ПЛАНИРУЕМЫЙ ОБЪЁМ, ОСОБЕННОСТИ И СТРУКТУРА ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДЕКОРАТИВНОГО КАМНЯ

6. ПЛАНИРУЕМЫЙ ОБЪЁМ, ОСОБЕННОСТИ И СТРУКТУРА ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДЕКОРАТИВНОГО КАМНЯ.

Целью раздела является характеристика предстоящей производственной деятельности на стадии его эксплуатации.

6.1. Планируемый объём производства продукции.

Производимые объёмы продукции зависят, главным образом, от требований рынка. Производственная программа определяет уровни выпуска продукции, достигаемые в течение определённых периодов и, с этой точки зрения, она должна быть непосредственно связана с конкретными прогнозами продаж. Но производство на полную мощность нереально для большинства проектов в начальный период эксплуатации. Если бы производство на полную мощность и достигалось в первый год, продажи могли бы оказаться узким местом.

В горнодобывающей отрасли промышленности расчётная мощность предприятия достигается вскоре после начала производства, но в течение первых лет производственная мощность планируется значительно ниже расчётной для того, чтобы приспособить производство к постоянному росту спроса.

Существует несколько типов производства с точки зрения достижения проектной мощности, а именно:

предприятия по выпуску одного изделия, имеющие непрерывный технологический процесс;

предприятия по выпуску нескольких изделий, характеризующиеся непрерывным технологическим процессом;

предприятия, выпускающие партии изделий по заказам;

массовое сборочное производство.

Горнодобывающее предприятие по выпуску изделий из декоративного камня относится к первому виду предприятий. Для него рост объёмов продаж не представляет собой проблемы при условии , что производственная мощность не превышает рыночного спроса и отсутствуют какие-либо производственные проблемы.

Учёт этих обстоятельств позволяет составить производственную программу предприятия с разбивкой объёмов выпуска продукции по годам (табл. 6.1)

Таблица 6.1. Планируемый объём производства продукции в предстоящем пятилетнем периоде.

Номинальная мощность достигается в нормальных рабочих условиях с учётом не только установленного оборудования и соблюдения таких характеристик предприятия, как перерывы в работе, простои, праздничные дни, время отведённое на техническое обслуживание, замену инструмента, требуемая структура рабочих смен и невозможность использования основного оборудования по частям в каких-либо других сочетаниях, но также и применяемой системы управления. Под номинальной мощностью понимается количество единиц, произведённых за год при определённых условиях.

Максимальная мощность – технически достижимая мощность, которая соответствует мощности установленного оборудования и гарантируется его поставщиком.

6.2. Технологические особенности разработки месторождений блочного камня.

Разработка месторождений декоративного облицовочного камня (из гранитов, габро-норитов, лабродоритов и т.д.) отличается рядом специфических особенностей, выделяющих такие карьеры в особую группу.

Месторождения камня, как правило, имеют незначительную мощьность вскрышных пород и другие благоприятные горногеологические условия. Поэтому они разрабатываются открытым способом.

Эксплуатация таких месторождений характеризуется следующими особенностями:

Необходимостью сохранения физико-механических свойств и декоративных качеств разрабатываемых пород и получения камня определённых размеров и форм, что возможно при использовании специальных методов и средств направленного разрушения, обеспечивающих концентрацию критических напряжений строго в необходимых плоскостях раскола.

Необходимостью отбойки блоков крупного размера и большой массы (до 10 – 12 тонн и выше), требующей проведения подготовительных, выемочных, погрузочных транспортно-складских процессов с тяжелыми неделимыми грузами.

Необходимостью получения из массива (наряду с блоками) попутной горной массы, объём которой равен объёму добываемой основной продукции или превышает его, что требует организации работ по уборке и транспортированию получаемых отходов и решения вопроса по использованию их, так как это часто имеет решающее значение для рентабельности карьера.

Относительно небольшой мощьностью карьеров.

Малой высотой уступов.

Наличием определённых закономерностей в строении добываемого камня, изменением его прочности и в различных направлениях и расположения трещин, что позволяет выбирать наиболее выгодное расположение фронта работ и уступов относительно элементов залегания месторождения и направления облегчённого раскола камня.

Необходимостью строгого соблюдения размеров и направления уступов в пространстве с жёсткими допусками.

Разнообразием специальных методов и средств направленной отбойки камня от массива.

Перчисленные особенности требуют соблюдения прямолинейности разрабатываемых слоёв камня, обеспечения правильной формы добываемой продукции во всех направлениях. Выемке каждого последующего слоя должно предшествовать прохождение разрезной и фланговой траншей, которые следует проводить по простиранию продольных и поперечных трещин или направлению лучшего раскола камня разрабатываемого месторождения.

При разработке месторождений камня различные виды горных пород и их физико-механические свойства, минералогический и химический состав вместе с другими показателями, характеризующими условия залегания месторождения, определяют варианты вскрытия и системы разработки, технологические схемы производства работ по подготовке горных пород к выемке, погрузке и транспортировке горной массы, а также варианты обеспечения средствами механизации горных работ. Как показала практика работы карьеров, даже при правильном использовании трещин, и микроориентировке минералов, выход крупных блоков из горной массы относительно невелик.

Среди факторов, обуславливающих низкий выход блоков из гоной массы, можно выделить устранимые и неустранимые. К устранимым следует отнести:

неправильное расположение фронта разработок относительно направления облегчённого раскола кристаллических пород;

неправильное расположение уступов карьера относительно трещин, особенно горизонтальных, т.е. несовпадение подошвы уступа с горизонтальными трещинами;

неправильное расположение шпуров без учёта облегчённого раскола и трещин отдельности и применения дробящих взрывчатых веществ и зарядов излишней величины;

отделение гранитных блоков от массива без предварительного обнажения их с трёх сторон, в результате чего в блоках создаются вредные напряжения;

сбрасывание крупных блоков с уступов к подошве карьера;

К неустранимым факторам, снижающим выход блоков из горной массы, относятся:

выветрелость верхних горизонтов;

наличие включений (в виде шлиров, ксенолитов, жил) и нарушений;

отсутствие правильных трещин или пересечение их под косым углом.

Вскрытие месторождения.

Вскрытие месторождения блочного камня осуществляется системой наклонных капитальных траншей, расположенных различно в зависимости от условий залегания полезного ископаемого и назначения указанных траншей.

В связи с длительным сроком эксплуатации траншей, при определении её ширины учтены нармы проектирования, предусмотренные при строительстве постоянных автомобильных дорог для промышленных предприятий. При угле откоса борта капитальных траншей 350, ширина её по низу, принятая из условия проезда автосамосвала КрАЗ – 256Б или размещения экскаватора ЭО-5124, должна составлять 22,5 метров.

Углы откосов траншей не должны превышать углов естественного откоса пород, слагающих борта траншей.

Продольный уклон капитальных траншей при автомобильном транспорте принимается равным: 8‰ при транспортировке одиночными машинами; до 4‰ при транспортировке автомашинами с прицепом.

Высота вскрышного уступа принимается в зависимости от характера разрабатываемых пород и рабочих параметров применяемого оборудования. Разработка скальных пород вскрыши при незначительной мощности коры выветривания до 1 метра (средняя мощность покрывающих скальных пород составляет 0,15 метров) производится совместно с добычей блоков, без выделения специального вскрышного уступа.

До начала вскрытия месторождения с площади, на которой намечается проходка разрезной траншеи, снимается почвенно-растительный слой в объёме 2000 м³. Срезка и складирование в отвал производится бульдозером мощностью 130 л. сил. Дальность перемещения грунта составляет 40 метров. Погрузка производится одноковшовым экскаватором ЭО- 5124 на автосамосвалы КрАЗ - 256Б.

Транспортирование почвенно-растительного слоя производится на расстояние 1 км от места проходки разрезной траншеи.

Во время проходки вскрывающих выработок обеспечивается постоянный водоотлив из забоя.

После окончания проходки траншей создаётся первоначальная рабочая площадка на первом добычном горизонте +190 м, размером 6060 метров.

Принятый вариант вскрытия имеет следующие преимущества:

снижение потерь полезного ископаемого за счёт проходки вскрывающих выработок за пределами контура балансовых запасов;

ожидается прирост запасов (попутная добыча) от привлечения возможных забалансовых запасов;

снижение затрат на строительство подъездной автодороги к карьеру.

Основными недостатками этого варианта является увеличение объёмов вскрышных работ (горнокапитальной вскрыши) за счёт вынесения вскрывающих выработок за контуры запасов, а также увеличения мощностей вскрышных пород по сравнению с другими вариантами.

Производство добычных работ.

Вопрос выбора способа производства добычных работ для карьеров по добыче блоков из природного камня является очень важным, так как эффективность отделения монолитов от массива зависит от ряда факторов, основными из которых является крепость пород, их трещеноватость, структура, текстура и др.

Кроме того, очень важно при производстве добычных работ принять меры по сохранению нижележащих горизонтов от вредного воздействия работ, проводимых на вышележащих горизонтах. В первую очередь это касается применения буравзрывного способа при добычных работах. Опыт показывает, что его применение негативно сказывается на состоянии массива горных пород, вызывая дополнительные микротрещины, что отрицательно влияет на качество блочной продукции.

В карьере «Политехник» рекомендуется применение хорошо зарекомендовавшего себя термобуровзрывогидроклинового способа, а также применение на добычных работах и пассеровке блоков невзрывчатого разрушающего средства – НРС.

Добыча камня с применением техники “мягкого взрывания” обеспечивает более безопасное ведение горных работ.

Добыча каменных блоков, целью которой является добыча больших кубических блоков без повреждения материала, требует значительного обьёма бурения. Бурение ведётся установкой «Tamrock Commando-110».

При выборе бурового оборудования наиболее важным фактором является необходимый обьем бурения в смену для определённого карьера, что гарантирует наименьшие расходы на один бурометр.

При добыче камня бурение можно разделить на три стадии:

первичное бурение (для отделения крупного блока от монолита);

- втовичное бурение (для разбивки отделённого блока от монолита);

- окончательное разделение блоков на кубы.

На всех стадиях бурение в основном осуществляется одинаково: вдоль прямой линии в породе бурится серия параллельных шпуров. Оборудование различается в зависимости от стадии бурения и от необходимых требований.

То есть:

- необходимая производительность бурения;

- глубина шпура;

- диаметр шпура.

Преимущества маханизированного бурения заключается в следующем:

- высокая производительность;

- низкие затраты;

- безопасная работа.

При добыче камня необходимо, чтобы эти отделяемые блоки были определенной формы, а также, чтобы отделяемый блок, и монолит были, как можно меньше повреждены.

Успешное мягкое взрывание зависит целиком от правильного соблюдения правил бурения и аккуратности выполнения шпуров. Во время бурения вертикальной линии очень важно бурить не глубже, чем горизонтальная линия. Их контакта следует избегать, для чего бурение вертикальных шпуров должно быть остановлено на расстоянии около 15 сантиметров выше уровня горизонтальных шпуров. Если шпуры пробурены глубже или с нарушением прямолинейности, это вызывает раскол твердого монолита на расстоянии многих метров. Извлекаемый блок всегда должен свободно и бесприпятственно выдвигаться вперёд.

Угол между горизонтальными и вертикальными шпурами должен быть более 90 градусов.

Расстояние между шпурами вертикальной линии может быть от 10 до 40 см, а горизонтальной от 20 до 50 см.

Обычно наиболее экономичным бывает диаметр шпура 32 мм и для вертикальных, и для горизонтальных линий.

Максимальное расстояние между шпурами зависит от двух факторов:

- диаметра шпура;

- сопротивления породы на разрыв.

Определить максимальное расстояние можно только путём пробуривания серии шпуров в каждом направлении с разными расстояниями в 10-20 раз большими, чем диаметр шпуров. Они должны быть слегка перезаряжены взрывчаткой, и должно быть определено максимальное расстояние, на котором порода ещё продолжает взрываться.

Это расстояние следует сделать чуть поменьше для обеспечения безопасности и чистого отрыва. Первичное бурение предъявляет определённые требования к буровому оборудованию, а также к буровому оператору, поскольку аккуратность – это один из самых главных факторов снижения количества отходов породы. Аккуратное первичное бурение снижает потребность в последующем бурении на конечной посировочной стадии.

Отделение блоков при помощи мягкого взрывания заключается в направлении взрывного эффекта от одного шпура к другому, но если шпуры расположены не на строго прямой линии, этот эффект будет направлен и на окружающую породу, вызывая образование обширной площади разрыва.

Разделение монолита на блоки осуществляется гидроклиновой установкой «Tamsplit». Эта установка применяется в комплексе со станком термического резания «SL-550». Основной недостаток – невозможность работы при минусовой температуре.

Высота подуступа при гидроклиновом способе не должна превышать 3 метров (§227 «ЕПБ»). Исходя из этого, высота монолита (блока) принимается равной высоте подуступа.

Основными требованиями для успешного применения гидроклинового способа являются:

правильный выбор направления раскола параллельно господствующей трещеноватости при наличии трех обнаженных плоскостей;

достаточная глубина шруров и наиболее целесообразное расстояние между ними, отвечающее наименьшему расходу бурения при получении качественной поверхности раскола, не требующей пассировки;

правильное определение высоты монолита (по расстоянию между горизонтальными трещинами);

верное отношение высоты отделяемого монолита к его ширине (от 1:1 до 2:1);

разница между диаметром шпуров и диаметром клина не должна быть менее длины гидроклина плюс длина хода поршня;

комплектом гидроклиньев (5 шт.) можно производить откол монолита (блока) длиной до 3 метров, при откалывании более длинного монолита необходимы дополнительные клинья.

Раскол гидроклиньями можно производить не только в вертикальном, но и горизонтальном направлении. Среднерасчётные параметры буровых работ должны уточняться для конкретных условий.

Невзрывчатое разрушающее средство НРС-1 предназначено для разрушения прочных хрупких материалов и может быть применено для разрушения горных пород, и в частности, для габро-норита.

НРС-1 представляет собой порошкообразный материал, обладающий щелочными свойствами (рН = 12,5). Его объёмная плотность 1,2 – 1,3 т/м³, водопотребность – 27%, развиваемое давление до 50 Мпа.

При смешивании порошка НРС-1 с водой образуется рабочая смесь (суспензия), которая, будучи залита в шпур, постепенно в результате реакции гидратации порошка твердеет, увеличиваясь при этом в объёме. Увеличение объёма сопровождается увеличением давления на стенки шпура, при этом в теле монолита развиваются напряжения, значения которых могут превышать его предельную прочностьпри растяжении, что и приводит к разрушению монолита.

Основные технологические операции при применении НРС:

подготовка объекта (монолита) к разрушению (очистка от земли, откопка, разметка и др.);

бурение шпуров в соответствии с разметкой;

приготовление рабочей смеси и заполнение смесью шпуров;

разрушение объекта (образование трещин);

разборка объекта.

Основное условие при разработке схемы бурения шпуров – минимальный объём бурения. Объём бурения тем меньше, чем больше будут габариты блока.

Эффективность применения НРС-1 зависит от количества вертикальных свободных плоскостей и требует минимум двух плоскостей обнажения.

Основные требования при бурении и подготовке шпуров:

Рекомендуется бурить шпуры диаметром от 26 до 44 мм.При использовании шпуров более 40 мм может произойти самопроизвольный выброс рабочей смеси из шпуров, особенно при температуре от +25⁰ до +30⁰С.

Если горная порода характеризуется повышенной пористостью, то шпуры перед заполнением смесью необходимо насытить водой.

Глубина шпуров зависит от высоты блока и во всех случаях должна быть меньше его высоты на 5 – 10 см.От глубины шпуров и склонности блока к раскалыванию (трещеноватости) зависит направление образующихся трещин.

При разрушении блока, высота которого не превышает 30 – 40 см, рекомендуется бурить наклонные шпуры или шпуры меньшего диаметра. Это объясняется тем, что давление, создаваемое НРС-1 в верхней части шпураменьше, чем давление в нижней аго части.

Расход НРС-1 определяется исходя из того, что на заполнение 1 см³ шпура требуется 1,8 грамм порошка НРС-1.

Расположение ближайшего от поверхности шпура должно быть в два раза меньше, чем расстояние между шпурами.

Требования при приготовлении рабочей смеси и заполнению ею шпуров:

При приготовлении рабочей смеси необходимо иметь весы (для взвешивания НРС-1), мерный сосуд (для дозирования воды), ёмкость для смешивания НРС-1 с водой, смеситель (при большом объёме работ).

При приготовлении рабочей смеси в чистую ёмкость выливают отмеренное количество воды (чистой), а затем в воду при постоянном перемешивании постепенно высыпают взвешенное количество НРС-1 и продолжают перемешивать смесь до получения массы хорошей текучести и без видимых комков.

Отношение воды к порошку (по массе) должно быть равным 0,27, то есть на 1000 г порошка – 270 мл воды.

Время перемешивания массы не должно превышать 8 – 10 минут.

Повышенное содержание в смеси воды способствует замедлению образования трещин.

Шпуры для заливки смеси должны быть чистыми (не содержать пыли, обломков габро-норита, воды и т. п.).

Шпуры заливаются рабочей смесью до устья и не требуют закупорки.

После заливки смеси шпуры нужно защитить от попадания воды (дождя и т.п.).

Применение НРС-1 эффективно, если тампература разрушаемого блока не менее +2 - 3⁰С и не более +25 – 30⁰С. Чем выше температура блока, тем холоднее должна быть вода применяемой для смеси.

Основные закономерности при применении НРС-1:

чем выше предел прочности горной породы, тем длительнее время образования трещин;

повышение температуры монолита (блока) способствует ускорению образования трещин;

уменьшение расстояния между шпурами ускоряет процесс образования трещин, но повышает расход НРС-1;

распыление воды над поверхностью монолита (блока) в зоне образования трещин (увлажнение зоны) способствует увеличению ширины трещин.

Время образования трещин зависит от прочности пород блока, Т⁰С монолита, Т⁰С рабочей смеси, диаметра шпуров, содержания воды в рабочей смеси, расстояния между шпурами.

Выброс рабочей смеси из шпуров может иметь место:

при температуре монолита (блока) превышающей 30⁰С;

при диаметре шпуров более 45 – 50 мм;

при содержании воды в рабочей смеси меньше предела, указанного выше;

при использовании в жаркое время тёплой воды для создания

НРС-1.

Уменьшить вероятность выброса можно за счёт увеличения содержания воды до 0,30 – 0,32.

Пассировка блоков.

Обработка блоков или пассировка производится для придания им формы в соответствии с требованиями ГОСТ 9479-84.

Пассировка осуществляется при помощи пневматических молотков (отбойных) типа МО в тех случаях, когда объёмы работ пезначительные, то есть грани блока относительно плоские, в тех же случаях, когда блок имеет неправильную форму для пассировки применяют станки термического резания «SL 550».

Производительность рабочего при пассировке блоков отбойными молотками определена по методике «Общесоюзных норм технологического проектирования» и составляет 7-10 м² в смену.

Средний объём одного добытого блока в карьере «Политехник» составит 2,0 м³. Исходя из того, что производится пассировка 2 – 3 граней блока средняя площадь обработки составит 4 м².

Транспортно-погрузочные и вспомогательные работы.

На карьере предусматривается применение одноковшового экскаватора ЭО-5124 для выполнения следующих работ:

разработка и погрузка пород мягкой вскрыши;

погрузка взорванной скальной вскрыши;

погрузка окола и отходов блочной продукции, образовавшихся при разделке монолитов на блоки.

К вспомогательным работам на карьере относятся:

складирование пород мягкой вскрыши при малой её мощности для последующей погрузки экскаватором ЭО-5124;

зачистка кровли полезного ископаемого;

складирование в отвал окола, отходов и пород скальной вскрыши на добычном уступе для дальнейшей их погрузки в автосамосвалы и вывозки на дробильно-сортировочную установку;

оттягивание блоков для их погрузки;

планировка отвалов вскрышных пород.

В карьере «Политехник» применяется автомобильный вид транспорта для всех видов грузов. В качестве транспортных средств для транспортирования горной массы и вскрышных пород применяется автосамосвалы КрАЗ-256Б грузоподъёмностью 12 тонн.

Ширина транспортных берм принимается не менее 15,5 метров. С целью обеспечения нормальной работы карьерного автотранспорта на внешнем отвале и промплощадке проезжая часть дороги отсыпается щебнем и расклинивается отсевом. Толщина покрытия до 25 см.

При принятой системе разработке в карьере «Политехник» принято внешнее отвалообразование. Отвалы размещаются в непосредственной близости от карьера. Дальность транспортирования вскрышных пород около 1 километра.

При высоте отвала до 15 метров площадь отчуждения земель составит 3,2 га. Среднегодовая площадь отчуждения 0,3 га.

Отсыпка отвалов производится в тёплое время года, что исключает складирование пород вместе со снегом.

Для заезда автосамосвалов на поверхность отвала устраивается въезд шириной 15 метров с продольным уклоном 0,08‰. Подошва съезда отсыпается породами скальной вскрыши.

Угол откоса отвала принимается равным углу естественного откоса пород, и составляет 39⁰ – 40⁰.

С целью обеспечения безопасных условий работ на отвалах, погрузка автосамосвалов производится за пределами призмы обрушения на расстоянии 3 – 5 метров от бровки отвала.

При максимальной высоте отвала (15 м) расчётная величина призмы обрушения составляет 3 метра. Дальнейшее перемещение грунтана откос отвала может осуществлять бульдозер.

Вдоль бровки отвала предусматривается оставление породного вала высотой 0,7 м и шириной по низу не менее 1,5 м. По всему фронту работ устраивается берма шириной не менее 5 иетров, имеющая уклон в сторону отвала не менее 3⁰.

Сменные объёмы работ на транспортировке вскрыши должны приниматься из расчёта двухмесячной работы по производству вскрышных работ.