WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Кокунина Лариса Владимировна

Выбор рациональных технологических

параметров При подготовке к выемке

блочного камня

Специальность 25.00.22 - «Геотехнология

(подземная, открытая и строительная)»

Автореферат диссертации

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург – 2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО

«Уральский государственный горный университет»

Научный руководитель - доктор технических наук, доцент

Бычков Геннадий Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Першин Геннадий Дальтонович

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник

Пучков Яков Миронович

Ведущая организация – Институт горного дела УрО РАН

Защита диссертации состоится 26 декабря 2006 года в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.02 при Уральском государственном горном университете по адресу: 620144, г. Екатеринбург, пер. Университетский, 9, ауд. 2142.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке

Уральского государственного горного университета

Автореферат разослан 26 ноября 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Багазеев В.К.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. На подготовке к выемке блоков из горных пород средней прочности до настоящего времени применяются низкопроизводительные способы резания камня – камнерезными машинами с кольцевой фрезой и цепным баром. Добыча блочного камня на многих месторождениях осуществляется вертикальными уступами, без учета природной трещиноватости массива. Это приводит к значительным потерям кондиционного сырья и снижению выхода блоков из горной массы.

При подготовке к выемке прочных горных пород на большинстве месторождений гранитов применяется короткошпуровая схема бурения по контуру откола, в результате чего основной объем добываемых блоков имеет неправильную форму и не соответствует стандарту.

Применение взрывания на подготовке к выемке блочного камня с использованием непригодных для этих целей взрывчатых материалов приводит к образованию недопустимой трещиноватости в массиве и в отделяемых от него блоках, а это ведет за собой потери сырья и снижение качества блоков.

Актуальность темы обусловлена необходимостью дальнейшего совершенствования технологических процессов и перехода на более рациональные схемы подготовки к выемке блоков природного камня, обеспечивающие повышение качества продукции, рост объемов добычи при одновременном снижении затрат на производство.

Объектом исследования в диссертации является подготовка к выемке блоков на месторождениях природного камня Урала.

Предметом исследований являются способы подготовки к выемке блочного камня различной прочности: камнерезный, буроклиновой и буровзрывной.

Цель работы заключается в установлении оптимальных технологических параметров подготовки к выемке горных пород на добыче природного камня.

Идея работы заключается в оптимизации технологических параметров подготовки к выемке блоков за счет использования природной трещиноватости массива при резании и минимально необходимого ослабления поверхности при отколе камня.

Основные задачи исследований:

- изучение состояния технологий производства добычных работ на уральских карьерах природного камня;

- исследование эффективности алмазоканатного резания на добыче блочного камня средней прочности в зависимости от производительности резания и износостойкости алмазного каната;

- изучение зависимости выхода блоков из массива на месторождениях природного камня средней прочности от способа подготовки к выемке и направления резания по отношению к преобладающей системе природной трещиноватости горных пород;

- исследование возможностей и условий применения взрывания на добыче гранитных блоков;

- исследование сейсмического действия взрыва при предохранительном взрывании на месторождениях природного камня.

Методы научных исследований. В процессе подготовки работы были использованы следующие методы: анализ ранее выполненных научных исследований; обобщение отечественного и зарубежного производственного опыта; аналитические расчеты; натурные наблюдения; исследования на ЭВМ; опытно-промышленные испытания; теоретические исследования.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Выход блоков из горной массы на месторождениях природного камня средней прочности зависит от способа подготовки камня к выемке и направления резания по отношению к преобладающей системе природной трещиноватости массива.

2. При буроклиновом способе подготовке к выемке прочных горных пород качество блоков зависит от величины коэффициента ослабления массива по плоскости раскалывания.

3. При взрывной подготовке к выемке блочного камня во всех случаях в отделяемых монолитах и блоках возникает наведенная действием взрыва трещиноватость, размеры которой можно регулировать подбором типа специального взрывчатого вещества и расстояния между соседними зарядами.

Научная новизна результатов работы:

- экспериментально установлена закономерность изменения выхода блоков от способа подготовки их к выемке и направления резания по отношению к преобладающей системе трещиноватости;

- установлена аналитическая зависимость износостойкости алмазного каната от скорости резания горных пород средней прочности;

    • определен характер влияния величины коэффициента ослабления по плоскости откола на качество блоков при буроклиновом способе подготовки к выемке прочных горных пород;

- установлены параметры трещиноватости, возникающей при отделении гранитных блоков от массива взрывным способом с использованием различных взрывчатых веществ и средств взрывания.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов обеспечивается сопоставимостью результатов, полученных экспериментальным и аналитическим путем. Результаты теоретических исследований и опытно-промышленных испытаний имеют расхождение не более 5…7 %.

Практическое значение. В результате выполненных исследований стало возможным:

- повышение коэффициента выхода блоков из горной массы на месторождениях камня средней прочности за счет выбора способа подготовки его к выемке и оптимизации направления резания с учетом природной трещиноватости массива;

- повышение качества блочного камня из прочных горных пород за счет перехода на длинношпуровую схему бурения шпуров по линии откола;

- применение оптимальных технологических параметров при подготовке к выемке блочного камня с использованием взрывания путем подбора соответствующего взрывчатого вещества и расстояния между зарядами;

- уменьшение сейсмически безопасных расстояний при предохранительном взрывании на месторождениях природного камня за счет применения поскважинного взрывания.

Личный вклад автора состоит: в организации, проведении и анализе результатов всего комплекса экспериментальных исследований; аналитическом обосновании эффективности алмазоканатного резания, зависимости выхода блоков из массива от способа подготовки к выемке и направления резания на месторождениях горных пород средней прочности, зависимости разрушающего действия взрыва от расстояния между зарядами при буровзрывном способе подготовки камня к выемке, формировании основных выводов и рекомендаций работы.

Реализация результатов работы.

Основные научные положения и рекомендации, изложенные в диссертационной работе, использованы при подготовке и реализации проектов разработки, строительства и реконструкции Южно-Коелгинского, Полевского, Глинского, Верхне-Уфалейского, Хамитовского и Походиловского месторождений мрамора и мраморизованных известняков. По результатам исследований подготовлены в соавторстве с проф. Г.В. Бычковым и инж. Р.В. Кокуниным учебно-методические пособия для использования в учебном процессе: «Общие вопросы проектирования камнеобрабатывающих производств» и «Расчет и выбор технологического оборудования для обработки природного камня».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях по тематике научного, практического и информационного обеспечения добычи и обработки природного камня, организуемых Центром Камня на базе ООО «Экспериментальный завод» (г. Реж) в 2002-2006 гг., на научно-технической конференции по проблемам развития камнеобработки на Урале в УГГГА (2000 г.), на научно-практической конференции «Природный камень в России» на 1-й Международной выставке «Камень-2004» в Москве, на международных научно-практических конференциях «Добыча, обработка, применение природного камня» в Магнитогорском государственном техническом университете в 2003-2006 гг.

Публикации. Всего автором опубликовано 20 научных работ, в том числе по теме диссертации - 14 научных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложена на 159 страницах машинописного текста, имеет 15 таблиц, 103 рисунка и список использованной литературы из 123 наименований.

Основное содержание диссертации

Состояние добычных работ на карьерах природного камня

В настоящее время на уральских предприятиях по добыче природного камня применяются следующие способы подготовки камня к выемке: камнерезный, буроклиновой, буровзрывной.

Камнерезный способ подготовки к выемке блочного камня на Урале широко применяется лишь на горных породах средней прочности. В основном это мраморы и мраморизованные известняки. В настоящее время на карьерах применяются способы, основанные на резании: камнерезными машинами с кольцевой фрезой, баровым и алмазоканатным режущим органом. Буроклиновой и буровзрывной способы подготовки к выемке применяются в основном на месторождениях гранита.

Баровые камнерезные машины имеют явные недостатки, однако продолжают применяться на подготовке к выемке блоков и вскрышных горных пород на Мраморском, Колюткинском и Макаровском мраморных карьерах. На остальных месторождениях основной объем резания горных пород осуществляется комбинацией алмазоканатных и баровых камнерезных машин.

На Сибирском, Исетском и Головыринском карьерах применяется откол камня при добыче блоков короткими шпурами, что отрицательно влияет на их качество. На Мансуровском и Южно-Султаевском гранитных карьерах кроме буроклинового способа используется буровзрывной, который не всегда эффективен из-за повышенной трещиноватости, возникающей при взрывах.

В связи с этим в работе рассмотрены все перечисленные выше способы добычи блоков и на основе проведенных теоретических и опытно-промышленных исследований даны рекомендации по повышению эффективности подготовки к выемке блочного камня.

Процессы добычи природного камня рассмотрены в фундаментальных работах академиков В.В. Ржевского, К.Н. Трубецкого. Значительный вклад в развитие теории и практики добычи природного камня, геолого-промышленной и технологической оценки месторождений внесли известные ученые и исследователи в отрасли Б.П. Беликов, Н.Т. Бакка, А.И. Косолапов, Ю.Г. Карасев, А.М. Орлов, В.П. Петров, Г.Д. Першин, Г.В. Бычков, Б.М. Родин, Ю.И. Сычев, В.Р. Ткач, В.Ю. Федорин, А.С. Чирков и др.

Исследование технологии подготовки к выемке блоков на месторождениях горных пород средней прочности камнерезными машинами

Анализ данных по предприятиям Урала позволил установить зависимость производительности камнерезных машин от прочности горных пород на мраморах и мраморизованных известняках различных месторождений Урала (рис. 1).

Рис. 1. Зависимость производительности камнерезных машин от прочности горных пород на сжатие

Обработка полученных данных позволила выявить аналитические зависимости производительности камнерезных машин для пород средней прочности.

Зависимость производительности от прочности на сжатие имеет следующий вид, м2/час:

- для машин с кольцевым баром (R2 = 0,9939)

; (1)

- для машин с цепным баром (R2 = 0,9962)

; (2)

- для алмазоканатных машин (R2 = 0,9915)

; (3)

- для комбинации алмазоканатных и баровых машин (R2 = 0,9889)

, (4)

где сж – предел прочности горных пород на сжатие, МПа.

Изучение зависимостей показало, что наиболее производительными и перспективными являются резание алмазоканатной камнерезной машиной и комбинированное резание алмазоканатной машиной вертикальных резов и баровой машиной - горизонтального. У машин с кольцевым и цепным баром имеет ряд технологических недостатков, из-за которых они не могут в дальнейшем использоваться в качестве базовых. По этим причинам машины с кольцевой фрезой в ближайшее время будут выведены из карьеров полностью с заменой на машины с канатным режущим органом, а машины с цепным баром рекомендуются только в качестве вспомогательных на горизонтальном резании в комбинации с алмазными машинами.

Исследование зависимости эффективности алмазоканатного резания

от производительности резания и стойкости алмазного каната

на добыче блочного камня средней прочности

В последние годы на карьерах блочного камня средней прочности все более расширяются объемы алмазоканатного резания. Однако эффективность применения его на карьерах Урала пока остается невысокой.

В связи с этим был изучен зарубежный опыт алмазоканатного резания по данным, приведенным бельгийской фирмой Diamant Boart, являющейся ведущим производителем алмазного каната. На основе обработки значительного объема производственных данных были построены зависимости между производительностью и стойкостью алмазного каната различных типов (рис. 2).

Зависимость износостойкости (, м2/м) от производительности резания выражается следующими аналитическими выражениями:

- для электродепозитного каната (R2 = 0, 9255)

; (5)

  • для синтеризованного каната (R2 = 0,8980)

; (6)

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»