Использование местной минеральной и энергетической базы для изготовления невзрывчатых разрушающих средств

Как показали результаты моделирования, динамический момент в приводе с ослабленным полем имеет меньшие пиковые броски и более затянутый характер, то есть динамические напряжения в механической конструкции, приводящие к разрушениям, уменьшаются. При дальнейшем ослаблении поля двигателя эта тенденция развивается. Кроме того, стопо-рение начинается при меньших усилиях резания и меньших скоростях, что и определяет снижение динамических нагрузок.

Управление режимом загрузки приводов экскаваторов в зависимости от опасности воздействия факторов внешней среды позволит сглаживать опасный уровень динамических нагрузок и за счет этого снизить вероятность разрушения базовых узлов и агрегатов машин, улучшить условия наполнения ковша. Уменьшение мощности двигателей в зимний период за счет уменьшения магнитного потока увеличивает

длительность рабочего цикла и, следовательно, уменьшает техническую производительность, но в целом следует полагать, что годовая производительность останется без изменения за счёт повышения надёжности и сокращения времени простоев, вызванных проведением внеплановых ремонтных работ. Это является существенным резервом повышения эффективности использования экскаваторов, а также снижения трудоемкости технического обслуживания и ремонта машин. Последний фактор имеет особое значение для карьеров Севера с дефицитом рабочей силы и повышенными требованиями к уровню надежности основного карьерного оборудования.

Предлагаемая двухканальная система управления главными приводами постоянного тока экскаваторов является простой как с точки зрения модернизации существующих систем, так и наладки и эксплуатации.

1. Техническое обслуживание и ремонт экскаваторов на карьерах Севера. Организация и механизация / Д.Е.Махно [и др.]. Иркутск: Изд-во Ирк. гос. ун-та, 1993. 200 с.

2. Сорокин А.В. Способ двухканального управления главными электроприводами экскаваторов, эксплуатирующихся в условиях низких температур: Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири // Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. С. 127-131.

Библиографический список

3. Пат. 2255184 Россия, МКИ Е 02 Р9/20, Н 02 Р 5/00. Способ управления электроприводом постоянного тока одноковшового экскаватора и устройство для его осуществления / С.С.Леоненко, А.В.Сорокин, Д.Е.Махно, А.С.Леоненко, М.В.Павлов [и др.]. (Россия). №2004114678/03; Заяв. 13.05.2004; Опубл. 27.06.2005, Бюл. №18.

4. Волков Д.П., Каминская Д.А. Динамика электромеханических систем экскаваторов. М.: Машиностроение, 1971. 384 с.

622:274

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕСТНОЙ МИНЕРАЛЬНОЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ БАЗЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕВЗРЫВЧАТЫХ РАЗРУШАЮЩИХ СРЕДСТВ

Ю.Б.Хорохонов1, А.Г.Чесноков2, В.А.Креждешова3

Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Способ разупрочнения горных массивов невзрывчатыми разрушающими средствами, изготовленными на местной минерально-сырьевой и энергетической базе, является перспективным, но должен удовлетворять требованиям по минеральному составу сырья, режиму обжига промпродукта и условиям применения. Ил. 1. Табл. 2. Библиогр. 4 назв.

Ключевые слова: известняк; невзрывчатое разрушающее средство; высокотемпературный обжиг; гидратация; температура окружающей среды; водосодержание смеси; шпур.

USE OF LOCAL MINERAL AND POWER BASE TO PRODUCE NON-EXPLOSIVE DESTRUCTIVE AGENTS Yu.B. Horohonov, A.G. Chesnokov, V.A. Krezhdeshova

Irkutsk State Technical University 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074

The method of softening mountain ranges by non-explosive destructive agents produced on the local raw materials and

1Хорохонов Юрий Борисович, кандидат технических наук, профессор кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, тел.: (3952)405216.

Horohonov Yuriy Borisovich, Candidate of technical sciences, professor of the chair of Exploitation of Natural Resources Deposits, tel.: (3952) 405216.

Чесноков Алексей Григорьевич, программист МРЦПК, тел.: (3952)405216.

Chesnokov Alexey Grigorievich, programmer of Interregional Center of Qualification Enhancement, tel.: (3952) 405216.

3Креждешова Виктория Александровна, специалист по учебной работе кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, тел.: (3952)405216.

Krezhdeshova Viktoria Alexandrovna, specialist on educational wok at the chair of Exploitation of Natural Resources Deposits, tel.: (3952) 405216.

energy base, is promising, but must meet the requirements for the mineral composition of raw materials, industrial product roasting regime and conditions of use. 1 figure. 2 tables. 4 sources.

Key words: limestone; non-explosive destructive means; high-temperature roasting; hydration; ambient temperature; mixture water content; blast-hole.

Рассматриваются потенциальные возможности местной минеральной и энергетической базы для изготовления невзрывчатых разрушающих средств (НРС). Традиционно НРС применяются [1,2] при реконструкции зданий и сооружений, разрушении негабаритов и валунов, пассировке (разделке) блочного камня, а также в тех условиях, где невозможны взрывные работы (объекты нефтегазового комплекса, шахты и рудники, опасные по взрыву газа и пыли). Исследования ценообразования НРС показывают, что их удорожание происходит, главным образом, за счет транспортных издержек. Поэтому НРС, изготовленные на местной минеральной и энергетической базе, безусловно, снизят затраты на их производство и расширят область эффективного применения.

Применение НРС для данных видов работ апробировано автором при исследованиях на известняках месторождения «Терлиг-Хая» (НРС-1 «Атлант» по ТУ 21-53-22-86, 1995 г.).

На данном этапе исследования решается задача проверки известняков месторождений «Цаган-Хада» и «Татарский ключ» для изготовления НРС.

Исследованиями ВНИИСТРОМ им. Будникова установлено, что:

1. Содержание активных продуктов НРС (СаО) должно быть высоким. В композициях НРС использовали известняки, состав которых приведен в табл.1.

декарбонизация известняка прекращается и при температуре выше 1230-1280 оС он переходит в расплав.

5. Высокотемпературный обжиг известняка энергоемок. Поэтому с целью снижения тепловых потерь нагревательные камеры должны быть снабжены теп-лоизоляторами и устройствами, отражающими тепловые потоки.

6. Технологические условия для промпродукта должны быть следующими:

Готовый для применения НРС-1 «Атлант» (по ТУ-21-53-22-86) имеет насыпную плотность 1124 кг/м3, пористость 0,49, коэффициент пористости 0,96 и следующий состав (%):

- оксид кальция (СаО) не менее 82;

- добавки около 1,5-3,0;

- гидроксид кальция около 1,0-2,0;

- алит около 0,3-0,4;

- другие минералы (примеси) около 0,5-1,0.

Композиции из ряда НРС-Х получены на основе одно - и двухступенчатого обжига известняка месторождений «Цаган-Хада» и «Татарский ключ». На первой ступени обжигали известняк в лабораторной печи СНОЛ-110 при максимальной температуре. На второй ступени использовали газовые горелки (температура обжига около 1250 0С). Промпродукт имеет достаточную плотность и время гашения около 15-20 мин.

Стадии подготовки промпродукта НРС-Х анало-

Таблица 1

Содержание основных химических соединений в известняке

Химические соединения Месторождение «Цаган-Хада» Месторождение «Татарский ключ» Месторождение «Терлиг-Хая»

СаО 52,71 52,80 54,30-54,60

В пересчете на СаСО3 95,82 96,00 98,73-99,27

MgO 0,99 1,64 0,10-0,20

SiO2 1,48 0,01-0,10 0,30-0,50

AI2O3 0,60 0,01-0,10 0,10-0,20

Fe2O3 0,30 0,01-0,10 0,02-0,10

R2O Данных нет 3,50 Следы

Прочие 43,85 41,20 43,00-43,30

Итого: 99,93 99,17-99,44 97,82-98,90

2. Обжиг известняка должен быть высокотемпературным с учетом химического и гранулометрического состава минерального сырья. Степень реактивности промпродукта зависит от конструкции печи, режима обжига и концентрации специальных добавок.

3. Независимо от конструкции печей температурный и энергетический режим обжига должен обеспечивать процессу полноту декарбонизации известняка, что можно отследить по плотности промпродукта.

4. Процесс обжига, особенно в фазе декарбонизации, должен быть окислительным. В противном случае

гичны технологии приготовления НРС-1. После обработки промпродукта на вибрационном столе крупность помола достигает 8 микрон с остатком на сите не более 25% фракций большей крупности. Состав и соотношение композиционных добавок, а также способы их ввода в промпродукт защищаются «ноу-хау».

Теоретическая водопотребность рабочей смеси НРС-1 при максимальной температуре обжига определяется по молярной массе:

ж т

Ми

= 18 = 0,32. 56

Таблица 2

Работоспособность НРС-1 (в МПа) в технологическом режиме применения_

Продолжител ьность гидратации смеси, ч При 16оС При 20 оС При 24 оС

0 ,3 ,0 = Ь: £ 8 ,2 ,0 и X 7 ,2 ,0 и X 0 ,3 ,0 и Ь: £ 8 ,2 ,0 = Ь: £ 7 ,2 ,0 и Ь: £ 0 ,3 ,0 = Ь: £ 8 ,2 ,0 и Ь: £ 7 ,2 ,0 и Ь: £

2 0,33 0,50 0,64 0,41 0,62 0,80 0,49 0,75 0,96

6 4,19 6,23 7,78 5,23 7,78 9,72 6,28 9,34 11,67

10 12,33 17,19 20,43 15,42 21,49 25,54 18,50 25,79 30,65

14 22,15 28,12 31,29 27,69 35,15 39,11 33,23 42,18 46,93

18 30,33 34,89 36,60 37,91 43,61 45,75 45,50 52,33 54,90

22 35,28 37,58 38,12 44,10 46,98 47,65 52,92 56,37 57,18

26 37,48 38,27 38,37 46,85 47,84 47,97 56,22 57,41 57,56

30 38,20 38,39 38,40 47,74 47,98 48,00 57,29 57,58 57,60

Фактическое водосодержание смеси НРС-Х определено экспериментально с поправкой на особенности конструкции печей, временный, температурный и энергетический режимы обжига известняка.

7. Работоспособность смесей на основе НРС зависит, главным образом, от температуры среды и во-досодержания смеси. График изменения работоспособности смеси во времени Р(1) имеет Б-образную форму с областями: А - нарастания скорости гидратации НРС; В - постоянной скорости гидратации; С -затухания скорости гидратации (рисунок).

70,00 п 63,00 ' 50,00 40,00 ' 30,00 20,00 10,00

с

в

У

• ♦♦И *

0 5 10 15 20 25 30

Продолжительность гидратации смеси, час

Изменение работоспособности НРС-1 во времени

Для НРС-1 в области А процессы гидратации промпродукта развиваются в течение 6 часов; область В характеризуется постоянной скоростью процессов гидратации (6 - 18 часов); в области С процессы гидратации смеси затухают. Практический интерес для разрушения горных пород представляет область С.

Значения параметров А, В и С зависят от температуры обжига, температуры среды и водосодержания смеси.

НРС-1 и НРС-Х испытаны на пассировке (разделке) гранитных, гранодиоритных и долеритных блоков в производственных условиях карьера Орленок, а также при изучении процесса их гидратации в лабораторных условиях.

Модель работоспособности смесей на основе НРС-1 имеет вид

Р(I) = А • Г • ехр(----)237,

123 • (—) + 22 т

где Р - температура среды, °С; I - продолжительность гидратации смеси, ч; А - коэффициент, определяемый с учетом свойств НРС. Для НРС-1 А=2,68; для НРС-Х А=2,40.

Модель адекватна при I =16-24 оС и ж / т = 0,27...0,3 для НРС-1 и 0,40 для НРС-Х.

Возможности НРС-1 [2] приведены в табл. 2, данные которой показывают:

> В температурном диапазоне 16-24 оС и при рабочей концентрации средство может разрушать горный массив спустя 25-30 часов от момента его приготовления.

> Уменьшение водосодержания смеси до 0,30 (НРС-1) и до 0,40 (НРС-Х) существенно ускоряет реакцию гидратации, но при этом рабочая смесь выбрасывается паром из шпура, осуществляя тем самым его «прострел». Для исключения эффекта «прострела» следует использовать НРС нормального водосо-держания.

> Снижение температуры окружающей среды существенно замедляет реакцию гидратации. В условиях низких температур окружающей среды, очевидно, требуется подогрев [3] либо использование специальных добавок, что подтверждают исследования [4].

Полнота использования энергетических возможностей НРС может быть обеспечена за счет:

- использования шпуров диаметром не более 42 мм, пробуренных по схеме многорядного параллельного расположения шпуров в слое; шпуры должны быть преимущественно нисходящими, в том числе слабонаклонными; для восходящих шпуров должны быть применены специальные шприцы - ниппели;

35

- контроля водосодержания и температурного режима реакции гидратации и очередности срабатывания зарядов НРС.

При разрушении горных пород в условиях повышенного водопритока необходимо предусмотреть специальные меры по герметизации всего канала шпуров.

Библиографический список

1. Хорохонов Ю.Б., Томашев Г.С. Применение НРС-1 для пассировки блоков // Горный журнал. Известия ВУЗов. 1995. №3-4. С.60-62.

2. Хорохонов Ю.Б, Томашев Г.С. Определение условий применения НРС-1 для пассировки блоков // Горный журнал. Известия ВУЗов. 1994. №5.

3. Томашев Г.С., Хорохонов Ю.Б. О возможности разрушения горных пород невзрывчатым разрушающим средством в условиях отрицательных температур // Горный журнал. Известия ВУЗов, 1995. №3-4. С.63-64.

4. Шахова С.В., Дзагоев Л.М., Пустобриков В.Н., Лисицына О.Г., Рутковский А.Л. А.с. 2001123783/03 от 27.08.2001 (Невзрывчатый разрушающий состав НРС-2).