Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Обоснование технологии и методики расчета параметров разработки высоких уступов скважинами большой длины на нагорных карьерах Камбоджи

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Обоснование технологии и методики расчета параметров разработки высоких уступов скважинами большой длины на нагорных карьерах Камбоджи"

и*

ШР ш

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

На правах рукописи

НУОН НОРИН

УДК 622.271.3:085:616.001

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХН0Л01Ж И МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ РАЗРАБОТКИ ВЫСОКИХ УСТУПОВ СКВАЯИНАШ БОЛЬШОЙ ДЛИНЫ НА НАГОРНЫХ КАРЬЕРАХ КАМБОДЖИ

11.00.11 - охрана окружающей среда и рациональное

использование природных ресурсов 05.15.03 - открытая разработка месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1994 г.

Работа выполнена на кафедре горного дела Российского университета дружбы народов

Научный руководитель: доктор технических наук,

Официальные ошгонекты:

доктор технических наук, профессор С.А.Ильин, кандидат технических наук, старший научный сотруднин Г.Р.Буткевич

Ведущая организация - Государственный институт по

Защита диссертации состоится * /г. " апр^^н 1894 г. в /5Г- час. на заседании Специализированного совета К 053.22.26 в Российском университете дружбы народов по адресу: 117302, г. Москва, ул. Орджоникидзе, д. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Российского университета дружбы народов /117198, г. Москва, ул» Миклухо-Маклая, д. 6/

Автореферат разослан " ¡0" л^ад^д 1994 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, • ' *

кандидата химических наук, доцент / В.Н. Чистохвалов

профессор Л.,Н,Кашар

проектированию горных предприятий химической промышленности /Госгорхимпроект/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа. В программе развития народного хозяйства Камбоджи, создание и развитие горнодобывающей промышленности ассматривается как одно из основных условий дальнейшего осуте-твления промышленного производства и строительства.

Непрерывный рост промышленного производства к строительства Камбоджа требует постоянного увеличения объема'.добычи строитель-нх материалов. Поэтому совершенствование техники и технологии до-ычи нерудных полезных ископаемых имеет огромное, народнохозяйстве-ное значение, так как затраты на горные работы составляв? от 30 о 50$ всех затрат на производство 1 мР щебня.

До настоящего времени технологические аспекты разработки агорных местороадений изучены недостаточно. Традиционной и пре-бладавдей технологией является транспортная с применением автоса-освалпв. При этом силы гравитации в транспортных целях .поста не (¡пользуются, более того, они играют отрицательную роль /движение руженных автосадасвалов на спуск в тормозном режиме/. Разработка эстороздения по такой технологии в большинстве случаев начинает-н сверху вниз, что требует значительных единовременных затрат на зздание тоанспортного доступа к вершине горы.

В Камбодже большинстве нагорных месторождений строительных эрных пород разрабатывается без учета природных .технологических экономических факторов.

Вышесказанное' определяет актуальность проблемы создания и гучного обоснования ресурсосберегающей технологии открытой разра-5тки нагорных месторождений. В данной диссертации эта проблема

нпавтся на примера карбонатных' месторозЩёний' Камбоджи......

Цель работы - обоснование и изыскание рациональных параме-эов технологии разработки строительных, горных пород с использо-шием глубоких скважин взрывания массива.

Идея работы заключается в том, что при восходящем порядка грекия глубоких скважин с основания гор возможно полное исполъ-)вание сил взрыва и гравитации для доставки взорванной горной юсы по склону горы к подножию.

Научные.положения, разработанные лично соискателем, и, их >визна состоят:

- в обосновании параметров высокого уступа и технологии провзрывных работ при его отработке.

- в обосновании технологии буровзрывных работ в зависимости от параметров погрузочного оборудования, высоты и угла склона горы;

- в разработке методики расчета параметров буровзрывных работ и ниш расположения бурового оборудования при отработке высоких уступов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются;

- лабораторными экспериментами при высокой сходимости результатов /коэффиент корреляции - 0,878/.

- аналитическими исследованиями.

- технико-экономическим анализом и сравнением вариантов с использованием ЭВМ.

- графоаналитическими исследованиями.

Значение работы. Научное значение исследования состоит в теоретическом и экспериментальном обосновании параметров буровзрывных работ, параметров навала взорванной массы и изыскании технологии взрывания высоких уступов с использованием одиночных зарядов наклонных скважин на нагорных карьерах стройматериалов.

Практическое значение диссертации заключается в разработке методики расчета параметров технологических схем с взрыванием высоких уступов глубокими скважинами на нагорных карьерах. Внедрение предложенной технологии обеспеиивает повышение производительности труда, снижение единовременных затрат на приобретете оборудования и выброса пыли в атмосферу, что уменьшает вредное воздействие на окружающую среду.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Обоснованная в работе технология взрывания высоких уступов рекомендуется применять на нагорных карьерах с малой производственной мощностью. Предложенная технология принята к внедрению на карьера Лном Татунг с экономическим эффектом 16 тыс. долларов США.

Апробация работы. Идея, основные научные результаты диссертационной' работы докладывались и были одобрены на научно-технических конференциях инженерного факультета Российского Университета дружбы народов /Москва 1990-1993/.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из

наименований, содержит /¿"6 страниц машинописного текста.

шгочая -32 рисунков, 2 3 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Большинство месторождений строительных горных пород Кам-Зодет относятся к типу "гора-залежь", среди которых есть группа лесторождений со сложным пересеченным рельефом поверхности и крутыми склонами. К данному типу месторождений можно отнести место-роздение известняка Пном Татунг /рис.1/. В этих условиях применение классической транспортной технологии нецелесообразно, из-за больших единовременных затрат на строительство автодороги к вер-цкне горы и повышенных эксплуатационных расходов на разработку.

Указанные недостатки транспортной технологии объясняют тенденцию к широкому использованию сил взрцва и гравитации для перемещения горной массы с высшележаних горизонтов к подножию горы.

Однако все известные в настоящее время гравитационные тех-млогические схемы не всегда могут быть одинаково успешно приме-íeны при наличии разнообразия природных условий нагорных местороадений.

Вопросы открытой разработки нагорных месторождений рассмотрены в трудах акад. В.В.Ржевского, д.т.н. А.И.Арсентьева, 1.3..Лысенко, Б.П.Юматова, Ю.И.Анистратова, Ю.П.Астафьева,

А. Ильина, Р.С.Пермякова, В.А.Щелканова, Нгуен Тхан г1>ана, к.т.н. ¡?.А.Лазоватского, Д.С.Дкаймагамбетова, Г.Р.Буткевича и др.

Анализ научных публикаций вышеуказанных авторов показал, {то вопросы разработки нагорных месторождений со сложными топографическими условиями недостаточно изучены.

Вышесказанное предопределяет необходимость изыскания прин-даиально новой технологии, позволяющей эффективно использовать зилы взрыва и гравитации при разработке нагорных месторождений зо сложным пересеченным рельефом.

Одним из перспективных направлений решения данной задачи гвляется применение технологии взрывания высоких уступов накгюн--шми скважинами.

Результаты научных исследований, практика открытой разработки месторождений равнинного типа высоким уступами показывают, 1Т0 высокие уступы имеют ряд достоинств: улучшение технологиче-;ких, технико-экономических показателей буровзрывных работ и

3 - карьер

арьерного транспорта за счзт концентрации ЕВР, сокращения

лины перебура, числа горизонтов и протяженности транспортных ком-

уник,аций.

При этом уменьшение выхода негабарита достигается за счет рименения наклонных скважин, позволяющих иметь одинаковую /л.н.с/ ноль их длине»

В условиях нагорных месторождений бурение высоких уступов зерху вниз связано с дополнительными затрата»® на подвод автодо-эг к верхним горизонтам й создание первоначальной рабочей площад-

I.

В случае применения бурения наклонных скважин снизу вверх ?яалав? необходимость в строительстве автодороги и устройстве 1бочей площадки на верхних горизонтах. Однако при этом необходимо юводить специальную выработку /ниту/ для установки бурового стан-

Для создания независимых фронтов буровых и выемочно-погру-1Чннх работ , а также с целью обеспечения безопасности ведения фных работ, наклонные скважины бурят под.углом Т относительно нии падения /рис.2/.

В целях обеспечения безопасной и эффективной работы'выемо-о-погрузочного оборудования необходимо установить закономерность менения высоты навала горной массы fimb , угла откоса уступа у> угла наклона скважин относительно-'йинии падения If .

Графоаналитическим путем /рис.3/ установлено,что зависимость зотн навала^Ыот указанных факторов может быть представлена в п,е:

JU -J!* w г,пткр

V еи^Ыи ~ еЬ^у

Кр - коэффициент'разрыхления;

угол наклона скважин относительно линии,падения, град;

5 О- - расстояние между скважинами, м

^ - линия наименьшого сопротивления, м;

Ч* - .угол откоса уступа, град;

- угол откоса навала, град. Теоретически угол откоса навала зависит от физико'-механи-ких свойств породы, ее гранулометрического состава, скорости ения и дальности разлета кусков. Для конкретного типа породы определенном гранулометрическом составе и шероховатости по-

А

1 - днища; 2 - скважина

в

рис.3 Схема определения высоты навала взорванной горной таснЯмЬ в зависимости от угла наклона скважин V , расстояния ЗЕ к высоты перепуска горной массы Н .

верхности склона можно считать, что угол откоса навала зависит от высоты перэпуска и крутизны склона.

В целях установления закономерности изменения угла откоса навала о1м от высоты перэпуска И и крутизны склона у? автором была проведена серия экспериментов в лабораторных условиях на кафедре горного дела РУДН с использованием метода физического моделирования.

Результаты эксперимента показали, что с увеличением высоты перепуска угол откоса навала уменьшается линейно, а при увеличении крутизны склона он изменяется по параболическому закону с минимумом при крутизне 50-55*.

Для получения апроксимационной зависимости полученные экспериментальные данные были обработаны на ПЭВМ типа IBM PC/AT с помощью пакета программ S71ША . В результате обработки получана следующая эмпирическая формула:

„ 0,0224у2- 2,7 у> ~ 0,0645^ + 101 , град. /2/

С учетом полученной зависимости /2/ исследована функция /1/, результаты которого представлены в табл. 1.

Как видно, при взрывании одиночной скважины в исследуемых диапазонах ТГ = 45-90° и И = 50-200 м высота навала взорванной горной массы не превышает 2,07-3,86 м.

Повышение высоты навала до значения, требуемого для производительной работы погрузочной машины возможно при увеличении количества одновременно взрываемых скважин. В этом случае высота навала ituS определяется по формуле:

Алп Г./2 •g-w.8rnr.jk/to' у С^еНя -

где - число одновременно взрываемых скваздн.

Результаты расчета /рис. 4/ показывают, что в рассмотренных диапазонах значений высоты // и угла увеличение числа одновременно взрываемых скважин до 8-10 вызывает рост высоты навала до 6-12 м, которая является достаточной для производительной работы погрузочной машины малых моделей.

Максимально допустимая по правилам безопасности высота навала определяется, исходя из условий:

= 1,5 Жчеа' /3/

где fhe^j - высота черпания погрузочной машины, м.

При этом допустимое число одновременно взрываемых скважин рассчитать по формула:

fled - С - etg.y) /у

a.w.S? nv.Kp

Количество взрываемых скважин необходимых для обеспе-

чения сменной производительности карьера Qert.K , определяется аналитическим путем по формуле:

a. w.x

где QeaX- сменная производительность карьера, м^/см;

^Р1 - крутизна склона горы, град;

X - расстояние от начального координата до устья скважины, м.

При этом необходимо соблюдать условие:

Ned 4 I%d /6/

Отсутствие внутрикарьерного-автомобильного транспорта по склонам горы в предложенной технологии позволяет снизить вредное воздействие горных работ на окружающую среду, поскольку наиболее интенсивное пылаввделение происходит только при взрывании скважин и является мгновенным, а выхлопные газы автомобильных двигателей полностью отсутствуют.

Внедрение предложенной технологии на карьера известняка Пном Татунг при годовой производительности карьера 250 тыс. м^ позволяет получить абсолютный экономический эффект в размере 7,6 тыс. долл. США в год. по сравнению с базовым вариантом /взрыво-механизированная подвалка с применением бульдозера/.

■ таб.1

СхГи 45* 60' 75' 90*

21,635 50 3,25 3,59 3,79 3,85

18,41 100 2,83 ЗДЗ 3,31 3,36

15,185 150 2,44 2,70 2,86 2,91

11,91 200 2,07 2,29 2,42 2,46

.■о

г =

10

12

А иен) -С'- 7-5"

>Ь Ле4

рис.4 Зависимость высоты навала от каличества скважин ИсхЬ , от высоты перепуска И и от утла наклона скважин относительно линии падения ИГ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные выводы я рекомендации состоят в следутем:

1. Предложена технология разработки нагорных карьеров высокими уступами с использованием сил гравитации и взрыва, позволяющая исключить необходимость строительства автодорог к верхним горизонтам горы, уменьшить материальные и трудовые затраты на добычу щебня, снизить вредное воздействие горных работ на окружающую среду.

2. Экспериментальными исследованиями установлено влияние высоты перепуска горной массы и угла откоса уступа на угол откоса навала. Зависимость угла откоса навала от высоты перепуска носит линейный характер, а от угла откоса уступа - параболический с минимумом при значении последнего 50-55*.

3. Выявлена зависимость высоты навала от параметров буровзрывных работ, высоты перепуска и угла откоса уступа при взрывании высоких уступов наклонными скважинами. Для обеспечения эффективной работы погрузочного оборудования необходимо взрывать одновременно нескольких скважин, число которых определяется в зависимости от высоты черпания погрузочного оборудования, угла откоса уступа, высоты перепуска и параметров ЕВР.

4. Разработана методика расчета параметров технологии разработки высоких уступов наклонными скважинами большой длины на нагорных, карьерах со сложными топографическими условиями.

5. Обоснована ресурсосберегающая технология разработки нагорных месторождений, позволяющая уменьшить вредное воздействие горных работ на окружающую среду за счет исключения внутрикарье-ряого автотранспорта по склону горы.

6. Реализация предложенной технологии на известняковом карьере Ином Татунг при его годовой мощности 250 тыс. м3 позволяет получит абсолютный экономический эффект з размере 7,6 тыс. долл. США в год по сравнению с базовым вариантом.

Таким образом, на основе выполненных исследований осуществлено решение научных задач изыскания а обоснования рациональных параметров технологии разработки строительных горнкх пород с использованием глубоких скважин на нагорных месторождениях. Это имеет важное народнохозяйственное значение, так как позволяет максимально использовать силы взрыва и гравитации для доставки полезного ископаемого от вершины к подножию горы, что позволяет

1.1

экономить значительные трудовые, материальные , финансовые ресурсы и снизить вредное воздействие горных работ ка окружавдую среду.

NU ON fiOSIN (Cambodia)

"Substantiation for the choice of techology and methods in designing paramétrés, for high benches using deep wells in mountainous quarries of Cambodia"

As a result of the conducted research, the solution has been suggested for the obtaining and substantiation of rational parametres in mining technology of building rocics by means of utilization of deep wells in upland deposits. The solution of this problem is of great economic significance, since it enables to make maximum use of the force of explosion and gravitation for rock delivery from the mountain top to the foot, which promotes radical reduction of harmful effects on the environment, cuts down labour, material and financial expenses.

The experimental analytical study has been undertaken with the view of raising efficiency and ensuring safety in the utilization of gravitation technological scheme by means of optimizing the paramétrés of drilling, blasting and transportation works.

3.03.94 ir.

Tap. 100 San. 73

Ofitesi In. a.

Tun. iYiiE» OtwKOHBKiraae, 3