Моделирование процесса ударного разрушения негабарита Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

- установлено, что более 90% дисперсии - существенная часть времени простоев

процессов приходится на случайные факторы; составляет причина - «отсутствие сырья».

- было установлено, что в нестабильности работы комбината присутствует периодическая составляющая - 7 суток;

— Коротко об авторах ----------

Красников Ю.Д., Фелькер B.C. - МГОУ.

------------------------------------------ © В.И. Сайтов, И.В. Чупров,

2004

УДК 621. 926. 4

В.И. Сайтов, И.В. Чупров

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА УДАРНОГО РАЗРУШЕНИЯ НЕГАБАРИТА

Семинар № 17

звестно, что первоначальным звеном в технологическом процессе ведения горных работ является разрушение [1]. При этом выделяют: техногенные первичные процессы разрушения, связанные с бурением, взрыванием, раскалыванием и т.д. В процессе ведения буро - взрывных работ не весь массив удается разрушить до требуемых размеров отдельных кусков и всегда некоторая часть взорванной горной массы представляет собой негабаритные куски. Размер, определяющий относится или нет отдельный кусок к классу негабаритов, зависит чаще всего или от вместимости ковша экскаватора, или от размера приемной щели головной дробилки крупного дробления установленной на предприятии. Процент выхода негабаритов от взорванной массы в зависимости от горно-геологических условий может изменяться от 2-3 до 15-20 процентов.

Дробление негабаритов до требуемых размеров может осуществляться либо с по-

мощью взрыва (шпуровым способом или накладными зарядами), либо при помощи импульсной техники, использующей различные виды энергии: гравитационную, механическую (пневматические, гидравлические и гидропневматические молоты), электрическую и взрывомеханические молоты [2].

По экономическим причинам взрывной способ дробления к настоящему времени практически вытеснен различного вида механическими молотами гидравлического или гидропневматического типа [3].

В бывшем СССР работы по созданию импульсной техники и исследованию процесса разрушения пород с их помощью проводились и проводятся в ИГД СО РАН, Кар-ПТИ, СКБ «Импульс» АН Кирг. ССР, ИГД им. A.A. Скочинского, ДонУГИ, МГГУ, ВИИстройдормаше, на Копейском машзаво-де, УГГГА и других НИИ и вузах.

Лидерами освоения мирового рынка импульсной техники являются фирмы: «Рам-

мер-Тамрок» Финляндия, «Крупп», «Ха-

усхерр», «Зальцгиттер» (Германия) «Фуру-кава», ЫРК (Япония) «(Галлик- Добсон»

(Англия), «Ингерсолл Ренд» (США) и др.

Различного типа молоты производятся в широком диапазоне основных параметров по мощности от 1,5 до 60 кВт, с энергией единичного удара от нескольких десятков Дж до 10 и более кДж, КПД различного вида молотов изменяется также в широком диапазоне: от 0,25 до 0,9. Один из основных показателей совершенства и экономичности конструкции - удельная металлоемкость, т. е. отношение туд = М/Луд изменяется в диапазоне от 0,15 до 1.2 кг/Дж. [3].

Из приведенных данных и с учетом того, что физико-механические свойства извлекаемых горных пород, которые определяют энергоемкость процесса дробления, могут отличаться на порядок и более, видно, что возникает непростая проблема выбора типа и основных параметров молота для разрушения негабаритов в конкретных горнотехнических условиях.

Ранее в ОНИЛ ДРО УГИ проводились широкие исследования по дроблению горных пород ударом. В результате исследований была установлена закономерность процесса дробления свободным ударом. Выявлены основные физико-механические свойства пород, определяющие степень дробления. Кроме того, были получены обобщенные функциональные модели процессов разрушения сжатием и ударом, на основе которых установлены критерии подобия этих процессов во всех возможных формах записи [4, 5].

Известно, что себестоимость тех или иных технологических процессов определяется, в том числе и затратами энергии на их выполнение, следовательно, оптимизация этих процессов с целью снижения их энергоемкости и повышение их экономической эффективности задача актуальная. Вместе с тем, без глубокого изучения физических и механических закономерностей, на которых основаны эти процессы возможность их оптимизации сомнительна.

Процесс дробления негабаритов существенно отличается от дробления свободным ударом, т. к. в последнем случае отдельный кусок разрушается за счет кинетической энергии, определяющейся массой отдельного куска и скоростью соударения. В нашем случае кусок покоится на основании, жесткость

которого и устойчивость куска при ударном воздействии могут существенно различаться в одних и тех же условиях.

Отсюда возникает необходимость в проведении дополнительных исследований процесса дробления негабаритов с целью снижения затрат энергии при выполнении этой операции. К настоящему времени на кафедре ГМК УГГГА разработана конструкция стенда для проведения лабораторных исследований, и отработана методика их проведения, определены основные параметры, которые следует контролировать и фиксировать.

Структура и конструкция стенда разрабатывалась с учетом функциональной зависимости процессов дробления [5], которая имеет следующий вид:

Е(Э, С, Ед, V, а, п, у, к, В, е, г,Т, ^ = 0,

где Э - энергия, расходуемая на процесс разрушения, Дж; С - жесткость рабочего органа дробилки (или основания, на котором покоится разрушаемый кусок), Н/м; Ед - модуль упругости дробимого материала, Па; V -скорость соударения, м/с; о - прочностные характеристики, Па; ц - коэффициент Пуассона дробимого материала; п - коэффициент упругопластических свойств породы; у -плотность материала, кг/м3; к - коэффициент восстановления дробимого материала; г -степень дробления; Т - время, с; g - ускорение земного тяготения, м/с2.

С целью исключения влияния на результаты экспериментов случайных и незначимых факторов, опыты проводятся на образцах правильной, близкой к кубовидной, формы. Исследованиям подвергаются породы различного вида и с максимально возможным «размахом» физико-механических свойств в том числе: искусственные материалы - бетоны, граниты различных месторождений, мраморы, известняки и т.п. В качестве рабочей гипотезы о взаимосвязи основных параметров процесса дробления с учетом работ [4, 5, 6] принята функция следующего вида

К = Э - Е„0’4В;>1^3, (2)

где л1 = тт - критерий подобия при соударении двух упругих тел; тя - масса подвижного якоря молота, кг; т„ - масса рабочего инструмента молота, кг; ^ ^ - критерий подобия; Еп - модуль упругости разрушаемой породы, Па; Е - Модуль упругости для сталей,

Па; ж = ^ - критерий подобия; N - количество ударов до первого разрушения.

Описанная методология экспериментальных исследование на основе физического моделирования процесса разрушения негабаритов с соблюдением требований тео-

1. Кутузов Б.Н. Проблемы взрывного разрушения скальных пород в горной промышленности // Горный журнал. - 1997. - № 10. С. 31-33.

2. Машины ударного действия для разрушения горных пород/Д.П. Лобанов, В.Б. Горовиц и др. - М.: Недра, 1983. - 152 с.

3. Ушаков Л.С., Котылев Ю.Е., Кравченко В.А. Гидравлические машины ударного действия. - М.: Машиностроение, 2000. 416 с.

рии подобия и моделирования, при соответствующем накоплении статистического материала позволит построить адекватную математическую модель процесса ударного разрушения негабаритов.

---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

4. Кубачек В.Р., Сайтов В.И., Паладеева НИ. Критерий ударного разрушения горных пород// Известия вузов. Горный журнал. - 1985. - № 8. - С. 75-76.

5. Критерии подобия процесса разрушения пород свободным ударом и их взаимосвязь// Известия вузов. Горный журнал. - 1989. - № 1. - С. 76-79.

6. Паладеева НИ Сайтов В.И. взаимосвязь режима работы и параметров рабочего органа дробилок при разрушении горных пород свободным ударом// Известия вузов. Горный журнал. - 1990. - № 4. - С. 70-73.

— Коротко об авторах -------------------------

Сайтов В.И. — профессор, доктор технических наук, УГГГА. Чупров И.В. - инженер, УГЛТУ.

------^

^-------

------------------------------------------- © Л.А. Гаврилова, 2004

УДК 622.619.4 Л.А. Гаврилова

К ВОПРОСУ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ В УСЛОВИЯХ ОАО ’’ГАЙСКИЙГОК”

Семинар № 17

ОАО “Гайский ГОК” является ведущим предприятием по добыче и обогащению медно-цинковых руд на Урале. По меди в концентрате доля комбината на Уральском рынке составляет более 40%, по цинку в концентрате около 10 %. Аналогичную продукцию вырабатывает ОАО “Учалинский ГОК” и АООТ “Башкирский медно-серный комбинат”, но

доля по меди в концентрате на данных предприятиях значительно ниже (20%).

Основными производственными структурными подразделениями на ОАО “Гайский ГОК” являются: подземный рудник, обогатительная фабрика, открытый рудник, шахтостроительное управление (ШСУ).