Исследование буровзрывной подготовки мелов к гидромониторному размыву: Применительно к условиям Лебединского ГОКа

Актуальность работы. Одним из направлений повышения эффективности открытых горных работ является использование гидромеханизации, которая обладает рядом преимуществ, среди которых поточность выполнения технологических процессов, простота и надежность оборудования, высокая производительность труда, относительно небольшие затраты на проведение горных работ.

В настоящее время гидромеханизация достаточно широко применяется в горнодобывающей промышленности при проведении вскрышных работ на железорудных и угольных карьерах, в производстве строительных материалов и гидротехническом строительстве.

Проведенный анализ проектов отработки угольных и железорудных месторождений (разрабатываемых и проектируемых) показывает, что общий объем вскрышных пород, который можно разработать средствами гидромеханизации, составляет порядка 6 млрд. м3, а годовые объемы гидровскрышных работ могут быть значительно увеличены и доведены до 100 млн. м3 в год. В частности, на гидроучастке Лебединского ГОКа средствами гидромеханизации ежегодно разрабатывается порядка 4 млн. м3 вскрышных пород, в том числе 2,5 — 3 млн. м3 мелов.

Мело-мергельные породы, представленные в карьерах КМА, по своим физико-механическим свойствам отнесены к полускальным породам, поэтому их гидромониторный размыв требует большого давления воды перед насадкой гидромонитора и значительного удельного расхода воды. В связи с этим наиболее эффективным средством, обеспечивающим их разработку способом гидромеханизации, является специальная подготовка этих пород к гидромониторному размыву путем предварительного буровзрывного рыхления.

После проведения буровзрывных работ (БВР) взорванные мела размываются гидромониторами, а образовавшаяся гидросмесь забирается грунтовым насосом и подается в систему совместного гидротранспортирования с суглинками. В результате значительно сокращаются удельные потери напора при гидротранспортировании. Кроме того, намыв такой гидросмеси в шламохранилище предотвращает экологически вредный процесс пыления хвостов обогащения после их подсыхания и способствует раскислению почвы, в результате чего поверхность сравнительно быстро зарастает травой — дернуется.

В последнее время на Лебединском ГОКе при проведении взрывных работ, на карьере используется взрывчатое вещество (ВВ) собственного изготовления — «ТОВАН». Это экологически чистое ВВ обеспечивает качественное дробление пород в карьере, а собственная сырьевая база по производству эмульсионных ВВ, делает себестоимость «ТОВАНа» значительно ниже по сравнению с ВВ заводского приготовления.

Известно, что затраты на БВР зависят от кусковатости взорванной горной массы (мелов). При этом, чем выше степень измельчения мелов, тем легче они размываются гидромониторной струей и, следовательно, меньше величина затрат на гидромеханизацию, но в то же время возрастает стоимость буровзрывной подготовки. Очевидно, существует такой гранулометрический состав и технологические параметры данной технологии, которые обеспечивают минимум суммарных затрат на гидромеханизированную разработку мелов.

Учитывая изменившиеся в последнее время цены на энергоносители, ВВ, оборудование и материалы, целесообразно произвести оптимизацию параметров гидромеханизированной разработки мелов с применением буровзрывной подготовки, используя эмульсионное взрывчатое вещество «ТОВАН», которая позволит повысить эффективность работы гидрокомплекса.

Целью данной работы является установление оптимальных параметров гидромеханизированной разработки меловых отложений с применением буровзрывной подготовки их к гидромониторному размыву.

Основная идея диссертации заключается в том, что минимальные затраты на гидромеханизированную разработку мелов при их буровзрывной подготовке их к гидромониторному размыву и соответствующие параметры этой технологии могут быть определены за счет выбора определенного гранулометрического состава взорванной горной массы.

Научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:

1. Средневзвешенный размер кусков взорванной горной массы (dcp) позволяет установить зависимость изменения затрат и параметров БВР, а также производительность гидромониторно-землесосного комплекса и затраты на гидровскрышу, что обеспечивает возможность минимизировать суммарные затраты при гидромеханизированной технологии отработки мелов;

2. При увеличении средневзвешенного размера кусков взорванных мелов с 0,1 м до 0,2 м удельный расход взрывчатого вещества «ТОВАН» уменьшается в 2 раза, однако при этом производительность гидромониторно-землесосного комплекса по твердому уменьшается почти на 30%.

3. Увеличение величины напора воды перед насадкой гидромонитора с 1,6МПа до 2,0МПа при гидромеханизированной отработке с буровзрывной подготовкой к размыву в условиях карьера Лебединского ГОКа приводит к увеличению годовой производительности гидромониторно-землесосного комплекса в среднем на 10% и позволяет снизить удельный л о расход ВВ «ТОВАН» с 0,25 кг/м до 0,18 кг/м, при этом удельный расход.

2 л воды уменьшается на 0,5 м /м .

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций базируется на использовании широкого диапазона научных методов исследований, включающих анализ и обобщение теоретических и экспериментальных работ, обеспечивается применением современных параметров технологических схем, основанных на представленных сведениях о работе горных предприятий и подтверждается сходимостью полученных результатов с фактическими показателями работы карьера.

Научное значение работы состоит в установлении зависимостей изменения параметров буровзрывных работ при применении эмульсионного взрывчатого вещества «ТОВАН», а также в определении зависимости изменения производительности гидромониторно-землесосного комплекса от величины средневзвешенного размера кусков взорванных мелов.

Практическое значение работы состоит в разработке методики оптимизации параметров гидромеханизированной технологии разработки мелов с применением буровзрывного способа их подготовки к размыву и в определении оптимальных параметров данной технологии в условиях карьера Лебединского ГОКа.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Рекомендации по оптимизации параметров буровзрывной подготовки мелов к гидромониторному размыву приняты к использованию ГУП «Энергогидромеханизация» и взрывным цехом ОАО «Лебединский ГОК».

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2003;2004 гг.) и на III Съезде гидромеханизаторов России (Москва, 2003 г.).

Публикации. По результатам выполненных в диссертации исследований опубликовано 4 научных работы.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 28 рисунков и 20 таблиц, список использованных источников из 70 наименований.

Основные выводы и результаты, полученные в диссертации, заключаются в следующем:

1. Величина средневзвешенного размера кусков взорванной горной массы определяет эффективность гидромониторного размыва и параметры буровзрывных работ, что позволяет обосновать оптимальные параметры гидромеханизированной технологии разработки мелов.

2. При применении эмульсионного взрывчатого вещества «ТОВАН» установлены основные параметры буровзрывных работ от величины средневзвешенного размера кусков взорванной горной массы. При уменьшении средневзвешенного размера кусков взорванных мелов в условиях карьера Лебединского ГОКа с 0,2 м до 0,1 м, удельный расход ВВ увеличивается с 0,2 кг/м до 0,3 кг/м ,.

3. Определена зависимость изменения годовой производительности гидромониторно-землесосного комплекса карьера Лебединского ГОКа от величины средневзвешенного размера кусков взорванных мелов. При увеличении средневзвешенного размера мелов с 0,1 м до 0,2 м, производительность гидрокомплекса уменьшается на 30%.

4. Разработанная методика оптимизации параметров гидромеханизированной разработки мелов при применении буровзрывного рыхления позволяет оптимизировать параметры этой технологии для различных горнотехнических условий эксплуатации,.

U-i которыми являются: высота разрабатываемого уступа, предел прочности мелов при одноосном сжатии, величина бризантности ВВ, напор воды перед насадкой гидромонитора, удельный расход воды, расстояние гидротранспортирования и т. д.

5. Для условий карьера Лебединского ГОКа установлены оптимальные параметры гидромеханизированной технологии разработки мелов с применением буровзрывной подготовки:

— диаметр скважины 0,16 м;

— удельный расход ВВ — 0,25 кг/м3;

— сетка скважин — 6×6 мнапор на насадке гидромонитора — 2 МПа.

— удельный расход воды — 7,4 м3/м3;

— часовая производительность по твердому 500 м3/часгодовая производительность 2 500 000 м3/год. ллг.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате выполненных в работе исследований решена актуальная научная задача оптимизации параметров гидромеханизированной разработки мелов с применением буровзрывной подготовки при использовании эмульсионного взрывчатого вещества «ТОВАН», которая позволяет повысить безопасность и эффективность работы гидрокомплекса, а также снижает негативное экологическое воздействие буровзрывных работ на окружающую среду.