Введение к работе
Актуальность задачи. Повышению производительности и объемов добьии мраморных блоков товарной кондиции во многом способствовала высокоуступная двух стадийная технология отработки горного массива. На первой стадии от массива отделяется монолит, а на второй, после его опрокидывания на рабочую площадку, осуществляются раделочно-пассировочные операции по получению блоков. Реализация данной технологии стала возможной с применением камнерезных машин с гибким алмазным инструментом - канатных пил, которые получили наибольшее распространение в мировой практике.
На малоокварцованных горных породах средней прочности (мрамор, мраморизованные известняки, доломиты, серпентиниты и др.), целесообразно горизонтальные пропилы по отделению монолита камня от массива, а также разделочно-пассировочные работы по получению блоков осуществлять баровыми камнерезными машинами, что позволяет за счет совмещения операций сократить время процесса подготовки блоков мрамора к выемке. Однако полная реализация технических возможностей современных высокоэффективных камнерезных машин не произойдет, если не будут созданы необходимые условия эксплуатации и режимы их работы. Рассогласованность по времени операций отделения монолита и его разделки на блоки приводит к тому что эксплуатационная производительность камнерезного комплекса в составе канатной пилы и баровых машин в 2 - 3 раза ниже по сравнению с ведущими зарубежными камнедобывающими предприятиями. В результате повышения производительности годовая выработка по горной массе на одного рабочего добычного звена достигнет значения более 10 тыс. м3 в год.
Добыча блочного камня на многих месторождениях осуществляется без учета природной трещиноватости массива, когда линейные размеры монолита и направление горных работ не увязываются с интенсивностью и направлением трещин. Это приводит к значительным потерям кондиционного сырья и снижению выхода блоков из горной массы.
Актуальность темы обусловлена необходимостью дальнейшего повышения эффективности добычи блоков мрамора на основе обоснования технологических параметров процесса подготовки, обеспечивающих повышение производительности камнерезного комплекса в составе канатной пилы и баровых машин при одновременном снижении технологических потерь блочной продукции.
Цель работы. Обоснование рациональных параметров процесса подготовки к выемке монолитов мрамора из массива для повышения эффективности добычи блоков товарной кондиции камнерезным комплексом.
Идея работы. Использование установленных зависимостей параметров процесса подготовки монолитов мрамора к выемке от
характеристик трещиноватости массива для минимизации технологических потерь блочной продукции и повышения производительности камнерезного комплекса.
Объект исследований - процесс подготовки к выемке блоков мрамора в
условиях природной трещиноватости.
Предмет исследований - технологические параметры процесса
подготовки к выемке монолитов мрамора.
Задачи исследования:
1. Выполнить анализ существующих методик расчета коэффициента
выхода блоков в условиях природной трещиноватости массива.
Разработать методику оценки потерь блочной продукции в зависимости от размеров монолита, интенсивности и ориентации природных трещин месторождения.
Установить для камнерезного комплекса в составе канатной пилы и баровой машины зависимость годовой производительности по горной массе от линейных параметров отделяемого монолита.
Обосновать рациональные параметры процесса подготовки к выемке монолитов мрамора на месторождениях природного камня добычным комплексом в составе канатной пилы и баровой камнерезной машины.
На защиту выносятся научные положения:
Использование установленных зависимостей длины и высоты отделяемого монолита мрамора от геометрических характеристик природных трещин горного массива позволяет провести систематизацию и количественную оценку технологических потерь блочной продукции. При этом рациональные размеры длины и высоты монолита должны определяться из условия минимизации технологических потерь при ограничениях, связанных с техническими возможностями рабочих органов добьганого оборудования.
Суммарное время проходки канатной пилой, работающей в режиме постоянной скорости подачи на забой, вертикальных плоскостей отделения монолита от массива зависит от линейных размеров и геометрической формы плоскостей, характеризуемой коэффициентом формы, как отношение их длины к высоте.
Площадь напила баровой машиной от времени ее работы в режиме постоянной мощности распиловки имеет предельную величину из-за затупления резцов, что предопределяет цикл непрерывной проходки горизонтальной плоскости отделения монолита от массива.
Эффективная работа добьганого звена предполагает равенство длительности циклов проходки в монолите вертикальных плоскостей отделения с помощью канатной пилы и горизонтального пропила с помощью баровой машины. При этом установленный технологический
цикл определяет время разделочно-пассировочных операций на рабочей площадке по получению товарных блоков. Научная новизна работы:
Установлены зависимости величины технологических потерь блочной продукции от высоты и длины отделяемого монолита.
Разработана методика оценки технологических потерь блочной продукции, учитывающие характеристики природной трещиноватости массива.
Получены аналитические выражения производительности канатной пилы в режиме постоянной скорости ее подачи на забой, от времени отделения монолита по продольной и поперечной вертикальным плоскостям с учетом размеров и формы плоскостей отделения.
Получены аналитические выражения производительности баровой машины, работающей в режиме постоянной мощности, от времени резания монолита в горизонтальной плоскости.
Определено условие эффективной эксплуатации камнерезного комплекса, состоящего из канатной пилы и баровой машины по отделению монолита мрамора, размеры которого обеспечивают минимизацию технологических потерь продукции.
Методы исследований включают: обобщение отечественного и зарубежного опыта камнедобывающих предприятий, аналитическое и горногеометрическое моделирование; методы математической статистики, экономико-математическое моделирование, метод технико-экономического анализа.
Достоверность положений, выводов и результатов обеспечивается представительностью исходных данных, удовлетворительной сходимостью результатов исследований, экспериментов и данных практики.
Практическая значимость работы: разработанная методика позволяет определить рациональные линейные параметры отделяемого монолита мрамора и повысить выход товарных блоков.
Реализация результатов работы. Результаты исследований, выводы и рекомендации могут быть использованы при подготовке проектов строительства и реконструкции камнедобывающих предприятий.
Апробация работы: результаты и основные положения докладывались на международных научно-технических конференциях «Добыча, обработка и применение природного камня» (Магнитогорск, 2008, 2009, 2010 гг.); ежегодных научно-технических конференциях МГТУ (Магнитогорск, 2008, 2009, 2010 гг.).
Публикации: по теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе в изданиях, аннотированных ВАК, 2 работы.
Объем и структура работы: Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на ПО страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка, 24 таблицы, список литературы из 96 наименований.
Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам кафедры ОРМПИ института горного дела и транспорта за постоянное внимание и ценные советы при выполнении работы.
