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

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

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

. ПОДГОТОВКА ГОРНЫХ ПОРОД К ВЫЕМКЕ

.1 Выбор способа подготовки горных пород к выемке

.2 Определение параметров взрывных работ

.3 Определение парка буровых станков карьера

. ЭКСКАВАЦИЯ

.1 Выбор модели экскаватора

. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ ГОРНОЙ МАССЫ

.1 Автомобильный транспорт

. БУЛЬДОЗЕРНОЕ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕ

.1 Обоснование параметров отвала

.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 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- высота уступа, м- 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

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:

ŋ = (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_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 υ_б - техническая скорость бурения, м/ч

Списочное количество буровых станков

где n =1,2 - коэффициент резерва

 - для полезного ископаемого

 - для вскрышных работ

2. ЭКСКАВАЦИЯ

.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_y =10,5 м, А=16,8 м

Выбираем экскаватор типа ЭКГ-4Ус в 2 заходки

Таблица 2.

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

.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:

_т >

где G_т - техническая грузоподъемность автосамосвала, т_ф - вес груза, фактически перевозимого автосамосвалом, т_н - коэффициент наполнения кузова автосамосвала, 0,9-1,05

γ - 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

Выбираем автосамосвал марки 7540 для транспортирования вскрышных пород.

Таблица 4 Технические характеристики автосамосвала БелАЗ-7540

Продолжительность рейса автосамосвала:

где t_р - продолжительность разгрузки автосамосвала, мин_п - продолжительность погрузки автосамосвала, мин_гр - продолжительность рейса груженого автосамосвала, мин_пор - продолжительность движения порожнего автосамосвала, мин_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_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_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_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_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_нер =1,1 - коэффициент неравномерности работы автотранспорта_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

.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.

.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

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.

) 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.

) Выбран экскаватор ЭКГ-4Ус, необходимое количество - 5 штук, списочное - 6.

) 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.

) Для образования отвала выбран бульдозер ДЗ-158. Количество бульдозеров в работе - 12, списочное число бульдозеров - 17.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1)   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.

2)   Ржевский В.В. Открытые горные работы. Учебник для вузов, ч.1. Производственные процессы. - М.: Недра, 1985.

3)   Шпанский О.В., Буянов Ю.Д. Технология и комплексная механизация добычи нерудного сырья для производства строительных материалов. - М.: Недра, 1996.