Чтение онлайн

Для инженерного расчета затрат энергии на разрушение горной породы при бурении, взрывном или механическом дроблении используется простой для измерения показатель - предел прочности породы на сжатие, на выемочно-погрузочные работы - удельное сопротивление пород копанию, на перемещение - основное сопротивление движению транспорта и т.п.

Взаимосвязь результатов разрушения горного массива соответствующей трещиноватости с последующими технологическими процессами осуществляется через степень дробления пород, которая в реальных условиях выражается отношением среднего размера отдельности в массиве к среднему размеру куска разрушенной горной массы, В свою очередь средний размер куска разрушенной горной массы ограничивается параметрами рабочего органа выемочно-погрузочной машины.

При расчете затрат энергии идущего на изменение состояния горной породы по процессам зависит от параметров используемого оборудования.

Взаимосвязь управляемых параметров смежных процессов технологического потока может быть схематично представлена в виде:

(сж., Е, do , )

где сж., Е, do, – соответственно: предел прочности пород на сжатие, модуль упругости, средний размер отдельностей и плотность пород в горном массиве;

n - степень дробления пород при взрыве, равная отношению среднего размера, отдельностей в массиве Do к среднему размеру куска разрушенной породы dср.;

q - удельный расход взрывчатого вещества, q = f (сж., Е, do , , n);

kf - удельное сопротивление разрыхленного массива копанию;

Знак "" означает прямое, а знак "" - прямое и обратное влияние параметров процессов технологического потока.

Таким образом, определение величины технологического энергопоглощения по предлагаемому методу необходимого для заданного изменения состояния и пространственного положения объекта, требует знания базовых характеристик пород горного массива (предела прочности пород на сжатие, среднего размера отдельности, плотности пород, удельного сопротивления пород копанию), которые легко определяются уже на стадии геологоразведочных работ. Поэтому этот метод наиболее приемлем при обосновании целесообразности разработки месторождений при проектировании, реконструкции или перевооружении карьеров

Энергопоглощение представляет собой величину энергии, количество которой теоретически необходимо и достаточно для изменения состояния или положения объекта разработки в процессах горного производства.

Оно всегда меньше фактического расхода энергии, а величина такого различия характеризует уровень совершенства применяемой технологии и техники, что позволяет оценить имеющиеся резервы и наметить пути их реализации в направлении создания энергосберегающих технологий. Метод целесообразен и при исследовательских работах по поиску рациональных вариантов комплексной механизации технологических потоков и определению рациональных параметров технологических процессов горного производства.

Глава 2

Теоретические основы расчета энергозатрат при открытой добыче полезных ископаемых

1.2 Общие положения

Любой продукт определённого качества, в том числе и продукт горного производства, требует для своего создания определённого количества энергии. Пользуясь известными понятиями, в производстве участвует живой и овеществлённый (машины, материалы, энергия и т.п.) труд.

Чем больше вооружён живой труд овеществлённой энергией, тем выше производительность труда. Сейчас в мире на одного человека расходуется 2,24 тонны условного топлива, к 2015 году прогнозируется увеличение до 2.58 тонн.

В настоящее время во многих областях стремятся сравнивать результаты деятельности по энергетическим затратам, позволяющим наиболее объективно оценивать процесс производства.

В России, вследствие её климатических особенностей, для производства валового продукта требуется больше энергии, чем в Европе и США. Следовательно, учёт показателя энергозатрат на самое энергоёмкое производство – горное исключительно актуально для России.

Критериям анализа комплектов оборудования для различных целей в настоящее время служат себестоимость производства, металлоемкость, установленная мощность, трудоемкость, приведенные затраты.

Вместе с этим для установления внутренней взаимосвязи машин в производственных процессах технологического потока со свойствами разрабатываемого скального массива и горной массы, а также для оценки комплектов перспективной техники и для определения эффективности новой технологии предлагается использовать принципиальную сторону энергетического метода исследования. В основе его лежит закон сохранения энергии, открытый М.В. Ломоносовым.

Применительно к методу исследования производственных процессов в горном деле этот закон можно выразить следующим образом: энергия, используемая в процессе горного производства, равна работе преодоления сопротивления материалов требуемому качественному изменению и перемещения их в пространстве.

Для открытых горных работ сущность этого метода заключается в том, что для производства горных работ на карьере при определенной технике и технологии необходимо затратить энергию на дробление массива для получения требуемого состава горной массы по крупности и степени разрыхления, выемку и погрузку породы, перемещение и укладку ее в отвал для вскрыши или переработку для полезного ископаемого.

При этом энергия расходуется на преодоление сопротивления рабочих органов самих машин в технологических процессах и для совершения полезной работы по переводу объекта приложения энергии (горной породы) из одного состояния в другое.

Расход первой части энергии учитывается коэффициентом полезного действия передачи энергии от источника к рабочим органам и коэффициентом полезного действия самих рабочих органов.

Расход второй части энергии зависит от технологии процесса и определяется свойствами горной породы, степенью изменения качества и состояния в процессе воздействия на неё.

Изменение качества, обусловленное технологией и на карьерах породами, представляет собой разрушение массива и создание разрыхления горной массы, подъем для погрузки, перемещение и т.п.

Вторая часть энергии, которая как бы “поглощается” горной породой в процессе производства, называется технологическим энергопоглощением. Оно измеряется в джоулях (Ет =F x L - сила на путь). Сила (F) измеряется в ньютонах, путь (L) - в метрах.

Применительно к горному производству под энергопоглощением горной породой понимается расход полезной энергии для превращения массива в горную массу требуемого состава по крупности, подъёме её на высоту, перемещение и укладку в отвал для пустых пород и переработку для полезного ископаемого. При этом во время дробления массива энергия расходуется на преодоление природных сил сопротивления разрушению, при подъёме – преодоление сил гравитации, при перемещении – преодоление сопротивления движению.

Использование понятия «поглощение энергии» вместо «расход энергии» позволяет конкретизировать то обстоятельство, что расходуется полезная, а не фактически затрачиваемая энергия, выражая собой закон перехода количества энергии в качество горной массы и её перемещение.

Величина энергопоглощения зависит от свойств горных пород и от технологических параметров производственного процесса.

В расчетной зависимости энергопоглощения в общем виде свойства горных пород выражаются через сопротивление, оказываемое рабочему органу машины, а технологические параметры через путь, который рабочий орган преодолевает, это сопротивление и производит определенное количество продукции, заданного технологией качества