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

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

Тема проекта: Выбор и обоснование типа бурового, экскавационного и транспортного оборудования при разработке условного месторождения открытым способом

Содержание

Введение

. Горнотехнические данные

. Подготовка горных пород к выемке

.1 Выбор способа подготовки горных работ к выемке

.2 Параметры взрывных работ

.3 Определение парка буровых станков карьера

. Экскавация

. Транспортирование горной массы

. Бульдозерное отвалообразование

.1 Обоснование параметров отвала

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

Заключение

Список литературы

Введение

горный буровой экскаватор автосамосвал

Наиболее древние открытые разработки камня относятся к 6-му тыс. до н.э. Полиметаллические руды для выплавки бронзы извлекались открытым способом в 4-м тыс. до н.э. в Индии, на Синайском полуострове, в районе Кавказа, в Северной Эфиопии и др. О. р. м. железных руд известна со 2-го тыс. до н.э. на Ближнем Востоке, в Индии и несколько позже в Южной Европе. В средние века в значительных масштабах осуществлялась О. р. м. руд цветных металлов в Испании (Рио-Тинто), мрамора в Италии, медных и желе руд на территории России (Урал). В 18 в. в России, вначале на Урале, а затем в Сибири, распространилась открытая разработка россыпных месторождений. В начале 20 в. в США и Германии в связи с развитием машинной техники стала бурно развиваться О.р.м. В дореволюционной России на Урале, в Кривом Роге, Сибири преобладали полумеханизированные открытые горные работы.

В настоящее время доля открытого способа разработки месторождений полезного ископаемого составляет 75% от общего процента добычи минерального сырья.

Широкое развитие открытых горных работ объясняется большими преимуществами по сравнению с подземным способом разработки:

1.   возможность применения более высокопроизводительного оборудования значительных размеров;

2.   большая безопасность работ, отсутствие стесненных условий, достаточное количество воздуха и света, что обеспечивает лучшие гигиенические условия работы и большую производительность труда.

3.   При ведении открытых горных работ удельные капиталовложения уменьшаются в 2 -3 раза, производительность труда увеличивается в 4-5 раз, меньшие потери полезного ископаемого 3-8% (вместо 20-30%). Существует возможность раздельной выемки полезного ископаемого и вскрышных пород, значительно меньше сроки строительства карьера по сравнению с шахтой (в 2-3 раза).

К основным недостаткам открытого способа разработки относят:

1.   зависимость от климатических условий;

2.   необходимость больших площадей для размещения пород, отходов карьера;

3.   возникновение многих экологических проблем в районе карьера.

4.   К основным процессам горного производства относят:

- подготовку горной массы к выемке;

выемочно-погрузочные работы;

перемещение горной массы от пунктов погрузки в пункты приема полезного ископаемого и пустых пород;

отвалообразование.

В курсовой работе по исходным данным необходимо составить проект разработки месторождения полезного ископаемого открытым способом и определить необходимое количество горнотранспортного оборудования в карьере и на отвале.

Для этого необходимо провести расчёты по буровзрывным работам, выемочно-погрузочным работам, транспортировке полезного ископаемого, а так же бульдозерному отвалообразованию. Одновременно принимать решения о применении определённых видов оборудования и машин для рационального и экономически целесообразного использования ресурсов.

1. Горнотехнические данные

Таблица 1

2. Подготовка горных пород к выемке

.1 Выбор способа подготовки горных работ к выемке

Принимается буровзрывной способ. Вертикальные скважинные заряды.

Диаметр скважины по методике треста «Союзвзрывпром»:

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

где h - высота уступа, м;

q - удельный расход ВВ; кг/м³ (q = 0,4 -г- 0,8 кг/м³).;

 - плотность заряжания, т/м³:

Выбор бурового станка.

Выбор бурового станка осуществляется по требуемому диаметру скважины, коэффициента крепости пород и требуемой глубину бурения.

Для полезного ископаемого: требуемый диаметр скважины 269,34 мм, коэффициент крепости - 6, требуемая глубина скважины - 11 м. Выбираем буровой станок шарошечного бурения СБШ-270-ИЗ.

Таблица 2. − Основные раб. параметры бурового станка СБШ-270-ИЗ

Для вскрышных пород: требуемый диаметр скважины 203,28 мм, коэффициент крепости - 8, требуемая глубина скважины - 8м. Выбираем буровой станок шарошечного бурения 4СБШ-200-40.

Таблица 3. − Основные раб. параметры бурового станка 4СБШ-200-40

2.2 Параметры взрывных работ

Линия сопротивления по подошве:

где  - диаметр скважины для выбранной модели бурового станка, м;

 - плотность заряжания, ; q - удельный расход ВВ, ;

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Проверяем величину линии сопротивления по подошве, по условию обеспечения безопасной работы бурового станка:

 - угол откоса уступа,

Для полезного ископаемого:

Так как W удовлетворяет неравенству , то принимаем значение , равное 7,41 м.

Для вскрышных пород:

Так как W удовлетворяет неравенству , то принимаем значение , равное 7,41 м. Глубина перебура:

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Длина забойки:

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Длина заряда ВВ:

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Глубина скважины:

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Расстояние между скважинами в ряду:

 - коэффициент сближения скважин.

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Величина общего заряда ВВ в скважине:

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Вместимость 1 м скважины:

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

 - диаметр скважины для выбранной модели бурового станка, дм;

 - плотность заряжания, т/м³

Проверяем массу заряда ВВ по условию вместимости его в скважину:

Для полезного ископаемого:

 (условие выполняется)

Для вскрышных пород:

 (условие выполняется)

Расстояние между рядами скважин при многорядном короткозамедленном взрывании (КЗВ):

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Ширина взрывной заходки:

 - число рядов скважин

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Высота развала:

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Ширина развала от одного ряда скважины:

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Объем взрывного блока из расчета подготовленности для экскаватора запаса взорванной горной массы на двухнедельный срок:

 - суточная эксплуатационная производительность экскаватора,

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Длина взрывного блока:

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Число скважин во взрывном блоке:

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Выход горной массы с 1 м скважина:

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

.3 Определение парка буровых станков карьера

Общая длина скважин, которую необходимо пробурить за год:

 − годовая производительность карьера по скальной горной массе, м³;

В случае, если подготовка всей горной массы в карьере осуществляется буровзрывным способом:

, м³;

где  - годовая производительность карьера по вскрышным породам, ;

 - текущий коэффициент вскрыши, м³/т;

 - годовая производительность карьера по полезному ископаемому, ;

 - годовая производительность карьера по полезному ископаемому, согласно исходным данным;

 - плотность полезного ископаемого, т/м³;

;

По полезному ископаемому:

По вскрышным породам:

Необходимое количество буровых станков в карьере:

 - сменная производительность бурового станка

 - количество смен бурения одним станком в году, смен.

Режим работы карьера - 300 суток в год

Режим работы оборудования - 3 смены в сутки

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Списочное количество буровых станков:

 - коэффициент резерва

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Полученное списочное количество буровых станков округляем до целого в большую сторону.

Для подготовки горных пород к выемке буровзрывным способом необходимо 43 буровых станков: из них для полезного ископаемого - 4, для вскрышной породы - 39.

3. Экскавация

Выбор экскаватора

Выбор модели экскаватора осуществляется на основе сопоставления технических характеристик серийно выпускаемых экскаваторов с параметрами развала пород взрывной заходки, а именно ширины и высоты.

Ширина развала - 29,34 и 22,77 м, высота развала - 8,8 и 5,6 м для полезного ископаемого и вскрышных пород соответственно. С учетом данных выбираем:

Ширина экскаваторной заходки:

 - радиус черпания экскаватора на уровне стояния, м.

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Исходя из значений высоты развала Н_p=8,8 и 5,6 м и радиуса черпания на уровне стояния R_чу=17,5 и 12,2 м для полезного ископаемого и вскрышных пород соответственно, производим выбор экскаваторов - ЭКГ-12Ус и ЭКГ-8И.

Таблица 4. − Основные раб. параметры карьерных мехлопат ЭКГ-12Ус

Таблица 5. − Основные раб. параметры карьерных мехлопат - ЭКГ-8И

Высота расположения напорного вала экскаватора, м;

Высота расположения напорного вала (Н_н.в) и максимальная высота черпания (Н_мах) экскаватора должны удовлетворять неравенству_.:

Где Н_р - высота развала пород взрывной заходки, м

Для полезного ископаемого:

где  - максимальная высота черпания экскаватора, м;

, значит выбираем экскаватор ЭКГ-12Ус

Для вскрышных пород:

где  - максимальная высота черпания экскаватора, м;

, значит выбираем экскаватор ЭКГ-8И

Сменная эксплуатационная производительность экскаватора:

 - емкость ковша экскаватора,

 - продолжительность рабочей смены, ч; Т_см=8 ч;

 - коэффициент наполнения ковша экскаватора;

 - коэффициент разрыхления горной массы в ковше экскаватора;

 - коэффициент использования экскаватора во времени;

 - продолжительность рабочего цикла экскаватора.

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Годовая эксплуатационная производительность экскаватора:

 - количество смен работы экскаватора в сутки, смен;

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Необходимое количество экскаваторов работ в карьере:

 - годовая производительность карьера по полезному ископаемому, ;

 - годовая производительность карьера по полезному ископаемому, согласно исходным данным;

 - плотность полезного ископаемого, т/м³;

;

По полезному ископаемому:

По вскрышным породам:

Списочное количество экскаваторов:

По полезному ископаемому:

По вскрышным породам:

4. Транспортирование горной массы

Выбор модели автосамосвала

Модели автосамосвала выбираются по оптимальному соотношению между емкостью кузова автосамосвала и ковша экскаватора.

Экскаватор - модель ЭКГ-12Ус

. Выбираем автосамосвал БелАЗ-7519

Таблица 6. − Техническая характеристика автосамосвала БелАЗ

Проверка возможности перевозки установленного объема горной массы выбранной моделью автосамосвала по грузоподъемности (при погрузке с «шапкой»;

Где  - техническая грузоподъемность автосамосвала, т;

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

 - вместимость кузова автосамосвала при погрузке с «шапкой», м³;

-насыпной вес 1 м³ вскрышных пород, т;

 - плотность пород вскрыши в массиве, т/м³;

 - коэффициент разрыхления пород при погрузке,

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Вес вскрышных пород, фактически перевозимых автосамосвалом при погрузке с «шапкой», т:

условие выполнено.

Вес полезного ископаемого, фактически перевозимого автосамосвалом при погрузке с «шапкой», т:

условие выполнено.

Экскаватор - модель ЭКГ-8И

Проверка возможности перевозки установленного объема горной массы выбранной моделью автосамосвала по грузоподъемности (при погрузке с «шапкой»;

Вес вскрышных пород, фактически перевозимых автосамосвалом при погрузке с «шапкой», т:

условие выполнено.

Вес полезного ископаемого, фактически перевозимого автосамосвалом при погрузке с «шапкой», т:

условие выполнено

2. Продолжительность рейса автосамосвала

где t_п - продолжительность погрузки автосамосвала, мин;

t_p =1,0 мин - продолжительность разгрузки автосамосвала, мин;

t_гр - продолжительность движения груженого автосамосвала, мин;

t_пор - продолжительность движения порожнего автосамосвала, мин;

t_м=2,0 мин - продолжительность маневренных операций и ожидания, мин.

Для полезного ископаемого:

3. Продолжительность погрузки автосамосвала:

где V_а - фактическая вместимость кузова автосамосвала, м³;

t_ц  - продолжительность рабочего цикла экскаватора, сек;

Е - емкость ковша экскаватора, м³ ;

k _э - коэффициент экскавации;

 - коэффициент наполнения ковша экскаватора;

 - коэффициент разрыхления горной массы в ковше экскаватора;

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

4. Продолжительность движения груженного и порожнего автосамосвалов

, мин

где L_гр, L_пор - длина пути соответственно в грузовом и порожнем направлении, км;

V_гр, V_пор - скорость движения соответственно груженного и порожнего автосамосвала, км/ч; (V_гр=30 км/ч, V_пор=40 км/ч);

k_раз = 1,1 - коэффициент учитывающий разгон и торможение самосвала.

Для перевозки полезного ископаемого:мин

Для перевозки вскрышных пород:мин

5. Эксплуатационная производительность автосамосвала:

где Т_см - продолжительность рабочей смены, ч;

V_а - фактическая вместимость кузова автосамосвала, м³ ;

k_тг = 0,9 - коэффициент использования грузоподъемности.

Для полезных ископаемых:

Для вскрышных пород:

6. Количество автосамосвалов, необходимых для обслуживания экскаватора:

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

7. Суточный грузооборот карьера по горной массе:

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

8. Рабочий парк автосамосвалов, обеспечивающий суточный грузооборот карьера:

где G_кс - суточный грузооборот карьера, т/ сут.;

k_нер - коэффициент неравномерности работы автотранспорта (k_нер - 1,1);

Q_а - эксплуатационная производительность автосамосвала, т/смен.;

n_{см -} количество смен работы экскаватора в сутки, смен.

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

9. Инвентарный парк (списочный) автосамосвалов:

где n_сп = 1,15 - коэффициент резерва автосамосвалов.

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

5. Бульдозерное отвалообразование

.1 Обоснование параметров отвала

Обоснование высоты отвала.

Открытая разработка месторождений полезных ископаемых связана с необходимостью выемки и перемещения значительных объемов вскрышных пород, которые складируются на специально отводимых для этой цели площадях. Насыпь, образующаяся в результате складирования вскрышных пород, называется отвалом, а совокупность производственных процессов по размещению вскрышных пород в отвал - отвальными работами. Способ отвалообразования зависит от физико-механических свойств пород, схемы механизации работ и вида транспорта.

При автомобильном транспорте наибольшее распространение получил бульдозерный способ отвалообразования. Развитие отвала принимается периферийное, отвал - одноярусный.

Высота отвала для полускальных пород согласно рекомендациям НТП составляет 40 м. В целях безопасности ведения работ ширина отвала должна быть не менее 100 м, а в пределах фронта разгрузки автосамосвала предусматривается отсыпка предохранительного вала из породы высотой 0,8 м и шириной основания 2 м.

Годовое приращение площади отвала.

где: Vв - объем вскрыши, подлежащий размещению в отвале в течении года, м³; k_р.о - остаточный коэффициент разрыхления породы в отвале, k_р.о = 1,1-1,2;

Н_о - высота отвала, м;

k_о - коэффициент, учитывающий использование площади отвала. При одноярусном отвале k_о = 0,8-0,9

.2 Выбор модели бульдозера, фронта разгрузки отвала и числа

бульдозеров

Для ведения работ на отвале, учитывая технические характеристики принятой модели автосамосвала, выбираем модель бульдозера: бульдозер-толкач ДЗ-125

Таблица 7. − Техническая характеристика бульдозера ДЗ-125

Суточный грузопоток карьера:

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород: ,

где _- годовая производительность карьера по вскрыше м³/год

 - количество суток работы отвала в год

Приемная способность 1 м длины отвального фронта:

где:  - вместимость кузова автосамосвала,

 коэффициент кратности разгрузки.

ширина кузова автосамосвала, м.

Количество автосамосвалов, разгружающихся на отвале в течении часа:

,

Где n_см - число рабочих смен в сутки

Т_см - продолжительность рабочей смены, ч

k_нер=1,3 коэффициент неравномерности работы

k_ра=1,4 коэффициент разрыхления породы в кузове автосамосвала

V_а- объем породы, перевозимой автосамосвалом за рейс, м³

Для вскрышных пород:

Для полезного ископаемого:

Количество одновременно разгружающихся на отвале автосамосвалов:

,

где: t_PA=60c − продолжительность разгрузки автосамосвала на отвале,

t_МО=(60:100)c-время на маневры автосамосвала при разгрузке отвала,

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Длина фронта разгрузки:

,

где: Ш_п = 40 м - ширина полосы по фронту, занимаемой одним автосамосвалом при маневрировании, м.

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Количество участков, на которых одновременно осуществляется разгрузка автосамосвалов:

 − длина фронта одного участка, м.

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Количество участков, находящихся в одновременной планировке:

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Количество резервных участков:

Общая длина отвального фронта:

Сменная производительность бульдозера:

 - 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. Выбираем бульдозер модели ДЗ-125

 - длина отвала бульдозера (паспортные данные), м;

 - высота отвала бульдозера (паспортные данные), м;

 - угол естественного откоса породы, перемещаемой бульдозером.

Количество бульдозеров в работе:

 - объем вскрышного суточного грузопотока,

 - производительность бульдозера,

 - число рабочих смен в сутки отвального цеха, смен

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Инвентарный парк бульдозеров:

-резервный парк бульдозеров, шт.

-ремонтный парк бульдозеров, шт.;

Для полезного ископаемого:

Для вскрышных пород:

Заключение

В результате выполнения данной работы был составлен проект отработки участка месторождения, расположенного в Кузнецком бассейне при заданных горнотехнических условиях.

Был произведён расчёт основных параметров технологических процессов при открытой разработке месторождения, таких как подготовка горной массы к выемке, экскавация, транспортирование горной массы, бульдозерное отвалообразование. Одновременно были приняты решения о применении определённых видов оборудования и машин для рационального и экономически целесообразного использования ресурсов. Был определён необходимый парк горнотранспортного оборудования.

Как итог курсовой работы, можно привести следующие важные цифры. Для подготовки горных пород к выемке буровзрывным способом необходимо 43 буровых станков: из них для полезного ископаемого - 4, типа СБШ-270-ИЗ, для вскрышной породы - 39, 4СБШ-200-40. Для выемочно-погрузочных работ необходимое количество экскаваторов для полезного ископаемого в карьере - механических лопат модели ЭКГ-12Ус в карьере - 2 единиц, для вскрышных пород - 12 типа ЭКГ-8И. Требуется 70 автосамосвалов модели БелАЗ-7519 в карьере для транспортирования горной массы (8 - для транспортирования полезного ископаемого, 62 - для вскрышных пород). Инвентарный парк бульдозеров ДЗ − в карьере - 16 единиц (для полезного ископаемого - 3, для вскрышных пород - 13).

Список литературы

1. Основы горного производства (при открытых горных работах) Методические указания по курсовому проектированию. / Сост. С.И. Фомин. Санкт-Петербургский горный институт. − СПб., 2007. − 26 с.

. Горное дело. Методические указания по курсовому проектированию. / Сост. С.И. Фомин. Санкт-Петербургский горный институт. − СПб., 2003. − 20 с.