Технологические схемы ведения горных работ.

Экскаваторный способ разработки месторождения

Пример:

В курсовой проект пояснительная записка должна быть обрамлена с применением картонной обложки или пластиковым скоросшивателем для делопроизводства.

1. Методика выполнения пояснительной записки курсового проекта.

Основные вопросы, касающиеся курсового проектирования горных работ, должны быть проработаны в процессе изучения профессионального модуля, при выполнении практических работ.

При выполнении курсового проекта студент должен творчески подходить к излагаемым вопросам, критически анализировать и принимать оптимальные решения

6.1. Пояснительная записка курсового проекта.

Введение.

В этом разделе необходимо показать роль горного дела в решении народнохозяйственных задач страны, значение полезного ископаемого в народном хозяйстве России

Перспективы развития открытого способа развития разработки месторождений полезных ископаемых.

Необходимо четко сформулировать цель курсового проекта

Объем раздела не должен превышать 1 - 2 страницы. Материал для вве­дения можно найти в специальной литературе, а также в периодической печати (газеты журналы).

1. Системы открытой разработки.

1.1.Характеристики систем разработки.

Характеристики систем разработки по данным конкретного задания курсового проекта (для вскрышных и добычных работ).

1.1.1. Выбор и обоснование системы разработки.

- простая бестранспортная система разработки с экскавацией пород драглай­ном (гидравлическим экскаватором, мех. лопатой), расположенным на кровле вскрышного уступа;

- сложная бестранспортная система разработки с переэкскавацией пород драглай­ном (гидравлическим экскаватором, мех. лопатой)

- транспортная система разработки с экскавацией механической лопа­той (гидравлическим экскаватором) в железнодорожный транспорт;

- транспортная система разработки с экскавацией механической лопа­той (гидравлическим экскаватором) в автомобильный транспорт.

Принять схему движения транспорта:

· тупиковая,

· петлевая,

· прямолинейная.

Обосновать выбор характеристики систем разработки:

· Порядок отработки вскрышных и добычных блоков при экскавации перевалки вскрыши.

· Эффективность выбранной системы разработки, применяемых в карь­ере.

· Фронт добычных и вскрышных работ. Направление перемещения фронта работ (по простиранию или по падению). Порядок развития горных работ.

· Рабочая зона карьера.

Разделить карьер на горизонты:

Количество разрабатываемых уступов зависит от:

· мощности наносов (пласта) полезного ископаемого; если наносы (пласт) маломощные (менее 2,5-3 м), по обрабатываем в один уступ, если наносы (пласт) средний [2,5-3; 25-30 м] и мощный (более 25-30 м) , то отрабатываем в два и более уступа.

· Высота уступа (горизонта) по Единым требованиям безопасности ведения горных работ не должна превышать 30 м.

Определить количество вскрышных горизонтов (уступов).

Определить количество добычных горизонтов (уступов).

Определить общее число уступов (горизонтов):

N_общ = N_в + N_д, шт

где N_в - количество вскрышных уступов, шт.

N_д - количество добычных уступов, шт.

2. Горное оборудование.

2.1. Выбор моделей экскаватора.

Одним из основных критериев выбора экскаватора является высота забоя (уступа).

При условии безопасного ведения работ в связных породах высота забоя (Н_у) не должна превышать максимальную высоту черпания ( ) или быть равна:

Н_у ≤

где : Н_у = Н_п / n_у, м;

Н_п - мощность пород (пустых или полезных), м.

n_y - количество уступов (вскрышных или добычных), м.

Определить высоту вскрышного (вскрышных) уступов.

Определить высоту добычного (добычных) уступов.

2.2. Подбор модели экскаватора.

По технической характеристике экскаватора (механическая лопата, гидравлический, драглайн) подобрать к полученным высотам уступов и данным максимальным высотам черпания экскаватора по утверждению:

Ну ≤

Пример:

Вскрыша – бестранспортная система, следовательно на вскрышных работах драглайн (механическая лопата, гидравлический ). Назвать модель экскаватора;

Добыча – транспортная система (автотранспорт), следовательно - мех.лопата (гидравлический). Назвать выбранную модель.

Оформить основные технические параметры экскаватора (вскрышного и добычного) в таблицу.

Пример:

Таблица 1: Техническая характеристика механической лопаты ЭКГ-4,6

2.3. Производительность одноковшовых экскаваторов.

Произвести расчет производительности выбранных моделей

вскрышного и добычного экскаваторов.

Определить часовую техническую производительность экскаватора

где Е – вместимость ковша экскаватора.

К_н – коэффициент наполения ковша экскаватора (0,7-1,2).

К_раз – коэффициент разрыхления породы в ковше экскаватора (0,5-0,9).

t_ц – фактическая продолжительность рабочего цикла

(см техническую характеристику экскаватора).

Определить часовую эксплуатационную производительность экскаватора

Q_ч=Q_тех*К_n, м³/ч

где К_n – коэффициент использование экскаватора во времени (0,65-0,85).

Определить сменную производительность экскаватора

Q_см=Q_ч*Т_см, м³/см

где Т_{см –} продолжительность рабочей смены, 12 ч

Определить суточную производительность экскаватора

Q_сут=Q_см*n_см, м³/сут.

где n_см – число смен в сутки , (1;2) см.

Определяем годовую производительность экскаватора

Q_эг=Q_сут*N, м³/год.

где N – число рабочих дней в году.(245-365) дн

2.3. Выбор карьерного транспорта.

2.3.1. Выбор передвижного средства (автосамосвала или вагона).

Одним из основных критериев выбора модели карьерного транспорта является вместимость кузова (вагона).

По условию безопасной погрузки и транспортировки породы в один кузов должно входить от двух до пяти вместимости ковша экскаватора.

В зависимости от задания (по варианту) подобрать модели транспорта для вскрышных и добычных работ:

Пример:

Выбранная модель вскрышного экскаватора: ЭШ 25/100, Е_ков = 25 м³.

Выбор модели транспортного средства (вагона или автосамосвала):

Е_куз ~ [2;5] Е_КОВ, м³

Е_куз ~ [ 2;5]*25 ~ [50;125], м³

По техническим характеристикам вагонов подбираем: Вагон – думпкар ВС – 80

Оформить в виде таблицы техническую характеристику выбранного транспортного средства

Пример:

Таблица 1: Техническая характеристика вагона - думпкара ВС - 80

2.3.2. Подбор модели локомотива (для задания – Вид транспорта: железнодорожный).

По условиям безопасности транспортировки пород по карьеру в одном составе должно быть (3 ; 5) вагонов.

Т_сц/10 = (3 ; 5) * (Т + Ф), тс

где: Т_сц – сцепной вес , кН;

Т – масса тары, т

Ф – грузоподъемность вагона, т

Пример:

Для вагона - думпкара ВС – 80

Т_сц/10 = (3 ; 5) * (40 + 80) = (744; 1240), тс

Подбираем приемлемый локомотив по техническим характеристикам: ПЭ 2М.

Пример:

Таблица 3: Техническая характеристика тягового агрегата ПЭ 2М

3. Глубина и технические границы карьера.

3.1. Предельная глубину карьера, его длина и ширину по поверхности, средний коэффициент вскрыши.

Конечная глубина устанавливается при проектировании карьера. Она при разработке наклонных и крутых залежей определяет возможную производственную мощность карьера, размеры его по поверхности, общий объем извлекаемой горной массы. Для горизонтальных и пологих залежей конечная глубина определена природными условиями и меняется мало в период разработки. Современные карьеры имеют глубину до 400 м и проектируются до 800 м.

Предельную глубину карьера определить по формуле, учитывающей объ­емы пород от разноса торцевых бортов.

Конечную глубину (м) карьера определяют по формуле:

H_к = 0,163 * tgβ * ( √Р² + 12,56 * К_гр * S_у ) + Н_д , м

где β – угол наклона нерабочего борта (угол погашения борта)

с висячей стороны пласта,

принимают от 70 до 80 град.

К_гр - граничный коэффициент вскрыши,

принимают от [5÷10] м³/м³;

Р - протяженность контура (периметр угольного пласта в горизонтальном сечении),

Р = 2 (L_пр + m_r),м;

S_y - средняя площадь горизонтального сечения, м²

S_y = L_{пр *} L_пад , м²

L_пр – длина по простиранию пласта, м

L_пад - длина по падению пласта, м

Н_д - дополнительное углубление карьера без разноса бортов по по­роде, м.

Н _д =(m_г – В_д) / 2ctgg_р, м.

B_д - минимальная ширина дна карьера, принимают 30-50 м

m_г - горизонтальная мощность полезного ископаемого:

Для наклонных и крутых залежей (угол падения пласта более 8-10 градусов)

m - мощность залежи (смотри данные по заданию для курсового проекта);

φ - угол падения залежи (смотри данные по заданию дли курсового проекта);

Для горизонтальных и пологих (угол падения пласта менее или равен 8-10 градусов)

Горизонтальная мощность полезного ископаемого равна наибольшей/наименьшей длине пласта (длине по простиранию или длине по падению. Смотри данные по заданию.) в зависимости от направления движения экскаватора (смотри п.1.1.1 Направление перемещения фронта работ.).

3.2. Размеры карьера.

Размеры карьера на поверхности по простиранию и вкрест простирания залежиопределяются размерами залежи, дна карьера, глубины и углов откоса его бортов. Она устанавливается графически, реже аналитически. Форма карьера в плане обычно овальная и длина достигает 8 км, ширина - 4-5 км.

Размеры дна карьера устанавливаются оконтуриванием разрабатываемой части залежи на отметке конечной глубины карьера. Минимальные размеры дна карьера определяются условиями безопасной выемки и погрузки пород на нижнем уступе (по ширине не менее 20 м, по длине не менее 50-100 м.).

Длина по дну:

L_Д = L_пр – 2 Н_Д ctgg_р , м.

Где: g_р – угол наклона рабочего борта (угол погашения борта)

с висячей стороны пласта, 70-80 град.

Длина по поверхности:

L_П = L_Д + 2 Н_К ctgg_р , м.

Где: Н _к - конечная глубина карьера , м

Ширина по поверхности:

В_П = В_Д + 2 Н_К ctgg_р , м.

Где: B_д - минимальная ширина дна карьера, принимают 30-50 м

3.3. Объем горной массы в контурах карьера.

Общий объем горной массы в контурах карьера является важнейшим показателем, определяющим производственную мощность карьера, срок его существования и пр.

Объем горной массы в контурах карьера определяем по формуле:

V_К = (S _д * H_к + 0,5 Н² _к Р_Д ctgβ + π Н_к ³ ctg2β) / 3, м³;

где S_д - площадь дна карьера, м²

S_д = B_д * L_д , м²;

Где: Р_д - периметр дна карьера, м

P_д =2(В_д + L_Д), м;

Запасы полезного ископаемого в контурах карьера - важнейший показатель, определяющий возможный масштаб добычи, срок существования карьера и экономические результаты разработки.

Объем угля в контурах карьера приближенно определяем по формуле:

V_д = (S_у (Н_к – Н_д) + (S_У + S_д) H_Д )/ 2, м³

Объем вскрышных пород в контурах карьера:

V_B = V_гм – V_пи , м³

Средний коэффициент вскрыши:

К_ср = V_B / V_пи, м³/ м³

3.4. Производственная мощность и срок службы карьера.

Производственную мощность карьера (т/год) определяют исходя из заданного темпа углубки карьера:

, т/год

где: m – мощность залежи, м;

h_Г – годовой темп углубки карьера, м/год.

Практически темп углубки:

при погрузке в железнодорожный транспорт составляет 10-12 м/год,

при погрузке в автомобильный транспорт – 20-30 м/год.

К_ИЗ – коэффициент извлечения полезного ископаемого, К_ИЗ = 0,95-0,97;

L_Д - длина по дну, м

ρ_п.и – плотность полезного ископаемого, т/м³

для каменного угля – 1,5 т/м3

для золотоносной руды – 2,7 – 3,2 т/м3

Срок службы карьера (лет) равен:

, лет

где: Т_Р, Т_З – соответственно, время развития и затухания карьера

(Т_Р=Т_З= 1-2 года), лет;

Т_П – время работы карьера с постоянной

производственной мощностью, лет:

, лет

ρ_п.и – плотность полезного ископаемого, т/м³

для каменного угля – 1,5 т/м3

для золотоносной руды – 2,7 – 3,2 т/м3

V_пи – объем угля в контурах карьера, м³

Для последующих расчетов используют следующие годовые объемы:

ü полезного ископаемого

, м³/год

ü вскрышных пород

, м³/год

где К_ТMAX – максимальный текущий коэффициент вскрыши равен граничному коэффициенту вскрыши
(К_ТMAX = К_ГР), м³/т.

ü горной массы

, м³/год

Необходимое количество экскаваторов в работе (рабочий парк) для проведения вскрышных работ :

, шт.

Где: V_В - годовой объем вскрышных пород, перерабатываемых

карьером, м³/год.

Q_эг – годовая производительность вскрышного экскаватора , м³/год

Инвентарный парк экскаваторов для проведения вскрышных работ:

, шт.

Где: f_Э - коэффициент резерва экскаваторного парка (f_Э = 1,2-1,4).

Необходимое количество экскаваторов в работе (рабочий парк) для проведения добычных работ :

, шт.

Где: V_Г.Г - годовой объем добычных пород, перерабатываемый карьером, м³/год.

Инвентарный парк экскаваторов для проведения добычных работ:

, шт.

где f_Э - коэффициент резерва экскаваторного парка (f_Э = 1,2-1,4).

4. Процессы открытых горных работ.

4.1. Выемочно-погрузочные работы .

Выемочно-погрузочные работы представляют собой процесс отделения породы от целика или предварительно разрыхленного массива и перемещения ее в средства транспорта или отвал. Для механизации этого процесса используют одноковшовые выемочно-погрузочные машины цикличного действия и многоковшовые экскаваторы непрерывного действия.

Производительность экскавационных машин зависит от качества подготовки экскавируемых пород, транспортного оборудования, климатических условий и др. Особое влияние на производительность выемочно-погрузочных машин оказывают параметры экскаваторного забоя и технология работ.

Типы экскаваторных забоев: