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

Анистратов Юрий Иванович

А - бестранспортная (1,2), с минимальным энергопоглощением;

Б - транспортно-отвальная (3), с малым энергопоглощением;

В - комбинация (А+Б) бестранспортной и транспортно-отвальной (4), со средним энергопоглощением;

Г - транспортная (5,6,7,8), с максимальным энергопоглощением;

Д - комбинация (А+Б+Г) бестранспортной, транспортно-отвальной и транспортной (9,10), с большим энергопоглощением.

Например, удельное энергопоглощение (энергозатраты) разработки Райчихинского угольного месторождения системой разработки 1.2.1/1.1.4/1.1.2 (1 - перевалка вскрыши 2 - драглайном в выработанное пространство 1 - без использования транспорта; 1 - добыча полезного ископаемого

мехлопатой, 1 - валовой выемкой с доставкой из карьера 4 - железнодорожным транспортом; вскрытие карьерного поля 1 - общей внешней наклонной траншеей с 1 - простой трассой, вскрытие рабочего горизонта 2 - наклонной и продольной разрезными траншеями) составляет 1495 МДж/м3 относится к группе А классификации систем разработки по признаку энергозатрат на добычу полезного ископаемого открытым способом.

Удельное энергопоглощение разработки апатитового месторождения в Хибинах на Кольском полуострове системой разработки 6.1.6/1.1.7/2.3.3 (6 - перевозка вскрыши от 1 - мехлопат на внешние отвалы 6 –автотранспортом; 1- добыча полезного ископаемого мехлопатами, 1 - валовой выемкой, с доставкой его из забоев 7 - комбинированным транспортом: до рудоспусков автотранспортом, после рудоспусков до обогатительной фабрики железнодорожным транспортом; вскрытие карьерного поля 2 - внутренней наклонной групповой бермой со 3 - спиральной трассой, вскрытие рабочих горизонтов 3 - наклонными и поперечными разрезными траншеями) составляет 48359 МДж/м3 относится к группе Г классификации систем разработки по признаку энергозатрат на добычу полезного ископаемого открытым способом

Классификация объединяет и систематизирует по энергетическому признаку технологии вскрышных и добычных работ, вскрытие карьерного поля и рабочих горизонтов и средств механизации горных работ в различных природных условиях месторождений. Она предназначена для анализа эффективности систем разработки существующих горных предприятий, добывающих полезное ископаемое открытым способом в конкретных природных условиях, а также при проектировании новых горных предприятий для выбора и обоснования систем разработки конструированием и сравнением вариантов с использованием компьютерного моделирования с числовыми параметрами энергозатрат элементов системы разработки.

Глава 5

Энергетическая оценка

систем разработки

1.5 Энергетическая оценка технологии вскрышных работ

Энергетическим показателем оценки технологии вскрышных работ, т.е. части систем разработки, являться совершаемая работа. Согласно технологии открытых горных работ объем породы определенной массы, находящийся в забое вскрышного уступа, перемещается на некоторое расстояние в отвал.

Единица массы горной породы, перемещаемая из массива в отвал или к пункту назначения с энергетических позиций оценивается как совершаемая работа силы (F) на расстоянии ( L),

А = F- L, Дж.

Единица горной массы поглощает энергию в результате совершаемой над ней работы и представляет собой энергопоглощние или энергозатраты.

Для перемещения объема породы в заходке шириной В (м), высотой h (м) и длиной 1 (м) на расстояние L (м) необходимо совершить работу

A=(Bhl)аL, Дж,

где - плотность породы, кг/м3,

а - ускорение, м/с2 .

Количественно энергозатраты зависят от свойств горных пород, его объема и параметров трассы перемещения, то есть кинематики перемещения.

Кинематика перемещения вскрышных пород в свою очередь зависит от горно-геологических условий месторождения и системы разработки.

Путь перемещения может быть простым, состоящим из одного или

двух участков, или сложным - трех и более участков.

В системах разработки с поперечным перемещением вскрышных пород, относительно фронта работ, кинематическая схема строится следующим образом. При непосредственной перевалке вскрыши в выработанное пространство, участок пути перемещения один - это путь от забоя до места разгрузки в отвал. Система разработки с кратной экскаваторной перевалкой вскрышных пород представлена двумя и более участками перемещения: участок от забоя до отвала и участок внутри отвала при переэкскавации. Система разработки с перемещением вскрышных пород отвалообразователями или транспортно-отвальными мостами также состоят из двух участков - участок от забоя до загрузочной консоли и участок перемещения вскрыши отвалообразователем в отвал.

Кинематика перемещения вскрыши в системах разработки с продольным перемещением пород в отвалы транспортными средствами более сложная. Здесь возможны различные варианты в зависимости от горно-геологических условий месторождения. Если перемещение вскрыши осуществляется во внутренние отвалы, то путь делится на участок продольного перемещения по рабочим уступам карьера, участок по торцевой части карьера и участок перемещения на отвале.

Кинематика перемещения вскрыши в системах разработки с колесным транспортом на крутопадающих месторождениях зависит от геометрии эксплуатационного пространства карьера и может быть разделена на участки: в рабочей зоне, на бортах, поверхности и отвале.

Энергозатраты при разработке вскрышного забоя зависит от применяемого оборудования.

В технологии разработки вскрыши драглайнами с переэкскавацией в выработанном пространстве, выделяются следующие участки кинематики перемещения породы (рис.18). Участок перемещения при подъеме породы до уровня стояния драглайна и участок перемещения из забоя в промежуточный отвал (1), участок перемещения при подъеме породы в результате черпания из промежуточного отвала и участок переэкскавации породы в основной отвал (2)

Рис. 18 Кинематическая схема перемещения пород вскрыши при технологии разработки перевалкой и переэкскавацией в выработанном пространстве.

При разработке горизонтального или пологопадающего пластолбразного месторождения с перевозкой вскрыши на внешние отвалы кинематическая схема перемещения пород вскрыши колесным транспортом состоит из участков от забоя вдоль фронта работ, затем по торцевой части карьера и по наклонной внешней траншеи.

При разработке слабонаклонного пластового месторождения, когда угол падения залежи превышает уклоны, преодолеваемые транспортом, кинематическая схема перемещения горной массы имеет более сложный вид. Перемещение пород вскрыши осуществляется от забоя вдоль фронта работ, далее по торцевой части карьера. В отвальной зоне траектория перемещения может состоять из нескольких участков. В простом случае это прямолинейное перемещение по отвалу. Но возможны более сложные траектории подобные тем, которые имеют место во вскрышной зоне карьера.

В общем случае для описания траектории перемещения вскрышных пород необходимо знание всех параметров трассы и технологических параметров карьера. В рабочей зоне карьера перемещение вдоль фронта работ, далее по транспортным коммуникациям вскрышного или добычного горизонта. Для выезда на участок перемещения по капитальной трассе необходимо преодолеть участки по наклонным съездам и по вышележащим горизонтам карьера, наклонной траншее и далее по поверхности до отвалов. На отвале возможны различные траектории перемещения, которые зависят от технологии отвалообразования.