Выбор и обоснование типа бурового и транспортного оборудования при разработке месторождения открытым способом

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный горный университет

Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых

КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине Разработка месторождений полезных ископаемых Тема работы: Выбор и обоснование типа бурового, экскавационного и транспортного оборудования при разработке месторождения открытым способом Автор: студент гр. Труфанова Ю.С.

Проверила: Овчаренко Г. В.

Санкт-Петербург 2012 г.

АННОТАЦИЯ

Курсовой проект базируется на знаниях, полученных в процессе изучения курса «Разработка месторождений полезных ископаемых». В данной работе рассчитываются параметры основных технологических процессов при открытой разработке месторождения. Определяется необходимое количество горнотранспортного оборудования в карьере и на отвале.

Решения, принятые в процессе выполнения проекта, позволяют обеспечить высокую производительность труда и безопасность работ.

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. ПОДГОТОВКА ГОРНЫХ ПОРОД К ВЫЕМКЕ
• 1.1 Выбор способа подготовки горных пород к выемке
• 1.2 Определение параметров взрывных работ
• 1.3 Определение парка буровых станков карьера
• 2. ЭКСКАВАЦИЯ
• 2.1 Выбор модели экскаватора
• 3. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ ГОРНОЙ МАССЫ

3.1 Автомобильный транспорт

• 4. БУЛЬДОЗЕРНОЕ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕ

4.1 Обоснование параметров отвала

4.2 Выбор модели бульдозера, фронта разгрузки отвала и числа бульдозеров

• ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Выполнение курсового проекта способствует овладению практическими навыками принятия технических решений в инженерных вопросах основ горного производства, научит пользоваться справочной и нормативной литературой по открытой разработке месторождений полезных ископаемых.

Добыча полезных ископаемых и извлечение вмещающих пустых пород в карьерах состоит из основных и вспомогательных процессов. К основным процессам относятся:

?подготовка горной массы к выемке;

?выемочно-погрузочные работы (экскавация);

?перемещение полезного ископаемого от пунктов погрузки к пунктам приема, а пустых пород — в отвалы (транспортирование);

?отвалообразование.

Данный курсовой проект содержит расчеты технологических параметров этих четырех процессов в соответствии с заданными условиями.

В ходе выполнения курсового проекта были закреплены теоретические основы пройденного материала, освоены методы принятия проектных решений, которые позволяют достичь высокой производительности работ и обеспечить необходимый уровень безопасности. Также были получены навыки решения инженерных задач горной промышленности, определения параметров карьера, выбора основного горнотранспортного оборудования и технологических показателей открытой разработки месторождений с учетом современных горнотехнических условий разработки.

1. ПОДГОТОВКА ГОРНЫХ ПОРОД К ВЫЕМКЕ

1.1 Выбор способа подготовки горных пород к выемке

Согласно исходным данным, с учетом категории пород по трудности экскавации (III) и классификации пород по шкале М. М. Протодьяконова (9) выбираем способ разработки с частичным разрыхлением-взрыванием.

Определяем диаметр скважины:

мм где d_c — диаметр скважины, мм

h — высота уступа, м

q — удельный расход ВВ, кг/м³

? — плотность заряжания, т/м³

Выбор бурового станка осуществляется по полученному диаметру. Таким образом, выбираем CБШ-320−36.

Таблица 1 Основные рабочие параметры карьерного бурового станка СБШ-320−36

1.2 Определение параметров взрывных работ

Линия сопротивления по подошве:

м где d_c — диаметр скважины для выбранной модели бурового станка, м Проверка линии величины сопротивления по подошве по возможности безопасного обуривания 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:

Проверка массы заряда ВВ по условию вместимости в скважину:

Расстояние между рядами скважин при многорядном короткозамедленном взрывании:

Ширина взрывной заходки:

горнотранспортный оборудование карьер выемка где n — число рядов скважин Высота развала при многорядном КЗВ:

Ширина развала (от линии первого ряда скважин):

где F — группа пород по СниПу Ширина развала при многорядном взрывании Объем взрывного блока из расчета подготовленности для экскаватора запаса взорванной горной массы на двухнедельный срок:

м³

где Q_x — Суточная эксплуатационная производительность экскаватора, м³/сутки Длина взрывного блока Число скважин во взрывном блоке Выход горной массы с 1 м скважины:

1.3 Определение парка буровых станков карьера

Общая длина скважин, которую необходимо пробурить за год:

где А_гм — годовая производительность карьера по скальной горной массе, м³. Производительность карьера по вскрышным работам:

Производительность карьера по полезному ископаемому:

? = (1,05 — 1,1) — коэффициент потери скважин

— для полезного ископаемого

— для вскрышных работ Необходимое количество буровых станков в карьере где Q_б — сменная производительность бурового станка, м/см

n_б — количество смен бурения одним станком в году, смен

— для полезного ископаемого Сменная производительность бурового станка где Т_см — продолжительность смены, ч Т_о и Т_в — соответственно продолжительность выполнения основных и подготовительных операций, приходящаяся на 1 м скважины, ч К_иб — коэффициент использования сменного времени:

где Т_п-з, Т_р, Т_вп — соответственно продолжительность подготовительно-заключительных операций, регламентируемых перерывов и внеплановых простоев в течение смены, ч Продолжительность основных операций, приходящихся на 1 м скважины:

где х_б — техническая скорость бурения, м/ч Списочное количество буровых станков где n =1,2 — коэффициент резерва

— для полезного ископаемого

— для вскрышных работ

2. ЭКСКАВАЦИЯ

2.1 Выбор модели экскаватора

Выбор модели экскаватора осуществляют на основе сопоставления технических характеристик серийно выпускаемых экскаваторов с параметрами развала взрывной заходки.

Высота расположения напорного вала (Н_нв) и максимальная высота черпания (Н_max) экскаватора должны удовлетворять неравенству:

где Н_р — высота развала пород взрывной заходки, м.

Н_max =13,25 м, Н_нв = 0,56*13,25=7,42 м Ширина экскаваторной заходки где R_y — радиус черпания экскаватора на уровне стояния, м

R_y =10,5 м, А=16,8 м Выбираем экскаватор типа ЭКГ-4Ус в 2 заходки Таблица 2.

Сменная эксплуатационная производительность экскаватора:

где E — емкость ковша экскаватора, ;

— продолжительность рабочей смены, ч;

— коэффициент наполнения ковша экскаватора;

— продолжительность рабочего цикла экскаватора, сек.

Годовая эксплуатационная производительность экскаватора:

где — количество смен работы экскаватора в году.

Необходимое количество экскаваторов для вскрышных работ в карьере:

где — производительность карьера по вскрыше,

Списочное количество экскаваторов:

где — коэффициент резерва экскаваторов.

3. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ ГОРНОЙ МАССЫ

3.1 Автомобильный транспорт

Выбор модели автосамосвала Модель автосамосвала выбирается по оптимальному соотношению между емкостью кузова автосамосвала и ковша экскаватора:

где V_аг — геометрический объем кузова автосамосвала, м³

Е — емкость ковша экскаватора, м³

То есть для экскаватора ЭКГ-4Ус с емкостью ковша в 4 м³ нужен автосамосвал с объемом кузова 16, 20 или 24 м³.

Проверка возможности перевозки установленного объёма горной массы выбранной моделью автосамосвала по грузоподъемности:

G_т >

где G_т — техническая грузоподъемность автосамосвала, т

G_ф — вес груза, фактически перевозимого автосамосвалом, т

k_н — коэффициент наполнения кузова автосамосвала, 0,9−1,05

г — плотность пород вскрыши в массиве или полезного ископаемого, т/м³

Выбираем автосамосвал марки 7548 для транспортирования полезного ископаемого.

Таблица 3 Технические характеристики автосамосвала БелАЗ-7548

Выбираем автосамосвал марки 7540 для транспортирования вскрышных пород.

Таблица 4 Технические характеристики автосамосвала БелАЗ-7540

Продолжительность рейса автосамосвала:

где t_р — продолжительность разгрузки автосамосвала, мин

t_п — продолжительность погрузки автосамосвала, мин

t_гр — продолжительность рейса груженого автосамосвала, мин

t_пор — продолжительность движения порожнего автосамосвала, мин

t_М — продолжительность маневровых операций и ожидания, мин

— для полезного ископаемого

— для вскрышных пород Продолжительность погрузки автосамосвала где k_э — коэффициент экскавации:

— для полезного ископаемого

— для вскрышных пород

t_ц — продолжительность рабочего цикла экскаватора, сек

— для полезного ископаемого

— для вскрышных пород Продолжительность движения груженого и порожнего экскаватора где L_пр, L_гр — длина пути в соответственно порожнем и грузовом направлении, км

V_гр, V_пор — скорость движения соответственно груженого и порожнего автосамосвала, км/ч k_раз = 1,1- коэффициент, учитывающий разгон и торможение автосамосвала

— для полезного ископаемого

— для вскрышных пород Продолжительность разгрузки автосамосвала: 1,0 мин Продолжительность маневровых операций и ожидания за рейс: 2,0 мин Эксплуатационная производительность автосамосвала где Т_см — продолжительность рабочей смены, ч

k_тг =0,9 — коэффициент использования грузоподъемности

— для полезного ископаемого

— для вскрышных работ Количество автосамосвалов, необходимых для обслуживания экскаватора

— для полезного ископаемого

— для вскрышных работ Суточный грузооборот карьера по горной массе где А_гм — годовая производительность карьера по горной массе, т/год

N_га — количество суток работы автотранспорта в год Суточный объем вскрышных работ:

Рабочий парк автосамосвалов, обеспечивающий суточный грузооборот карьера где G_кс — суточный грузооборот карьера, т/сут

k_нер =1,1 — коэффициент неравномерности работы автотранспорта

n_см — количество смен работы экскаватора в сутки Рабочий парк автосамосвалов, обеспечивающий суточную выемку вскрышных пород:

Инвентарный (списочный) парк автосамосвалов для полезного ископаемого:

для вскрышных пород:

где n_сп =1,15 — коэффициент резерва автосамосвалов.

в ходе расчетов были выбраны экскаватор ЭКГ-4Ус, и 2 типа автосамосвалов: 7548 и 7540.

4. БУЛЬДОЗЕРНОЕ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕ

4.1 Обоснование параметров отвала

Выбор высоты отвала:

Высота бульдозерных отвалов на равнинной местности изменяется в широких пределах и ограничивается в основном физико-техническими характеристиками складируемых пород.

Годовое приращение площади отвала:

где — объем вскрыши, подлежащей размещению в отвале в течение года, ;

— остаточный коэффициент разрыхления породы в отвале,

— высота отвала, м;

— коэффициент, учитывающий использование площади отвала.

4.2 Выбор модели бульдозера, фронта разгрузки отвала и числа бульдозеров

Выбираем модель бульдозера .

Выбор модели бульдозера осуществляется с учетом принятой модели автосамосвала.

Таблица 5 Техническая характеристика бульдозера отечественного производства (с неповоротным отвалом) ДЗ-158

Суточный вскрышной грузопоток карьера:

где — годовая производительность карьера по вскрыше, ;

— количество суток работы отвала в год.

Приемная способность 1 м длины отвального фронта:

где — фактическая вместимость кузова автосамосвала, ;

— коэффициент кратности разгрузки;

— ширина кузова автосамосвала, м.

Количество автосамосвалов, разгружающихся на отвале в течение часа:

где — число рабочих смен в сутки отвального цеха, смен;

— коэффициент неравномерности работы;

— продолжительность рабочей смены, ч;

— объем породы, фактически перевозимой автосамосвалом за рейс, — коэффициент разрыхления породы в кузове автосамосвала.

Количество одновременно разгружающихся на отвале автосамосвалов:

где — продолжительность разгрузки автосамосвала на отвале, сек;

— время на маневры автосамосвала при разгрузке на отвале, сек;

Длина фронта разгрузки:

где — ширина полосы по фронту, занимаемой одним автосамосвалом при маневрировании, м.

Количество отвальных участков, на которых одновременно осуществляется разгрузка автосамосвалов:

где — длина фронта одного разгрузочного участка, м.

Количество участков, находящихся в одновременной планировке:

Количество резервных участков:

Общая длина отвального фронта:

Сменная эксплуатационная производительность бульдозера (в целике):

где — продолжительность рабочей смены, ч;

— продолжительность подготовительно-заключительных операций,

— коэффициент использования бульдозера во времени;

— коэффициент разрыхления отсыпанной породы;

— коэффициент, учитывающий уклон на участке работы; - коэффициент, учитывающий потери породы в процессе работы бульдозера; - продолжительность рабочего цикла бульдозера, с.

Объем породы в плотном теле, перемещаемый отвалом бульдозера:

где — длина отвала бульдозера (паспортные данные), м;

— высота отвала бульдозера (паспортные данные), м;

— угол естественного откоса породы, перемещаемой бульдозером.

Количество бульдозеров в работе:

где — объем вскрышного суточного грузопотока,

— производительность бульдозера,

— число рабочих смен в сутки отвального цеха, смен;

— коэффициент заваленности.

Инвентарный парк бульдозеров:

где — ремонтный парк бульдозеров;

— резервный парк бульдозеров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения данной работы был составлен проект отработки участка месторождения при заданных условиях.

Выполнение проекта позволило закрепить знания, полученные при изучении дисциплины «Разработка месторождений полезных ископаемых», а также детально ознакомиться с основными технологическими процессами: подготовка горной массы к выемке, выемочно-погрузочные работы; перемещение горной массы от пунктов погрузки в пункты приема полезного ископаемого и пустых пород; отвалообразование.

В соответствии с горно-геологическими условиями произведен расчет основных параметров технологических процессов при открытой разработке месторождения, определен необходимый парк горнотранспортного оборудования.

1) Для подготовки горных пород к выемке буровзрывным способом выбран шарошечный буровой станок СБШ-320−36 с d_c = 320 мм, необходимо 29 станков, принимаем списочное число 35 штук.

2) Выбран экскаватор ЭКГ-4Ус, необходимое количество — 5 штук, списочное — 6.

3) Для транспортировки полезного ископаемого выбран автосамосвал БелАЗ-7548 с грузоподъемностью 42 т и для пустых пород выбран автосамосвал БелАЗ-7540 грузоподъёмностью 30 т. Списочное число техники для транспортирования полезного ископаемого и пустых пород — 20 и 120 автосамосвалов, соответственно.

4) Для образования отвала выбран бульдозер ДЗ-158. Количество бульдозеров в работе — 12, списочное число бульдозеров — 17.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Разработка месторождений полезных ископаемых открытым способом: Программа и методические указания к курсовому проектированию / Санкт-Петербургский государственный горный университет. Сост.: Г. В. Овчаренко, С. П. Мозер, Ю. Г. Сиренко. СПб, 2011. — 40 с.

Ржевский В. В. Открытые горные работы. Учебник для вузов, ч.1. Производственные процессы. — М.: Недра, 1985.

Шпанский О.В., Буянов Ю. Д. Технология и комплексная механизация добычи нерудного сырья для производства строительных материалов. — М.: Недра, 1996.