» » Технологии добычи камнесамоцветного сырья в условиях техногенеза

Технологии добычи камнесамоцветного сырья в условиях техногенеза

07.08.2016

Классификация месторождений самоцветов и этапы их освоения

Многие объекты недр Украины содержат ископаемые, которые могут рассматриваться как камнесамоцветное сырье (КСС). Однако отработка основного сырья зачастую происходит без учета сопутствующих ценных компонентов. Это характерно для карьеров и шахт по добыче железных руд, содержащих декоративные джеспилиты, керамические пегматиты, для гранитных карьеров по добыче щебня - эпидозиты и цветной кварц; базальтовых карьеров - агаты; карьеров по разработке мраморов на щебень - цветной мрамор и т.д. Зачастую у владельца предприятия отсутствует информация об эффективности использования разновидностей запасов полезных ископаемых в качестве КСС.
Рыночные условия диктуют заинтересованность в максимально доходном использовании недр, а значит, и в комплексной оценке разрабатываемого объекта. Оценка объектов недр, содержащих КСС, включает пять взаимосвязанных между собой этапов. Каждый из этапов имеет свой предмет и объект исследования и является самостоятельным направлением с общей целью - экономической оценкой технологий переработки КСС. Поэтому системность и творческий подход на каждом этапе влияет на точность постановки задач следующего этапа и общий результат.
1. Геологическая оценка сводится к определению объемов камнесамоцветного сырья, форм и условий залегания продуктивных залежей (табл. 5.7). Решение этой задачи возможно после выявления декоративных разновидностей КСС, которые могут пополняться по мере изучения объекта и даже в процессе разработки. Наиболее эффективным является определение прогнозных ресурсов по генетическим типам декоративных разновидностей, т.е. по происхождению декоративных разновидностей KCC возможно определить масштабы и проявления геологических процессов - объемы сырья, характерные для геологических процессов.
2. Добыча сырья основывается на использовании предложенных автором систем разработки с выбором из всего многообразия существующих способов разработки KCC более экономичных. Основными классификационными признаками для систем разработки KCC являются: состояние исходного массива (разрушенное, естественное, искусственное), метод отделения (ручной, механический, клинощелевой, буровой), способ отделения (погрузочными средствами, гидромолотами, расширителями) и вспомогательные средства (клинья, пробки, пасты, растворы, топливо). Условием выбора и применения более эффективных технологий разработки является рыночная цена добытого сырья, что определяет рациональные границы применения классов, групп и видов систем разработки, которые регулируются в соответствии с объемами потерь и уровнем качества добываемого сырья. Понижение энергоемкости добычи, снижение потерь и повышение качества самоцветов решаются с помощью получения заданных размеров и формы монолитов, снижения технологической трещиноватости и управления другими параметрами качества под соответствующие технологии добычи.
Технологии добычи камнесамоцветного сырья в условиях техногенеза

3. Дизайн сырья - это выявление оригинальных дизайнерских решений с элементами творчества - главная задача данного этапа. Оригинальность таких решений должна исходить из художественных преимуществ каждого вида сырья, каждой разновидности, а в некоторых случаях и отдельного образца. Создание шедевров декоративно-прикладного искусства основано на накоплении определенного банка дизайнерских разработок, приводящих к созданию новых технологий изготовления изделий. Создаваемые художественные проекты строятся на технических (форма, размер, твердость, трещиноватость) и эстетических (цвет, рисунок, прозрачность) свойствах самоцвета. Эффективным дизайнерским решением считается то решение, которое выявляет новые эффекты и новые декоративные свойства самоцветов.
4. Технология обработки направлена на создание качественной, рентабельной и оригинальной продукции на основе художественных проектов, в которых каждый вид сырья и даже каждый образец имеют свои индивидуальные свойства, от которых зависит способ и вид обработки. Решение находится в закономерных взаимосвязях между способами обработки и формой изделий, которая раскрывает художественные достоинства камня по наработанным алгоритмам выявления экономичных и рациональных технологий обработки.
5. Стоимостная оценка сырья показывает, что простая разведка запасов какого-либо вида полезного ископаемого и постановка его на баланс без дальнейшей отработки означает консервацию денежных средств. Большинство разновидностей отечественных самоцветов не является ни стратегическим, ни высокодоходным видом сырья вследствие своей специфики как полезного ископаемого. Гораздо больший доход от коммерческой деятельности получают изготовители и реализаторы, которые выполняют добычу сырья и изготовление изделий. Поэтому собственника интересует комплексная информация о том виде сырья, в разработку месторождения которого он планирует инвестировать средства: от запасов и горно-геологических условий добычи до конкурентов на рынке готовых изделий. Составление бизнес-плана - достаточно сложный и дорогостоящий процесс, который требует анализа большого объема информации и разработки конкретных действий.
Классификация систем разработки месторождений самоцветов

Анализ существующих классификаций систем открытой и подземной разработки месторождений позволил сделать вывод, что на сегодняшний день, в принципе, не существует классификаций систем разработки КСС. Классифицирование систем разработки является основой энергосберегающей добычи камнесамоцветного сырья. Выполненная автором классификация отражает современное состояние и перспективы развития в этой области, служит базой для создания единой терминологии, способствует эффективному выбору способа, вида, метода разработки и типа механизации для конкретных условий.
Технологии добычи камнесамоцветного сырья в условиях техногенеза

Способ добычи KCC в большей мере зависит от того, в каком энергетическом состоянии оно находятся (естественном, нарушенном, разрушенном), что позволило составить классификацию существующих систем разработки КСС, которая основывалась на признаке энергетического состояния массива на момент добычи, что позволяет определить объем используемой энергии при разработке. Составленная классификация позволит охватить весь диапазон применяемых вариантов систем разработки, существующих в практике на сегодняшний день (табл. 5.8).
Для деления систем на классы использовался признак «энергетическое состояние массива в момент разработки», что позволило объединить все системы в три класса. В свою очередь классы подразделяются на группы, основным признаком которых является метод отделения материала от массива. По способу отделения KCC группы подразделяются на варианты, которые уточняются с учетом применяемых механизмов, веществ, компонентов и инструментов.
Анализ существующих постоянных и переменных горно-геологических факторов, влияющих на выбор самой энергосберегающей системы разработки позволил установить основные факторы, которые предоставляют возможность выбора системы разработки для добычи КСС. К ним относятся трещиноватость и гранулометрический состав КСС.
Трещиноватость оценивается по акустическому показателю трещиноватости, грн
Технологии добычи камнесамоцветного сырья в условиях техногенеза

где Cp - скорость распространения продольных упругих волн в массиве, определенная сейсмоакустическим методом, м/с; Cpo - скорость распространения продольных упругих волн в образцах (отдельностях) из массива, определенная ультразвуковым методом, м/с. Условия применения разных групп систем разработки KCC при любой трещиноватости горных пород представлены в табл. 5.9.
Технологии добычи камнесамоцветного сырья в условиях техногенеза

Гранулометрический состав является основным показателем физических свойств и структуры естественного или искусственного материала. Общепринятой классификации по данным гранулометрического состава не существует, что связано с различием целей и объектов, для которых производится определение гранулометрического состава. Поэтому гранулометрический состав отбитого KCC предлагается выражать через кусковатость (крупность куска). Крупность кусков, имеющих неправильную форму, принято выражать средним размером по трем взаимно перпендикулярным направлениям. Условия применения групп систем разработки в зависимости от кусковатости KCC представлены в табл. 5.10.
Технологии добычи камнесамоцветного сырья в условиях техногенеза

Используя соответствие показателей акустической трещиноватости и размера добываемого куска принципам управления энергетическим состоянием массива, которые соответствуют предложенным автором вариантам систем разработки, можно оценить относительный объем используемой (затрачиваемой) энергии в процессе добычи запасов KCC. Так как системы разработки KCC являются ничем иным как очистными работами, к которым применимы только принципы уравновешивания, содействия, устранения и противодействия с соответствующим объемом используемой энергии массива. Показатель соотношения используемых объемов энергии является относительной величиной, показывающей соотношение ее затрат для различных систем разработки с косвенным учетом энергонасыщенности массива по его трещиноватости (табл. 5.11).
Технологии добычи камнесамоцветного сырья в условиях техногенеза

Выполненная оценка объектов недр, содержащих КСС, которая включала пять взаимосвязанных между собой этапов, позволила составить классификацию месторождений Украины, содержащих КСС. В полученной классификации систем разработки по способу и виду добычи KCC выполнено деление систем на классы с использованием признака «энергетическое состояние массива в момент разработки». На основе анализа постоянных и переменных горно-геологических и техногенных факторов разработана методика выбора систем разработки KCC методом исключений, которая включает отбор возможных групп систем разработки, выбор из них систем разработки трех наиболее эффективных и проведение технико-экономического сравнения двух систем разработки для получения оптимального варианта с точки зрения энергосбережения при добыче.