CC BY
26
—-.¿дующая зона штабеля примыкает непосредственно к плоскости пионерной насыпи в которой формируется поверхность с естественным углом откоса; жоретической концепцией эффекта сегрегации может служить модель «сползания», горной массы по поверхности естественного угла откоса, з результате чего '«втирание» мелких фракций-заполнителей в шероховатую поверхность штабеля. При гость горной массы имеет тенденцию увеличения к основанию штабеля и определяется »: грансосгавом отсыпаемой горной массы, высотой отсыпки, временем вылеживания массы в штабеле;
«¿следование гран состава горной массы и зависимости качественных характеристик сырья фракций позволяют разрабатывать технологические схемы ведения горных работ, >и/ие повышение качества сырья для последующей переработки.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Баста н П. П., Гальянов A.B. Эффективность использования смесительных устройств для усреднения жых показателей рудных потоков //Труды /ИГД МЧМ СССР. - Свердловск, 1975, вып.47. - С.18-
1 Бастан П.П., Гальянов A.B., Костина Н.К. К методике расчета складов-аккумуляторов в системе производства //Трулы/ИГА МЧМ СССР. - Свердловск, 1975, вып.47. - С22-27.
3 Бастан П.П., Гальянов A.B. Совершенствование системы усреднения руды на Бакальском »влении //Труды /ИГЛ МЧМ СССР. - Сверлловск, 1979, вып. 1/79. - С51-59.
4 Бастан П.П., Азбель E.H., Ключкин Е.И. Теория и практика усреднения руд. - М.: Недра, 1979. с.
5 Бастан П.П., Волошин H.H. Усреднение руд на горно-обогатительных предприятиях. - М.: Недра, - 280 с.
622.684:629.114.4-441:622.75
Ю.И. Лель
ПРОБЛЕМЫ СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГОЗАТРАТ ПРИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Рост глубины карьеров сопровождается усложнением условий транспортирования горной снижением производительности горно-транспортного оборудования и, как следствие, чением удельной энергоемкости добычи полезных ископаемых.
Горнодобывающее производство как одна из наиболее энергоемких отраслей промышленность занимает значительную часть в энергетическом балансе страны. Только на добычу, дробление ■ чзмельчение полезных ископаемых расходуется до 10% электроэнергии, производимой в России
|РЬ
Из общего расхода электроэнергии на предприятиях черной металлургии около 32 млрд.кВт.ч, чли 22-23%, приходится на горнорудное производство. Суммарный годовой расход дизельного топлива на карьерах черной металлургии составляет 1,0-1,1 /ллн.т, из которых 95% связано с -ранспортированием горной массы. На крупных ГОКах (Ковдорский, Костомукшский, Лебедин-ао1Й и др.) потребность в дизтопливе достигает 25-30 тыс.т в год.
Удельное энергопотребление на карьерах в основном зависит от горно-технических и горногеологических условий, способа вскрьпгия, параметров системы разработки, технического уровня горно-транспортного оборудования, а в рыночных условиях добавляются такие факторы, как нестабильность объемов производства и требования к качеству полезного ископаемого.
Общепринятым показателем энергопотребления горных предприятий язляется удельный
расход электроэнергии на 1 т горной массы, составляющий на железорудных карьерах СНГ 2.С 4,0 кВт.ч (табл.1). На зарубежных карьерах в сопоставимых горно-технических у словил удельный расход электроэнергии на 20-25% ниже [4]. Причем наибольшее расхождение (до 3( 37%) характерно для вспомогательных процессов, экскавации и конвейерного транспорт: меньшее - 9-17% - для бурения и железнодорожного транспорта. Это свидетельствует о имеющихся на наших карьерах резервах снижения энергозатрат.
Таблица
Структура энергопотребления на железорудных карьерах (1991 г.)
Технологически* проуесс Удельным расход » д е к т р о > к е р г и м
кВгл/т %
Бурение ........ 0.15-0.41 1,80-17.6
Экскавация....... 0.30-0,62 15.00-25.2
Железнодорожный тран-
спорт ......... 1,17-2,50 34.5-70,3
Конвейерный транспорт
в схемах ЦПТ...... 0,80-1,30 15,5-50.0
Перегрузка горной массы 0,30-0.40 8,5-20.0
Дробление в карьере . . 0.06-0,20 1.6-4,5
Вспомогательные проусс-
0.05-0.35 2.2-152
Всего по карьер)-. . . . 2.0-4.0 100
Жидкое, в основном дизельное, топливо является вторым по значимости видом энергии »1 горнорудном производстве. Основной расход дизельного топлива на железорудных карьера* (72%) приходится на перевозки автотранспортом. Общий расход дизтоплива на технологической автотранспорте карьеров черной металлургии стран СНГ с 1981 по 1951 гг. увеличился в 1,36 разя (с 280,5 до 381,1 тыс.т) при росте грузооборота за тот же период в 1,56 раза. Меньшие темпы I увеличения расхода топлива по сравнению с грузооборотом объясняются техническим перевоору-1 жени ем, внедрением автосамосвалов особо большой грузоподъемности, в частности, импортные ростом коэффициентов использования и технической готовности парка.
Общепринятым показателем энергоемкости карьерного автотранспорта является удельным расход дизельного топлива на единицу грузооборота (г/ткм) и на 1 т перевезенной горной массы! (г/т). За рассматриваемый период технический прогресс в карьерном автотранспорте позволил! не только стабилизировать, но и несколько снизить удельный расход дизтоплива как на единицу! грузооборота с 125,7 до 109,6 г/ткм. так и на единицу объема с 268,0 до 252,9 г/т. Это произошло»! несмотря на увеличение среднего расстояния транспортирования с 2,13 до 2,31 км. В то же время энергоемкость технологического автотранспорта зарубежных карьеров была на 17-22% ниже! приведенных показателей, что объясняется отставанием технического уровня автосамосвалов! БелАЗ от зарубежных аналогов по таким параметрам, как коэффициент тары, коэффициент! полезного действия трансмиссии, степень надежности и уровень компьютеризации. .
В целом десятилетний (¿981-1991 гг.) «дорыночный» период развития открытых горных] работ горнорудной подотрасли характеризовался стабилизацией, а на ряде предприятий сниже-1 ни ем удельной энергоемкости по процессам бурения, экскавации и технологических перевозок автотранспортом. При этом глубина рассматриваемых карьеров увеличилась на 70-130 м. Однако] полной компенсации увеличения удельной энергоемкости открытой разработки с ростом глубины! за счет технического прогресса обеспечить не удалось в основном по причине повышения на 30-50% энергозатрат на перегрузку горной массы и технологические перевозки железнодорожным транспортом. Прогрессивные тенденции, способствующие стабилизации энергопотребления на ряде карьеров, заключались в освоении циклично-поточной технологии горных работ, глубоком вводе электрифицированного железнодорожного транспорта за счет применения повышенных уклонов и тоннельного вскрытия нижних горизонтов, техническом перевооружении, совершенствовании планирования и управления транспортным процессом.
Переход к рыночной экономике сопровождается резким увеличением энергоемкости основных процессов открытой разработки. В этом отношении характерен пример карьеров АО
(рис.1). В 1993-1994 гг. по сравнению с 1991 г. удельная энергоемкость добычи возросла в 1,5 раза, в том числе на железнодорожном транспорте в 1,41 раза, - 1,45 раза, отвалообразовании - 1,49 раза, водоотливе - 2,8 раза. Основными увеличения энергоемкости явилось резкое, в 5,0-5,5 раза, сокращение объемов по горной массе, старение парка оборудования, неудовлетворительный контроль и ютребления. Аналогичное положение наблюдается на многих железорудных карь-. Особенно сильно, в 1,6-2,0 раза, увеличилась энергоемкость комплексов ЦПТ на Криворож-с^гъерах в связи с их недогрузкой.
: - хкмы
5-
Объем добычи горной массы (V) и ый расход электроэнергии (Ф ) на карьерах АО "Ураласбсст": дооьпи горной массы; 2-4 - удельная ; 2 - 1 целом по карьерам. 3 - на рожном транспорте, 4 - при экскава-бурении, 6 - водоотливе и вспомогательных процессах
¡¿лм.г ПО МО
но 00
я
¿О
'Ш 4
и
V
/л
—у^и
3 современных условиях увеличение энергоемкости при одновременном росте цен на становится одним из основных факторов, лимитирующем развитие открытых работ. В глубоких карьерах основные энергозатраты приходятся на карьерный транспорт, критерия оценки энергетической эффективности конкретного вида транспорта может .принята величина удельных затрат энергии на подъем 1 т горной массы из карьера. Тогда 1ент полезного использования энергии Г| определится из выражения
П=
100% ,
(1)
?. - теоретически необходимая величина расхода энергии на подъем 1 т горной массы на ггу 1 м (Рт =9,81 кДж/т.м); Рф - фактические затраты энергии данным видом транспорта,
/т-м.
При такой оценке основной проблемой является приведение тепловой энергии дизельного и электрической энергии, расходуемой автомобильным, конвейерным и железнодорожном транспортом, в сопоставимый вид.В этом направлении существует несколько подходов. Глгтвый, предложенный проф.Тангаевым И.А., заключается в переводе расхода дизтоплива ¿атосамосвалами из натуральных единиц (г) в кДж путем умножения на удельную теплоту з-гзания дизтоплива ^ = 43,5 кДж/г) (3). Тахой подход нельзя признать методически зраз ильным, так как он приводит к энергетической «дискредитации» автотранспорта. Здесь мы ггазниваем первичный источник энергии (дизтопливо) с электроэнергией, являющейся вторич-источником энергии и вырабатываемой на тепловых и гидроэлектростанциях. При втором зг-дходе расход электроэнергии приводится к расходу дизтоплива путем умножения на коэффициент, характеризующий удельный расход дизтоплива на выработку 1 кВт.ч электроэнергии на аязельных электростанциях (230-250 г/кВтч) [2]. Здесь мы явно завышаем энергоемкость электрифицированных видов транспорта, поскольку основной объем электроэнергии горнодобывающие предприятия получают с электростанций, работающих на угле и мазуте. Разница в гиенках удельной энергоемкости различных видов транспорта при использовании указанных методик достигает 3,0-3,5 раза.
По нашему мнению, наиболее объективное сопоставление можно получить путем приведе-расхода электроэнергии и дизельного топлива к первичному источнику энергии («условному
топливу»), используя следующие выражения:
■V =<гк_Лк •
• (3)
где , Р*^в(ж) - удельные затраты условного топлива (у.т) на подъем 1 т горной массы на 1 м, соответственно, автомобильным и конвейерным (железнодорожным) транспортом, г у.т.т.м; - удельный расхода дизтоплива автосамосвалами, г/т.м; И- - удельный расход электроэнер конвейерным (железнодорожным) транспортом, кВтч/т.м; к - коэффициент, учитывающий затраты энергии на получение дизтоплива из нефти (к^ = 1,184-1,20); к - коэфффициент учитывающий затраты энергии на добычу и транспортирование топлива (£д = 1,04 +1,10)}кт коэффициент, учитывающий разницу удельной теплоты сгорания дизельного и условного топли (кт = 1,5);- коэффициент, учитывающий затраты условного топлива на получение 1 кВт электроэнергии (кв = 310+330 г/кВтч); кп - коэффициент, учитывающий потери электроэнергии при передаче и распределении (кп * 1,09).
Я = Я/Ь., Е-= 03/11,
Чш)
(4)
где q-, 03' - соответственно удельный расход дизтоплива (г/ткм) автосамосвалами и электроэнергии (кВтч/ткм) конвейерным (железнодорожным) транспортом; he, Ьк(ж) - высота подъели горной массы на 1 км внутрикарьерной трассы при данном виде транспорта, м/км. Тогда формулу (1) можно представить в виде
К
П=
100% .
(5)
где Qtt - удельная теплота сгорания условного топлива, кДж/г = 29,3 кДж/г).
г2р *е /бс гоо
Рис.2. Области изменения расхода энергии (Рф) на подъем 1 т горной массы различными вилами транспорта на железорудных карьерах:
Ь, - высот» подъема горной мяссы на 1 км янутрикарьерной трассы, м/км
Сопоставление энергетической эффективности различных видов транспорта по фактическим данным железорудных карьеров с использованием разработанной методики проведено в табл.2 и рис.2. Установлено, что при работе на подъем энергоемкость автомобильного транспорта в 2,1 раза выше, чем конвейерного, и в 1,3 раза - железнодорожного. Поэтому при формировании комбинированных транспортных схем особое внимание должно уделяться глубокому вводу конвейерного и железнодорожного транспорта и поддержанию объемов автоперевозок на минимальном, технологически необходимом уровне. При внедрении мобильных комплексов ЦПТ и вскрытии глубоких горизонтов внутри карьерными железнодорожными тоннелями расширяются возможности снижения энергопотребления за счет организации перевозок сборочным автотранспортом «сверху вниз», так как удельный расход топлива при работе автосамосвалов на спуск горной массы сокращается в 1,1-1,75 раза (рис.3).
Зависимость удельного ■ршехолл дизельного топлива итосамос валов БелАЗ-7519 от зиеггояния транспортирования высоты подъема (глубины спуска) горной массы: I - линия ограничения высоты (глубины спуска) горной массы
я&лсфкв ъ.* ЗмсвпмЬема гфт/*яг* *
Показатели энергетической эффективности различных видов транспорта
Таблица 2
Бил Удельна« > м с р г о е м к о с т ь м СУ
натуральные ПОКЯМТСАМ условное топлмяо (у.т.)
г/тм к1>гл/т.м ту.т./тм
сягамобильный 2,4-2.8 . 4,5-5х 6,5-7.5
ДЬиоасио рожны й
аа-?мфиф1ровлн- - 0,009-0,012 3.4-4,4 8.0-10,0
ш
(■шейеркый - 0,005-0,008. 1.8-2,9 12,0-18,0
При эксплуатации автотранспорта в рабочей зоне карьеров существенное снижение расхай лое.\жоготоп.\ивалу^ст6ьлъдосгитуго врел*ашых автосъсздов. Разработанный
■ 1111А метод оптимизации и соответствующее программное обеспечение основаны на разделении зяэоооорога на две составляющие: мшммально необходимую вертикальную часть по подъему горной тгь; до перегрузочных пункте» и технологически необходимою горизонтальную часть, которая «*е*имизируется за счет выбора количества, месторасположения всхрывающих выработок и порядка зграбогки карьерного поля. Расчеты показывают, что оптимизация схем автотранспортных коммуникаций зоестечивает снижение горизонгалжой заставляющей грузооборота на 20-40% при соответствующем ежращении расхода топлива на 2-6% [1 ].
При использовании автосамосва-чов в качестве самостоятельного (магистрального) вида транспорта важным направлением энергосбережения является увеличение уклонов автодорог. В -тхнологическом аспекте применение повышенных уклонов позволяет сократить дополнительный разнос бортов карьеров от размещения транспортных коммуникаций, в энергетическом -тэеличемие уклонов автодорог в определенном диапазоне позволяет сократить расход дизельного -зплива за транспортный цикл. Так, при увеличении руководящего уклона с ^ до ^ (^ > »,) удельный расход дизельного топлива груженого автосамосвала (л/км) увеличивается в Ц = = (Ш0 + ^)/(Ш0+ раз, где Ш0 - удельное (основное) сопротивление движению. В то же время лЗщий расход топлива в грузовом направлении снижается в Ц= 1,/^* раз, т.е. пропорционально расстоянию транспортирования. Здесь ^ , 12 - соответственно, расстояние транспортирования гри руководящем уклоне автодорог и ц, км.
Таким образом, коэффициент снижения расхода дизельного топлива груженых автосамосвалов при движении по наклонным участкам составит Ц — Ц/Ц- Причем, Ц < 1, поскольку ж. > Ц . Проведенные расчеты показывают, что сокращение расхода дизельного топлива за транспортный цикл в зависимости от глубины карьера будет составлять 1,6-2,4% на 1%
увеличения руководящего уклона трассы (рис.4). I Значительное повышение энергетической эффективности автотранспорта на магистральных перевозках глубоких карьеров может быть достигнут внедрением дизель-троллейвозов, которые по расчетам обеспечивают уменьшение расхода дизельного топлива и соответствующее сокращение вредны выбросов в атмосферу на 50-70%, а также снижение общей стоимости энергозатрат на выполнение объемов перевозок на 20-35%.
Внедрение систем автомати ческого регулирования параметров бурения и скоростей движенм конвейеров в зависимости от фактического грузопотока, гидравлических экскаваторов, карьерных распределительных сетей рациональной конфигурации, применение ЭВМ при планировании развития железнодорожных отвалов и управлении горно-транспортным процессом позволит снизить удельны! расход электроэнергии на 10-20% и приблизиться к показателям зарубежных карьеров.
и глуОины карьера Нв
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Лель Ю.И., Пекарский B.C., Стариков А.И. Энергоемкость автомобильного транспорта на глубоких карьерах //Известия вузов. Горный журнал. - 1992. - N 5. - С.72-76.
2. Основные резервы экономим дизельного топлива на карьерном транспорте /Сисин А.Г., Лукин Ю.Г. //Разработка рациональных технологий добычи руд цветных металлов: Сб.науч.тр./Ин-т Унипромедь. - Свердловск. 1988. - С. 39-45.
3. Тонгаев НА. Энергоемкость процессов добычи и переработки полезных и^хопаемых - М: Недра, 1986. -231 с
4. Nilbon D., Etthnger А., Bureher К. Energy consmpnon at the Big Burgher mine //World Mining 1982. Apr. P.52-56.
УДК 622.271.333
Ю.И.Самохвалов
ГРАФИЧЕСКОЕ ПОСТРОЕНИЕ КРУТЫХ ТРАНШЕЙ ПО БОРТУ КАРЬЕРА
Принципиальное решение процесса построения крутых траншей по борту карьера достаточно полно разработано в существующей литературе*, но более тщательный геометрический анализ этого вопроса позволяет уточнить процесс построения траншеи на чертеже, а также выявить удобный алгоритм подсчета объемов горных работ при проведении траншеи.
Вопрос удобно рассмотреть на чертеже (рис.1), выполненном по классической схеме трех прямоугольных проекций: главный вид траншеи с контурами, обозначенными буквами латинского алфавита с индексами 2; вид сверху (план) - индексы обозначений 1; вид слева, в данном случае разрез по трассе заложения траншеи, обозначения с индексами 3.
На разрезе \JV-W строится в виде прямой линии днище траншеи с необходимым углом а наклона его к горизонту, углы откосов по борту карьера принимаются равными и обозначаются
Рис.4 Зависимость расхода дизельного топлива автосамосвалами БелАЗ-7519 за транспортный цикл от величины руководящего уклона 1
* Г.ГЛомоносов. Инженерная трафика. - №.: Недра, 1984. - 287 с.
72
