CC BY
108
© В.Н. Сытенков, П. А. Шеметов, И.П. Бибик, 2006
УДК 622.81
В.Н. Сытенков, П.А. Шеметов, И.П. Бибик
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ ЭМУЛЬСИОННЫХ ВВ В НАВОИЙСКОМ ГМК
Семинар № 12
Ту абота в условиях рыночной эко-
-I номики обусловила перед специалистами Навоийского ГМК необходимость поиска путей снижения себестоимости добываемого сырья. Взрывные работы являются одной из основных и весьма затратных операций при добыче. На долю взрывных работ приходится 26,5 % от общих затрат, из них половину составляют расходы на приобретение взрывчатых веществ (ВВ). На современном уровне развития горнодобывающих предприятий взрывные работы являются одним из источников снижения затрат и повышения рентабельности производства за счет совершенствования уже имеющихся технологий применения ВВ или освоения собственного производства ВВ.
Отличительные особенности строения рудных тел месторождения Мурунтау состоят в том, что они рассматриваются как крупный, неправильной формы штокверк, состоящий из массива метаморфизован-ных скальных пород сложной структуры, неоднородных как по физико-
механическим свойствам, так и по трещиноватости. Коэффициент крепости по Протодьяконову изменяется в интервале 9-14 и более, а блочность - от 0,15 до 1,5 м. Вместе с тем, до 27,0 % пород в контурах карьера представлены трудно и весьма трудновзрываемыми породами. Породы карьера частично, до 30 %, обводнены техногенными водами.
Особенности месторождения Мурун-тау и введение в 2002 г. в эксплуатацию завода по производству эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ) типа Нобелит и Нобелан по технологии фирмы «Орика» в Навоийском ГМК позволило ликвидировать дефицит ВВ на комбинате и предопределили следующие направления совершенствования взрывных работ:
- повышение эффективности БВР в результате внедрения эмульсионных ВВ;
- механизации заряжания скважин при помощи смесительно-зарядных машин (СЗМ);
- оптимизация основных параметров массовых взрывов в карьере с помощью ЭВМ;
- разработка сейсмобезопасной технологии ведения взрывных работ.
Эффективное взрывание горных пород можно обеспечить только при высоком качестве ЭВВ, которое определяется качеством исходного сырья, параметрами технологического оборудования, строгим соблюдением технологической дисциплины. Выполнены исследования и опытнопромышленные работы по использованию при изготовлении ЭВВ сырьевых компонентов и расходных материалов, поставляемых от разных поставщиков.
Выполнен анализ производительности смесительно-зарядных машин типа Heavy ANFO с разными типами ЭВВ: Нобелан 2060, Нобелан 2070, Нобелан 2080, Нобелан 2090. Так как производительность шнекового транспортера СЗМ зависит от
325
320
40
30
20
10
m, %
Рис. 1. Зависимость производительности СЗМ ^ сзм) при изготовлении и зарядке скважин ЭВВ типа Нобелан от массовой доли эмульсионной матрицы (т)
плотности заряжаемого ВВ, то при изготовлении ЭВВ с уменьшением эмульсионной матрицы, увеличивается его плотность. Для снижения нагрузки на привод шнека, автоматизированная система управления снижает количество оборотов шнека, в результате чего снижается производительность СЗМ при изготовлении ЭВВ с малым процентом эмульсионной матрицы. Установлено, что наибольшая производительность достигается при изготовлении и зарядке скважин ЭВВ типа Нобелан 2080 и составляет 350 кг/мин (рис. 1).
Основываясь на результатах опытнопромышленных взрывов, разработан рациональный ассортимент ЭВВ для пород карьера Мурунтау, исходя из условия оптимальной производительности СЗМ. Для заряжания сухих скважин в средне- и трудновзрываемых породах - Нобелан 2070, Нобелан 2080; сухих скважин в лег-ковзрываемых породах - игданит и Нобе-лан 2080; обводненных скважин - Нобе-лит 2030.
По-нашему мнению, по производительности, техническому оснащению и надежности в эксплуатации зарядная тех-
Рис. 2. Заряжание скважин Нобеланом при помощи СЗМ типа Heavy ANFO
Таблица 1
Эксплуатируемые СЗМ
Оборудов ание Вместимость, т Количество оборудования в эксплуатации, ед Заряжаемые ВВ
Зарядные машины МЗ-4 25.7 2 Игданит
Зарядные машины МЗ-8 8.0 1 Игданит
СЗМ DN RP 20.0 2 Нобелит
СЗМ Heavy ANFO 12.0 4 Нобелан
СЗМ Heavy ANFO 20.0 3 Нобелан
ника, производимая в России, в определенной степени копируя зарубежную, значительно уступает ей в части компьютеризации и автоматизации процессов заряжания скважин, обеспечения обратной связи, позволяющей контролировать параметры ВВ в заряжаемых полостях. В связи с этим, для завода по производству ЭВВ приобретены смесительно-зарядные машины на базе тягачей «Скания-340» зарядное оборудование «Трейдстар». Заряжание скважин Нобеланами и Нобелитами осуществляется механизированным способом при помощи СЗМ (рис. 2) типа Heavy ANFO и DN RePump соответственно. При заряжании взрывных скважин компьютерная система СЗМ способна производить ассортимент из 12 наименований ЭВВ с разными физикохимическими и взрывчатыми показателями и их смешивание, согласно выбранного оператором-взрывником рецепта, т.е. позволяет оптимизировать заряд в зависимости от стратиграфии пород по глубине скважины. Эксплуатируемые в Навоий-ском ГМК СЗМ приведены в табл. 1.
Специалистами проведены исследования по оптимизации основных параметров буровзрывных работ в карьере с помощью ЭВМ. Для этого проведены опытнопромышленные работы и выполнено районирование пород карьера по удельной энергии, затраченной при взрывной отбойке (рис. 3), в результате которой выделен ряд зон с интервалом изменения от 1,95 до 6,2 МДж/м3. Для каждой зоны установлено оптимальное значение удельной энергии, а также разработан и внедрен
алгоритм оптимизации БВР, что позволило произвести разрежение сеток скважин на рудных блоках с низкой контрастностью руды с сети 5,6 х 5,6 на сеть 6,5 х 6,5. В результате увеличен выход горной массы с 1 п. м. скважины на 3,2 %, что привело к снижению затрат на буровые работы. Алгоритм расчета, основан на произведенном районировании пород карьера по буримости (которая включает в себя в скрытом виде такие механические характеристики пород, как упругие свойства, прочность, пластичность, а также
технологические показатели крепость, вязкость и абразивность) и установленных корреляционных зависимостях этого показателя с величиной удельного расхода ВВ.
К основным исходным данным относят характеристики ВВ, свойства взрываемых пород, сетку расположения скважин, глубину перебура, длину забойки, способ инициирования, интервал замедления, затраты на взрывчатые материалы и буровые работы. Задача оптимизации параметров БВР успешно решена на карьере при помощи программы «Visual Basic» с удобным для пользователя интерфейсом.
Одним из важнейших требований к параметрам БВР является обеспечение во взорванной руде содержания фракции +100 мм до 80 %, что оптимизирует процесс самоизмельчения на гидрометаллургическом заводе. В связи с этим, на карьере разработана и внедрена технология БВР, обеспечивающая интенсификацию взрывного воздействия на дробление руды. В результате выход негабарита в рудной зоне снизился с 1,5 до 0,9+0,02 %. Технология повышает эффективность по-
Рис. 3. Районирование пород карьера по удельной энергии, затраченной при взрывной отбойке
следующих стадий рудоподготовки - механическое дробление и измельчение и позволяет получить экономический эффект в условиях горно-перерабатывающего комплекса. Запуск в эксплуатацию завода по производству ЭВВ потребовал корректировки параметров БВР на карьере Мурунтау применительно к эмульсионным ВВ. Параметры БВР на карьере Мурунтау, обеспечивающие интенсификацию взрывного воздействия на горную массу представлены в табл. 2.
Дальнейшее совершенствование параметров буровзрывных работ на карьерах Навоийского ГМК, снижение затрат на их производство напрямую связано с использованием ЭВВ. При этом увеличение объемов выпуска ЭВВ ведет к дальнейшему снижению его себестоимости.
Для увеличения производительности завода определены оптимальные парамет-
ры и режимы работы технологического оборудования выполнена модернизация модуля загрузки СЗМ, приготовления пакетированных ЭВВ и линии приготовления патронов. Доставка селитры из заглубленного приемного бункера в накопительные емкости осуществляется по пневмопроводу, где происходит частичное разрушение гранул (до 35 %). При этом, в результате жаркого климата Центральных Кызылкумов аммиачная селитра часто спекается в сплошную монолитную массу, в результате, чего погрузка аммиачной селитры из накопительных емкостей в бункеры СЗМ становится невозможной. Специалистами Навоийского ГМК данная проблема решена применением наклонного конвейера для погрузки гранулированной аммиачной селитры непосредственно из приемного бункера в СЗМ.
Таблица 2
Параметры БВР на карьере Мурунтау
Коэффициент крепости по М. М. Прото-дьяконову Высота уступа, м Диа- метр заря- дов, мм Глубина скважин, м Сетка скважин, м Удельный расход, кг/м3
Нобелан Нобелит Игда- нит
10 215 11.5 5.6х5.6 0.92-1.06 1.12-1.20 -
15 215 17.0 5.6х5.6 0.99-1.08 1.16-1.22 -
13-14
10 244 11.0 5.6х5.6 1.10-1.21 1.28-1.34 -
15 244 16.5 5.6х5.6 1.23-1.30 1.23-1.38 -
10 215 12.0 6.5х6.5 0.74-0.84 0.90-0.95 -
15 215 17.5 6.5х6.5 0.76-0.84 0.85-0.90 -
20 215 23.0 6.5х6.5 0.76-0.82 0.86-0.92 -
30 215 33.5 6.5х6.5 0.78-0.84 0.84-0.96
11-13
10 244 11.5 6.5х6.5 0.99-1.04 1.05-1.10 -
15 244 17.0 6.5х6.5 1.00-1.06 1.06-1.14 -
20 244 22.5 6.5х6.5 1.01-1.08 1.10-1.18 -
30 244 33.0 6.5х6.5 1.02-1.10 1.12-1.20 -
10 244 12.0 7.0х7.0 0.90-0.94 0.95-1.03 0.75-0.85
15 244 17.5 7.0х7.0 0.92-0.96 0.97-1.05 0.71-0.80
10-11
20 244 23.0 7.0х7.0 0.92-0.98 0.99-1.06 0.68-0.73
30 244 33.5 7.0х7.0 0.94-0.98 1.00-1.06 0.67-0.70
10 244 12.5 8.0х8.0 0.75-0.84 0.85-0.87 0.65-0.70
15 244 18.0 8.0х8.0 0.75-0.81 0.80-0.85 0.62-0.68
9-10
20 244 23.5 8.0х8.0 0.74-0.80 0.78-0.82 0.64-0.68
30 244 34.0 8.0х8.0 0.68-0.76 0.76-0.79 0.6-0.64
Проектная производительность модуля для производства пакетированного в мешкотару ЭВВ типа Нобелан 2080 была не достаточной для выполнения производственных объёмов. Кроме того, повышенная загрузка в приемный бункер ЭВВ под давлением массы ВВ заклинивала шнековый транспортер. Выполненная модернизация модуля позволила повысить производительность при производстве и расфасовке пакетированного ЭВВ в 3 раза, а также оптимизировать работу СЗМ и модуля.
На линии производства патронирован-ных ЭВВ при подаче патронов из ванны охлаждения наклонным конвейером на го-
ризонтальный конвейер линии упаковки конструкция перегружателя позволяла задействовать только одну часть горизонтального конвейера с подачей патронов на один упаковочный стол. Модернизация горизонтального конвейера и упаковочных столов позволила повысить пропускную способность в 2 раза и полностью задействовать возможности машины патронирования.
В результате исследований выполнен комплекс работ, обеспечивающих устойчивость бортов карьеров и защиту объектов циклично-поточной технологии
(ЦПТ). Технология сейсмобезопасного ведения взрывных работ включает предварительное щелеобразование и взрывание приконтурной зоны шириной 50 м по щадящей технологии. Разработана и внедрена методика управления сейсмовзрывным воздействием массовых взрывов и критерии их оценки. Методика реализована в типовых проектах буровзрывных работ в приконтурных зонах карьеров. В результате стало возможным ведение взрывных работ в непосредственной близости от комплекса ЦПТ при достижении заданного качества дробления горной массы.
На взрывных работах внедрены неэлектрические системы инициирования «Динашок» фирмы «Динамит Нобель» Германии и СИНВ ФГУП «НМЗ «Искра» России. Применение НСИ дало возможность более полно управлять энергией взрыва, а именно: увеличить продолжительность общего времени действия энергии взрыва на массив; снизить сейсмическое действие взрыва; исключить канальный эффект; иметь возможность задания формы развала горной массы. Снижение сейсмического действия взрыва крайне
важно при производстве БВР в прикон-турной зоне и вблизи объектов ЦПТ, особенно для карьеров, имеющих значительную глубину и применяющих технологию сейсмобезопасного взрывания для защиты от нарушений прибортового массива. При применении НСИ значительно улучшается организация горных работ в приконтурной зоне. Следует сказать, что, несмотря на наличие входного контроля, от заводов-изготовителей продолжают поступать НСИ, не соответствующие требованиям технических условий, что приводит к отказам зарядов, влекущим за собой простои горного оборудования. Как показывает проведенный с 2000 по 2004 гг. анализ, 50 % отказов так или иначе, связаны с недостаточно высоким качеством НСИ.
Таким образом, повышение производительности труда, осуществление комплексной механизации взрывных работ, отсутствие человека при непосредственном контакте с ВВ создают широкие перспективы для использования ЭВВ на открытых и подземных работах Навоийского ГМК и горных предприятиях республики.
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------------
Сытенков В.Н. - главный инженер Центрального Рудоуправления НГМК, академик Академии горных наук России, профессор, доктор технических наук,
Шеметов П.А. - начальник рудника Мурунтау Центрального Рудоуправления НГМК, кандидат технических наук,
Бибик И. П. - заместитель главного инженера по НТ Центрального Рудоуправления НГМК, кандидат технических наук.
