Расчёт удельных энергозатрат производится зависимостям, изложенном выше. Они представляют сумму энергозатрат по процессам добычных технологических потоков: в крепких породах: бурение взрывных скважин, взрывное дробления массива, экскавации, перемещения по транспортным коммуникациям.
В процессе переработки энергопоглощение зависит от вида полезного ископаемого и его назначения.
Теоретические и фактические энергозатраты на обогатительной фабрике значительно больше чем в карьере.
Оптимизация затрат энергии на производство горных работ производится выбором комплексной механизации и технологии производственных процессов добычных работ в карьере. Это влияет на затраты на обогатительной фабрике и позволяет минимизировать общие затраты на производство продукции карьера.
Исследования в области оптимизации затрат по технологическим процессам от добычного забоя до процесса обогащения с целью снижения общих затрат показывает эффективность увеличения степени дробления полезного ископаемого в забое карьера (рис.21), что позволяет снизить затраты на экскавацию (табл.7.) при некотором увеличении затрат на процесс подготовки горных пород к выемке (табл.7.8,9).
Рис. 21 Зависимость энергопоглощения (а) и энергоёмкости (б)
от степени дробления горной массы
Таблица 7
Зависимость производительности экскаватора от степени дробления горной массы
Средний размер куска, м
Удельное сопротивление пород копанию, МПа
Планируемая производительность экскаватора, м3/ч
Удельное энергопоглощение,
МДж/м3
Удельная энергоемкость, МДж/м3
0,15
0,12
660
0,44
0,92
0,20
0.13
635
0,45
1,10
0,24
0,15
590
0,49
1,42
0,30
0,16
540
0,51
2,12
0,40
0,23
415
0,64
3,95
Таблица 8
Энергозатраты на взрывное дробление пород
Метод расчета
Показатели
Значение
На основе теоретических зависимостей
Степень дробления пород
Средний размер куска породы после взрыва, м
1,5
0,40
2,0
0,30
2,5
0,24
3,0
0,20
4,0
0,15
Энергопоглощение, МДж/м3
Удельный расход ВВ, кг/м3
0,018
0,11
0,020
0,12
0,022
0,13
0,023
0,14
0,025
0,17
На основе эмпирических зависимостей
Энергоемкость, МДж/м3
Удельный расход ВВ, кг/м3
0,78
0,39
1,04
0,52
1,22
0,61
1,38
0,69
1,62
0,81
Таблица 9
Энергозатраты на буровзрывные работы
Средний размер куска,м
Удельные энергозатраты, МДж/м3
Взрывные работы
Буровые работы
Буровзрывные работы
Энергопоглощение
Энергоемкоесть
Энергопоглощение
Энергоемкость
Энергопоглощение
Энергоемкость
0,15
0,025
1,62
0,051
0,243
0,076
1,863
0,20
0,023
1,38
0,042
0,207
0,065
1,587
0,24
0,022
1,22
0,039
0,183
0,061
1,405
0,30
0,020
1,04
0,036
0,156
0,056
1,196
0,40
0,01 8
0,78
0,033
0,117
0.051
0,897
Минимизация экономических затрат по всему добычному технологическому потоку должна учитывать стоимость видов энергии, которая используется в технологических процессах. Соотношение средней стоимости 1 МДж используемой энергии в карьере следующее: электрическая – 1, тепловая (дизельное топливо) – 2,13, химическая (заводское взрывчатое вещество) – 53,8.
Примеры добычных технологических потоков на Вяземском щебёночном карьере и железорудном карьере Робертс представлены на рис.22, 23.
Рис.22 Добычной технологический поток на Вяземском щебёночном карьере.
Рис.23 Добычной технологический поток на железорудном карьере «Робертс»
3.5 Энергетическая оценка вскрытия горизонтальных и пологих пластовых месторождений
Если рассматривать системы разработки месторождений открытым способом с учетом кинематики перемещения вскрыши и, одновременно, полезного ископаемого, то получается более сложная картина, которая показывает, что кинематика вскрышного технологического потока существенно зависит от кинематики технологического потока полезного ископаемого, а следовательно вскрытия месторождения. Например, для обеспечения независимости работы добычного и вскрышного экскаваторов по фронту работ, приходится увеличивать величину вскрытых запасов, то есть расстояние от забоя вскрышного уступа до отвала. При этом возникает необходимость перегона вскрышного оборудования холостым ходом по фронту работ или, в некоторых схемах, простоев на флангах добычного оборудования. Это, естественно, снижает эффективность системы разработки.
Энергетическая оценка технологии разработки с учётом способа вскрытия карьерного поля даёт количественный результат для каждого варианта проектного решения. По результатам можно оценить эффективность технологии разработки месторождения в целом.
Методом предусматривается рассматривать технологические схемы разработки горизонтальных и пологих месторождений с различным количеством вскрышных траншей и следующей механизацией.
1. На вскрыше - драглайн, расположенный на кровле вскрышного уступа. Разработка полезного ископаемого осуществляется механической лопатой с погрузкой в автосамосвалы, расположенной на подошве добычного уступа.
Разработка с одной фланговой вскрышной траншеей (Рис. 24).
Рис.24. Технологическая схема разработки месторождения со вскрытием карьерного поля одной фланговой траншеей.
Вскрышной экскаватор идет первым, освобождая фронт работ для добычного экскаватора, который следует за вскрышным экскаватором. Движение транспорта происходит от капитальной траншеи в добычной забой для обеспечения организации добычного транспортного потока. При достижении торца карьера вскрышной и добычной экскаваторы перегоняются холостым ходом к противоположному торцу карьера, где вскрышной экскаватор врезается в новую заходку. После формирования необходимого опережения вскрышного экскаватора перед добычным, в новую заходку врезается добычной экскаватор. Энергоёмкость горных работ при этой схеме вскрытия минимальна. Недостатком способа вскрытия одной фланговой траншеи является необходимость простоев карьера при перегонах оборудования.
Разработка с двумя фланговыми вскрышными траншеями (Рис. 25)
Рис.25. Технологическая схема разработки месторождения со вскрытием карьерного поля двумя фланговыми траншеями.
Отличие этой технологии разработки от вышеизложенной заключается в том, что здесь отсутствуют холостые перегоны экскаваторов. Разработка месторождения возможна при движении экскаваторов в обоих направлениях.
Энергоёмкость технологических схем с вскрытием карьерного поля двумя фланговыми траншеями равна энергоемкости разработки применением одной фланговой траншеи.
При установке вскрышного оборудования в этой схеме впереди добычного экскаватора длина транспортирования такая же, как и при вскрытии карьерного поля одной фланговой траншеей, поскольку добычной экскаватор следует за вскрышным по всей длине фронта работ и транспортирование полезного ископаемого возможно только в одном направлении.