CC BY
27
© В.М. Павленко, Е.А. Кононенко, С.С. Яковлев, 2002
УДК 622.233/.235
В.М. Павленко, Е.А. Кононенко, С.С. Яковлев
ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ БУРОВЗРЫВНОЙ ПОДГОТОВКИ МЕЛОВ К ГИДРОМОНИТОРНОМУ РАЗМЫВУ
М
ел является одним из видов вскрышной породы карьера Лебединского горно-обогатительного комбината, который осуществляет добычу порядка 45 млн т железной руды ежегодно (в 2001 г. объем добычи составил 45,475 млн т руды, из которой произведено 18,2 млн т концентрата).
Мел широко применяется в самых различных отраслях промышленности для производства извести, технического и молотого мела, гранулированных удобрений, муки известняковой, минеральной подкормки. Комплексное использование вскрышных пород является значительным резервом роста рентабельности предприятия.
В проекте Лебединского ГОКа впервые на КМА была выполнена оценка запасов вскрышных пород. На основании выполненных Центрогипрорудой ТЭО кондиции Государственной комиссией по запасам в 1984 г. были утверждены для комплексного использования балансовые запасы следующих пород вскрыши: кварцитопес-чанников, кварцевых порфиритов, кристаллических сланцев, амфиболитов - для получения строительного щебня; глин и суглинков - для выпуска кирпича; песков
- для изготовления силикатного кирпича, ячеистого бетона, строительных и формовочных работ; мела - для производства извести, технического и молотого мела, гранулированных удобрений, муки известняковой, минеральной подкормки.
На комбинате разработана технология первичной переработки мела (вскрышной породы) путем статического воздействия на перерабатываемый материал, включающая несколько стадий грохочения и последующего «ошелушивания» кусковой части, включая окончательную классификацию. Эта технология позволяет получать следующие виды стандартного высококачественного сырья:
- меловой камень щебень (фракции 100-60 и 60-20 мм), прочность при одноостном сжатии около 4,5 МПа, высококачественное сырье для производства из вести высшего сорта, в том числе металлургической;
- мел сыродробленный (фракция 20-0 мм), при влажности до 18% стандартизирован как мелиорант для известкования почв;
- мел (фракции 6-2 и 2-1 мм), меловая крупка для подкормки птиц и животных и производства удобрений;
- мел сыромолотый (фракция 1-0 мм), высококачественное минеральное сырье для использования в технологии производства тонкодисперсного мела, поставляется в качестве сырья для меловых заводов.
Однако внутреннее строение меловой толщи сложное, что обуславливает серьезные трудности для внедрения технологии добычи и переработки мела в высококачественное минеральное сырье. Только на первый взгляд мел белый, очень однородный. Внутреннее строение мела весьма сложное, характеризуется содержанием в нем трех структурных фаз карбоната кальция. Мел Лебединского ГОКа на 60% сложен остатками скелетных образований кокколитофоритов (это и есть истинный мел). Кокколитофориты - это пелагические жгутиковые водоросли с известковым панцирем размером 0,513,0 мкм, имеющие форму диска с отверстием. Это суб-кристаллическое низкопрочное вещество карбоната кальция. Кроме того, в меле содержится до 30% высокодисперсного и высокопрочного порошкового (пелито-морфного) кальцита. Размер зерен от 5 до 50 мкм, нередко они выглядят в виде оформленных кристалликов. Наконец в меле до 25% представлены разноразмерные, высокопрочные, часто грубозернистые фораминиферы, раковины иноцерамов, остатки других известковых организмов. Кроме того, в меле до 1,5% присутствуют глинистые минералы, глауконит, опал, кварц (вплоть до песка), халцедон, оксиды железа, марганца, гумус. Содержание углекислого магния не превышает 0,5%. Влажность мела в среднем составляет 27% и изменяется в пределах 20-33%. При влажности более 18% мел проявляет свойство тиксотропии. Прочность мела на одноосное сжатие в естественном состоянии варьируется в пределах 0,8-1,2 Мпа.
Содержание «загрязняющих», главным образом прочных структурных разновидностей углекислого кальция, в меловых породах вскрыши Лебединского ГОКа в два раза выше, чем в меле Стойленского месторождения. Лебединский мел хуже по качеству в сравнении с делами других массивов, разрабатываемых в Белгородской области и сопредельных регионах. По этой причине из него невозможно получать товарный технический мел марки МТД по существующим в России технологиям.
На Лебединском ГОКе в полной мере реализуется одно из важнейших на правлений открытой разработки месторождений полезных ископаемых - комплексное использование вскрышных пород, созданы достаточные запасы мела на складе для собственной переработки и удовлетворения спроса со стороны потребителей. В тоже время мел, как вскрышная порода, на Лебединском ГОКе разрабатывается средствами гидромеханизации. Средствами гидромеханизации ежегодно разрабатывается порядка 3,5 млн м3 вскрышных пород, в том числе около 2,5 тыс. м3 мелов. В 2001 г. на Лебединском ГОКе годовой объем взорванных мелов составил 2134 тыс. м3.
Для разработки мелов гидромониторно-землесосным комплексом осуществляется предварительная буровзрывная подготовка массива. Принятая высота уступа -25 м. При большей высоте уступа его разделяют на два подуступа. Буровые работы по четвертичным меловым отложениям производят буровыми станками вращатель-
ного бурения - СВБ-2М, с диаметром скважин - 160 мм. Взрывание осуществляется в соответствии с расчетом паспорта буровзрывных работ для граммонита 79/21 (или гранулотола), для инициирования взрыва используются шашки Т-400, ДШ-12 (детонирующий шнур), ЭДЗН (электодетонатор замедления нормальный).
Основные параметры БВР следующие:
- удельный расход ВВ 0,25-0,35 кг/м ;
- расстояние между рядами скважин 6 м;
- расстояние между скважинами в ряду 7 м;
- сопротивление по подошве 8 м;
- длина заряда 12-13 м;
- величина перебура 0-2 м;
- выход горной массы с 1-го погонного метра скважин 42 м ;
- длина забойки 1,2 м;
- длина скважины 25 м.
При взрываний блока на подобранный забой, объем взорванной горной массы не должен превышать 50 тыс.
м3.
После завершения буровзрывной подготовки производится разработка мелов средствами гидромеханизации, а именно гидромониторно-землесос-ными комплексами.
Г идромониторно-землесосный комплекс монтируется в непосредственной близости от взорванного мелового массива и струей гидромонитора производится его размыв. Гидросмесь грунтовыми насосами транспортируется по пульпопроводу к месту складирования (отвалообра-зования). При перемещении гидросмеси используются перекачные станции с дополнительными грунтовыми насосами. Расстояние от забоя до гидроотвала составляет ~ 8 км, а геодезическая высота подъема гидросмеси ~ 50 м.
Суммарные затраты на разработку 1 м3 вскрышных пород (мелов) по такой технологии составляет 15-18 руб/м3, в том числе стоимость буровзрывной подготовки 5 руб/м .
Следует учитывать, что гидромеханизированный способ отработки вскрышных пород способствует предотвращению пыления отвалов при совместном гидроот-валообразовании, а наличие мелов в гидросмеси вскрышных пород снижает энергоемкость (потери напора) при гидротранспортировании.
з, і руб/м3 у/ \ ' / \ 1 1 у'ХСуммарные затраты / Затраты на гидромониторный размыв \3атраты на БВР
с1св, м
Эффективность существующей технологической схемы гидромониторно-землесосного способа разработки взорванных мелов может быть значительно повышена за счет оптимизации параметров буровзрывной подготовки мелов к размыву.
Принятая схема БВР обеспечивает определенное значение кусковатости взорванных мелов, которая может быть оценена по величине средневзвешенного размера кусков - ёсв. В свою очередь, кусковатость взорванных мелов определяет эффективность их размыва струей гидромонитора при существующем напоре воды на насадке гидромонитора. От интенсивности размыва (концентрации гидросмеси) зависит производительность гидротранспортной установки, то есть эффективность работы всего гидромониторно-землесосного комплекса.
При уменьшении сетки скважин (увеличении расхода ВВ) размер кусков взорванного мела уменьшится, но увеличатся затраты на БВР, при этом производительность гидромониторно-землесосного комплекса должна увеличиться.
Соотношение затрат на разработку мелов по данной технологии можно показать на графике (рисунок).
В соответствии с графиком можно предположить, что существует зона минимума суммарных затрат, следовательно задачей исследования является поиск технологических параметров схем, соответствующих зоне суммарного минимума затрат.
Изменяя сетку скважин, тип и удельный расход ВВ, можно влиять на кусковатость взорванного мела и эффективность его размыва, следовательно можно добиться оптимального соотношения затрат по процессам, обеспечивающим минимум суммарных затрат на разработку мелов по принятой технологии.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Павленко В.М. - ОАО «КМАгидромеханизация».
Кононенко Е.А., Яковлев С.С. - Московский государственный горный университет.
