Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,736

К ВОПРОСУ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ДОБЫЧИ БЛОКОВ ПРИРОДНОГО КАМНЯ

Косолапов А. И. Косолапова С. А. Калиновская Т. Г.
Одним из показателей, характеризующих технологию разработки месторождений природного камня, служит интенсивность добычи блоков, оцениваемая через скорость продвижения фронта работ, которая зависит как от продолжительности отдельных процессов добычи, так и интервалов времени между ними. Поскольку исследованиями авторов было доказано, что уменьшение интенсивности горных работ позволяет снизить уровень конечных напряжений в камне, а, следовательно, увеличить выход продукции из него, то вопрос выбора рациональной интенсивности имеет важное практическое значение.

Для определения необходимых для этого численных зависимостей на карьерах, разрабатывающих Кибик-Кордонское месторождение мрамора, и ряде гранитных месторождений на протяжении многих лет исследовали динамику коэффициента выхода блоков. При этом были использованы данные маркшейдерских замеров, ретроспективного и перспективного прогноза коэффициента выхода блоков с учетом элементов трещин с их координатной привязкой к площадкам уступов.

В результате было установлено, что относительное снижение коэффициента выхода блоков достигает максимума в июле - месяце с наиболее благоприятными климатическими условиями. Для объяснения этого феномена, по данным десятилетних метеонаблюдений рассчитали значения термических напряжений в мраморе на разной глубине в течение года и определили, что их максимум приходится на июль. Это косвенно доказывает зависимость выхода блоков от интенсивности их добычи.

Для проверки взаимосвязи между выходом блоков и напряжением в разрабатываемом массиве сопоставили данные маркшейдерского учета и прогноза выхода блоков, связывая их со скоростью продвижения забоев. В результате было установлено, что чем выше скорость, тем больше относительное снижение выхода блоков. Это можно объяснить уменьшением коэффициента выхода блоков, обусловленным ростом интенсивности техногенной трещиноватости массива, вследствие роста напряжений в мраморе изза увеличения скорости горных работ. Для проверки этого утверждения провели исследования эффективности раскола мраморных блоков гидроклиньями при двухстадийной технологии их добычи. В ходе исследований изучали влияние времени между первой и второй стадиями на силовые параметры разрушения и качество поверхности раскола. Анализ полученных данных свидетельствуют о том, что с увеличением времени между первой и второй стадиями добычи для создания направленной трещины при расколе необходимо прилагать меньшее усилие. При этом качество поверхности раскола мраморных блоков улучшается. Это связано с тем, что напряжения с течением времени релаксируются, а в силу эффекта памяти - концентрируются по плоскостям разрушения.

Табл. 1. -Влияние времени между двумя циклами разрушения на качество поверхности раскола мрамора НРС

образца

Время между циклами разрушения, час

Способ бурения шпуров для НРС

1

4-6

электро-сверление

2

120-140

электро-сверление

3

240-250

ударно-поворотное

4

600-610

ударно-поворотное

С этой же целью провели лабораторные исследования эффективности разрушения мрамора зарядами невзрывчатого разрушающего средства (НРС). Для этого блок мрамора с помощью НРС раскололи на четыре равные части (при этом поверхности раскола прошли через центры шпуров с НРС). Затем, через определенное время поочередно раскололи полученные куски мрамора. Результаты проведенных исследований (табл.1) можно объяснить тем, что при разрушении горных пород за пределами плоскости их раздела возникают напряжения, которые суммируются с существующими в породе до разрушения и концентрируются в неоднородностях камня, и при повторном воздействии на камень поглощают дополнительную энергию и ухудшают качество поверхностей разрушения. Причем, чем меньше времени между циклами разрушения, тем значительнее влияние остаточных напряжений на эффективность разрушения.

Анализ наблюдений свидетельствует о зависимости коэффициента выхода блоков от интенсивности горных работ.

В целом, выполненные исследования позволили сделать следующие выводы:

  1. Увеличение скорости добычных работ в некоторых случаях вызывает снижение коэффициента выхода блоков в 1,3-1,4 раза.
  2. Увеличение времени между стадиями добычи мраморных блоков за счет релаксации в камне напряжений обеспечивает снижение энергии разрушения и улучшение качества поверхности раскола. Причем, время между стадиями добычи блоков при расколе по слоям можно уменьшать в 2-3 раза по сравнению с расколом вкрест слоев.
  3. Подготовка мрамора к выемке при предварительном обнажении подготавливаемых объемов камня (проходке разгрузочных щелей) обеспечивает при одинаковой интенсивности горных работ относительный рост выхода блоков на 27-33 %.
  4. Увеличение скорости подвигания фронта работ в условиях, сходных с Кибик-Кордонским месторождением с 1 до 6 м в месяц сопровождается снижением коэффициента выхода блоков в 1,3-1,5 раза.

Вышеизложенное указывает на необходимость учета геомеханических процессов при обосновании рациональной интенсивности добычных работ. Рациональной следует считать такую скорость добычных работ, которая обеспечивает максимальный объем добычи блоков на месторождении с заданными размерами. Причем, величину скорости необходимо устанавливать с учетом особенностей формирования напряженно-деформированного состояния оцениваемого месторождения мрамора.


Библиографическая ссылка

Косолапов А. И., Косолапова С. А., Калиновская Т. Г. К ВОПРОСУ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ДОБЫЧИ БЛОКОВ ПРИРОДНОГО КАМНЯ // Успехи современного естествознания. – 2009. – № 5. – С. 26-27;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=15650 (дата обращения: 18.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252