CC BY
32
© Д.Н. Лигоцкий, 2015
УЛК 622.271.3 Д.Н. Лигоцкий
ОТРАБОТКА КОНТАКТНЫХ ЗОН, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИДРОМОЛОТОВ, ДЛЯ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ПОТЕРЬ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО
Рассмотрены возможные схемы отработки контактных зон вскрышная порода - полезное ископаемое с применением гидромолотов и их влияние на потери полезного ископаемого. Приведено обоснование параметров влияющих на выбор гидромолота при отработке контактных зон.
Ключевые слова: контактная зона, гидромолот, потери полезного ископаемого.
От технологии добычных работ при разработке слож-ноструктурных месторождений во многом зависит качество добытой руды на карьере и такие основные показатели рационального использования запасов, как потери и засорение полезного ископаемого.
Различные схемы постановки выемочно-погрузочного оборудования позволяют подобрать оптимальный вариант ведения горных работ.
При разработке сильнотрещиноватых пород по схеме с верхней постановкой возможно самообрушение породы и, естественно, появляется необходимость дополнительного разрушения негабаритов. Затраты на дополнительные работы по разрушению оторвавшихся негабаритов следует рассматривать при расчете экономической эффективности данной технологии.
При разработке особо ценных полезных ископаемых, когда высокий уровень потерь неприемлем, следует использовать схему ведения горных работ с верхней постановкой экскаватора и разбиением уступа на подуступы по 5—7,5 м [5].
Такая схема позволяет значительно снизить уровень эксплуатационных потерь при выемке руды, по данным исследований в 2,5-3 раза по сравнению с буровзрывной технологией. Это достигается за счет максимального приближения
угла уступа и угла падения залежи, что позволяет кинематика комплекса.
Наличие такого фактора, как зона достижимости стрелы экскаватора позволяет увязать параметры машины и высоты уступа для соответствия с технической возможностью агрегата.
Нижняя постановка экскаватора с гидромолотом позволяет вести более тщательную селективную выемку, благодаря значительно лучшему визуальному контролю. При данной схеме рудно-породные блоки следует отрабатывать последовательно. Блоки по руде или по вскрыше могут отрабатываться по традиционной технологии, с помощью БВР, а блоки включающие контакты вскрышных пород и полезного ископаемого с использованием гидромолотов [6].
Применение этой схемы рационально для крутопадающих залежей простого строения, где представляется возможным четко выделить рудно-породные блоки, причём породные блоки должны соответствовать принятой схеме ведения взрывных работ.
Контактная зона «порода-руда» вместе с рудным блоком отрабатывается с помощью гидромолота.
В обоих вариантах постановки целесообразно вести разработку с помощью подуступов, т.к. это обеспечивает лучший визуальный контроль над отрабатываемым контактом «порода-руда». Также свои ограничения на высоту забоя накладывают параметры экскаватора и гидромолота.
В любом из этих случаев процесс подготовки горной массы к выемке является непрерывным и высокопроизводительным.
Применение представленных технологических схем ведет к повышению ряда качественных показателей добычи: снижению потерь за счёт раздельной отработки вскрышных пород и полезного ископаемого в контактных слоях «порода-руда» одного блока; возможности селективной выемки различных сортов руды; улучшению качества продукции карьера за счёт отсутствия переизмельчения и создания систем микротрещин.
Выемку и погрузку горной массы, подготовленной к выемке, можно осуществлять несколькими способами с учётом параметров и формы навала, а так же максимального использования погрузочных средств:
1. погрузчиком с погрузкой в автомобильный транспорт;
2. экскаватором с погрузкой в автомобильный транспорт;
3. тем же экскаватором, который осуществляет отбойку, при замене рабочего органа на ковш.
Преимуществом первого способа является большая мобильность и автономность погрузчика. В этом случае выбор автотранспорта будет осуществляться из возможности верхней погрузки в него отбитой горной массы погрузчиком. Учитывая сменную производительность гидромолота, современный модельный ряд погрузчиков и время цикла погрузки в автотранспорт можно рекомендовать погрузчики с объёмом ковша до 10 м3. Этот класс погрузчиков относится к строительным, но он будет полностью обеспечивать непрерывный режим работы в связке с гидромолотом.
Второй и третий способ подразумевают, что экскаватору придется работать на уровне стояния. Учитывая толщину слоя отбитой породы в развале, необходимо будет выбрать с максимальным коэффициентом наполнения в данных условиях и обеспечивающего погрузку в транспортное средство за 4-6 циклов. В третьем варианте на непрерывность процесса погрузки и отбойки будет дополнительно влиять величина времени смены рабочего органа экскаватора.
Выбор оборудования зависит так же и от параметров существующего уступа — особенно его высоты. Высота разрабатываемого уступа существенно влияет на выбор типа базового экскаватора. Отработку уступа с высотой 15 м следует производить с верхней постановкой экскаватора без изменения проекта.
Для того чтобы выбрать гидромолот для какого-либо экскаватора или другой базовой машины, прежде всего, нужно знать вес экскаватора и крепость разрушаемого материала [4].
М = 7^, (1)
1п т
где М — масса экскаватора, кг; т - масса гидромолота, кг; где / - коэффициент крепости породы по шкале проф. М.М. Про-тодъяконова.
На рис. 1. представлено весовое соответствие между экскаватором и применяемым гидромолотом, полученное эмпирическим путем.
Рис. 1. Весовое соответствие между экскаватором и гидромолотом с учетом крепости пород: 6, 8, 10, 12, 14, 16 - значение крепости пород { по шкале проф. М.М. Протодъяконова
Следующим показателем, который определяет возможность применения гидромолота на данном экскаваторе, является расход рабочей жидкости, который всегда приводится в технической характеристике молота. Этот показатель должен соответствовать производительности гидронасоса экскаватора, который будет питать напорную линию гидромолота.
Производительность сформированного комплекса «экскаватор-гидромолот» определяется, прежде всего, способностью отбойного агрегата эффективно разрушать породу. На рис. 2. представлена графическая зависимость, связывающая часовую производительность гидромолота с его способностью эффективно разрушать породу - энергией единичного удара [3].
Представленная зависимость является эмпирической, обобщенной в результате наблюдений проведенных на карьерах Германии и Швеции.
Техническая производительность гидромолота определяется его эффективной мощностью, т.е. произведением энергии удара и частоты ударов. Чем больше прочность материала, который нужно разрушать с помощью гидромолота, тем большее влияние на производительность оказывает величина энергии удара.
О 20 40 60 80 100 120 140 160
Производительность, м3/час
Рис. 2. Зависимость производительности гидромолота от энергии единичного удара с учетом крепости пород: { - крепость породы по шкале проф. М.М. Протодъяконова
Гидромолот с большей энергией удара позволяет откалывать от массива куски большего размера. Если же требуется разрушать прочные породы на относительно мелкие куски, более предпочтительными будут гидромолоты с меньшей энергией удара, но с большей частотой ударов.
Энергия удара гидромолота должна быть такой, чтобы разрушение обрабатываемого материала под острием его рабочего инструмента происходило не более чем за 15-30 секунд. При этом энергия удара есть кинетическая энергия бойка 2
Е = 2 , где т — масса бойка, V — скорость бойка в момент
соударения с инструментом [1, 2].
Одна и та же величина энергии может быть получена за счет скорости бойка или за счет его массы. При равной энергии удара более эффективным будет тот гидромолот, у которого больше масса бойка, т.к. произведение mv, численно равное импульсу силы, у него больше.
В некоторых моделях гидромолотов среднего и тяжелого классов предусмотрены устройства для переключения режимов работы. При этом реализуется либо режим максимальной энергии при какой-то частоте ударов, либо режим уменьшенной энергии удара при максимальной частоте ударов.
Кроме производительности гидромолота, критериями являются надежность и срок службы. На эти свойства гидромолота большое влияние оказывают применяемые материалы, технология производства и конструктивные особенности.
Важное значение, при выборе гидромолота, имеет удобство обслуживания и ремонтопригодность [7].
Таким образом, при выборе гидромолота нужно учитывать не только показатели, приведенные в его технической характеристике, но и условия его будущей эксплуатации, интенсивность его использования, свойства отрабатываемых горных пород.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абраменков Д.Э. Физико-математические модели и расчет пневматических механизмов машин ударного действия: Справочник. / Э.А. Абраменков, В.В. Аньшин и др. — Новосибирск: НГАСУ. — 2002. — Т. 1. — 284 с.
2. Абраменков Д.Э. Физико-математические модели и расчет пневматических механизмов машин ударного действия: Справочник. / Э.А. Абраменков, В.В. Аньшин и др. — Новосибирск: НГАСУ. — 2002. — Т. 3. — 376 с.
3. Половинко А. В. Малоотходная и экологичная технология добычи полезных ископаемых на карьерах с помощью гидромолотов / А. В. Половинко, Г.А. Холодняков, Д.Н. Ёигоцкий // Записки Горного института — Санкт-Петербург — 2009. — № 180 — С.15-17.[3]
4. Половинко А. В. Отрытая разработка месторождений полезных ископаемых с использованием гидромолотов / А.В. Половинко, Г.А. Холодня-ков, Д.Н. Ёигоцкий // Освоение минеральных ресурсов севера: проблемы и решения. Труды 8-ой международной научно-практической конференции Том 1 — Воркута — 2010. — С.171-174.[4]
5. Половинко А. В. Разрушение горных пород ударной нагрузкой / А.В. Половинко, Г.А. Холодняков, Д.Н. Ёигоцкий // «Экология и развитие общества» — Материалы XII международной конференции — Сосновый Бор — 2009. — С. 130-132.[5]
6. Половинко А.В. Схемы работы гидравлического экскаватора с подвесным гидромолотом в забое при первичной отбойке породы / А.В. Поло-винко, Г.А. Холодняков, Д.Н. Ёигоцкий // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2012. — № 4 — С. 272-275.[6]
7. Фадеев П.Я. Опыт создания и эксплуатации гидравлических ударных устройств / П.Я. Фадеев, В.Я. Фадеев // Физические проблемы разрушения горных пород: Сб. тр. Третьей междунар. науч. конф. 9-14 сент. 2002 г., г. Абаза (Хакасия)- Новосибирск, Наука. — 2003. — С.81-83. 5333
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Лигоцкий Д.Н. — кандидат технических наук, доцент, Национального минерально-сырьевого университета «Горный», ligozkij@rambler.ru.
UDC 622.271.3
DEVELOPMENT OF CONTACT ZONES WITH THE USE OF HYDRO-HAMMER IN ORDER TO CUT MINERAL LOSSES
Ligotsky D.N., PhD, Associate Professor, Department of Mineral Deposits Development, The National Mineral Resources University (Mining University), Russia.
The paper considers possible ways of development of contact zones between overburden rock and mineral with the use of hydrohammers and their impact on mineral losses reduction. Parameters specifying the selection of the hydrohammer for contact zones development are analysed.
Key words: contact zone, hydrohammer, mineral losses
REFERENCES
1. Abramenkov D.Je. Fiziko-matematicheskie modeli i raschet pnevmaticheskih me-hanizmov mashin udarnogo dejstvija (Physical and mathematical models and calculation of pneumatic mechanisms of impact machines): Spravochnik. / Je.A. Abramenkov, V.V. An'shin i dr. Novosibirsk: NGASU. 2002. T. 1. 284 p.
2. Abramenkov D.Je. Fiziko-matematicheskie modeli i raschet pnevmaticheskih me-hanizmov mashin udarnogo dejstvija (Physical and mathematical models and calculation of pneumatic mechanisms of impact machines): Spravochnik. / Je.A. Abramenkov, V.V. An'shin i dr. Novosibirsk: NGASU. 2002. T. 3. 376 p.
3. Polovinko A.V. Maloothodnaja i jekologichnaja tehnologija dobychi poleznyh iskopae-myh na kar'erah s pomoshh'ju gidromolotov (Low-waste and environmentally friendly technology of mining minerals at quarries with the use of hydrohammers) / A.V. Polovinko, G.A. Holodnja-kov, D.N. Ligockij // Zapiski Gornogo instituta. Sankt-Peterburg, 2009. No 180. pp.15-17 [3].
4. Polovinko A.V. Otrytaja razrabotka mestorozhdenij poleznyh iskopaemyh s is-pol'zovaniem gidromolotov (Open-pit mining with the use of hydrohammers) / A.V. Polovinko, G.A. Holodnjakov, D.N. Ligockij // Osvoenie mineral'nyh resursov severa: prob-lemy i reshenija. Trudy 8-oj mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii Tom 1. Vorkuta, 2010. pp.171-174 [4].
5. Polovinko A.V. Razrushenie gornyh porod udarnoj nagruzkoj (Destruction of rocks with instantaneous load) / A.V. Polovinko, G.A. Holodnjakov, D.N. Ligockij // «Jeko-logija i razvitie obshhestva». Materialy XII mezhdunarodnoj konferencii. Sosnovyj Bor, 2009. pp. 130-132 [5].
6. Polovinko A.V. Shemy raboty gidravlicheskogo jekskavatora s podvesnym gidro-molotom v zaboe pri pervichnoj otbojke porody (Operation schemes of hydraulic shovel with suspended hydrohammer for primary ground breaking) / A.V. Polovinko, G.A. Holodnjakov, D.N. Ligockij // Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten'. 2012. No 4. pp. 272-275 [6].
7. Fadeev P.Ja. Opyt sozdanija i jekspluatacii gidravlicheskih udarnyh ustrojstv (Experience in design and maintenance of hydraulic impact units) / P.Ja. Fadeev, V.Ja. Fadeev // Fizicheskie problemy razrushenija gornyh porod: Sb. tr. Tret'ej mezhdunar. nauch. konf. 9-14 sent. 2002, g. Abaza (Hakasija)- Novosibirsk, Nauka. 2003. pp. 81-83.
