автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Разработка ресурсосберегающего способа взрывной отбойки железистых кварцитов

2 1 ДПР 1997

На правах рукописи

ЧУРИЛОВ Николай Григорьевич

УДК 622.271.3

РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕГО СПОСОБА ВЗРЫВНОЙ ОТБОЙКИ ЖЕЛЕЗИСТЫХ КВАРЦИТОВ

Специальность 05.15.11 —«Физические процессы горного производства»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1997

Работа выполнена в Московском государственном горном университете и Смоленском горно-обогатительном комбинате.

Научи ы й р у к ов од 11 те л ь

Лауреат государственной премии, заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, докт. техн. наук, проф. ГОНЧАРОВ С. А.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, 'праф. КАЗАКОВ Н. Н., ¡канд. техн. наук, доц. ГОРБОНОС М. Г.

Ведущее предприятие — АО «Рудпром».

Защита диссертации состоится « а Я. 1997 г.

в с. па заседании диссертационного совета

К-053.12.06 в Московском государственном горном университете по адресу: 117935, Москва, В-49, Ленинский проспект, д. 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « ?!. » . (1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

докт. техн. наук, проф. КРЮКОВ Г. М.

Общая характеристика работы

Актуальность проблем/. Экономическое и социальное развитие России неразрывно связано с деятельностью горнорудной промышленности и возможно на основе улучшения показателей работы действующих предприятий путем применения ресурсосберегающих процессов и технологий добычи и переработки полезных ископаемых. В значительной степени это относится к разработке железорудных месторождений России, добыча которых примерно на 85% осуществляется откр' -ым способом.

Наиболее энергоемкими и дорогостоящими процессами добычи и переработки железистых кварцитов-при открытом способе разработки являются процессы разрушения по всей технологической цепочке (бурение скважин,- в ывная отбойка, дробление руды и ее измельчение в мельницах).

В этой связи задача разработют способов и технических средств, обеспечивающих снижение энергоемкости процессов разрушения горных пород, в частности железистых кварцитов, на всех стадиях технологической цепи, является весьма актуальной. Решение этой задачи должно осуществляться таким образом, чтобы совершенствование процессов разрушения пород на стадии взрывной отбойки от массива положительно сказывалось на всех последующих стадиях переработки полезного ископаемого.

Решение вопроса энерго- и ресурсосбережения -ои добыче и переработке руды, в частности железистых кварцитов, с помощью энергии . взрыва сводится к тому, чтобы возможно большую часть этой энергии использовать для достижения такого дробления, которое обеспечивало бы как высокопроизводительную работу погру-аочно-транспортного оборудования, так и улучшало показатели обогатительного передела. При этом для обогащения важно не тольк. как можно мельче раздробить р/ду, но и осуществить ослабление связей между зернами магнетита, гематита и кварца.

Наиболее перспективным способом рационального перераспре-

деления энерсии взрывного воздействия на разупрочнение межзерновых связей в руде является способ, основанный на оптимизации схем взрывания системы зарядов в породном массиве.

Целью диссерпациопиой работ/ является установление закономерностей слияния .ориентации .-.рядов-, одновременно взрываемых скважинных зарядов, относительно структурно-текстурных особенностей железистых кварцитов, на эффективность-: разупрочнения межзерновых связей, снижения энергоемкости измельчения.и улучшения технологических, показателей- обогатительного передела, . - ., ■■-, --.• . ■,- •'.'-'■

Идея работи .заключается в формировании-такой--направленности волны динамических напряжений при взрывной отбойке железистых' кварцитов, которая обеспечит .максимально" возможное ,ра-■зуцрочнение связей между рудными и ' нерудными- минералами за сче.т использования - наименее энергоемкого, вида разрушения -сдвиговыми напряжениями по наиболее . энергоемким:..-плоскостям срастания минеральных.зерен. • " - •

Меподо исследовация, включают в себр:,

- обобщение и анализ известных результатов .исследований свойств пород, их разрушения и разупрочнения под'воздействием различно.ориентированных полей напряжений; '.-■

- аналитические исследования .напряженно-деформированного состояния и степени разупрочнения горных пород под действием сдвиговых напряжений в процессе взрывной-отбойки; ■■

- производственные испытания технологии взрывной отбойки, железистых кварцитов с оптимальными .схемами коммутации сква-жинных зарядов; . . -

- обработка результатов экспериментов с-применением .методов математической статистики.,. - . ; - - •

Новизна получстшх результатов заключается в следующем:

- установлены закономерности влияния ориентации рядов одновременно взрываемых скважин, относительно слоистости железистых кварцитов, на напряженное состояние на.наиболее энергоемких плоскостях срастания минералов;

- установлены закономерности изменения показателей обогатительного передела железистых•кварцитов'о учетом условий,. их взрывной отбойки;

-разработана методика формирования оптимальных схем коммутации скваташных зарядов по критерию максимального экономического эффекта на базе производственных показателей обогащения с применением корректировки по принципу обратной сеязи;

- предложен метод оперативного управления параметрами буровзрывных _работ с учетом требуемого качества взрывного дробления руды на карьерах.

Научная и практическая ценность работы заключается в разработке инженерного ' метода оптимизации схем коммутации скеэ-жинных зарядов при взрывной отбойке .железистых кварцитов, на 'карьерах по критерию максимального экономического эффекта при их последующем обогатительном переделе.

Реализация выводов и рекомендаций. г.Результаты работы использованы при составлении "Инстуркции по проектированию .схем взрывания скважины зарядов в железистых.кварцитах Стойленского ГОКа".' Внедрение рекомендаций исследований позволило, без дополнительных капитальных, затрат снизить энергоемкость измельчения железистых кварцитов на Стойденском ГОКе на.1,62%.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались на семинаре секции "Разрушение горных-, пород" РАЕН (М., 1995г.), технических советах. Стойленского, Михайловского и Кпстомукско-го ГОКов, а также на секции "Ресурсосберегающие процессы разрушения горных пород" ежегодной конференции "Неделя горняка" (Москва, МГГУ, 1966 г'., 1997 г.) .. ;

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав , заключения и содержит 98. страниц машинописного текста, 15. рисунков,, 4 таблицы, 2 приложения, и список литературы из 67 наименований.

Автор выракает глубокую благодарность научному руководителю, коллективу кафедры физики горных пород и процессов (МГГУ) и коллегам по совместной работе полезные соЕеты и помощь в г-введении экспериментальных исследований по теме диссертации.

Содержание работы Состяние проблемы и задачи исследований

Процессы открытой разработки и переработки железистых кварцитов характеризуются большими затратами на их рудоподго-товку И особенно обогатительный передел. Углубление карьеров и вовлечение в переработку все более крепких руд приводит к увеличению себестоимости железорудного концентрата в связи с увеличением энерогозатраг на их измельчение. В то же время энергоемкость измельчения можно снизить, если на стадии взрывной отбойки железистых кварцитов разупрочнить межзерновые границы особенно по наиболее энергоемким плоскостям срастания минеральных зерен.

Исследованию механика разрушения твердых тел и совершенствованию т хнологии взрывной отбойки горных пород посвящены работы Е.Г.Баранова, Г.И.Баренблатта, Ф.А. Баума, С.Д.Викторова, С.А.Гончарова, Н.Г.Григоряна, Г.П.Демидюка, Я.Б.Зель-довг'а, М.Г.Зильбершмидта, Э.И.Ефремова, А.А.Илюшина, Н.Н.Казакова, Г.Г.Каркашадзе, Г.М.Крюкова, В.М.Комира, Б.Н.Кутузова, Ф.И.Кучерявого, Г.М.Ляхова, М.А.Лаврентьева, Л.Н.Марченко, Н.В.Мельникова, В.Н.Мосинца, В.Н.Родионова, Б.Д.Росси, Е.И.Шемякина, К.Н.Ткачука, Н.У.Туруты, Г.П.Черепанот ., В.М.Финкеля, А.Н.Ханукаева, С.А.Христиановича и др.

Указанные исследователи, на'базе достижений в области фи-» зики твердого тела и механики разрушения разрабатывали такие условия воздействия на породу, при которых она разрушалась бы наименее энергоемким способом.

Анализ состояния проблемы взрывной рудоподготовки при отбойке руды на карьерах свидетельствует о том, что решение ее

осуществляют двумя путями: экстенсивным и интенсивным.

Экстенсивный путь основан на повышении удельной энергии взрыва за счет роста расход;-; РВ. Этот путь, как показывает практика, приводит к существенным материальным затратам и является весьма дорогостоящим.

Второй путь - интенсивный, является более экономичным, поскольку реализуется за счет перераспределения энергии взрыва таким образом, чтобы как можно большая ее часть была израсходована на разупрочнение межзерновых связей между рудной и нерудной составляющими. Он дает возможность без дополнительных затрат использовать энергию взрыва на повышение показателей обогатительного передела руды. Этот путь мало исследован и представляется наиболее целесообразным, поскольку является ре-сурсо- и энергосберегающим способом повышения эффективности взрывной рудоподготовки:

Интенсификация взрывного разупрочнения межзерновых СЕягей в железистых кварцитах может быть достигнута за счет оптимизации схем коммутации скважкиных зарядов, обеспечивающих заданную ориентацию рядов одновременно взрываемых зарядов относительно структурно-текстурных особенностей массива.

. В связи с изложенным в диссертации необходимо решить следующие задачи:

- определить наиболее энергоемкие плоскости срастания минеральных зерен в железистых кварцитах:

- установить возможность формирования максимальных сдвиговых напряжений на наиболее энергоемких плоскостях срастания минеральных, зерен в железистых кварцитах при их взрывной отбойке на карьерах;

- установить- зависимость степени разупрочнения руды при ее измельчении от ориентации максимальных касательных напряжений относительно слоистость-железистых кварцитов при их вгрыв-ной отбойке на карьерах;

- разработать методику оптимизации схемы коммутации сква-жинных зарядов при взрывной отбойке железистых кварцитег на карьерах с возможностью корректировки ептимумч по принципу обратной связи и с учетом критерия максимальней экономической эффективности показателей обогатительного пер^д^лз.

Оперативное управление качеством взрывного дробления руда и обоснование оптимального направления распространения плоеной взрывной волны т слоистом массиве

При Езрывной отбойке руды на карьерах необходимо обеспечить лешение задачи чисто горной направленности (качественное дробление взорванной горной массы с целью повышения производительности погрузки руды в транспортные средства), а также решение задачи, результаты которой могут проявить себя на стадии обогатительного передела руды (снижение энергоемкости измельчения руды в мельницах и повышение технологических показателей ее обогащения).

Для решения первой задачи разработана методика оперативного управления качеством взрывного дробления железистых кварцитов при отбойке их от массива.

Сущность методики заключается в том, что она позволяет скорректировать (при необходимости) удельный расход ВВ (и естественно сетку скважин) последующего (проектируемого) взрыва по результатам предыдущего (реализованного).

Это достигается путем расчета удельного расхода ВВ для достижения требуемого качества взрывного дробления руды по удельному расходу ВВ и известному при этом качеству дробления руды реализова лого взрыва в соответствии с формулой:

где <7, Цо - удельный расход ВВ для проектируемого и реализо-

мого и реализованного взрывов, м; Б - средний размер отдельностей блочного массива, м.

Рассмотрим массив, представленный блочной структурой. При этом каждый блок представлен слоистой породой, а угол падения

(1)

ванного взрывов, кг/м ; с!о - средний размер кусков отбитой руды для проектируе-

слоев составляет сс. Предположим, что в массиве после взрыва одного ряда скважин распространяется квазиплоская вертикальная волна динамических напряжений. Явлениями отражения еолны от границ слоев и интерференцией еолн пренебрегаем.

Пусть волна, представленная плоскостью ХСК, движется в направлении СУ (рис. 1). Угол между линией простирания слоев и плоскостью еолны равен в. в любой точке массива плоская волна сжатия создает напряженное состояние, характеризуемое следующими главными напряжениями:

6l = бу 62 = б3

Ц. },

= — 6у ■

1-Р.

(2)

где 11 - коэффициент Пуассона.

Определим зависимость величины угла 3 от угла ос при заданных значения угла г (т наклона слсеЕ к плоскости еолны напряжений). Уравнение плоскости слоистости железистых кварцитов имеет вид

А%Х + В\у +С-\2 = О. (3)

Тогда уравнение линии простирания слоистости в плоскости 2 = О (горизонтальная поверхность уступа карьера) имеет вид

А±Х + В1У = О. (4)

из (3) и (4) следует

л±

tga =--; cosoc =

Si

Ci

/aZ± + В2! +C2i

cost -

Si

I/а\ + S2! +C21

Рис.!. Ориентация плсскоР. волны сжатия в слоистом массиве: 1 - плоскость волны слзяия; £ - линия простирания слоев

Решая совместно (5), получим взаимосвязь углов:

/ cos2 Ci

tgo = /Ш--— (6)

cos** г

Принимая во внимание тот факт, что максимальные касательные напряжения при взрыве должны возникнуть в плоскостях, расположенных под углом к/4 к линии действия напряжений сжатия бу, т.е. при г = л"/4, получим,что для обеспечения максимума касательных напряжений на площадке, параллельных слоистости массива, необходимо ориентировать волну сжатия относительно линии простирания слоев под некоторым углом, определяемым из выражения

tg-Smax = i/-~2cos2a. (7)

Величина максимальных -асательных напряжений ттах при этом составляет

1 ( \ 1 i \

-г» — \ С С . I — t __ ) ff io\

та £ V1 ' ~2 К — iUy'

Важно отметить, что величину касательных напряжений можно увеличить примерно в 4 раза при прави.т" чой ориентации рядое одновременно взрываемых скваетн относительно линии простирания слоев под углами Bimax и 32тах-

Оптимальное направление распространения взрьтной волны может быть реализовано за счет соответствующей коммутации скважинных зарядов. При монтаже взрывной цепи с помощью детонирующего шнура и последовательном инициировании скважинных зарядов в каждом ряду поправка на угол распространения взрывной волны должна составлять:

С'-

tarcsm —, (9)

Л

где - скорость распространения продольной волны в массиве.

Д - скорость детонации да, м/с. Следе тельно, наибольшая степень разупрочнения межзерновых связей в плоскостях параллельных слоистости ( как наиболее энер. емких плоскостях спайности минеральных зерен в железистых кварцитах) реализуется при выполнении следующих условий:

£

при 0°< а <45°, е = ±агсз1п —; (10)

Знак угла отсчета относительно линии простирания слоев выбирается из условий практической целесообразности направления взрывной отбойки.

Ватаой особенностью условий (10) и (11) является то, что при угле падения менее 45° на поверхности взрываемого блока можно Еыделить два равнозначных направления распространения плоской волны напряжений, а следовательно, две оптимальные схемы коммутации скважинных зарядов. В случае, когда угол падения слоев пг"вышает 45°, следует выделять уже не два, а четыре оптимальных направления коммутации скважинных зарядов. Это особенно Еатло с точки зрения практической реализации способе взрывной отбойки, когда При проектировании взрыва предоставляется дополнительная возможность учета других технологических особенностей взрыва (развал горкой массы, направление отбойки, -взрыв на неубранную горнуй массу и др.). Этот вывод также вата: ^ точки зрения статистической обработки производственной информации. В данном случае необходимо определиться в покске одного иди более экстремумов. К этому же, помимо ука-8 занного фактора перераспределения энергии касательно напряжений на плоскости параллельной слоистости, на эффективность дробления и разупрочнения руды могут оказывать влияние и другие факторы, такие, например, как энергонасыщенность массива в зависимости от расположения скважинных зарядов.

м/с;

Л

при 45° < а <50°

(11)

В условиях карьера Стойленского ГОКа угол падения слоев изменяется в диапазоне а = 55 ... 75°. Рекомендуемые углы "3", определенные' в соответствии с теоретической формулой (И), приведены в табл. 1.

Таблица 1.

N п/п Угол падения слоев град. Один из рекомендуемых углов 3 между линией простирания слоев и линией скватлн одного ряда коммутации, град.

1. 55-58 54,6 9,4 -9,4 -54,6

2. 58-61 57,5 12,2 -12,2 -57,5

3. 61-64 59,8 14,5 -14,5 -59,8

4. 64-67 61,6 16,4 -16,4 -61,6

5. 67-70 03,1 17,9 -17,9 -63,1

5. 70-73 64,4 19,2 -19,2 -64,4

7. 73-76 65,4 20,2 -20,2 -65,4

Предлагаемая технология взрывания скзатанных • зарядов в железистых кварцитах может быть реализована в двух вариантах.

Первый вариант, когда на стадии проектирования БВР заранее планируют и располагают скважины на уступе вдоль оптимальных направлений рядов екз&чеинных зарядсч вв, взрываемых одновременно. Угол "с" определяют по формуле (11) или используют данные табл. 1.

Второй вариант может быть реализован на стадии проектирования схем коммутации на произвольно обуренном блоке. В этом случае направление коммутации скважинных зарядов выбирают максимально приближенными к рекомендуемым направлениям, соответс-твухщкм углу "о", определяемым также, как и в первом варианте.

Исследование разупрошения и разрушения келезисяых квари/шяов при в умной опбоГше

Указатели обогатительного передела в значительной степе-

ки зависят от микроструктуры железистых кварцитов, в тем числе от ориентации зерен в плоскостях слоистости, от их формы и прочности межзерновых границ.

Для и 1едования анизотропии железистых кварцитов Стой-ленсксго ГОКа выполнены измерения размеров зерен рудосодержа-щих 1 'нералов в различных направлениях. Методикой эксперимента предусматривалось изготовление образцов железистых кварцитов кубической формы. Структура железистых кварцитов изучалась по трем взаимно перпендикулярным полированным поверхностям. В качестве результативного показателя использовались значения длин рудных минералов в различных направлениях, ' в том числе параллельно и перпендикулярно слоистости. Полированные плоскости исследовались на микрофотоустановке. Размеры определялись в результате измерений на фотографиях.

В табл. 2. представлены результаты измерений.

Таблица 2

N п/п Параметры рудных зерен Параллельно их слоистости Перпендикулярно их слоистости

1. Средни;; размер руднрго минерал."., 10 мм II IX у = 33

о 5мпиричс«..-;аа дисперсия, ^ (.10"^ мм)'- $2х = 1560 52у = 1220

3. Количество измерений Л1 = 89 Л2 = 79

Оценка сусестъенности различия средних произведена на баз.-; статистического распределения СтьТодента.

С вероятностью погрешности менее 0,02 у тановлено, что средний линейный размер железорудных минералов параллельно слоистости больше среднего размера перпендикулярно слоистости.»

Коэффициент анизотропии в Биде отношения сред!.^й длины рудного минерала к его среднему поперечному размеру составил 1,52.

Таким образом, доказано, что рудные минералы примерно в 1,52 рзза Солее вытянуты в плоскости слоистости. Именно в этих

направлениях следует обеспечивать максимальный рлзупрочшпсг'ий эффект.

Большей практический ин- "■рее представляет определение степени разупрочнения породы на площадке, ориентированной под углом к направлениям £гЛтгвия главных напряжений. Оценка этого показателя произведено «.а базе кинетической теории прочности, причем в качестве эквивалентного напряжения использована комбинация карательных т и нормальных бу напряжений, а энергия активации поставлена в соответствии с уравнением огибающей кругов Мора. Если уравнение сгибс-ощей кругов Мора задается зависимостью

|т| - Пб), (12)

то функция разупрочнения рассчитывается по формуле t

У = A JW Са* I |x|-f (6V) jc/t, (13)

о

где Ли«*- коэффициенты, соответстнующие базовым прочностным С-СЛСТВс±- .. род.

Как спидетсльстк'.'ют расчеты, наибольшей степени разупроч-ненчя подзерлчгтея ::;о2!здка, наклоненная под углом 45°К и нан-ратзлс".>го действия главного напряжения. Из анализа численных зоддояй фу:;;>дпи У следует, что разупрочняющий эффект проявляется в том случае, если действуйте напряжения близки по абсолютной величине предельным напряжениям составляющих минералог. Если динамические сжимающие напряжения более чем на 107. меньше предела прочности на сизтие, то в течение процесса распространения взрывной волны разупрочнения минерала практически не происходит. Следовательно, интенсивному разупрочнению подвергаются. только наислабейшие составные элементы горной породы. Поэтому, исходя из этих соображений, на конечной стадии обогатите ого передела руды следует ожидать увеличение выхода железе. j концентрат за счет распространения,трещин параллельно плоскостям слоистости железорудных минералов (магнетита, гематита) и кварца.

Производственные исследования процесса лзрылпой отбойки холезистих кварцита на карьере

На технике-экономические показатели работы горного предприятия значительное влияние оказывают результаты обогатительного передела железистых кварцитов, такие, как удельный расход электроэнергии на тонну концентрата д (кВт-ч/т), содержание железа в хвостах - общего о)о(^) и магнитного и>.((%), содержание железа в концентрате 0о(%), еыход концентрата г0(-), содержание железа в руде - общего «о(^) и магнитного «^(Х). Эти показатели в свою очередь зависят от условий взрывной рудопедго-товки массива, е том числе удельного расхода ЕВ, диаметра скважинных зарядов, схем коммутации и т.д.

В работе исследовано влияние схем коммутации скважинных зарядов во взаимосвязи с ориентацией линии простиралия слоев руды на поверхности уступа и угла падения плоскостей напластования железистых кварцитов.

, Такой комплекс исследований выполнен для условий карьера Стойленского ГОКа за период 1994-1996 гг. Ва«:ой особенностью является то, что угол падения плоскостей напластования железистых кварцитов на карьере превышает 45° и находится з пределах 60-80°.

Проанализированы показатели обогатительного передела руды по итогам ежемесячной работы комбината за проведший период ("выходные параметры,). С другой стороны, проанализированы входные показатели - статистические данные, характеризующие стадию рудоподготовки, а именно: объемы взорванных 6локое Yi, направление их отбойки (справа палево или слева направо), угол 921 между линией бровки и линией скважин, взрываемых в одном ряду.

Рассмотрим зависимость между выходными и входными параметрами. При этом табличному выходному параметру, например, удельному расходу электроэнергии <7 поставлен в соответствие приведенный угол отражающий влияние четырех переменных, в том числе двух (Дф^г) при отбойке слева напраио, и деух (Д?1,2) _ при отбойке справа налево. Приведенный угол оиределя-

ется зависимостью

Г =

Е1ЛФ1.:

1

-Дф, ''к+£|Дф1.2-Лфт|Ут 1

к ш 1 1

где - фактическая разность углов при взрывании слева направо к-го блока;

Дфш - фактическая разность углов при взрывании справа на-лего т-го блока; Ук и Ут - объемы взорванных блоков;

к - количество блоков с направлением отбойки слева направо; и - то же, но справа налево. у

В формуле (14) углы Дф1.2 (Лчч. Лф2). а также Дф1,2 (Дф1. Дфг) выбираются по условию наибольшей близости к значениям Дфк. Дфгп соответственно.

Тагам образом, Еместо зависимости с четырьмя переменными Дф1,2 и Дф1.2 исследована зависимость с одной переменной

Я = ПФ*). (15)

причем особенность этой зависимости такова, что условие, когда Ф* стремится к нулю, соответствует экстремальному значен™ исследуемого выходного параметра.

Зависимость (15)) может быть аппроксимирована по методу наименьших' квадратов в виде параболы:

ц = а(ф")2 + с. (16)

Задаваясь различными значениями углов Дф1,2 и Аф1,о путем их полного перебора по анализу коэффициентов аппроксимирующей зависимости, определяются значения оптимальных углов, при которых имеет место ожидаемое экстремальное значение выходного параметра. Таким условием является, например, минимальное значение сдельного расхода электроэнергии на тонну концентрата.

На рис. 2 представлена методика оптимизации направлений линии ко""'тации скважинных зарядов, рекомендуемая к использованию в ь, л!зводственных условиях. Методика реализуется следующим образом. На основе базовой статистики за проведший период работы составляется банк данных по еходным и выходным параметрам. Далее вычисляются средневзвешенные по объему углы Д<рк и которые елияют на выбранный технический или экономический показатель. На следующем этапе при фиксированных значениях Дф1.2 и Дс?1,о, е зависимости от направления отбойки, вычисляются приведенные углы и находится параболическая аппроксимация функции Г(<р*). _^Крите|эием эффективности для данной пары углов Дф1 и Дф2 (или Д?1 и Дфо) является параметр, учитывающий коэффициенты аппроксимации.Осуществив Еесь перебор углов в диапазоне от О до 90° на основе анализа аппроксимирующей зависимости для дальнейшего использования оставляются максимальные к минимальные его значения и соответствующие им углы Д'+Чопт и Дф2опт. Эти углы используются при проектировании БВР, а получаемые производственные показатели составляют основу дополнительной статистики, пополняющую банк дачных, обеспечивая обратную сеязь.

По представленной методике можно осуществить оптимизацию направлений коммутации скЕажшшых зарядов, влияющих на различные технические показатели, например, удельные энергозатраты на измельчение, содержание железа б' концентрате, хеостдх и т.д. Однако более правомерным является использование не технического, а экономического критерия, комплексно учитывав-:-'1 г о технические показатели. Поэтому в качестве критерия использован ожидаемый экономический эффект, составляющий при равенстве удельных капзатрат величину

Э = [(Сг - С2)]-А2 + Экое, (17)

где С\ и С'2 - себестоимость единицы продукции, производимой при базовой и предлагаемой технологии взрывной отбойки, руб/ед.;

А<1 -.годовой объем продукции, производимой при рекомендуемом варианте, ед.;

- 1С -

Рис. 2. Методика оптимизации линий коммутации сквзжинных гз.рядсв по принципу обратной связи с производственными результатами

Экое - дополнительный годовой экономический эффект, полученный в результате учета на обогатительной фабрике косвенных последствий изменения параметров рудоподготовки. Определяется как ' сумма следующих эффектов:

Экое = Э1Ф + Э2ф + Э3ф, (18)

где Э1ф - годовой эффект от улучшения качества и увеличения Еыхода концентрата;

Эй® - годовой эффект от снижения потерь железа в хвостах обогащения;

Эзф - годовой эффект от повышения объемов переработки на отдельных операциях измельчения и обогащения.

Таким образом, итоговая формула для расчета годоеого экономического эффекта в расчете на единицу продукции, после учета указанных параметров, принимает вид

с£о1 - 0о1

+Д1-о (Ыо2-Ыо1), РУб/т. (19)

Размерности величин, входящих з?, формулу (19), указаны в табл. 3.

. В формуле.индекс "1" относится к предлагаемому варианту,, а индекс "2" - к базовому; а - тариф на электроэнергию, руб/кВт-ч; Ц\ - цена концентрата , руб/т.

Экономический критерий (19) использован для поиска оптимального варианта коммутации.

Как свидетельствует анализ экономического показателя (19), максимальное его значение достигается при оптимальных углах = 79° и Дфг = -53° (Дфа = -79°, Дф2 = 53°. Данные

А2

Ро2 Ро1

- 3

Таблица 3

»-л

со

N N п/п Наименование показателей Базовый вариант БВР Предлагаемый вариаант ЕВР

1. Содержание железа в руде: с£о, общ., % «м, МЗГН., Л оо гчс оо, эЭ 26,9 оо пс оо, зЭ 26,9

2. Содержание железа в концентрате Во. общ., X 67,701 67,714

3. Выход концентрата То. л 40,05 40,06

4. Извлечение железа г - общ., % 79,78 79,88

5. Содержание железа в хеостзх: Шо. общ., % «т, магн., X 11,431 1,83 11,393 1,7

6. Удельный расход электроэнергии в расчете на тонну концентрата, д, кВт-ч/т 83,721 по 0»чг; , о/ и

значения углов соответствуют техническим показателям за период 1994-1996 гг. Результаты систематизированы в табл.3. Следует отметить, что оптимальные углы, определенные по экономическому показателю (19), могут изменяться в зависимости от коньюктуры рынка и стоимостных показателей по электроэнергии и концентрату. - На практика такую корректировку можно осуществлять, используя возможности ЭВМ, с помощью которой проектировщик буровзрывных работ использует рекомендуемое оптимальное направление коммутации скважинных зарядов. В то же Еремя, по мере поступления информации с обогатительной фабрики (показатели д, а, Ц\, Во, йо, с псмог.^ю специальной программы расчета на ЭВМ осуществляется корректировка оптимальных углов. 'Такая обратная связь и обработка поступающей информации способствует повышению надежности используемых рекомендаций. При этом достоверность выводов неуклонно возрастает по мере увеличения статистического материала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе выполнены теоретические и экспериментальные исследования процессов рудоподготовки железистых кварцитов в зависимости от схем коммутации скважинных зарядов во взаимосвязи с показателями обогатительного передела, на основе которых решена- актуальная научно-техническая задача разработки ресурсосберегающего способа взрывной отбойки железистых кварцитов на карьерах, обеспечивающего уменьшение удельного расхода электроэнергии на тонну концентрата, уменьщг-ни? со-

держания железа в ХЕостач обогатительного передела и увеличение выхода концентрата.

Основные выводы по работе

1. Анализ известных способов Езрывной отбойки железистых кварцитов на карьерах показал, что одним из перспективных ресурсосберегающих направлений является разработка способа разрушения, обеспечивающего целенаправленное разупрочнение межзерновых связей минералов.

2. Установлено, что наибольшая степень разупрочнения межзерновых связей железистых кварцитах достигается при обеспечении максимальных касательных напряжений на плоскостях спаянности минеральных зерен, параллельных слоистости.

3. Теоретически установлено, что при угле падения плоскостей слоистости менее 45° на блоке выделяются два оптимальных направления линии коммутации скважинных зарядов, а при угле падения в пределах 45-90° - четыре оптимальных направления, определяемые по формулам:

£

В = ±агсв1п —; при а <46°; Л

В = ±агс^(/-со22о(] ±агсз1л у , при 45°< а <30°,

угол между линией простирания слоев на блоке и линией скважин скоммутированных в одном ряду; угол падения слоев железистых кварцитов; скорость распространения продольных волн в массиве; скорость детонации ДШ.

Установлен критерий технико-экономической эффективнос-

где в -

« -

Д -4

ти, связывающий показатели обогатительного передела" руды с направлен! линии коммутации скезжинных.зарядов и отражающий величину экономического эффекта на тонну концентрата. При этом наилучшие и наихудшие направления линии коммутации определяются по экстремальным значениям этого критерия и с учетом соответствующих материальных затрат при производстве железорудного концентрата. .

5. Установлено, что оптимальная разность углов между линиями простирания и'линиями коммутации, по технико-экономическим показателям ,'1994-1996 гг., составили +79° и -53° при 0т-бойке слева направо, и -79° и +53° при противоположной отбой-. ке. При реализации.рекомендаций экономический эффект в условиях- Стойленского ГОКа'составляет 82,9 млн.руб. на 1 млн.тонн концентрата. ' •

Основные положения диссертаций изложены в следующих публи-^ кациях:

1. Каркашадзе Г..Г.., Гончаров"С.А.; Чурилов Н.Г. Взрывное

' разупрочнение слоистых руд при- их .отбойке от- - массива /Горный, информ.-анадит.бюлл. МГГУ, 1995, вып. 1, с.40-43.

2. Чурилов Н.Г., Каркашадзе Г.Г., В.А.Винников Оптимизация направлений взрывной отбойки и разупрочнения'железистых' кварцитов в условиях Стойленского ГОКа. /Горный, информ.г-ана-лит.бюлл. МГГУ, 1996, вып. 1, с. 24-:. '

3. Гончаров С.А., Чурилов Н.Г. Методика обоснований параметров БВР на карьерах для обеспечения заданного качества дробления руды. /Горный информ.- аналит.бюлл. МГГУ, 1995, еып.4, с. 35-37.

4. Чурилов Н.Г. Повышение 'эффективности взрывной подготовки горной массы к выемке. - Горный журнал, N 1-2, 1996, с. 62-64. ' " ' ' ' ' '

Подписано в печать ¿/ .03.1997 г.; Формат 60x90/16

Объем 1 печ.л. Тираж 100 экз. ' Заказ N ,

Типография Московского государственного горного универсг Ленинский проспект, 6