Влияние параметров системы разработки на выход мраморных блоков товарной кондиции Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Г.Д. Першин, Г.А. Караулов, Н.Г. Караулов, А.Г. Караулов, 2014

УДК 622.35:622.013.364

Г.Д. Першин, Г.А. Караулов, Н.Г. Караулов, А.Г. Караулов

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ НА ВЫХОД МРАМОРНЫХ БЛОКОВ ТОВАРНОЙ КОНДИНИИ

Предложена методика определения оптимальной высоты добычного уступа по критерию минимизации удельных эксплуатационных затрат на отделение монолита камня от массива породы канатно-алмазной машиной с учетом показателя товарности блоков, отражающего его ценность через минимальный объем. Разработана методика расчета оптимального направления развития фронта горных работ. Систематизированы варианты обработки и переработки сырья, добываемого в карьере. Ключевые слова: мраморные месторождения, мраморные блоки, карьер, ценность товарных блоков, камнеобрабатывающий завод, распиловка блоков.

Особенностью залегания мраморных месторождений является многосистемная естественная трешиноватость горного массива, что формирует в нем природные отдельности разного объема. В процессе добычных работ на естественные треши-ны массива накладываются пропилы, образуюшие искусственно созданные отдельности различного объема. При последуюшей разделке и пассировке этих объемов получают товарные блоки правильной геометрической формы.

Ценность товарных блоков зависит от их объема. Для производства облицовочных и строительно-архитектурных изделий из мрамора применяют в основном блоки объемами свыше 3 м3 (I и II группа ГОСТа 9479-98 «Блоки из природного камня для производства облицовочных изделий»), при которых обеспечивается высокая техническая производительность современных камнеобрабатываюших линий и снижаются удельные технологические потери блочной продукции.

Выход блоков товарной кондиции (свыше 3 м3) зависит от параметров системы разработки месторождения, главными из которых являются высота уступа, ширина заходки и на-

правление фронта добычных работ

[1]. Именно эти параметры определяют объемы монолита отделяемого от массива и его расположение относительно основной системы природных трешин, влияя на выход блоков из горной массы.

Из блоков I и II групп возможно изготовление слэбов, стоимость которых в 2-3 раза выше стоимости модульной плитки, получаемой из блоков НИ групп (объемом более 0,7 м3).

В разработанных ранее методиках

[2], обоснование оптимальной высоты уступа производилось без учета после-дуюшей переработки блоков в камне-обрабатываюшем цехе (КОЦ), а именно, не учитывалась разница в стоимости блоков и эффективности их переработки в зависимости от объема и соответствия группам ГОСТа 9479-98.

Как показывают расчеты, на Воскресенском камнеобрабатываюшем заводе эффективность распиловки блоков I и II групп на 25-30% выше (за счет снижения удельных технологических потерь блочной продукции, а также повышения коэффициента использования оборудования), чем распиловка блоков III группы. Как видно из графика (рис. 1), с ростом объема

блока уменьшается время на производство одного и того же числа плит-заготовок. При пилении блоков объемом 3 м3 и более получается в 1,4 раза больше плит заготовок, чем при пилении блоков меньших объемов.

Таким образом, с увеличением объема добываемого блока повышается цена его реализации, а также эффективность распиловки на современных камнеобрабатываюших линиях. В соответствии с чем предлагается методика определения оптимальной высоты добычного уступа по критерию минимизации удельных эксплуатационных затрат на отделение монолита камня от массива породы канатно-ал-мазной машиной с учетом показателя товарности блоков, отражаюшего его ценность через минимальный объем. Работа системы «карьер-камнеобра-батываюшее производство» должна быть всегда направлена на выпуск более дорогостояшей продукции, например слэбов, что предполагает нижний предел объема блока 3 м3.

Следовательно, при обосновании параметров системы разработки необходимо учитывать ценность блоков как при реализации, так и переработке на готовые изделия в зависимости от объема.

Для нахождения оптимального значения высоты уступа (монолита) с учетом минимального объема блока, со-ответствуюшего той или иной группе ГОСТа, получено оптимизационное выражение [3].

'1 + л""

Н°" = Ь°

1 - л

(1)

л = 0,35 ности (V

» Л

72

мин

- показатель блоч-минимальный объем бло-

ит /

ка по группе ГОСТа, м3; Кт - коэффициент интенсивности трешиноватости горного массива м2/м3).

Таким образом, показатель л зависит от интенсивности трешинова-тости массива и мимнимального объема блока с которого ведется подсчет коэффициента выхода блоков по участку месторождения (рис. 1). Показатель п увеличивается с 0,28 до 0,77 (рис. 2), (параметры трешин и размеры монолита приняты для условий Коелгинского и Редутовского месторождения), если в первом случае учитывать в качестве минимального блока объем V . = 0,7 м3, а во втором Vm¡л = 5,0 м3, т.е. для первого варианта расчет выхода продукции вести для 1-111 категории блочности, согласно ГОСТ 9479-98, а во втором варианте только для I категории. Минимальный объем добытого блока необходимо выбирать из условия, выгодной реа-

15 14

& 12

§

13 3 „ М 10

ЕМЭ,

§ а 6

ф о я р я с 4

§

с §

ё* £ §

X

0.5

0,6

где оптимальная высота пропила Ь°п для абсолютно монолитного массива когда коэффициент выхода блоков из него равен единице ( Кв);

^гг2 ч 0,208

ю

0,8

/

| у

2

2 4 6

Объем добы ваемых блоков, V, м3

Алмазно-дискс вый ст анок

Штр ипсов ый ста нок

/

Рис. 1. Результаты технико-экономического анализа стоимости продукции и коэффициента использования кам-необрабатываюшего оборудования от объема добываемых блоков месторождений: 1 - Коелгинского; 2 - Полоцкого; 3 - Редутовского

а) 0,4

(0 ч: о X 0,3

3 ш ш н ь; I ^ 0,2

5 О 0,1

-е- Г) о 0

3 1 1

2

- - - -

4 6 8

Высота уступа, Н м

10 12

б)

Н ^ I -

О) ш

5. й а £

5 О

I5

о

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

к 1

3

2

J

1 г-" и - -4 -

г-'

10

12

Высота уступа, Н м

Рис. 2. Зависимость коэффициента выхода блоков от высоты уступа (Н) и группы блоков по ГОСТ 9479-98 для Коелгинского месторождения мрамора: 1 - блоки I группы, 2 - блоки 1-11 группы, 3 - блоки 1-111 группы (а) - интенсивность трещиноватости 0,77 м2/м3, б) - интенсивность трещиноватости 0,44 м2/м3)

лизации дорогостоящей готовой продукции изготовленной из него.

Показатель п, являясь критерием товарности добываемых блоков определяет и оптимальную высоту добычного уступа по выражению (1) через минимальный объем блока и степень трещиноватости горного массива (рис. 3). Если за минимальный блок товарной кондиции принять объем V . = 3 м3, то согласно рис. 3 опти-

шт 1 1

мальная высота добычного уступа составит для участков месторождения: со степенью трещиноватости 0,77 м2/м3-- Ноп= 8 м; со степенью трещиноватости 0,44 м2/м3 - Нуоп = 9 м.

Работа системы «карьер-камнео-брабатывающее производство» долж-

на быть всегда направлена на выпуск более дорогостоящей продукции, например слэбов, что обосновывает нижний предел товарности (ценности) блоков объемом не ниже 3 м3.

Следовательно, применение разработанной методики определения высоты добычного уступа для максимального выхода комерческих блоков I и II групп ГОСТа 9479-98, обеспечит максимальную прибыль от реализации добываемого сырья.

Для обеспечения наибольшей прибыли от переработки всего объема добываемого сырья в карьере разработана методика расчета оптимального направления развития фронта горных работ.

?тП ,, аяк

п | д

■ 1 Е

. 0.6- и В - с-

г

-._ ч П 4 1 /

/

н а А'

с С

6 5 4 з £■ 1 0 г 4 6 8 10 1£ Минимальный объем блока, V, мЗ Оптимальная высота уступа,

Рис. 3. Номограмма по определению оптимальной высоты уступа от показателя блочности и минимального объема товарного блока, м3; с интенсивностью трещиноватости (Кит) 0,44 (я); 0,77 (•); 1,12 (а) м2/м3

Рассчитывать оптимальное направление отработки массива мрамора предлагается во взаимосвязи с комплексным использованием мрамора. Задача комплексного использования мрамора должна обеспечивать не только максимум добываемого блочного сырья, но и должна учитывать максимальную прибыль от реализации готовой продукции при переработке всей вынутой горной массы. Для этого необходимо использовать весь объем добываемой горной массы в карьере с минимальными затратами и максимальной прибылью. При добыче мы получаем блоки 1-111 группы по ГОСТ 9479-98, некондиционные блоки, глыбы, окол и шебень, в соответствии с чем методика предусматривает выбор наиболее рациональной схемы распиловки и переработки всего объема сырья. Например, некондиционные блоки можно распилить на мелкоразмерную плитку, сделать колотый камень, либо переработать на шебень

и крошку. Очевидно, что переработка на крошку потребует значительных затрат и не всегда приведет к получению прибыли. Рациональное использование сырья - основной резерв снижения себестоимости готового изделия, а именно горной массы, добытой на карьере, блоков, поступаюших на камнеперерабатываюшие предприятия, полуфабрикатов и образую-шихся отходов камнеобработки.

При ведении добычных работ на мраморном карьере мы получаем следуюшие виды сырья: блоки, соот-ветствуюшие ГОСТ 9479-98, доля которых составляет 20%; некондиционные блоки V = 1 - 2 м3 » 30%; глыбы V = 1 - 0,4 м3 * 20%; окол V = 0,4 --0,1 м3 * 20%; шебень V = 5 - 70 м3 * * 10%.

В настояшее время на мраморных карьерах России некондиционные блоки вывозятся в отвал или, в лучшем случае, реализуются по низкой цене (рис. 4).

Оборудование и процессы:

1 - подготовка к продаже;

2 - алмазно-дисковый станок;

3 - многоканатный станок;

4 - штрипсовый станок;

5 - вывоз автотранспортом в отвал;

6 - производство искусственных блоков;

7 - алмазно-дисковый станок с фиксатором;

8 - дробление бутобоем и отправка на камнекольный пресс;

9 - производство брекчиевид-ных и мозаичных плит;

10 - производство прессованных и формованных плит;

11 - пресс камнекольный;

12 - дробление на муку;

13 - дробление на микрокальцит X ар п ктерные рбъ »ш V, мЗ,

ВИДОВ сырья

Рис. 4. Систематизация технологических схем и комплекса основного оборудования при переработке мрамора: - рекомендуемая технологическая схема; - существующая технологическая схема; 1, 2, 3 и 4 - блоки соответственно I, II, III группы и ТУ; соответственно Ц = 14, 10, 7, 4 тыс. руб./м3 (в условиях Редутовского месторождения); 5 - окол; 6 - щебень; 7 - глыбы

а) 35

30

s s 25

а-

>. 5 20

о. с 15

g

о X 10

M

m 5

0

Категории продукции

б)

35

8s 30

s

s rr 2b

>. a 20

а. 15

er о 10

JÏ m 5

JU

il

* * с/

Категории продукции

Рис. 5. Зависимость выхода продукции по категориям при различных направлениях фронта горных работ на Коелгинском месторождении: 1 - рациональное (западное); 2 - нерациональное (северное) (а) - интенсивность трещиноватости 0,74 м2/м3; б) - интенсивность трещиноватости 0,85 м2/м3)

На рис. 4 систематизированы варианты обработки и переработки сырья, добываемого в карьере. Блоки по ГОСТ можно распилить на алмазно-дисковом станке (рекомендуемый вариант) и получить модульную плитку, можно распилить на штрипсовом станке и получить наиболее ценную продукцию - слэбы, либо реализовать по достаточно высокой цене. В разработанной методике дается возможность выбора рационального варианта по критерию наибольшей прибыли.

Целесообразность распиловки на плитку или слэбы будет зависеть от ряда факторов, таких как: стоимость блоков, объем блоков, наличие трещин, цена готовой продукции и востребованности рынком.

а) б)

Для других видов сырья расчет производится по аналогичной схеме. Некондиционные блоки можно распиливать на модульную плитку на алмазно-дисковых станках, глыбы распиливать на мелкоразмерную плитку малогабаритными станками БТ/1000 итальянского производства с фиксатором блоков. Окол и щебень предлагается использовать для производства брекчиевидных мозаичных плит.

На рис. 5 представлены зависимости выхода продукции по категориям при различных направлениях фронта горных работ (для горно-геологических условий Коелгинского и Реду-товского месторождений).

Из рис. 5, а следует, что западное направление обеспечивает наиболь-

20

Щ 5

S У h 15

a x о i 10

« of T " > s 5

§ <5 m

0

I группа

I группа II группа III группа Продукция

II группа III группа ту

Продукция

Рис. 6. Изменение выручки от реализации сырья, добываемого в карьере формируемого различными направлениями фронта горных работ (1 - рациональное; 2 -нерациональное) в условиях Коелгинского (а) (интенсивность трещиноватости 0,74 м2/м3) и Редутовского (б) (интенсивность трещиноватости 1,12 м2/м3) месторождений

я)

" & а- в-

40U 350 зоо 260 200 150 100 50 О

В

б)

50

I?45

° S 40 gl* I i

|1 25 = J 20 I I 15

I | 10 f & s -H

л „

iL

w

Рис. 7. Изменение выручки от реализации готовой продукции, получаемой из сырья формируемого различными направлениями фронта горных работ в карьере (1 - рациональное; 2 - нерациональное; интенсивность трешиноватости 0,74 м2/м3) в условиях Коелгинского (а) (интенсивность трешиноватости 0,74 м2/м3) и Редутовского (б) (интенсивность трешиноватости 1,12 м2/м3) месторождений

ший выход блоков первой группы, которые являются наиболее ценным сырьем, при этом суммарное увеличение выхода блоков 1-111 группы незначительное - с 43 до 48%. Аналогичные результаты получаются и при интенсивности трешиноватости 0,85 м2/м3 (рис. 5, б).

Анализ рис. 6 показывает, что рациональное направление обеспечивает увеличение выручки от реализации продукции на 13,4% (рис. 6, а) и на 12,5% (рис. 6, б) (при годовых объемах добычи мрамора 90 тыс. м3 и 15 тыс. м3 соответственно) по отношению к нерациональному направле-

1. Косолапое А.И., Невежин А.Ю. Ис-

следование зависимости параметров технологии от пространственной изменчивости

выхода блоков при комбинированной разработке месторождений мрамора. Сборник научных трудов. Магнитогорск, 2007. С.89-96.

нию. Увеличение прибыли обеспечивается за счет продажи блоков I группы, это подтверждает необходимость при оптимизации направления фронта горных работ учитывать не только суммарный выход блоков 1-111 групп, но и соотношение блоков по группам.

Как видно из рис. 7, рациональное направление будет обеспечивать не только наибольшую стоимость добываемого сырья, но также увеличение выручки от реализации готовой продукции на 12,4% (рис. 7, а) и на 9,6% (рис. 7, б) при годовых объемах добычи мрамора 90 и 15 тыс. м3 соответственно.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Першин Г.Д., Караулов Г.А., Караулов Н.Г. Добыча блоков мрамора алмазно-канатными пилами: Учеб. пособие. Магнитогорск: МГТУ, 2003. 103 с.

3. Першин Г.Д., Караулов Г.А., Караулов Н.Г., Караулов А.Г. Обоснование способов комплексного использования мраморного сырья // Вестник МГТУ. 2007. № 1 (17). С. 31-35. ЕИЗ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_

Першин Г.Д. - доктор технических наук, Караулов Г.А. - кандидат технических наук, Караулов Н.Г. - кандидат технических наук,

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Носова Г.И.», e-mail: [email protected],

Караулов А.Г. - горный инженер, «ОАО ММК».

UDC 622.35:622.013.364

AUTOMATED TESTING OF WEB INTERFACES

Pershin G.D., Doctor of Technical Sciences, Karaulov G.A., Candidate of Engineering Sciences, Karaulov N.G., Candidate of Engineering Sciences,

Magnitogorsk State Technical University named after GI Nosov, e-mail: [email protected], Karaulov A.G., Mining Engineer, «OAO MMK».

The author proposes technique for an optimized production bench height by the criteria of minimized operational costs for cable diamond cutting of an in situ stone block off a rock mass, taking into account a stone block vendibility index in terms of the minimum size of a block.

Validation of the mining system parameters considers the stone block value both in sale and processing depending on the block size.

The article reports the results of the technical and economic analysis of the production cost and stone working machine utilization factor subject to the output of stone blocks at Koelginskoe, Polotskoe and Redutovskoe deposits.

The design procedure for optimized mining front advance in a coordinated fashion with comprehensive usage of marble reserves is elaborated. The comprehensive marble reserves usage task must ensure maximum block stone output and take into account maximum profit on sales of the end product in the total extracted rock mass processing.

The extracted raw material treatment and processing scenarios are systematized. The developed procedure offers an option of a rational scenario based on the highest profit criterion.

Key words: marble deposit, marble blocks, open pit mine, marketable block value, stone working plant, block cutting.

REFERENCES

1. Kosolapov A.I., Nevezhin A.Ju. Issledovanie zavisimosti parametrov tehnologii ot prostran-stvennoj izmenchivosti vyhoda blokov pri kombinirovannoj razrabotke mestorozhdenij mramora. Sbornik nauchnyh trudov (. Analysis of the Technology Parameters versus Spatial Variability of Marble Block Output under Combined Mining. Collected Scientific Papers), Magnitogorsk, 2007, pp. 89-96.

2. Pershin G.D., Karaulov G.A., Karaulov N.G. Dobycha blokov mramora almazno-kanatnymi pilami: Ucheb. posobie (Cable-Diamond Cutting of Marble Blocks: Educational Aid), Magnitogorsk, MGTU, 2003, 103 p.

3 Pershin G.D., Karaulov G.A., Karaulov N.G., Karaulov A.G. Vestnik MGTU. 2007, no 1

^_

Практическая механика горных пород

В.И. Борщ-Компониец 2013 г. 322 с.

ISBN: 978-5-98672-342-6 UDK: 622.83

Приведены общие вопросы механики горных пород, позволяющие читателю получить знания, формирующие системное представление о механических закономерностях, протекающих в массивах при проведении горных выработок. Рассмотрены особенности горных пород и напряженного состояния массивов, закономерности проявления горного давления при проведении одиночных и очистных горных выработок, основные положения сдвижения горных пород при подземной и открытой разработке. Описаны методы изучения сдвижения и проявления горного давления, виды анкерного крепления, пучения горных пород.

(17), pp. 31-35.

ГОРНАЯ КНИГА