Разработка паспорта подготовки горных пород к выемке, выемочно-погрузочных работ и отвалообразования

• Введение
• I. Подготовка горных пород к выемке
• 1. Выбор способа подготовки горных пород к выемке
• 2. Параметры взрывных работ
• 3. Определение парка буровых станков карьера
• II. Экскавация
• 1. Выбор модели экскаватора-мехлопаты (для экскавации полезного ископаемого)
• 2. Выбор модели драглайна (для экскавации вскрышных пород)
• III. Транспортировка горной массы
• 1. Расчёт параметров автомобильного транспорта (для транспортировки полезного ископаемого)
• 2. Расчёт параметров железнодорожного транспорта (для транспортировки вскрышных пород)
• IV. Бульдозерное отвалообразование
• 1. Выбор модели бульдозера, фронта разгрузки отвала и числа бульдозеров
• V. 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;

2) Плотность заряжания? = 1,0 т/м³;

3) Безопасное расстояние от опоры бурового станка до верхней бровки уступа с = 2 м;

4) Угол откоса уступа? = 70?;

5) Суточная эксплуатационная производительность экскаватора Q_эс = 7800 м³/сутки;

6) Коэффициент сближения скважин m = 0,9;

7) Коэффициент потерь скважин? = 1,075;

8) Сменная производительность бурового станка Q_б = 80 м/смену;

9) Коэффициент резерва буровых станков n_сп = 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 d_c — 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;

? — 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 d_c — 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 Q_эс — 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 A_гм — годовая производительность карьера по скальной горной массе, м³;

? — коэффициент потерь скважин.

Необходимое количество буровых станков в карьере:

где Q_б — сменная производительность бурового станка, м/смену;

n_б — количество смен бурения одним станком в году, ед.

Списочное количество буровых станков:

где n_сп — 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 T_см = 8 ч;

2) Коэффициент наполнения ковша экскаватора k_н = 0,975;

3) Коэффициент разрыхления горной массы в ковше экскаватора k_р = 1,4;

4) Коэффициент использования экскаватора во времени k_и = 0,8;

5) Коэффициент резерва экскаваторов n_сп = 1,2.

1. Выбор модели экскаватора-мехлопаты (для экскавации полезного ископаемого)

Высота расположения напорного вала и максимальная высота черпания экскаватора должны удовлетворять неравенству:

где H_р — высота развала пород взрывной заходки, м:

Выбираем экскаватор-мехлопату ЭКГ-12Ус Высота расположения напорного вала экскаватора:

где H_max — высота развала пород взрывной заходки, м.

Подставим в 1.1:

Ширина экскаваторной заходки:

где R_чу — радиус черпания экскаватора на уровне стояния, м.

Сменная эксплуатационная производительность экскаватора:

где E — ёмкость ковша экскаватора, м³;

T_см — продолжительность рабочей смены, час;

k_н — коэффициент наполнения ковша экскаватора;

k_р — коэффициент разрыхления горной массы в ковше экскаватора;

k_и — коэффициент использования экскаватора во времени;

t_ц — продолжительность рабочего цикла экскаватора, с.

Годовая эксплуатационная производительность экскаватора:

где n_см — количество смен работы экскаватора в сутки, смен;

N_эг — 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 n_сп — коэффициент резерва экскаваторов.

2. Выбор модели драглайна (для экскавации вскрышных пород)

Выбираем драглайн ЭШ-13/50У Годовая производительность драглайна:

где E — ёмкость ковша драглайна, м³;

T_см — продолжительность рабочей смены, час;

k_н — коэффициент наполнения ковша;

k_р — коэффициент разрыхления горной массы в ковше;

k_и — коэффициент использования экскаватора во времени;

T_ц — продолжительность цикла, с.

Скорость продвижения вскрышного уступа:

где S_вс — площадь вскрышной заходки, м²:

где H — высота вскрышного уступа, м;

A_в — 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 k_р = 1,3;

2) Скорость движения груженого самосвала V_гр = 30 км/ч;

3) Скорость движения порожнего самосвала V_пор = 40 км/ч;

4) Коэффициент, учитывающий разгон и торможение автосамосвала k_раз = 1,1;

5) Продолжительность разгрузки автосамосвала t_р = 2 мин;

6) Продолжительность маневровых операций и ожидания за рейс t_м = 1 мин;

7) Коэффициент использования грузоподъёмности k_тг = 0,9;

8) Коэффициент неравномерности работы автотранспорта k_нер = 1,1;

9) Коэффициент резерва автосамосвалов n_сп = 1,15;

10) Количество вагонов в составе n = 8;

11) Коэффициент наполнения вагона-думпкара K_н = 0,975;

12) Коэффициент разрыхления горной массы в вагоне-думпкаре K_р = 1,4

13) Время разгрузки одного думпкара t_р = 2 мин;

14) Продолжительность простоя локомотивосостава в ожидании погрузки-разгрузки на обменных пунктах t_ож = 6 мин;

15) Скорость движения груженого локомотивосостава V_гх = 15 км/ч;

16) Скорость движения порожнего локомотивосостава V_пх = 25 км/ч;

17) Коэффициент запаса K_з = 1,1;

18) Станционный интервал, необходимый для выполнения операций по приёму, отправления и пропуску поездов? = 3 мин;

19) Коэффициент резерва локомотивосоставов K_р = 1,3;

20) Максимальный уклон для железнодорожных путей = 0,04 (40‰).

1. Расчёт параметров автомобильного транспорта (для транспортировки полезного ископаемого)

Выбор модели автосамосвала:

E = 12,5 м³

где V_аг — 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 G_т — техническая грузоподъёмность автосамосвала, т;

G_ф — вес груза, фактически перевозимого автосамосвалом при погрузке с «шапкой», т;

V_а.ш. — вместимость кузова автосамосвала при погрузке с «шапкой», м³;

p — насыпной вес 1 м³ пород, т:

где ?_р — плотность породы в массиве;

k_р — коэффициент разрыхления пород при погрузке.

Выбираем автосамосвал БелАЗ-75 199

Продолжительность рейса автосамосвала:

где t_п — продолжительность погрузки автосамосвала, мин;

t_р — продолжительность разгрузки автосамосвала, мин;

t_гр — продолжительность движения груженого автосамосвала, мин;

t_пор — продолжительность движения порожнего автосамосвала, мин;

t_м — продолжительность маневровых операций и ожидания, мин.

Продолжительность погрузки автосамосвала:

где V_а — фактическая вместимость кузова автосамосвала, м³;

t_ц — продолжительность рабочего цикла экскаватора, сек;

k_э — коэффициент экскавации:

Продолжительность движения груженого и порожнего автосамосвалов:

где L_гр — длина пути в грузовом направлении, км;

L_пор — длина пути в порожнем направлении, км;

V_гр — скорость движения груженого автосамосвала, км/ч;

V_пор — скорость движения порожнего автосамосвала, км/ч;

k_раз — коэффициент, учитывающий разгон и торможение автосамосвала.

Таким образом, продолжительность рейса автосамосвала:

Эксплуатационная производительность автосамосвала:

где Т_см — продолжительность рабочей смены, ч;

k_тг — коэффициент использования грузоподъёмности.

Количество автосамосвалов, необходимых для обслуживания экскаватора:

Суточный грузооборот карьера по горной массе:

где N_га — количество суток работы автотранспорта в год.

Рабочий парк автосамосвалов, обеспечивающий суточный грузооборот карьера:

где G_кс — суточный грузооборот карьера, т/сут;

k_нер — коэффициент неравномерности работы автотранспорта

n_см — количество смен работы экскаватора в сутки.

Инвентарный (списочный) парк автосамосвалов:

где n_сп — 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 E_д — вместимость кузова вагона-думпкара, м³;

E_э — ёмкость ковша экскаватора-драглайна, м³.

Выбираем думпкар ВС-136

Фактическая масса груза в одном вагоне думпкара:

где K_н — коэффициент наполнения вагона-думпкара;

K_р — коэффициент разрыхления горной массы в вагоне-думпкаре;

? — плотность вскрышной породы, т/м³.

Действительная масса груза в локомотивосоставе:

где n — количество вагонов в составе, шт.

Действительная масса груза в ковше экскаватора:

где K_н — коэффициент наполнения ковша экскаватора-драглайна;

K_р — коэффициент разрыхления горной массы в ковше экскаватора-драглайна;

Продолжительность погрузки локомотивосостава:

где q_с — действительная масса вскрышной породы в локомотивосоставе, т;

q_э — действительная масса вскрышной породы в ковше экскаватора-драглайна, т;

t_ц — продолжительность рабочего цикла экскаватора, мин;

Продолжительность разгрузки локомотивосостава:

где t¹_р — время разгрузки одного думпкара (при одновременной разгрузке думпкаров t¹_р = t_р), мин.

Продолжительность движения гружёного и порожнего локомотивосостава соответственно:

где L — средневзвешенная длина транспортирования, км;

V_гх — скорость движения груженого локомотивосостава, км/ч;

V_пх — скорость порожнего груженого локомотивосостава, км/ч;

Продолжительность рейса локомотивосостава:

где t_п — продолжительность погрузки локомотивосостава, ч;

t_р — продолжительность разгрузки локомотивосостава, ч;

t_гх — продолжительность движения груженого локомотивосостава, ч;

t_пх — продолжительность движения порожнего локомотивосостава, ч;

t_ож — продолжительность простоя локомотивосостава в ожидании погрузки-разгрузки на обменных пунктах, ч;

Количество рейсов за смену:

где T — продолжительность смены, час.

Время обмена составов:

где? — станционный интервал, необходимый для выполнения операций по приёму, отправлению и пропуску поездов, мин;

L' - расстояние от забоя до обменного пункта:

где L_ф — длина фронта работ (вдоль карьерного поля), км;

L_о — длина обменного пункта:

где l_д — длина вагона-думпкара, м; K_з — коэффициент запаса;

Количество составов, обеспечивающих работой 1 экскаватор:

Рабочий парк локомотивосоставов:

где n_э — количество работающих экскаваторов-драглайнов, шт.

Инвентарный парк локомотивосоставов:

где K_р — коэффициент резерва.

Пропускная способность ограничивающего перегона-участка, через который проходит грузопоток всего карьера при однопутевой схеме:

где L_с — 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 T_пз = 0,6 ч

2) Коэффициент использования бульдозера во времени k_и = 0,8

3) Коэффициент разрыхления отсыпанной породы k_ро = 1,3

4) Коэффициент, учитывающий уклон на участке работы k_ук = 1,0

5) Коэффициент, учитывающий потери породы в процессе работы бульдозера k_пт = 0,945

6) Продолжительность рабочего цикла бульдозера t_рц = 50 с

7) Угол естественного откоса породы, перемещаемой бульдозером? = 30?

8) Коэффициент запаса k_з = 0,7

1. Выбор модели бульдозера, фронта разгрузки отвала и числа бульдозеров

Выбираем бульдозер, соответствующий техническим характеристикам выбранного вагона-думпкара ВС-136:

Суточный вскрышной грузопоток карьера:

где А_в — годовая производительность карьера по вскрыше, м³/год;

N^в_г — количество суток работы отвала в год.

Сменная эксплуатационная производительность бульдозера:

где T_см — продолжительность рабочей смены, ч;

T_пз — продолжительность подготовительно-заключительных операций, ч;

k_и — коэффициент использования бульдозера во времени;

k_ро — коэффициент разрыхления отсыпанной породы;

k_ук — коэффициент, учитывающий потери породы в процессе работы бульдозера;

k_пт — коэффициент, учитывающий потери породы в процессе работы бульдозера;

t_рц — продолжительность рабочего цикла бульдозера, с;

V_пр — объём породы в плотном теле, перемещаемый отвалом бульдозера:

где l_об — длина отвала бульдозера, м;

h_об — высота отвала бульдозера, м;

? — угол естественного откоса породы, перемещаемой бульдозером.

Количество бульдозеров в работе:

где n_см — число рабочих смен в сутки отвального цеха, смен.

Инвентарный парк бульдозеров:

где N_б.рем. — ремонтный парк бульдозеров, шт.;

N_б.рез. — резервный парк бульдозеров, шт.

V. Итоговая таблица необходимого парка горного и транспортного оборудования

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.

1. Шпанский О. В. — Производительность и границы карьера. Л., ЛГИ — 1983 г.

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

3. Шпанский О. В., Лигоцкий Д. Н., Борисов Д. В. — Проектирование границ открытых горных работ, СПб — 2003 г.