CC BY
23
УДК 622 122:551,34:621.879.323
© С.В. Панишев, С.А Ермаков, Е.Л. Алькова, 2011
С.В. Панишев, С.А. Ермаков, Е.Л. Алькова
О ВЛИЯНИИ ГРАНУЛОМЕТРИИ ВЗОРВАННОГО МАССИВА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ДРАГЛАЙНА
Представлены результаты натурных исследований гранулометрического состава взорванного массива многолетнемерзлых вскрышных пород. Показана взаимосвязь производительности экскаватора с размером куска в забое.
Ключевые слова: гранулометрический состав, взорванный массив, производительность, экскаватор.
~ИЪ условиях горизонтального и
-Ж.} пологого залегания угольных пластов при бестранспортной системе разработки вскрышных пород оправдало себя широкое применение шагающих драглайнов, обладающих большой технологической гибкостью и способностью эффективно перемещать большие объемы вскрыши на значительное расстояние.
На месторождениях криолитозоны разработка многолетнемерзлых вскрышных пород с предварительным буровзрывным рыхлением осложняется повторным смерзанием взорванного массива, что отрицательно сказывается на работе драглайна. При этом имеет место принципиальное различие в характере протекающих процессов в развале взорванной горной массы в различные периоды года. Если в весенне-летний период на температуру поверхностного слоя оказывает влияние отрицательная температура в массиве, накопленная в зимний период и солнечная инсоляция, то в осенне-зимний период температура в этом слое формируется за счет тепловой инерции массива, накопленной летом и воздействия низких температур окружающего воздуха.
Поэтому исследование влияния свойств разрабатываемого массива (размер среднего куска, температура разрабатываемых пород) на производительность драглайна представляет весьма важный практический интерес.
В 2010 году (май-сентябрь) авторами на разрезе "Кангаласский" ОАО ХК "Якутуголь" выполнены исследования влияния гранулометрии взорванного массива многолетнемерзлых пород на производительность драглайна.
Породы взрывных блоков участка работ представлены суглинками с включением растительных корней и мелкой гальки, слабосцементирован-ным песчаником мелкозернистым и алевролитом. По степени взрываемо-сти породы трудновзрываемые, категория взрываемости VI-VII. Коэффициент крепости по Протодьяконову 3-6.
За период вскрышных работ была определена кусковатость взорванного массива по результатам трех взрывов. Первые два взрыва произведены 10 мая и 2 июня при глубине скважин 21 м и удельном расходе 1,2 кг/м3, третий взрыв выполнен 22 июля по второму вскрышному уступу при средней глубине скважин 9 м и удельном расходе 1,15 кг/м3.
0-100 101-200 201-300 301-400 401-500 501-300 болееЗОО
Размеры фракций, ллм Температура, град. а-2,1 □ -!,! ■ 1,2
Рис. 1. Изменение гранулометрии взорванных пород от температуры. Температуры -2,1, -1,1 и 1,2 0С соответствуют средней температуре в массиве пород на дату взрыва
Температура породы, град.
Размеры фракций, мм. 201-300— — 501-800
Рис. 2. Изменение доли мелких и крупных кусков от температуры массива многолетнемерзлых пород
По результатам натурных исследований установлено, что в различные температурно-климатические периоды гранулометрический состав взорванных многолетнемерзлых пород неодинаков, что связано с их температурой в массиве (рис. 1). Отмечено, что при повышении температуры доля крупных фракций размером более 500 мм существенно (до трех раз) снижается, а фракций 201-300 и 301-400 мм возрастает в 1,5-2 раза (рис. 2). При этом содержание фракций 101-200 мм не изменяется. С момента первого
взрыва к последнему взрыву суммарная доля фракций до 300 мм увеличилась с 47 % до 57 %, фракций до 400 мм с 57 % до 79 %, а фракций до 500 мм - от 67 % до 90 %.
На рис. 3 показано изменение размера среднего куска взорванных многолетнемерзлых пород по трем взрывам, который уменьшился с 269 мм до 227 мм. Полученные результаты свидетельствуют о том, что энергоемкость взрывного разрушения неодинакова в различные температурно-климатические периоды и зависит от состояния массива
Рис. 5. ржиерсщшёнетщскаабрапяаееввдрмтрьшютя на начало и конец отработки блока
■ 26.07.2010 И27.07.2010 □ 29.07.2010
Ш чі
0-100
101-200 201-300 301-400 401-500 501-800 боле*800
Рі13МЄ[) фракций, ММ.
Рис. 6. Грансостав кусков в забое после взрыва 22 июля на начало и конец отработки блока Рис. 4. Грансостае кусков в забое после взрыва 10 мая на начало и конец отработки блока
горных пород, в частности от его температуры.
Результаты замеров кусковатости в забое драглайна в процессе отработки 3х блоков представлены на рис. 4-6 в виде гистограмм и графиков.
Как видно из приведенных рисунков, характерным для 2-х первых блоков является увеличение доли мелкой фракции в процессе их отработки. Блок, взорван-
ный 22 июля, уже сам по себе имел средний кусок меньший, по сравнению с первыми взрывами, поэтому здесь в забое преобладают в основном мелкие фракции.
По результатам натурных исследований в течение сезона вскрышных работ установлена взаимосвязь изменения размера среднего куска от температуры пород в забое (рис. 7).
Рис. 7. Изменение размера среднего куска в рабочей зоне драглайна от температуры пород в забое
Рис. 8. Взаимосвязь производительности драглайна от размера среднего куска и температуры пород в забое
Из рис. 7 видно, что размер среднего куска уменьшился в 2 раза при повышении средней температуры пород от 1 до 9 градусов (май-июль), при этом доля крупных фракций (501-800 мм) уменьшилась примерно в 5 раз, а мелких (101200 мм) возросла в 1,3 раза.
С использованием полученных данных установлена взаимосвязь производительности драглайна с температурой поверхностного слоя взорванного мас-
сива и размером среднего куска при последовательном обнажении забоя в летний период (рис. 8). Полученные зависимости показывают, что с повышением температуры пород в забое и уменьшением размера среднего куска производительность экскаватора повышается в несколько раз.
Ниже (рис. 9) приведены зависимости изменения производительности от размера куска в забое, которые показы-
Рис. 9. Изменение производительности драглайна от размера фракций
вают, что при увеличении доли фракций 0-200 мм в 2 раза производительность драглайна увеличивается в 3 раза. Также в 3 раза производительность снижается при увеличении доли фракций 401-800 мм в 5 раз и фракций 301-400 мм в 1,4 раза.
Таким образом, для условий открытой разработки месторождений криоли-тозоны (на примере разреза "Кангалас-
ский”) экспериментально установлен характер изменения гранулометрического состава взорванных многолетнемерзлых горных пород в зависимости от их температуры в массиве и экскаваторном забое, что позволяет обосновать технологические параметры бестранспортной технологии вскрышных работ с учетом повторного смерзания горной массы.
111КЛ=1
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------------------------------------------------------
Панишев Сергей Викторович - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, s.v. panishev@igds .ysn.ru
Ермаков Сергей Александрович - кандидат технических наук, заведующий лабораторией открытых горных работ, старший научный сотрудник, s.a.ermakov@igds.ysn.ru Алькова Елена Леонидовна - научный сотрудник, s.v.panishev@igds.ysn.ru
Учреждение Российской Академии наук, Институт горного дела Севера им Н.В. Черского Сибирского отделения РАН.
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
МОСКОВСКИЙ ГО 0 А С н В и Й 3 1 ВЕРСИТЕТ
ВОРОНОВ
Геннадий
Александрович
Геомеханическое обоснование глубинного захоронения промышленных отходов в подрабатываемых породных массивах
к.т.н
