Выбор бурового оборудования осуществляется с учётом его целесообразного применения, оценки достоинств и недостатков, его стоимости, а также стоимости запасных частей.

Принятое оборудование должно отвечать следующим основным требованиям:

1. Обеспечивать заданную производительность;

2. Обеспечивать высокую надёжность;

3. Обеспечивать минимальную трудоёмкость и стоимость;

4. Обеспечивать экологичность окружающей среды.

5. Иметь простоту в управлении.

6. Обеспечивать безопасность в работе.

7. Сочетаться с другим оборудованием.

Учитывая крепость буримых пород, а также производительность рудника принимается самоходное оборудование. Самоходные бурильные установки позволяют наиболее полно решать вопросы комплексной механизации бурения шпуров, исключая ручной труд и улучшая санитарно-гигиенические условия работы, и, кроме того, они частично механизируют или облегчают выполнение таких операций, как осмотр и крепление забоя, заряжание шпуров, оборка кровли и др.

Наибольшее распространение получили механические способы, которые по характеру приложения силовых нагрузок и работы инструмента в забое разделяются на четыре способа:

1. Ударный;

2. Вращательный;

3. Ударно-вращательный;

4. Вращательно-ударный.

Область применения и тип используемого оборудования при различных способах бурения.

Таблица 1

Учитывая крепость полезного ископаемого и вмещающих пород равных 11 соответственно для дальнейших расчётов принимаем машины вращательно-ударного бурения.

Так как в разделе мы сделали вывод, что бурение будет ударно-вращательное и система разработки данного месторождения предусматривает применение самоходного бурового оборудования на пневмоколесном ходу, относительная дешевизна новых отечественных машин, стоимость и доступность запасных частей к ним, а также относительная простота обслуживания и технического ремонта. Предварительный выбор бурового оборудования можно сделать по следующим критериям выбора:

При данной крепости отбойка производится буровзрывным способом, бурение вращательно ударное. Так как породы вязкие монолитные целесообразно применять буровые коронки марки КДП 65-38 (коронка долотчатая пластинчатая) армированные твердым сплавом ВК-15, корпуса коронок изготавливаются из легированной стали 30ХГТ, диаметром корпуса коронки 40 мм.

Для колонковых перфораторов используют составные буры, стоящие из съемного хвостовика, штанги, соединительной муфты и буровой коронки. штанги изготавливают из пустотелых заготовок круглого сечения с внешнем диаметром окружности 38мм. Металлом для изготовления штанг является сталь марки 55С2.

4.3 Расчет параметров бурения

Аналогично рассчитываются установки БК - 5Д.

Во время эксплуатации бурильных машин обязательно выполнение ежесменного обслуживания, регулярного технического обслуживания, текущих и капитальных ремонтов.

очистной буровой рудник оборудование

Ежесменное обслуживание включает смену воды в жидкостном нейтрализаторе, проверку уровня и долив масла; смазку отдельных узлов. В ежедневное обслуживание, выполняемое в межсменное время, входит заправка машины топливом, водой, маслом; очистка воздушных фильтров, проверка состояния шин.

Основные требования по эксплуатации и меры безопасности при использовании пневматических перфораторов. Основное требование по эксплуатации ударно-поворотных бурильных машин соответствие типа бурильной машины крепости горных пород. В процессе эксплуатации во избежание отказов в работе и для увеличения сроков службы машин их в соответствии с указаниями заводской инструкции необходимо своевременно промывать и смазывать. Разбирать перфоратор необходимо в шахтной мастерской не реже одного раза в месяц.

Перед присоединением перфоратора к сети со сжатым воздухом воздухоподводящий рукав необходимо продуть сжатым воздухом для освобождения его от механических частиц и влаги. Во время бурения ось перфоратора должна совпадать с осью шпура. Несоблюдение этого правила может привести к поломке хвостовика бура и преждевременному износу поворотной муфты.

При забуривании шпура нельзя поддерживать вращающийся бур непосредственно руками, застрявшие буры необходимо извлекать из шпура специальными ключами.

Отсоединять от перфоратора воздухоподводящий рукав можно только после перекрытия воздухопровода.

Все соединения воздухоподводящего рукава должны быть надежными, исключать срыв и возможное вследствие этого травмирование обслуживающего персонала. Работать на перфораторе разрешается при использовании средств защиты от шума, вибрации и пыли.

5. Оборудование для доставки руды

1. Обеспечивать заданную производительность;

2. Обеспечивать высокую надёжность;

3. Обеспечивать минимальную трудоёмкость и стоимость;

4. Обеспечивать экологичность окружающей среды.

Основные преимущества доставки руды самоходным оборудованием: высокая производительность; мобильность; исключаются вспомогательные работы по переносу, монтажу и демонтажу даже при непостоянстве рабочих мест; универсальность (одни и те же машины используются на очистных и подготовительных работах).

Основные недостатки: высокая стоимость оборудования и запасных частей; сравнительно малый срок службы дизельных машин (3-6 лет); длительные ремонты, в связи, с чем обычно лишь около 1/3 - 1/2 машин готовы к эксплуатации; расход воздуха на проветривание при дизельном оборудовании может возрастать до 1,5-2 раза, что не только увеличивает расход энергии, но и требует строительства дополнительных вентиляционных стволов на крупных шахтах; увеличенное (12 м² и более) сечение выработок для движения и работы мощных машин; сложность обслуживания и ремонта машин, особенно дизельных, требует высокой квалификации рабочих.

Тем не менее, отечественной и зарубежной практикой установлено, что при взрывной отбойке достоинства самоходного оборудования настолько существенны, что на сегодня его можно считать лучшим из имеющихся средств механизации доставки руды в подходящих для его использования горнотехнических условиях.

Распространение получили в основном следующие машины или комплексы:

погрузочно-доставочные машины;

погрузочные (или погрузочно-доставочные, используемые как погрузчики) машины в комплексе с автосамосвалами;

экскаваторы в комплексе с автосамосвалами, а также с бульдозерами или легкими погрузочно-доставочными машинами для зачистки дорог и почвы очистных камер;

бульдозеры;

самоходные скреперные машины;

самоходные вагоны в комплексе с погрузочными машинами или комбайном и бункер - перегружателем.

Для данной системы разработки и её условий рассмотрим следующие варианты машин и комплексов: ПД, ПТ, самоходные вагоны в комплексе с погрузочными машинами или комбайном.

Критерий выбора:

1. Обеспечивать заданную производительность;

2. Маневренность, мобильность

3. Малая металлоемкость то есть их масса

4. Просты в эксплуатации и ремонте

5. Тип привода с точки зрения экономики

6. Стоимость машин;

7. тип ходовой части

8. число обслуживающего персонала

Критерии выбора

Выбор оптимального варианта доставки руды определяется техническим расчетом и представлен ниже.

Для условий проектируемого рудника предварительно принимаются погрузочно-доставочные машины. Данные машины предназначены для погрузки и транспортирования отбитой горной массы, погрузки её в рудоспуски (транспортные средства), а также выполнения работ по зачистке и устройству дорог, доставке оборудования и материалов.

Особенностями современных мощных машин данного типа являются универсальность (возможность выполнения нескольких основных и вспомогательных функций), пневмошинный ход и дизельный привод.

Широкое применение в погрузочно-транспортных машинах получил дизельный привод. Машины с ДВС обладают большой мощностью, экономичностью, просты по конструкции, обеспечивают легкость управления и плавность регулировки скоростей в широком диапазоне. Дизельный привод хорошо приспособлен для работы в условиях изменяющихся нагрузок. Основное преимущество данного привода перед электрическим - независимость от источника электроэнергии. Большими недостатками транспортировки полезного ископаемого машинами с ДВС являются, во-первых, образование токсичных газов при сгорании топлива, требующее специальных мер по нейтрализации и обезвреживанию, и, во-вторых, необходимость организации подземных заправочных пунктов, а в отдельных случаях устройства подземных складов горюче-смазочных материалов и ремонтных мастерских.

Модели машин, снабженные электродвигателями, питаются от кабельной сети кабелем, намотанным на барабане от троллея или в их комбинации. В связи с этим, снижается манёвренность машин, безопасность обслуживающего персонала, и, как следствие, производительность.

Пневматический привод питается через шланг, что снижает скорость машин, он имеет невысокий КПД и используется лишь для машин легкого класса с небольшим радиусом действия.

Практика эксплуатации зарубежных погрузочно-доставочных машин на рудниках цветной металлургии доказала их преимущество перед отечественными машинами подобного типа. При прочих равных условиях достоинства первых: безотказность работы, ремонтопригодность, долговечность и сохраняемость. Достоинства отечественных машин - простота конструкции и относительно малая стоимость машин и запасных частей по сравнению с зарубежными аналогами.

Система разработки данного месторождения, физико-механические свойства руды, относительная дешевизна новых отечественных машин, стоимость и доступность запасных частей к ним, а также относительная простота обслуживания и технического ремонта, позволяют принять отечественные ковшовые погрузочно-доставочные машины типа ПД.

Учитывая рекомендации по выбору вместимости ковша в зависимости от размера кондиционного куска руды (600 - 800 мм), а также расстояние откатки руды (до 150 м), предварительно принимаются машины типа ПТ-6 и ПД-8.

Технические характеристики машин предварительно выбранных для расчета представлены в таблице 5.

Таблица 5.

Вместимость ковша машины ПД-8 должна соответствовать расчетной массе для максимальной насыпной плотности (3,6 т/м³) и размеру куска руды (600…800 мм), м³

V_k = Q / = 8/3,6 = 2,2м³

где = 2,1 т/м³ - плотность транспортируемой руды;

Q - грузоподъемность машины, т

При плотности руды 3,6 т/м³ к работе допускаются машины с основным ковшом 1,5 м³. Увеличение вместимости ковша на 5-10 % и превышение нагрузки до 5 % находятся в пределах допустимого.

Определяем конструктивную, ориентировочную массу машины для грузонесущего ковша. Т

М_т=4ЧQ^0.77 т

М_т= 4Ч8^0,77=19,8 т

Определяем усилие внедрения:

Р_вн=К_гЧК_вЧL_вн^1,25ЧВ_кЧК_шЧК_ф

где К_г =1,5 коэффициент, учитывающий крупность горной массы

К_в. =0,2 коэффициент, учитывающий вид насыпного груза

К_ш =1,2 коэффициент, учитывающий влияние высоты щебня

К_ф =1,1-1,8 коэффициент формы ковша

L_{вн -} глубина внедрения ковша в штабель

B_к - ширина ковша принимается равной длине ковша

где L _{к -} длина днища ковша

Усилие внедрения

Определяем удельную энерговооруженность

, Q_N= 27.2Ч8^0.18=39,5 кВт/т.

Определяем сцепной вес приходящийся на приводные колёса:

,

где n=1,1-1,15 коэффициент запаса

=0,7 коэффициент сцепления колёс с почвой

G_т - сила тяжести машины и расчетного количества груза в ней, Н

G = Q Ч9,81 = 19800Ч9,81 = 194238

Зная полученное усилие внедрения сравниваем с тем, которое может реализовать ходовая часть.

Выбранный типоразмер машины должен соответствовать условиям эксплуатации, обеспечивать эффективную и безопасную работу в режимах погрузки и транспортирования при движении на подъём, а также торможении на спусках.

Потребная мощность двигателя машины для погрузочного режима, кВт

N_п = [ (0,35-0,15) •соs5⁰+

+0,15•соs5⁰ + sin5⁰ + (1+0,2) •0,4] =156,3 кВт

G = Q Ч9,81 = 19800Ч9,81 =194238Н

Потребная мощность двигателя машины для транспортного режима, кВт

N_п = [0,15•соs5⁰-

sin5^{0 - (}1+0,2) •0,4] =339.6кВт

где К_и = 0,1…0,25 - коэффициент, учитывающий инерцию всех вращающихся частей привода;

а = 0,4-0,6 м/с² - ускорение (замедление) машины;

= 0,15 - коэффициент трения;

= 5⁰ - уклон подъёма (спуска) трассы;

= 0,3 …0,35 - коэффициент сцепления колес машины с рудничной дорогой;

G - сила тяжести машины и расчетного количества груза в ней, Н

G = (Q + Q_пд) Ч9,81 = (8000+ 19800) Ч9,81 = 272718 Н

= 0,68…0,72 - КПД гидромеханической трансмиссии;

V =1,0…20 км/ч - скорость движения машины по выработкам.

Вышеприведенные расчеты потребных мощностей показывают пригодность принятых машин ПД-8.

Эксплуатационная сменная производительность ПД-8, т/смену

Q_эксп = =

где:

Е = 4м³ - вместимость ковша машины;

Т = 7 ч - продолжительность работы машины в течение смены;

t_разг = 10…20 с; t_погр - время погрузки, с

К _з =0,95 коэффициент заполнения ковша

К_рем=1,1 коэффициент, учитывающий время на обслуживание машины

К_ман=1,3 коэффициент, учитывающий время на манёвры машины в забое

t_погр = t_цК_нК_манК_рем = 81,11,31,1 = 12

t_движ - время движения машины от забоя до пункта разгрузки и обратно, с

t_движ = 3600L (1/V_гр +1/V_пор) К_дв = 36000,4 (1/5 + 1/9) 1,3 = 561 с

где

L =0,4 км - длина откатки руды;

V_гр = 5 км/ч - скорость машины в грузовом направлении;

V_пор =9 км/ч - скорость машины в порожняковом направлении;

К_дв =1,25…1,3 - коэффициент, учитывающий неравномерность движения машины.

Годовая эксплуатационная производительность ПД-8, т/год

Q_эксп^г = Q_эксп• (Н-n_р) •s = 572,6Ч (305-45) •3 = 446160

Рабочий парк машин ПД-8, ед

N_раб = Q^экс_доб/Q_эксп =

Инвентарный парк машин ПД-8, ед

N_инв = N_раб/К_г =5/0,85 =6

где К_г = 0,85 - коэффициент готовности машины.

Вместимость кузова машины ПТ-6 должна соответствовать расчетной массе для максимальной насыпной плотности руды и размеру кондиционного куска руды, м³

V_k = Q / = 6/3,6 = 1,7м³

где = 3,8т/м³ - плотность транспортируемой руды;

Q - грузоподъемность машины, т

Увеличение вместимости кузова на 5 - 10 % и превышение нагрузки до 3% находится в пределе допустимого.

Выбранный типоразмер машины должен соответствовать условиям эксплуатации, обеспечивать эффективную и безопасную работу в режимах погрузки и транспортирования при движении на подъём, а также торможении на спусках.

Определяем конструктивную, ориентировочную массу машины для грузонесущего ковша. т

М_т = а_гЧQ^. т

М_т= 2Ч6=12 т

а_{г -} коэффициент равный 1,8-2

Определяем усилие внедрения:

Р_вн=К_гЧК_вЧL_вн^1,25ЧВ_кЧК_шЧК_ф

где К_г =1,5 коэффициент, учитывающий крупность горной массы

К_в. =0,2 коэффициент, учитывающий вид насыпного груза

К_ш =1,2 коэффициент, учитывающий влияние высоты щебня

К_ф =1,1-1,8 коэффициент формы ковша

L_{вн -} глубина внедрения ковша в штабель

B_к - ширина ковша принимается равной длине ковша

где L _{к -} длина днища ковша

Усилие внедрения

Определяем удельную энерговооруженность

Q_N= 27.2Ч6^0.18=37,5 кВт/т.

Определяем сцепной вес приходящийся на приводные колёса:

где n=1,1-1,15 коэффициент запаса

=0,7 коэффициент сцепления колёс с почвой

Зная полученное усилие внедрения сравниваем с тем, которое может реализовать ходовая часть.

G - сила тяжести машины и расчетного количества груза в ней, Н

G = Q_пдЧ9,81 = 10000 Ч9,81=98100Н

Потребная мощность двигателя машины для погрузочного режима, кВт на подъём

N_п = [ (0,35-0,15) •соs5⁰+

+0,15•соs5⁰ + sin5⁰ + (1+0,2) •0,4] =124 кВт

Потребная мощность двигателя машины для транспортного режима, кВт

N_п = [0,15•соs5⁰-

sin5^{0 - (}1+0,2) •0,4] =293.7кВт

где К_и = 0,1…0,25 - коэффициент, учитывающий инерцию всех вращающихся частей привода;

а = 0,4-0,6 м/с² - ускорение (замедление) машины;

= 0,15 - коэффициент трения;

= 5⁰ - уклон подъёма (спуска) трассы;

= 0,3 …0,35 - коэффициент сцепления колес машины с рудничной дорогой;

G - сила тяжести машины и расчетного количества груза в ней, Н

G = (Q + Q_пд) Ч9,81 = (6000+ 10000) Ч9,81=156960Н

= 0,68…0,72 - КПД гидромеханической трансмиссии;

V =1,0…20 км/ч - скорость движения машины по выработкам.

Вышеприведенные расчеты потребных мощностей показывают пригодность принятых машин ПТ-6.

Эксплуатационная сменная производительность ПТ-6, т/смену

Q_эксп = =

где Е_куз = 2,5м³ - вместимость кузова машины;

Т = 7 ч - продолжительность работы машины в течение смены;

t_разг = 10…20 с;

t_погр - время погрузки, с

К _з=1 коэффициент заполнения ковша

t_погр = t_цК_нК_манК_рем = 81,21,31,1= 68,64

К_ман=1,3 коэффициент, учитывающий время на манёвры машины в забое

К_рем=1,1 коэффициент, учитывающий время на обслуживание машины

t_движ - время движения машины от забоя до пункта разгрузки и обратно, с

t_движ = 3600L (1/V_гр +1/V_пор) К_дв = 36000,4 (1/3 + 1/6) 1,3= 720 с

где L = 0,15км - длина откатки руды;

V_гр =5 км/ч - скорость машины в грузовом направлении;

V_пор = 9 км/ч - скорость машины в порожняковом направлении;

К_дв =1,25…1,3 - коэффициент, учитывающий неравномерность движения машины.

Годовая эксплуатационная производительность ПТ-6, т/год

Q_эксп^г = Q_экс• (Н-n_р) •s = 321,5 (305-45) •3 = 250380

Рабочий парк машин ПТ-6, ед

N_раб = Q^экс_доб/Q_эксп =

N_инв = N_раб/К_г = 10/0,85 =12

где К_г = 0,85 - коэффициент готовности машины.

Для определения оптимального варианта доставки руды выше приведенными погрузочно-доставочными машинами составляется табл.6.

Таблица 6

Из сравнения, приведенных в таблице 5, видно, что рабочие параметры машин ПД-8 и ПТ-6 примерно одинаковые, но предпочтение отдается машинам ПД-8, ведь производительность у нее выше, чем у ПТ-6. Еще одно преимущество ПД-8 перед ПТ-6 это время разгрузки и погрузки, а это отражается на производительности, т.е. чем меньше цикл погрузки и разгрузки, тем больше производительность, и количества машин меньше, что улучшает работу в стесненных условиях. Принимаем машины ПД-8.

5.2 Специальная часть

Надежная и безаварийная эксплуатация самоходных транспортных машин в подземных условиях зависит от правильного выбора сечения откаточных выработок, гарантированных зазоров соответствующего дорожного покрытия, четкой организации движения, качественного технического обслуживания и ремонта. В откаточных выработках при длине транспортирования до 500 м обычно производят только планировку почвы с подсыпкой породной мелочи. При больших расстояниях транспортирования проезжую часть выработок оборудуют искусственным покрытием, например дробленой породой или щебнем крупностью 20-70 мм, битумно - цементной вяжущей пропиткой. В забое производят только планировку почвы, при этом скорость движения машин в забое не превышает 5-10 км/час. В зависимости от интенсивности движения в откаточных выработках организуют поточное, встречное двухстороннее и встречное одностороннее движения. Обычно применяют схему одностороннего встречного движения с разминовками через 200-250 м.

Ежесменное обслуживание включает смену воды в жидкостном нейтрализаторе, проверку уровня и долив масла; смазку отдельных узлов. В ежедневное обслуживание, выполняемое в межсменное время, входит заправка машины топливом, водой, маслом; очистка воздушных фильтров, проверка состояния шин. После пробега машиной 500 км производят первое техническое обслуживание, а после пробега 1500-2000 км - второе. В каждый из этих видов обслуживания входят предусмотренные инструкцией по эксплуатации машин определенный объем смазки, регулировка и контроль отдельных узлов машин.

Текущий ремонт, который выполняют в подземном гараже, включает в себя замену или восстановление отдельных деталей или узлов. Капитальный ремонт производят в заводских условиях.

Эксплуатацию самоходных машин должны выполнять согласно "Инструкции по безопасному применению самоходного (нерельсового) оборудования в подземных условиях". Во время эксплуатации машин особое внимание следует обращать на контроль за составом выхлопных газов дизельных двигателей" недопускать случаев травматизма от поражения током при использовании машин с электрическим приводом. Места погрузки и разгрузки, трасса движения должны быть освещены. Места разгрузки оборудуются орошением, а для рудоспусков предусматривается специальное ограждение. Для безопасного движения машин перед воротами и пересечениями выработок устанавливают дорожные знаки и светофоры.