WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

- для средневзвешенного значения (R2 = 0,9361)

, (7)

где Vрр - расчетное значение скорости резания горной породы, м2/ч

(8)

где Vр - истинное значение скорости резания горной породы, м2/ч.

Рис. 2. Зависимость износостойкости алмазного каната от производительности (скорости резания) на карьерах по добыче камня средней прочности на месторождениях ряда зарубежных стран (данные фирмы Diamant Boart)

Анализ зависимостей износостойкости от производительности резания показал, что по зарубежным предприятиям износостойкость электролитического каната стабильно возрастает с 20 до 65 м2/м при изменении скорости резания от 3 до 15 м2/ч. Максимальная скорость резания целесообразна только для травертинов и крупнокристаллических разновидностей мраморов. Для мелкокристаллических мраморов и мраморизованных известняков эта скорость не должна превышать 12 м2/ч.

Несколько иные параметры установлены для синтеризованного каната. Для него устойчивый максимум износостойкости имеет место при скорости резания в пределах от 8 до 12 м2/ч. При дальнейшем увеличении скорости резания износостойкость синтеризованного каната начинает резко снижаться, и при скорости резания 14 - 15 м2/ч она сравнивается со стойкостью электролитического каната.

На уральских мраморных карьерах по добыче блоков применялись оба типа канатов, однако применение электродепозитного каната оказалось нецелесообразным из-за низкой стойкости его.

По данным, полученным по уральским карьерам, была построена среднестатистическая зависимость между производительностью (скоростью резания) и стойкостью алмазного каната, приведенная на рис. 3.

Из-за отсутствия данных при скоростях резания более 8 м2/ч для построения линии тренда был задан прогноз на 4 периода.

Рис. 3. Среднестатистическая зависимость между производительностью и стойкостью алмазного каната на уральских карьерах мрамора и серпентинита

Зависимость износостойкости (, м2/м) от скорости резания для уральских карьеров характеризуется следующим аналитическим выражением (R2 = 0,9898):

, (9)

где Vрр - расчетное значение скорости резания горной породы, м2/ч;

(10)

где Vр - истинное значение скорости резания горной породы, м2/ч.

По форме эта кривая аналогична линии средних значений, приведенной на рис. 2 для зарубежных карьеров, однако работа канатных машин на уральских карьерах ведется на восходящей части кривой, причем значительно ниже максимальных значений износостойкости каната. Из этого следует, что на уральских карьерах целесообразно в дальнейшем увеличить производительность резания до 8 – 12 м2/ч. Эти параметры резания не обеспечиваются из-за конструктивных недостатков камнерезных машин, имеющих малую мощность главного привода (менее 30 квт) или не имеющих обратной связи между приводом подачи и главным приводом алмазного каната, а также не имеющих устройств для регулирования линейной скорости движения каната в процессе резания. Отечественные машины этих связей не имеют, поэтому значительно уступают лучшим зарубежным машинам не только по производительности резания, но и по износостойкости алмазного каната. Это следует иметь в виду при конструировании новых и эксплуатации имеющихся на карьерах канатно-алмазных камнерезных машин.

Кроме того, алмазный канат по связкам и типу алмазов должен подбираться индивидуально к каждому месторождению природного камня. Это позволит выйти на рекомендуемые параметры резания.

Исследование зависимости выхода блоков из горной массы от способа

подготовки камня к выемке и направления резания по отношению

к преобладающим системам трещиноватости

Выход кондиционных блоков из массива зависит не только от его природного состояния, обусловленного генетикой месторождения, но и от ряда технических факторов, которыми можно управлять. К ним относятся способ подготовки блочного камня к выемке и направление резания по отношению к природной трещиноватости. Влияние этих факторов на выход блочного камня из горной массы было изучено на Першинском месторождении мраморизованных известняков.

На основе геологических данных по скважинам месторождения был определен предельно возможный выход блоков () по интервалам глубин. Он определялся по каждому интервалу в отдельности делением суммарной мощности кондиционных столбиков на суммарную длину скважин в интервале:

(11)

где,- соответственно суммарная длина кондиционных столбиков керна и скважин в расчетном интервале глубин, м; n - количество скважин в интервале.

На основе этих данных был определен средний максимально возможный выход блоков по месторождению в целом.

При подготовке блочного камня к выемке добычными машинами создаются дополнительные поверхности раздела, которые накладываются на природную трещиноватость массива, поэтому фактически получаемый выход блочного камня из добытой горной массы всегда отличается от максимально возможного. На Першинском месторождении мраморизованных известняков имеет место многосистемная трещиноватость без явно выраженного напластования. В основном преобладает крутопадающая трещиноватость с углами падения 70-90° и азимутом простирания 250-270°.

Отношение длины столбика (Lст) к количеству в нем трещин (Nтр) представляет собой модуль трещиноватости:

(12)

При отработке месторождения горизонтальными слоями неизбежно разделение кондиционных столбиков керна на несколько слоев в зависимости от высоты отрабатываемого уступа, что равносильно наложению на массив дополнительной искусственной трещиноватости. Вероятность получения в этом случае крупных кондиционных блоков снижается при уменьшении высоты добычного уступа. Для каждого способа подготовки к выемке можно рассчитать модуль трещиноватости с учетом наложения дополнительных поверхностей раздела (си).

Отношение модулей трещиноватости для принятого способа подготовки к выемке блоков и модуля трещиноватости массива назовем коэффициентом снижения выхода блоков:

(13)

где си и ми – расчетные модули трещиноватости в заданном интервале глубин соответственно для принятого способа добычи блоков и естественного массива.

При расчете модуля трещиноватости для способа добычи следует учитывать дополнительные горизонтальные поверхности раздела, созданные при отделении камня от массива.

Ожидаемый выход блоков в заданном интервале для данного способа добычи будет определяться следующим образом:

(14)

Средний выход для месторождения определяется как среднее арифметическое данных полученных для интервалов глубин скважин

(15)

где i – количество интервалов глубин скважин; Квси – расчетный выход для интервала.

Самый низкий модуль трещиноватости и выход блоков получается при резании массива кольцевой фрезой с высотой уступа 1 м. В этом случае каждый кондиционный столбик разрежется по горизонтали дополнительно на 2-3 части. Получается, что дополнительно возникнет 5 разрывов в интервале глубин для каждой скважины. При отработке месторождения уступами высотой 5 м алмазоканатными камнерезными машинами появится в интервале только по одному дополнительному разрыву. Максимально возможный средний выход блоков по месторождению при добыче камнерезными машинами с кольцевой фрезой составляет Кв = 0,180 (18,0 %). При геологоразведочных работах на опытном карьере машинами с кольцевой фрезой получен выход плит 17 %.

а)

б)

Рис. 4. Зависимость выхода блоков от способа разработки (а) и направления резания

массива (б) для Першинского месторождения мраморизованных известняков

Расчетные данные по интервалам глубин для различных способов подготовки блоков к выемке приведены на рис. 4,а. Анализируя эти данные, можно отметить, что при подготовке к выемке блоков канатными камнерезными машинами и высоте уступа 10 м максимально возможный выход блоков возрастет по сравнению с машиной с кольцевой фрезой в 2,26 раза.

Необходимо отметить, что столь высокий выход блоков при добыче канатными камнерезными машинами возможен только при условии использования в качестве плоскостей отделения основной системы трещиноватости.

Однако если направление резания не совпадает с направлением основной системы трещиноватости, выход блоков снижается. Самым неблагоприятным является направление в 45о, когда снижение выхода блоков максимально (рис. 4,б).

На основе выполненных исследований было установлено, что реальный выход блоков по месторождению с учетом снижения его в зависимости от направления резания массива можно рассчитать по выражению:

, (16)

где Квсм – коэффициент выхода блоков, зависящий от способа подготовки блочного камня к выемке.

Наиболее эффективными по критерию выхода блоков из массива является алмазоканатный способ добычи. В этом случае возможно использование природной блочности массива на 85,2 %.

Таким образом, выход блоков из горной массы на месторождениях природного камня средней прочности зависит от принятого способа подготовки камня к выемке и направления резания по отношению к преобладающей системе природной трещиноватости массива. В этом состоит сущность первого научного положения.

Исследование зависимости качества блоков от величины

коэффициента ослабления плоскости раскалывания

при буроклиновом способе добычи

На гранитных карьерах Урала при подготовке к выемке блочного камня применяются две схемы бурения: короткими шпурами глубиной до 150 мм и глубокими шпурами глубиной до 0,9Нб. При этом качество отделенных блоков получается различным. При короткошпуровой отбойке значительная часть блоков не имеет прямоугольной формы и не соответствует стандарту.

Проведенными исследованиями было установлено, что качество отделяемого блока или монолита зависит от величины удельного ослабления по плоскости раскалывания.

Удельная величина ослабления по плоскости раскалывания () при подготовке блока к отколу определяется по соотношению

, (17)

где lш и nш – соответственно глубина бурения шпуров (м) и их количество (шт.) по линии раскола; dшп - диаметр шпура, м; Lр и Hр, соответственно длина линии раскола и высота откалываемого монолита или блока, м.

Принимая во внимание, что количество шпуров по линии раскола можно определить по выражению

, (18)

и подставив его в формулу (17), получаем удобное выражение для исследования влияния удельной величины ослабления плоскости раскалывания () в зависимости от шага бурения (аш) и глубины бурения шпуров (lш)

. (19)

Нами выполнено специальное исследование влияния глубины и шага бурения на величину удельного ослабления по плоскости раскалывания для гранитов Сибирского месторождения.

Влияние глубины шпуров на коэффициент ослабления поверхности откола оценивается линейной графической зависимостью, приведенной на рис. 5. Эта схема допускает откол монолитов высотой до 56 м с сохранением правильных геометрических форм.

Рис. 5. Влияние расстояния между шпурами на коэффициент ослабления поверхности откола

Зависимость коэффициента ослабления поверхности откола от шага бурения (R2 = 0,9729)

(20)

Анализируя полученный график, можно отметить, что изменение расстояния между шпурами в пределах от 0,1 до 0,5 м оказывает незначительное влияние на коэффициент ослабления поверхности откола. Исходя из этого, можно сделать вывод, что чрезмерно уменьшать шаг бурения между шпурами нецелесообразно.

На рис. 6 приведен график зависимости коэффициента ослабления по поверхности откола от глубины бурения. В этом случае графическая зависимость имеет прямолинейный вид:

. (21)

Рис. 6. Влияние глубины шпуров на коэффициент ослабления по поверхности откола

Из приведенного графика видно, что коэффициент ослабления по поверхности откола с увеличением длины раскалывающих шпуров возрастает более прогрессивно.

При глубине бурения от 0,1 до 5,0 м величина коэффициента возрастает с 0,0006 до 0,03, т.е. в 50 раз, в то время как при изменении шага бурения коэффициент ослабления поверхности откола возрастает только в 1,3 раза.

Именно это обстоятельство создает более благоприятные условия для развития карьера блочного камня на глубину. В этом случае появится возможность создания хорошо развитого гранитного карьера с уступами высотой 5 – 6 м, на котором можно будет добывать крупные блоки I – II групп, чего не могут сделать сейчас на многих уральских карьерах по добыче блоков из прочных горных пород, работающих по короткошпуровой схеме.

Таким образом, доказывается второе научное положение: при буроклиновом способе подготовки к выемке прочных горных пород качество блоков зависит от величины коэффициента ослабления массива по плоскости раскалывания.

Исследование буровзрывного способа отделения

от массива монолитов и блоков природного камня

Буровзрывной способ отделения монолитов от массива применяется на ряде карьеров, разрабатывающих прочные горные породы типа гранита. На Сибирском и Мансуровском гранитных карьерах на продуктивном массиве применялись заряды пороха для отделения блоков от массива. Однако впоследствии на этих карьерах от применения пороха пришлось отказаться ввиду повышенной опасности при обращении с порохами и технологических трудностей при заряжании обводненных скважин.

В настоящее время идут интенсивные поиски новых взрывчатых веществ, которые сохраняли бы достоинства черного дымного пороха (низкое начальное давление и невысокую скорость детонации) и одновременно не имели бы его технологических недостатков.

На Султаевском гранитном карьере были проведены первые производственные испытания опытной партии зарядов «мягкого взрывания» ЗМВ-10-2. Всего было произведено три взрыва.

После взрыва первого монолита, подготовленного по схеме через шпур (рис. 7), произошел откол его от массива и сдвиг на расстояние 0,20,7 м. Целостность монолита не нарушилась, однако он разделился по длинной стороне на три части по естественным трещинам.

Рис. 7. Конструкция и схема коммутации зарядов «мягкого взрывания» с заряжанием через шпур

Pages:     | 1 || 3 |






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