Горные работы
Где Е — вместимость экскаваторного ковша; Тсм — продолжительность смены, ч; Кз — коэффициент влияния параметров забоя (Кз = 0,7−0,9); Кн — коэффициент наполнения ковша (Кн = 0,6−0,75); Кр — коэффициент разрыхления породы в ковше (Кр = 1,4−1,5); Кпот — коэффициент потерь экскавируемой породы (табл. 17); Ку — коэффициент управления, зависящий от порядка отработки забоя, квалификации машиниста… Читать ещё >
Горные работы (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Исходные данные Введение Обоснование параметров и производительности карьера
Выбор оборудования и режим работы карьера
Подготовка горных пород к выемке
Определение размеров забоя, производительности и парка экскаваторов
Транспортировка горной массы
Отвалообразование вскрышных пород
Заключение
Список литературы
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Годовая производительность карьера по руде 10 млн., т.
Расстояние транспортировки 7 км.
Горизонтальная мощность рудного тела 150 м.
Длина рудного тела 2000 м.
Угол падения рудного тела 65 град.
Мощность наносов 10 м.
Мощность прослойки пустых пород 12 м.
Климатический район: южный.
Характеристика горных пород:
Коэффициент крепости пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова: 8.
Плотность породы: 3
Категория пород по трещиноватости: II категория.
Взрываемость пород: средняя Обводненность пород: сухие Граничный коэффициент вскрыши: 8 .
На современном этапе формирования рыночной экономики страны основой функционирования и развития ее горной промышленности является открытый способ добычи полезных ископаемых. Ныне в России этим способом добывается около 90% железных руд, до 60% руд цветных металлов и угля. Разработка месторождений открытым способом обеспечивает значительно лучшие технико-экономические показатели, чем подземным.
Добыча полезных ископаемых открытым способом в нашей стране производится с давних времен. В настоящее время действуют предприятия большой производственной мощности.
По данным ИГД УрО РАН каждые 100 м роста глубины карьера сопровождаются снижением производительности буровых станков в среднем на 6−8%, экскаваторов на 8−12%, локомотивосоставов на 10−14%. Работа значительного числа а/с в карьере резко ухудшает экологическую обстановку. Решить ряд проблем можно внедрением на горных предприятиях новых решений в области техники и технологии.
Основным направлением в техническом перевооружении ОГР за рубежом в последнее десятилетие является широкое внедрение высокопроизводительного оборудования: буровых станков с диаметром долота до 450 мм, карьерных экскаваторов с ковшом вместимостью до 26 м, автосамосвалов грузоподъемностью до 310 м, различного вспомогательного оборудования, повышающего возможность основного и высвобождающего определенное число рабочих. В последние годы повышение технического уровня карьеров обеспечило рост сменной производительности труда по горной массе в среднем от 180 до 240 т (от 70 до 90 м), а на ряде новых предприятий уровень сменной производительности труда достиг 95−100 м /чел.
Одним из перспективных направлений является внедрение перспективных цикличнопоточной и поточной технологий, в частности, на разработке месторождений скального и полускального типа. Положительные результаты научно-исследовательских, конструкторских, и опытно-промышленных работ позволили запроектировать и впоследствии реализовать Бурное развитие горных работ стало возможным благодаря достижениям горной науки техники в основу которых положены труды академиков Н. В. Мельникова, В. В. Ржевского, профессоров Е. Ф. Шешко, А. И. Арсентьева, В. С. Хохрякова, П. И. Токмакова.
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КАРЬЕРА
В соответствии с коэффициентом крепости пород по шкале М. М. Протодьяконова определить (табл. 3) углы погашения бортов карьера. Найти конечную глубину карьера по формуле В.В. Ржевского
(1)
где — глубина карьера, м; - граничный коэффициент вскрыши (табл. 2),; - горизонтальная мощность рудного тела (табл. 1), м; - мощность прослоев пустых пород (табл. 1), м; , — углы погашения бортов карьера со стороны висячего и лежачего боков, град.
Таблица 3. Углы погашения бортов карьера (по «Гипроруде»), град
Группа пород | Коэффициент крепости пород по М.М. Протодьяконову | Угол падения залежи, град | Углы погашения со стороны | ||
лежачего бока | висячего бока | ||||
более 8 | более 35 | ||||
35 — 55 | |||||
20 — 35 | |||||
2 — 8 | более 35 | ||||
35 — 55 | |||||
20 — 35 | |||||
до 2 | любой | ||||
Определить длину и ширину карьера по верхнему контуру:
(2)
(3)
() = 3092 м
() = 1242 м где — длина карьера по верхнему контуру, м; - длина рудного тела по простиранию (табл. 1), м; - ширина карьера по верхнему контуру, м.
Вычертить в масштабе 1:500, 1:1000, 1:2000 поперечный разрез по месторождению с контурами карьера и упрощённый план карьера на конец отработки (рис. 1). Размеры карьера по дну принять равными длине и горизонтальной мощности залежи.
Вычислить запасы полезного ископаемого в контуре карьера:
(4)
где — запасы полезного ископаемого в контуре карьера, м3; - мощность наносов (см. табл.1), м.
Определить объем горной массы в контуре карьера:
(5)
где — объем горной массы в контуре карьера, м3; - средний угол откоса бортов карьера при погашении, град.
Величину можно найти как среднее арифметическое из углов откоса бортов карьера со стороны висячего и лежачего боков залежи.
Найти средний коэффициент вскрыши и сравнить его с граничным:
(6)
где — средний коэффициент вскрыши, .
Оптимальным будет контур карьера, для которого. Если условие не выполняется, то необходимо уменьшить глубину карьера, до такой величины при котором оно будет выполнятся.
Вычислить производительность карьера по вскрыше и горной массе:
(7)
(8)
млн. т млн. т где — годовая производительность карьера по вскрыше, млн.; - годовая производительность карьера по руде (табл. 1), млн. т; - плотность полезного ископаемого (табл. 2), т/; - годовая производительность карьера по горной массе, млн. т.
ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ И РЕЖИМ РАБОТЫ КАРЬЕРА
годовая производительность карьера по горной массе 10 млн. т расстояния транспортировки 7 км емкость ковша экскаватора 12−20 м3
транспортное оборудование — автотранспорт
Техническая характеристика карьерных экскаваторов-мехлопат
Модель экскаватора АО «Ижорские заводы» ЭКГ — 8И Вместимость ковша: 8 м3
Сменна 10 м3
Угол наклона стрелы, 47 град.
Максимальный радиус черпания на уровне стояния
Максимальный радиус черпания
Максимальный радиус разгрузки
Максимальная высота черпания
Максимальная высота разгрузки=6,1 м Радиус вращения кузова =7,62 м Длина гусеничного хода U=7,95 м Уклон, преодолеваемый при передвижении 12 градус Среднее удельное давление на грунт, 0,199 Мпа Максимальное усилие на блоке ковша 784 кН Мощность сетевого двигателя, 630 кВт Подводимое напряжение, 6000 В Продолжительность цикла, 26 с Масса экскаватора с противовесом, 370 т
Оптимальные сочетания типов экскаваторов и буровых
Коэффициент средней крепости пород 7
Модель мехлопат ЭКГ-8И Модель бурового станка СБШ — 250H
Диаметр долота 269,9 мм
Техническая характеристика автосамосвалов БелАЗ
Модель БелАЗ-7521
Грузоподъемность 110 т Масса снаряженного автомобиля, 85 т Габариты, (длина*ширина*высота) 11 250*6100*5130 мм Погрузочная высота, 4600 мм База, 5300 мм Наименьший радиус поворота, 12 м
Объем кузова, м3
— геометрический 41
— с «шапкой» 56
Двигатель 8ДМ-21А Номинальная мощность, 956 кВт
Режим работы карьера
Для крупных карьеров с годовой производительностью свыше 25 млн. т горной массы принимать непрерывную рабочую неделю и три смены в сутки.
Продолжительность смены во всех случаях 8 часов.
Климатический район «Южный» .
Число рабочих дней карьера в течение года 355 суток.
ПОДГОТОВКА ГОРНЫХ ПОРОД К ВЫЕМКЕ
Подготовку скальных и полускальных пород к выемке ведут с использованием энергии взрыва, как наиболее универсальное и эффективное.
Обосновать угол наклона скважины к горизонту. Следует ориентироваться на применение наклонных скважин, пробуриваемых параллельно откосу уступа (с учетом технических возможностей принятого бурового станка). Рассчитать с точностью до 0,5 м глубину скважины:
(9)
где h — высота уступа, м; - глубина скважины, м; - угол наклона скважины к горизонту, град.; - длина перебура, м,
h*=1,5*12,5=15 м
=(0,1*h, (10)
но не более 3 м. Длина перебура возрастает с увеличением крепости разрушаемых пород.
Вычислить диаметр скважины
(11)
где — диаметр скважины, мм; - диаметр долота, мм; - коэффициент расширения скважины при бурении (изменяется от 1,05 в монолитных породах до 1,2 в чрезвычайно трещиноватых).
1,14*244,5 = 278,73 мм = 0,27 м Определить сменную производительность бурового станка по формуле
(12)
где Пб — сменная производительность бурового станка, м; - продолжительность смены, мин.; - продолжительность подготовительно-заключительных операций, мин., = 2030; - продолжительность регламентированных перерывов, мин., = 1030; Твп — внутрисменные внеплановые простои, мин., = 6090; - основное время, затрачиваемое на бурение 1 м скважины, мин.; - продолжительность вспомогательных операций при бурении 1 м скважины, мин.
Длительность вспомогательных операций для вращательного (шнекового) бурения составляет 1,54,5 мин/м; шарошечного — 24 мин/м; пневмоударного — 416 мин/м.
(13)
где — техническая скорость бурения (табл. 8), м/мин.
мин где V6 - техническая скорость бурения, м/мин.
Сопоставить расчетную сменную производительность станка с нормативной (табл. 9). Если разница превышает 10%, для дальнейших расчетов следует принять нормативное значение .
Найти годовую производительность бурового станка по формуле
(14)
где — производительность бурового станка, м/г; - количество рабочих смен бурового станка в течение года.
Определить линию сопротивления по подошве (ЛСПП) по формул
W=* (15)
где W — линия сопротивления по подошве, м;
— коэффициент, учитывающий взрываемость пород в массиве;
— диаметр скважины, м;
— плотность заряжания ВВ в скважине, г/ ;
m — коэффициент сближен зарядов;
— переводной коэффициент от аммонита № 6 ЖВ к принятому ВВ; - плотность породы, т/ .
W= м Найти величину ЛСПП с учетом требований безопасного ведения буровых работ у бровки уступа по формуле
(16)
2,7+15*(ctg 90 — ctg 90)=2,7 м где — значение ЛСПП по возможности безопасного обуривания уступа, м; - ширина возможной призмы обрушения, м.
Проверить соответствие расчетной ЛСПП требованиям ведения буровых работ:
W (17)
Если расчетная W меньше, то увеличивают диаметр скважины в пределах возможного для принятого бурового станка, принимают ВВ с увеличенной плотностью заряжания или переходят на бурение наклонных скважин.
Найти длину заряда по формуле
—, (18)
где — длина заряда ВВ, м; - длина забойки, м;
(19)
— длина промежутка (при сплошном заряде =0), м,
=((20)
=12*0,27=3,24 м В трудновзрываемых породах длина воздушного промежутка уменьшается, в легковзрываемых — увеличивается.
Определить массу заряда в скважине:
(21)
где — масса заряда, кг; - диаметр скважины, дм.
кг При рассредоточенном заряде в нижнюю часть его помещают (6070)% ВВ.
Исходя из объема породы, взрываемой зарядом, его масса
q * a * b * h, (22)
где q — удельный расход ВВ кг/м; а — расстояние между скважинами в ряду, м; b — расстояние между рядами, м.
6,1 *5,18*15=308,08 м Решив совместно выражения и, установить параметры сетки скважин
a= (23)
a=
Для трудновзрываемых пород рекомендуется шахматное расположение скважин, при этом b0,85*а.
b=0,85*6,1=5,18
Проверить возможность преодоления расчетной ЛСПП взрывом заряда ВВ установленной массы:
(24)
Если условие не выполняется, то в первом ряду используют парносближенные скважины в одну из них размещают заряд ВВ, массу заряда во второй парносближенной скважине можно найти по формуле
(25)
где — ЛСПП при парносближенных скважинах м; - расстояние между смежными парами скважин м.
Вычислить объем блока по условиям обеспечения экскаватора взорванной горной массой:
(26)
где — объем взрываемого блока, м3; - сменная эксплуатационная производительность экскаватора, м3; - число рабочих смен экскаватора за сутки, ед; - норматив обеспеченности экскаватора взорванной горной массой, сут.
(37)
1652,38*3*30=148 714,2 м3
Величину для южных районов принимают равной 30 сут., в средней климатической зоне — 1015 сут., в северной — 710 сут.
Определить длину блока по формуле
(27)
где — длина блока, м; - число взрываемых рядов скважин, ед. Найти число скважин, взрываемых в одном ряду, по формуле
(28)
Расчётную величину округляют до ближайшего целого значения и по формулам (26) — (27) корректируют объём взрываемого блока.
Вычислить общий расход ВВ на блок, кг:
(29)
Рассчитать выход горной массы с 1 м скважины, :
(30)
Найти интервал замедления, мс:
t=1,25* (31)
t=1,25*0,7*8,34= 7,29
где К3-коэффициент, зависящий от взрываемости пород.
Рассчитать ширину (В, м) развала взорванной горной массы:
B=(1,5)*h+b*((32)
B=2*15+5,18*(4−1)=30+15,54=45,54 м Определить высоту (, м) развала:
(33)
Найти инвентарный парк буровых станков по формуле
0278=36 (34)
=148 714,2/132*22,5=148 714,2/2970=50
=33*41=132
N=
где — годовая производительность по горной массе, т; - годовая производительность бурового станка, м.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ЗАБОЯ, ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И ПАРКА ЭКСКАВАТОРОВ
Определить ширину экскаваторной заходки при погрузке горной массы в средства транспорта
A=(1,5)* (35)
A=1,6*12,2=19,52
Определить количество проходов экскаватора по развалу взорванной горной массы
(36)
где — количество проходов экскаватора по развалу взорванной горной массы, ед; B — ширина развала взорванной горной массы, м.
Вычислить сменную эксплуатационную производительность экскаватора (м) при разработке хорошо взорванных скальных пород, принимая продолжительность цикла () для угла поворота под погрузку 1350
(37)
где Е — вместимость экскаваторного ковша; Тсм — продолжительность смены, ч; Кз — коэффициент влияния параметров забоя (Кз = 0,7−0,9); Кн — коэффициент наполнения ковша (Кн = 0,6−0,75); Кр — коэффициент разрыхления породы в ковше (Кр = 1,4−1,5); Кпот — коэффициент потерь экскавируемой породы (табл. 17); Ку — коэффициент управления, зависящий от порядка отработки забоя, квалификации машиниста, наличия средств контроля и автоматики (табл.17); Ки — коэффициент использования экскаватора в течение смены, учитывающий организационные и технологические перерывы.
Вычислить годовую эксплуатационную производительность экскаватора:
(38)
где — годовая эксплуатационная производительность экскаватора, м; - количество рабочих смен экскаватора в течение года для принятого режима работ карьера.
Найти инвентарный парк экскаваторов:
(39)
ТРАНСПОРТИРОВКА ГОРНОЙ МАССЫ
Для выбранной модели подвижного состава установить грузоподъёмность и вместимость кузова (прил. 2).
Определить общую продолжительность транспортного цикла (оборота)
(40)
где — время полного оборота транспортного средства, ч; - время погрузки, ч; - время движения с грузом, ч; - время разгрузки состава (автосамосвала), ч; - время движения порожняка, — время задержек в пути, ожидания погрузки и разгрузки ч.
Время погрузки вычисляется, исходя из фактической грузоподъемности (т)
(вместимости кузова локомотивосостава или автосамосвала:
(41)
=0,24
Или
(42)
где — количество вагонов в составе (при автотранспорте =1);
= 1,15 — коэффициент наполнения кузова;
=1,1 — коэффициент разрыхления породы в кузове;
— эксплуатационная производительность экскаватора, м3/ч.
При погрузки одноковшовыми экскаваторами и устанавливается по числу ковшей, загружаемых в кузов:
(45)
== 13,46? 13
Округлив расчетные значения пк до целого, установить и :
(47)
Время движения подвижного состава для укрупненных расчетов можно вести по формуле
(49)
Где — расстояние транспортировки, км; - средняя скорость движения в обоих направлениях, км/ч Время разгрузки
(50)
При автотранспорте
Рассчитать сменную производительность подвижного состава
(51)
т При закрытом цикле рабочий парк автосамосвалов обслуживающих один экскаватор
(54)
Определить суточный (, км) пробег автосамосвала:
(55)
Найти коэффициент технической готовности G (табл. 25) и вычислить инвентарный парк автосамосвалов:
— при открытом цикле обслуживания
= / G, (56)
= 3,85 / 0,86 = 4,47
— при закрытом цикле обслуживания
= * / G, (57)
= 20 * 3,85 / 0,86 = 89,53.
Грузоподъемность автосамосвала — 150 — 180 и более т.
Суточный пробег — 90 км.
Коэффициент технической готовности G — 0,8
ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД
В соответствии с выбранным видом транспорта принять экскаваторный или бульдозерный способ отвалообразования.
Бульдозерное отвалообразование при автотранспорте.
Выбрать высоту отвала (табл. 26).
Определить удельную приемную способность отвала (м /м)
= / = 144.85 • 1.5/6100 = 0.03 (64)
где Х = 1,5 — коэффициент кратности разгрузки по ширине кузова автосамосвала; - ширина кузова автосамосвала (прил. 2), м.
Вычислить длину отвального участка по условиям планировки (м)
= 15 / 0.03 = 500 (65)
Где, — сменная производительность отвального бульдозера (табл. 28), м .
Определить количество одновременно разгружающихся автосамосвалов (ед) на отвале
= = = = 0,43 (66)
Вычислить длину отвального участка по условиям беспрепятственной разгрузки автомашин (м)
= = 0.43 • 20 = 8.78 м. (67)
здесь = 20−30 — ширина полосы, занимаемой автосамосвалом при погрузке и маневрировании, м.
Рассчитать объем бульдозерных работ на отвале
= = = 1,16 (68)
где — сменный объём бульдозерных работ на отвале, м; - коэффициент заваленности верхней площадки отвала, 1 при площадном способе отвалообразования, = 0,3−0,6 при периферийном способе отвалообразования.
Вычислить общую необходимую длину отвального фронта L^, (м)
= (0.43 +) • 500 = 2075 (69)
здесь = (0,5−1,0) — число резервных участков; - наибольше из значений длины отвального участка по условиям разгрузки и планировки .?
Найти инвентарный парк отвальных бульдозеров
= 1,4 * 1,16 / 15 =0,1 (70)
где = 1,4 — коэффициент, учитывающий ремонтный и резервный парк бульдозеров.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Целью выполнения курсового проекта являлось закрепление и углубление полученных при изучении дисциплины «Процессы ОГР» знаний. В данной курсовой работе был произведен технологический расчет основных процессов открытых горных работ. При расчете процесса подготовки горных пород к выемке, учитывая горно-геологическую характеристику пород, выбрали буровой способ подготовки пород к выемке.
Способ бурения шарошечный, буровым станком СБШ-250МН. Для взрывания применяем взрывчатое вещество гранулотол. При расчете выемочно-погрузочных работ был выбран тип экскаватора ЭКГ-8И, схема заходки экскаватора при выемки породы из развала. Также был произведен выбор типа карьерного транспорта — железнодорожным путем, произведен расчет необходимого количества локомотивов, а саморазгружающих вагонов в числе резерва, работающих с экскаваторами. При расчете отвалообразования были определены основные параметры отвала.
1. Арсентьев А. И. Вскрытие и системы разработки карьерных полей. [Текст]:
Учебник для вузов/ А. И. Арсентьев — М.: Недра, 1981.-278с.
2. Синьчковский В. Н. Технология открытых горных работ. [Текст]: Учеб. по;
собие/ В. Н. Синьчковский, В. Н. Вокин, Е. В. Синьчковская. — Красноярск:
ИПК СФУ, 2009. — 508 с.
3. Томаков П. И. Технология, механизация и организация открытых горных работ. [Текст]: Учебник для вузов/П.И. Томаков, И. К. Наумов — М.: Недра,
1992.-293с.
4. Открытые горные работы. Справочник / К. Н. Трубецкой, М. Г. Потапов, К. Е. Виницкий, Н. Н. Мельников и др. — М.: Горное бюро, 1994. -590 с.