Е.О. Ермакова,
группа БТМ-23, СПГУ, г. Санкт-Петербург
С.П. Бархатов,
группа ТО-19, СПГУ, г. Санкт-Петербург
Я.В. Устинова,
к.т.н., доцент кафедры АТПП СПГУ, г. Санкт-Петербург
По мере увеличения объемов добычи природных ресурсов происходит истощение запасов минеральных ресурсов, ухудшается их качество, в эксплуатацию вовлекаются новые месторождения с более сложными горно-геологическими условиями.
В результате ухудшения горнотехнических условий освоения месторождений, увеличения негативного влияния горных работ на окружающую среду возрастает себестоимость добычи и переработки полезных ископаемых. Вышеперечисленные факторы требуют подхода к проектированию и разработке месторождений полезных ископаемых с позиции инновационных безопасных безотходных технологий открытой разработки месторождений, предполагающих максимально возможное использование природных ресурсов.
Введение
К настоящему времени разработаны фундаментальные принципы перехода к безотходной технологии разработки месторождений полезных ископаемых открытым способом. Однако имеющегося теоретического потенциала и научно-методической базы недостаточно для реализации основной идеи комплексного использования природных ресурсов, заключающейся в увеличении коэффициента добычи полезных ископаемых и сокращении потерь и засорения в процессе разработки месторождений твердых полезных ископаемых.
При безотходной разработке месторождений полезных ископаемых в современных условиях склады готовой продукции приобретают многоцелевое назначение, выполняя одновременно несколько функций [1,2]. Что позволяет сократить затраты на их создание и эксплуатацию.
Наряду с высоким уровнем потерь, горнодобывающая промышленность характеризуется негативным влиянием на окружающую среду, в частности, при проведении массовых взрывов. Альтернативу существующему буровзрывному способу подготовки горных работ в приконтактных зонах могут составить гидравлические отбойные агрегаты – гидромолоты [3].
Добыча полезных ископаемых из сложных и маломощных пластов приводит к значительным их потерям. Поэтому проблема снижения объема потерь полезных ископаемых, добываемых в сложных горно-геологических условиях, весьма актуальна.
Цель работы – обоснование целесообразности выборочной выемки породы с помощью различных гидравлических агрегатов.
Методы исследований. Анализ и обобщение фундаментальных исследований в области безотходных технологий добычи полезных ископаемых. Использование методов математического моделирования процесса разрушения твердых пород различными гидравлическими агрегатами.
Результаты. В современных условиях широкое распространение получили гидравлические экскаваторы типа «обратная лопата» (ЭГО) [4], имеющие ряд преимуществ по сравнению с мехлопатами: усилие копания в 1,5 раза выше, что не всегда делает взрывоподготовку пород обязательной; масса экскаватора меньше в 1,8–2,5 раза, что резко снижает затраты на их приобретение; производительность выше на 25–30%. Эти преимущества, а также повышенные энергосиловые характеристики и способность разрабатывать горную массу в забое стружками толщиной 0,2–0,3 м определяют техническую возможность и экономическую целесообразность применения экскаваторов ЭГО для безвзрывной селективной выемки маломощных пластов полезных ископаемых.
В связи со стремлением к безотходной разработке месторождений открытым способом актуальной становится задача вовлечения в эксплуатацию маломощных залежей полезных ископаемых, которые в настоящее время чаще всего являются некондиционными и поэтому извлекаются при вскрышных работах и вывозятся в отвалы.
Для сложных гидрогеологических условий месторождений необходимо создание новых технологических схем ведения горных работ [5,6] при понижении дна карьера: с дном ступенчатой формы, наклонным дном и двухступенчатой формой дна.
Безвзрывное разрушение горных пород с помощью гидромолотов определяет непрерывный цикл ведения горных работ, обеспечивает визуальный контроль над качеством отбитой горной массы, возможность селективной выемки и экологическую безопасность.
Таким образом, многолетний опыт использования буровзрывной технологии показал ее не отвечающей основным принципам рационального природопользования (рис. 1).
Рис. 1. Сравнительная диаграмма основных критериев рассматриваемых технологий (сравнение показателей безвзрывной технологии разработки с помощью гидравлических отбойных агрегатов (ГМ) с традиционной буровзрывной технологией (БВР)): А – себестоимость добычи 1 т полезного ископаемого, руб./т.; В – уровень потерь при добыче полезного ископаемого, %; С – выброс вредных веществ при подготовке горной массы к выемке, м3/т
Обсуждение. Современные карьеры представляют собой крупные промышленные объекты, оснащенные во всех технологических звеньях сложнейшими горнотранспортными комплексами. В отличие от предприятий других различных отраслей, при анализе технологических структур и условий функцио
нирования карьеров отмечают некоторые особенности: 1. Зависимость технологических процессов добычи и транспортировки от неуправляемых природных факторов: физико-механических свойств руды и вмещающих пород; переменные углы залегания рудных тел и их мощность; возможность обрушения бортов карьера и отвалов и др. Неблагоприятные проявления любого из этих факторов снижают интенсивность производственного процесса или полностью прекращают его.
2. Постоянное перемещение в пространстве рабочих мест, на которых выполняются основные производственные процессы добычи и транспортирования.
3. Работа машин и механизмов происходит в сложных горнотехнических условиях. Ремонт оборудования в забоях и горных выработках требует затрат труда и времени в несколько раз больше, чем в заводских условиях.
4. Отсутствие резервов основного оборудования, которое можно было бы использовать при поломках или авариях.
5. Отсутствие складов готовой продукции, на которых может в определенных объемах накапливаться продукция одних технологических подразделений при полном прекращении работы других, в результате чего производственный процесс не прерывается даже при полном прекращении его в отдельных звеньях. Это обстоятельство требует особого учета логических взаимосвязей механизмов оборудования при моделировании технологических процессов.
Заключение. К настоящему времени разработаны фундаментальные принципы перехода к безотходной технологии разработки месторождений полезных ископаемых. Однако имеющегося теоретического потенциала и научно-методической базы недостаточно для реализации основной идеи комплексного использования природных ресурсов, заключающейся в увеличении коэффициента добычи полезных ископаемых, сокращении потерь и засорения в процессе разработки рудных месторождений.
Список литературы
1. Арсентьев А. И. Производительность карьеров: моногр. / А. И. Арсентьев; С. – Петер. гос. горн. ин-т им. Г.В. Плеханова (техн. ун-т). – СПб.: Изд-во СПГГИ(ТУ), – 2002, – 85 с.
2. Казанин О.И. Подготовка современного горного инженера: задачи университетов и профессиональных сообществ / О. И. Казанин, И. Б. Сергеев // Горный журнал. – 2017. – № 10. – С. 75-80. – DOI 10.17580/gzh.2017.10.16.
3. Анистратов К.Ю. Основные тенденции развития открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых в XXI веке // Горная промышленность, 2011, № 6.
4. Косенко Н.В. Селективная разработка пластов с помощью гидравлических экскаваторов типа «обратная лопата». // Сб. «Проблемы машиноведения и машиностроения»: СЗТУ, – 2003, № 29, – с. 33-39.
5. Кузнецов Ю.Н., Дьяченко К.И. Концептуальные положения по повышению обоснованности выбора инновационного оборудования для угледобывающих предприятий // Горная промышленность, 2010, №5, с. 73.
6. Лигоцкий Д.Н., Фомин С.И. Технология разработки месторождений строительных материалов: учебное пособие. – СПб.: СПГГИ, – 2011. – 91 с.
№ 1 (15) / 2024
