Метод определения энергоэффективности технологий и механизации горных работ по добыче полезных ископаемых открытым способом

Таким образом, существующая механизация не предусматривает строгой внутренней взаимосвязи между машинами в различных процессах.

Одним из путей создания специальных средств для поточной технологии разработки полускальных и скальных горных пород является создание комбайнов, в которых машины и механизмы, выполняющие отдельные операции подготовки горных пород к выемке, объединяются общим технологическим циклом.

Конструкция комбайнов предусматривает взаимное соответствие по мощности и производительности всех рабочих узлов, выполняющих различные операции.

Обычно при рассмотрении возможности непрерывной разработки скальных пород подразумевают разрушение горных пород какими-либо новыми средствами (тепловыми, механическими и т.п.) и исключается существующий — буровзрывной.

В настоящее время буровзрывной метод хорошо освоен. Кроме того, все новые способы разрушения горных пород пока находятся на экспериментальной стадии. Поэтому в основу разрушения горных пород в комбайне может быть положен буровзрывной способ.

В настоящее время существует множество способов, позволяющих управлять взрывом, исключать разброс горной массы и разлет кусков породы на большие расстояния. Это свидетельствует о том, что при заранее рассчитанном использовании силы взрыва можно совершенно исключить стихийность разрушения горной породы взрывом, достигнуть такого положения, чтобы при взрыве был отдален от массива и раздроблен в нужной степени установленный объем горной породы.

В процессе взрывного рыхления массива энергия на разброс породы с точки зрения цели разработки породы является бесполезной. Энергия взрыва в этой части должна расходоваться только на дробление и разрыхление массива.

В цикл работы комбайна входят бурение скважин для необходимой степени дробления по установленной сетке, заряжание скважин, взрывное дробление массива, передвижка бурозарядной части на расстояние, равное расстоянию между рядами скважин. За время бурения в новом блоке взорванная порода в погрузочной части комбайна грузится на конвейер.

Малый диаметр скважин, жесткость сетки скважин позволяют предполагать устойчивое качество горной массы при разработке комбайном.

Производительность комбайна прямо пропорциональна объему отбиваемой породы за цикл и количеству циклов в единицу времени:

Количество циклов в единицу времени обратно пропорционально времени бурения скважины и времени передвижки комбайна, поэтому высота уступа в этом случае снижается до возможности снижения затрат времени на бурение без наращивания штанг.

В настоящее время разработаны два эскизных проекта: первый — комбайна (рис. 31), второй — комплекса, состоящего из буро-зарядного агрегата и погрузочной машины непрерывного действия (рис.32).

Создаваемый комбайн предназначен для поточной разработки скальных и полускальных пород, который обеспечивает полную механизацию процессов разрушения массива и погрузки.

Рис. 31. Комбайн для разработки скальных и полускальных пород на карьерах.

Рис. 32. Комплект из буро-зарядного агрегата и погрузочной машины непрерывного действия

Комбайн состоит из двух агретатов: верхнего буро-зарядного, и нижнего погрузочного. Бурение, заряжание и взрывание осуществляются агрегатом, расположенным на уступе, а погрузка — нижним агрегатом, расположенным у основания уступа.

В задачу схемы взрывания и конструкции зарядов в комбайне входят: использование энергии взрыва для погрузки, ограничение развала, силы динамического воздействия взорванной горной массы на погрузочную плиту и сейсмического воздействия на массив. В варианте комбайна требуется к тому же обеспечение контура отбойки, т.е. гладкий откол с вертикальным откосом для беспрепятственного перемещения и подведения погрузочной плиты к основанию забоя.

Бурозарядный агрегат представляет собой буровые машины, заряжающего механизма и ходовой части.

В качестве взрывчатого вещества может быть использовано льющиеся взрывчатое вещество. Однако не исключена возможность использования шланговых или стержневых зарядов с готовым внутренним рассредоточением и распределением по мощности зарядов.

Для предохранения от разлета кусков взорванной породы навешена рама с цепной защитой от разлёта кусков, расположенная над зоной взрыва.

Вариант комплекта из бурозарядного агрегата и погрузочной машины непрерывного действия отличается от комбайна только погрузочной частью и отсутствием необходимости образования гладкого откола.

Взрывание массива бурозарядным агрегатом по существу происходит под навал породы от предыдущих взрывов. Использование развала от предыдущих взрывов обеспечивает зажим, исключающий развал в направлении взрыва, а врубовая схема взрывания обеспечивает минимум развала в торцовой части.

Расчетная скорость разлета кусков при взрыве и величина развала в зависимости от величины навала неубранной породы приведены в табл. 11.

Таблица 11

Зависимость скорости разлета кусков породы и размера развала от величины неубранной породы (по В.К. Рубцову)

Величина неубранной породы в направлении взрыва, м

0

1

2

3

4

5

Скорость разлета кусков породы при взрыве, м/сек

30

15

10

7,5

6

5