автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Оптимизация параметров БВР на карьерах с целью повышения рентабельности щебеночного производства

V 5 оа г а «оа

л

/дарственный комитет Российской Федерации по высшему образованно Санкт-Петербургский государственный горный институт ик. Г.В. Плеханова /Технический университет/

На правах рукописи

ЗАТОНСКИХ Александр Григорьевич

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ БВР НА КАРЬЕРАХ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ РБНТАБЮТЬНОСТИ ЩЕБЕНОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА,

Специальность 05.15.XI - "Физические процессы горного производства"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата техничеаких научс

С-Петербург 1944

• Работа выполнена в Санкт-Петербургской Государственном горном институте им. Г.В.Плеханова.

Научный руководитель! Холодняков

Член корр. РАЕН, Генри*

профессор Александрович

Официальные оппоненты: Кутузов

' доктор технических наук, Борис

профессор Николаевич

кандидат технических наук Линев

Владимир

• . Павлович

Ведущее предприятие - ИГД ( Институт горного дела) им. Скочинского г.Москва.

Запита состоится "1994 г. в час.

кин. на заседании специализированного совета Д.063.15.01 в Санкт-Петербургскок государственном горном институте по адресу: 199026, г.Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, аудитория

та.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан * !&* /¿¿РсЯу/Р 1994 г.

■ Ученый секретарь специализированного совета профессор, д.т.н. / /'" /С^Ъ.И.Богуславский

05ЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность. Первым технологическим процессом .'¡а предприятиях, производящих фракционный щебень, являются б у- ' ро-взрывные работы, расчет основных параметров которых в настоящее время ведется по Фактору минимальной себестоимости горного цикла. Это приводит к завышенному выходу малорентабельных Фракций, цена которых ниже, 'а себестоимость производства часто ' выше аналогичных показателей высокорентабельных фракций. Вследствии различающейся цены и себестоимости производства отдельных фракций ронтабэльность работы предприятия зависит от гранулометрического состава конечного продукта, на который влияет куокоьатость горной массы поело взрыва, а значит и параметры БВР.

Представленная работа посвящена исследованию возможности прогнозирования кусковатости горной массы в широком диапазоне размеров по параметрам проектируемого взрыва и данным эталонного. Это позволяет решить актуальную задачу оптимизации параметров БВР по фактору максимальной прибыли от реализации продукции предприятия.

Цель работы- на основе исследования процесса Формирования гранулометрического состава при взрыве разработать методику расчета параметров БВР. обеспечивающую рациональное использование нодр и повышение рентабельности работы предприятия ь условиях экономической нестабильности.

Основная идея работы - Процесс разрушения массива и формирования гранулометрического состава при ворыво ё массиве структурно неоднородных пород осуществляется поэон-но, с образованием в каждой зоне совокупности осколков с определенными параметрами лог. нормального закона распределения.

В качестве обьэкта исследований вы-вран карьер •'Кузнечное" АО "Гранит-Кузнечное" (Ленинградская область). В работе использованы данные с карьеров "Питкярант-ский" г. Питкярантз и "Центральный" ПО "Апатит".

Методы исследований. Работа выполнена с использованиям современного комплекса научных исследований, включавшего: обобщение теоретических к практических знании в

области разрушения горных пород взрывом, аналитические исследования взрывных процессов; математическое моделирование, а также методы экспериментального исследования.

Автором предлагается комплексный метод оптимизации параметров Б8Р. по фактору максимума рентабельности производства, в основе которого лежит методика прогнозирования кусковатости взорванной горной массы. Методика базируется на следующих выносимых на защиту научных положениях:

1. Мульт«модальность аппроксимирующей функции распределения кусковатости горной массы после взрыва обосновывается доминированием неоднородностей соответствующего порядка в процессе дробления.

2. Кусковатость горной массы после взрыва для структурно неоднородных горных пород аппроксимируется трехмодальним логарифмическим нормальным распределением.

3. Связь между параметрами распределения гранулометрического состава взорванной горной массы с одной стороны, структурными. текстурными особенностями горных пород, их физико-ме-хакичаскими характеристиками и параметрами проектируемого взрыва с другой определяется:

а) для 1-й моды - зернистостью горных пород (размер и дисперсия зерен идиоморфных, стойких механическому нагружению минералов) :

б) для 2-й моды - параметрами проектируемого взрыва, а также / дросЗимостыо горных пород и степенью передачи энергии, учитываемых коэффициентом Эффективности действия взрыва;

в) для 3-й моды - трещиновагость» л блсчностыо горных пород (размер и дисперсия естественных отдальностея).

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована: широкой информационной бааой. сопоставлением результатов экспериментов с результатами других исследователей; использованием методических принципов отбора проб, обеспечивающих минимальную ошибку анализа кусковатости горкой массы: подтьигждением аналитических выводов экспериментальными данными и результатами математического моделирования.

Научная новизна рдботы заключаетсч в следующем:

1.Установлены основные закономерности, отражающие влияние структуры, текстуры и физико-механических характеристик горных пород, а также входных данных проектируемого вэрьгоа на параметры каждой моды распределения гранулометрического состава взорванной горной массы.

2. Предложено вместо аргумента подобия действия двух взрывов W/ü'^ для колонковых зарядов использовать W/P"1 . учитывающий изменение диаметра и высоты заряда ВВ.

3. Математически обоснован способ организации отбора проб, позволяющий при одинаковых, по сравнению с простой организацией, обьемах выборочной совокупности снизить относительную ошибку среднего на 5-10 процентов.

4. На базе экономико-математических расчетов себестоимости отдельных фракций щебня н исходя из его цены разработаны научные основы оптимизации параметров БВ.Г по фактору максимальной прибыли от раалиэации продукции.

Практическая значимость результатов, полученных в диссертации. Предложены научно-обоснованные технологические и экономические разработки, обеспечивающие ре-иение важных прикладных задач:

- предложена методика, позволяющая рассчитывать параметры буровзрывных работ проектируемого взрыва на заданный гранулометрический состав:

- разработаны принцип организации отбора проб и алгоритм расчета точности полученных экспериментальных,данных, позволяющие оценить область применения результатов в нучно-исследовательской работе;

- разработан и реализован на ПЭВМ пакет прикладных программ GRAN, учитывающий в комплексе технологические параметры БВР. экскавации, транспорт ирования. дробления ка ДСК. лоэваля -ютий оценить выбранные параметры БВР по фактору максимальной прибыли от реализации продукции щебеночных предприятий.

Реализация выводов и рекомендация осуществлена при технико-аксномическом обосновании предложенных мероприятий для карьера "Кузнечное" АО "Гранит-Кузнечное". Расчетный экономический &Фг>нкт в ценах 1993 года (лето) составил 45 млн. pyó. (при обьеме производства 1.5 млн. мЗ иебня), •»а счет увеличения выхода высокорентабельных фоакций щебня.

Крона того, по представленным в работе методикам составлен пакет прикладных программ GRAN, который может быть использован при НИР студентов специальностей С9.05, 09.06, изучавших курс "Разрушение горных пород взрывом".

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на Республиканской научно-технической конференции "Пути совершенствования технологии подземных горних работ и охраны окружавщсй среды в условиях перехода к рыночной экономике" (г. Новокузнецк, 1992 г.), на Международной конференции "Проблемы геотехнологии и инженерной экологии" (г. Киев, 1992 г.), на Международном симпозиуме по проблемам геологии, горной науки и производства (г. С-Петербург, 1993 г.). На Студенческой научной конференции (С-Петербург, 1994 г.), на 3-к Международном симпозиуме "Горное дело в Арктике" (ОПетер-бург, 1994 г.) и на* кафедре РНОС и РГП в СПГГИ в 1994 году.

П у б л и к а ц и и. Основное содержание работы отражено в б печатных работах.

Структура и о б ь е м. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и гаклечения, изложенных на 160 страницах машинописного текста^ содержит 31 рисунок, 18 таблиц, приложения и список литературы иэ 105 наименований.

; Автор выражает глубокую благодарность Чл.корр.РАЕН, профессору Холоднякову Т. А. , к. т.н. , доц. Виноградову П.И. за научные' консультации и постоянное внимание к исследованиям, а также всем сотрудникам кафедры РКОС и РГП за ценные советы, содействие в сборе материалов и реализации результатов исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОГЫ.

Анализ производственно-хозяйственной деятельности предприятий, выпускавших фракционный щебень, показывает, что технологические параметры добычных работ не отвечает современным требованиям рыночной экономики. D часткссти, проектирование ЬВР в настоящее время ведется па фактору минимальной себестоимости, при этом • игнорируется ценность получаемой продукции.

завышается выход малорентабельных фракций, например дробленого отсека, цена 'которого на порядок меньше цены кондиционного щебня. Очевидно, что при проектировании параметров технологических процессов (в диссертационной работе БВР) в качества экономического критерия необходимо принимать максимум; прибыли с единицы продукции, что позволит учесть не только затраты на _ производство щебня, но также и его ценность.

Прибыль от реализации фракционного щебня можно расчитать по формуле: П ■ I(«i * (Ui.-Ci)) - *н*сн , (1)

где - выход i-тых фракций нерудных строительных материалов, зависит от технологических параметров, схемы дробления на ДОз, а также от кусковатости горной массы, поступавшей на ДСЗ (гранулометрического состава горной массы после взрыгч), д.ед.г Uj - цена i-тоА фракции, определяется по заключенным с потребителями договорами, руб/м3; Cj - фактическая себестоимость i-тых фракций щебня без затрат на вторичное взрывание, руб/и3; Фн -выход негабарита (кусок размером более 1000-1200 мм), д.ед.; Сн - себестоимость дробления негабарита, руб/к3 негаб..

В формуле 1 все параметры (за исклочением Ц^ и Сн) являются функцией параметров ЬВР (Sj). Для исследования функции n-f(Sj) на экстремум необходимо решение 2-х основных задач, установления зависимостей: .1. *£=f(Sj). '¿. Ci»f(Sj). Решение первой задачи, а точнее прогнозирование кусковатости горной массы по входным параметрам взрыва посвящена данная работа.

Вопросами прогнозирования гранулометрического состава разрушенной взрывом горной кассы и управления эффективностью действия взрыва занимались вмдагциеся ученые: Барон Л.И., Беляев А.Ф.. Друкопаный М.Ф., Яурков С.Н., Кутузов Б.Н., Мельников Н.В., Покровский Г.И., Релин Н.Я., Садовский И.А., Фадде-епг.оо H.H., в том числе ученые СПГГИ Боровиков В.Л., Махарьеэ В.П., Менжулин И.Г., Падукоа В.А., Ханукаеа А.Н. и другие. По этой теме собран значительный экспериментальный материал. Разработанные модели дробления можно условно разделить на четыре группы: модели зонного дробления; детермеиирсоанные модели; модели расчета по локальноиу гранулометрическому составу; вероятностно-статистические модели взрывного дробления.

Учитывая нестационарность физических процессов, протекао-щих в горных породах при взрыве и огромное число факторов влияющих на дробление, учесть которые не возможно, кы полагаем, что вероятностно-статистические модели позволяет наиболее точно прогнозировать кусковатость горной кассы. При выборе для аппроксимации гранулометрического состава статистического закона распределения необходимо в первую очередь учитывать физическую природу явления взрыва, а не основываться на точности аппроксимации результатов испытании, т.к. реальный гранулометрический состав осколков, образующихся после взрыва, с большой степенью достоверности аппроксимируется широким классом статистических распределений, имеющих положительную ассиметрно (Вейбуяа, гамма-, Пуассона и т.д.). Анализ схем дробления показал , что наилучшим образом кусковатость взорванной горной массы аппроксимируется лог.нормальным распределением.

■ Появление дополнительных экспериментальных данных с кассовых взрывов и моделей, новых требований к проектированию БВР и прогнозированию выхода отдельных фракций в широком диапазоне размеров привели к необходимости более детального исследования гранулометрического состава горной кассы. Для этих целей нами предложен и математически обоснован метод отбора проб (метод вложенных кластеров), позволяющий при минимальных обьемах выборочной совокупности обеспечить необходимую точность измерений (относительная ошибка среднего не более 10%).

Рис.1 Схема отОора пробы. Принцип организации отбора

проб при данном методе пред ставлен на рн::.1

Совмещение результатов выхода отдельных фракций, определенных по каждому хластеру производится по формуле:

К! " Т^ * mj , (2)

где - выход 1-той фракции в генеральной совокупности; ~

выход 1-той фракции в з - той выборочной совокупности? В} доля горной кассы в общей пробе, приходящаяся на куски, размер которых определяется ^той выборхой (в доля* единицы).

а.) - • (3)

V - обьем генеральной совокупности (взорванного блока); -выделенный обьек з~тсй выборочной совокупности (^го кластера}

При предложенном принципе организации отбора проб результирующую погрешность опробования Лреэ можно расчитать по формуле. Лреэ2 " Лот2 + Лиз«2 + Лсч2 » (4) где Аот - абсолютная погревность отбора пробы; ЛИзм - абсолютная овибка измерения фракционного состава пробы; АСт, - аппаратурная погрешность счета. Абсолютные погрешности измерения и счета определяптся изместними из практики относительными ошибками (к^) измерения и используемой при расчета аппаратуры:

Д1 » (кх * хср) / 100, (5)

где хСр = 1п(х0) - логарифм среднего геометрического размера куска. Фактическая ошибка отбора пробы из реального развала равна: Лот;(2 = Л^2 + («.)

где Д,^ - абсолютная погрешность, связанная, с неоднородностью опробуемого массива; AoT.rai.nj ~ погрешность отбора пробы от тщательно перемешанного массива: ,

Лот.пип;)2 - Я/бn2*{^j2*dCpj3Mvj-1-(Vj.1*(^-I»j.г))-1). (7) где - логарифмическая дисперсия: <^cpj " средневзвешенный

размер куска З-той выборки; Ь - нормированная квантиль.

Опытным путем нами была определена относительная ошибка, возникающая за счет отбора пробы из неоднородного, по распределению кусков различного размера, массива: . kнj = te>:PlX*(Я/6*dcp:j3»(Vj-1-(Vj_1*{l-nj.1))■1))^-n*100,% (8) где X - коэффициент случайности отбора пробы.

С использованием описанного метода отбора проб нами было произведено исследование кусковатости горной массы с массового взрыва (блок N 14) карьера "Кузнечиое" (рис.2). Относительная

ошибка среднего при обьеме выборки в 23 к3 не превысила 10 t. 99.9 (* )

■s

У

у"

s* ■

Y S К

--

99 98 95 90 62 70 58 41 29 18 10 5 2

2 3 4 5 7 10

20

30 40 50 70 100 200 300 500 1000 2000 РАЗМЕР ОТДЕЛЬНОСТИ, (НИ). Рис.2 Гранулометрический состав горной кассы карьер "Кузнечное" блок N 14 (горизонт 21) в лог.вер.системе.

Если проанализировать развитие представлений об аппроксимирующей функции и используемых при этом методах измерения гранулометрического состава взорванной горной массы, то видно, что с увеличением точности измерения и диапазона измеряемых интервалов от одномодального распределения (рис.За) исследова-1000 мк тели приоли к двухнодальному распределению (рис.36). Отказ от менее точных методов измерения, планиметрических, использование комбинации ситового анализа и метода поштучного обмера, а так-100 ми же анализ данных с взрывного разрушения моделей из полимине-

1Ъ 30 100 300 1000 им Рис.Заг Грано-диабаз (1963г.) 45+ 30+

15+ Г/

1 3 10 30 100.

ч -

Рис.36 Гранит, Бл.16 (1982г) 451 '30 15|

0.1 0.3 1 3 10 30 Рис.Зв Модель,гранит ральных пород (рис.Зв) позволяет сделать вывод о 3-х модальности аппроксимирующей функции. Таким образом, реальный грану-

лометричесхий состав аппроксимируется 3-х модальный лог.нормальным распределенном, дифференциальную функцию которого можно представить в виде:

F(X) - Ai*fi(X> + А2*«2<Х> + (l-Al-A2)*f3(XJ- <9>

Доле горной массы, попадающей а i-тую зону разрушения можно определить по формуле:

АА - Vi/V, (10)

где Vi - обьем i-той зоны разрушения, V - обьем разрушаемой горной кассы. V « а*Ь»Н, а,Ь - сетка скважин, м; Н - высота уступа, м.

Результаты математического анализа данных экспериментальных взрывов представлены в габл.1

Тлби.1 Экспериментальные данные параметров распределения. Гранит ("Кузнечное", модель)

N блока н/р1/з *1 *2 A3 1пХ01 1пХ02 1пх03 ßl ß2 Рз

5Л.11Ч1 1.60 .034 .394 .572 0.6 3.9 6.0 0.8 2.2 0.6

Бл.11ч2 1.75 .025 .303 .672 0.6 4.2 6.3 0.8 1.7 0.6

Бл. 17 1.67 .019 .379 .602 0.6 4.2 6.23 0.8 2.3 0.7

Г,л« 19 1.57 .023 .249 .728 0.6 3.4 6.0 0.8 2.2 0.7

бл. 16 1.88 .013 .334 .603 0.6 4.6 6.2 0.8 1.9 0.6

Бл. 14 2.1 .012 .364 .624 0.6 4.0 6.1 0.8 2.3 0.6

Нодель — — — — 0.6 —— ——— 0.8 ---

Для реаения практической задачи, выработки методихи прогнозирования гранулометрического состава по параметрам БЭР, необходимо обосновать существующую мультимодалытость и связать параметры каждой моды с показателями физико-механических характеристик горных пород и взрыва.

В горных породах выдоляот пять порядков неоднородноотей. Для учета их влияния на разрушение горных пород вэрыаон, а пределах одного слоя, одной формации массива, наибольший интерес представляют неоднородности 2-го и 3-го порядков: в пределах пачки слоя (мдкротрецнноватость) и неоднородности горных пород, как петрографические разности. Последний уровниь для полиминеральных горных порол можно разбить на две дополнительных подуровня: 1) размер и форма зерен минералов и различная степень их кдиокорфности; 2) Наличие и пространственная ориен-

тировка слабого компонента, так хак под их влиянием образуются две независимые моды. Это хорошо видно на примере разрушения моделей поли- и моно-минеральных горных пород(рис.4}

Рис.4 Приведенные к нормальному виду диф. функции распределения, по размеру, осколков взрывного разрушения моделей (блоков гранит-тезенита и каменной соли). (1-гранит, 2-соль).

Двухнедельное распределение возникает только при раэруие-нии горной породы, состоящей из различных минералов, причем среднее 1-й коды совпадает со средним размером зерен, слагающих поликинеральную породу.

В образовании первой моды распределения участвуют только относительно идиоморфные и стойкие механическому нагружению минералы (Для гранита: кварц, плагиоклаз}. Если предположить, что в пределах карьерного поля зернистость горных пород относительно постоянна, то значения Хо1> в уравнении 9 можно Принимать постоянными, определенными по данным эталонного взрыва. Согласно экспериментальным данным для гранитов месторождения "Кузнечное™ 1пхо1«0.6, $1=0,8. Область, в которой преобладает куски, составляющие 1-ю меду распределения, будем называть зоной переизмельчения. Объем зоны переизмельчения достаточно нал и не оказывает существенного влияния на общее распределение кусков по размерам, поэтому несмотря на неправомерность принципа подобия действия взрыва в ближней зоне, вследстьии реактивного сопротивления излучению ударной волны,

*

кы будем принимать изменение доли этой зоны пропорциональным изменению доли зоны активного разрушения, составляющую вторую иоду распределения.

Параметры распределения этой коды определяются наличием и пространственной ориентировкой механически слабого минерала (для гранита-биотит), для монокинеральной горной породы -мик-ротрециноватостьо. Для этой коды (табл. 1) постоянной можно считать только лог.нормальную дисперсию. Постоянство дисперсии подтверждает опыты Барона по разрушению кусхов горных пород свободным ударом (рис.5, данные в лог.вер.системе). Независимо от скорости удара, размера кусков дисперсия распределения постоянна.

Для нахождения долевого участия зоны активного разрушения в общем обьеме взорванной горной кассы мы использовали результаты исследований П.И.Виноградова, проведанные на карьерах Оленегорского ГОКа.

Анализ данных соответствия коэффициента эффективности действия взрыва ц/б линии сопротивления по подоите V и весу

99.9 )

99 98 95 90 82 .70 58 41 29 18 10 5 ?.

0.2 0.3 0.5 0.7 1 2 3 4 5 7 10 20 30 50 100 200

РАЗМЕР ОТДЕЛЬНОСТИ, (кн).

Рис.5 Кусковатость разрушенных свободным ударом (с различной скоростью а - у«30.2 «/сек; б - у«68.0 м/сек) частиц оливино-вого базальта различной крупности (1 -. 50-60 мм,, 2 - 30-40 мм.)

Т1/б*10"6 к2/кг 4.5

6' У '

\ ■■л

X ■У1 \

ч **

ь ■■»■ /1 X А у1

✓ X

4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0 1.2 1,4 1.6 И/й1/->, и/кг1'"1

Рис.6 Зависимость изменения показателя эффективности взрывного дробления от соотношения ЛИС и веса заряда. Железистые кварциты: 1 - Г - 14-16? 2-£ « 12-14? 3 - £ = 10-12.

заряда О (рис.б) показал, что Ц/6 может быть найден по формуле П/б " ч * к3/(Ьб+кб), (10)

где а,Ь - коэффициенты восприятия энергии?

К-Н/Р1/3; Ь - 52.2 Й г / (142 + £2). (11)

г - коэффкцеит крепости горных пород,* о - величина постоянная при постоянней форме и конструкции заряда и фиаико-механичес- . ких свойствах пород. '

,Использование принципа геометрического подобия позволяет по данным эталонного взрыва установить дол» горной массы, попадающей в зону активного разрушения проектируемого взрыва:

с0*<30*Н0 Кр3 * ГЪб+Коб) * ХрПэарр

Дгр-Аго* —:--•-—г--(12,

Ср"4р*Нр Ко3 * (Ь6+Кр6) * Хо*1эаро

где с,а •• сетка схважин, к.( Н - высота уступа, к.» 19ар -длина заряда,к.} X - коэффициент влияния трецкноватости, индексы! р - для проектируемого взрыва, о - для эталонного.

При выводе формул 10-12 был введен новый-аргумент подобия

И/РV3( который, по сравнении со старым аргументом подобия действия взрыва учитывает длину и диаметр заряда (для

холонховых зарядов).

Натуральный логарифм среднего геометрического куска в зоне активного разрушения согласно экспериментальным данным есть величина переменная (табл.1). Для нахождения этого показателя используем вероятностно-статистическую гипотезу 'Падуков, Ма-карьев), согласно которой коэффициент эффективности действия взрыва 1)/б, исключающий влияние прочностных свойств горных пород, пропорционален разности логарифмов начального н конечного размеров куска и обратно пропорционален работе единицы длины заряда ВО • А!

П/б - 1/А » 1п <Хзср/Х2срЬ (13)

где ХзСр - средний диаметр кусков до дробления (средний размчр естественных отдельностей); Х2ср - средний дияхетр кусков поело дробления (ср. размер куска в зоне активного разрушения).

Из 10 и 13 после преобразований получаем:

?>э*Ар

(14)

х2рср ™ хзрср * | ХзэсрАгэср Параметры третьтей моды (горной массы из зоны развала) определяются неоднородностями 2-го порядка: естественной тре-щиноватостью, блочностью и текстураик течения интрузии.

Это подтверждают данныз, полученные Бароном Л.И., Личелли Г.П., Давыдовым С.А., отмечаваих большой процент выхода кусков, не имеющих свежего схолл, при взрыве. Как показывают экспериментальные данные (табл.1) параметры 3-й моды относительно постоянны внутри одной формации горных пород. Это дает возможность при прогнозировании кусковатости использовать данные эталонного взрыва. .

По описанным положениям и формулам (9)-(14), а также совместно о методикой расчета зернового состава после ДСК (Родин P.A.) нами составлен пакет программ GPAH, позволяющий по известным технологическим параметрам прогнозировать выход i-тых фракций щебня (относительная общая ошибка не превыяает 10 %), Однако для исследования функции n-i(Sj) (Sj-параметры

БВР) по формуле (1) и оптимально« планировании технологических параметров, помимо установления зависимости необхо-

димо знать фактическую себестоимость производства отдельных фракций щебня. (видов продукции) и ее связь с параметрами БВР.

В настоящее время на предприятии расчет себестоимости по отдельным видан продукции, разделяют только щебень гранитный, дробленый отсев и смеси, ведется пересчетом цены с учетом заданного процента рентабельности. Такие данные только искажают фактическую картину и приводят к парадоксальным результатам: себестоимость дробленого отсева (фракция -5+0 мм.) значительно меньше себестоимости кондиционного цебня и рентабельность его производства порой выше рентабельности производства кондиционного щебня, хотя цена на дробленый отсев на порядок меньше.

При расчете фактической себестоимости 1-й фракции было принято два основных условия: .

1. Затраты на дробление горной массы складываются из затрат независимых от <3Ср среднего диаметра зерен разрушенного материала СФсопзО' и затрат, . зависимость которых от <3Ср можно выразить в виде функции:

- Х0 - Хг * 1п(аср), руб/м3 (15)

где Хо',Х1 - постоянные для данных условий коэффициенты.

' Эту зависимость можно получить из формулы Кнрпичеиа-Хика для определения энергоемкости дробления горных пород на ДСК:

Адр = а * 1п(Г)Ср/дСр)* (16)

где а - коэффициент пропорциональности, зависящий от типа дробилки, физико-механических свойств пород и т.д. '0ср,<3ср ~ средний размер куска до и после дробления; Хр£ - кассовый выход зерен.

Нами установлены затраты, зависящие от диаметра дробления:

^аг " 3Эл.эн. + 3Матер. + 3Эл.цех + 3РМЦ , РУб (17>

где 3Эл>эн>, 3Натер., Зэя.цехг ЭРМц - общие затраты на электроэнергию, материалы, услуги электроцеха и РМЦ, руб..

По исследованиям на карьере "Кузнечное" АООТ "Гранит-Кузнечное" экспериментально подтверждена зависимость (15).

2. Себестоимость дробления щебня 1-той фракции тем ниже,

чем больше доля .данного вида продукции в общем объеме производства.

Оба условия можно представить в виде:

1. У,(Х0 - Xi * ln(di)) * aL = 3var ;

2. Х(К0 - Xj ♦ ln(di) - К * üi)2 min.

где a^ - объем производства i-той фракции, и3; Ol.» A/ai, А -общий обьем производства товарной продукции на данном ДСЗ, м3; d^ - средний диаметр i-той фракции.

Использование метода Лагранжа позволяет прийти к базовой систем« уравнении для совместного решения этих условий и расчета части затрат, зависящих от среднего диаметра дробления, на производство i-той фракции нерудных строительных материалов:

Параметры íiBP, w<4,1зар p,hy,c,d

I

Характер дробилок грохотов схемы др

X

ДСЗ Vcnst

X

X

БВР Ci+C2

ZIZ

X

экск ,

Сз

X

Транс

IL

Проч.

Сб

Не зависят от диаметра дробления

Е

GRSS GRAN Вы- Це- Себ Вы- Себ При

—» ход на ест ход ест

Методика Методика —»i i-x i-x OHM не- др. бия

расчета расчета —» * - i-x - габ * не- ■S

кусковат зернов. —#■ фрк фрк фрк ар. габ

г.м.поел сост.пос —»

взрыва ле ДСЗ ♦i «i Ci Сн п

Массив, данные эталон. взрыва

4>иэ-Мех. свойства горных пород

Пакет заказов

Завис, от di затраты 'IW

Рис.7 Алгоритм оптимизации параметров БВР.

- 1а -

А * Х0 - 1(1п(с4) * а|) * .» Зуаг (18)

п * х0 - хх * Е(1п(<а1)) - к * Ш1 + X * а/2 = о !

х0 « 1(а1) - хг * - х * Х(й£)2 = о ,

п - число выпускаемых фракций? кД - вспомогательные коэффициенты.

Переменную (от <3Ср) часть себестоимости находим по формуле: 1|Чгаг1 " х0 ~ Х1 * 1п«1ср1). РУб/к3 (19) где Хо»х1 ~ находятся из системы уравнений (18).

табл.2

N Фракции Сетка скважин, к.

5*5 6*6 6.5*6.5 7*7 7.5*7.5 8*8 9*9

Я 0 - 5 15.9 16.6 16.3 16.9 16.7 16.2 15.7

с 5 -25 26.8 26.8 26.9 27.1 27.1 27.3 27.2

3 25-60 3 8.0 37.7 37.6 37.4 37.4 37.5 37.5

1 0 -70 19.3 18.9 18.7 18.6 18.8 19.0 19.6

| А Прибыль 920.3 948.0 959.7 969.7 975.9 аа.<ь5 980.2

Рентаб. 139.1 151,3 156,3 160.4 162.7 162.1

д 0-5 18.1 18.8 19.1 19.4 19.3 19.1 18.4

с 5 -10 11.1 11.3 11.6 11.5 11.5. 11.2 10.9

10-20 26.5 26.5 26.4 26.6 26.6 26.7 26.7

20—!0 44.3 43.4 42.9 42.5 42.6 43.0 44.0

I 2 Прибыль 666.3 700.4 714 .9 722.2 221x1 726.5 718. 3

Рентаб. 77.8 85.6 88.9 91 :о -93.3 92.1 89.8

д 0 -25 43,а 44.4 44.7 4 4.'8 44.В 44.5 43.6

с 25-60 66.2 65.6 65.3 65.2 65.2 65.5 66.4

3 Прибыль 785,3 811,9 821.1 828.8 831.9 В28.1

3 Рентаб. 105.6 ХХЗ.С 116.9 119.4 120.4 1 116.0

При расчете полкой фактической себестоимости мы учли из-

менение затрат но процессам в зависимости от. паракетрои БЭР {кусьоватости горной массы). Полную схему расчета можно привести в видь рис.7.

Как показали расчеты (табл. 2) увеличение сетки скважин с

б»б к. до 7.5*7.5 м. позволит предприятию увеличить прибыль от реализации щебня на 20-30 руб/м3 ( в средних ценах 1.993 года) за счет увеличения выхода'более рентабельных фракций (повыие-ния ценности продукции) и снижения их себестоимости. Рентабельность производства повысится на 10 t.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. .

D диссертационной работе на основании проведенных исследований предложено новое решение актуальной задачи, заклгчаю-щейся в развитии методических принципоэ прогнозирования куско-ватости горной массы после взрыва на.заданный гранулометрический состав, что позволит предприятиям, производящим фракционный щебень, г.ри его реализации получать наибольший экономический при дайной технологии эффект. Предложен, научно-обоснованные технологические и экономические разработки, обеспечивающие решение важных прикладных задач.

Осночные научные результаты работы заключаются в следующем:

1. Разработана математическая модель расчета параметров БВР, обеспечивающих максимум прибыли, учитывающая необходимую степень дробления, физико-механические характеристики массива, его петрографические особенности: структуру и текстуру горных пород (по данным эталонного взрыва), а также экономические показатели деятельности предприятия.

2. Предложен и математически обоснован принцип организации отбора проб, обеспечивающих снижение обьена выборочной совокупности без уменьшения степени точности полученных результатов.

3. Разработаны методика расчета фактической себестоимости i-тых фракций щебня и методика оценки экономической эффективности выбранных параметров СВР.

4. Для колонковых зарядов предложен новый аргумент подобия действия 2-х взрывов, учитывающий ■изменение диаметра н длины зарядов. ■ .

5. Обоснована культимодальиость аппроксимирующей Функции

распределение кусковатости горной кассы,, возникающая вследс-твии иерархической структуры организации дробления горных пород взрывом.

"Практические результаты работы заключаются в разработке методических принципов проектирования параметров ВВР иа карьерах по фактору наиболее возможного при данной технологии процента рентабельности щебеночного производства.

Использование полученных результатов при оперативном проектировании параметров БВР на карьере "Кузнечное" АО "Гранит-Кузнечное" обеспечит экономический эффект, за счет большего выпуска высокорентабельных фракций, в размере 45 млн.руб. в год (в ценах 1993 года).

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1.Проектирование малоотходной технологии на щебеночных карьерах./Соавторы - Г.А.Холодняков, О.И.Виноградов// В сб. Международного симпозиума по проблемам прикладной геологии, горной науки и производства. (Новые технологии полезных ископаемых) С-Петербург, 1993. - с. 223-227.

2.Оптимизация гранулометрического состава взорванной горной массы с целью улучшения экономических показателей и экологической обстановки на щебеночных предприятиях./Соавтор - Михайлов В.А.//В сб.тезис. Проблемы геотехнологии и инженерной экологии. Киев., 1992. - с. 3-4.

3.Теоретические основы моделирования выходных параметров взрыва./Соавторы - Холодняков Г.А., Виноградов С.И.// В Иежв.сб.н.тр.: Проблемы проектирования карьеров. С-Петербург, изд. СПГГИ, 1994.

4.К вопросу прогнозирования гранулометрического состава взорванной горной массы./Соавторы - Холодняков Г.А., Виноградов К).И.// В Иежв.сб.н.тр.: Проблемы проектирования карьеров. С-Петербург, изд. СПГГИ, 1994.

5.Регулирование ' гранулометрического состава взорванной горной массы на угольных месторождениях с целью улучеения экономических показателей и экологической обстановки./Соавтор -

Густов C.B.// В с С. тезисов Ресттубяиканской научно-технической студенческой конференции: Пути совершенствования технологии подземных горных работ и охраны окружающей среды в условиях перехода к рыночной экономики. Новокузнецк, 1992.

б.Расчет параметров БВР для производства щебня иэ вскрыв-ных пород карьера "Центральный" ПО Апатит./Соевторы - Хояодня-хов Г.А., Виноградов О.И.//В сб.тезис. Международной конференции "Горное дело в Архтике". С-Петорбург, изд. СПГГИ, 1994. Всего по теле диссертации опубликовано б работ.

РГП С-ШТИ. 09.11.S4. ?.450 т.ЮОэкз. 199026 CanRï-ïïftrepdypr, ?. 1-я ЛЕНКЯ, 2