изменение себестоимости происходит прямопропорционально технологическому энергопоглощению, учитывающему расстояние транспортирования, высоту подъема, удельное сопротивление движению.

Определение коэффициента технологического энергопоглощения при работе автосамосвалов с экскаваторами ЭКГ-5А, ЭКГ-8И, ЭКГ-12,5 проводилось при следующих условиях, расстояние транспортирования 3 км, высота подъема 150 и, годовой объем перевозок 5 млн.мЗ, объемная масса пород 2,7 т/мЗ, скорости движения и удельные сопротивления движению определены для каждого типа автосамосвалов. Себестоимость транспортирования определена в соответствии с нормами.

При этих условиях себестоимость транспортирования автосамосвалами БелАЗ-7519, работающими с экскаватором ЭКГ-8Й определяется по зависимости Ст = 0,271 <f - 0,032 и составит 0,7 Руб./мЗ. Технологическое энергопоглощение горных пород в процессе транспортирования этими же автосамосвалами составляет £ т = 909,1 кДж/мЗ.

При принятых условиях себестоимость транспортирования определена 0,7 руб./мЗ, получается равенство 0,27 f - 0,032 = Кт£т, откуда Кт = 1,1, а коэффициент технологического энергопоглощения составит 1,1 /0,271 f - 0,032/. Аналогичные исследования проводились для расстояния транспортирования от I до 5 км и высоте подъема от 50 до 150 ы, которые позволили получить коэффициенты технологического энергопоглощения в процессе транспортирования для всех видов транспорта, работающих с экскаваторами ЭКГ-5А, ЭКГ-8Й, ЭКГ-12,5.

Учитывая, что комплексная механизация связана с технологией разработки месторождений, в работе проведены исследования и дана количественная оценка с использованием коэффициента технологического энергопоглощения систем разработки и вскрытия карьерных полей.

Так как месторождения цветных, редких и драгоценных металлов представлены сложными формами рудных тел, то в основном при их разработке по классификации акад.Н.В.Мельникова исполь-

идейна систем разработки месторождений полезных ископаемых

Энергетическая оценка¡Значение коэффициента тех-^Количест-

_УуЦж/мЗ_| нологического энергопогло-1 венная

комплектов !транспортно-;щения, руб.Щ-д_;оценка

¡¡дя комплек- {Для тран-рудования .вания ,тов горного :СПОртного

_оборудования оборудования! ™ ц

Система разработки /по акад. Н.В.Мельникову/

Используемое выемочно-погрузочное оборудование

Транспортная

ЗКГ-5А;ЗКГ-8И; ЗКГ-12,5

ЭКГ-5А;ЭКГ-ЬИ; ЭКГ-12,5

ЭКГ-5А;ЭКГ-аИ; ЭКГ-12,5

Автотранспорт

/Ьтр=1т5 км, Н- до 150 м/

Железнодорожный транспорт /ьтр>5 км, 150 м<Н<300 м,

Конвейерный транспор

9 т 23

9 т 23

9 -г 23

0,3 т 1,5

0,22 f 0,55

0,25 т 0,5

/2,1*2,5/10"^ /2,If2,5/.I0"2

/2,1г2,5Д0"2

0,5 г 1,0

1,12

1,12

0,5 г 1,5

0,45 т 1,0

0,5 г 0,£

зуется транспортная система разработки. Базируясь на исследованиях проф.М.В.Васильева о рациональном использовании различных видов транспорта при различной глубине карьера в работе представлена количественная оценка вариантов транспортных систем разработки, результаты которой представлены в табл.2. Учитывая прямую зависимость проектных решений по вскрытию карь« ров от выбора транспорта горной массы на поверхность технологическими потоками, оценка вскрытия производится по методике, принятой для транспорта.

Выполненные исследования позволяют сформулировать метод оценки проектных решений по технологии открытых горных работ, базирующийся на установленных зависимостях затрат на разработк; от природных, технических и технологических данных. Его исполь зование при проектировании предполагает выполнение следующих операций:

1. Карьерное поле разделяется на зоны с породами, близкими по свойствам. В каздой зоне определяются объем и свойства горных пород, участвующие в расчете технологического энергопоглощения производственных процессов, формирующих технологический поток.

2. Для каздой зоны рассчитываются технологические энергопоглощения горных пород в производственных процессах, формируются технологические потоки горного оборудования и определяются суммарные энергопоглощения по потокам.

3. Для каждого технологического потока по установленный зависимостям определяется коэффициент технологического энергопоглощения, учитывающий свойства горных пород, параметры горного и транспортного оборудования, технологии.

4. По суммарному энергопоглощению горных пород для каждого технологического потока через соответствующий коэффициент технологического энергопоглощения, определяются затраты на разработку каздой зоны.

5. В зависимости от годовых объемов выполняемых работ

в каздой зоне и карьере в целом, исходя из минимальной себестоимости разработки, выбираются оптимальные варианты комплексной механизации и параметры технологии ведения открытых горных работ.

Для рассмотрения всех возможных вариантов комплексной метизации различных технологических потоков в эксплуатационном ространстве карьера, технологии разработки их параметров и ешений по вскрытию в работе разработан алгоритм для персо-альных ЭВМ,

Проектирование технологии открытых горных работ на естороздениях цветных, редких и драгоценных металлов по пред-агаемому методу позволяет повысить надежность принятия проектах решений, увеличить степень использования горно-транспортно-о оборудования в среднем на 25%, в технологическом потоке низить трудозатраты на проектирование на 20-30%, уменьшить асход топливно-энергетических ресурсов в среднем на 25%. ■сономический эффект от использования предлагаемого метода при роектировании технологии открытых горных работ на Макмальском злоторудном месторождении составил 340 тыс.руб./год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной 1учной задачи - разработка метода оценки проектных решений по !хнолоГии открытых горных работ, основанного на установленных шисимостях затрат на разработку от природных условий место-едения, технических параметров горно-транспортного оборудо-■ния и технологии, обеспечивающего надежность и эффективность оектных решений и сбережение ресурсов.

Основные научные и практические результаты диссертационной боты заключаются в следующем:

1. Проектирование технологии и комплексной механизации ществующими методами не связано непосредственно с разнообра-ем природных условий и свойствами горных пород в границах рьера и не учитывают постоянного изменения условий эксплуа-цш, что приводит к ошибкам в экономических показателях para карьеров от 15 до 35& и не отвечают требованиям ресурсо-зрежения.

2. Установлены зависимости экономических показателей рабо-комллектов оборудования с экскаваторами цикличного действия технического энергопоглощения, позволяющего выбрать и обос-зать эффективную технологию ведения открытых горных работ ганкретных условиях.

3. Установлено, что оценку затрат на разработку месторождений эффективными комплектами оборудования следует производить используя коэффициент технологического энергопоглощения, учитывающего свойства горных пород, которые выражаются через СсЕ,<3"р, £ , е и др.; природные условия; параметры горнотранспортного оборудования; технологию; системы разработки и вскрытие.

4. Предложен для использования при проектировании комплексный показатель физико-механических свойств /&/, позволяющий последовательно, с учетом всей совокупности природных и технологических факторов, влияющих на работу горно-транспортного оборудования, производить отбор вариантов технологических потоков в конкретных условиях по критерию минимального энергопог-лощекия для обеспечения экономической эффективности разработки месторождения по ресурсосберегающей технологии.

5. Установлены зоны рационального использования различных технологических потоков с экскаваторами цикличного действия, обеспечивающих максимальную эффективность разработки в зависимости от свойств горных пород, параметров оборудования и технологам. Для разработки крепких горных пород месторождений цвет ных, редких и драгоценных металлов оптимальными являются при

е 1000 - — - комплекты оборудования с экскаваторами

5НГ-8М; при 6 > 1000 - комплекты оборудования с

экскаваторами ЭКГ-12,5. Использование комплектов оборудования с экскаваторами 5КГ-5А целесообразно на добычных работах, где предъявляются повышенные требования к качеству руды для процесса переработки.

6. Дяя месторождений цветных, редких и драгоценных металлов предложена количественная оценка систем разработки месторождений, основанная на установленной зависимости коэффициента технологического энергопоглощения от свойств горных пород, параметров горно-транспортного оборудования, технологии и вскрытия.

7. Использование разработанного метода при проектировании месторождений цветных, редких и драгоценных металлов позволяет повысить коэффициент использования горно-транспортного оборудования в средней на 2Ш>, снизить трудозатраты на проекта рование на 20-30$, обеспечить сбережение топливно-энергетичес

ккх ресурсов в средней на 25$. Экономический эффект от использования предложенного метода на Макмадьскоы карьере составил 340 тыс.руб./год.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Еулат С.А. Анализ практики проектирования технологии ■л комплексной механизации открытых горных работ. Рук.деп. в ■{ерыетинформации.

2. Анистратов Ю.И., Булат С.А. Повышение эффективности троектных решений комплексной механизации горных работ на зысокогорннх карьерах. ЦЩШуголь.-1991.4? 5.

3. Анистратов Ю.И., Булат С.А. Метод оценки проектных рз-иений по выбору комплексной механизации на карьерах с учетом ¡войств горных пород и массива. Рук.деп. в Чериетинфоршции.

!рметпн?ошапия, заказ 370, тпрзл 1СС,уч.::гд.1,С ■ч.л. 1,5 Нодп:са:-:о к печати 6.С5.21г.