Проектирование погрузочного пункта рудного склада карьера

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет “Горный”

Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: Горные машины и оборудование

Тема:

Проектирование погрузочного пункта рудного склада карьера

Выполнил: Чулков Н.В.

студент гр. ГС-12-1

Руководитель проекта:

доцент Ланков П.Ю.

Санкт-Петербург - 2015

Оглавление

1. Основные показатели карьера

2.      Профиль автодороги

.        Парк транспортных машин

.        Проектировка рудного склада

Заключение

Список литературы

1. Основные показатели карьера

) Годовая производительность

Найдем годовую производительность исходя из девяти экскаваторов работающих по руде (70%). ЭКГ-5 в 1,2,5 пунктах загрузки и ЭКГ-8 в 3,4,6,7,8,9 пунктах разгрузки

Объем ковша  , черпание за 36 секунд. Принимаем число рабочих дней 300 (432 000 минут). Экскаватор черпает 10  за 72 секунды, объем породы за 1 минуту 8.33 .

Объем ковша , черпание за 30 секунд. Принимаем число рабочих дней 300 (432 000 минут). Экскаватор черпает 16  за 1 минуту. Тогда годовая производительность карьера (теоретическая):

) Стоимость руды 1,25

Графически найдем площадь трех рудных уступов, а далее объем руды находящийся в них.

 

Высота уступов 15 м

Объем руды в карьере

С учётом потерь фактический объём руды будет ,

Коэффициент потерь равен 0,9.

Находим массу всей руды в карьере, зная её плотность.

Где:

В среднем стоимость одной тонны руды составляет 20$, тогда стоимость руды в карьере составит 4 170 000 000 $

3) Срок жизни карьера

 

. Профиль автодороги

Согласно СНиП 2.05.07-91* на данном карьере необходимы дороги 2ой категории. Так как плотность пород довольно низкая - 1,5 т/м³, то для данного карьера необходимо дорожное покрытие, толщиной не менее 0,8 м из гранитного щебня крупностью 120-150мм. Длина участков дороги с одной, двумя и тремя полосами движения равны L₁= 5600м L₂=2370м L₃=300м.

Находим ширину проезжей части на разных участках дороги.

где a - ширина кузова, м;

у - ширина предохранительной полосы между наружным колесом автомобиля и кромки проезжей части, у = 1,5 м;- безопасный зазор между кузовами

х = 0,5 м

Получаем ширину дороги для одной, двух и трёх полос движения 10;18;25 метра соответственно.

Находим необходимый объём дорожного покрытия:

Средняя стоимость 1м³ щебня равна 600 руб. Значит, на всё дорожное покрытие уйдёт 51 млн. руб.

 

. Парк транспортных машин

) БелАЗ-75170

Грузоподъёмность 160 тонн

Двигатель QSK 45-C

Мощность, кВт (л.с.) 1491 (2028)

Трансмиссия электромеханическая

Дополнительные характеристики

Крутящий момент, Н*м/об/мин 7871 / 1500

Удельный расход топлива при номинальной мощности, г/кВт*ч 209

Шины 36.00R51

Трансмиссия переменно-постоянного тока

Редуктор мотор - колёс планетарный двухрядный

Подвеска пневмогидравлическая, зависимая для передней оси и ведущего моста - продольные рычаги с центральным шарниром

Тяговый электродвигатель ЭДП-600; ЭК-590

Тяговый генератор СГТ 1400-8

Тормоза (с гидроприводом) передних колес сухие однодисковые; задних колес сухие дисковые; стояночный дисковые; вспомогательный электродинамическое торможение тяговыми двигателями с принудительным воздушным охлаждением тормозных резисторов

Объем кузова, м3: геометрический 65,6, с «шапкой» 2:1 96,5, радиус поворота, м 14

Масса самосвала, кг, без груза 134000 (стандартная комплектация), полная масса 294000

максимальная скорость, км/ч  50

Габаритные размеры, мм

Длина 12300

Ширина 6830

Высота 6200

2) Экскаватор ЭКГ-5А

Параметры	ЭКГ 5А	ЭКГ 5В	ЭКГ 5Д
Вместимость ковша основного, м3	5,2
Вместимость ковшей сменных, м3	3,2; 4,6; 6,3; 7
Радиус черпания наибольший, м	14,5
Радиус черпания на уровне стояния, м	9,04
Высота черпания наибольшая, м	10,3
Радиус выгрузки наибольший, м	12,65
Высота выгрузки наибольшая, м	6,7
Радиус хвостовой части, м	6,7	6,5	6,5
Просвет под поворотной платформой, м	1,89
Длина гусеничного хода, м	5,83
Ширина гусеничной ленты, мм	900/1100/1400
Среднее удельное давление на грунт при передвижении, кгс/см2	2,1/1,72/1,3	2,19/1,79/1,52	2,1/1,72/1,3
Среднее удельное давление на грунт при передвижении, кПа	205/162/127	215/176/149	205/162/127
Наибольшее усилие на подвеске ковша, кН	-	500	500
Расчетная продолжительность цикла на угол 900, с	23	26	23
Наибольший преодолеваемый угол подъёма, рад (град)	0,2(12)
Скорость передвижения по горизонтальной площадке, км/час	0,55
Напряжение питающей сети, кВ	3; 3,3; 6; 6,6	3; 3,3; 6; 6,6	-
Тип электропривода	Г-Д с МУ *	Г-Д с МУ *	Дизель-электрический
Мощность сетевого двигателя, кВт (трансформатора, кВА)	250	250(400)
Масса рабочая, т	196	207	195

) Экскаватор ЭКГ-8И

Параметры	ЭКГ 8И
Емкость ковша для тяжелых грузов, м3	8
Емкость ковша для средних грузов, м3	10
Продолжительность цикла при работе в отвал на 90 град., с	28
Скорость перемещения экскаватора по горизонтальной площадке, км/час	0,42-0,45
Наибольший подъем преодолеваемый экс-ом при твердом грунте, град	12
Среднее давление на грунт при передвижении, кгс/см2	2,05
Мощность сетевого электродвигателя, кВт	520
Напряжение проводимого ток, В	6000/3000
Масса экскаватора с насыпным противовесом, кг	373,0
Масса противовеса, кг	27-33
Длина стрелы, м	13,35
Угол наклона, град	47
Длинна рукояти, м	11,425
Ход рукояти, м	4,3
Наибольший радиус черпания на уровне стоянки экскаватора, м	12
Наименьший радиус черпания на уровне стоянки, м	7,2
Наибольший радиус черпания, м	18,34
Высота копания при наибольшем радиусе копания, м	8,30
Высота черпания наибольшая, м	13,16
Расстояние от оси вращения экс-ра до зубьев при наивысшем положении ковша, м	16,00
Наибольший радиус выгрузки, м	16,3
Высота выгрузки при наибольшем радиусе выгрузки, м	6,10
Наибольшая высота выгрузки, м	9,2
Радиус выгрузки при наибольшей высоте выгрузки, м	14,7
Радиус вращения хвостовой части, м	7,26
Габаритная ширина кузова, м	6,512
Габаритная высота крышки, м	6,67
Габаритная высота экскаватора без стрелы, м	11,545
Просвет под поворотной платформой, м	2,765
Высота оси пяты стрелы, м	4,095
Расстояние от оси пяты стрелы до оси вращения, м	2,4
Длинна гусеничного хода, м	7,95-8,23
Ширина гусеничного хода, м	6,98
Ширина гусеничной цепи, м	1,4

) Экскаватор ЭКГ-10

ПараметрыЭКГ 10
Вместимость ковша, м3	10,0
Рабочая масса, кг	395000
Конструктивная масса, кг	334000
Масса основного ковша, кг	16200
Длина стрелы, м	13,8
Длина рукояти, м	11,1
Угол наклона стрелы, град	45
Наибольшая высота разгрузки, м	8,6
Наибольший радиус разгрузки, м	16,3
Наибольшая высота копания, м	13,5
Наибольший радиус копания, м	18,4
Наибольший радиус копания на уровне стояния, м	12,6
Просвет под поворотной платформой, м	2,7
Высота по кабине, м	8,6
Расстояние от оси пяты стрелы до центра вращения, м	2,4
Среднее давление на грунт при передвижении, кПа	216
Наибольшее усилие на подвес ковша, кН	0,8
Номинальная мощность: - сетевого двигателя, кВт- трансформатора, кВт	800 160
Расчетная продолжительность цикла, с	26

5) Трассы автосамосвалов

Пример расчета времени цикла автосамосвала для 1 пункта загрузки:

По чертежу находим длину подъема 0,35 км, длину горизонтальной части 1.4 км и длину поворотов 0,22 км. Затем находим время, затрачиваемое на каждый участок в груженом и порожнем состоянии в минутах:

Таблица 1

Номер пункта загрузки	Длина порожнего хода. км	Длина груженого хода. км	Общая длина. км	Время прохождения трассы. мин
1	1.8	1.8	3.6	14
2	2.1	2.1	4.2	15
3	1.5	1.5	3.0	12
4	1.3	1.3	2.6	11
5	1.1	1.1	2.2	11
6	1.7	1.7	3.4	13
7	1.9	1.9	3.8	14
8	2.2	2.2	4.4	16
9	1.6	1.6	3.2	13

) Количество автосамосвалов БелАЗ 75170

Вместимость кузова автосамосвала составляет от 65,6  до 96,5 , а грузоподъемность от 154-160 т. Экскаваторы выдают ЭКГ-5 8.33  породы за 1 минуту, а ЭКГ-8 16  за 1 минуту. Учитывая массу груза и вместимость кузова, примем следующие значения:

время загрузки автосамосвала рудой - 11 минут (ЭКГ-5) и 6 минут (ЭКГ-8)

объем перевозимой руды 1 самосвалом за один цикл - 90

- время загрузки автосамосвала пустой породой - 10 минут

объем перевозимой породы 1 самосвалом за один цикл - 90

Общее количество автосамосвалов выбираем исходя из времени цикла одного самосвала, времени затраченного на его загрузку, маневры на разворот и подачу.

Время затраченное на манёвры за весь цикл и разгрузку 3 минуты.

Рассмотрим на примере 1 пункта загрузки. Где время цикла одного самосвала составляет 28 минут, а время на загрузку 11 минут.

n1	n2	n3	n4	n5	n6	n7	n8	n9
2	2	3	2	2	3	3	3	3

Найдём загруженность экскаваторов

Где N- количество самосвалов на загрузочный пункт;

- время загрузки одного самосвала;

-время цикла.

Номер пункта загрузки	Время движения, мин	Время загрузки, мин	Время цикла, мин	Загруженность экскаваторов, %	Производительность бульдозеров, %
1	14	11	28	78	77
2	15	11	29	75	77
3	12	6	21	85	80
4	11	7	20	70	80
5	11	11	25	85	77
6	13	6	22	80	80
7	14	6	24	75	80
8	16	6	26	70	80
9	13	6	22	80	80

И того для бесперебойной работы на карьере понадобится 23 автосамосвалов марки БелАЗ 75170.

) Срок жизни карьера по производительности автосамосвалов

Производительность автосамосвалов

P1	P2	P3	P4	P5	P6	P7	P8	P9
280	260	372	390	312	350	325	300	350

 

,

 

где  - объем породы в карьере, м³

         - годовая производительность самосвалов, м³/год

автодорога транспортный рудный склад

,

 

где  - производительность одного самосвала на -том пункте загрузки, т/ч

n - количество самосвалов работающие на -том пункте загрузки

 - плотность руды, т/м³

Производительность бульдозера

где Т_см = 24 ч - время смены;

V_п.в = 7 м³ - объём призмы волочения;

k_р = 1,5 - коэффициент разрыхления;

k_в = 0,65 - коэффициент использования бульдозера по времени;

Т_ц = 28с;

м³ - часовая производительность бульдозера;

Рабочий парк бульдозеров:

V₅=12 000 м³ V₈=23 000 м³ - суточный объём бульдозерных работ для ЭКГ-5 и ЭКГ-8 соответственно.

Количество бульдозеров принимаем 20 бульдозеров, т.к. могут быть простои на ремонт и техническое облуживание бульдозера.

8) Затраты на топливо и электроэнергию

Расход топлива:

Удельный расход топлива бульдозеров при номинальной мощности - 204 г/кВтч, тогда:

Всего 20 бульдозеров, которые работают 22 часа в сутки, значит общий объём топлива, который они будут тратить, равен - 19 360 л/сутки, или 5 800 000 л/год. Количество грейдеров в 4 раза меньше, а их расход в 2 раза меньше чем у бульдозеров. Значит, объём топлива, который потратят грейдеры, равен 725 000л/год.

Удельный расход топлива самосвалов при номинальной мощности - 209 г/кВтч, тогда:

Всего 23 самосвалов, которые работают 22 часа в сутки, значит общий объём топлива, который они будут тратить, равен - 124 000 л/сутки, или 37 200 000 л/год. Так же за всё время действия карьера на каждый самосвал потребуется 5 комплектов шин, их общая стоимость равна 600 млн. руб.

Цена дизельного топлива - 30.1 р/л, получаем 1 100 млн. рублей на д.т. для самосвалов в год. Или 4 700 млн. рублей на все время жизни карьера.

Расход электроэнергии: По условию в карьере работают 9 экскаваторов время работы 22 ч, цена за электроэнергию 2,6 руб./кВт*ч.

	Экскаватор ЭКГ-5	Экскаватор ЭКГ-8И	Экскаватор ЭКГ-10
Мощность сетевого двигателя, кВт	250	520	800
Средняя мощность двигателя	80%	80%	80%

Получаем затраты на электроэнергию для экскаваторов - 72 млн. руб./год или 300 млн. руб. на срок жизни карьера.

) Общее количество техники, включая побочную и ее стоимость

Название	Модель	Кол-во	Цена за шт. руб.	Общая цен. млн. руб.
Экскаватор	ЭКГ-5А	9	4,000,000	36
Экскаватор	ЭКГ-10	2	100,000,000	200
Экскаватор	ЭКГ-8И	3	50,000,000	300
Автосамосвал	БелАЗ-75170	23	80,000,000	1 840
Бульдозер	Четра Т-11	20	4,500,000	90
Грейдер	ГС-25.09	5	10,000,000	50
Подъемный кран	Liebherr LTM1040-1	3	10,000,000	30

10) Затраты на добычу и транспортировку руды

Цена дизельного топлива - 30.1 р/л, получаем 1 100 млн. рублей на д.т. для самосвалов в год. Так же за всё время действия карьера на каждый самосвал потребуется 5 комплектов шин, их общая стоимость равна 600 млн. руб.

Стоимость транспортировки руды составляет:

Количество людей, работающих в карьере - 201 чел. Средняя заработная плата - 40000 руб./мес. Сумма затрат на электроэнергию и топливо составляет 8 490 млн. руб., на закупку и ремонт техники 3 500 млн. руб., на дорожное покрытие 51 млн. руб., на заработную плату 405 млн. руб.

Затраты по добыче руды за все время работы карьера:

Себестоимость руды:

 

. Проектировка рудного склада

По условию склад вмещает руды на 16 часов. Используя данные из пункта расчета годовой производительности карьера, определим, что за 16 часов на склад поступает 80 000  руды.

Склад представляет собой площадку. В результате складирования руды образуется возвышенность трапециевидной формы. Углы откоса породы и руды соответственно 23° и 25°. Объем руды находится графически.

Высота склада Н - 12 метров, а площадь сечения 400  . С одной стороны к складу организован подъезд самосвалов, с другой стороны организован подъезд поездов. На площадке работают экскаваторы ЭКГ-10 и бульдозеры.

График изменения производительности карьера

Так как уступы отрабатываются поочерёдно, то после отработки уступа вся техника должна переместиться на следующий уступ. На перемещение техники и строительства нового дорожного покрытия потребуется время. Производительность в эти периоды будет ниже, так как часть техники не будет занята добычей полезного ископаемого.

 

 

На рисунке ниже показано направление перемещения экскаваторов после отработки первого уступа.

 

 

Заключение

В курсовом проекте был начерчен план рудного карьера, состоящего из 3 уступов. Нижняя отметка карьера -31 метров. Были выбраны пункты загрузки (всего 9) оборудование для загрузки и транспортировки породы. Рассчитан срок службы карьеры и стоимость добываемой руды. Проложены трассы автосамосвалов и спроектирован рудный склад. Вместимостью на 16 часов. Так же была подобрана вспомогательная техника и подсчет ее стоимости.

 

 

Список литературы

1) http://kuzbassbelauto.com/pictures/BELAZ-75305.pdf

2)      http://www.ekg-5.com/performance_attributes/ekg-5

)        Беликов А.А Ланков П.Ю. Горные машины и оборудование. Расчет карьерного автомобильного /транспорта: Методические указания СПБ 2008. 24с.

)        http://traktorbook.com/ekskavator-ekg-5a/