CC BY
68
© А.А. Котяшев, А.С. Маторин, П.В. Меньшиков, 2010
УДК 622.235.5
А.А. Котяшев, А.С. Маторин, П.В. Меньшиков
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ПОДГО ТОВКИ МА ССОВЫХ ВЗРЫВ ОВ НА ГОРНО-РУДНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
Предложена систематизация технологических схем подготовки массовых взрывов на горно-рудных предприятиях. Сформулированы основные требования для создания рациональных структур комплексной механизации применительно к схемам подготовки массовых взрывов на карьерах. Приведены типовые структуры механизации и определена область их рационального использования на рудных карьерах.
Ключевые слова: массовые взрывы, транспортно-зарядные машины, транспортнозаправочные машины, смесительно-зарядные машины.
Семинар № 4
Ж^зрывное разрушение локальных
-Щ-Э массивов на открытых горных разработках как в настоящее время, так и на ближайшую перспективу не имеет альтернативы и остается единственным высокопроизводительным и универсальным способом подготовки скальных пород и руд к выемке и дальнейшей технологической переработке.
Доля затрат на буровзрывные работы в себестоимости добычи 1 т минерального сырья достигла 30 % и с ростом глубины горных работ продолжает увеличиваться [1].
В истекшем 2008 году в России для производства взрывных работ израсходовано более 750 тыс. т взрывчатых веществ (ВВ) промышленного назначения, из них более половины, изготовленных в условиях предприятий — потребителей.
При этом, ассортимент ВВ, согласно утвержденного «Перечня взрывчатых материалов, оборудования и приборов взрывного дела, допущенных к применению в Российской Федерации» — М.:
2002, предназначенный для использова-
ния на открытых горных разработках насчитывает более 50 наименований.
Подготовка массовых взрывов на открытых горных разработках осуществляется с учётом совокупности горнотехнических, технологических и организационных факторов, а именно:
• масштабов добычи полезных ископаемых и выемки скальной горной массы, предопределяющих объемы взрывных работ и расход ВВ на горных предприятиях;
• условий залегания полезных ископаемых и разработки месторождения, физико-механических свойств пород и руд, степени обводненности горных массивов и ряда других особенностей, предопределяющих необходимость применения одного или нескольких типов ВВ на данном предприятии;
• условий доставки взрывчатых веществ и их невзрывчатых компонентов от заводов-изготовителей до предприятий — потребителей взрывчатых материалов;
• наличия или отсутствия на горных предприятиях собственных складов ВМ и сооружений, обеспечивающих эффек-
тивную подготовку массовых взрывов на карьерах;
• режима и уровня организации работ на горном предприятии и в подразделении, обеспечивающем подготовку массовых взрывов на карьерах;
• наличия всей номенклатуры технологического оборудования серийного производства для механизации операций по подготовке массовых взрывов;
В процессе выполненных исследований установлено, что наиболее характерными по условиям разработки, масштабам производства, пространственным параметрам, объемам производства взрывных работ и расходу взрывчатых материалов являются железорудные предприятия России.
Результаты выполненного анализа работы железорудных предприятий страны свидетельствуют, что производительность их по добыче железной руды колеблется в пределах от 0,03 до 48 млн т в год.
Годовые объемы выемки скальной горной массы, наряду с объемами добычи руды, изменяются в значительных пределах.
Добычные работы ведутся на 17 предприятиях, включающих 36 карьеров различной производственной мощности, глубиной от 50 до 420 м.
В отечественной и зарубежной практике, в зависимости от объема потребления взрывчатых веществ на горном предприятии и его удаленности от заво-да-изготовителя, существуют различные схемы доставки ВВ и их компонентов.
При этом, в каждом конкретном случае схема доставки ВВ обосновывается, выбирается вид транспортно — доста-вочного оборудования и вид упаковки для перевозимого груза, поскольку это в значительной мере предопределяет
организацию работ в подразделении, производящем подготовку массовых
взрывов на предприятии и, соответственно, экономичность производства взрывных работ
Доставка взрывчатых материалов и их компонентов производится преимущественно в средствах автомобильного, железнодорожного и комбинированного транспорта. Классификация схем доставки взрывчатых материалов и компонентов ВВ от заводов-изготовителей до горнодобывающих предприятий приведена в работе [2].
Данная классификация отражает разнообразие применяемых схем доставки ВВ и их компонентов от завода — изготовителя до горно-рудных предприятий.
Результаты выполненных исследований свидетельствуют, что наиболее распространенными ( типовыми ) являются схемы 2 MB и 2 МК, а именно: доставка ВВ и их компонентов от завода- изготовителя до хранилищ склада ВМ потребителя
в. пропиленовых мешках.
Остальные схемы доставки ВВ и их компонентов от заводов — изготовителей до горных предприятий — потребителей ВМ являются в настоящее время менее распространенными, но в перспективе могут найти более широкое применение.
С созданием и внедрением транспортно-зарядных (ТЗМ) и смесительнозарядных (СЗМ) машин возникла необходимость строительства на горнодобывающих предприятиях стационарных и передвижных пунктов подготовки, рас-таривания и загрузки машин гранулированными ВВ или их компонентами, предназначенными для приготовления взрывчатых веществ в процессе заряжания скважин, то есть вблизи мест их применения.
Полностью механизировать операции по разгрузке ВВ и их компонентов
возможно только при поставке их на предприятие в мягких контейнерах.
Взаимосвязь технологических операций при подготовке массовых взрывов на карьерах определяется конечной целью — созданием элементарных грузопотоков ВВ и их компонентов определенной мощности от склада ВМ или пункта по их производству до подготовленных в карьере блоков.
Эти грузопотоки создаются посредством использования ряда структурно взаимосвязанных машин и механизмов, последовательно осуществляющих полный цикл технологического процесса подготовки массового взрыва в карьере.
Для заряжания сухих скважин на карьерах используются преимущественно граммониты и гранулиты простейшего состава типа АС-ДТ с различными добавками (алюминиевой пудры, угольной пыли и других компонентов), повышающими энергетические характеристики взрывчатых смесей.
Для заряжания обводненных скважин на карьерах применяются, главным образом: гранулотол, порэмиты, гранэмиты и другие взрывчатые смеси.
Выполненный анализ показывает, что схемы подготовки массовых взрывов на карьерах весьма разнообразны, поскольку в стране нет всей необходимой номенклатуры машин и оборудования, необходимого для полной механизации взрывных работ, а параметры и условия разработки на горных предприятиях значительно отличаются друг от друга [3].
За последние десятилетия двадцатого века на крупных горнодобывающих предприятиях созданы и внедрены в производство стационарные и передвижные пункты подготовки и растари-вания гранулированных ВВ и их компонентов, пункты приготовления вблизи
мест применения простейших и водосодержащих взрывчатых смесей.
Выпускаются три типа машин, которые нашли широкое применение в отечественной и зарубежной практике при подготовке массовых взрывов на карьерах:
Первый — транспортно-зарядные машины (ТЗМ), которые доставляют готовые взрывчатые вещества до подготовленных в карьере блоков и осуществляют заряжание ими скважин;
Второй — транспортно-заправочные машины (ТЗ), которые подвозят готовые ВВ на блок к месту заряжания скважин;
Третий — смесительно-зарядные машины (СЗМ), которые помимо доставки невзрывчатых компонентов ВВ на блок в раздельных емкостях, осуществляют изготовление взрывчатых смесей на месте работ в процессе заряжания скважин.
На основе выполненного анализа технологических схем подготовки массовых взрывов на рудных карьерах, приведенного в работе [3] предложена их систематизация по основным признакам, определяющим величину затрат на взрывную подготовку горной массы к выемке (табл. 1).
В качестве главного признака в систематизации принято место приготовления ВВ. По данному признаку выделены две основные группы:
I — ВВ заводского изготовления; 11
— ВВ местного изготовления.
178
Таблица 1
Систематизация технологических схем подготовки массовых взрывов на рудных карьерах
Индекс группы 3 а а &) Индекс подгрупп ы Подгруппа Индекс варианта Вариант Полное наименование технологической схемы подготовки массовых взрывов на карьерах
I ВВ заводского изготовления ІА Спец автотранспорт (А) ІАН немеханизир ованные (Н) Схемы с использованием ВВ заводского изготовления
I АН — с доставкой ВВ от склада ВМ до карьера специализированным автодотавшиком, немеханизированными погрузочно-разгрузочными работами на складе и работами по зарядке скважин в карьере
1АП частично механизирова нные (П) 1 АП — с доставкой ВВ от склада ВМ до карьера специализированным автодоставщиком, механизированными погрузочно-разгрузочными работами на складе и немеханизированной зарядкой скважин в карьере
ІАМ полностью механизи рованные (М) 1АМ—с доставкой ВВ от склада ВМ до карьера специализи рованным автодоставщиком, механизированными погрузоч но-разгрузочными работами на складе и работами по заряд ке скважин в карьере
ІТ Транспортно зарялная машина (ТЗМ) 1ТП частично механизи рованные (П) 1ТП — с доставкой ВВ от склада ВМ до карьера транспортно-зарядной машиной, погрузочные работы на складе неме ханизированные, зарядка скважин механизированная
179
Индекс Группа Индекс подгрупп Ы Подгруппа Индекс варианта Вариант Полное наименование технологической схемы подготовки массовых взрывов на карьерах
пм полностью механизи- рованные (М) 1ТМ — с доставкой ВВ от стационарного или передвижного пункта растаривания и переработки ВВ до карьера транспортно-зарядной машиной, погрузочные работы на пункте и зарядные работы в карьере механизированные
II ВВ местного из-пжэв-ления ИТ ПС Транспортно- зарядная машина (ГЗМ) Смесительно- зарядная машина (СЗМ) нтм нем полностью механизи- рованные (М) полностью механизи- рованные (М) Схемы с использованием ВВ местного изготовления
ПТМ — с доставкой ВВ от стационарного или передвижного пункта по приготовлению ВВ до карьера транспортно-зарядной машиной, погрузочные работы на пункте и зарядные в карьере механизированные ПСМ — с доставкой компонентов ВВ от соответствующих складов ВМ, АС, ГСМ и пунктов по их приготовлению до карьера в смесительно-заряднои машине, погрузочные работы и зарядка скважин механизированные, изготовление ВВ в процессе заряжания скважин
" — по месту изготовления взрывчатых веществ;
** — по виду транспортно-технологического оборудования, доставляющего ВВ и компоненты от места погрузки до заряжаемого в карьере локального блока;
*** — по уровню (степени) механизации вспомогательных операций при подготовке массового взрыва.
По второму признаку — виду транспортно-технологического оборудования
— в каждой группе выделены три подгруппы:
А — доставка ВВ до подготовленного блока специализированным автомобильным транспортом;
Т — доставка ВВ до подготовленного блока в транспортно-зарядных машинах (ТЗМ);
С — доставка компонентов ВВ до подготовленного блока в смесительнозарядных машинах (СЗМ ).
По третьему признаку — уровню механизации вспомогательных операций при подготовке массовых взрывов на карьерах, каждая подгруппа разделена на варианты:
Н — операции по погрузке, разгрузке взрывчатых веществ и зарядке ими скважин в карьере — не механизированные;
П — вышеперечисленные операции частично механизированные;
М — все вспомогательные операции процесса подготовки массового взрыва
— механизированные.
В настоящее время на горнодобывающих предприятиях страны наибольшее распространение получили технологические схемы подготовки массовых взрывов при использовании ВВ заводского изготовления IAH и 1АП на карьерах с малой и средней производственной мощностью и схемы ITM и 1ТП на карьерах с большим объемом производства. При использовании ВВ местного изготовления на крупных горнодобывающих пред-приятиях наибольшее распространение получили технологические схемы ПСМ и ПТМ.
Выше перечисленные схемы являются типовыми для горнорудных предприятий и исходным этапом при выборе и обосновании комплекта машин и механизмов.
Основные требования для создания рациональных структур комплексной механизации применительно к схемам подготовки массовых взрывов на карьерах заключаются в следующем:
• комплект оборудования должен включать машины и механизмы, паспортные характеристики которых соответствуют условиям безопасной работы при выполнении каждой операции технологического процесса, предъявляемые ЕПБ при взрывных работах;
• комплект оборудования должен соответствовать условиям эксплуатации, а параметры сооружений, погрузочноразгрузочных, транспортных машин и механизмов должны обеспечивать возможность эффективного выполнения операций технологического процесса подготовки массового взрыва;
• комплект оборудования должен включать минимальное количество машин и механизмов для обеспечения более надёжной, производительной и экономичной его работы;
• смежные машины и механизмы комплекта по своим параметрам (высоте погрузки, разгрузки, производительности, величине динамических нагрузок и т. п.) должны соответствовать друг другу;
• в состав комплекта оборудования по возможности должны входить машины и механизмы непрерывного действия, обеспечивающие наилучшие технико-экономические показатели работы;
• коэффициент резерва мощности и технической производительности смежных машин и механизмов должен быть не менее 1.2 — 1.3 и не более, чем 1.5 — 1.7 в зависимости от условий работы;
• головным оборудованием, которому подчинены другие составляющие элементы комплекта, являются погрузочно-
Условное
обозначение
схем
Типовые структуры механизации
Область
применения
I АН
1 — хранилище склада ВМ;
2 — автодоставщик ВВ;
3 — карьер; 4 — заряжаемый блок;
Н1,2,3 — немеханизированные погрузочно-разгрузочные и зарядные работы
Карьеры с расходом ВВ заводского изготовления от 0.5 до 5 т. т/год
I АП
Карьеры с расходом ВВ заводского изготовления от 2 до 10 т. т/год
1 — хранилище склада ВМ; 2 — автопогрузчик; 3 — автодоставщик ВВ; 4 — карьер; 5 — заряжаемый блок;
Н1,2—немеханизированные разгрузочные и зарядные работы
I ТМ
Карьеры с расходом ВВ заводского изготовления от 10 до 20 и > т. т/год
1 — хранилище склада ВМ; 2 — пункт растаривания и переработки ВВ; 3 — транспортно-зарядные машины (ТЗМ); 4 — карьер; 5 — заряжаемый блок; М — механизированные погрузочно-разгрузочные и зарядные работы
II ТМ
Карьеры с расходом ВВ местного изготовления от 10 до 20 и
> т. т/год
1 — хранилище склада ВМ; 2 — пункт по приготовлению ВВ вблизи мест работ; 3 — ТЗМ; 4 — карьер; 5 — заряжаемый блок; М — механизированные погрузочноразгрузочные и зарядные работы
Условное
обозначение
схем
Типовые структуры механизации
Область
применения
II СМ
Карьеры с расходом ВВ местного изготовления от 10 до 20 и
> т. т/год
1 — хранилище АС; 2 — склад ДТ; 3 — склад ВМ; 4 — пункт по приготовлению эмульсии или раствора АС; 5 — смесительно-зарядная машина (СЗМ); 6 — карьер; 7 — заряжаемый блок; М — механизированные погрузочноразгрузочные и зарядные работы
ОАО <Ураласбест»
ОАО «Ванадий»
Рис. 1. Спрукпура потребления взрывчатых веществ на крупных горнодобывающих предприятиях Уральского региона
разгрузочные механизмы и транспорт-но-доставочные средства;
• предпочтение должно отдаваться комплектам оборудования, при использовании которых, имеют место
минимальные затраты времени на техническое обслуживание и ремонт;
• при комплексной механизации подготовки массовых взрывов на карьерах должен быть обеспечен полный учёт и дозирование ВВ и компонентов во всех
смежных операциях технологического процесса.
В табл. 2 приведены типовые схемы и структуры механизации для подготовки массовых взрывов ло-кальных блоков на рудных карьерах и условия их рационального применения.
Приготовление взрывчатых смесей в условиях горных предприятий вблизи мест их применения, и особенно в смесительно-зарядных машинах, позволяет получать составы, которые в наибольшей степени соответствуют конкретным условиям, а также повысить безопасность взрывных работ и улучшить экологическую обстановку в местах проведения массовых взрывов, за счёт использования составов с нулевым кислородным балансом.
Из горно-добывающих предприятий Уральского региона наиболее крупными являются карьеры ОАО «Ураласбест» и ОАО «Качканарский ГОК «Ванадий».
Структура потребления взрывчатых веществ в 2007 году на этих предпри-
1. Кутузов Б.Н. Взрывные работы. — М.: Недра, 1998.
2. Котяшев А.А., Маторин А.С., Шеменев В.Г. Схемы доставки взрывчатых материалов на горнодобывающие предприятия. // Физические проблемы разрушения горных пород: сборник трудов 3 международной конференции. 9—14 сентября 2002 г.// Абаза (Хакасия) — Новосибирск, Наука,
2003.
3. Котяшев А.А., Маторин А.С., Шеменев В.Г. Схемы подготовки массовых взрывов на горно-рудных предприятиях // Информационно-аналитический бюллетень № 2 // МГУ,
2004.
ятиях приведена на рисунке 1. Из данных, приведенных на рисунке, следует что на крупнейших горнодобывающих предприятиях Урала свыше 98 % используются взрывчатые смеси местного изготовления.
В зависимости от компонентного состава эмульсионных ВВ на этих предприятиях используются при подготовке массовых взрывов на карьерах в основном смесительно-зарядные машины различных конструкций и грузоподъёмности. Технические данные СЗМ для приготовления порэмита 1А и гранэмита марок И-30 и И-50 приведены в работе
(4).
В заключение следует отметить, что одной из основных проблем в горнодобывающей промышленности была и остаётся проблема комплексной механизации работ по подготовке массовых взрывов на карьерах, особенно малой и средней мощности.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Котяшев А.А., Маторин А.С., Меньшиков П.В. Современные технические средства для приготовления эмульсионных взрывчатых смесей в процессе заряжания скважин на карьерах Урала. Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: сборник трудов У1 международной научнотехнической конференции. Чтения памяти В.Р. Кубачека. — Екатеринбург; Уральский государственный горный университет, 2008. — 377 с.
5. Механизация взрывных работ /М.Ф. Дру-кованый, Э.Н. Ефремов, Н.М. Бондаренко и др.
— М.: Недра, 1984.ВШЭ
Коротко об авторах _________________________________________
Котяшев А.А., Маторина А.С., Меньшикова П.В. — ИГД УрО РАН, [email protected]. ги
184
