Исследование буровзрывной подготовки мелов к гидромониторному размыву: Применительно к условиям Лебединского ГОКа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат технических наук Яковлев, Сергей Сергеевич

• Яковлев, Сергей Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Яковлев, Сергей Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ. Lf

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ГИДРОМОНИТОРНО

ЗЕМЛЕСОСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ ВСКРЫШНЫХ

ПОРОД НА КАРЬЕРАХ. g

1.1. Состояние и перспектива применения гидромеханизации на карьерах. g

1.2. Опыт применения гидромеханизации для разработки плотных и пластичных пород. -(2.

1.3. Задачи и методы исследования.2М

2. ПРИНЦИПЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ

ГИДРОМЕХАНИЗИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКИ МЕЛОВ. ф 2.1. Принципы оптимизации параметров гидромеханизированной разработки мелов (БВР и гидромониторный размыв), в зависимости от средневзвешенного размера кусков взорванных мелов. 2У

2.2. Исследование влияния основных параметров БВР на величину средневзвешенного размера кусков взорванных мелов.3g

2.3. Исследование влияния средневзвешенного размера кусков взорванных мелов на эффективность размыва гидромониторноземлесосным комплексом. 5V

Выводы по главе 2 . £

3. МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ

ГИДРОМЕХАНИЗИРОВАННО ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ ПЛОТНЫХ ПОРОД. £g

3.1. Исследование изменения удельных затрат на БВР при различных значениях величины средневзвешенного размера кусков взорванных мелов. gg

3.2. Исследование изменения удельных затрат на гидромеханизированную разработку при различных значениях величины средневзвешенного размера кусков взорванных мелов . g 5" Укрупненный алгоритм методики определения суммарных затрат на разработку мелов. Q

Выводы по главе 3 . л

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ ГИДРОМЕХАНИЗИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКИ ПЛОТНЫХ ПОРОД С БУРОВЗРЫВНОЙ ПОДГОТОВКОЙ к

РАЗМЫВУ (применительно к условиям Лебединского ГОКа). \q\

Расчет оптимальных параметров технологии гидромеханизированной разработки мелов.j[q^

Экологический аспект применения новых типов взрывчатых веществ.^

Выводы по главе 4.-f-fO

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование буровзрывной подготовки мелов к гидромониторному размыву: Применительно к условиям Лебединского ГОКа»

Актуальность работы. Одним из направлений повышения эффективности открытых горных работ является использование гидромеханизации, которая обладает рядом преимуществ, среди которых поточность выполнения технологических процессов, простота и надежность оборудования, высокая производительность труда, относительно небольшие затраты на проведение горных работ.

В настоящее время гидромеханизация достаточно широко применяется в горнодобывающей промышленности при проведении вскрышных работ на железорудных и угольных карьерах, в производстве строительных материалов и гидротехническом строительстве.

Проведенный анализ проектов отработки угольных и железорудных месторождений (разрабатываемых и проектируемых) показывает, что общий объем вскрышных пород, который можно разработать средствами гидромеханизации, составляет порядка 6 млрд.м3, а годовые объемы гидровскрышных работ могут быть значительно увеличены и доведены до 100 млн.м3 в год. В частности, на гидроучастке Лебединского ГОКа средствами гидромеханизации ежегодно разрабатывается порядка 4 млн. м3 вскрышных пород, в том числе 2,5 - 3 млн. м3 мелов.

Мело-мергельные породы, представленные в карьерах КМА, по своим физико-механическим свойствам отнесены к полускальным породам, поэтому их гидромониторный размыв требует большого давления воды перед насадкой гидромонитора и значительного удельного расхода воды. В связи с этим наиболее эффективным средством, обеспечивающим их разработку способом гидромеханизации, является специальная подготовка этих пород к гидромониторному размыву путем предварительного буровзрывного рыхления.

После проведения буровзрывных работ (БВР) взорванные мела размываются гидромониторами, а образовавшаяся гидросмесь забирается грунтовым насосом и подается в систему совместного гидротранспортирования с суглинками. В результате значительно сокращаются удельные потери напора при гидротранспортировании. Кроме того, намыв такой гидросмеси в шламохранилище предотвращает экологически вредный процесс пыления хвостов обогащения после их подсыхания и способствует раскислению почвы, в результате чего поверхность сравнительно быстро зарастает травой - дернуется.

В последнее время на Лебединском ГОКе при проведении взрывных работ, на карьере используется взрывчатое вещество (ВВ) собственного изготовления - «ТОВАН». Это экологически чистое ВВ обеспечивает качественное дробление пород в карьере, а собственная сырьевая база по производству эмульсионных ВВ, делает себестоимость «ТОВАНа» значительно ниже по сравнению с ВВ заводского приготовления.

Известно, что затраты на БВР зависят от кусковатости взорванной горной массы (мелов). При этом, чем выше степень измельчения мелов, тем легче они размываются гидромониторной струей и, следовательно, меньше величина затрат на гидромеханизацию, но в то же время возрастает стоимость буровзрывной подготовки. Очевидно, существует такой гранулометрический состав и технологические параметры данной технологии, которые обеспечивают минимум суммарных затрат на гидромеханизированную разработку мелов.

Учитывая изменившиеся в последнее время цены на энергоносители, ВВ, оборудование и материалы, целесообразно произвести оптимизацию параметров гидромеханизированной разработки мелов с применением буровзрывной подготовки, используя эмульсионное взрывчатое вещество «ТОВАН», которая позволит повысить эффективность работы гидрокомплекса.

Целью данной работы является установление оптимальных параметров гидромеханизированной разработки меловых отложений с применением буровзрывной подготовки их к гидромониторному размыву.

Основная идея диссертации заключается в том, что минимальные затраты на гидромеханизированную разработку мелов при их буровзрывной подготовке их к гидромониторному размыву и соответствующие параметры этой технологии могут быть определены за счет выбора определенного гранулометрического состава взорванной горной массы.

Научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:

1. Средневзвешенный размер кусков взорванной горной массы (dcp) позволяет установить зависимость изменения затрат и параметров БВР, а также производительность гидромониторно-землесосного комплекса и затраты на гидровскрышу, что обеспечивает возможность минимизировать суммарные затраты при гидромеханизированной технологии отработки мелов;

2. При увеличении средневзвешенного размера кусков взорванных мелов с 0,1м до 0,2м удельный расход взрывчатого вещества «ТОВАН» уменьшается в 2 раза, однако при этом производительность гидромониторно-землесосного комплекса по твердому уменьшается почти на 30%.

3. Увеличение величины напора воды перед насадкой гидромонитора с 1,6МПа до 2,0МПа при гидромеханизированной отработке с буровзрывной подготовкой к размыву в условиях карьера Лебединского ГОКа приводит к увеличению годовой производительности гидромониторно-землесосного комплекса в среднем на 10 % и позволяет снизить удельный л о расход ВВ «ТОВАН» с 0,25 кг/м до 0,18 кг/м , при этом удельный расход

2 л воды уменьшается на 0,5 м /м .

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций базируется на использовании широкого диапазона научных методов исследований, включающих анализ и обобщение теоретических и экспериментальных работ, обеспечивается применением современных параметров технологических схем, основанных на представленных сведениях о работе горных предприятий и подтверждается сходимостью полученных результатов с фактическими показателями работы карьера.

Научное значение работы состоит в установлении зависимостей изменения параметров буровзрывных работ при применении эмульсионного взрывчатого вещества «ТОВАН», а также в определении зависимости изменения производительности гидромониторно-землесосного комплекса от величины средневзвешенного размера кусков взорванных мелов.

Практическое значение работы состоит в разработке методики оптимизации параметров гидромеханизированной технологии разработки мелов с применением буровзрывного способа их подготовки к размыву и в определении оптимальных параметров данной технологии в условиях карьера Лебединского ГОКа.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Рекомендации по оптимизации параметров буровзрывной подготовки мелов к гидромониторному размыву приняты к использованию ГУП «Энергогидромеханизация» и взрывным цехом ОАО «Лебединский ГОК».

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2003-2004 гг.) и на III Съезде гидромеханизаторов России (Москва, 2003 г.).

Публикации. По результатам выполненных в диссертации исследований опубликовано 4 научных работы.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 28 рисунков и 20 таблиц, список использованных источников из 70 наименований.

Заключение диссертации по теме «Геотехнология(подземная, открытая и строительная)», Яковлев, Сергей Сергеевич

Основные выводы и результаты, полученные в диссертации, заключаются в следующем:

1. Величина средневзвешенного размера кусков взорванной горной массы определяет эффективность гидромониторного размыва и параметры буровзрывных работ, что позволяет обосновать оптимальные параметры гидромеханизированной технологии разработки мелов.

2. При применении эмульсионного взрывчатого вещества «ТОВАН» установлены основные параметры буровзрывных работ от величины средневзвешенного размера кусков взорванной горной массы. При уменьшении средневзвешенного размера кусков взорванных мелов в условиях карьера Лебединского ГОКа с 0,2 м до 0,1 м, удельный расход ВВ увеличивается с 0,2 кг/м до 0,3 кг/м ,

3. Определена зависимость изменения годовой производительности гидромониторно-землесосного комплекса карьера Лебединского ГОКа от величины средневзвешенного размера кусков взорванных мелов. При увеличении средневзвешенного размера мелов с 0,1 м до 0,2 м , производительность гидрокомплекса уменьшается на 30 %.

4. Разработанная методика оптимизации параметров гидромеханизированной разработки мелов при применении буровзрывного рыхления позволяет оптимизировать параметры этой технологии для различных горнотехнических условий эксплуатации,

U-i которыми являются: высота разрабатываемого уступа, предел прочности мелов при одноосном сжатии, величина бризантности ВВ, напор воды перед насадкой гидромонитора, удельный расход воды, расстояние гидротранспортирования и тд.

5. Для условий карьера Лебединского ГОКа установлены оптимальные параметры гидромеханизированной технологии разработки мелов с применением буровзрывной подготовки:

- диаметр скважины 0,16 м;

- удельный расход ВВ - 0,25 кг/м3;

- сетка скважин - 6x6 м; напор на насадке гидромонитора - 2 МПа.

- удельный расход воды - 7,4 м3/м3;

- часовая производительность по твердому 500 м3/час; годовая производительность 2500000 м3/год. ллг

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных в работе исследований решена актуальная научная задача оптимизации параметров гидромеханизированной разработки мелов с применением буровзрывной подготовки при использовании эмульсионного взрывчатого вещества «ТОВАН», которая позволяет повысить безопасность и эффективность работы гидрокомплекса, а также снижает негативное экологическое воздействие буровзрывных работ на окружающую среду.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Яковлев, Сергей Сергеевич, 2005 год

1. Азимиров Л.В., Кононенко Е.А. Экологические аспекты гидроотвалообра-зоваиия в эрозионных формах на примере Кузбасса/Технология и технические средства разработки месторождений мирового океана: Сб.-МГИ. 1987г.-55-59с.

2. Бабец A.M. Исследование и выбор рациональных технологических схем рекультивационных работ: Дисс. канд. техн. наук. М., 1981. - 132 с.

3. Бабец A.M., Симкин Б.А., Титовский В.И. Использование средств гидромеханизации для рекультивационных работ в бассейне КМА // Горный журнал.-1978.-№2.

4. Бессметрный К.С., Бритарев В.А. Гидромониторщик на карьере. -М., Недра, 1982.

5. Бирюков А.В., Кузнецов В.И., Ташкинов А.С. Статистические модели в 4 процессах горного производства. Кемерово. Изд-во «Кузбассвузиздат».1996г.-227с.

6. Бубис Ю.В. Метод определения границ гидромеханизированной открытой разработки. -Уголь, 1963, №4.

7. Виницкий К.Е. Оптимизация технологических процессов на открытых разработках. М.: Недра, 1985. - 263 с.

8. Галиев Ж.К. Экономика предприятия М.: МГГУ, 2001- 303с.

9. Гальперин A.M., Дьячков Ю.Н. Гидромеханизированные природоохранные технологии. М.: Недра, 1993. - 252 с.

10. Геологический словарь. Т. 1, 2. М.: Недра, 1973.

11. Геология, гидрогеология и железные руды КМА. М.: Недра, 1969. - III тома.

12. Горные науки. Освоение и сохранение недр земли / Под ред. К.Н.Трубецкого. М.: Изд-во Академии горных наук, 1997. - 478 с.

13. Дмитриев Г.П., Махарадзе Л.И., Гочиташвили Т.Ш. Напорные гидротранспортные системы. М.: Недра, 1991,-3 04с.

14. Дьячук О.В. Открытая геотехнология добычи угля земснарядами из обводненных месторождений. Дисс. на соиск. уч. степ.к.т.н. -М.: МГГУ,2001.-195с.

15. Емельянов В. И. Технология бульдозерной разработки вечно-мерзлых россыпей. -М., Недра, 1976.

16. Животовский JI.C., Смойловская JI.A. Техническая механика гидросмесей и грунтовые насосы. М.: Машиностроение, 1986.

17. Инструкция по гидравлическому расчету систем напорного гидротранспорта грунтов ВНИИГ им. Веденеева -JL, Энергия, 1972.

18. Кашпар JI.H. Гидромеханизация вскрышных работ. М: УДН, 1970. 74с.

19. Кашпар JI.H. Исследование технологии гидротранспорта пород от мощных экскаваторов в условиях карьеров КМА. Дисс. на соиск. уч. степ.к.т.н. -М., 1964.

20. Кашпар JI.H. Процессы открытых горных работ в примерах и задачах. -М.:УДН, 1987.

21. Кононенко А.Е. Разработка технологии выполаживания техногенных откосов средствами гидромеханизации. Дисс. на соиск. уч. степ, к.т.н. -М.: МГГУ, 1999.-136с.

22. Кононенко Е.А. Опыт применения и перспективы гидромеханизации на карьерах // Горный журнал. 1997. - №№ 3, 7.

23. Кононенко Е.А., Горте В.Ф. Перспективы гидровскрышных работ на угольных разрезах. Научно-технические достижения и передовой опыт в угольной промышленности. // Сб. ЦНИИЭИуголь.-1984.-№6.-23-25с.

24. Красавин А.П. Экологизация горного производства в угольной промышленности: Дисс. . докт. техн. наук в форме научного доклада. М.: МГИ, 1991.-32 с.

25. Кузьмич И.А. Исследование технологии разрушения угля струями воды высокого давления. Автореф. докт. дисс. -М., МГИ, 1973.

26. Кузьмич И.А., Гольдин Ю.А., Тиме А.А. Способы разрушения и выемки угля струями воды различных параметров. М. 1970г. 104с.

27. Маляров Ю.А., Пешкова М.Х. Учебное пособие для выполнения экономической части дипломных проектов. М.: МГГУ, 1994

28. Медников Н.Н. Математические методы и модели в расчетах на ЭВМ/Учебное пособие М.: МГГУ, 1996г.ц» 31. Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам М.:1. Недра, 1982 г.

29. Натоцинский В. И., Кочергина А. В. Эксплуатация основного и вспомогательного оборудования при разработке россыпей гидромеханизацией. -М., ЦНИИцветмет, 1972.

30. Никонов Г.П., Шавловский С.С., Хныкин В.Ф. Теоретические и экспериментальные исследования процесса движения и распада водяной струи. -М., ИГД им. А. А. Скочинского, 1968.

31. Никонов Г.П., Кузьмич И.А., Гольдин Ю.А. Разрушение горных пород струями высокого давления. М., 1986г.

32. Новожилов М. Г. Технология открытой разработки месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 1971.

33. Нормы технологического проектирования предприятия промышленности нерудных строительных материалов., -М., Стройиздат, 1977.

34. Нурок Г. А. Гидромеханизация открытых разработок. М., "Недра", ,1* 1970.

35. Нурок Г.А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горЩных работ. М.: Недра, 1985.

36. Нурок Г.А., Бруякин Ю.В., Ляшевич В.В. Гидротранспорт горных пород. -М., 1974.- 168 с.

37. Нурок Г.А., Лешевич В.В., Кононенко Е.А. Гидромеханизация горных работ на карьерах: Экспресс-информация ЦНИИЭИуголь. М., 1978. -40 с.

38. Павленко В.М. Оценка влияния гидровскрышных работ на эффективность дренирования карьерных полей в сложных гидрогеологических условиях. Дисс. на соиск. уч. степ, к.т.н. в форме науч. доклада. -М., МГИД992.

39. Павленко В.М., Кононенко Е.А., Яковлев С.С. Пути совершенствования буровзрывной подготовки мелов к гидромониторному размыву. //Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 2002, №11. 162-163с.

40. Подгорный М.С. Исследование гидравлической разработки плотных глиф нистых пород при буровзрывном рыхлении в условиях карьеров Кузбасса.

41. Дисс. на соиск. уч. степ.к.т.н. -М., 1975.-177с.

42. Правила техники безопасности и производственной санитарии при производстве земляных работ способом гидромеханизации. -М, Мин-трансстрой СССР, 1973.

43. Ревазов М.А., Лобанов Н.Я., Маляров Ю.А., Персиц В.З. Экономика природопользования: Учебник для студентов горно-геологических специальностей ВУЗов. М., 1992.

44. Ржевский В. В. Процессы открытых горных работ. -М., Недра, 1984.

45. Ржевский В. В. Технология и комплексная механизация открытых гор* ных работ. -М., Недра, 1980.

46. Ржевский В.В. Горные науки. М.: Недра, 1985. - 96 с.

47. Советский энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1983.-1600 с.

48. Справочник открытые горные работы./Трубецкой К. Н., Потапов М.Г., Виницкий К. Е., Мельников Н. Н. и др. -М., Горное бюро, 1994.

49. Терминология открытых горных работ / Под общ. ред. В.В. Ржевского и др. Учебное пособие. М.: МГИ, 1987. - 95 с.

50. Терминология открытых горных работ / Под общ. ред. В.В. Ржевского и др. Учебное пособие. М.: МГИ, 1987. - 95 с.

51. Типовые технологические схемы ведения горных работ на угольных разрезах. М.: Недра, 1982г.

52. Титовский В.И., Калашников А.Г., Бабец A.M. Опыт рекультивации нарушенных земель в бассейне КМА/Обзорная информация. Вып. 2.-М.: Черметинформация, 1988.

53. Томаков П.И., Коваленко B.C., Михайлов A.M., Калашников А.Г. Экология и охрана природы при открытых горных работах. М.: МГГУ, 1994. -417 с.

54. Хныкин В.Ф. Гидравлическая разработка россыпных месторождений. -М., МГРИ, 1988.

55. Хныкин В.Ф. Практический опыт и некоторые вопросы теории проведения водозаводных канав на гидравлических разработках россыпей. Дисс. на соиск. уч. степ.к.т.н. -М., 1961.

56. Хузин Ю.Ш. Исследование технологии гидравлической разработки мело-мергельных пород, применительно к условиям карьеров КМА. Дисс. на соиск. уч. степ.к.т.н Губкин, 1971. -168с. .

57. Шелоганов В.И. К расчету характеристик трубопроводов грунтовых насосов. Сб. научных трудов. -М., МГИ, 1983.

58. Шелоганов В.И. Разработка энерго- и водосберегающих карьерных вскрышных гидромониторно-землесосных комплексов Дисс. докт. техн. наук. М., 1996. - 283 с.

59. Шелоганов В.И., Кононенко Е.А. Насосные установки гидромеханизации/Учебное пособие М.: МГГУ, 1999г.

60. Шкундин Б. М. Машины для гидромеханизации земляных работ Справочное пособие. М, Стройиздат, 1982.

61. Юфин А.П. Гидромеханизация. М., Стройиздат, 1974.

62. Яковлев С.С. Об использовании эмульсионных взрывчатых веществ при подготовке мелов к гидромониторному размыву. //Гидромеханизация-2003. Выпуск 3. М.: Изд-во МГГУ, 2004 , - 81-86с.

63. Яковлев С.С. Оптимизация параметров гидромеханизированной разработки мелов при применении новых типов взрывчатых веществ. //Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГТУ, 2004, № 6.234-236с.

64. Яптанец И.М. Выбор параметров гидромеханизации на карьерах. -М., Недра, 1980.

65. Ялтанец И.М. Проектирование гидромеханизации открытых горных работ. М.: МГГУ, 1994. - 480 с.

66. Ялтанец И.М., Кулигин В.И. Гидромеханизация открытых горных работ. -М.МГГУ, 1996.