5.5. Примеры решения текущих и оперативных задач

В силу своей специфики расчет опасных зон при ведении взрывных работ является чисто техническим расчетом без выхода на какие- либо экономические показатели.

Общая постановка задачи.

Требуется рассчитать радиусы опасных зон и параметры взрывания при известных горнотехнических условиях производства промышленного взрыва. II.

Математическая модель решения задачи.

Радиус зоны, опасной по разлету кусков породы, регламентируется в зависимости от параметров скважиттых зарядов и прочностных характеристик взрываемых пород, а также от величины линии наименьшего сопротивления (ЛНС).

В первом случае радиус зоны рассчитывается по формуле

Rjpos1 =1250' — ? J0,1'gc3c'rfgjar , (5.21)

Ьке " 1 + а

где - высота колонки заряда в скважине, м; 1скв - длина скважины, м; dcm - диаметр скважины, м; а - расстояние между скважинами, м; сгсж - прочность взрываемых пород на сжатие, МПа.

Кроме того, радиус зоны не должен быть меньше значений, которые определяются в зависимости от ЛНС из табл. 5.6. Таблица 5.6 ЛНС, м 2 4 б 8 10 12 15 Минимальный радиус^ м 2оо ; 300 300 400 500 500 , 600 Минимальный радиус зоны, опасной по разлету кусков породы

К исполнению принимается большее значение радиуса зоны. Радиус зоны опасной по сейсмическому воздействию взрыва, равен расстоянию до ближайших объектов. Расчетное количество одновременно взрываемых скважин в серии определяется по формуле

к

Кг • Кс' Ь izCKa

4

(5.22)

N

расч

где Rc - расстояние до охраняемого объекта, м; Кг - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние свойств пород в основании охраняемого объекта; Кс - безразмерный коэффициент, учитывающий тип

охраняемого объекта; QCK6 - величина заряда в скважине, кг.

Тогда суммарная величина взрываемого заряда в серии Qpac{кг) определится как

Qpac = Qck6 ' ^рас * (5.23)

Необходимые коэффициенты приведены в табл.

Таблица 5.7

Таблица коэффициента Ks для пород в основании охраняемого объекта Скальные породы, плотные, ненарушенные 5 Скальные породы, нарушенные, неглубокий слой мягких фунтов на скальном основании 8 Необводненные скальные и глинистые грунты глубиной не более 10 м 12 Почвенные обводненные грунты с высоким уровнем грунтовых вод 15 Водонасыщенные грунты 21 Таблица 5.8

Таблица значении коэффициента Кс для охраняемых объектов различного типа Одиночные здания и сооружения производственного назначения с железобетонным каркасом І Одиночные кирпичные здания высотой 2-3 этажа Небольшие жилые поселки 2

Радиус зопы7 опасной по действию ударной воздушной волны, рассчитывается по формуле

(5.24)

где Qc - суммарная величина заряда в серии одновременно взрываемых

скважин, кг; Кв - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние

величины заряда в серии.

При этом коэффициент 20-50 при Qc < 20000 кг и К€ = 200

при Qc > 20000 кг.

Ш, Алгоритм вычислений соответствует последовательности записанных формул и ограничений, IV.

Особенности записи программы связаны с логикой сравнения расчетных значений радиусов опасных зон и программирования ограничений, представленных в табл. 5.6. Минимальное безопасное расстояние по разлету кусков породы по фактору ЛНС, записанное с использованием логической функции ЕСЛИ средствами MS Excel , выглядит следующим образом:

-ЕСЛИ(ЛНС<=2;200;ЕСЛИ(ЛНС<М;300;ЕСЛИ(ЛНС<=6;300;ЁСЛИ(ЛНС<=8;400;Е CnH(nHC<=10;500;ECnH{nhC<-12;500;ECnW{nHC<=15;600;,,JI)}J)))),

Исходные данные

Таблица 5.9 Длина заряда в^кважинс, м 20 Длина скважины, м 30 Прочность породы на сжатие, МПа 50 Диаметр скважнн3 м 0,2 1 Расстояние между скважинами, м 5 ЛНС 10 Расстояние до объекта, м 500 Величина заряда в скважине, кг 500 Коэффициент КГ 12 Коэффициент КС 2 Таблица 5. Расчетные величины Расчетное расстояние по разлету, м 340 Расчетное количество скваяспн в серии, шт. 3,6 Расчетная величина заряда в серии, кг 1S10 Радиус зоны по воздушной волне, м 400 5.5.2.

I. Общая постановка задачи.

При отработке пластов сложного строения, зон геологических нарушений и при зачистке породоугольных контактов из добычных забоев отгружается разубоженный уголь, который в зависимости от со- V.

Контрольный пример представлен в табл. 5.9 в виде перечня исходных данных и результатов расчета.

держания породы может отправляться на обогащение или вывозиться в отвал. Требуется определить экономически обоснованный уровень засорения отгружаемого угля, предназначенного для обогащения.

П. Математическая модель.

Содержание породы в отгружаемом угле численно характеризуется коэффициентом разубоживания R (дол. ед.)5 который представляет собой весовую долю породы в разубоженном угле; (5,25) где Р - количество породы в разубоженном угле, т; Q - общее количество разубоженного угля, т.

Из записанной формулы можно выразить зольность разубожен- ного угля в зависимости от коэффициента его засорения: (5.26)

AP=R-An+(l-R)-AR где АР - зольность разубоженного угля, %; АП - зольность засоряющей породы, %; Ау - зольность чистого угля, %.

Цена угля рассчитывается в зависимости от его зольности и влажности в сравнении с нормативными их значениями (см. раздел 5.3.2). Считая фактическую влажность угля равной нормативному значению (по ряду соображений такое допущение справедливо [22]), можно рассчитать цену угля до обогащения и после обогащения; (5,27)

ЦК=ЦН[\ + А-(АН-АК)], где Цр>Цх ~ цена соответственно разубоженного угля и угля после обогащения (концентрата), р«/т; АР,АК - зольность соответственно разубоженного угля и угля после обогащения, %; ЦН>АЫ - нормативные

значения соответственно цены и зольности: А - надбавка к нормативной цене за каждый процент отклонения от нормативной зольности, дол. ед.

Следовательно, критерий целесообразности обогащения разубоженного угля запишется в виде

= + + (5.28)

где у? - выход концентрата после обогащения разубоженного угля, дол.

Выход и зольность концентрата зависят от зольности исходного разубоженного угля. Для противоточной технологии обогащения в крутонаклонных сепараторах (для других видов обогащения расчет заметно усложняется) по данным [23] эти показатели могут быть приближенно определены по простым формулам

ГА(5^29)

р

,100,

АК = Ау+{100-^)

Записанных формул достаточно, чтобы рассчитать прирост ценности угля в результате его обогащения в соответствии с формулой (5.28).

IIL Исходные данные.

Очень простой принцип формирования перечня исходных данных заключается в том, что к этому перечню относится любая переменная, которая не является результатом вычисления по формулам, входящим в математическую модель.

Таблица 5.11

Исходные данные Наименование Обозначение Нормативная цена, рУт Ци Нормативная зольность, % А Зольность засоряющей породы, % А Зольность чистого угля, % Ау Надбавка к цене, долт ед. д Себестоимость обогащения, р./т Соб Коэффициент засорения разубоженного угля, дол. ед. R

Нормативные значения цены и зольности приняты по прил. 1 для марки ССР. Зольности засоряющих пород и чистого угля приняты как наиболее вероятные на разрезах Кузбасса. Себестоимость обогащения рассчитана по рекомендациям, сформулированным в разделе 4.5-,

Что касается коэффициента засорения угля R, то представляет интерес рассчитать прирост ценности (5.28) во всем теоретически возможном диапазоне его изменения, т.е. О < R < 1. IV,

Алгоритм решения.

В связи с последним замечанием по поводу значений коэффициента засорения угля в алгоритм вычисления введем цикл до выполнения условия R 2:1 так, как это показано на рис. 5.6. V.

Анализ результатов расчета.

На рис. 5.3 показан график изменения прироста ценности угля в результате обогащения в зависимости от коэффициента засорения разу- боженного угля. При исходных данных этой задачи обогащать экономически целесообразно разубоженный уголь при коэффициенте засорения 0,25 < Л <0,8. При R >0>8 высокозольный уголь вывозится в отвал, что предопределяет эксплуатационные потери полезного ископаемого. При коэффициенте засорения Я < 0,25 уголь экономически целесообразно реализовывать без обогащения, В случае необходимости для удовлетворения требований потребителя к качеству угольной продукции он усредняется с углем более высокого качества.

Естественно, возникает вопрос о средствах контроля коэффициента засорения разубоженного угля, отгружаемого из добычных забоев.

При отработке пластов с использованием автомобильного транспорта элементарная выемочная единица* определяется вместимостью кузова автосамосвала. Паспортная загрузка автосамосвала, которая регламентирует последовательность и количество загружаемых ковшей горной массы, обеспечивает постоянство ее объема. Поэтому за счет разницы между удельным весом чистого угля и удельным весом породы по количеству горной массы в кузове можно судить о величине коэффициента засорения находящегося там разубоженного угля.

Предельные значения коэффициента засорения однозначно определяют диапазон изменения количества разубоженного угля в кузове автосамосвала т), предназначенного для обогащения, который должен удовлетворять следующему неравенству:

шах

(5.30)

—+—

Гп Уу

* Выемочной единицей называется наименьший объем горной массы, по отношению к которому может решаться вопрос о направлении его транспортирования из забоя: в отвал, на обогатительную фабрику или на склад готового угля.

К -Ь

где Va - паспортный объем загрузки кузова автосамосвала, м ; кр - коэффициент разрыхления, дол, ед.; уп>уу удельный вес породы и угля, т/ м3.

На рис. 5.8 в качестве примера показана зависимость количества разубоженного угля в кузове автосамосвала грузоподъемностью 110 т от коэффициента засорения при kp = 1,4, уп - 2,2 т/ м3, уу = 1,35 т/м3.

Горная масса отправляется на ОФ при 73 < QA < 97 т, на склад чистого угля при QA < 73 т, в отвал при QA> 97 т.

Основанный на этом подходе оперативный контроль коэффициента засорения угля в кузове автосамосвала является практическим средством обеспечения текущей эффективности извлечения разубоженного угля.

Замечание- В разделе 5,3.2, посвященном рассмотрению основных факторов, влияющих на цену угольной продукции, было отмечено, что существующие в настоящее время скидки и надбавки за отклонение фактической зольности от нормативных значений составляют на некоторых предприятиях Д| -0,015. Если рассмотренный пример решить с

Коэффициент засорения, дол. ед.

Рис. 5.8. Зависимость количества разубоженного угля в кузове автосамосвала грузоподъемностью 110 т от коэффициента засорения

учетом этой величины, то процесс обогащения окажется убыточным при любых значениях коэффициента засорения исходного угля. Это еще раз свидетельствует, о том что методика расчета цен на уголь в зависимости от его качест&а должна учитывать затраты по всем звеньям его производства и потребления.