Разработка паспорта подготовки горных пород к выемке, выемочно-погрузочных работ и отвалообразования
Содержание
Введение. Подготовка горных
пород к выемке
. Выбор способа подготовки
горных пород к выемке
. Параметры взрывных работ
. Определение парка буровых
станков карьера. Экскавация
. Выбор модели
экскаватора-мехлопаты (для экскавации полезного ископаемого)
. Выбор модели драглайна (для
экскавации вскрышных пород). Транспортировка горной массы
. Расчёт параметров
автомобильного транспорта (для транспортировки полезного ископаемого)
. Расчёт параметров
железнодорожного транспорта (для транспортировки вскрышных пород). Бульдозерное
отвалообразование
. Выбор модели бульдозера,
фронта разгрузки отвала и числа бульдозеров. Итоговая таблица необходимого
парка горного и транспортного оборудования
Заключение
Список использованной
литературы
Введение
Целью курсового проектирования являются закрепление, углубление и
обобщение теоретических знаний, полученных в результате изучения дисциплины
«Основы горного производства», а также приобретение практических навыков в
расчетах, связанных с разработкой МПИ открытым способом.
При выборе технологии, способа каждого процесса (подготовка горных пород
к выемке, выемочно-погрузочные работы, перемещение горной массы и отвальные
работы) надо проанализировать исходные данные: состояние и свойства горных
работ, характеристики их разработки.
Основная задача курсового проекта состоит в умелом использовании знаний
для решения самостоятельных реальных технологических задач, возникающих на
производстве. В процессе курсового проектирования имеется возможность
расширения своих знаний путем изучения передового опыта горных предприятий и
литературных источников.
Ведущими производственными процессами открытых горных работ являются
подготовка горных пород к выемке, выемочно-погрузочные работы, перемещение
горной массы, отвалообразование вскрышных пород, складирование добытого
полезного ископаемого.
Правильный выбор технологии, способа процессов открытых горных работ и
горно-транспортного оборудования, во многом определяет высокую
производительность и эффективность разработки месторождения.
I. Подготовка горных пород к выемке
Вскрышные породы - рыхлые с коэффициентом крепости по шкале проф. М.М.
Протодьяконова f = 1,5, значит
бурение и взрывание производить не надо. Полезное ископаемое же скальное с
коэффициентом крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова f = 7, следовательно, подготовку будем
производить буровзрывным способом.
Дополнительные исходные данные:
1) Удельный расход ВВ q =
0,4 кг/м3;
) Плотность заряжания ∆ = 1,0 т/м3;
) Безопасное расстояние от опоры бурового станка до верхней бровки
уступа с = 2 м;
) Угол откоса уступа α = 70˚;
) Суточная эксплуатационная производительность экскаватора Qэс = 7800 м3/сутки;
) Коэффициент сближения скважин m = 0,9;
) Коэффициент потерь скважин η = 1,075;
) Сменная производительность бурового станка Qб = 80 м/смену;
) Коэффициент резерва буровых станков nсп = 1,2.
1. Выбор способа подготовки горных пород к выемке
Способ подготовки: буровзрывной.
Диаметр скважины (по методике треста «Союзвзрывпром»):
где h - высота добычного уступа, м;
q -
удельный расход ВВ, кг/м3;
∆ - плотность заряжания, т/м3.
Выбор бурового станка:
СБШ-270-ИЗ
2. Параметры взрывных работ
Линия сопротивления по подошве:
где dc - диаметр скважины для выбранной
модели бурового станка, м;
q -
удельный расход ВВ, кг/м3;
∆ - плотность заряжания, т/м3.
Проверка величины линии сопротивления по подошве, по возможности
безопасного обуривания уступа:
где с - безопасное расстояние от опоры бурового станка до верхней бровки
уступа;
α - угол откоса уступа.
Глубина перебура:
Длина забойки:
Длина заряда ВВ:
Глубина скважины:
Расстояние между скважинами в ряду:
где m - коэффициент сближения скважин.
Величина общего заряда ВВ:
Вместимость 1 м скважины:
где dc - диаметр скважины для выбранной
модели бурового станка, дм;
∆ - плотность заряжания, т/м3.
Проверка массы заряда ВВ по условию вместимости в скважину:
Расстояние между рядами скважин при многорядном короткозамедленном
взрывании (КЗВ):
Ширина взрывной заходки:
где n - число рядов скважин.
Высота развала при многорядном КЗВ при 2-3 рядах скважин:
Ширина развала (от линии первого ряда скважин):
Объём взрывного блока из расчёта подготовленности для экскаватора запаса
взорванной горной массы на двухнедельный срок:
где Qэс - суточная эксплуатационная
производительность экскаватора, м3/сутки (см. расчёт параметров
экскавации).
Длина взрывного блока:
Число скважин во взрывном блоке:
Выход горной массы с 1 м скважины:
3. Определение парка буровых станков карьера
Общая длина скважин, которую необходимо пробурить за год:
где Aгм - годовая производительность карьера
по скальной горной массе, м3;
η - коэффициент потерь скважин.
Необходимое количество буровых станков в карьере:
где Qб - сменная производительность бурового станка,
м/смену;
nб - количество смен бурения одним
станком в году, ед.
Списочное количество буровых станков:
где nсп - коэффициент резерва
II. Экскавация
Вскрышные породы - рыхлые с коэффициентом крепости по шкале проф. М.М.
Протодьяконова f = 1,5, значит их
экскавация будет производиться с помощью драглайна. Полезное ископаемое -
скальное с коэффициентом крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова f = 7, значит их экскавация будет
производиться с помощью экскаватора-мехлопаты.
Дополнительные исходные данные:
1) Продолжительность рабочей смены экскаватора Tсм = 8 ч;
) Коэффициент наполнения ковша экскаватора kн = 0,975;
) Коэффициент разрыхления горной массы в ковше экскаватора kр = 1,4;
) Коэффициент использования экскаватора во времени kи = 0,8;
) Коэффициент резерва экскаваторов nсп = 1,2.
. Выбор модели экскаватора-мехлопаты (для экскавации полезного
ископаемого)
Высота расположения напорного вала и максимальная высота черпания
экскаватора должны удовлетворять неравенству:
где Hр - высота развала пород взрывной заходки, м:
Выбираем экскаватор-мехлопату ЭКГ-12Ус
Высота расположения напорного вала экскаватора:
где Hmax - высота развала пород взрывной
заходки, м.
Подставим в 1.1:
Ширина экскаваторной заходки:
где Rчу - радиус черпания экскаватора на
уровне стояния, м.
Сменная эксплуатационная производительность экскаватора:
где E - ёмкость ковша экскаватора, м3;
Tсм - продолжительность рабочей смены,
час;
kн - коэффициент наполнения ковша
экскаватора;
kр - коэффициент разрыхления горной
массы в ковше экскаватора;
kи - коэффициент использования
экскаватора во времени;
tц - продолжительность рабочего цикла
экскаватора, с.
Годовая эксплуатационная производительность экскаватора:
где nсм - количество смен работы экскаватора
в сутки, смен;
Nэг - количество суток работы
экскаватора в год.
Необходимое количество экскаваторов для работ в карьере:
где A - производительность карьера по
полезному ископаемому, м3/год.
Списочное количество экскаваторов:
где nсп - коэффициент резерва экскаваторов.
Выбираем драглайн ЭШ-13/50У
Годовая производительность драглайна:
где E - ёмкость ковша драглайна, м3;
Tсм - продолжительность рабочей смены,
час;
kн - коэффициент наполнения ковша;
kр - коэффициент разрыхления горной
массы в ковше;
kи - коэффициент использования
экскаватора во времени;
Tц - продолжительность цикла, с.
Скорость продвижения вскрышного уступа:
где Sвс - площадь вскрышной заходки, м2:
где H - высота вскрышного уступа, м;
Aв - ширина заходки, м.
Необходимое количество драглайнов для работ в карьере:
Списочное количество драглайнов:
III. Транспортировка горной массы
Транспортировка вскрышных пород будет производиться железнодорожным
транспортом. Транспортировка же полезного ископаемого на обогатительную фабрику
будет производиться с помощью автомобильного транспорта.
Дополнительные исходные данные:
1) Коэффициент разрыхления горных пород при погрузке kр = 1,3;
) Скорость движения груженого самосвала Vгр = 30 км/ч;
) Скорость движения порожнего самосвала Vпор = 40 км/ч;
) Коэффициент, учитывающий разгон и торможение автосамосвала kраз = 1,1;
) Продолжительность разгрузки автосамосвала tр = 2 мин;
) Продолжительность маневровых операций и ожидания за рейс tм = 1 мин;
) Коэффициент использования грузоподъёмности kтг = 0,9;
) Коэффициент неравномерности работы автотранспорта kнер = 1,1;
) Коэффициент резерва автосамосвалов nсп = 1,15;
) Количество вагонов в составе n = 8;
) Коэффициент наполнения вагона-думпкара Kн = 0,975;
) Коэффициент разрыхления горной массы в вагоне-думпкаре Kр = 1,4
) Время разгрузки одного думпкара tр = 2 мин;
) Продолжительность простоя локомотивосостава в ожидании
погрузки-разгрузки на обменных пунктах tож = 6 мин;
) Скорость движения груженого локомотивосостава Vгх = 15 км/ч;
) Скорость движения порожнего локомотивосостава Vпх = 25 км/ч;
) Коэффициент запаса Kз = 1,1;
) Станционный интервал, необходимый для выполнения операций по
приёму, отправления и пропуску поездов τ = 3 мин;
) Коэффициент резерва локомотивосоставов Kр = 1,3;
) Максимальный уклон для железнодорожных путей = 0,04 (40‰).
. Расчёт параметров автомобильного транспорта (для
транспортировки полезного ископаемого)
Выбор модели автосамосвала:
E = 12,5 м3
где Vаг - геометрический объём кузова
автосамосвала, м3;
E -
ёмкость ковша экскаватора, м3.
Проверка возможности перевозки установленного объёма горной массы
выбранной моделью автосамосвала по грузоподъёмности (при погрузке с «шапкой»):
где Gт - техническая грузоподъёмность автосамосвала, т;
Gф - вес груза, фактически перевозимого
автосамосвалом при погрузке с «шапкой», т;
Vа.ш. - вместимость кузова автосамосвала
при погрузке с «шапкой», м3;
p -
насыпной вес 1 м3 пород, т:
где γр
- плотность породы в массиве;
kр - коэффициент разрыхления пород при
погрузке.
Выбираем автосамосвал БелАЗ-75199
Продолжительность рейса автосамосвала:
где tп - продолжительность погрузки автосамосвала, мин;
tр - продолжительность разгрузки
автосамосвала, мин;
tгр - продолжительность движения
груженого автосамосвала, мин;
tпор - продолжительность движения
порожнего автосамосвала, мин;
tм - продолжительность маневровых
операций и ожидания, мин.
Продолжительность погрузки автосамосвала:
где Vа - фактическая вместимость кузова автосамосвала, м3;
tц - продолжительность рабочего цикла
экскаватора, сек;
kэ - коэффициент экскавации:
Продолжительность движения груженого и порожнего автосамосвалов:
где Lгр - длина пути в грузовом направлении,
км;
Lпор - длина пути в порожнем направлении,
км;
Vгр - скорость движения груженого
автосамосвала, км/ч;
Vпор - скорость движения порожнего
автосамосвала, км/ч;
kраз - коэффициент, учитывающий разгон и
торможение автосамосвала.
Таким образом, продолжительность рейса автосамосвала:
Эксплуатационная производительность автосамосвала:
где Тсм - продолжительность рабочей смены, ч;
kтг - коэффициент использования
грузоподъёмности.
Количество автосамосвалов, необходимых для обслуживания экскаватора:
Суточный грузооборот карьера по горной массе:
где Nга - количество суток работы
автотранспорта в год.
Рабочий парк автосамосвалов, обеспечивающий суточный грузооборот карьера:
где Gкс - суточный грузооборот карьера,
т/сут;
kнер - коэффициент неравномерности работы
автотранспорта
nсм - количество смен работы экскаватора
в сутки.
Инвентарный (списочный) парк автосамосвалов:
где nсп - коэффициент резерва
автосамосвалов.
2. Расчёт параметров железнодорожного транспорта (для
транспортировки вскрышных пород)
горный экскаватор ископаемый взрывной
Выбор типа вагона-думпкара осуществляется по соотношению ёмкости кузова
вагона и ёмкости ковша экскаватора:
где Eд - вместимость кузова вагона-думпкара, м3;
Eэ - ёмкость ковша
экскаватора-драглайна, м3.
Выбираем думпкар ВС-136
Фактическая масса груза в одном вагоне думпкара:
где Kн - коэффициент наполнения вагона-думпкара;
Kр - коэффициент разрыхления горной
массы в вагоне-думпкаре;
γ - плотность вскрышной породы, т/м3.
Действительная масса груза в локомотивосоставе:
где n - количество вагонов в составе, шт.
Действительная масса груза в ковше экскаватора:
где Kн - коэффициент наполнения ковша экскаватора-драглайна;
Kр - коэффициент разрыхления горной
массы в ковше экскаватора-драглайна;
Продолжительность погрузки локомотивосостава:
где qс - действительная масса вскрышной породы в
локомотивосоставе, т;
qэ - действительная масса вскрышной
породы в ковше экскаватора-драглайна, т;
tц - продолжительность рабочего цикла
экскаватора, мин;
Продолжительность разгрузки локомотивосостава:
где t1р - время разгрузки одного думпкара (при одновременной
разгрузке думпкаров t1р = tр), мин.
Продолжительность движения гружёного и порожнего локомотивосостава
соответственно:
где L - средневзвешенная длина
транспортирования, км;
Vгх - скорость движения груженого
локомотивосостава, км/ч;
Vпх - скорость порожнего груженого
локомотивосостава, км/ч;
Продолжительность рейса локомотивосостава:
где tп - продолжительность погрузки локомотивосостава, ч;
tр - продолжительность разгрузки
локомотивосостава, ч;
tгх - продолжительность движения
груженого локомотивосостава, ч;
tпх - продолжительность движения
порожнего локомотивосостава, ч;
Количество рейсов за смену:
где T - продолжительность смены, час.
Время обмена составов:
где τ - станционный интервал, необходимый для выполнения операций
по приёму, отправлению и пропуску поездов, мин;
L’ -
расстояние от забоя до обменного пункта:
где Lф - длина фронта работ (вдоль карьерного поля), км;
Lо - длина обменного пункта:
где lд - длина вагона-думпкара, м; Kз - коэффициент запаса;
Количество составов, обеспечивающих работой 1 экскаватор:
Рабочий парк локомотивосоставов:
где nэ - количество работающих экскаваторов-драглайнов, шт.
Инвентарный парк локомотивосоставов:
где Kр - коэффициент резерва.
Пропускная способность ограничивающего перегона-участка, через который
проходит грузопоток всего карьера при однопутевой схеме:
где Lс - длина съезда:
Количество составов, выезжающих из карьера за смену:
Провозная способность локомотивосостава в смену:
IV. Бульдозерное отвалообразование
Дополнительные исходные данные:
1) Продолжительность подготовительно-заключительных операций Tпз = 0,6 ч
) Коэффициент использования бульдозера во времени kи = 0,8
) Коэффициент разрыхления отсыпанной породы kро = 1,3
) Коэффициент, учитывающий уклон на участке работы kук = 1,0
) Коэффициент, учитывающий потери породы в процессе работы
бульдозера kпт = 0,945
) Продолжительность рабочего цикла бульдозера tрц = 50 с
) Угол естественного откоса породы, перемещаемой бульдозером β = 30˚
) Коэффициент запаса kз = 0,7
. Выбор модели бульдозера, фронта разгрузки отвала и числа
бульдозеров
Выбираем бульдозер, соответствующий техническим характеристикам
выбранного вагона-думпкара ВС-136:
Суточный вскрышной грузопоток карьера:
где Ав - годовая производительность карьера по вскрыше, м3/год;
Nвг - количество суток работы отвала в год.
Сменная эксплуатационная производительность бульдозера:
где Tсм - продолжительность рабочей смены,
ч;
Tпз - продолжительность
подготовительно-заключительных операций, ч;
kи - коэффициент использования
бульдозера во времени;
kро - коэффициент разрыхления отсыпанной
породы;
kук - коэффициент, учитывающий потери
породы в процессе работы бульдозера;
kпт - коэффициент, учитывающий потери
породы в процессе работы бульдозера;
tрц - продолжительность рабочего цикла
бульдозера, с;
Vпр - объём породы в плотном теле,
перемещаемый отвалом бульдозера:
где lоб - длина отвала бульдозера, м;
hоб - высота отвала бульдозера, м;
β - угол естественного откоса породы,
перемещаемой бульдозером.
Количество бульдозеров в работе:
где nсм - число рабочих смен в сутки
отвального цеха, смен.
Инвентарный парк бульдозеров:
где Nб.рем. - ремонтный парк бульдозеров, шт.;
V. Итоговая таблица необходимого парка горного и транспортного
оборудования
|
Буровые станки
|
Экскаваторы-мехлопаты
|
Экскаваторы-драглайны
|
Автосамосвалы
|
Локомотивосоставы
|
Бульдозеры
|
Инвентарное (списочное)
количество (шт.)
|
4
|
2
|
5
|
13
|
16
|
5
|
Модель
|
СБШ-270-ИЗ
|
ЭКГ-12Ус
|
ЭШ-13/50У
|
БелАЗ-75199
|
Думпкар ВС-136
|
|
Заключение
При выполнении курсового проекта закрепил, обобщил и углубил свои знания
по курсу «Основы горного производства», получил навыки выполнения различных
расчетов при выборе технологии, способа проведения процессов горных работ и
применяемого в этих процессах горнотранспортного оборудования.
При выборе применяемого горнотранспортного оборудования надо исходить от
технологических характеристик оборудований, которые дают эффективную и
экономическую целесообразность проведения процессов горных работ.
Выполнение курсового проекта дало навыки технического мышления, работы с
учебными и справочными литературами, делать расчеты и обосновывать решения
выбора.
Список использованной литературы
1. Шпанский
О.В. - Производительность и границы карьера. Л., ЛГИ - 1983 г.
. Шпанский
О.В., Буянов Ю.Д. - Технология и комплексная механизация добычи нерудного сырья
для производства строительных материалов. М., «Недра» - 1996 г.
. Шпанский
О.В., Лигоцкий Д.Н., Борисов Д.В. - Проектирование границ открытых горных
работ, СПб - 2003 г.