Методика обоснования рациональных параметров взрывной перевалки вскрышных пород на угольных карьерах Вьетнама

Взрывную перевалку вскрышных пород во внутренние отвалы, целесообразно внедрить в первую очередь при разработке угольных месторождений Нуйбео, Назыонг, Каошон и Дамай, характеризующихся пологим залеганием угольных пластов в скальных породах. Угленосная толща указанных месторождений сложена свитой пологих пластов с углом падения от 5° до 15°. Мощность угольных пластов составляет 5-24 м, массивы вскрышных пород относятся к II-IV категории трещиноватости. Вскрышные породы представлены слоистой толщей конгломератов, песчаников, алевролитов и известняков. Коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова 7-12, сцепление - 23-34 МПа, объемный вес пород 2,4-2,7 т/м3 [1].

Рис. 1. Поперечные геологические разрезы угольных месторождений СРВ (а - Каошон; б – Назыонг; в – Дамай; д – Нуйбео)

Эффективность взрывной перевалки вскрышных пород в выработанное пространство карьера являются коэффициент сброса - отношение объема пород, перемещенных непосредственно во внутренний отвал к общему объему взорванного блока, К сбр (при этом необходимо учитывать степень дробления взорванной горной массы).

В качестве критерия оптимизации параметров взрывной перевалки вскрыши целесообразно использовать размеры общих удельных затрат.

C _общ   С _бвр  1 K _сбр С _э     минимум                             (1)

Коэффициент сброса породы, определяется по формуле [2]:

f ^0,25 q ^0,8 1 0,3sin 2 M ^0,2

^Ксбр           _{K A} 0,6 _h 0,2 _d 0,6

где f - коэффициент крепости; q - удельный расход ВВ , кг / м³ ; d -диаметр скважинного заряда, м; р - угол наклона скважин, градус; А - ширина заходки, м; h - высота уступа, м; M - мощность угольного пласта, м; К р – коэффициент разрыхления взорванной массы.

Затраты на буровзрывные работы, USD/м3, имеют вид:

С. =C^C_R                             (3)

бвр     б     В

Удельные затраты на бурение взрывных скважин, USD/м3 [4]:

3 fd ^б

г . м где V - выход горной массы с 1 м скважины, м3.

С - удельные затраты на взрывные работы определяются по форму- ле:

С   1,3 qC

В         BB где С - стоимость ВВ, $/кг.

Для определения удельного расхода ВВ с учетом требуемой степени дробления рекомендуется использовать эмпирическую зависимость [3]:

q

_{0,1 d} 0,5 _fd 0,33

dce

где d е - средний размер структурного блока в массиве, м; d с - средний диаметра куска взорванной горной массы, м; - объемная плотность пород, т/м³, м; е - относительная мощность ВВ.

Рис. 2. Зависимость диаметра среднего куска взорванной массы от удельного расхода ВВ по данным карьеров СРВ.

Затраты на экскаваторные работы при разработке складываются из

постоянных (в основном амортизации) и переменных затрат (заработная плата и страховка, оплата энергоносителей, запчастей и расходных материалов и прочие расходы), зависящих в свою очередь от календарного режима работы, качества дробления горной массы и климатических условий.

C 1,3 ^{FМС 0    0,1 СМ}

э      QЧЭ    NЧQЧЭ где FM - суммарная мощность двигателей экскаватора, кВт; Со -стоимость электроэнергии, $/кВт.ч; N4 - годовое количество рабочих часов экскаватора, ч; См _ стоимость экскаватора, $/шт; QЭ - часовая производительность экскаватора, м3/ч.

На основе анализа зависимости часовой производительности экскаваторов от диаметра куска взорванной массы [5] (рис. 3) можно представить формулу для расчета часовой производительности драглайнов в виде:

Q Э = 40 E -120 E ^0,6 d_c (8)

где Е - емкость ковша драглайна, м³; d_c - средний диаметр куска, м.

Рис. 3. Расчетная зависимость часовой производительности экскаваторов драглайнов от диаметра куска взорванной массы.

На рис. 4. отражена зависимость удельных затрат на вскрышные работы и коэффициента сброса вскрыши от среднего диаметра куска взорванной массы для угольного карьера Нуйбео (коэффициент крепости пород по М.М. Протодъяконову f = 10) при использовании скважин диаметром - 250 мм, экскаватора ЭШ - 20.100 с ковшом емкостью 20 м³. Как видно из графика оптимальный размер среднего куска составляет d_с = 0,300,36 м, коэффициент сброса - 0,20-0,22.

Средний диаметр куска , м

Рис. 4. Зависимость удельных затраты на вскрышные работы и коэффициента сброса от среднего диаметра куска взорванной массы для условий угольного карьера Нуйбео (СРВ) при высоте уступа 40 м, диаметре зарядов -250 мм.

К сбр – коэффициент сброса;

С б - затраты на буровые работы;

СВ - затраты на взрывные работы;

С бвр - затраты на БВР;

Сэ - затраты на экскавацию;

Собщ - суммарные затраты на разработку вскрыши при их взрывной перевалке.

Результаты оптимизации затрат на разработку вскрыши рекомендуемые рациональные параметры взрывной перевалки горных пород на угольных карьерах СРВ находятся в пределах: высота взрываемого уступа - 40-60 м; ширина буровзрывной заходки -30-40 м; удельный расход ВВ -0,69-0,82 кг/м3; угол наклона скважин – 800-900; диаметр скважинных зарядов -250-295 мм.