Метод определения энергоэффективности технологий и механизации горных работ по добыче полезных ископаемых открытым способом
Шрифт:
Эт = Эб. + Э в.д. + Ээ + Эт.+ Эо. (перераб)
В расчётном виде:
+ oL + H для вскрыши + (f1±i + f1f2)l
для полезного ископаемого + ( + Fгр.l + + olф + Н).
При проектировании или модернизации комплекта оборудования технологического потока в конкретных природных условиях месторождения или отдельной природно-технологической зоны карьера сравнение вариантов механизации горных работ предложенным методом позволяет выбрать вариант с меньшим энергопоглощением, а, следовательно, меньшими затратами.
Например, сравнение по энергопоглощению трёх вариантов механизации технологического потока
1 – СБШ-200 + ЭКГ-4,6 + БелАз-540, средний кусок взорванной горной массы в забое dср.=300 мм, энергопоглощение 91121 Дж/кг;
2 - СБШ-200 + ЭКГ-4,6 + мобильная дробилка + конвейер, средний кусок взорванной горной массы в забое dср.=300 мм, после дробилки dср= 200 мм, энергопоглощение 1266 Дж/кг;
– Бурозарядный комбайн + Роторный погрузчик (или ЭКГ-4,6) + конвейер, средний кусок взорванной горной массы в забое dср.= 200 мм, энергопоглощение 1167 Дж/кг показывает наиболее эффективным третий вариант.
Он помимо меньших затрат позволяет использовать в карьере поточность производства и исключить стадию крупного дробления на обогатительной фабрике, что повышает эффективность добычи апатита на карьере и производство апатитового концентрата на обогатительной фабрике.
(Необходимые данные по свойствам горных пород и взрывчатого вещества необходимых для расчётов приведены в приложении)
3. 2 Понятие о физическом энергопоглощении
Поскольку процесс производства на карьере со скальными породами в любом потоке и в любом случае связан с дроблением горной породы или отделением от массива блоков, подъемом на высоту и перемещением на определенное расстояние, на производство этой работы без учёта технологических требований и параметров механизации, которой выполнялся процесс, необходимо затратить энергию. Это будет физическим энергопоглощением (Эф) горной породой в процессе производства на карьере.
Физическое энергопоглощение горной массы в процессе производства работ на карьере связано только с состоянием, местом положения материала до производства работ и местом положения конечного продукта.
На карьере с крепкими породами конечный продукт технологического потока (вскрыша или полезное ископаемое) представляет собой дробленую горную массу до необходимой крупности. Перемещение от места добычи с подъёмом из карьера до места складирования (отвал или бункер готовой продукции), поэтому выражение для определения физического энергопоглощения можно представить как сумму энергопоглощений дробления массива горных пород и перемещения вместе с подъёмом из карьера:
где – предел прочности горной породы, Па;
– модуль упругости, Па;
n – степень дробления;
L – расстояние от пункта добычи до склада по горизонтали , м;
– разность уровней добычи и складирования готового продукта, м.
Отношение физического энергопоглощения к технологическому показывает степень совершенность технологии или комплекта оборудования технологического потока.
4.2 Область применения энергетического метода.
Предложенный метод не претендует на возможность точного определения затрат энергии в процессах горных работ на карьере. Он позволяет производить сравнительный анализ при выборе вида технологического потока и комплекта оборудования
При анализе конкретного комплекта на карьере расчет энергопоглощения производится непосредственно по данным практики. Для проектируемых предприятий расчет производится по данным геологической разведки.
Данный метод позволяет учитывать наиболее полно природные условия месторождения, такие, как климат, топография, обводненность и т.д. Например, низкие температурные условия, заснеженность увеличивает связность взорванной горной массы, а, следовательно, увеличивают сопротивление копанию, уменьшает пропускную способность перегрузочных и аккумулирующих емкостей в транспортных звеньях грузопотоков. В этом случае при производстве выемчно-погрузочных работ и транспорте энергопоглощение увеличивается.
Для уменьшения заснеженности или слеживаемости горной массы из-за ее повышенной влажности на обводненных горизонтах месторождения на практике уменьшают объем взрываемого блока, что увеличивает простои оборудования во время взрывных работ.
При разработке нагорных месторождений обычно рассматриваются варианты гравитационной доставки горной массы по рудоспускам или рудоскатам. При этом всегда возможно использовать попутно естественное дробление руды в гравитационных выработках, эффективность которого в технологических потоках может быть определена предложенным энергетическим методом.
В сложных топографических условиях использование энергетического метода позволяет решать задачи по определению эффективности подземных горных выработок для вскрытия рабочей зоны карьера, особенно для месторождений с суровыми климатическими условиями, где рудная масса при перемещении в открытых горных выработках смерзается, вызывая дополнительные затраты на ее рыхление в процессе перемещения и переработки.
Особое значение имеет использование энергетического метода при выборе технологических потоков, где горная масса подвергается многократному дроблению. В этом случае в зависимости от применяемых технических средств, занятых на выемке, перемещении и укладки в отвал или переработке, полускальные и скальные горные породы подвергаются различной степени дробления.
С точки зрения затрат энергии, дробление вскрышных пород целесообразно до той степени, при которой обеспечивается максимальная производительность машин в технологическом потоке.
Однако вследствие того, что производство вскрышных работ может выполняться различным комплектом оборудования, степень дробления в каждом конкретном случаи будет различной. Например, при разработке скальных вскрышных пород комплектом с автотранспортом требуемая степень дробления меньше, чем при разработке комплектом с конвейерным транспортом. А при отделении от массива крупных каменных блоков (на мраморных или гранитных карьерах) затраты энергии на разрушение массива еще меньше.
В тоже время благодаря высокой степени совершенства механизации производительность экскавации дробленной горной массы значительно выше, чем при выемке блоками, а трудоемкость меньше.
Степень дробления массива при добыче полезного ископаемого является актуальной нерешенной проблемой. Кондиции конечного продукта горного предприятия требует в одном случае определенную кусковатость (например, при отгрузке товарного угля), а другом - горную массу, крупностью не более размера приемной щели дробилки перерабатывающего комплекса.