Технологический процесс по добыче гранита зачастую сравнивают с настоящим искусством. Иногда отделения монолита от горного массива представляет собой сложную задачу.
Основным показателем, характеризующим ценность месторождения блочного камня (мрамор, гранит, известняк и т. п.) и совершенство технологии его разработки, служит выход блоков заданной крупности («извлечение») из добываемого объема полезного ископаемого. На карьере ООО “Возрождение” используется буровзрывной метод добычи полезного ископаемого, который несет в себе ряд проблем. Прежде всего это маленький процентный выход блоков. При отделении монолита от массива с помощью взрыва, камень под действием взрывной волны трескается и теряет свою целостность, а следовательно и ценность. С развитием строительства на северо-западе потребность в добываемом полезном ископаемом растет, но предприятие не успевает вырабатывать нужное количество продукции, в то время как количество заказчиков увеличивается. Данное месторождение имеет ряд особенностей, одно из которых, это наличие горизонтальных трещин, которые располагаются по мере углубления на расстоянии 6-7 м. друг от друга. С течением времени глубина карьера росла, и трещины постепенно стали пропадать.
Разработка месторождений связана с проведением в горных породах выработок, которые нарушают в массиве сложившееся равновесие. Восстановление равновесия массива приводит к деформациям выработок и созданию в массиве полей напряжений, суперпозиция которых с локальными полями напряжений, вызванных воздействием горных работ на породу, изменяет первоначальное поле напряжений и приводит к росту их значений вблизи горных выработок, вызывая в них необратимые деформации.
Так же при работах на нижележащих горизонтах массив испытывает большое давление, что осложняет ведение буровзрывных работ.
В совокупности эти особенности месторождения заставляют задуматься о
способах решения представленных проблем.
1. Анализ существующей на карьере технологии, механизации и организации производства.
Месторождение гранитов «Возрождение» находится в центральной части Карельского перешейка в Выборгском районе Ленинградской области в 23 км от города Выборга и в 2 км от жилого поселка «Возрождение» и занимает площадь около 400 га.
В пределах Участка №8 разведочными выработками и карьером вскрыты следующие разновидности пород
Трахитоидные серые граниты (γ31 R1v).
Порфировидные розовые граниты (γ32 R1v) - «форель».
Крупноовоидные граниты (выборгиты) (γ2R1v).
Жилы аплитов и пегматитов (р R2v).
Добыча гранитов для производства блочного камня на месторождении «Возрождение», участок № 8 производится силами ООО «Выборгские граниты».
Размеры участка № 8 в плане по промышленным категориям разведки: длина- 640 м, ширина - 250 м, площадь - около 16 Га.
Абсолютные отметки поверхности участка № 8 на сегодняшний день колеблются в пределах от -12 м до +26 м.
С 2004г началось постепенное снижение выхода (в среднем 33,26% , в том числе 26,65% блоков I-IIIгрупп в среднем за 2004-2006гг.) за счет вовлечения в отработку центральной, юго-восточной и юго-западной зон карьерного поля и усложнения структурно-тектонических условий месторождения за счет проявлений разгрузок горного давления (разрушение пород и трещинообразование) при углубке карьера.
Структурно-тектоническая обстановка на участке постоянно изменяется в результате периодически возникающих разгрузок массива и связанным с этим процессом образованием трещин по мере проходки карьера, в особенности при его продвижении на более глубокие горизонты.
На месторождении имеются два водоносных горизонта - один приурочен к четвертичным отложениям, другой - к гранитам.
Режим водоносных горизонтов непостоянен и зависит от выпадения осадков и снеготаяния. Грунтовые воды, приуроченные к гранитам, циркулируют по трещинам.
Запасы гранитов на участке 8 месторождения «Возрождение» по следующим категориям:
· запасы категории В - 774,0 тыс. м3;
· запасы категории С1 - 5456,0 тыс. м3;
· всего запасов категории В+С1 - 6230,0 тыс. м3;
· запасы категории С2 - 1852,0 тыс. м3;
· всего запасов категории В+С1+С2 - 8082,0 тыс. м3.
В соответствии с данными формы 5-гр по состоянию на 01.01.2013 г. на балансе предприятия состояли запасы гранитов по следующим категориям:
· запасы категории В - 685,6 тыс. м3;
· запасы категории С1 - 4997,9 тыс.м3;
· всего запасов категории В+С1 - 5683,5 тыс. м3;
· запасы категории С2 - 1852,0 тыс. м3;
· всего запасов категории В+С1+С2 - 7535,5 тыс. м3.
Обеспеченность запасами гранита достаточная для промышленной разработки месторождения при планируемом годовом объеме производства блоков I-III категории в количестве 15200 м³.
Организация производства Планируемый объем разработки скальной горной массы в 2014 г. составит 76 тыс.м3 при планируемом выходе блоков I-III категории 20%.
Качество гранитов как сырья для производства облицовочных материалов и архитектурно-строительных изделий соответствует требованиям следующих государственных стандартов, технологических условий:
· ГОСТ 9479-2011 «Блоки из горных пород для производства облицовочных, архитектурно-строительных, мемориальных и других изделий»;
· ГОСТ 9480-77 «Плиты облицовочные из природного камня»;
· ГОСТ 23342-91 «Изделия архитектурно-строительные из природного камня».
Граниты месторождения «Возрождение» относятся к IX-X группе пород по
СНиП IV-5-82.
Для вскрытия месторождения применялся метод создания фланговой вертикальной траншеи, направленной внутрь карьера, путем производства двух разрезов.
Система разработки месторождения - транспортная. Все принимаемые к отработке горизонты уступов вскрыты посредством устройства на них автодорог, имеющих транспортную связь с промышленной площадкой карьера и отвалом вскрышных пород и окола от производства блоков.
В 2014 г. горные работы будут производиться в контуре границ горного и земельного отвода месторождения.
Система полого залегающих трещин, по которым формируется подошва горизонта, имеет угол наклона в среднем 6°. В этой связи, отработка месторождения производится по подстилающим трещинам и условно разделяется на блоки, расположение которых может меняться в пределах принятых рабочих горизонтов, и ограничивается вертикальными природными или искусственными трещинами.
Массив гранитов предусматривается отрабатывать уступами высотой
до 6,0 м с разделением на подступы (2,0 м - 4,0 м) в зависимости от рельефа
кровли залежи и конкретных проявлений естественной трещиноватости.
На небольших участках месторождения высота добычного уступа может достигать 7,0 м, что не ухудшает безопасных условий производства работ.
Угол откоса уступа принимается равным 90°
Ширина рабочей площадки 30,0 м.
В 2014 г. отработка месторождения будет производиться 4-мя блоками. На 01.11.2013 г. блоки расположены в пределах следующих горизонтов:
· блок 9 - в пределах горизонта на отм. «+4,0 м» в юго-восточном направлении
· в пределах горизонта на отм. «-9,0 м» в юго-восточном направлении
· блок 10- в пределах горизонта на отм. «+3,0 м» в юго-западном направлении
· в пределах горизонта на отм. «-12,0 м» в юго-западном направлении
· блок 11 - в пределах горизонта на отм. «-9,0 м» в северо-западном направлении
· блок 12-в пределах горизонта на отм. «-9,0м» в северо-восточном направлении
Вскрышные и отвальные работы.
На карьере планируются вскрышные работы в объеме 3,5 тыс. м3
На отвале предусмотрены работы по переработке окола (побочного продукта).
Транспортирование горной массы и вскрыши в отвал предусмотрено автосамосвалом БелАЗ-7540 грузоподъемностью 30 т.
Погрузка горной массы и вскрыши в автотранспорт будет осуществляться погрузчиками «САТ- 988» с ковшом емкостью 5,0 м3.
Планировочные работы на отвале предусмотрено осуществлять имеющимся на предприятии бульдозером Б-10М в соответствии с паспортом отвала.
Добычные работы.
Отрыв монолитного камня от массива производится буровзрывным способом, с применением щадящих взрывчатых средств (черный порох, гранилен).
Бурение массива производится станками «Коммандо» и «Триммер» фирмы «SANDVIK». Шпуры диаметром 32 мм
располагаются в один ряд на расстоянии
0,15-0,4 м друг от друга.
Пробуренные шпуры заряжаются порохом или «Граниленом» и взрываются. Взрывные работы производятся специализированной организацией ООО «Евровзрывпром» по договору подряда в соответствии с паспортом на производство взрывных работ по добыче штучного камня на блочном гранитном карьере «Возрождение» ООО «Выборгские граниты».
В результате взрыва происходит отделение монолита от массива. Уступы высотой более 6 м разбиваются на два, при необходимости на три и более подуступа, приуроченных к естественным полого падающим и горизонтальным слоям.
Отделенный от массива монолит, разделывается буро-взрывным или буроклиновым способом на блоки-заготовки.
С помощью фронтальных погрузчиков САТ-980, САТ-988 блоки-заготовки перемещаются на ровную площадку подошвы уступа для их дальнейшей разделки буроклиновым способом на мерные блоки и на заготовки гранитных изделий.
В случае монолитности камня, срастания трещин производится горизонтальное бурение по планируемой подошве подуступа.
Определяющим фактором в этом процессе является использование плоскостей вертикальных постельных (пологопадающих) систем трещин. При отсутствии постельной (пологопадающей) трещины подошва уступа формируется искусственно бурением горизонтальной строчки шпуров по подошве отделяемых монолитов.
С целью создания дополнительных плоскостей обнажения (щелей) применяется буровой станок «Пантера - 800», (скважины Ø 76 мм, с разбуркой перемычек Ø 89 мм).
Работы по переработке окола.
На карьере месторождения «Возрождение» все работы по переработке окола (побочного продукта) будут осуществляться в соответствии с требованиями:
«Единых правил безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом» ПБ 03-498-02
«Единые правила безопасности при дроблении, сортировке, обогащении полезных ископаемых и окусковании руд и концентратов» ПБ 03-571-03.
В карьере после основного вида работ (добыча блоков): отделения монолитов от общего массива, их разделки буро-взрывным или буроклиновым способом на блоки-заготовки и дальнейшей пассировки на блоки заданных размеров, остается негабаритная горная масса (окол). Габаритный размер окола достигает до 2000 мм в ребре.
Технологическая схема производства щебня из отходов блочного производства на карьере «Возрождение» включает в себя следующие этапы:
. Дробление окола в карьере до требуемой крупности кусков горной массы.
. Загрузка подготовленной горной массы в головную дробилку
. Первичное дробление подготовленной горной массы
. Транспортирование дробленной горной массы на вторичное дробление
. Вторичное дробление (готовая продукция)
. Вывоз готовой продукции
Дробление материала происходит посредством щековой дробилки за счёт сжатия материала между двумя щёковыми плитами, одна из которых является подвижной, а другая неподвижной. Подвижная щёковая плита движется по эллипсоидной траектории и тем самым разрушает материал о неподвижную щёковую плиту. Нижний край подвижной щеки имеет возможность регулировки положения в горизонтальном направлении, которое влияет на ширину минимальной щели, определяющую максимальную крупность материала на выходе из дробилки. Щёки образуют клинообразную форму камеры дробления в которой материал под действием силы тяжести и после разрушения продвигается от верхней части, в которую загружаются крупные куски, до выходной (разгрузочной) щели.
Приемочное отверстие щековой дробилки позволяет дробить материал крупностью до 600 мм, размер фракции на выходе 0-150 мм, далее материал поступает в конусную дробилку.
Дробление камня 0-150 мм в конусной дробилке происходит в пространстве, образованном поверхностями двух усеченных конусов: наружный остается неподвижный, внутренний вращается. Размер выходной щели меняется в зависимости от высоты, на которую перемещается подвижный конус, вследствие чего получаем дробленый материал крупностью 0-40мм. Далее материал поступает на грохот, где и происходит сортировка на фр. 0-5мм, 5-20мм и 20-40мм.
ДСУ фирмы «Sandvik» или аналогичное оборудование, размещается на открытой площадке в карьере или на складе окола в пределах земельного отвода.
Готовая продукция складируется на открытых конусных складах и отгружается погрузчиками САТ - 988 в автомобильный транспорт потребителей.
Взрывные работы.
В качестве ВВ применяются дымный порох и патроны гранилена ЗЭТ. Способ инициирования зарядов электрический.
Взрывные работы в карьере производятся силами ООО «Евровзрывпром», обладающим лицензией на право применения и хранения взрывчатых материалов. Проведение взрывных работ осуществляется при наличии паспорта БВР на зарядку блоков, в котором указан тип ВВ, конструкция заряда в шпуре, схема коммутации заряда, направление и место инициирования, размеры блока, общий расход ВВ, СВ и определены основные мероприятия по технике безопасности.
Параметры безопасных расстояний при взрывных работах определены в соответствии с требованиями главы VIII «Порядок определения безопасных расстояний при взрывных работах и хранении ВМ», ПБ13-407-01.
На время производства взрывных работ в карьере:
· все люди выводятся за пределы границы опасной зоны;
· подъездная автодорога на границе опасной зоны перекрывается шлагбаумом;
· за пределами опасной зоны по разлету кусков от границ карьера устанавливаются щиты с предупредительными надписями;
· на границах опасной зоны перед началом заряжания выставляются посты, обеспечивающие охрану опасной зоны;
· порядок и график перекрытия автодорог при взрывных работах согласовывается в соответствии с действующими правилами.
Технологический транспорт.
Карьерный транспорт осуществляет перевозки горной массы (окола) и вскрышных пород в отвал (склад). Транспортирование планируемых объемов горной массы и вскрышных пород предусмотрено осуществлять автосамосвалами БелАЗ-7540 грузоподъемностью 30 т.
Потребный рабочий парк автосамосвалов БелАЗ-7540 (при проектной производительности 1760 т/смену или 1250м3/смену) составляет 1 машину в смену.
Вспомогательный участок - склад товарных блоков
Контроль за приемкой товарных блоков осуществляет контролер Отдела Контроля Качеством (ОКК) в соответствии с требованиями ГОСТ 9479-2011 «Блоки из горных пород для производства облицовочных, архитектурно-строительных, мемориальных и других изделий».
Испытание блоков проводятся в соответствии с ГОСТ 30629-99 «Материалы и изделия облицовочные из горных пород.
Ремонт оборудования.