книги из ГПНТБ / Иванов, В. А. Интенсификация производства на горнорудных предприятиях

тельного оборудования (бульдозера, автомашин для подвоза материалов и др.). Число самосвалов или железнодорожных со­ ставов зависит от длины откатки и грузоподъемности самосвала. В этих условиях при 1040 рабочих сменах в году нагрузка на забой достигает 5,2—7,3 млн. т.

Если интенсивность выемки на карьерах Качканарского ГОКа довести до уровня карьера ЮГОКа, то при наличии общей протяженности фронта горных работ по руде 15,1 км можно было бы добывать в год на этом комбинате 112 млн. т руды вместо 45 млн. по проекту. Горнотранспортное оборудование карьера Качканарского ГОКа более совершенно по сравнению с оборудованием карьера ЮГОКа, а руда значительно мягче.

Интенсификация буровзрывных работ на карьерах

На карьерах, разрабатывающих твердые скальные породы, наибольшее внимание уделяют буровзрывным работам, от про­ изводства которых зависят производительность погрузочного и транспортного оборудования, нагрузка на очистной забой.

Опыт подтвердил, что техника и организация работ по от­ бойке пород взрывом определяется размером карьера, его про­ изводственной мощностью, типом пород и топографическими условиями местности. На эффективность отбойки пород взры­ вом влияют такие технические параметры, как высота уступа, диаметр скважин, расстояние между скважинами, тип ВВ, сред­ ства взрывания, способы заряжания и порядок взрывания сква­ жин и др. Параметры взрыва определяют с учетом максималь­ ной безопасности работ. Для оптимального выбора и поддержа­ ния параметров взрыва как в СССР, так и за рубежом обычно периодически исследуют буримость пород, изучают механику их разрушения, сопротивляемость взорванной горной массы воздей­ ствию погрузочного органа.

Лабораторные исследования дают в лучшем случае только качественную оценку возможных пределов оптимального выбора параметров взрыва, поэтому на карьерах систематически про­ водят опыты по уточнению всех условий буровзрывных работ. Собственно взрывные работы на железорудных карьерах СССР

достигли высокого совершенства, ведутся с большой интенсив­ ностью и не лимитируют достижение максимальной производст­ венной мощности карьера. Опыт ведения буровзрывных работ широко описан в литературе; здесь же ограничимся перечисле­ нием устоявшихся и проверенных приемов ведения буровзрыв­ ных работ.

Высоту уступов на всех карьерах мира прежде всего выбира­ ют по условиям безопасного ведения работ с учетом физико-ме­ ханических свойств пород и характеристики погрузочного обо­ рудования. Оптимальный выбор высоты уступа определяет

40

41

Даже при таком мощном добычном экскаваторе выбран уступ высотой 13,5 м, которая меньше максимальной высоты черпания (15,62 м). Выбор такой высоты уступа надо считать рациональным, имея в виду, что максимальная высота черпания

Рис. 1. Схема определения высоты уступа по рабочим параметрам экскаватора типа механической лопаты

может применяться лишь на породах, разрабатываемых без взрывных работ и способных создавать форму забоя в виде сег­ мента окружности. Для заполнения ковша (рис. 1) достаточна высота, соответствующая высоте разгрузки (6,78 м) и отвечаю­ щая наиболее экономичному во времени циклу работы: черпа­ ние— поворот— разгрузка. Угол откоса уступа на этом карьере равен 80°. Принятая высота уступа в два раза выше высоты разгрузки ковша (6,78 м) при максимальном радиусе (16,69 м)„ соответствует минимальному подъему ковша, при котором обес­ печивается его наполнение. При дальнейшем подъеме ковш от­ ходит от вертикальной линии забоя и при скальных взорванных породах уже не загружается. В то же время уступ высотой 13,5 м позволяет выполнять полную оборку плоскости забоя на всю высоту ковшом экскаватора.

На карьерах с очень твердыми рудами высоту уступа при­ нимают от 9—10,5 м (таконитовые карьеры комбинатов Минтак,. Батлер, Нэшнл, пущенные в работу в 1967—1968 гг.) и до 12 м (Эри майнииг, Ризерв майнинг и др.). На этих карьерах сетка скважин колеблется от 6,5X6,5 м до 5X5 м, а диаметр скважин

230—300 мм с перебуром 1—1,5 м.

Скважины большого диаметра полностью оправдали себя в практике работы железорудных и других карьеров с крепкими.

42

рудами. Скважины диаметром до 400 мм позволяют использо­ вать дешевые взрывчатые вещества (типа игданитов, зерногранулнтов и водонаполненных), достичь лучшего использования энергии взрыва и дробления пород, высокого выхода взорван­ ной массы на 1 м скважины.

(типа гематита) увеличение диаметра скважины не оказывает заметного влияния на повышение стоимости бурения. В мягких породах (типа известняка) увеличение диаметра скважин резко* сокращает стоимость их бурения.

Скважины большого диаметра существенно влияют на сни­ жение стоимости обуривания 1 т горной массы, имея в виду, что* выход горной массы растет прямо пропорционально квадрату диаметра скважины. Стоимость обуривания 1 т горной массы снижается обычно на 40—50% при увеличении диаметра сква­ жин с 250 до 310 мм. Скважины большого диаметра и безопас­ ные взрывчатые вещества, созданные на базе аммиачной селит­ ры, позволили одновременно взрывать большие объемы горной массы, достигающие 5 млн. т. При этом хорошо зарекомен­ довало себя многорядное, короткозамедленное взрывание с ис­ пользованием мощных инициирующих зарядов и детонирующего* шнура, средств электровзрывания. Многорядное взрывание сква­ жин и различные схемы замедлений в рядах и между скважина­ ми при взрыве создают лучшие условия для дробления горного* массива.

Применение водонаполненных взрывчатых веществ (ВВВ) позволяет резко интенсифицировать взрывные работы. Массовое внедрение ВВВ (например, ифзанитов), особенно с металличе­ скими порошковыми добавками, является одной из основных задач на ближайшее время. ВВВ с металлическими добавками наряду с нитрокарбонитратными ВВВ постепенно заменят смеси АС—ДТ (игданиты) при взрывании всех типов пород, за исклю­ чением сухих и легкобуримых, на которых смеси АС—ДТ оста­ нутся незаменимыми.

Хорошие результаты дало опытно-промышленное применение

ВВВ (ифзанитов) при взрывании железистых кварцитов на карьере Михайловского ГОКа и карьерах ССГОКа. ВВВ вслед­ ствие большой плотности заряжания (до 1,6 г/см3) позволяют увеличить выход горной массы с 1 м скважины по сравнению с ВВ типа игданитов, полностью механизировать и ускорить про­ цесс заряжания скважин. Сравнительные испытания зарядов

ВВВ и смесей АС—ДТ показали возможность снижения затрат на взрывание на 13—25% - при использовании ВВВ в скважинах диаметром 229—178 мм.

Освоение производства транспортно-заряжающих машин для наполнения скважин водонаполиенными горючими взрывчатыміг

43;

'•смесями позволит широко внедрить эти безопасные и высоко­ продуктивные ВВ.

Применение ВВ соответствующей взрывной характеристики и экономической эффективности для взрывания различных гор­ ных пород — еще далеко не использованный резерв снижения стоимости взрывных работ. Еще не всегда на карьерах применя­ ют ВВ, которые наиболее подходят к данным условиям. Так, на карьерах Кривбасса еще часто применяют дорогие алюмотолы из-за плохой организации поставок заводских дешевых ВВ и наличия обводненных скважин, которые при длительном сро­ ке заряжания в период массового взрыва требуют применения водоустойчивых ВВ. Сокращение сроков заряжания обводнен­ ных скважин и времени пребывания заряда в них до 2—3 дней, как показал опыт карьеров СевГОКа, позволяет использовать зерпогранулиты и полностью отказаться от дорогих водоустой­ чивых ВВ. В обводненных скважинах целесообразно применять взрывчатое вещество заводского приготовления типа зернограпулита 50/50В, изготовленное методом горячего смешения. Оно по своим свойствам близко к гранулотолу, но дешевле почти на 25%. Опытно-промышленные сравнительные испытания, прове­ денные ИГД Министерства черной металлургии СССР на карье­ рах Качканарского ГОКа, показали технологическую равноцен­ ность результатов взрывания зерногранулитом 50/50В и алюмотолом с добавками в обоих случаях аммонала. При наличии в скважинах глубиной 16,6—17,5 м столба воды высотой 6—8 м взорванная руда содержала одинаковые количества негабарит­ ных кусков (6,2 и 6,5%). Удельный расход зерногранулита в породах с коэффициентом крепости 10—12 по шкале проф. М. М. Протодьяконова составил 0,9 кг/м3.

Известно применение неводоустойчивых аммиачно-селитреи- ных ВВ в обводненных скважинах. В этом случае обводненные скважины предварительно засыпают аммиачной селитрой, затем заряжают ВВ.

Борьба с обводненностью вертикальных скважин, как прави­ ло, ведется с помощью погружных насосов. Обводненность взрывных скважин может быть устранена в результате замены вертикальных скважин горизонтальными или слабовосстающими скважинами такого же диаметра, тем более, что современная буровая техника одинаково успешно может быть применена пос­ ле некоторой реконструкции для бурения скважин любого на­ правления.

На Днепровском ГОКе с 1972 г. крепление стенок скважин в обводненных и трещиноватых породах производится тощим

.асфальтобетоном, что позволяет расширить применение деше­ вых ВВ.

Советские ученые на основании обширных исследований сей­ смических колебаний, возникающих при массовых взрывах, оп­ ределили безопасную массу заряда, взрываемого за один интер­

-44

вал замедления в различных условиях, которая (безопасная масса заряда) определяет величину вредности сейсмических ко­ лебаний. Комбинируя схемы взрывания отдельных групп заря­ дов, последовательность их взрывания, удалось увеличить об­ щую продолжительность взрыва более 300 мс. Это позволило од­

Практика проведения взрывов такого большого объема на карьерах Кривбасса потребовала создания специализированно­ го производственного предприятия Кривбассвзрывпром, на кото­ ром сосредоточены все кадры взрывников, склады взрывчатых материалов, специальный транспорт и взрывная техника.

На всех карьерах Криворожского бассейна в 1972 г. было проведено только 190 массовых взрывов и взорвано 91 млн. м3' горной массы. В результате централизации взрывных работ на карьерах время подготовки одного массового взрыва сократи­ лось с 7—8 до 2—4 дней при еще не полностью механизирован­ ных процессах заряжания и забойки скважин. Простои горно­ транспортного оборудования на карьерах и расходы на ремонт­ но-восстановительные работы в результате сокращения числа взрывов и времени на их подготовку уже в 1970 г. были ниже на. 19% по сравнению с 1965 г. Централизация взрывных работ в- специализированной организации привела в последние годы к. некоторому сокращению стоимости удельного расхода ВВ. За- 1966—1972 гг. расходы на ВВ на карьерах Кривбасса выросли на 75%, в то время как объем взорванной горной массы увели­ чился на 79%. Стоимость удельного расхода ВВ снизилась в результате увеличения доли дешевых взрывчатых веществ (игданита, зерногранулита) и упорядочения их расхода. Себестои­ мость взрывания 1 м3 горной массы на карьерах Кривбасса не­ сколько снизилась и в 1972 г. составила 23,04 коп., из которых; приходилось на долю заработной платы 0,52 коп., материалов. 20,6 коп., в том числе на долю ВВ 19,15 коп.

Средняя стоимость 1 т ВВ снизилась с 299 руб. в 1968 г. до268 руб. в 1972 г. Приведенные данные показывают, что основ­ ной резерв снижения стоимости ВВ лежит в замене дорогих ВВдешевыми. Использование дешевых гранулитов С-2, производ­ ство которых уже организовано Кривбассвзрывпромом, будет в; дальнейшем увеличиваться. Внедрение дешевых ВВ дает значи­ тельную экономию на взрывных работах. На карьерах Кривбас­ са внедряются секционные заряды с заменой части зернограну­ лита аммиачной селитрой, что приводит к экономии дорогих; взрывчатых веществ.

Однако, на наш взгляд, это не единственный путь снижения расходов на взрывание горной массы. Известно, что на железо­ рудных карьерах СССР достигнута высокая интенсивность дроб­ ления пород взрывом. Например, иа карьерах ЮГОКа, НКГОКа. по породам с коэффициентом крепости 17—19 и 15—17 по шка-

4 3 ;

.ле проф. М. М. Протодьяконова выход кусков крупностью 601 — 700 мм составляет не более 1,9 и 3,1% при расходе ВВ 0,85 и 4),6 кг/м3. Общий выход кусков размером менее 500 мм дости­ гает 95—98%. Взорванная масса содержит до 50—60% фракций крупностью 0—100 мм. Отсюда можно сделать вывод, что в момент взрыва в результате наличия большой избыточной энер­ гии ВВ происходит вредное для окружающей среды переизмельчение породы, особенно при дроблении скальных вскрышных пород.

Необходимо стремиться к достижению большей равномерно­ сти дробления в результате более точного определения необхо­ димого удельного расхода ВВ, параметров сетки скважин, луч­ шего подбора ассортимента ВВ и других мероприятий.

В настоящее время, когда значительно повысилась техника бурения скважин и снизилась стоимость обуривания горной мас­ сы (до 14—23 коп/м3), на ряде карьеров идут на некоторое уменьшение выхода горной массы с 1 м скважины н за счет этого в какой-то мере достигают сокращения удельного расхода ВВ. В последнее время на железорудных карьерах США и Ка­ нады прекратили расширение скважин огневого бурения; в ре­ зультате выход горной массы с 1 м скважины огневого бурения снизился до 156 т (на ЮГОКе он составляет 197 т). Такая прак­ тика позволила не только повысить производительность станка •■огневого бурения, по и улучшить дробление пород взрывом при некотором сокращении расхода ВВ.

Дальнейшая рационализация буровзрывных работ может ■быть достигнута в результате систематического поиска оптималь­ ного соотношения между расходами на бурение и взрывание.

Уже начиная с 1964 г. удельная стоимость буровых работ на

:СБШ-250) до 21,7 коп. (станки СБО) (в среднем около 16 коп.), а стоимость взрывных работ превышала 23 коп. На Первомай­ ском карьере СевГОКа стоимость взрывания выше стоимости бурения в 1,5 раза. Очевидно, что если удельная стоимость бу­ рения скважин оказывается дешевле взрывчатых веществ на единицу объема горной массы, следует бурить скважины на меньшем расстоянии одна от другой, а величину заряда в сква­ жине уменьшать. Эта рекомендация справедлива при условии, что взорванная горная масса соответствует по крупности и раз­ рыхленное™ поставленным требованиям.

Интенсификация бурения скважин

В настоящее время процесс бурения скважин на карьерах можно интенсифицировать в результате лучшего использования парка действующих буровых станков, снижения внутрисменных простоев и повышения сменной производительности станков,

-46

применения наиболее прочных и износостойких буровых шаро­ шек, внедрения тяжелых шарошечных буровых станков, способ­ ных бурить скважины глубиной до 17—18 м за один проход бурового инструмента, без сборки и разборки бурового снаряда, улучшения технологии бурения путем подбора оптимальных ре­ жимов продувки скважин или шламового режима.

данным института Гипроруда наиболее распространенные станки модели СБШ-250 на железорудных карьерах Министерства чер­ ной металлургии СССР в 1972 г. использовались только на 36%

Виутрисменные простои станков СБШ-250, как показали дан­ ные хронометражных наблюдений на ЮГОКе и других карье­ рах, достигают более 25%. Характерно, что использование стан­ ков СБШ-250 к календарному времени на карьерах планирует­ ся в размере 0,56—0,60. Как видно, резервы повышения исполь­ зования станков еще имеются.

Перевод станков на трехсменный режим работы, как пока­ зал опыт Первомайского карьера, обеспечивает повышение ко­ эффициента использования станков. Здесь перевод станков на трехсменный режим работы позволил поднять коэффициент ис­ пользования в течение года с 32 до 54%, а годовую выработку стайка по обуренной горной массе с 928 тыс. до 1300 тыс. м3, или на 40,9%, и снизить стоимость бурения 1 м скважин с 5,21 до 4,72 руб. Передовики производства доводят месячную произ­ водительность на станках СБШ-250 до 2300 м и более скважин. Л-Іапрнмер, на карьере ЮГОКа многие передовики производства выбуривают в месяц по 2012 м скважин. На карьере НКГОКа

•один из экипажей станков СБШ-250 пробурил на 3600 м сква- ;жин больше, чем в среднем другие экипажи в течение года. Та­

4 7

кая высокая выработка станка достигнута в результате сокра­ щения простоев на неплановых ремонтах, применения улучшен­ ных долот, сокращения времени на вспомогательных операциях (сборка и разборка бурового снаряда и передвижения станка). Неплановые простои станка были сокращены до 3,75% (8,06%

востальных бригадах).

Врезультате усовершенствования подшипников конических шарошек, системы продувки, повышения стойкости штыревых долот и других достижений пневмоударное и огневое бурение в условиях даже весьма крепких, абразивных пород заменяется шарошечным. Доля огневого бурения в СССР в 1972 г. снизилась до 3,1%. Опыт карьеров ЮГОКа, НКГОКа и ИнГОКа показал, что шарошечное бурение может полностью заменить огневое бу­ рение скважин на весьма крепких породах при условии высокой

СБШ-250МН с компрессором производительностью 25 м3/мин воз­ духа достигает 96 м скважин; на породах с коэффициентом кре­ пости 16 соответственно 47 м скважин диаметром 245 мм. Такие показатели не уступают лучшим мировым в аналогичных породах.

По этим породам сменная производительность станка СБО огневого бурения не превышает 31 м скважин диаметром 310— 320 мм. При выходе с 1 м скважин 47—48 м3 руды при шарошеч­ ном бурении, 56—57 м3 при огневом стоимость обуривания 1 м3 руды шарошечным станком СБШ-250 в условиях ЮГОКа ока­ зывается меньшей (в 1972 г. СБО — 22,8 коп., СБШ-250 — 11,1 коп.).

Между тем, как показывает опыт работы передовиков про­ изводства, станки огневого бурения еще имеют резервы увели­ чения производительности труда рабочих, занятых на них, а следовательно снижения стоимости бурения. Так, при среднеме­ сячной выработке 937 м скважин на бригаду из четырех чело­ век на карьере ЮГОКа отдельные бригады выбуривают за ме­ сяц до 2300 м скважин, что значительно выше мировых дости­ жений. При этом бригада, достигшая этого результата, одновре­ менно обслуживает два станка. Станки работают только две смены в сутки, это также представляет собой резерв для даль­ нейшего повышения коэффициента использования машин на ос­ новной работе.

Передовой опыт мастеров бурения позволяет рекомендоватьряд технологических приемов, обеспечивающих увеличение про­ изводительности действующего бурового оборудования. Напри­ мер, улучшение очистки забоя скважины от буровой мелочи в результате увеличения подачи воздуха обеспечивает повышениепроизводительности шарошечных станков СБШ-250 на 10—12% _

48

Соблюдение оптимального шламового режима при бурении скважин шарошечными станками СБШ-250 оказывает также по­ ложительное влияние на скорость бурения. Проведенные на карьере КЦГОКа исследования показали, что оптимальный шламовый режим обеспечивает сокращение расхода воды на 30% (до 15 л/мин) на бурение и повышает стойкость долот на 6°/0. На каждый буровой станок годовая экономия расходов со­ ставляет 4 тыс. руб. Рациональный расход воды должен обеспе­ чивать достаточное пылепоглощение и оптимальную скорость бу­ рения.

Снижение затрат на шарошечные долота в стоимости буре­ ния имеет большое значение на карьерах Криворожского бас­ сейна: стоимость шарошек составляет 24—35% стоимости буре­ ния скважин при стойкости шарошечных долот 63—^125 м. Повторное использование и восстановление шарошек приобрета­ ет в настоящее время все большее значение.

Восстановление изношенных шарошечных долот, как показы­ вает опыт Криворожского ЦГОКа и других предприятий, яв­ ляется эффективным мероприятием. На ЦГОКе долото после проходки 35—40 м скважин, что соответствует его износу на 50—60%, направляют на промывочно-обкаточный стенд, изго­ товленный механическими мастерскими комбината. Затраты на промывку и обкатку одного долота составляют 1,17 руб., в том числе затраты на заработную плату 0,87 руб., а на восстановле­ ние соответственно 5,96 и 3,77 руб. Опыт рудника ЦГОКа пока­ зал, что восстановление штыревых шарошечных долот позволя­ ет увеличить проходку скважин на долото на 7—10%. Средняя стойкость восстановленного долота составила 57,2 м скважин по породам с коэффициентом крепости 8—14 по шкале проф. М. М. Протодьяконова.

Проводятся мероприятия по повышению износостойкости ша­ рошечных долот. Например, применение эмульсии для охлажде­ ния опор шарошек на карьере Днепровского ГОКа привело к

•увеличению стойкости шарошек с 50 до 100 м скважин.

На многих карьерах рационализируется буровое оборудова­ ние. Так, для повышения производительности буровых станков СБШ-250 на карьерах треста Центроруда применяют наддолот­ ные ' амортизаторы, которые, по данным Московского горного института, увеличивают производительность станка на 20—25%.

взрыве с 1 м скважины.

Все эти примеры говорят о больших возможностях интенси­ фикации процесса бурения скважин с использованием действу­ ющего оборудования.

Приведенные в табл. 9 данные о стоимости обуриваиия гор­ ной массы станками СБШ-250 на карьерах Криворожского бас-

•сейна в 1970 и 1972 гг. также подтверждают сделанный вывод о