Введение к работе
Актуальность темы. Увеличение спроса и потребления качественного щебня, ужесточение требований к его качеству, требуют внедрения на щебеночных предприятиях новейших дробильных комплексов и модернизации технологических схем отработки карьера. Применение лучших образцов передвижных дробильных установок позволяет существенно повысить эффективность применения карьерного транспорта. Передвижные дробильные комплексы могут вводиться в работу для выхода на полную производственную мощность в короткий промежуток времени. Следовательно, одним из перспективных направлений повышения эффективности производства щебня является использование мобильных установок дробления и грохочения.
До настоящего времени, для выбора эффективных комплексов оборудования с использованием мобильных дробильных агрегатов на карьерах нерудных строительных материалов (НСМ), отсутствуют научно обоснованные нормы технологического проектирования, методы определения параметров и показателей открытой разработки месторождений НСМ, рекомендации для принятия обоснованных проектных решений.
Как правило, мобильные дробильные агрегаты и комплексы в проектной документации закладываются как стационарное или полустационарное оборудование с потерей преимуществ мобильности.
В этих условиях разработка новых методов проектирования карьеров по добыче НСМ, обоснование технологических схем ведения горных работ, с использованием мобильных дробильных агрегатов и установление их параметров является актуальной исследовательской задачей.
Цель работы - Обоснование и разработка методов определения параметров и показателей открытой разработки месторождений нерудных строительных материалов, с учетом горнотехнических особенностей использования мобильных дробильных комплексов для производства щебня, позволяющих повысить эффективность и надежность проектных решений.
Идея работы Определение параметров и показателей открытой разработки месторождений нерудных строительных материалов, отрабатываемых с использованием мобильных дробильных комплексов для производства щебня, должно базироваться на разработанных методах и технологических схемах, обеспечивающих повышение эффективности и достоверности проектных решений.
Основными задачами работы являются:
Разработка и обоснование технологических схем ведения горных работ на карьерах нерудных строительных материалов с использованием мобильных дробильных агрегатов, для типовых элементов норм технологического проектирования карьеров НСМ.
Анализ чувствительности параметров и показателей открытой разработки месторождений нерудных строительных материалов (НСМ), с использованием мобильных дробильных комплексов.
Разработка метода определения производительности карьеров НСМ, с учетом спроса на различные фракции щебня, являющиеся конечными продуктами предприятия.
Обоснование методов определения параметров открытой разработки месторождений НСМ, с использованием мобильных дробильных комплексов.
Научная новизна:
Выявлена степень влияния параметров и показателей системы разработки на производительность карьера, определённую по установленной зависимости, учитывающей геологические, горнотехнические и организационные факторы использования мобильных дробильных агрегатов для разработки карьеров НСМ. Наибольшее влияние оказывают: коэффициент дробимости, эксплуатационная производительность мобильного дробильно-сортировочного агрегата, время смены, выход готовой продукции, насыпная масса материала, коэффициент использования рабочего времени, количество материла поступающего на последнюю стадию дробления и насыпная масса готовой продукции.
Установлены параболические зависимости для определения оптимальной длины фронта работ при автомобильном и конвейерном транспорте в условиях карьеров, разрабатывающих месторождения НСМ с использованием мобильных дробильных комплексов. Установлена аналитическая зависимость для определения производительности горно-технической системы экскаватор-мобильный дробильный комплекс для карьеров НСМ по производству щебня.
Основные защищаемые положения:
-
При применении циклично-поточной технологии отработки месторождений нерудных строительных материалов с использованием мобильных дробильных комплексов (МДК), оптимальная длина фронта работ, приходящаяся на горнотехническую систему Экскаватор-МДК, обеспечивающая повышение эффективности и достоверности проектных решений, должна определяться по установленной параболической зависимости.
-
Использование предложенной классификации технологических схем, включающих мобильные дробильные комплексы, учитывающей горнотехнические особенности месторождений НСМ, позволяет обеспечить повышение рациональности проектных решений.
3. Оптимальная производительность карьера по производству щебня, с использованием мобильных дробильных комплексов, при проектировании открытой разработки месторождений НСМ, должна определяться с учетом спроса по фракциям щебня, по критерию максимума чистой текущей стоимости (NPV), при равенстве относительных увеличений себестоимости и дохода.
Методы исследований: Комплексный подход, включающий анализ и обобщение исследований авторов в области проектирования карьеров, технологии и комплексной механизации, обобщение производственной и проектной практики. В качестве основных методов исследований использовались мониторинг технологических процессов карьера; системный анализ структуры, характеристик, свойств технологических комплексов и звеньев карьеров НСМ; математическая статистика; моделирование в программах Datamine studio 3, Carlson mining; классические экономические методы.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением математического моделирования с использованием персональных компьютеров; обширным привлечением проектных и фактических материалов работы отечественных и зарубежных карьеров-аналогов; использованием информации о развитии рынков минерального сырья; внедрением результатов исследований в проектирование и планирование горных работ на карьерах.
Практическая значимость работы:
Разработаны и обоснованы технологические схемы ведения горных работ на карьерах нерудных строительных материалов с использованием мобильных дробильных агрегатов для типовых элементов норм технологического проектирования.
Установлены факторы, оказывающие существенное влияние на производительность карьеров НСМ, отрабатываемых с использованием мобильных дробильных агрегатов.
Разработаны основные принципы формирования и область применения технологических схем ведения горных работ на карьерах нерудных строительных материалов с использованием мобильных дробильных агрегатов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы в целом и отдельные ее положения докладывались, обсуждались и получили одобрение на конференциях «День горняка и металлурга» (Фрайберг, 2010 г.), «Освоение минеральных ресурсов СЕВЕРА: проблемы и решения» (Воркута, 2010 - 2011 гг.); международных форумах молодых ученых «Проблемы недропользования (Санкт-Петербург, 2010 - 2011), на заседаниях кафедры Разработки месторождений полезных ископаемых Санкт-Петербургского государственного горного университета.
Исследования выполнялись в рамках государственного контракта № 02.740.11.0695 «Создание геомеханически и экологически безопасных малоотходных способов разработки рудных месторождений открытым способом в сложных гидрогеологических условиях» (шифр заявки «2010-1.1-224-041-019») в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы, мероприятие 1.1 – V очередь «Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области экологически безопасных разработок месторождений и добычи полезных ископаемых».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, из них 3 – в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России, получен патент на изобретение.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 193 страницы, 23 таблицы, 38 рисунков и список литературы из 131 наименования.
