Обґрунтування параметрів видобування і переробки декоративного каменю на основі гірничо-геометричного аналізу структур покладів

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

ОБҐРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ВИДОБУВАННЯ І ПЕРЕРОБКИ ДЕКОРАТИВНОГО КАМЕНЮ НА ОСНОВІ ГІРНИЧО-ГЕОМЕТРИЧНОГО АНАЛІЗУ СТРУКТУР ПОКЛАДІВ

СОБОЛЕВСЬКИЙ РУСЛАН ВАДИМОВИЧ

УДК 622.1:679.85+622.27+679.8

Спеціальність 05.15.01 - Маркшейдерія

Дніпропетровськ - 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі геотехнологій гірничо-екологічного факультету в Житомирському державному технологічному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор

Бакка Микола Терентійович, завідуючий кафедрою геотехнологій гірничо-екологічного факультету в Житомирському державному технологічному університеті Міністерства освіти і науки України

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, доцент

Зеленський Олександр Семенович, завідуючий кафедрою інформаційних технологій Криворізького економічного інституту Київського національного економічного університету Міністерства освіти і науки України

кандидат технічних наук, доцент

Мирний В'ячеслав Васильович, професор кафедри маркшейдерії Донецького національного технічного університету Міністерства освіти і науки України

Провідна установа - Криворізький технічний університет Міністерства освіти і науки України, кафедра маркшейдерії

Захист дисертації відбудеться “__29__” _вересня_ 2005 р. о _11_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д08.080.04 Національного гірничого університету України за адресою: 49027, Україна, м. Дніпропетровськ, пр. К. Маркса, 19, т. 47-24-11

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного гірничого університету України (49027, Україна, м. Дніпропетровськ, пр. К. Маркса, 19)

Автореферат розісланий “_22_” _серпня_ 2005 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

кандидат технічних наук, доцент О. В. Солодянкін

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Україна має в надрах близько 4 % світових запасів декоративно-облицювального каменю. Але, не дивлячись на досить великий потенціал сировинної бази, Україні не вдається зайняти провідної позиції на світовому ринку облицювального каменю і виробів з нього. Аналіз сучасного стану каменедобувної галузі України засвідчує, що основними причинами низької конкурентоздатності блоків і кам'яної продукції вітчизняних каменедобувних і каменеобробних підприємств є їх низька якість та невідповідність світовим стандартам, що зумовлено недосконалістю технології видобування блоків та негативним впливом останньої на технологічні, фізико-технічні та декоративні властивості сировини. До основних причин, які зумовлюють погіршення властивостей каменю належать: використання при підготовці блоків до виймання недосконалих способів руйнування гірських порід, недостатнє врахування особливостей будови масиву та їхнього впливу на якість блоків при їх видобуванні, недосконалість чинних стандартів на блоки і кам'яну продукцію, недосконалі технічні і технологічні розробки комплексності використання сировини. Створення ефективних технологій видобування блоків можливе лише при ретельному вивченні та врахуванні тріщинуватості масиву при розроблюванні технологічних комплексів і обґрунтуванні параметрів системи розробки родовища на цій основі. Найбільш повно визначити закономірності розвитку тріщинуватості масивів можливо лише на підставі гірничо-геометричного аналізу структур покладів декоративного каменю. Таким чином, визначення закономірностей розвитку тріщинуватості масивів на підставі гірничо-геометричного аналізу структур покладів декоративного каменю, удосконалення технології видобування та обробки каменю з метою зменшення його втрат і підвищення раціональності його використання є актуальним науково-практичним завданням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась відповідно до плану держбюджетних робіт Міністерства освіти і науки України у рамках науково-дослідної теми “Вплив гірничо-промислового комплексу на навколишнє середовище, теоретичне обґрунтування заходів з поліпшення екологічної і техногенної безпеки та розробка і впровадження екологічно чистих технологій видобування і переробки сировини”, 2002 р., реєстраційний номер 0102U001343; пріоритетного напрямку розвитку науки і техніки України № 4 „Екологічно чиста енергетика та ресурсозберігаючі технології” відповідно до постанови Верховної Ради України від 16.10.1992 року № 2705

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є встановлення на основі гірничо-геометричного аналізу закономірностей розвитку природної тріщинуватості в масивах та оцінка природних окремостей в них з метою розробки ефективних ресурсозберігаючих технологій видобування і обробки декоративного каменю, що забезпечить підвищення виходу блокової продукції, її якості та зниження втрат і відходів сировини.

Для досягнення мети роботи поставлені такі задачі:

- на основі гірничо-геометричних досліджень встановити закономірності розвитку природних тріщин окремостей у масивах та вивчити будову покладів декоративного каменю в геологічних умовах Житомирщини;

- за результатами гірничо-геометричних досліджень вивчити перспективи видобування і використання природних косокутних блоків з метою підвищення раціональності використання сировини декоративного каменю;

- на основі оцінки втрат та гірничо-геометричного моделювання розпилювальних ставок здійснити аналіз раціональності використання декоративного каменю при формуванні розпилювальних ставок з пасірованих та косокутних блоків;

- на підставі гірничо-геометричного моделювання оцінити масиви покладів декоративного каменю на розрахункову блочність прямокутних і косокутних блоків;

- на основі гірничо-геометричного аналізу покладів декоративного каменю обґрунтувати параметри видобування і переробки декоративного каменю та розробити технологічні рекомендації з підвищення раціональності його використання шляхом розпилювання косокутних блоків та оцінити їх еколого-економічну доцільність.

Ідея роботи полягає в установленні на основі геометризації узагальнюючих закономірностей між структурами масивів декоративного каменю і втратами каменю на стадіях його видобування та обробки для планування гірничих робіт та кількісної оцінки технологічних параметрів для забезпечення раціональної та комплексної розробки покладів декоративного каменю.

Об'єктом досліджень є поклади високоміцного декоративного каменю Житомирської області.

Предмет досліджень - структура покладів гранітоїдних і габроїдних порід.

Методи досліджень: постановлені у дисертаційній роботі задачі вирішені з застосуванням методів комплексного аналізу та узагальнення літературних джерел і досвіду з видобування та оброблювання декоративного каменю, методів математичного моделювання, аналітичних і натурних досліджень із використанням теорії ймовірностей та графоаналітичних методів.

Наукові положення, що виносяться на захист:

Природні тріщини окремостей масивів покладів гранітоїдних і габроїдних декоративно-облицювальних каменів Житомирщини підпорядковані нормальному закону розподілу, їх орієнтація співпадає з напрямками тектонічних розломів з розвитком переважно поздовжніх і поперечних тріщин окремостей та мінімальною розвиненістю

1. діагональних тріщин, що дозволяє оцінювати геометричні форми природних окремостей, з яких видобуваються блоки.

2. Кути між системами природніх тріщин відрізняються від 90є, формуючи косокутність природних окремостей переважно пірамідальної форми з найбільшою різницею для кутів між субвертикальними тріщинами (до 26), що дозволяє планувати розташування фронту видобувних робіт та збільшити обсяги товарних блоків.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:

– вперше встановлено зв'язок між орієнтацією розломів, закладених на первинному етапі формування земної кори, і орієнтацією тріщин окремості родовищ габроїдних і гранітоїдних порід Житомирської області;

– створено нові моделі природних окремостей для оцінки виходу з неї блоків, на відміну від існуючих математичних моделей усього масиву гірських порід;

– вперше обґрунтовані та визначені граничні параметри геометричних форм окремостей, при яких використання косокутних блоків є доцільним.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій дисертації підтверджуються наступними чинниками: встановлені в дисертації положення та закономірності підтверджені практикою; розходження експериментальних та аналітичних досліджень становить 3-17 % при визначенні виходу косокутних блоків з масиву декоративного каменю.

Наукове значення роботи полягає в установленні закономірностей утворення і орієнтації тріщин природної окремості родовищ високоміцного декоративного каменю Житомирської області; в обґрунтуванні параметрів, які визначають раціональність виготовлення продукції з видобутих косокутних блоків.

Практичне значення отриманих результатів полягає в розробці методики розрахунку виходу з масиву декоративного каменю косокутних блоків з косокутністю не менше 35 замість традиційних прямокутних, що забезпечує оптимальне планування гірничих робіт та кількісну оцінку пов'язаних з ними головних параметрів для забезпечення підвищення раціональності та комплексності розробки родовищ ( на 4-30%).

Впровадження результатів досліджень. Практичні результати досліджень реалізовані в технологічних процесах СП „Іскор” (м. Коростишів, Житомирська обл.) та ЗАТ „Головинський кар'єр „Граніт”” (смт. Головине, Житомирська обл.) з сумарним очікуваним економічним ефектом 46,7 тис. гривень. Теоретичні висновки досліджень реалізовані в навчальному процесі Житомирського державного технологічного університету та Кам'янець-Подільського індустріального технікуму.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно сформульовані мета, ідея, задачі, обрані методи досліджень. Основні наукові результати, висновки і рекомендації отримані і сформульовані автором самостійно. Зміст дисертації викладений автором особисто.

Апробація результатів роботи. Основні наукові положення роботи і її окремі результати доповідалися й обговорювалися на VI міжнародній науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених „Екологія. Людина. Суспільство” (м. Київ, 2003 р.), міжнародній науково-практичній конференції „Видобування, обробка та застосування природного каменю” (м. Магнітогорськ, Росія, 2004 р.), ІІ міжнародній науково-практичній конференції „Екологія: освіта, наука, промисловість і здоров'я”(м. Бєлгород, Росія, 2004 р.), VIІ міжнародній науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених „Екологія. Людина. Суспільство” (м. Київ, 2004 р.), міжнародній науково-технічній конференції „Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості” (м. Кривий Ріг, Україна, 2004 р.).

Публікації. За результатами виконаних дисертаційних досліджень здобувачем опубліковано 8 друкованих робіт; у тому числі - 5 в наукових спеціалізованих виданнях, затверджених ВАК України, 3 - матеріали конференцій.

Структура й обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел з 102 найменувань на 11 сторінках і 11 додатків на 27 сторінках. Загальний обсяг дисертації - 150 сторінок, з них машинописний текст - 122 сторінки і містить 67 рисунків і 19 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

декоративний камінь геологічний поклад

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертації і необхідність проведення досліджень, сформульовані мета і задачі досліджень, визначена наукова новизна та практичне значення одержаних результатів, наведені наукові положення, що виносяться на захист, а також дані щодо апробації і публікації досліджень.

У першому розділі проведено аналіз стану мінерально-сировинної бази, каменедобувної та каменеобробної галузей промисловості України. Аналіз літературних джерел дозволив зробити висновок, що декоративне каміння можна вважати надзвичайно перспективною у економічному відношенні сировиною для створення потужних підприємств.

Внаслідок проведеного аналізу наукової літератури встановлено, що каменедобувна та каменеобробна галузі промисловості України на жаль не вносять значного вкладу в економіку країни, не зважаючи на великий ресурсний потенціал. До основних причин, які зумовлюють погіршення властивостей каменю належать: використання при підготовці блоків до виймання недосконалих способів руйнування гірських порід, низький рівень врахування особливостей будови масиву і впливу цих особливостей на якість блоків при їх видобуванні, недосконалість чинних стандартів на блоки і кам'яну продукцію,

недосконалі технічні та технологічні розробки комплексності використання сировини. Визначені втрати блочної сировини декоративного каменю в Житомирській області, які є досить великими і при видобуванні складають 60-70 % від загального обсягу розвіданих запасів, при розпилюванні блока і після фактурної обробки та окантовки отриманого розпилу відповідно становлять 50-60 % і 62-69 % від об'єму блока. Одним з перспективних напрямків зменшення втрат декоративного каменю є максимальне використання об'єму природної окремості для виготовлення продукції завдяки видобуванню косокутних блоків. Це потребує детального дослідження структур покладів декоративного каменю та процесу виготовлення продукції з блоків декоративного каменю.

Для отримання інформації про тріщинуватість масиву використовують статистичні методи (безпосереднє спостереження за тріщинами в оголеннях і кар'єрах та їх інструментальне картування, спостереження за протіканням води у свердловинах, спостереження за блочністю у діючих вибоях кар'єрів шляхом обміру блоків і вимірювання

вийнятої гірничої маси, вивчення тріщинуватості за керном геологорозвідувальних свердловин) та геофізичні методи (електророзвідка, магніто- та сейсморозвідка, різноманітний каротаж свердловин).

На підставі проведеного порівняльного аналізу існуючих методів дослідження тріщинуватості за основу була прийнята комплексна методика, яка включає методи масових замірів тріщин у вибоях і оголеннях, вивчення тріщинуватості за керном, отриманим при проходці свердловин колонкового буріння, та метод безпосереднього спостереження за виходом блоків у кар'єрі. Порівняльний аналіз методів оцінки блочності показав, що оптимальними для створення методів оцінки виходу косокутних блоків, слід вважати гірничо-геометричний метод Бакки М. Т. та графоаналітичний метод Карасьова Ю.Г.

На підставі проведеного аналізу наукової літератури були сформульовані та поставлені мета, задачі досліджень і розроблена загальна методика дослідження.

У другому розділі проведені дослідження особливостей геологічної будови Житомирської області, встановлені основні закономірності поширення тріщин та умови утворення форми природної окремості.

На підставі проведених теоретичних, статистичних та практичних досліджень було встановлено, що на території Житомирської області для всіх систем розломів характерні масиви та дайки габро-анортозитів, лужних гранітів, граносієнітів, трахіандезитів, діоритів, апогранітів, рапаківі, габро, сієнітів. Крім того, з розломами найчастіше пов'язані альбітизація, мусковітизація, динамометаморфізм, метасоматоз, окварцювання, значно рідше - гранітизація та епідотизація. Крім того, доведено, що орієнтація тріщин окремості підпорядкована орієнтації закладених на первинному етапі формування земної кори розломів. Причому характерною ознакою є

те, що для поперечних розломів відстань від родовища декоративного каменю до розлому суттєво не впливає на орієнтацію його субвертикальних тріщин. Такий результат свідчить про те, що: утворення більшої частини субвертикальних тріщин родовищ декоративного каменю відбувалось також на первинному етапі формування земної кори під дією тих самих тектонічних сил, що і при формуванні первинних розломів; виникнення поперечних розломів і паралельних до них систем тріщин пов'язане з нормальними напругами; тріщини, паралельні до поперечних розломів є тріщинами відриву. Незначне відхилення орієнтації тріщин окремості від напрямку розломів земної кори можна пояснити впливом індивідуальних для кожного родовища тектонічних і нетектонічних сил у пізніші періоди.

Дослідження масивів покладів гранітоїдних і габроїдних декоративно-облицювальних каменів Житомирщини показало, що вони характеризуються наступними закономірностями розвитку природних тріщин окремості: підпорядкуванням нормальному закону розподілу; співпаданням орієнтації тріщин окремості з напрямками тектонічних розломів; розвитком переважно поздовжніх і поперечних тріщин окремості і мінімальною розвиненістю діагональних тріщин; співпадан-ням напрямків розвитку поздовжніх тріщин з напрямками анізотропного поділу каменю.

В результаті проведених статистичних досліджень було доведене підпорядкування азимутів простягання поздовжніх і поперечних тріщин природної окремості родовищ декоративного каменю Житомирської області нормальному закону розподілу, диференційні функції якого мають вигляд:

– для повздовжніх вертикальних тріщин Головинського родовища

, (1)

– для поперечних вертикальних тріщин Головинського родовища

, (2)

– для повздовжніх вертикальних тріщин Соколівського родовища

, (3)

– для поперечних вертикальних тріщин Соколівського родовища

, (4)

Внаслідок виконання гірничо-геометричного аналізу структур покладів 9 родовищ габроїдних та гранітоїдних порід було встановлено, що усереднені кути між поздовжніми і поперечними тріщинами окремості

становлять 64є, між поздовжніми і пластовими - 83є, між пластовими і поперечними - 87є. Кути між системами тріщин окремості відрізняються від 90є, формуючи косокутність природних окремостей. Найбільшою є різниця для кутів між субвертикальними тріщинами (до 26є).

Як наслідок проведеного моделювання форм природних окремостей виділено призматичні та пірамідальні класи основних геометричних форм та визначено умови їх формування.

У третьому розділі зроблений аналіз передумов зниження втрат і підвищення раціональності використання декоративного каменю.

При вивченні процесу розкроювання окремості на блоки на основі математичного моделювання були визначені гранично допустимі параметри косокутних блоків відповідно до способу розпилювання косокутного блока. Залежно від орієнтації площини розпилу відносно косокутної грані блока виділено три схеми розпилу косокутного блока (рис. 1, рис. 2 та рис. 3).

Допустима технічна косокутність при одній косокутній грані визначається для схеми 1, схеми 2 та схеми 3 відповідно з виразів (5), (6)

і (7), а допустиму економічну косокутність відповідно з виразів (8), (9) та (10):

, (5)

, (6)

, (7)

, (8)

, (9)

, (10)

де - відповідно максимальні ширина, довжина і висота блока, м;

- мінімальна ширина виробу, який планується випускати з отриманого розпилу, м;

b - товщина плит, на які розпилюється блок, м;

- кількість пропилів;

- кількість заготовок для виготовлення плит, яка розміщується в отриманому розпилі, шт.;

L, B, H - відповідно довжина, ширина та висота блока, м;

- собівартість 1 м2 розпилу прямокутного блока, грн.;

Сексп - експертна вартість реалізації розпилу прямокутного блока, грн.

Для основних видів каменерозпилювального обладнання за запропонованою методикою були проведені розрахунки для різних схем розпилювання косокутних блоків, за якими зроблено такі висновки: найменшими значеннями граничних кутів характеризується схема 1, тому її слід вважати найбільш оптимальною при розпилюванні косокутних блоків; найменш оптимальною є схема 2, яка характеризується найбільшим граничним кутом  = 85°; при розпилюванні косокутного блока за першою схемою граничним можна вважати технічну, за другою -економічну косокутність і за третьою - найбільшу з двох косокутностей.

Дослідження процесу розпилювання косокутних блоків на дискових та штрипсових верстатах дало можливість виявити основні чинники, які визначають ефективність процесу, та розробити ряд технологічних рекомендацій щодо усунення недоліків, які були виявлені.

На основі створеної графоаналітичної моделі блока були проведені аналітичні дослідження залежності об'єму сировини, яку вдасться корисно використати VC при застосуванні запропонованого підходу до пасірування блоків від об'єму блока, який планується розпилювати на каменерізальних верстатах Vб. Вихідні дані характеризують 56 блоків, об'єми яких Vб. були в межах від 0,50 до 8,40 м3, максимальна висота блоків складала 1,4 м, кут відхилення граней блока від перпендикулярності 1 = 45. Розглядався варіант розпилу блока на плити товщиною 20 мм. В результаті розрахунків отримали значення VC в межах від 0,09 до 3,14 м3. Внаслідок проведеного дослідження було встановлено, що об'єм сировини, яку можна корисно заощадити суттєво залежить від об'єму блоків, які планується розпилювати. Спостерігається чітка тенденція до збільшення об'єму сировини, яку можна додатково залучити для випуску продукції, при збільшенні об'єму блоків, які розпилюються.

У четвертому розділі наведені методика та результати гірничо-геометричного аналізу структур покладів декоративного каменю з метою визначення виходу раціональних косокутних блоків з урахуванням анізотропії декоративного каменю. Були розроблені дві методики оцінки виходу косокутних блоків для родовищ з незначною та розвиненою діагональною тріщинуватістю.

Суть першого запропонованого методу, який створений на основі гірничо-геометричних методів оцінки прямокутної блочності, полягає у створенні моделей природних блоків на підставі детального вивчення тріщинуватості на визначеній ділянці родовища і зіставленні обсягів природного і штучного блоків. При цьому вихід блоків розглядається як:

, (11)

де - об'єм природного блока, м3;

- об'єм штучного блока, м3;

- загальний коефіцієнт, що враховує вплив усіх чинників на поширення тріщинуватості в масиві.

Об'єм природного призматоїдного блока можна визначити скориставшись формулою:

, (12)

де - середня відстань між поперечними тріщинами на ділянці, м;

- середня відстань між поздовжніми тріщинами на ділянці, м;

- середній кут між системою поздовжніх і поперечних тріщин на ділянці, град;

- середня відстань між пластовими тріщинами на ділянці, м.

Об'єм штучного прямокутного блока визначається з виразу:

, (13)

де - середній кут між системою подовжніх і пластових тріщин на ділянці, град;

- середній кут між системою поперечних і пластових тріщин на ділянці, град.

Удосконалення методу М. Т. Бакка полягає у виведенні на підставі аналізу створеної моделі тріщинуватості родовища формул, що дозволяють враховувати можливість видобутку косокутних блоків. Можна виділити три можливих варіанти видобутку косокутних блоків:

1) косокутність блоків зумовлена кутом між системою поздовжніх і поперечних тріщин :

, (14)

2) косокутність блоків зумовлена кутом між системою поздовжніх і пластових тріщин :

, (15)

3) косокутність блоків зумовлена кутом між системою поперечних і пластових тріщин :

, (16)

Запропонована методика оцінки блочності родовищ була розглянута для однієї з ділянок Головинського кар'єру (табл. 1)

Таблиця 1

Визначення виходу блоків в умовах Головинського кар'єру

№ з/п	Показники	Числові значення	№ з/п	Показники	Числові значення
1	, м	3,6	8	Кзаг	0,55
2	, м	3,2	9	, м3	25,58
3	, м	2,0	10	, м3	17,4
4	, м	2,0	11	, м3	17,87
5	QS, град	83°30	12	, м3	19,36
6	QL, град	78°30	13	, м3	20,29
7	SL, град	79°10

Аналіз результатів проведеного дослідження показав, що комплексність використання сировини значно зростає при видобуванні косокутних блоків і для умов Головинського родовища лабрадориту збільшення виходу блоків складає 3-17 %, причому максимальний вихід блоків досягається у тому разі, коли косокутність блоків зумовлена кутом між системою поперечних і пластових тріщин.

Вдосконалення методу оцінки блочності Карасьова Ю. Г. полягає в нанесенні на картограму тріщинуватості проекції вертикальних тріщин на постільну тріщину dб1, dб2, dб3, які пропонується визначати з наступних виразів (17), (18) і (19):

, (17)

, (18)

, (19)

де Н - відстань між пластовими тріщинами, м;

- кут відповідно між першою, другою, третьою вертикальними системами тріщин і пластовою (горизонтальною) системою тріщин.

Використання запропонованого вдосконалення дозволить враховувати поряд з косокутністю, яка зумовлена азимутами простягання, косокутність, що визначається азимутами падіння тріщин природної окремості. Аналіз досліджень проведених за запропонованою методикою для Головинського родовища лабрадориту свідчить про те, що найбільш раціональним для даних умов є орієнтація фронту добувних робіт відносно поперечних вертикальних тріщин, при якій загальна виручка від реалізації видобутих блоків відповідно на 2,5 % та 8,3 % більше, ніж при орієнтації фронту добувних робіт відносно інших систем тріщин. Крім того, аналіз отриманих результатів свідчить, що косокутність блоків, яка зумовлена азимутами простягання тріщин значно більша за косокутність, яка зумовлена азимутами падіння тріщин (для випадку, який розглядався, приблизно в 7 разів). Об'єм косокутної частини блоків, яку можна залучати для виготовлення виробів, складає досить значну частку (у випадках, які розглядались, від 4,4 до 29,3 % від об'єму пасірованих блоків). Запропонований метод дозволяє з порівняно великою точністю оцінити очікуваний вихід косокутних і пасірованих блоків на родовищах, які мають розвинену систему діагональних тріщин.

У п'ятому розділі досліджена економічна і екологічна ефективність видобування косокутних блоків на кар'єрах декоративного каменю Житомирської області на основі врахування уперше встановлених закономірностей утворення і орієнтації тріщин природних окремостей.

ВИСНОВКИ

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій на підставі вперше встановлених закономірностей розвитку тріщин окремостей в покладах гранітоїдних і габроїдних декоративно-облицювальних каменів Житомирщини отримане нове рішення актуальної науково-практичної задачі, що полягає в гірничо-геометричній оцінці форм природних окремостей з метою раціонального планування гірничих робіт та збільшення виходу блоків з масиву при їх видобуванні.

Основні наукові і практичні результати, висновки та рекомендації роботи полягають у наступному:

1. Доведене підпорядкування азимутів простягання поздовжніх і поперечних тріщин природної окремості родовищ декоративного каменю Житомирської області нормальному закону розподілу і визначені диференційні функції розподілу.

2. Вперше встановлено, що утворення більшої частини субвертикальних тріщин родовищ декоративного каменю відбувалось на первинному етапі формування земної кори під дією тих самих тектонічних сил, що і при формуванні первинних розломів.

3. Встановлено, що для родовищ, які розміщені на території Житомирської області, характерні в основному поздовжні і поперечні системи субвертикальних тріщин. В значно меншій мірі розвинена

діагональна тріщинуватість. Кути між поздовжніми і поперечними тріщинами становлять 64°, між діагональними і поперечними 58°, між діагональними і поздовжніми 56°, між пластовими і поздовжніми 83°, між пластовими і поперечними 87°, між діагональними і пластовими 86,8°. Кути між системами тріщин окремості відрізняються від 90°. Ця різниця найбільша для кутів між субвертикальними тріщинами (до 26°) і найменша для кутів між субгоризонтальними і субвертикальними тріщинами (до 3°).

3. Головним формоутворюючим елементом основи природної окремості є відстань від базису (лінія перетину поздовжніх S, поперечних Q і первинно-пластових L систем тріщин) до лінії перетину площини діагональної тріщини з поперечною (поздовжньою) тріщиною. Другим, не менш важливим, чинником, який визначає форму природної окремості, є напрямок падіння систем тріщин, які утворюють її основу. За цією ознакою можливе утворення призматичної або пірамідальної форми окремості.

4. Вперше визначені граничні параметри, при яких використання косокутних блоків є доцільним. Відповідно до орієнтації площини розпилу відносно косокутної грані блока виділені три схеми розпилу. Мінімальними кутами, при яких доцільно розглядати перспективи використання косокутного блока для виготовлення продукції при комплектації ставки за схемою 1, схемою 2 та схемою 3, відповідно доцільно вважати 25°, 60° та 35°. Найменшими значеннями максимальних граничних кутів характеризується схема 1, тому її слід вважати найоптимальнішою при розпилюванні косокутних блоків.

5. Вперше розроблені методики розрахунку виходу з масиву декоративного каменю косокутних блоків замість традиційних прямокутних. Застосування цих методів дозволило встановити, що об'єм косокутної частини блоків, яку можна залучати для виготовлення виробів, складає досить значну частку (у випадках, які розглядались від 4 до 30 % від об'єму пасірованих блоків).

6. Встановлено, що видобування косокутних блоків дозволить отримати каменеобробному підприємству значні додаткові капіталонадходження від їх реалізації (у розглянутих випадках від 1 до 8 % від реалізації пасірованих блоків) та економії матеріалів, інструменту, електроенергії та робочого часу робітників за рахунок значного зменшення обсягів пасірування блоків.

7. Встановлено, що видобування косокутних блоків сприятиме підвищенню ефективності використання земельних ресурсів (на 10-40 %) та зменшенню порушень природного ландшафту.

Список опублікованих праць здобувача за темою дисертації:

1. Соболевський Р. В. Мінімізація втрат декоративного каменю при його видобуванні і подальшій переробці на основі запровадження технології розпилювання косокутних блоків // Вісник ЖІТІ. Серія: Технічні науки. - 2002. - № 23. - С. 309-312.

2. Соболевський Р. В. Основні показники, які визначають ефективність використання видобутих косокутних блоків // Вісник ЖІТІ. Серія: Технічні науки. - 2003. - № 24. - С. 265-270.

3. Соболевський Р. В., Бакка М. Т. Математичне моделювання розпилювання косокутних блоків на дискових верстатах з метою оптимізації процесу // Вісник Технологічного університету Поділля. - 2004. - № 1. - С. 142-148.

4. Жуков С. О., Соболевський Р. В. Загальні закономірності просторового розміщення тектонічних розломів та розвиток їх природного радіаційного фону // Вісник ЖДТУ. Серія: Технічні науки. - 2004. - № 31. - С. 193-201.

5. Соболевський Р. В. Оптимізація визначення напрямку розвитку гірничих робіт на кар'єрах декоративного каменю на основі впровадження методики оцінки виходу косокутних блоків // Вісник ЖДТУ. Серія: Технічні науки. - 2005. - № 32. - С. 163-168.

6. Соболевський Р. В. Дослідження можливих шляхів підвищення раціональності використання декоративного каменю // Збірка тез доповідей VІ Міжнародної науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Екологія. Людина. Суспільство” (14-17 травня 2003 р., м. Київ). - К., 2003. - С. 189-190.

7. Соболевський Р. В. Екологічні аспекти видобування декоративного каменю // Збірка тез доповідей VІІ Міжнародної науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Екологія. Людина. Суспільство”(13-15 травня 2004 р., м. Київ). - К., 2004. - С. 182-183.

8. Соболевский Р. В. Определение направления развития горных работ на карьерах декоративного камня с учётом возможности добычи косоугольных блоков // Добыча, обработка и применение природного камня. Сборник научных трудов. - Магнитогорск. - 2004. - № 4. - С. 49-55.

АНОТАЦІЯ

Соболевський Р. В. Обґрунтування параметрів видобування і переробки декоративного каменю на основі гірничо-геометричного аналізу структур покладів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.01 - “Маркшейдерія”. - Національний гірничий університет України, Дніпропетровськ, 2005 р.

Дисертація присвячена питанням гірничо-геометричного аналізу структур покладів декоративного каменю з метою підвищення раціональності використання сировини. У результаті виконаних досліджень визначені основні закономірності розвитку природної тріщинуватості родовищ магматичних порід Житомирської області, на основі яких створена математична модель природної окремості.

На основі теоретичних та експериментальних досліджень обґрунтована ефективність виготовлення продукції з косокутних блоків та визначені параметри, при яких забезпечується ефективність процесу. Створені методи оцінки виходу раціональних косокутних блоків на основі врахування особливостей будови масиву декоративного каменю. Результати дисертаційної роботи дозволили зменшити втрати декоративного каменю забезпечивши збільшення прибутків видобувних і переробних підприємств.

Ключові слова: гірничо-геометричний аналіз, декоративний камінь, ресурсозберігаючі технології, методи оцінки блочності, тріщинуватість масивів декоративного каменю.

АННОТАЦИЯ

Соболевский Р. В. Обоснование параметров добычи и переработки декоративного камня на основе горно-геометрического анализа структур залежей. - Рукопись.

Диссертация посвящена вопросам горно-геометрического анализа структур залежей декоративного камня с целью повышения рациональности использования сырья. В результате выполненных исследований определены основные закономерности развития естественной трещиноватости месторождений магматических пород на территории Житомирской области, на основании которых создана математическая модель природной отдельности. Выполненные исследования влияния тектоники на размещение месторождений и на свойства массива магматических пород обнаружили связь между ориентацией тектонических разломов и трещин природной отдельности, а также между размещением разломов и месторождений декоративного камня.

На основании теоретических и экспериментальных исследований обоснованна эффективность изготовления продукции из косоугольных блоков, определены параметры, при которых обеспечивается эффективность процесса, и разработаны технологические рекомендации по усовершенствованию распиловки блоков. Были разработаны методы оценки выхода рациональных косоугольных блоков на основании существующих методов Бакки Н. Т. и Карасёва Ю. Г., которые позволяют учитывать особенности строения массива и анизотропию декоративного камня. Результаты диссертационной работы позволяют уменьшить потери декоративного камня, обеспечив увеличение прибыли добывающих и перерабатывающих предприятий.

Ключевые слова: горно-геометрический анализ, декоративный камень, ресурсосберегающие технологии, методы оценки блочности, трещиноватость массивов декоративного камня.

ANNOTATION

Sobolevsky R.V. The basis of ornamental stone processing axes on the ground of mining and geometrical analysis of stone structures. - Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of candidate of engineering sciences оn a speciality 05.15.01 is "Mine survey". National Mountain University of Ministry of Education and Science of Ukraine, Dnepropetrovsk, 2005.

Dissertation is devoted to the questions of mining and geometrical analysis of structures of beds of ornamental stone with the purpose of increase of rationality of the use of raw material. The researches showed the basic regularity of the development of natural cracks deposits of magmatic bed of the Zhitomir region on the basis of which the mathematical model of natural separateness is created.

The basic theoretical and experimental researches there confirm the efficiency of making products from oblique-angled blocks. Certain parameters which provide efficiency of process are defined. The methods of estimation of output of rational oblique-angled blocks on the basis of account of features of structure of array of decorative to the stone were created. Dissertation job performances allowed to decrease the losses of decorative to the stone providing the increase of profits of processing and extractive enterprises.

Keywords: mining and geometrical analysis, decorative stone, resource economy technology, methods of block estimation, massif cracking of ornamental stone.

Размещено на Allbest.ru

...