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

Размещено на http://allbest.ru/

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 2012г.

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.

СОДЕРЖАНИЕ

• 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

ВВЕДЕНИЕ

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

Диаметр скважины, мм	Глубина вертикальных скважин, м	Коэффициент крепости породы	Техническая производительность, м/ч	Угол наклона скважины к вертикали	Масса станка, т
320	36	8-18	25-12	0; 15; 30	Н.д.

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.

Вместимость ковша, м3	4	Рабочая скорость передвижения, км/ч	н.д.
Радиус черпания на уровне стояния, м	10,5	Установленная мощность двигателя, кВт	250
Максимальный радиус черпания, м	15,5	Масса экскаватора с противовесом, т	211
Максимальная высота черпания, м	13,25	Максимальный радиус разгрузки, м	13,7
Максимальная высота разгрузки, м	9,2	Продолжительность цикла, с	29

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

Грузоподъемность, т	42
Объем кузова, м3 геометрический с «шапкой»	21 26
Габариты, мм длина ширина высота	8120 3787 3845
Радиус поворота (min), м	10,2
Погрузочная высота, мм	3805
Мощность двигателя, кВт	405
Масса, т	29,5

Выбираем автосамосвал марки 7540 для транспортирования вскрышных пород.

Таблица 4 Технические характеристики автосамосвала БелАЗ-7540

Грузоподъемность, т	30
Объем кузова, м3 геометрический с «шапкой»	15 18
Габариты, мм длина ширина высота	7133 3480 3560
Радиус поворота (min), м	8,7
Погрузочная высота, мм	3255
Мощность двигателя, кВт	309
Масса, т	21,8

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

Показатели		ДЗ-158
Базовый трактор		Т-330
Мощность двигателя		244
Длина отвала		4730
Высота отвала		1750
Масса с трактором		45,2

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.

Размещено на Allbest.ru