CC BY
42
© Г.Д. Першин, Г.А. Караулов, Н.Г. Караулов, 2003
УДК 622.271.2
Г.Д. Першин, Г.А. Караулов, Н.Г. Караулов
ОСОБЕННОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ВЫХОДА ТОВАРНЫХ БЛОКОВ НА КОЕЛГИНСКОМ КАРЬЕРЕ
риродные облицовочные камни широко применялись и применяются в различных областях народного хозяйства: архитектуре, строительстве, художественном камнерезании. Развитие и освоение новых способов и технических средств добычи и обработки природного облицовочного камня позволило существенно расширить область использования камня и значительно снизить его стоимость.
При этом, в развитии промышленности по добыче и обработке облицовочных материалов из природного камня за последние годы сильно проявились и негативные стороны, связанные с необоснованным расширением камнеобрабатывающего производства без достаточного развития карьеров. В стране ощущается весьма большой дефицит блоков облицовочного камня Следовательно для камнедобывающей отрасли актуальнейшей проблемой является увеличение объемов сырья, главным образом, за счет рациональной добычи и использования блоков.
Дальнейшее увеличение объемов добычи блоков возможно за счет повышения извлечения их из массива применением более современных и менее трудоемких технологических комплексов. Эффективным технологическим решением является двухстадийная схема с применением алмазно-
П канатного оборудования получившая широкое распространение в развитых странах мира при добыче блочного камня из пород средней прочности.
Использование двухстадийной схемы предполагает на первой стадии отделение от массива монолита объемом 100 м3 и более, а на второй стадии после операции опрокидывания, разделку образовавшихся от естественных трещин отдельностей, слагающих монолит. Одностадийная схема предполагает выпиливание блоков незначительных размеров, определяемых выемочным оборудованием, и готовых к погрузке.
Повышение выхода товарных блоков при использовании двухстадийной схемы достигается увеличением высоты уступа (рис. 1), которая для дисковых и баровых камнерезных машин составляет соответственно 1 и 2-3 м, а для алмазно-канатных пил достигает 14 м. Следовательно, высокоуступная технология с применением алмазно-канатного оборудования является перспективным технологическим решением увеличения выхода конечной продукции. При этом использование двухстадийной схемы позволяет более оперативно изменять форму монолитов, например, при добыче блочного камня баровыми машинами наиболее предпочтительной формой отделяемого монолита является кубическая форма, тогда как при добыче с применением алмазноканатных пил - пластинчатая. При кубической форме отделяемого монолита направление фронта горных работ незначительно влияет на коэффициент выхода товарных блоков, а при пластинчатой форме отделяемых монолитов каждому направлению фронта горных работ будут соответствовать свои формы отдельностей, слагающих монолит и свои коэффициенты выхода товарных блоков [1].
Результаты исследований свидетельствуют о целесообразности предварительного определения коэффициента выхода товарных блоков в зависимости от предполагаемого направ-
Рис. 1. График зависимости расчетного коэффициента выхода товарных блоков от высоты монолита (Н) при различных ширине (В) и длине (Ь) его: 1 - Ь х L=1,8 х 6 м;
2 - Ь х Ь=2,2 х 8 м; 3 - Ь х Ь=2,5 х 10 м
Рис. 2 Схема определения параметров трещин и преобразование их в уравнение трещины: 1 - исследуемый монолит; 2 - плоскость трещины; Р - угол падения трещины, Тх, Т2 и Т3 - точки на плоскости, х,у - координаты точки Т1
Рис. 3. Схема отделяемого монолита со вписанными в него предполагаемыми товарными блоками
ления фронта горных работ при добыче блочного камня с применением алмазно-канатного оборудования. Разработанная методика учитывает особенности добычи блочного камня по двухстадийной схеме с применением алмазно-канатных пил и может быть использована для одностадийных схем с любым типом оборудшчешже исходных данных в методике определения прогнозного коэффициента выхода товарных блоков используются результаты замеров элементов залегания трещин на обнажениях и откосах рабочих и нерабочих уступов, а также линейные размеры и азимут фронта горных работ оцениваемого участка. К параметрам трещин относятся: азимут простирания, угол падения и координаты трещин [2].
Найденные параметры трещин преобразовываются в уравнение трещины (уравнение плоскости в пространстве), согласно рис. 2. Уравнение плоскости составляется по трем характерным точкам (рис. 2) с координатами: Хі, Yl, Ъ\, (Ті);
Х2=Хі ± 10tg(Az); Y2=Yl; 72=і0, (Т2) и Хз=Хі ± ^(Р)^^); Yз=Yl ± 10; 7з=7і ± 10tg(P)cоs(Az), (Тз).
Уравнение плоскости трещины, проходящей через три точки, получается из решения определителя. По уравнениям плоскостей естественных трещин в монолите отстраивается виртуальный массив, аналогичный исследуемому участку карьера. Он
Рис. 4. График зависимости расчетного коэффициента выхода товарных блоков от азимута фронта горных работ: 1 - технология с применением алмазно-канатного оборудования; 2 - технология с использованием только баровых камнерезных машин
Рис. 5. Коэффициент выхода товарных блоков при существующем (2) и рекомендуемом (1) направлении развития фронта горных работ
представляет совокупность отдельностей, образованных пересечением плоскостей трещин и пропилов, в которые вписываются параллелепипеды (предполагаемые товарные блоки (рис. 3)). После этого определяется объем предполагаемых вписанных параллелепипедов [2].
Далее находится теоретический коэффициент выхода блоков (Кв) по выражению:
К. = [|ч/ч, ]- К„, (1)
где Vi и VМ - объемы вписанного параллелепипеда и отделяемого монолита; п - количество вписанных парал-
лелепипедов; Кп -коэффициент относительных потерь объема камня при опрокидывании монолита на рабочую площадку, зависящий от высоты и формы отдельностей в монолите (Кп = (0,5-7,0)*і0-2).
Определенное по изложенной методике изменение прогнозного коэффициента выхода блоков (Кв) на одном из добычных участков ЗАО «Ко-елгамрамор» при различной ориентации азимута фронта горных работ относительно трех систем трещин с азимутами простирания Аz1=270, Аz2=182, Аz3=90, и углами падения Рі= 72, Р2= 30, Р3=6 (град.) представлено на рис. 4.
Графическая зависимость (рис. 4) указывает на значительное изменение коэффициента выхода товарных блоков при варьировании азимута фронта горных работ. Полученные зависимости (рис. 4) подтверждают актуальность выбора направления фронта горных работ с учетом естественной трещиноватости при применении двухстадийной схемы добычи блочного камня.
Результаты расчетов коэффициента выхода товарных блоков использованы при корректировке проекта и составлении годового плана развития горных работ на Коелгинском карьере для определения оптимального направления развития фронта горных работ на всех добычных участках карьера (рис. 5). Предложенные рекомендации по выбору направлений фронтов горных работ в результате рационального использования естественной блочности обеспечивают повышение выхода товарных блоков по сравнению с проектными направлениями на 5%-30%.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Караулов Н.Г. Повышение эффективности применения комбинированной технологии добычи камня на Коелгинском карьере// Освоение запасов мощных рудных месторождений: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2000. - С. 142-146.
2. Першин Г.Д., Караулов Н.Г., Афонин А.В., Северин Е.В. Оптимизация параметров забоя при добыче блочного камня с применением канатно-алмазных пил / Добыча, обработка и применение природного камня: Межвуз. сб. научн. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2001. - С. 54-65.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Першин Г.Д., Караулов Г.А., Караулов Н.Г. - Московский государственный горный университет.
