Збільшення виходу блочної продукції за рахунок оптимізації технологічних
параметрів видобутку при розробці родовищ Південного Уралу
д-р техн. наук Першин Г. Д.,
канд. техн. наук Караулов Г. А.,
канд. техн. наук Доможіров
Д. В., канд. техн. наук Караулов Н. Г.
Магнітогорський
державний технічний університет
ім. Г.І. Носова
Розглядається
особливість залягання мармурових родовищ з точки зору многосістемной
природної тріщинуватості гірського масиву. Обрано показник блочності як
критерій товарності видобуваються мармурових блоків. Розроблена методика
визначення оптимальних технологічних параметрів (висота видобувних уступу)
для максимального виходу блоків.
Мармур,
як будівельно-облицювальний матеріал, що використовується давно і повсюдно, в силу
своїх декоративних властивостей, міцності і довговічності. Особливо широке
поширення він одержав у даний час, коли зі сфери будівництва
ефективне його застосування розширилося на багато галузей народного господарства.
Особливістю
залягання мармурових родовищ є многосістемная природна
тріщинуватість гірського масиву, що формує в ньому природні окремо
різного об'єму. У процесі видобувних робіт на природні тріщини масиву
накладаються пропили, що утворюють штучно створені окремо різного
обсягу. При подальшій розбирання і пассіровке цих обсягів отримують товарні
блоки правильної геометричної форми.
Цінність
товарних блоків залежить від їх обсягу. Для виробництва облицювальних і будівельно-архітектурних
виробів з мармуру застосовують в основному блоки обсягами понад 3 м3 (I і II група ГОСТу
9479-98 «Блоки із природного каменю для виробництва облицювальних виробів»), при
яких забезпечується висока технічна продуктивність сучасних
каменеобробних ліній і знижуються питомі технологічні втрати блокової
продукції.
Вихід
блоків товарної кондиції (понад 3
м3) залежить від параметрів системи розробки
родовища, головними з яких є висота уступу, ширина заходки і
напрямок фронту видобувних робіт [1]. Саме ці параметри визначають обсяги
моноліту, відокремлюваного від масиву, і його розташування щодо основної
системи природних тріщин, впливаючи на вихід блоків з гірничої маси.
З
блоків I і II груп можливе виготовлення сляби, вартість яких в 2-3 рази
вище вартості модульної плитки, що отримується з блоків I-III груп (об'ємом
більше 0,7 м3).
В
розроблених раніше методики [2], обгрунтування оптимальної висоти уступу
проводилося без урахування подальшої переробки блоків, а саме, не враховувалася
різниця у вартості блоків та ефективності їх переробки в залежності від
обсягу та відповідності групам ГОСТу 9479-98.
Для
знаходження оптимального значення висоти уступу (моноліту) з урахуванням мінімального
обсягу блоку, що відповідає тій чи іншій групі ГОСТу, отримано
оптимізаційне вираз [3]:
, (1)
де
оптимальна висота пропила 
для абсолютно
монолітного масиву, коли коефіцієнт виходу блоків з нього дорівнює одиниці (
);
- показник блочності
(
- мінімальний обсяг блоку по групі ГОСТу, м3; 
- коффіціент
інтенсивності тріщинуватості гірського масиву м2/м3).
Таким
чином, показник n залежить від інтенсивності тріщинуватості масиву і
мімнімального блока, з якого ведеться підрахунок коефіцієнта виходу
блоків по ділянці родовища (рис. 1). Показник n збільшується з 0,28 до
0,77 (рис. 2) (параметри тріщин і розміри моноліту прийняті для умов
Коелгінского і Редутовского родовища), якщо в першому випадку враховувати в
як мінімального блоку обсяг Vmin = 0,7 м3, а в другому Vmin = 5,0 м3, тобто для першого
варіанту розрахунок виходу продукції вести для I-III категорії блочності, згідно з
ГОСТ 9479-98, а в другому варіанті - тільки для I категорії. Мінімальний обсяг
здобутого блоку необхідно вибирати з умови, вигідної реалізації
дорогої готової продукції, виготовленої з нього.
а
б
Рис.
1. Залежність коефіцієнта виходу блоків від висоти уступу (Н) і групи блоків
за ГОСТ 9479-98 для Коелгінского родовища мармуру: 1 - блоки I групи, 2 --
блоки I-II групи, 3 - блоки I-III групи (а - інтенсивність тріщинуватості
0,77 м2/м3,
б
- Інтенсивність тріщинуватості 0,44 м2/м3).
Показник
n, будучи критерієм товарності видобуваються блоків, визначає і оптимальну
висоту видобувних уступу за виразом (1) через мінімальний обсяг блоку і
ступінь тріщинуватості гірського масиву (див. рис. 2). Якщо за мінімальний блок
товарної кондиції прийняти обсяг Vmin = 3 м3, то згідно з рис. 2, оптимальна висота
видобувних уступу складе для ділянок родовища: зі ступенем
тріщинуватості 0,77 м2/м3 - НОП = 8
м; зі ступенем тріщинуватості 0,44 м2/м3 - 
м.
Рис.
2. Номограма з визначення оптимальної висоти уступу від показника блочності
і мінімального обсягу товарного блоку, м3; з інтенсивністю тріщинуватості
(Кіт) 0,44 (
