CC BY
17
ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень / GIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2019;4:41-52
УДК 622.235: 622.73 DOI: 10.25018/0236-1493-2019-04-0-41-52
УПРАВЛЕНИЕ ДРОБЛЕНИЕМ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД ВЗРЫВОМ - ПУТЬ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБОГАТИТЕЛЬНОГО ПЕРЕДЕЛА
А.В. Лещинский1, Е.Б. Шевкун1, Ю.А. Лысак2
1 Тихоокеанский государственный университет, Хабаровск, Россия, e-mail: 000399@pnu.edu.ru 2 ООО «АВТ-Амур», Благовещенск, Россия
Аннотация: Проведен анализ энергозатрат на измельчение железных руд. Установлено, что увеличение длительности динамического импульса обеспечивает при измельчении продуктов взрывного разрушения повышение удельной производительности мельниц. Для условий Дальневосточного месторождения железистых кварцитов с размером зерна магнетита 42— 44 мкм приемлемо именно такое направление — увеличение времени воздействия взрывной волны на разрушаемый массив. Волновое предразрушение облегчает дробление горной массы до кондиционного размера. Горные породы, подвергнутые взрывному предразруше-нию, требуют меньшей энергии на их дальнейшее измельчение при обогащении. При обеспечении многократного циклического воздействия на рудный массив волн напряжения от последовательных взрывов скважинных зарядов с увеличением времени замедления для завершения процесса трещинообразования можно достичь селективного раскрытия зерен магнетита, не прибегая к увеличению удельного расхода взрывчатых веществ. По результатам пятилетнего применения взрывного рыхления горных пород с увеличенными до 150—200 мс интервалами замедления установлено, что увеличенные интервалы замедления при посква-жинном взрывании позволяют в 5—7 раз увеличить общее время действия на массив горных пород многократных знакопеременных нагрузок, прежде всего растягивающих напряжений. Для условий чередования массивов железных руд с участками вскрышных пород предложен способ ведения взрывных работ с учетом зоны предразрушения, с построением модели развития массового взрыва во времени и пространстве для конкретной схемы взрывания.
Ключевые слова: взрывное рыхление железных руд, интервал замедления, измельчение, концентрат, опережающее разрушение породы, увеличенные интервалы задержки, одиночные взрывные скважины, образование систем трещин, силы сжатия и растяжения в породе. Для цитирования: Лещинский А. В., Шевкун Е. Б., Лысак Ю. А. Управление дроблением железных руд взрывом — путь повышения эффективности обогатительного передела // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2019. - № 4. - С. 41-52. DOI: 10.25018/0236-14932019-04-0-41-52.
Control of iron ore fragmentation by blasting—way of improvement of processing efficiency
A.V. Leschinsky1, E.B. Shevkun1, Yu.A. Lysak2
1 Pacific National University, Khabarovsk, Russia, e-mail: 000399@pnu.edu.ru 2 Open Company «AVT-Amur», Blagoveshchensk, Russia
Abstract: Energy consumption of iron ore milling is analyzed. It is emphasized that ore milling aimed to dissociate mineral grains is the most energy-consuming and expensive process in the production
© A.B. ^e^MHCKMM, E.B. LUeBKyH, W.A. ^bicaK. 2019.
chain of concentrate. It is found that stretching of the dynamic impulse improves specific output of milling of explosive rupture products. For the conditions of the Far East ferruginous quartzite deposit with magnetite grains 42-44 |m in size, this trend of extension of rock mass exposure time under explosion wave is highly suitable. Wave pre-failure facilitates rock crushing down to standard quality size. Rocks subjected to explosive pre-rupture consume less energy in milling. Under multiple cyclic effect produced on rocks and ore body by stress waves of subsequent blasting with longer delays for better fracturing, it is possible to achieve selective dissociation of magnetite grains at the same explosive consumption. From the results of five years-long experience of rock shattering by blasting at increased delay intervals to 150-200 ms, it is found that the increased delay intervals in successive blasting of holes enable a 5-7 time increase in exposure time of rock mass under multiple alternative loads, first of all, under tensile stresses. For the conditions of alternations of iron ore and overburden areas, it is suggested to carry out blasting with pre-failure zone generation with modeling large scale blast propagation in space and time for the specific blast pattern.
Key words: explosive shattering of iron ore, delay interval, milling, concentrate, advance rock fracture, extended delay intervals, single blast holes, joint system formation, compression and tension forces in rocks.
For citation: Leschinsky A. V., Shevkun E. B., Lysak Yu. A. Control of iron ore fragmentation by blasting—way of improvement of processing efficiency. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byul-leten'. 2019;4:41-52. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-04-0-41-52.
Введение
Анализ эффективности процессов добычи и переработки минерального сырья показывает, что энергетические затраты поглощают около 20% всей вырабатываемой в мире энергии, а извлекаемый полезный продукт составляет лишь 2—6% от извлеченной горной массы [1]. Для получения конечного продукта обогащения (концентрата) во всем мире применяются «энергопожирающие» технологии, которые призваны в ходе процесса дезинтеграции или раскрытия обеспечить физическое выделение одного или группы извлекаемых минералов из вмещающих пород.
Предпринятые в 70—90-х гг. прошлого столетия попытки разобраться в этих вопросах не получили должного развития, несмотря на разработанную методологию и концепции [2]. Совместить повышение показателей буровзрывных работ на добычных работах (заданное качество дробления руды, малый ее развал, хорошую проработку подошвы уступа) и при обогащении (снизить энергоемкость дробления, измельчения, расход мелю-
щих тел, повысить извлечение и выход концентрата) пытались рациональным размещением оптимального количества ВВ в массиве и увеличением КПД энергии взрыва [3]. Вопрос оптимального удельного расхода ВВ был основательно проработан с позиций добычных работ, но в значительно меньшей степени — с позиций обогатительных.
Рациональная организация процесса рудоподготовки должна предусматривать подготовку рудной массы к дроблению (к раскрытию минералов) и измельчению (само раскрытие). Современная практика организации процессов рудоподготовки, так или иначе, сопровождается избыточным переизмельчением. Полное освобождение минерала (раскрытие) путем простого сокращения размера куска в таких процессах возможно лишь при измельчении его до крупности наименьшего размера минерального зерна, т.е. за счет переизмельчения и лишних затрат энергии.
Экспериментальные исследования [4] показали перспективность использования воздействия взрыва на микрострук-
туру горных пород, целесообразность повышения энергозатрат на стадии их взрывного разрушения для увеличения целенаправленного разупрочнения и изменения магнитных свойств.
Согласно положениям, развитым в работах В.И. Ревнивцева и В.А. Чантурии [5, 6], необходимым условием для организации процесса избирательного измельчения является повышение плотности дефектов зерен породообразующих минералов. При взрыве происходит не только разрушение массива на куски, но и накопление микродефектов зерен, от плотности и места развития которых зависят магнитные свойства горной породы как в куске, так и в измельченном состоянии, а также полнота раскрытия зерен, что оказывает прямое воздействие на эффективность магнитной сепарации.
Методы
Многолетние испытания способа взрывной подготовки с повышенным удельным расходом ВВ в условиях Михайловского ГОКа [4] показали, что увеличение интенсивности воздействия взрывов в промышленных условиях с 4 до 6,3 МДж/м3 сопровождается снижением удельного расхода электроэнергии (на дроблении — на 9%, при измельчении — на 4%), выход концентрата увеличивается на 0,7%, а извлечение железа на 1,14% по сравнению с базовыми. На базе теоретических и экспериментальных исследований установлена изменчивость естественных свойств железистых кварцитов в природном массиве под воздействием взрывного нагруже-ния и разработаны рациональные параметры ведения взрывных работ, обеспечивающих повышение селективности раскрытия минеральных зерен и снижение удельных энергозатрат на рудопод-готовку.
Измельчение руды с целью раскрытия минеральных зерен является самым
энергоемким и дорогим процессом в технологической цепочке получения концентрата [3]. Так, если общая энергоемкость получения концентрата на горно-обогатительных комбинатах черной металлургии, перерабатывающих железистые кварциты, составляет 110—115 кВт ■ ч/т, то энергоемкость обогатительного передела в пересчете на 1 т концентрата составляет 90—95 кВт ■ ч/т, в том числе энергоемкость измельчения — 55—60 кВт ■ ч/т.
Суммарная энергоемкость бурения и взрывания в пересчете на 1 т концентрата составляет 2—2,5 кВт ■ ч/т. Отсюда следует, что энергоемкость обогатительного передела составляет 80—82%, в том числе измельчения — 50—52% общей энергоемкости получения концентрата, в то время как суммарная относительная энергоемкость бурения и взрывания не превышает 2% (по 1% на бурение и взрывание). Экспериментальные исследования, проведенные во взрывной камере, показали, что увеличение длительности динамического импульса с 5—6 до 15— 18 мс обеспечивает при измельчении продуктов взрывного разрушения повышение удельной производительности лабораторных мельниц по готовому классу (-50 мкм) с 0,178—0,195 до 0,196— 0,233 кг/(л ■ ч), увеличение выхода свободных зерен магнетита с 71,5—72 до 77,5—85%, снижение богатых сростков магнетита с кварцем с 14—17 до 8—13%, а бедных с 8—9 до 4—6,5%.
Анализируя вышеизложенное, можно сделать вывод о том, что для условий дальневосточного месторождения железистых кварцитов с размером зерна магнетита 42—44 мкм приемлемо именно такое направление — увеличение времени воздействия взрывной волны на разрушаемый массив.
В процессе дробления рудной массы до крупности < 25 мм по всем переделам дробильного комплекса средний расход электроэнергии составляет
3,8 кВт ■ ч/т руды, а при измельчении в мельницах до конечной крупности в 0,042 мм средний расход электроэнергии достигает 91,3 кВт ■ ч/т концентрата. Таким образом, основной расход электроэнергии при дроблении и измельчении рудной массы — 96% — приходится на мельницы.
Одним из новых объектов экспериментальных и теоретических исследований является формирование при взрыве наведенной нарушенности горных пород в области упругого деформирования — предразрушение горных пород [7], которое происходит при взрыве в области, радиус которой существенно превосходит область радиальных трещин. Волновое предразрушение облегчает формирование горной массы и ее дробление до кондиционного размера. Горные породы, подвергнутые взрывному пред-разрушению, требуют меньшей энергии на их дальнейшее измельчение при обогащении.
В работе [8] изложены основы теоретического подхода к изучению особенностей волнового предразрушения горных пород, в котором считается, что микротрещины в области упругого деформирования развиваются под действием импульса растяжения в упругой волне. Определяющими параметрами являются величина импульса растяжения, время его действия и скорость начала развития микротрещины. Показано, что при определенном соотношении величин этих параметров природные зародышевые микротрещины могут прорасти на некоторую величину, что феноменологически трактуется как предразрушение породы. Микроструктурные параметры породы в области упругого деформирования могут существенно изменяться при серии взрывных воздействий, поскольку имеют накопительный эффект. Отсюда следует, что размеры области предразрушения могут увеличиваться при продолжающих-
ся динамических воздействиях на массив, и этот фактор техногенного воздействия на породу следует учитывать. В зависимости от технологических факторов размеры области предразрушения породы могут различаться в несколько раз: показатель соотношения радиусов зоны предразрушения Я и зарядной полости а изменяется от 13 до 90.
Аналогичное мнение о влиянии циклических нагрузок на раскрытие зерен полезного компонента высказано и в работе [1]. Значительная дисперсия упругих и прочностных свойств минералов, физико-механических свойств руд с разными структурными параметрами и характеристиками разрушения, может существенным образом проявиться при кумулятивном характере накопления повреждений, т.е. при циклическом нагру-жении. Особенностью данного типа на-гружения является постепенный рост и накопление трещин, движущихся в поле со сложной структурой микронапряжений, складывающейся в руде, содержащей минералы с разной прочностью и разными деформационными характеристиками. Картина и характер разрушения определяется накоплением нарушений от цикла к циклу и формированием множественной структуры разрушения.
В ходе проведения испытаний образцов на сжатие было установлено, что разрушение во многом зависит от характера прилагаемых нагрузок. Так, если образец нагрузить последовательно несколько раз все возрастающей нагрузкой, то наблюдается интенсивное накопление и развитие нарушений (трещин и микротрещин) — накапливаются необратимые разупрочняющие изменения. Величина разрушающей нагрузки в этих опытах была на 20—30% ниже, чем при обычном однократном нагружении. Установлено, что в результате циклического воздействия сжимающей нагрузкой накопление разрушений происходит
от цикла к циклу, и особенно активно протекают процессы разупрочнения в последних циклах, когда происходит массовое накопление микроразрушений, образуется множественная сетка микротрещин (резко возрастает интенсивность и суммарная акустическая эмиссия). В результате таких воздействий наблюдается множественное разрушение с образованием поверхности в несколько раз большей, чем при обычном (нециклическом деформировании). При этом энергия, запасенная (или требуемая для разрушения) при циклическом воздействии снижается в 1,3—1,4 раза.
К таким же выводам приводят многочисленные моделирования динамики развития трещин в горных породах при изменении внешних воздействий [9—14].
Следовательно, если обеспечить многократное циклическое воздействие на рудный массив волн напряжения от последовательных взрывов скважинных зарядов с увеличением времени замедления для завершения процесса трещи-нообразования, можно достичь селективного раскрытия зерен магнетита и не прибегая к увеличению удельного расхода ВВ.
При переходе на неэлектрические и электронные системы взрывания на горных предприятиях ООО «АВТ-Амур» были выполнены исследования по существенному увеличению интервалов замедления: электронной системой инициирования Davey Tronic с программированием детонаторов на замедление 275 мс по рядам скважин и 300 мс между рядами, а неэлектрической системой инициирования Rionel с замедлением по рядам скважин в 200 мс и между рядами — 150 мс.
Выполненные экспериментальные взрывы позволили в дальнейшем расширить сетку скважин диаметром 215 мм с 5*6 до 7*7 м, увеличить выход взорванной горной массы с 18,9 до 25,7 м3/м,
уменьшить величину удельного расхода ВВ с 0,98 до 0,84 кг/м3 и величину перебура на 1 м при сохранении качества дробления [15]. Отмечено также, что крупные куски горной массы часто разваливаются в забое под воздействием ковша экскаватора или при их обрушении на подошву забоя, что подтверждает существенный рост трещиноватости при длительном многократном воздействии волн напряжения в режиме «сжатие-растяжение», возможном только при таких больших интервалах замедления. В ходе многолетнего применения увеличенных интервалов замедления на предприятиях ООО «АВТ-Амур» было установлено, что и без забойки качество дробления остается высоким, а разброса горной массы за пределы блока практически нет [16].
Результаты
В целом по результатам пятилетнего применения взрывного рыхления горных пород с увеличенными до 150—200 мс интервалами замедления в работе [15] сделаны следующие выводы.
Увеличенные интервалы замедления при поскважинном взрывании позволяют в 5—7 раз увеличить общее время действия на массив горных пород многократных знакопеременных нагрузок, прежде всего, растягивающих напряжений. Растут длина и раскрытие трещин в зоне дробления и их число в зоне пред-разрушения. В первом случае увеличивается возможность проникновения сильно сжатых продуктов взрыва (ПВ) в трещины и активного их расклинивания, что выражается снижением действия ПВ в сторону устья скважины при взрыве следующих зарядов — когда суммарная площадь сечения трещин и пустот, а также пор в ходе разрушения значительно превышает площадь сечения скважины, ПВ получают непосредственный выход в трещины, пустоты и поры, способствуя их развитию, что вызывает интенсивное
падение давления этих газов и снижение скорости и объемов их выброса из устья. Тем самым обеспечивается возможность отказа от применения забойки при сохранении качества дробления пород. Формируются гладкие устойчивые откосы уступов, длительность сохранения таких откосов по факту достигла 5 лет. Во втором — растет общая нарушенность массива, способствующая увеличению количества ослабленных участков, служащих местами зарождения точек разрушения.
Для условий чередования массивов железных руд с участками вскрышных пород предложен способ ведения взрывных работ с учетом зоны предразруше-
ния, с построением модели развития массового взрыва во времени и пространстве для конкретной схемы взрывания с удельными интервалами замедления выше 25 мс/м. Стартовый импульс на взрывание дают одновременно в двух врубовых рядах, расположенных по краям блока, при этом врубовым принимают второй или третий ряд скважинных зарядов от края блока, а интервал замедления во врубовых рядах принимают на одну ступень ниже, чем в перпендикулярном направлении по рядам отбойных скважин.
Выполнение способа ведения взрывных работ с учетом зоны предразруше-ния рассмотрим на примере взрывания
5 6 7
© © © ©
22 23 24 25
© © © ©
39 40 41 42 ©-©-©- <
56 57 58 59
© © © ©
69 о 70 о 71 о 72 о 73 ® «
86 о 87 о 88 о 89 о 90
103 104 105 106 107
о о о о о
120 121 122 123 124 ]
о о о о о
137 138 139 140 141
о о о о о
154 155 156 157 158
о о о о о
171 172 173 174 175
о о о о о
188 189 190 191 192
о о о о о
205 206 207 208 209
о о о о о
222 о 223 о 224 о 225 о 226 © «
239 240 241 242 243 :
о о о о © 1
256 о 257 • 258 о 259 ©
273 274 275 276 277 ;
290 о 291 о 292 о 293 © ©
307 о 308 о 309 о 3*0 о 311 © 1
295 296 297 © © ©
264 U5 © ©
О-
299 © ©
315 316
283 284 ©-©300 ЗОй © ©
317 318 © ©
285 286 ©-©Ж ЗОВ © ©
319 320 © о
151 152 153
• • О
168 169 170
ООО
185 186 187
ООО
219 220 221
ООО
236 237 238
ООО
253 254 255
ООО
270 271 272
ООО
287 288 289
—в-о-о
304 305 306
ООО
321 322 323
ООО
109
Рис. 1. Развитие массового взрыва к 109 мс Fig. 1. Development of mass explosion to 109 ms
блока клиновой схемой скважинными зарядами диаметром 215 мм, расположенными по сетке 6*6 м. Взрыванием с применением неэлектрической системы инициирования с волноводами ИСКРА в поверхностной сети во врубовых рядах системой ИСКРА-П установлено замедление 109 мс, для отбойных скважинных зарядов в рядах, расположенных перпендикулярно врубовым рядам — 176 мс (следующая ступень замедления системы ИСКРА). Инициирование внутрискважинной сети выполнено устройством ИСКРА-С с замедлением 500 мс. Инициирование поверхностной сети скважинных зарядов блока проводят с середины блока по схеме «взрыв в зажиме» (рис. 1).
На рис. 1 скважины показаны черными кружками с номерами скважин над ними, зона разрушения от предыдущих зарядов (заливка серым), тонкими окружностями — зона предварительного разрушения. По рис. 1, можно сделать следующие заключения о процессе развития взрыва с замедлениями 109*176 мс. На рис. 2 — развитие взрыва к 528 мс, в кружках указано от 1 до 10 волн напряжений, прошедших через зону действия конкретного скважинного заряда, в прямоугольниках — от 11 до 20 волн напряжений.
Опыт ведения взрывных работ предприятием «АВТ-Амур» показал, что при расположении врубового ряда во втором или третьем (предпочтительнее) ряду от края взрываемого блока исключается выброс горной массы за последний ряд скважин, поскольку имеется возможность подвижки разрушаемого массива в сторону взорванной горной массы. А старт взрыва от средины блока снижает общее смещение взорванной горной массы, сохраняя контакты руд и пород близкими к естественным.
От стартового взрыва в скважинах 43 и 281 по врубовым рядам на длине
блока в 48 м расположены в обе стороны по 8 скважинных зарядов, взрываемых через 109 мс. За счет использования двух врубовых рядов все заряды блока взрываются комплектами скважин — от 2 (в стартом комплекте и при замедлениях 528 мс, 704 мс, 880 мс и т.д. по вертикальной линии стартовых зарядов) до 4 (замедления 109—352 мс, и др.) и 8 скважин в комплекте (замедления 394, 461—503 мс и т.д. С увеличением расстояния между скважинами комплекта число скважин с наложением волн напряжения уменьшается, вплоть до полного исчезновения к концу развития массового взрыва.
Но всегда между скважинами комплекта присутствует зона разрушения от предыдущих зарядов, исключающая прямое взаимодействие соседних зарядов комплекта путем поглощения до 90% энергии взрыва. Поэтому каждый сква-жинный заряд взрывается обособленно, но зоны предразрушения большинства близко расположенных зарядов комплекта взаимодействуют с наложением. Такое наложение зон предразрушения увеличивает кратность воздействия волн напряжения в окрестностях отдельных скважин. Так, при взрыве уже первого комплекта из двух зарядов при замедлении 109 мс из 46 скважин в зонах предразрушения по окрестностям 36 (56%) скважинных зарядов волны напряжения прошли дважды, причем пришли из противоположных направлений, а по окрестностям 12 скважин (19%) волны напряжения прошли трижды за счет перекрытия зон предраз-рушения от скважинных зарядов 42, 44 в верхнем врубовом ряду и 280, 282 — в нижнем. Волны напряжения поглощаются в зоне разрушения, производя дополнительное дробление пород в этой зоне, что необходимо учитывать при построении последующих зон предразру-шения — они выглядят в виде секторов различной конфигурации. Окрестности
скважин, попадающих в зону перекрытия секторов зоны предразрушения, подвергаются одновременному воздействию двух волн напряжения (выделены цветом). Цифрами в обрамлении указано количество волн напряжений, прошедших через окрестности конкретного скважинного заряда от взрыва скважин-ных зарядов предшествующих ступеней замедления, а время замедления от старта обозначено над и под схемой.
Радиус зоны разрушения может достичь предельной величины в 40 радиусов заряда (Яз) [17], а радиус зоны предразрушения — величины в (200—250)Яз, т.е. 22—27,5 м [7, 8]. Для графического построения взаимодействия зон пред-
разрушения размер зоны разрушения принимаем до 8 м, а зоны предразру-шения — 50 м.
На интервале замедления 528 мс (рис. 2) происходит встречное наложение зон предразрушения от взрыва зарядов скважины 94 со стороны верхнего врубового ряда и скважины 230 со стороны нижнего врубового ряда на окрестности скважинных зарядов 161— 163 (выделены цветом). К этому моменту в районе отдельных скважин произошло 14—15 циклических нагружений и, следовательно, накопление разрушений от цикла к циклу.
На интервале замедления 922 мс (рис. 3) через район скважинных заря-
1 2
о ©
18 19
© ©
3S 36 ©-©
52 S3
© ©
69 70
о ®
86 87
о ©
103 104
о о
120 121
3 4
© ®
20 21
© ©
37 38
54 55
© ©
71 72
© ©
88 89
© ©
105 106
© ©
122 123
5 6 7
[ГЦ Щ] р
и?Г
528
12 13
)□!] QT] [Щ
. 30
m
137 138 139 140
154 155 156 157
171 172 173 174
189 19* 191
ЕЗ 03 Е3(
90 91 92 4
Щ] ЕЗ 03 03
107 108 109 110
0 0 0 0
124 125 126 127
© © © ©
141 142 143 144
• ®х® ©
158 159 160 161
205 206 о о
222 223
о ©
239 240
о ©
256 257
© ©
273 274 ©-©290 291 © ©
308 309
о ©
207 208
© ©
224 225
© ©
241 242
© ©
258 259
© ©
275 276 ®-©1
292 293
© ©
310 311
© ©
175 176 177 178
о © © ®
192 193 194 Г95
© © © ®
¿09 210 211 212
©©ИИ
226 227 228 229
03 03 03 03
Ш 244 245
оз оз оз ЕД
Шжш
Г94 97 98
• ED ИЗ ИЗ И
111 112 ИЗ 114 115
03 И 03 © ©
128 129 130 131 132 © © © ©/©
145 146 147 148 149
© © © © о
162_163 \М 165 166
ООО
179 180 181 182 183
© © © © о
196 197 198 199\200 © © © © ©
213 214 215 216 2^7
QU Q3 [13 © ©
230 231 232 233 234
« ЕЗ 03 03 ЕЗ
249 250 25 J
ЕЗ ЕЗ ЕЗ
268 m
14 15
© ©
31 32
© ©
48 49 ®-®"
65 66
© ©
82 83
© ©
99 100
© ©
116 117
© ©
133 134
16 17
© О
33 34
© ©
50 51 ©"©
67 68
© ©
84 85
© о
101 102
© о
118 119
о о 135 136
150 151 152 153
167 168 169 170
184 185 186 187
201 202 203 204
на
312 ЩВг «___
ЕЗ ЕЗ Е3(
m
^^ 319
)ЕЗ ЕЗ ЕЗ
218 219
© ©
235 236
© ©
252 253
© ©
269 270
© ©
286 287
D-®
303 304
© ©
320 321
© ©
220 221 о о
237 238 © о
254 255
271 272
© ©
288 28»
© ©
305 306
© ©
322 323 © о
Рис. 2. Развитие массового взрыва к 528 мс Fig. 2. Development of mass explosion to 528 ms
Рис. 3. Развитие массового взрыва к 922 мс Fig. 3. Development of mass explosion to 922 ms
дов 161—163 проходят одновременно четыре волны напряжения от взрыва зарядов в скважинах 109, 113, 211, 215, а общая зона предразрушения от врубовых рядов, в которой происходит встречное наложение волн напряжений охватывает пять рядов скважин в средней части блока. В конце массового взрыва наибольшее число волн напряжения, прошедших от двух врубовых рядов с взаимным наложением через зону скважин среднего ряда, зарядов достигло 34, в то время как для скважин от одного врубового ряда этот показатель составил 25. Аналогичная картина наблюдается за пределами взрываемого блока — соотношение 21 к 16.
Обсуждение
Таким образом, предложенный учеными ТОГУ способ ведения взрывных работ с учетом зоны предразрушения позволяет повысить число волн напряжений, проходящих через район скважинных зарядов в средней части взрываемого блока на 31—36%, и тем самым увеличить ослабление горных пород в районе каждой взрываемой скважины в процессе развития массового взрыва, в сравнении с применяемыми схемами взрывания.
Если в этой зоне будет расположено рудное тело, это позволит максимально увеличить микротрещиноватость железных руд.
Опираясь на исследования в работе [3], можно ожидать снижения энергоемкости измельчения железных руд на 5— 10% — на 4,5—9,0 кВт ■ ч/т концентрата. При стоимости электроэнергии 3,34 руб. снижение затрат укрупненно составит 15—33 руб./т концентрата. При проектной производительности комплекса измельчения 7,5 млн т/год на 4-х мельницах с мощностью двигателей по 4500 кВт экономия затрат на электроэнергию может составить 112,5—247,5 млн руб./год. Кроме того, ожидается увеличение производительности обогатительной фабрики за счет снижения степени измельчения железной руды, уменьшение удельных затрат на замену мелющих тел и футеровки мельниц, и пр.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Заключение
По результатам пятилетнего применения взрывного рыхления горных пород с увеличенными до 150—200 мс интервалами замедления установлено, что увеличенные интервалы замедления при поскважинном взрывании позволяют в 5—7 раз увеличить общее время действия на массив горных пород многократных знакопеременных нагрузок, прежде всего растягивающих напряжений.
Для условий чередования массивов железных руд с участками вскрышных пород предложен способ ведения взрывных работ с учетом зоны предразруше-ния с построением модели развития массового взрыва во времени и пространстве для конкретной схемы взрывания.
1. Хопунов Э.А. Селективное разрушение минерального и техногенного сырья (в обогащении и металлургии). — Екатеринбург: ООО «УИПЦ», 2013. — 429 с.
2. Ревнивцев В. И., Гапонов Г. В., Зарогатский Л. П. и др. Селективное разрушение минералов / Под ред. В. И. Ревнивцева. — М.: Недра, 1988. — 286 с.
3. Гончаров С.А. Оптимизация дробления руды в забое — резерв повышения эффективности обогатительного передела // Горный журнал. — 1988. — № 10. — С. 55—57.
4. Гзогян Т. Н. Интенсификация процессов рудоподготовки и обогащения железистых кварцитов на основе энергетических воздействий: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — М.: ИПКОН РАН, 1991. — 18 с.
5. Ревнивцев В. И. О рациональной организации процесса раскрытия минералов в соответствии с современными представлениями физики твердого тела // Совершенствование и развитие процесса подготовки руд к обогащению. Труды Механобра. Вып. 140. — Л., 1975. — С. 153—168.
6. Чантурия В.А. Современные проблемы обогащения минерального сырья в России // Обогащение руд. — 2000. — № 6. — С. 3—8.
7. Одинцев В. Н. Оценка влияния давления во взрывной полости на предразрушение пород // Взрывное дело. — 2016. — № 115/72. — С. 5—17.
8. Кочанов А. Н, Одинцев В.Н. Теоретическая оценка радиуса области предразрушения пород при камуфлетном взрыве // Взрывное дело. — 2015. — № 113/70. — С. 41—54.
9. Халкечев Р. К., Халкечев К. В. Управление селективностью разрушения при дроблении и измельчении горных пород на основе методов подобия и размерности в динамике трещин // Горный журнал. — 2016. — № 6. — С. 64—66.
10. Momeni A., Karakus M., Khanlari G. R., Heidari M. Effects of cyclic loading on the mechanical properties of a granite. — International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. Vol. 77, July 2015, Pp. 89—96.
11. Xiaodong Fu, Qian Sheng, Yonghui Zhang, Jian Chen. Application of the discontinuous deformation analysis method to stress wave propagation through a one-dimensional rock mass. — International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. Vol. 80. December 2015, Pp. 155—170.
12. Аkаndе J. М., Lawal А. I. Optimization of Blasting Parameters Using Regression Models in Ratcon and NSCE Granite Quarries. — Ibadan, Оуо State, Nigeria // Geomaterials. 2013. Vol. 3. No 1. Pp. 28—37.
13. Haeri H., Shahriar K., Fatehi Marji M., Moarefvand P. Experimental and numerical study of crack propagation and coalescence in precracked rock-like discs // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2014. Vol. 67. Pp. 20—28.
14. Liu T., Cao P., Lin H. Damage and fracture evolution of hydraulic in compressionshear rock cracks // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2014. Vol. 74. Pp. 55—63.
15. Шевкун Е. Б., Лещинский А. В., Лысак Ю. А., Плотников А. Ю. Особенности взрывного рыхления при увеличенных интервалах замедления // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № 4. — С. 272—282.
16. Митюшкин Ю. А., Лысак Ю. А., Плотников А. Ю., Ружицкий А. В., Шевкун Е. Б., Лещинский А. В. Оптимизация параметров взрывных работ увеличением интервалов замедления // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 4. — С. 341—348.
17. Юровских А. В. Разработка модели разрушения горных пород на квазистатической стадии действия взрыва: Дис.... канд. техн. наук: 25.00.20: Санкт-Петербург, 2003. — 119 с. EES
REFERENCES
1. Khopunov E. A. Selektivnoe razrushenie mineral'nogo i tekhnogennogo syr'ya (v obogash-chenii i metallurgii) [Selective destruction of mineral and technogenic raw materials (en-richment and metallurgy)]. Ekaterinburg, OOO «UIPTS», 2013, 429 p.
2. Revnivtsev V. I., Gaponov G. V., Zarogatskiy L. P. Selektivnoe razrushenie mineralov. Pod red. V. I. Revnivtseva [Selective destruction of minerals. Revnivtsev V. I. (Ed.)], Moscow, Nedra, 1988, 286 p.
3. Goncharov S. A. Optimization of crushing of ore in the mine — a reserve for increasing the efficiency of the enrichment processing. Gornyy zhurnal. 1988, no 10, pp. 55—57. [In Russ].
4. Gzogyan T. N. Intensifikatsiya protsessov rudopodgotovki i obogashcheniya zhelezistykh kvartsitov na osnove energeticheskikh vozdeystviy [The intensification of the processes of ore preparation and enrichment galesigrained quartzite on the basis of energy impacts], Candidate's thesis, Moscow, IPKON RAN, 1991, 18 p.
5. Revnivtsev V. I. On the rational organization of the process of disclosure of minerals in accordance with modern concepts of solid state physics. Sovershenstvovanie i razvitie protsessa podgotovki rud k obogashcheniyu. Trudy Mekhanobra. Issue 140. Leningrad, 1975, pp. 153— 168. [In Russ].
6. Chanturia V. A. Modern problems of mineral raw material enrichment in Russia. Obogash-chenie rud. 2000, no 6, pp. 3—8. [In Russ].
7. Odintsev V. N. Evaluation of the influence of pressure in the explosion cavity on pre-dras-udenie rocks. Vzryvnoe delo. 2016, no 115/72, pp. 5—17. [In Russ].
8. Kochanov, A. N., Odintsev, V. N. Theoretical estimation of the radius of the area of rock pre-destruction in a camouflage explosion. Vzryvnoe delo. 2015, no 113/70, pp. 41—54.
9. Khalkechev R. K., Khalkechev K. V. Control of selectivity of damage during the crushing and grinding of rocks on the basis of methods of similarity and dimensionality in the dynamics of cracks. Gornyy zhurnal. 2016, no 6, pp. 64—66. [In Russ].
10. Momeni A., Karakus M., Khanlari G. R., Heidari M. Effects of cyclic loading on the mechanical properties of a granite. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. Vol. 77, July 2015, Pp. 89—96.
11. Xiaodong Fu, Qian Sheng, Yonghui Zhang, Jian Chen. Application of the discontinuous deformation analysis method to stress wave propagation through a one-dimensional rock mass. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. Vol. 80. December 2015, Pp. 155—170.
12. Аkаndе J. М., Lawal А. I. Optimization of Blasting Parameters Using Regression Models in Ratcon and NSCE Granite Quarries. Ibadan, Оуо State, Nigeria. Geomaterials. 2013. Vol. 3. No 1. Pp. 28—37.
13. Haeri H., Shahriar K., Fatehi Marji M., Moarefvand P. Experimental and numerical study of crack propagation and coalescence in precracked rock-like discs. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2014. Vol. 67. Pp. 20—28.
14. Liu T., Cao P., Lin H. Damage and fracture evolution of hydraulic in compressionshear rock cracks. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2014. Vol. 74. Pp. 55—63.
15. Shevkun E. B., Leshchinskiy A. V., Lysak Yu. A., Plotnikov A. Yu. Features explosive loosening with extended intervals of delay. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2017, no 4, pp. 272-282. [In Russ].
16. Mityushkin Yu. A., Lysak Yu. A., Plotnikov A. Yu., Ruzhitskiy A. V., Shevkun E. B., Leshchinskiy A. V. Optimization of blasting parameters with increase in intervals of delay. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2015, no 4, pp. 341—348. [In Russ].
17. Yurovskikh A. V. Razrabotka modeli razrusheniya gornykh porod na kvazistaticheskoy sta-dii deystviya vzryva [Development of a model of fracture of rocks on quasistatic-tion stage of explosion], Candidate's thesis, Saint-Petersburg, 2003, 119 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Лещинский Александр Валентинович1 — доктор технических наук, профессор, доцент, e-mail: 000399@pnu.edu.ru, Шевкун Евгений Борисович1 — доктор технических наук, профессор, доцент, e-mail: ev.shevkun@yandex.ru, Лысак Юрий Алексеевич — генеральный директор,
000 «АВТ-Амур», e-mail: Lysak-y@pokrmine.ru,
1 Тихоокеанский государственный университет.
Для контактов: Лещинский А.В., e-mail: 000399@pnu.edu.ru.
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
A.V. Leschinsky1, Doctor of Technical Sciences, Professor, Assistant Professor, e-mail: 000399@pnu.edu.ru, E.B. Shevkun1, Doctor of Technical Sciences, Professor, Assistant Professor, e-mail: ev.shevkun@yandex.ru, Yu.A. Lysak, General Director, Open Company «AVT-Amur», e-mail: Lysak-y@pokrmine.ru, 675000, Blagoveshchensk, Russia, 1 Pacific National University, 680035, Khabarovsk, Russia. Corresponding author: A.V. Leschinsky, e-mail: 000399@pnu.edu.ru.
На XII Конгрессе обогатителей стран СНГ. 26—28 февраля 2019 г.
