Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Инженерно-экологическое обоснование выбора техники и технологии комплексной отработки Афанасьевского месторождения

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

Автореферат диссертации по теме "Инженерно-экологическое обоснование выбора техники и технологии комплексной отработки Афанасьевского месторождения"

#

^ ч> На правах рукописи

V*

БУЛЬБАШЕВ Александр Павлович

ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОЙ ОТРАБОТКИ АФАНАСЬЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Специальность 11.00.11. - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации иа соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1997

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном Горном институте им.Г.В.Плеханова (техническом университете) и ОАО «Афанасьевский карьер цементного сырья».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Б.А.Иванов

Научный консультант:

доктор технических наук В.И.Супрун

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Г.А.Холодняков, кандидат технических наук М.И.Буянов

Ведущая организация - Главное управление охраны

недр Госгортехнадзора РФ.

* Защита диссертации состоится ч^З» 1997г.

в КЗ ^ часов на заседании диссертационного совета Д.063.15.11 в Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199026, г.Санкт-Петербург, В.О., 21 линия, д.2, зал № 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института им.Г.В.Плеханова.

Автореферат разослан » 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д.063.15.11., к.т.н., доц.

А.Н.Маковский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Афанасьевский карьер строительных материалов отрабатывает одноименное месторождение, которое представляет собой сложнострук-турную залежь мергелей, известняков и доломитов. Традиционная буровзрывная технология обеспечивает добычу только цементного сырья для заводов г.Воекресен-ска Московской области. В то же время месторождение включает в себя уникальные запасы белого камня, который использовался для облицовки храма Памяти Павшим на Поклонной горе, Воскресенских ворот, Иверской часовни. Кроме цементного сырья могут быть использованы в промышленных целях и другие минеральные ресурсы месторождения.

Буровзрывная технология приводит и к интенсивному воздействию на природную среду: загрязняется атмосферный воздух, изменяется структура почв на землях, прилегающих к карьеру, угнетается растительность.

В связи с этим актуальное значение приобретает проблема комплексного освоения месторождения, которое обеспечивает одновременно рациональное использование минеральных ресурсов и охрану природной среды. Подходы к её решению при разработке угольных и рудных месторождений открытым способом отражены в работах М.И.Агошкова, А.И.Арсентьева, А.С.Астахова, Л.И.Звягинцева, Б.А.Иванова, Н.Я.Лобанова, Г.Г.Мир-заева, Е.И.Панфилова, Л.А.Пучкова, М.Е.Певзнера, В.В.Ржевского, К.Н.Трубецкого, В.А.Харченко, Г.А.Хо-лоднякова, А.В.Хохрякова и других ученых. Несмотря на большой объем и достигнутые успехи исследований проблема остается актуальной, особенно для месторождений строительных материалов.

Цель работы - рациональное комплексное использование минерально-сырьевых ресурсов Афанасьевского месторождения строительных материалов на основе без-

взрывной технологии добычи при минимальном уровн негативного воздействия на окружающую среду.

Идея работы заключается в применении новоп поколения техники, обеспечивающей селективную вы емку минеральных ресурсов месторождений строитель ных материалов с заданными потребительскими свойст вами, при комплексном извлечении минерального сыры и минимальном воздействии на природную среду.

Основные задачи работы:

- провести анализ и выявить инженерно-экологически« факторы и условия, определяющие возможность ре шения проблемы;

- изучить свойства всех слоев горных пород месторож дения и разработать схему направлений их использо вания с учетом потребительских качеств;

- определить параметры и показатели техники и техно логии, обеспечивающей одновременно рациональнук отработку месторождения и охрану природной среды;

- создать, апробировать и внедрить новую безвзрывнук технологию отработки месторождения и дать ей эко логическую и экономическую оценку.

Научная новизна работал заключается в следующем:

- установлена закономерность изменения грануломет рического состава в зависимости от свойств горны? пород и скорости подачи (перемещения) рабочего ор гана комбайна;

- определены оптимальные параметры высоты уступа обеспечивающие максимальную производительное« новой техники.

Основные защищаемые научные положения 1. Разработка месторождений строительных материалог традиционной буровзрывной технологией приводит к потере потенциальных минеральных ресурсов, к нарушению и загрязнению природных компонентов.

. Изучение свойств горных пород месторождения необходимо проводить с целью определения показателей, определяющих качество продукта и выбора технологии его получения, обеспечивающих комплексность использования минерального сырья. . Потребительские качества продукта из потенциальных минеральных ресурсов достигаются путем выбора или создания специальной техники и внедрения новой технологии, заменяющей буровзрывные работы. . Малооперационная (одностадийная) технология добычи потенциальных минеральных ресурсов обеспечивает одновременно ресурсосбережение и охрану природной среды.

Методы исследований. Работа выполнена с исполь-ованием традиционных методов исследований: анализ и равнение данных из литературных источников с фак-ическими показателями на карьере, лабораторные ис-ледования свойств горных пород, стендовое моделиро-ание и натурные испытания новой техники.

Достоверность научных положений, выводов и екомендаиий обеспечена использованием современных [етодов исследований, большим объемом проведенных абораторных, стендовых и натурных испытаний, ре-ультаты которых показали достаточную их сходимость, 'абота полностью внедрена на Афанасьевском карьере и одтверждает решение поставленной цели.

Практическая значимость работы. В результате ыполненных исследований, опытно-конструкторских и роектных работ внедрены на Афанасьевском карьере овые технические и технологические решения, обеспе-ивающие:

увеличение ассортимента добываемого карьером сырья за счет обеспечения потребительских качеств путем внедрения безвзрывной технологии; внедрение в эксплуатацию нового комбайна для открытых горных работ (КГФ-60), который может быть использован и на других аналогичных месторождениях.

Реализация результатов работы. Афанасьевский карьер с 1994 г. работает по предложенной безвзрывной технологии с использованием комбайна КГФ-60 и экскаватора ЭКГ-5В, что позволило обеспечить устойчивую работу в рыночных условиях. Работа послужила основанием для принятия решения Правительства г.Москвы об увеличении объемов добычи белого блочного камня и использования его для реставрации памятников архитектуры. Разработан и утвержден «Экологический паспорт Афанасьевского карьера».

Личный вклад автора:

- разработка схемы направлений эффективного комплексного использования минеральных ресурсов Афанасьевского месторождения на основе анализа потребительских качеств сырья;

- разработка технического задания на создание новой добычной машины с определенными характеристиками;

- проведение работ по опытно-промышленным испытаниям и внедрению нового комбайна;

- организация и научное руководство исследованиями по всем направлениям работы.

Апробация работы. Основные положения работы в целом и отдельные её этапы обсуждались и получили одобрение: в Санкт-Петербургском государственном горном институте (1992,1994,1996 гг.), в Московском государственном горном университете (1994,1995гг.), в Правительстве г.Москвы (1995г.), на технических совещаниях НИИПОДЗЕММАША, АО «Рудпром», Роскомме-таллургии и Госгортехнадзора РФ, Гипроцемента и в других организациях.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 4 печатных работах.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Изложена на ' страницах машинописного текста, содержит рисунка, таблиц и список литературы из 90 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Основные результаты работы заключаются в следующих защищаемых положениях:

1. Разработка месторождений строительных материалов традиционной технологией приводит к потере потенциальных минеральных ресурсов, к нарушению и загрязнению природных компонентов.

Анализ литературных источников показал, что проблема рациональной отработки месторождения с учетом инженерно-экологических критериев базируется на оценке абиотических и биотических факторов. Поэтому на первом этапе работы изучались показатели и их параметры для условий Афанасьевского карьера.

Основные абиотические факторы и условия, определяющие эффективность отработки:

орография - площадь месторождения представляет собой равнину, расчлененную оврагами. Высотные отметки поверхности, где не проводились горные работы, составляют 133,0 - 154,0 м;

климат - умеренно-континентальный, господствующее направление ветров летом - западное и юго-западное, зимой - северное и восточное;

гидрология - основная водная артерия -р.Москва с крупным правым притоком р.Северка. Отметка уреза р.Москвы - 102,8 м, зимой уровень воды понижается на 1,0-1.2 м;

гидрогеология - отрабатываемая карбонатная толща в восточной части месторождения находится выше уровня подземных вод, вся западная часть обводнена. Мощность водоносных карбонатных пород увеличивается с востока на запад и в среднем составляет 5 м в контуре обводненной части месторождения. На территории месторождения имеет распространение Мячковско-Подольский водоносный горизонт, водовмещающими породами которого являются пачки трещиноватых пористых, местами закарстованных известняков и доломи-

тов с незначительными прослойками мергелей. Единый водоносный комплекс с. Мячковско-Подольским горизонтом составляют известняки и доломиты Каширского горизонта. Нижним водоупором комплекса являются пестрые и красноцветные глины ростиславской толщи. Средняя мощность водоносного горизонта составляет 60 метров;

почвы - преобладают дерновые слабо и средней зольности серые легкосуглинистые и среднесуглинистые почвы. Содержание гумуса колеблется в пределах 1,72,5%. По агрохимическим свойствам реакция пахотных земель слабоксилая до нейтральной, плотность колеблется от 1,2 до 1,5 г/см3. Эродированные почвы занимают 6,2% . Средний класс бонитета составляет 60 баллов;

геология - в геологическом строении Афанасьевского месторождения принимают участие карбонатные породы среднего и верхнего отделов каменноугольной системы, юрской системы и песчано-глинистые отложения четвертичного периода.

Запасы мергелей, известняков и доломитов Афанасьевского месторождения по состоянию на 1 января 1996 года в следующих количествах (по категориям, в тыс. т) приведены в табл.1. Обеспеченность предприятий запасами составляет более 60 лет.

Воздействие производства на природную определяется основными техническими и технологическими факторами и условиями:

вскрытие карьерного поля - выполнено внешней капитальной траншеей, примыкающей к контуру карьера в юго-восточной части месторождения. Транспортная связь между горизонтами осуществляется по откаточным автодорогам, соединяющим северный, западный и южный участки рабочей зоны карьера с выездной траншеей;

Номера промышленных пачек Запасы по категориям, т.ьлс. т

А В с. А+В+С,

Мергели — 12311 101877 114188

Известняки IY 12 17079 70341,2 87432,2

Известняки YI — 6486 24406,8 30892,8

Всего известняков:

Доломиты III пачки 2979 11405 38817 53301

Прослой доломитов IY — 1673 4916 6580

Всего доломитов 2979 13078 43733 59890

Надморенные глины 1252 2180 9955 13387

Юрские глины 857 2517 8926 12300

разработка месторождения - осуществляется шестью уступами (сверху вниз): первый - по вскрышным породам, второй - по мергелям, третий - по доломитам, четвертый - по известнякам, пятый - по доломитам, шестой - по обводненным известнякам. Углы откосов рабочих уступов: по вскрышным породам 45°-55°, по карбонатным породам до 80°;

техника и технология работ - добычные работы производятся по цикличной технологической схеме с использованием буровзрывных работ, экскаваторов типа ЭКГ-5А, ЭКГ-5В, ЭШ-6,5/45 и автосамосвалов Белаз-7540 и Белаз-7548 грузоподъемностью 30 и 40 тн. Бурение на участке взрывной технологии осуществляется станками СВБ - 2 м и СБР - 160. Вскрышные работы производятся драглайнами ЭН1 - 10/70 и ЭШ 6,5/45 с применением усложненных бестранспортных технологических схем. В выработанном пространстве вскрышные породы располагаются между целиками известняка, оставляемыми в качестве упора (контрфорса) для внутрен-

них отвалов. Ширина предохранительных берм на кровле мергеля 5-10 м. Угол откоса внутренних отвалов на северном борту 30°, на западном - 17°-18°;

продукция - цементное сырье, потребность в котором ( по годам) приведена в таблице 2.

Таблица 2.

Годы План по сырью, тыс.т Фактическая потребность, тыс. т

1989 4273,0 4189,0

1990 4254,0 4118,0

1991 4157,0 4053,0

1992 4092,0 3681,0

1993 4061,0 3709,0

1994 4133,0 3109,0

1995 3587,0 2904,0

Проведенный анализ природных факторов и выявленных источников воздействия на природную среду позволил сделать следующее заключение:

- агрохимический состав почв в зоне Афанасьевского карьера (в сравнении с фоновым содержанием макро-и микроэлементов) показывает, что в зоне его влияния снижается кислотность (по рН), увеличивается содержание обменных водорастворимых Р2О5 и К2О, увеличивается содержание иона М£+2 и степень насыщенности основаниями;

- влияние на растительность выявлено в пределах нарушения гидрологического режима грунтовых вод (осушение территорий). Особенно это сказывается на приживаемости и продуктивности лесных культур рекультивируемых площадей;

- традиционная буровзрывная технология приводит к загрязнению воздушного бассейна пылью (49,8% от общего количества), окисью углерода (39,9%), двуокисью азота (9,1%) и другими веществами;

- ежегодно нарушается около 12 га земель;

- потребность в традиционном (цементном) сырье снижается, что делает работу карьера нерентабельной и диктует необходимость расширения ассортимента продукции.

2. Изучение свойств горных пород месторождения необходимо проводить с целью определения показателей, определяющих качество конечного продукта и выбора техники его получения, обеспечивающих комплексность использования минерального сырья.

Задача дальнейших исследований была определена на основе идеи работы и разработанной автором схемы направлений эффективного, комплексного использования минеральных ресурсов Афанасьевского месторождения (табл.3).

Для её реализации были проведены исследования 37 образцов, отобранных из массива в 11 точках по характерным выемочным зонам (8 пунктов).

Места и количество точек отбора проб выбраны для характерных инженерно-геологических зон Афанасьевского месторождения (по технологическим слоям выемки, а также с учетом различных свойств литологических разностей пород в пределах одного выемочного слоя). Характеристики мест отбора проб карбонатных пород Афанасьевского месторождения для определения их физико-механических свойств приведены в табл. 4.

В ходе проведения испытаний определены следующие физико-механические свойства пород: - крепость пород по М.М.Протодьяконову; - предел прочности на одностороннее сжатие; - предел прочности на растяжение; - предел прочности на сдвиг; - объемный вес; -удельный вес; влажность; - абразивность.

Это позволило провести предварительную систематизацию горных пород Афанасьевского месторождения по физико-механическим свойствам, выполненную на

Таблица 3.

Промыш ленный слой Мощ ность слоя, м Краткое описание пород Где используется (может быть использовано)

1.Промышленная пачка 1,0 Почвенно-растительный слой с корнями растений. Суглинок, покровный, темно-коричневый плотный, эластичный 1) Для рекультивации 2)Производство кирпича

2,5 Супесь желтовато-бурая, тяжелая, плотная с включениями гальки и щебня карбонатных пород 1) При селективной выемке гальку, щебень можно использовать в строительстве дорог

2,9 Глина светло-зеленая, до желтовато-серой, плотная слабопластичная, с редкими линзами супеси и песка 1) При селективной выемке возможно производство керамзитового наполнителя

9,5 Глина зеленовато-серая до грязно-зеленой, плотная, пластичная, с включением линз и прослоев бурой и темно-бурой глины 1)Керомзшшь1Й натлнигепЦселос-тавная вышка); 2) Ксигоап' щакнг-нсго сырья (селективная выемка)

II Промышленная пачка 4,6 Мергель светло-зеленый до белого с зеленоватым оттенком, плотный, в интервале 18,4-18,5 м, 19,3-19,4 м известняк зеленовато-серый, очень крепкий, мелкозернистый 1) Акустическая плитка; 2) Цемсырье

2,3 Известняк мергелистый, светло-серый, органогенный, с отпечатками раковин брахиопод, разнозернистый, пятнами и полосами ожелезнения 1) Цемсырье 2) Карбит кальция

4,2 Мергель додомитазированный светлосерый до белого с бурыми и темнобурыми пятнами и намеками окислов железа, скрьцокристаллический, неравномерно ок-ремленный, местами слабо кавернозный Цемсырье

III Промышленная пачка 5,4 Доломит мергелистый белый до светлосерого, мелкозернистый, крепкий, фар-форовидный с прослоями розовато-серый, серых мергелей и известняков розоватых, светло-желтых, скрытокри-сталлический 1) Мука доломитовая для с/х работ; 2) Наполнитель асфальтовых бетонов

2.4 Известняк мергелистый, белый до светло-серого, органогенный, мелкозернистый крепкий 1) Цемсырье 2) Флюс для металлургического производства 3) Карбит кальция

IV Промышленная пачка 2,5 Известняк светло-серый до белого фор-форовидный, крепкий, плотный с прослоями зеленовато-серых и буро-желтых мергелей Цемсырье

3,6 Доломит мергелистый розовато-красный, зеленовато-серый, фиолетовый, неравномерно окремленный, скрытокри-сталлический, мелкозернистый 1) Щебень для дорог и наполнитель бетона 2) Облицовочная плитка

4,9 Известняк доломитизированный, органо-генно-обломочный, мелко и скры-токристаллический местами фарфоровид-ный с прослоями пестро цветных мергелей и бежевых доломитов 1) Цемсырье. 2) Блочный камень

2,2 Известняк доломитизированный светлосерый, белый, органогенно-обломочный, мелкозернистый, крепкий, местами плиточный 1) Цемсырье. 2) Блочный камень

Номер остановочного пункта Характеристика мест отбора проб Наименование мешков, в которые отобраны образцы Виды отобранных пород Примечания

1. Участок работы предприятия «Столица Белокаменная» Мешок № 1 Мешок № 2 Известняки Мяч-ковского горизонта Доломит Южная часть карьера

2. Контуры забоя экскаватора № 26 (ЭКГ-5В) Мешок № 3 Доломит Южная часть карьера

3. Район подряда у экскаватора № 24 Мешок № 4 Карбонатные породы различных литологических разностей Блок С-ХИ 4 уступ

4. Контуры забоя экскаватора № 22 Мешок № 5 - « - 5 уступ

5. Район экскаватора № 17 Мешок № 6 - « - 4 уступ

6. Точка отбора расположена на 3 уступе. Ближайший экскаватор (№ 16) расположен на 4 уступе в 200-300 метрах Мешок № 7 . - « - 4 уступ

7. Точка отбора расположена левее северной дороги Мешок Ks 8 Мешок № 9 Доломит Известняк 4 уступа Северная часть карьера

8. Контур забоя экскаватора № 18 Мешок № 10 Мешок № 11 Доломит Известняк 5 уступа Северная часть карьера

базе единой классификации горных пород по буримости (см. табл.5).

Проведенные исследования показали, что реализация схемы, комплексного использования минеральных ресурсов (таблица 3) возможна только на основе новой технологии добычи - безвзрывной.

3. Потребительские качества продукта из потенциального минерального ресурса достигаются путем создания специальной техники и виедрення новой технологии, заменяющей буровзрывные работы.

Необходимость замены технологии, продиктованная потребительскими качествами сырья для получения заданной продукции потребовала проведения анализа литературных источников с целью выявления имеющихся технологий, машин и механизмов, решающих поставленную задачу. При этом учитывались результаты исследования свойств горных пород. Наиболее перспективными являются машины нового типа «Континиус Сэфис Майнер» (СЭМ) для отработки тонких прослойков горных пород и экскаваторы с ковшом активного и непрерывного действия. Однако требования к гранулометрическому составу, исключающему дополнительные виды работ определили необходимость создания нового образца отечественного комбайна (КГФ-60) производительностью 60 м3/ч.

При подготовке технического задания на проектирование комбайна специалистами МГГУ и ИГД им.А.А.Скочинского были проведены стендовые испытания блоков известняка и доломита Афанасьевского месторождения на резание. Испытания проведены на полигоне ИГД им.А.А.Скочинского по методике Лесли Гэтча (Колоградская горная школа). В результате стендовых испытаний установлена энергоемкость процесса резания. Для известняков она составила 2,07-2,2 (кВт-ч)/(м3 ч), для доломитов - 2,54-3,3 (кВт ч)/(м3-ч).

№вы-ем очного слоя (усту -па) Характеристика пород Геологическая информация о дополнительных прослойках в пределах выемочных слоев Базовые данные по физико-механическим свойствам пород

предел прочности на сжатие коэффициент крепости по М.М.Прого-дъяконову плотность пород, г/см3 трещино-ватость

1. Рыхлые породы верхнего горизонта, включающие плодородный слой, глины и супеси

2. Мергель - 2,53-11,9 до 2,08 2,3-2,4 среди етре-щиноватые

3. Доломит - 17,9-39,2 2,2-4,8 2,3-2,5 среди етре-щиноватые

4. Известняк (Мячковский горизонт) Прослоек пористого известняка 6,2-16,6 1,0-1,8 2,3-2,4 среднетре-щиноватые

Доломит Прослойки (до 4-х) крепкого известняка с незначительной кавернозностью 2,4-60,0 3,4-6,5 2,4-2,5 среднетре-пщноватые

5. Доломит - 19,5-42,9 2,1-4,0 2,4-2,5 среднетре-щиноватые

Известняк Прослойки неокремненного известняка 24,7-35,2 2,3-4,0 2,5-2,6 среднетре-щиноватые

Прослойки ок-ремненного известняка (плита) 62,0-78,0 5,7-8,0 2,6-2,7 среди етре-щиноватые

В основу комплектации машины КГФ-60 положены отработанные элементы и узлы тяжелых проходческих комбайнов. Машина изготовлена и пущена в опытно-промышленную эксплуатацию в 1994 г. В 1995 г. комиссией в составе специалистов Центрального промышленного округа Госгортехнадзора России, АО «Афанасьевский карьер цементного сырья», СКВ заводов-изготовителей и МГГУ машина принята в промышленную эксплуатацию.

В течение начального периода эксплуатации установлены параметры выемочного слоя, обеспечивающие максимальную производительность машины при сохранении стабильных характеристик гранулометрического состава отбитых пород (рис.1).

Для параметров выемочного слоя, представленных на рис. 1, специалистами ЦНИИподземмаша, МГГУ, АО «Афанасьевский карьер цементного сырья» и бригадой комбайна выполнены замеры потребляемой мощности двигателя исполнительного органа. Замеры выполнялись измерительным комплектом К50 киевского завода «Точэлектроприбор». Подключение комплекта К50 осуществлялось к коробке выводов магнитного пускателя ПВИ-250-БТ, предназначенного для управления электродвигателем исполнительного органа. Показания ваттметра Д-539-К записывались на осциллограф. Дублирование результатов выполнялось визуально с фиксацией показаний приборов через 5 с.

Результаты замеров потребляемой мощности позволили установить энергоемкость процесса разрушения известняков и доломитов фрезой комбайна, оснащенной резцами Р0-501-0-16 фирмы «Пигма». Величина энергоемкости разрушения для крепких известняков 3-го выемочного слоя составила 1,75-2,02 (кВт ч)/(м3 ч), для доломитов - 2,1-2,3 (кВт ч)/(м3 ч).

Результаты полевых испытаний энергоемкости процесса разрушения показали хорошую сходимость данных стендовых и полевых испытаний образцов извес-

Ш

61Т

-А/-

Рис. 1. Рациональные параметры выемочного слоя комбайна КГФ-60 (масштаб 1:10): 1 - сечение слоя выемки; 2 - контур фрезы комбайна.

тняков и доломитов Афанасьевского месторождения.

Результаты исследований фракционного состава при стандартной технологии и комбайновой выемке приведены на рис.2.

Результаты испытаний комбайна КГФ-60 в различных режимах резания свидетельствуют о том, что свойства исходных пород являются доминирующим фактором, закономерно определяющим гранулометрический состав материала, отбитого фрезой комбайна. Увеличение скорости подачи (перемещения) фрезы изменяет гранулометрический состав материала. Хрупкие (известняк, доломит) и пластичные (мергель) горные породы имеют различные тенденции в изменении гранулометри-

Фракционный состав отбитого материала (известняк) Фрезерный комбайн

% 50 40 30 20 10 0

3 4,:

21 ,6 16.2

г -¡ 7-5 ш W: 14

П щ '»•1 i

0-5 5-10 10-25 25-50 50-128

Размер фракций, мм

200-250

Стандартная технология (БВР+ЭКГ-5)

%

0 25 20 15 10 5 0

J4t9-

18,3

19,1

15,3

-42Л-

VÍ£„

í

ГЦ-

i щ. щ

$

fl; fe ш i

12,8

т

0-8 8-16 16-32 32-64 64-128 128-550 Размер фракций, мм

Рис. 2. Диаграммы фракционного состава отбитого материала.

ческого состава. Увеличение скорости подачи фрезы длз хрупких известняков и доломитов ведет к повышении процента выхода крупных фракций в отбитом материа ле. Для пластичного мергеля наблюдается противопо ложная тенденция. Однако для однотипных пород ин тервал регулирования фракционного состава незначите лен и составляет порядка 5-7% (см. рис.3).

Доломит (1=7) Мергель (£<4)

Т-1-1-1-1-

1 2 3 4 5

Скорость подачи, м/мин

Рис. 3. Зависимость выхода фракций +200 от скорости подачи.

Проведенные исследования подтвердили правиль ность выбранного автором направления и позволили пе рейти к безвзрывной селективной выемке сложнострук турных залежей в условиях Афанасьевского карьера.

4. Малооперационная (одностадийная) технологи;; добычи потенциальных минеральных ресурсов обеспе чивает одновременное ресурсосбережение и охращ природной среды.

20-

© 154 о

(М +

И

&10-

и

дЗ Р. •в*

Ч О X! 1—( Л й

5 -

Отказ от буровзрывной технологии при добыче *ементного сырья позволил решить важную народохо-1яйственную проблему - увеличение добычи белого об-шцовочного камня. Белый камень Афанасьевского ме-¡торождения для облицовки храма Памяти Павшим в Великой Отечественной Войне на Поклонной горе, Вос-сресенских ворот, Иверской часовни. Прогнозные запа-:ы кондиционных блоков составляют 724 тыс.м3.

Предложенная и внедренная технология предпола-'ает использование комбайна КГФ-60 и экскаватора ЖГ-5В с ковшом активного действия. Широкие воз-ложности комбайна позволяют маневрировать техноло-'ическими схемами обработки уступа:

- с укладкой пород в штабель (см. рис.4);

- непосредственной погрузки в автосамосвалы;

- вертикальными выемочными слоями с получением блоков.

В работе приведены результаты исследований по шределению оптимальной высоты уступа (4 м), экс-шуатационной производительности машины при одно-, щух- и трехсменном режиме (1100 м3 - 3900 м3).

Двухлетний опыт работы по новой технологии по-(волил получить следующие результаты:

- отказаться от комплекса буровых и взрывных работ;

- улучшить потребительские качества полезного ископаемого за счет регулируемого гранулометрического состава;

- исключить вторичные переделы;

- повысить качество формирования берегов карьера;

- обеспечить селективную выемку всех слоев горных пород месторождения.

Внедренная технология позволила сократить выносы в атмосферу на 38,8 т. год и предотвратить нару-нение земель. Степень комплексности освоения место-юждения возросла в 1,5 раза.

Рис. 4. Технологическая схема отработки уступа комбайном КГФ-60 с укладкой вскрышных пород в штабель.

ВЫВОДЫ

1. Повышение комплексности использования запасов отрабатываемых месторождений должно быть увязано с сохранением природной среды, т.е. с обеспечением нормальной экологической обстановки для населения проживающего в данном районе, что можно обеспечить внедрением соответствующих техники и технологий, позволяющих, значительно снизить количество отходов производства, поступающих в природную среду.

2. Основной альтернативой существующей буровзрывной технологии при отработке сложноструктурных месторождений является переход на одностадийную безвзрывную технологию выемочных слоев, ориентированных по породным прослойкам горных пород.

3. Параметры техники для обеспечения потребительских качеств продукта определяются с учетом имеющейся зависимости между свойствами горных пород, скоро-

стью подачи (перемещения) режущего органа, шириной барабана, площадью резания, частотой вращения.

4. Технологические схемы с использованием созданного комбайна КГФ-60 обеспечивают работу с непосредственной погрузкой полезного ископаемого в самосвалы или складированием в штабель, что повышает эффективность его использования.

5. Внедрение разработанной технологии в условиях Афанасьевского карьера позволило увеличить номенклатуру выпускаемой продукции и обеспечить стабильную работу в новых экономических условиях.

Основные положения диссертационной работы

изложены в следующих публикациях:

1. Глазков A.M., Бульбашев А.П., Морозова Н.Г. Расширение сырьевой базы Афанасьевского месторождения. Цемент, 1991 -№ 9 - 10. С.4-6.

2. Вульбашев А.П., Супрун В.И., Билюкин А.Б. Безвзрывная технология производства работ на базе экскаваторов - мехлопат, оснащенных ковшами активного действия. Перспективная техника и технология для производства открытых горных работ - М: МГГУ, 1996 - С.52-56.

3. Бульбашев А.П., Билюкин А.Б., Супрун В.И., Данилов В.Н. Безвзрывная селективная выемка сложно-структурных залежей. Горный журнал - № 11 -12, 1996.

4. Билюкин А.Б., Бульбашев А.П., Сабуров B.C. Проблемы ведения и безопасности горных работ на горнодобывающих предприятиях Подмосковья. Горный вестник - № 2, 1997.