Горные работы

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

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 .



ВВЕДЕНИЕ

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 циклично- поточной 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
1	более 8	более 35	40	55
		35 - 55	30	45
		20 - 35	20	30
2	2 - 8	более 35	40	45
		35 - 55	30	40
		20 - 35	20	30
3	до 2	любой	15	30

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)

34235360

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) 11250*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 П_б - сменная производительность бурового станка, м; - продолжительность смены, мин.; - продолжительность подготовительно-заключительных операций, мин., = 2030; - продолжительность регламентированных перерывов, мин., = 1030; Т_вп - внутрисменные внеплановые простои, мин., = 6090; - основное время, затрачиваемое на бурение 1м 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=148714,2 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=45,54м

Определить высоту (, м) развала:

(33)

Найти инвентарный парк буровых станков по формуле

0278=36 (34)

=148714,2/132*22,5=148714,2/2970=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; Т_см - продолжительность смены, ч; К_з - коэффициент влияния параметров забоя (К_з = 0,7-0,9); К_н - коэффициент наполнения ковша (К_н = 0,6-0,75); К_р - коэффициент разрыхления породы в ковше (К_р = 1,4-1,5); К_пот - коэффициент потерь экскавируемой породы (табл. 17); К_у - коэффициент управления, зависящий от порядка отработки забоя, квалификации машиниста, наличия средств контроля и автоматики (табл.17); К_и - 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 п_к 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 отвалообразо- вания.

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.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

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.

Размещено на Allbest.ru