Энергопотребление технологических процессов как критерий выбо-ра наилучших доступных технологий в системе «Карьер – ОФ»

Точное определение наилучшей доступной технологии в услови-ях быстро меняющихся технологий и средств их реализации становится проблематичным, но все же возможным в течение относительно корот-кого периода выбрать среди всех имеющихся технологий наилучшую, оценив ее по наименьшему уровню негативного воздействия на окружа-ющую среду и экономической эффективности внедрения и эксплуатации. Анализ показывает [1÷5], что при открытой разработке месторождений твердых полезных ископаемых в качестве обобщающего критерия вы-бора такой технологии может быть принято потребление энергии на вы-полнение всей совокупности процессов в технологическом потоке. При этом известно, что энергопотребление в этом случае непосредственно зависит от качества взрывного рыхления пород. Анализ методов и средств управления взрывным разрушением пород при разработке месторождений открытым способом позволил сделать следующие обобщения: - в разрушении пород горного массива определяющая роль при-надлежит количеству полезного использования энергии взрывного воз-действия; - степень дробления пород массива имеет пределы, обусловленные: нижний предел с минимальной степенью дробления - энергосиловыми возможностями оборудования для выполнения выемочно-погрузочных работ; верхний предел с максимальной степенью дробления - насыще-нием массива энергией взрыва до предела, превышение которого прак-тически не улучшает дробления пород [1,2]; - для любого технологического потока карьера, представленного комплексом технологических процессов в соответствии с функциональ-ным назначением, с энергетической точки зрения существует оптималь-ная степень дробления пород; - оптимизация степени дробления пород в технологических потоках приводит к минимизации энергетических и материальных (финансовых) затрат при добыче и первичной переработке полезных ископаемых. Перечисленные обобщения позволяют лучше понять особенности взрывного воздействия на породы и определить перспективные направ-ления более полного использования энергетического потенциала взрыв-чатых веществ при уменьшении побочных последствий буровзрывных работ в карьерах. Такие направления реализуются на основе следующих принципов управления взрывным разрушением пород: - разделения технологических потоков карьеров по функциональ-ному признаку; - соответствия структуры и средств механизации технологического потока горнотехническим условиям и функциональному назначению; - оптимизации энергетических затрат по технологическому потоку в целом, а не по его отдельным процессам; - «от простого к сложному» с выделением элементарного техноло-гического потока и последовательным добавлением технологических процессов до выполнения потоком функционального назначения; - объединения в единый технологический поток процессов горного и перерабатывающего производств (система «Карьер – ОФ»); - исключения из расчетов повторяющихся процессов при оптимиза-ции энергетических затрат в технологических потоках; - замены показателей энергетических затрат эквивалентным показа-телем, имеющим наглядное отображение (средний размер куска породы в развале). Перечисленные принципы управления взрывным разрушением пород при открытой разработке месторождений с наибольшим эконо-мическим и экологическим эффектом реализуются в системе «Карьер – обогатительная фабрика» на основе оптимизации степени дробления по-род для технологического потока «Буровзрывные работы – выемочно-погрузочные работы – транспортирование - дробление и измельчение при первичной переработке минерального сырья». Впервые идея использования энергетических затрат для оценки эффективности добычи и переработки полезных ископаемых была вы-двинута организатором и директором (1923-1937) Всесоюзного научно-исследовательского института минерального сырья (ВИМС) Н.М. Федо-ровским в 1935 году [3]. Эта идея в приложении к открытому способу разработки месторождений наиболее полно была реализована проф. Ю.И. Анистратовым, создавшим научную школу [4,5,6,7], связанную с технологией разработки месторождений полезных ископаемых со слож-ными горно-геологическими и горнотехническими условиями на основе энергетической теории формирования технологических потоков и средств их механизации. Анализ показывает, что энергетическая теория позволяет наибо-лее полно связать свойства горных пород с результатами рыхления мас-сива взрывным или механическим способом, необходимыми для техно-логии выемочно-погрузочных работ, транспортирования, отвалообра-зования и первичной переработки. Такие результаты оцениваются со-ставом разрушенной горной массы по крупности, характеризуемой средним размером куска породы. Решить традиционными методами определения параметров дробления массива взрывом, ориентирован-ными на размеры выемочно-погрузочного и транспортного оборудова-ния карьеров, не представляется возможным. Так, максимальный размер куска для экскаваторов с емкостью ковша 10 м3 составляет 1,6 м, 20 м3 – 2,0 м и 40 м3 – 2,8 м [8]. Экскаватор с емкостью ковша 40 м3, безуслов-но, может кусок породы такого размера погрузить в транспортное сред-ство (рис.1), которое в этом случае с высокой вероятностью может быть выведено из стоя.