Полезное ископаемое, которое подвергается дроблению и измельчению на обогатительных или агломерационных фабриках, в конечном виде представляет собой помол крупностью 0,01- 0,025 мм. Общие затраты энергии на дробление складываются из дробления массива в забое, естественного дробления в процессе погрузки в средства транспорта, перегрузок и дробления и измельчения на обогатительных фабриках. При этом виды и стоимость энергии используемой для дробления в забое и на обогатительной фабрике различна.

Соотношение средней стоимости 1 МДж используемой энергии в карьере следующее: электрическая – 1, тепловая (дизельное топливо) – 2,13, химическая (заводское взрывчатое вещество) – 53,8.

В целом область применения энергетического метода включает:

- решение проблемы минимизации энергозатрат при разработке месторождения полезного ископаемого;

- при проектировании и реконструкции горного предприятия энергетическую оценку технологических потоков, их составных частей и комплектов оборудования для разработки горных пород конкретной зоны горных работ, а через них структуру комплексной механизации карьера;

- учёт в технологическом процессе качество горной массы и конечного продукта;

- рациональное распределение затрат по производственным процессам в технологическом цикле в зависимости от вида используемой энергии;

- оценку эффективности технологии горных работ в сложных топографических и суровых климатических условиях, новых способов разработки горных пород, технологических схем, новых машин и механизмов, а также новых видов энергии.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

ПАРАМЕТРОВ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ НА КАРЬЕРАХ

Современное развитие технологии взрывного разрушения массива позволяет управлять энергией взрыва для качественной подготовки крепких горных пород к экскавации, получения горной массы необходимого состава по крупности, степени разрыхления и параметров развала горной массы для каждого типа комплекта оборудования технологического потока, обеспечивая его максимальную производительность.

Задачей процесса подготовки скальных и полускальных горных пород к выемке является обеспечение:

необходимой степени дробления горных пород и полное разрушение массива взрываемого блока;

соответствие размеров и формы развала параметрам конкретному комплекту оборудования технологического потока;

объема горной массы в забое, достаточного для бесперебойной и производительной работы экскавационного оборудования;

экономичности и безопасности ведения горных работ.

Степень дробления для конкретного комплекта оборудования определяется исходя из высокопроизводительной работы и минимальных затрат по всему технологическому потоку.

Экспериментальные исследования по определению зависимости производительности машин по процессам технологического потока от состава горной массы по крупности с учетом свойств сыпучей среды показывают, что изменение производительности от минимума до максимума экскавационных машин с шириной ковша В находится в интервале В/3 d_ср В/11 при величине размера негабарита >В/3.

Минимальные затраты по всем технологическим процессам в технологическом потоке с одноковшовым экскаватором обеспечиваются при среднем диаметре габаритной горной массы d _ср = В/6,5.

Развал взорванной горной массы по длине от бровки уступа должен быть минимальным, по высоте - безопасным. По правилам безопасности он должна быть равна высоте черпания, а при высокой степени разрыхления допускается 1,5h.

Объем взорванной горной массы в забое определяется из условия максимальной производительности технологического потока с учётом остановки во время взрывных работ.

Разрушение массива горных пород под действием взрыва заряда взрывчатого вещества является сложным физическим процессом, который определяется свойствами массива, взрывчатого вещества и параметрами технологии взрывного воздействия.

Управление взрывного воздействия для получения необходимого для экскавации горной массы базируется на энергетической связи результата разрушения с параметрами буровзрывных работ.

Учитывая монолитность и однородность по свойствам горной породы в блоке, необходимую степень его дробления, соотношение между пределом прочности материала на сжатие и растяжение необходимая энергия (F_др.) для дробления определяется зависимостью

,

где σ_сж.- предел прочности породы на сжатие, Па;

k_д- коэффициент динамичности напряжения (k_д = σ_д/σ_ст)

V - разрушаемый объем, м³;

Е – модуль упругости породы, Па;

n – степень дробления (n = D_о.м./d_ср.)

D_о.м - средний размер отдельности массива, м;

Энергия для получения требуемой по принятой технологии и технике степень разрыхления и формирования развала, допустимого по правилам безопасности определяется зависимостью

,

где - начальная скорость движения горной массы при взрыве ( по данным экспериментальных исследований ее можно принимать v_о= 5410 м/с). Большие значения принимаются при использовании мощных взрывчатых веществ и малой плотности горной породы.

- коэффициент разрыхления горной массы в забое, = 1,1 4 1,4;

- плотность горной породы, кг/м³;

- расстояние от центра тяжести заходки массива до центра тяжести развала горной массы, м.

При разрушении массива скважинными зарядами

,

где с - расстояние от верхней бровки уступа до первого ряда скважин (по правилам безопасности не менее 3 м);

h - высота уступа, м;

- угол откоса уступа, градус;

- высота развала горной массы в забое, м;

- высота черпания экскаватора, м.

Сумма представляет собой энергию, которую необходимо затратить при подготовке горной массы.

По энергетической характеристике используемого взрывчатого вещества определяется удельный его расход (кг/м ³ ), необходимый для дробления 1 м ³ массива в нужной степени, получения заданных коэффициента разрыхления и параметров развала взорванной горной массы

,

где - удельная потенциальная энергия взрывчатого вещества, которая именуется в характеристике полной идеальной работой взрыва, Дж/кг.

- коэффициент полезного использования энергии взрывчатого вещества, который, по многочисленным исследованиям, составляет 0,04—0,06.

В развернутом виде эта зависимость имеет вид (кг/м³)

.

Анализируя эту зависимость, можно видеть, что удельный расход взрывчатого вещества увеличивается с увеличением прочностных свойств массива, степени дробления и величины развала горной массы после взрыва и уменьшается с увеличением энергии используемого взрывчатого вещества и коэффициента ее использования для дробления массива и формирования развала, необходимых параметров по технологии выемочно-погрузочных работ.

В карьере в конкретных природных условиях достижение необходимых параметров взорванной горной массы для горнотранспортного оборудования технологического потока обеспечивается регулированием параметров буровзрывных работ на карьере.

Параметры буровзрывных работ делятся на две группы.

К первой относятся: удельный расход взрывчатого вещества (q), диаметр заряда(d), линия сопротивления по подошве(W), сетка скважин (а х b),

ко второй: вид взрывчатого вещества, конструкция заряда, последовательность взрывания и использование замедления, число рядов скважин, величина и материал забойки.