Введение к работе
Актуальность темы,- При разработке пластовых месторождений открытым способом в отечественной и мировой практике широкое распространение нашла бестранспортная система разработки с применением вскрышных экскаваторов-драглайнов.
В условиях многолетней мерзлоты предварительная подготовка вскрышных пород к экскавации, как правило, осуществляется с помощью буровзрывных работ.
Характерной особенностью производства вскрышных работ на месторождениях, расположенных в зоне распространения многолетней мерзлоты,является склонность горных пород к смерзанию после рыхления буровзрывными работами, что обусловливает снижение производительности оборудования, а при достижении прочности смерзания выше паспортных характеристик усилия копания экскаватора их дальнейшая разработка становится невозможной. Вследствие чего, возникают простои оборудования, возрастает себестоимость добычи полезного ископаемого, вызванная затратами на дополнительное рыхление смерзшейся горной массы.
Известные научно-технические решения в области открытой разработки месторождений полезных ископаемых не в полной мере учитывают вышеуказанную особенность ведения горных работ в области распространения многолетней мерзлоты, что приводит к несоответствию выбранных параметров системы разработки горнотехническим условиям ведения горных работ.
Поэтому, оптимизация параметров бестранспортной системы разработки многолетнемерзлых вскрышных пород на основе учета процесса смерзания и конфигурации развала взорванной породы является актуальной и важной задачей.
Основной объем работ по теме диссертации был выполнен в соответствии с планами НИР ИГДС СО РАН в 1990-1995гг. "Создание научных основ высокоэффективных ресурсосберегающих технологий открытой разработки месторождений полезных ископаемых в условиях нестационарного термомеханического режима массива горных пород" (Тема 3.2.1.5).
Цель работы- обоснование рациональных параметров бестранспортной системы разработки вскрышных пород, обеспечивающих повышение эффективности горных работ на пластовых месторождениях зоны многолетней мерзлоты.
Основная идея работы заключается в учете закономерности
формирования развала и процесса смерзания многолетнемерзлых вскрышных пород при оптимизации технологических параметров бестранспортной системы разработки.
Методы исследований .- аналитический, графоаналитический, расчетно-аналитический, регрессионный анализ, математическое моделирование, технико-экономический анализ, натурные эксперименты.
Научные положения, представляемые автором к защите:
1. Основными факторами, влияющими на процесс формирования
развала многолетнемерзлых вскрышных пород при порядной схеме
взрывания ЯВЛЯЮТСЯ:
для одноуступной отработки вскрыши - ширина выработанного пространства и вскрышной заходки, площадь экскаваторной заходки в целике и угол откоса вскрышного уступа;
для двухуступной отработки - мощность нижележащей толщи, ширина выработанного пространства, высота и угол откоса первого вскрышного уступа.
-
Конфигурация развала многолетнемерзлых вскрышных пород при порядной схеме взрывания с достаточной и необходимой точностью описывается законом Гаусса (нормальным распределением), параметры которого взаимосвязаны с основными параметрами системы разработки.
-
Длина блока, обеспечивающая эффективную работу экскаватора и минимальное влияние процесса смерзания, функционально связана с производительностью драглайна, временем смерзания взорванных вскрышных пород, временем перехода с первой оси хода на вторую, шириной заходки, высотой уступа, коэффициентами переэкскавации, разрыхления и сброса.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации обоснована:
достаточным объемом статистического материала по исследованным профилям развалов,-
использованием современных методов теории математической обработки результатов исследований и планирования эксперимента.
удовлетворительной сходимостью результатов вычислительного эксперимента с фактическими данными. Научная новизна состоит в том, что:
определена общая закономерность формирования профиля развала при порядной схеме взрывания многолетнемерзлых вскрышных
ПОРОД;
установлены основные факторы, влияющие наконфигурацию развала многолетнемерзлых вскрышных пород,-
получены эмпирические выражения, описывающие профиль развала взорванных многолетнемерзлых пород,-
разработана методика определения времени смерзания пород после взрывной подготовки. Получено аналитическое выражение определения длины экскаваторного блока в зависимости от производительности драглайна, параметров системы разработки и времени смерзания породы ,-
разработаны алгоритм и программа расчета бестранспортной системы разработки многолетнемерзлых вскрышных пород с использованием взрыва на сброс.
Личный вклад автора состоит-.
в разработке методики по исследованию конфигурации развала многолетнемерзлых вскрышных пород,-
в проведении анализа и обобщении результатов статистической обработки,-
в установлении общей закономерности формирования конфигурации профиля кривой развала породы;
в установлении эмпирических зависимостей, описывающих профили развалов породы,-
в разработке алгоритма и программы расчета технологических схем бестранспортной системы разработки многолетнемерзлых вскрышных пород.
в разработке, в соавторстве методики определения времени смерзания породы после взрыва, участии в экспериментах. Практическая значимость работы:
разработана математическая модель описания профиля разва-вала многолетнемерзлых вскрышных пород, позволяющая моделировать процесс его формирования при различных параметрах системы разработки ,-
разработан новый способ производства вскрышных работ, позволяющий снизить влияние процесса смерзания на эффективность работы экскаватора посредством специальной организации работ на вскрышных уступах (А. с. N 1624152);
разработаны математическая модель, алгоритм и программа расчета технологических параметров бестранспортной системы разработки, позволяющие прогнозировать объемы экскаваторных работ с учетом профиля развала, сформировавшегося после взрывания вскрышного уступа, а также, выбирать тип экскаватора.
Реализация работы. Технология бестранспортной вскрыши мно-голетнемерзлых горных пород, позволяющая снизить влияние вторичного смерзания породы на работу оборудования, внедрена на разрезе "Кангаласский" ГП "Якутуголь" с получением фактического экономического эффекта.
Разработанный пакет прикладных программ расчета технологических схем бестранспортной системы разработки рекомендуется для использования при проектировании предприятий, расположенных в зоне распространения многолетней мерзлоты.
Апробация работы - Основное содержание работы и ее от-> дельные положения докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на vii Республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (Якутск 1988), на vii Всесоюзном семинаре по оптимизации - горных работ (Новосибирск 1989), на Республиканской конференции научной молодежи ЭРЭЛ-95 (Якутск 1995), на Всесоюзном совещании по проблемам и перспективам освоения природных ресурсов Южной Якутии (Нерюнгри 1996), на 11 Международной конференции по математическому моделированию (Якутск-1997), техническом совете разреза "Кангаласский" ГП "Якутуголь", научных семинарах и Ученом совете ИГДС СО РАН.
Публикации.
По результатам диссертационных исследований опубликовано 6 научных работ, в том числе получено 1 авторское свидетельство на изобретение.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения,списка литературы из 75 наименований, 4 приложений, содержит 175 страниц машинописного текста, 60 рисунков и 33 таблицы.