Открытая разработка месторождений полезных ископаемых

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московский государственный открытый университет

Губкинский институт (филиал)

Кафедра техники и технологии горного производства

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: «Основы горного дела»

На тему: «Открытая разработка месторождений полезных ископаемых»

Проверил: Карпов В.В.

Губкин

2009 г

Содержание

1. Задание на курсовой проект

2. Исходные данные

3. Физико-технические свойства

4. Расчет параметров карьера.

4.1 Определяем горизонтальную мощность залежи

4.2 Определение периметра дна карьера

4.3 Определяем площадь дна карьера

4.4 Определяем глубину карьера по формуле профессора Боголюбова Б.П

4.5 Угол откоса борта карьера

4.6 Определяем объем полезного ископаемого максимально извлекаемого из карьера в конечных контурах

4.7 Определяем объем горной массы в контурах карьера (м3)

4.8 Объем вскрыши

4.9 Коэффициент вскрыши (средний промышленный)

4.10 Размеры карьера на дневной поверхности

5. Определение срока службы карьера

6. Определяем показатели трудности осуществления основных производственных процессов

6.1 Показатель трудности разрушения породы (рр)

6.2 Показатель трудности бурения породы

6.3 Взрываемость горных пород

7. Подготовка горных пород к выемке

7.1 Расчет параметров буровзрывных работ

7.2 Параметры развала

7.3 Выбор типа бурового станка

8. Расчет параметров выемочно-погрузочных работ

8.1 Выбор экскаватора

8.2 Определяем параметры забоя

8.3 Расчет производительности экскаватора

8.4 Определение парка экскаваторов

9. Расчет параметров перемещения груза в карьере

9.1 Железнодорожный транспорт

9.2 Расчет полезной массы поезда

9.3 Расчет провозной и пропускной способности пути

9.4 Расчет подвижного состава железнодорожного транспорта

9.5 Расчет парка подвижного состава автотранспорта

10. Отвалообразвание вскрышных пород

11. Сводная таблица показателей курсового проекта

Используемая литература

1. Задание на курсовой проект

В курсовом проекте «Разработка месторождения полезного ископаемого открытым способом», рекомендуется изложить решение 7-8-и задач, относящихся к основным технологическим процессам горного производства:

· Рассчитать параметры карьера;

· Определить коэффициент вскрыши;

· Рассчитать показатели:

o р_р - трудности разрушения пород вскрыши и полезного ископаемого;

o р_б - трудности бурения;

o взрываемости пород вскрыши и полезного ископаемого (эталонный удельный расход ВВ, г/м³);

· Выполнить расчет буровзрывных работ:

o выбор бурового станка, определение качества буровых станков;

o расчет параметров взрывных скважин;

o расчет проектного удельного расхода ВВ;

o расчет массы заряда в скважине

o схема размещения зарядов на взрываемом блоке;

o паспорт буровзрывных работ в масштабе (на листе А-4);

· Выполнить расчет экскавационных работ:

o выбор экскаватора, техническая характеристика выбранного экскаватора;

o расчет производительности экскаватора;

o определение потребного парка экскаваторов;

o параметры забоя экскаватора;

o паспорт забоя экскаватора в масштабе;

· Перемещение горной массы в карьере и за его пределы:

o расчет полезной массы поезда;

o расчет пропускной и привозной способности дороги, рабочий и инвентарный парк подвижного состава;

· Отвалообразование, расчеты параметров;

· Сводная таблица применяемого основного и вспомогательного горного оборудования.

2. Исходные данные

№ п/п	Наименование показателей	Обозначение	Единицы измерения	Значение
1.	Угол падения залежи полезного ископаемого	б	градус	59
2.	Мощность наносов	hн	м	10
3.	Мощность толщи полезного ископаемого	m	м	80
4.	Размер залежи полезного ископаемого по простиранию	Lq	м	2600
5.	Граничный коэффициент вскрыши	кгр	м3/м3	5.0
6.	Грузопотоки: по вскрыше по добыче	Wв Wп.и	м3/смена м3/смена	2900 1100
7.	Вид транспорта: на вскрыше на добыче	комбинированный: автомобильный - перегрузка - ж.д. транспорт
8.	Расстояние перевозки груза: по временным путям по постоянным путям	Lпер Lпер	м м	2000 4000
9.	Угол откоса уступа: вскрыша полезные ископаемые отвалы	вв вп.и во	градус градус градус	75 80 30

3. Физико-технические свойства

№ п/п	Наименование показателей	Обозначение	Единица измерения	Величина
				вскрышных пород	наносы	Полезные ископаемые
1.	Плотность	г	н/дм3	26		30
2.	Коэффициент крепости	f		12		9
3.	Средний размер отдельности	Lср	м	1.00		0.95
4.	Коэффициент трещиноватости	кт		0.90		0.75
5.	Угол откоса борта карьера: лежащего бока висячего бока	вл вв	градус градус	41 41		41 41
6.	Влажность в массиве	W	%	1		1
7.	Предел прочности : на сжатие на сдвиг на растяжение	дсж дсдв драст	МПа МПа МПа	120 20 8		90 11 7
8.		кр		1.4		1.4

Руководящий подъем в траншеи i_р = 30 ‰

Расстояние до верхнего горизонта добычи от поверхности h = 25.

4. Расчет параметров карьера

4.1 Определяем горизонтальную мощность залежи

m_г=m/sinб, м

где m - истинная мощность,

б - угол падения залежи, градус.

m_г=80/sin59=93 м.

4.2 Определение периметра дна карьера

Р_д=(L_д+B_д)*2, м

где Р_д - периметр дна карьера, м;

L_д - длинна залежи по простиранию, м;

В_д - ширина дна карьера, изменяется в зависимости от применяемой техники (В_д =30 - 40).

Р_д=(2600+40)*2=5280 м.

4.3 Определяем площадь дна карьера

S_д=L_д*B_д, м²,

S_д=2600*40=104000 м².

4.4 Определяем глубину карьера по формуле профессора Боголюбова Б.П

Н_к=к_изв*m_г*к_гр/(ctgв_в+ctgв_л), м

к_изв=(0,95 - 0,98) - коэффициент извлечения полезного ископаемого при открытом способе разработки;

к_гр - граничный коэффициент вскрыши м³/м³;

в_в - угол откоса борта карьера в конечном положении по висячему боку;

в_л - угол откоса борта карьера в конечном положении по лежачему боку;

Если породы висячего и лежачего боков имеют равновеликие свойства и отрабатываются под одним углом откоса борта в конечном положении в_л=в_в=в_ср, тогда

Н_к=0,5* к_изв* m_г* к_гр*tgв_ср

Н_к=0.97*93*5/(2*ctg41)=196 м.

4.5 Угол откоса борта карьера

При ориентировачных расчетах можно пользоваться данными Гипроруды [стр. 18 П.И. Томаков, И.Н. Наумов; изд II е]:

Таблица 1.2.

Породы	Коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Портодьяконова	Угол откоса борта (градусы) при глубине карьера, м
		?90	?180	?240	?300	>30
В высшей степени крепкие и очень крепкие	15 - 20	60 - 68	57 - 65	53 - 60	48 - 54	43 - 49
Крепкие и довольно крепкие	8 - 14	50 - 60	48 - 57	45 - 53	42 - 48	37 - 43
Средней крепости	3 - 7	45 - 50	41 - 58	39 - 45	36 - 43	32 - 37
Довольно мягкие и мягкие	1 - 2	30 - 43	28 - 41	26 - 39	26 - 36	-
Мягкие и землистые	0,6 - 0,8	21 - 30	20 - 28	-	-	-

4.6 Определяем объем полезного ископаемого максимально извлекаемого из карьера в конечных контурах

V_п.и.=[m_г*Н_к - ((m_г - В_д)²*tgв_в/4)]*L_д, м³

m_г - горизонтальная мощность залежи, м³;

Н_к - глубина карьера в конечном положении, м;

В_д - ширина дна карьера в конечном положении, м;

в_в - угол откоса борта карьера в конечном положении, градус;

L_д - длинна залежи по простиранию, м.

V_п.и.=[93*196-(93-40) ²*tg41/4]*2600=45805613 м³.

4.7 Определяем объем горной массы в контурах карьера (м³)

V_г.м.=S_д*Н_к + Ѕ*Р_д*Н_к²*ctgв_к + 1/3*р* Н_к³*ctg²в_к

S_д - площадь подошвы карьера в конечном положении, м²;

Н_к - конечная глубина карьера, м;

Р_д - периметр дна карьера, м;

в_к - угол откоса борта карьера в конечном положении, градус;

V_г.м.=104000*196+5280*196²*ctg41/2+р*196³*ctg²41/3=141089902 м³.

4.8 Объем вскрыши

V_в=V_г.м. - V_п.и.

V_в=141089902-45805613=95284289 м³.

4.9 Коэффициент вскрыши (средний промышленный)

к_ср= (V_г.м. - V_п.и.)/ V_п.и.= V_в/ V_п.и, м³/ м³

к_ср=95284289/45805613=2.1 м³/ м³.

4.10 Размеры карьера на дневной поверхности

Площадь:

S_п.к= S_д + Р* Н_к*ctgв_в + р* Н_к²*ctgв_к, м²;

S_п.к=104000+5280*196*ctg41+р*196²*ctg41=1433328 м².

Длинна:

L_д.к.= L_к + 2* Н_к* ctgв_к, м;

L_д.к.=2600+2*196*ctg41=3051 м.

Ширина:

В_ш.д.= В_д + 2* Н_к* ctgв_к, м.

В_ш.д.=40+2*196*ctg41=491 м.

5. Определение срока службы карьера

В исходных данных установлен грузопоток по добыче полезного ископаемого W_п.и., м³/смен. (за смену).

По нормам технологического проектирования для рудных карьеров режим работы принимается круглогодовой при непрерывной семидневной неделе - число рабочих дней в году для средней полосы - 300.

Число рабочих смен в сутки - три по 8 часов каждая.

Тогда годовой объем добычи(А_г, м³/год):

А_г= W_п.и*N*n, м³/год или т/год

N=300 - количество рабочих дней в году,

n=3 - число смен в сутке,

W_п.и - сменный грузопоток по добыче (м³ или т)

А_г=1100*300*3=990000 м³/год.

Срок службы карьера:

Р=V_п.и./ А_г, год

V_п.и - запасы полезного ископаемого в контурах карьера, м³ или т.

Р=45805613/990000=46.5 лет,

С учетом разработки и затухания карьера

Р=53 года.

6. Определяем показатели трудности осуществления основных производственных процессов

6.1 Показатель трудности разрушения породы (р_р)

р_р=0,05*[к_т*(у_сж + у_сдв + у_раст) + г*g],

к_т - коэффициент трещеноватости;

у_сж - предел прочности горной породы при одноосном сжатии;

у_сдв - предел прочности при сдвиге;

у_раст - предел прочности при растяжении;

g=9,81 м/сек² - ускорение свободного падения;

г - плотность породы.

Если г=Н/дм³, то формула приобретает вид:

р_р=0,05*[к_т*(у_сж + у_сдв + у_раст) + г].

Для вскрышных пород:

р_р=0.05*(0.9*(120+20+8)+26)=7.96,

р_р=8 - II класс.

Для пород полезного ископаемого:

р_р=0.05*(0.75*(90+11+7)+30)=5.55,

р_р=6 - II класс.

6.2 Показатель трудности бурения породы

р_б=0,07*( у_сж + у_сдв+ г*g),

г - плотность породы, т/м³, если г= Н/дм³, то

р_б=0,07*( у_сж + у_сдв+ г).

Для вскрышных пород:

р_б=0.07*(120+20+26)=11.62,

р_б=12 - III класс.

Для пород полезного ископаемого:

р_б=0.07*(90+11+30)=9.17,

р_б=10 - II класс.

6.3 Взрываемость горных пород

Определяем удельный эталонный расход ВВ [q_э, г/м³],

q_э=0.2[(у_сж + у_сдв + у_раст) + г*g], г/м³,

g=9,81 м/сек² - ускорение свободного падения;

г - плотность породы, т/м³, если г= Н/дм³, то

q_э=0.2[(у_сж + у_сдв + у_раст) + г].

Для вскрышных пород:

q_э=0.2*((120+20+8)+26)=34.8,

q_э=35 - IV класс.

Для пород полезного ископаемого

q_э=0.2*((90+11+7)+30)=27.6,

q_э=28 - III класс.

7. Подготовка горных пород к выемке

Если на проектируемом участке вскрыши или добычи горные породы подготавливаются к выемке с помощью буровзрывных работ, а в выемке учавствуют экскаваторы (ЭКГ), прямые мехлопаты с ковшом, производится расчет буровзрывных работ. Проведение буровзрывной подготовки определяется показателем трудности разрушения (р_р), показателем буримости (р_б), взрываемостью (q_э) и крепостью породы по Портодьяконову.

Если вскрышные породы (наносы с вмещающие породы) имеют f?4, расчет взрывных пород не производится, разрушение горных пород выполняет ЭКГ.

7.1 Расчет параметров буровзрывных работ

Определяем проектный удельный расход ВВ (проектируем взрыв):

q_n= q_э* к_перв* к_д* к_м* к_сз* к_{объем взр}* к_сп, г/м³,

к_перв(иногда обозначают к_вв) - переводный коэффициент от эталонного ВВ (аммонит И6ЖВ);

Коэффициенты перевода ВВ на аммонит №6 по работоспособности:

Таблица 1.5.

ВВ	е	ВВ	е
Аквотал М-15	0,76	Зерногранулит 79/21	1,0
Аммонал скальный №3	0,80	Ифзанит Т-80	1,08
Граммонал А-8	0,80	Динафталит	1,08
Аммонит скальный №1	0,80	Акватол 65/35	1,10
Детонит М	0,82	Зерногранулит 50/50 В	1,01
Алюмотол	0,83	Гранулит М	1,13
Акватол АВМ	0,95	Игданит	1,13
Акватол МГ	0,93	Граммонал А-50	1,08
Гранулит АС-8	0,89	Ифзанит Т-60	1,08
Аммонал водоустойчивый	0,90	Зерногранулит 30/70 В	1,26
Гранулит АС-4	0,98	Акватол АВ	1,20
Аммонит № 6 ЖВ	1,0	Гранулотло	1,20
Карботол ГЛ-10 В	0,79	Карботол 15 Т	1,42

к_д - коэффициент, учитывающий требуемую степень дробления (к_д=0,5/d_ср);

d_ср - средний размер куска, м;

к_т - коэффициент, учитывающий потери энергии взрыва (учитывающий трещеноватость, к_т = 1,2*l_ср+0,2 (l_ср - средний размер отдельности в массиве, м);

к_сз - коэффициент учитывающий степень сосредоточенности заряда ВВ, зависит от диаметра скважины:

d_cк=100 мм - к_сз=0,9 - 1

d_cк=200 мм - к_сз=1 - 1,05

d_cк=250 мм - к_сз=1,2 - 1,25

d_cк=300 мм - к_сз=1,25 - 1,30

к_{объем взр} (к_н) - коэффициент учитывающий объем взрываемой породы:

к_н=(Н_у/15)^1/3,

Н_у - высота уступа (10 - 18 м), если Н_у>18 м, то к_н=(15/ Н_у)^1/3,

к_сп - коэффициент учитывающий количество свободных поверхностей взрываемого массив:

1 открытая поверхностьк_сп=10

2 - е открытые поверхностик_сп =8

3 - и открытые поверхностик_сп =6

4 - е открытые поверхностик_сп =4

5 - ть открытых поверхностейк_сп =2

6 - ть открытых поверхностейк_сп =1

Для вскрышных пород:

q_n=34.8*1*1.5*1.4*1.23*1*8=720 г/м³.

Для пород полезного ископаемого:

q_n=27.6*1*1.5*1.34*1.23*1*8=550 г/м³.

Линия сопротивления по подошве:

W=( к₁*Р/(m*q_n))^1/2, или W=((0,56*Р² + 4*q*P*H_у*L_c)^1/2 - 0.75*Р)/(2*m*q_n*H_у),

к₁, - коэффициент, учитывающий трудность взрывания;

к₁ = L_вв/Н_у;

Н_у - высота уступа, м;

L_c - длинна скважины;

m - коэффициент сближения скважин:

Для ориентировочных расчетов:

m = 1.1 - 1.4 - для легко взрываемых пород;

m = 1.0 - 1.1 - для средне взрываемых пород;

m = 0.75 - 1.0 - для трудно взрываемых пород;

Р = 7.85* d_c²*Д, кг/м - вместимость по ВВ 1 м скважины

d_c- диаметр скважины, дм;

Д - плотность заряжания, коэффициент учитывающий

при ручном заряжании - 0.9;

при механизированном - 1;

при водонаполненных ВВ - 1.4 - 1.6;

q_n - проектный расход ВВ, кг/м³.

В практике W=(40 - 45)d_c, W=(35 - 40)d_c, W=(25 - 35)d_c соответственно для легко-, средне- и трудно взрываемых пород.

Проверим на безопасность бурения при расчете ЛСПП (W по любой формуле должна удовлетворять условию безопасного бурения скважин):

Для вскрышных пород:

W=((0.56*50²+4*0.72*50*15*18)^1/2-0.75*50)/(2*1*0.72*15)=8 м.

Для пород полезного ископаемого:

W=((0.56*50²+4*0.55*50*15*18)^1/2-0.75*50)/(2*1*0.55*15)=9 м.

W_min= Н_у*ctgб + 3, м W_лпп? W_min

б - угол откоса уступа;

Н_у - высота уступа, м.

3 - высота min от верхней бровки уступа, м по ПТБ.

Для вскрышных пород:

W_min=15*ctg75+3=7 м.

Для пород полезного ископаемого:

W_min=15*ctg80+3=5.64 м.

Параметры расположения скважинных зарядов:

а=m*W_лпп,

а - расстояние между скважинами в ряду;

m - эмпирический коэффициент, зависящий от класса взрываемости горных пород:

I кл, II кл, (q_э?20 г/м³) - m=1.1 - 1.4

II кл, II кл, (q_э?30 г/м³) - m=1.0 - 1.1

IV кл,V кл, (q_э?50 г/м³) - m=0.75 - 0.85

Для вскрышных пород:

а=0.8*8=6.4 м.

Для пород полезного ископаемого:

а=1.05*9=9.45 м.

Параметры расположения скважинных зарядов:

Скважины в рядах расположении в шахматном порядке:

b=0.85*а, м;

Скважины в рядах расположены в квадрат:

b=а, м;

b - расстояние между рядами;

а - расстояние между скважинами;

Для вскрышных пород:

b=6.4 м.

Для пород полезного ископаемого:

b=9.45 м. карьер выемка порода отвалообразование

Определяем параметры взрывных скважин:

· Диаметр скважины:

- при показателях: взрываемости II - III классы, трудности бурения - I класс d_c=9,7*Е + 112, мм;

- при показателях: взрываемости III - IV классы, трудности бурения - II - III класс d_c=13*Е + 116, мм;

- при показателях: взрываемости IV - V классы, трудности бурения - III - IV класс d_c=17*Е + 112, мм;

Е - емкость ковша экскаватора, м³, принятого к выемке горных пород в проекте (В.В. Ржевский, «Технология и комплексная организация ОГР», М. Недра 1975 г. стр. 152).

Для вскрышных пород:

d_c=220 мм.

Для пород полезного ископаемого:

d_c=220 мм.

· Глубина скважины, L_c, м:

L_c=1/sinв*(H_у+l_n),

В - угол наклона скважины к горизонту, градус;

H_у - высота уступа, м;

l_n - глубина перебура скважины из условий проработки подошвы уступа:

l_n=(10 - 15)*d_c,

При взрываемости пород II класса - l_n?10*d_c,

При взрываемости пород III - IV классов - l_n?15*d_c,

Для вскрышных пород:

L_c=(15+12.5*0.22)=18 м.

Для пород полезного ископаемого:

L_c=18 м.

· Длинна забойки:

В зависимости от класса взрываемости горных пород:

L_з=(10 - 20)*d_c, м

Для вскрышных пород:

L_з=15*0.22=3 м.

Для пород полезного ископаемого:

L_з=3 м.

· Длинна заряда:

L_вв= L_c - L_з, м

Для вскрышных пород:

L_вв=18-3=15 м.

Для пород полезного ископаемго:

L_вв=15 м.

· Масса заряда в скважине:

Q_зр=P* L_вв, кг;

Q_зр - расчетный заряд ВВ в скважине;

Р = 7.85* d_c²*Д, кг/м - вместимость по ВВ 1 м скважины

d_c - диаметр скважины, дм;

Д - коэффициент, учитывающий плотность заряжания.

В практике масса заряда

Q_зр=q_n*W*H_у*a

Для второго заряда

Q_зр= q_n*b*H_у*a.

Для вскрышных пород:

Q_зр=37*15=560 кг.

Для пород полезного ископаемого:

Q_зр=560 кг.

Определяем схему коммутации зарядов:

Приняв расчетно объем взрыва для производительной работы экскаватора, устанавливаем рядность расположения скважин (1 или 2, 3 и и.д.) и положение скважин в рядах - «квадрат» или «шахматное».

Принимаем вид взрывания - мгновенное или короткозамедленное или другое. При замедленном взрывании определяем интервал замедления:

t=k*W_лпп k=2 - 4

k - коэффициент, зависящий от взрываемости.

Для вскрышных пород:

t=2*8=16 мс.

Для пород полезного ископаемого:

t=1.5*9=14 мс.

7.2 Параметры развала

Ширина развала:

- при однорядном мгновенном взрывании:

В_о?k_в*k_в*(q_n)*H_у, м

k_в - коэффициент характеризующий взрываемость пород

k_в=2*(I) кл,

k_в=2.5*(II - III) кл,

k_в=3*(IV - V) кл.

k_в - коэффициент, учитывающий угол наклона скважины

при в=90 град. k_в=1

- при многорядном короткозамедленном взрывании:

В_м? k_з* В_о + (n-1)*b, м

k_з - коэффициент дальности отброса взрыва.

Для вскрышных пород:

В_м?1.15*38+2*6.4=56.5 м.

Для пород полезного ископаемого:

В_м?1.15*30+2*9.45=53.4 м.

Высота развала(n=2 - 3 ряда)

Н_р=(0.5 - 1)*H_у.

Для вскрышных пород:

Н_р=9 м.

Для пород полезного ископаемого:

Н_р=9 м.

7.3 Выбор типа бурового станка

Диаметр скважины () определен по () расчетно по коэффициенту крепости; показатель трудности бурения, взрываемость горных пород, с достаточной степенью точности, определяют тип бурового станка.

Выбранный станок - 2СБШ-200Н

Технические характеристики бурового станка:

· Диаметр скважины214 мм,

· Глубина скважины24 м,

· Максимальное осевое усилие на долото173 кН,

· Частота вращения бурового става30 - 300 мин ^-1,

· Расход сжатого воздуха25 м³/мин,

· Масса станка50 т.

Определяем техническую скорость бурения:

V_б=2.5*10 ^-2*Р₀*n_в/(П_б*d_g²)=2,5*P₀*n_в/(100*П_б*d_g²),

Р₀ - осевое давление, кН;

n_в - осевое вращение бурового става, об/сек;

d_g - диаметр долота, м.

При известном диаметре скважины принимаем стандартное долото чуть меньше или больше.

Для контроля V_б используем таблицу 2.5 учебника Тамакова П.И., Наумова И.К.

Для вскрышных пород:

V_б=0.025*160*4/(12*0.214)=6 м/ч.

Для пород полезного ископаемого:

V_б=0.025*160*4/(10*0.214)=7 м.

Определяем производительность бурового станка:

· Сменная производительность:

П_б.см=Т_см*k_и.б./(Т₀+Т_в), м/см,

Т_см - время смены, час;

Т₀ - время основных операций, приходящихся на 1 м скважины: Т₀=1/V₀;

Т_в - время вспомогательных операций, приходящихся на 1 м скважины: Т_в=2 - 6, мин.

Коэффициент использования сменного времени

k_и.б.=(Т_см-(Т_п.з.+Т_р.п.+Т_в.п.))/Т_см

Т_п.з.+Т_р.п.=(0,5 - 1), час

Т_п.з. - время подготовки заключительных операций,

Т_р.п. - регламентируемый простой,

Т_в.п. - внеплановые простои (1 - 1.5), час

· Годовая производительность буровых станков

П_б.г= П_б.см* n_см *N,

n_см - число смен в сутки;

N - число рабочих дней в году.

· Рабочий парк буровых станков

N_б.р.=V_г.м/(П_б.г.*q_г.м.),

V_г.м - годовой объем горной массы , м³;

П_б.г. - годовая производительность бурового станка, м/год;

q_г.м. - выход горной массы с одного метра скважины

q_г.м.=(W + b*(n_р-1))*h_у*a/(n_р*L_с), м;

W - линия сопротивления по подошве, м;

b - расстояние между рядами, м;

n_р - число рядов скважин;

a - расстояние между скважинами в рядах, м;

h_у - высота уступа, м;

L_с - глубина скважины, м.

· Инвентарный парк буровых станков

N_б.и.= (1.2 - 1.3)* N_б.р..

Для вскрышных пород:

· П_б.см=8/(0.167+0.067)=34 м/см.

· П_б.г=34*3*300=30600 м/год.

· N_б.р.=2610000/(30600*37)=3 станка.

· N_б.и.=1.25*3= 4 станка.

Для пород полезного ископаемого:

· П_б.см=8/(0.143+0.067)=38 м/см.

· П_б.г= 38*3*300=34200 м/год.

N_б.р.=990000/(34200*73)=1 станок.

· N_б.и.=1.25*1=2 станка.

8. Расчет параметров выемочно-погрузочных работ

8.1 Выбор экскаватора

Выбранный экскаватор - ЭКГ-8И

Техническая характеристика выбранного экскаватора.

Емкость ковша экскаватора Е, 8 м³,

Радиус черпания на уровне стояния R_ry, 11.9 м,

Максимальная высота черпания Н_{r max}, 12.5 м,

Паспортная продолжительность цикла Т_ц, 28 сек,

Масса экскаватора Р, 370 т.

8.2 Определяем параметры забоя

Высота уступа:

Н_у=(1.25 - 1.5)* Н_{r max},

Н_у=15 м.

Ширина забоя:

В_з.э=(1.3 - 1.5)* R_ry,

В_з.э=1.4*11.9=16.6 м.

8.3 Расчет производительности экскаватора

Паспортная производительность:

П_э.т.=60*Е*n_k/ Т_ц, м³/час,

Е - емкость ковша, м³,

n_k - число ковшей, разгружающихся в минуту.

П_э.т.=60*8*2.143=1030 м³/ч.

Техническая производительность экскаватора:

П_э.тех=3600*Е*k_э*k_з/ Т_ц.р., м³/час,

Т_ц.р., - расчетная продолжительность цикла экскаватора, сек;

k_э=(0,55 - 0.95) - коэффициент экскавации;

k_з=(0.85 - 0.9) - коэффициент забоя;

Т_ц.р.=37.5 сек, (выбирается по таблице);

П_э.тех=3600*8*0.95*0.87/37.5=635 м³/ч.

Сменная производительность экскаватора:

П_э.см.= П_э.тех.*Т_см*k_и.э., м³/смен,

k_и.э.=(0.5 - 0.8)- коэффициент использования экскаватора по времени, в зависимости от используемого транспорта.

П_э.см.=635*8*0.7=3560 м³/см.

Годовая производительность экскаватора:

П_э.г.= П_э.см.*n_см.*N_дн..

П_э.г.=3560*285*3=3043800 м³/год.

8.4 Определение парка экскаваторов

Количество единиц рабочего парка экскаватора:

N_р.э.=V_г.м./П_э.г.,

V_г.м. - объем горной массы, эскавируемой в течении года, м³;

Для вскрышных пород:

N_р.э.=2479500/3043800=1 экскаватор.

Для пород полезного ископаемого:

N_р.э.=940500/3043800=1 экскаватор.

Количество единиц инвентарного парка экскаваторов:

N_э.инв.=1.25* N_р.э..

N_э.инв.=1.25*2=3 экскаватора.

Два экскаватора на перегрузку и один на отвалы 3+2+1=6 экскаваторов.

9. Расчет параметров перемещения груза в карьере

Исходные данные определяют сменные грузопотоки по вскрыше и на добычу. Количество смен принято в разделе срок службы карьера, имеем возможность определить суточный грузооборот, а, следовательно, и годовой. Расстояние перевозки грузов определено исходными данными. Согласно полученного грузооборота, расстояния перевозки обосновываем вид карьерного транспорта, или его комбинацию.

9.1 Железнодорожный транспорт

Выбор модели думпкаров:

Выбранный думпкар - 2ВС-105,

Техническая характеристика:

Грузоподъемность т, 105,

Масса вагона т, 48,5,

Вместимость кузова м³, 48,

Число осей 6,

Нагрузка на рельс от оси Кн, 250,

Длинна по осям автосцепок мм, 14900,

Ширина мм, 3700,

Высота мм, 1300,

Коэффициент тары 0.45,

Число разгрузочных цилиндров 6.

Выбор локомотива:

Выбранный локомотив - EL-1,

Техническая характеристика:

Сцепной вес, кН 1500,

Мощность (при часовом режиме), кВт 2020,

Тяговое усилие (при часовом режиме), кН 242,

Скорость движения, км/ч 30,

Нагрузка на ось, кН, 250,

Минимальный радиус кривой, м 50,

Высота с опущенным пантографом, мм 4660,

Длинна, мм 21 320.

9.2 Расчет полезной массы поезда

Число вагонов в поезде:

n_в=((1000*Р_сц*к_сц/(щ₀+10*i_р))-Q_л)/(q_т+q_гр),

Р_сц* - сцепной вес локомотива, Кн;

к_сц=(0,2 - 0,3) - коэффициент сцепления колес с рельсами;

Q_л - масса локомотива, т;

щ₀=(20 - 30) Н/м - основное сопротивление движению поезда%

i_р - руководящий подъем, ‰;

q_т - вес тары (масса вагона), т;

q_гр - грузоподъемность вагона, т.

n_в=(1000*1500*0.25/(25+10*30)-1.5)/(48+105)=8 вагонов.

Полезная масса поезда:

Q_гр= n_в* q_гр,

Q_гр=8*105=840 т.

9.3 Расчет провозной и пропускной способности пути

Пропускная способность перегона определяется числом поездов, которые могут быть пропущены по этому перегону в единицу времени:

- для одного перегона

N_в=60*Т/(t_гр + t_пар + 2*t_с),

T=22 часа - интервал времени, за который определяется пропускная способность;

t_пар - время движения поезда по перегону с грузом и без груза, мин;

t_с - время связи между раздельными пунктами, мин;

N_в=60*22/50=27 поездов

Провозная способность перегона:

М=N_в*n_в*q_гр/k_резерв, т

q_гр - грузоподъемность вагона;

k_резерв=(1.2 - 1.25) - коэффициент резерва пропускной способности.

М=27*8*105/1.225=18514 т.

9.4 Расчет подвижного состава железнодорожного транспорта

Число рейсов всех локомотивов в сутки:

N_р.1=W_с*k_резерв/(n_в*q_гр),

k_резерв=(1.2 - 1.3) - коэффициент резерва рейсов;

n_в - число вагонов в поезде;

q_гр - грузоподъемность вагона, т;

W_с - суточный грузооборот карьера, т;

W_с=(W_п.и+W_в)*n;

W_п.и. - сменный грузооборот по добыче полезного ископаемого, т;

W_в - сменный грузооборот по вскрыше, т;

n - число смен в сутках(3 смены по 8 часов).

N_р.1=12000*1.225/(8*105)=18 рейсов.

Возможное число рейсов одного локомотива в сутки:

N_р=Т/t_р,

Т=22 часа - продолжительность работы локомотива за сутки;

t_р - продолжительность рейса локомотива, час:

t_р= t_п+ t_дв+ t_разг+ t_д.п+ t_ожд,

t_п - время погрузки состава, час:

t_п=n_в*q_гр/Q_э.тех,

n_в*q_гр - полезная масса поезда;

Q_э.тех - техническая производительность экскаватора, м³/час;

t_дв - время движения по временным путям, час:

t_дв=2*L_в/V_в,

L_в - длинна забойная (временных путей) и отвального тупика в сумме;

V_в=15 км/ч - скорость движения по временным путям;

t_разг - время разгрузки, час:

t_разг=n_в*t_рз/60,

1,5 - 3 мин на вагон летом;

3 - 5 мин - зимой.

t_д.п=2*L_ст/V_ст,

L_ст - длинна постоянных (стационарных) путей, км;

V_ст=(35 - 40) км/ч, - скорость локомотива на стационарном перегоне;

T_ожд=5 - 10 мин. на рейс.

N_р=22/2.4=10 рейсов.

Число рабочих локомотивосоставов:

N_с=W_с*k_рез*t_р/(n_в*q_гр*T),

N_с=12000*1.225*10/(8*105*22)=8 локомотивов.

Число вагонов в парке (рабочих):

N_в=N_с*n_в,

N_в=8*8=64 вагона.

Инвентарный парк локомотива на 20 - 30% больше рабочего:

N_в.ин=1.25* N_в,

N_с.ин=1.25* N_с.

N_в.ин=1.25*8=10 локомотивов.

N_с.ин=1.25*64=80 вагонов.

9.5 Расчет парка подвижного состава автотранспорта

Выбираем тип автомобиля, для этого по выбранному типу экскаватора в разделе «6», табл.4.9.(Тамаков П.И., Наумов И.К. Технология, организация и механизация ОГР, изд.II. Раздел 4, стр. 152) находим рациональное отношение вместимости кузова автосамосвала и вместимости ковша экскаватора, для рассматриваемых условий. По табл.4.5 (Тамаков П.И., Наумов И.К. Технология, организация и механизация ОГР, изд.II. Раздел 4, стр. 125) по емкости кузова выбираем БелАЗ.

V_а/E_э=X, (Х) в табл.4.5 строка 4; V_а= E_э*Х.

Техническая характеристика БелАЗа (выбранного по емкости кузова - БелАЗ - 549)

Колесная формула4*2,

Грузоподъемность, т75,

Масса (без груза), т66,

Вместимость кузова, м³37.8,

Минимальный радиус поворота, м11.0,

Ширина автосамосвала, м5.36,

Длинна автосамосвала, м10.3.

Определяем продолжительность движения автосамосвала от пункта загрузки до пункта разгрузки и обратно (рейс):

T_р=t_п+t_дв+t_разг+t_м,

t_п - время погрузки самосвала, мин:

t_п=q_а*k_р*t_ц/(E*k_н),

q_а - грузоподъемность самосвала, т;

E - емкость ковша экскаватора, м³;

k_р=(1.12 - 1.15) - коэффициент разрыхления горной породы (в кузове самосвала);

k_н=(0.85 - 1) - коэффициент наполнения ковша экскаватора;

t_ц - фактическое время цикла работы экскаватора, сек., табл.3.6.(Тамаков П.И., Наумов И.К. Технология, организация и механизация ОГР, ГЛАВА 3);

t_дв - движение автосамосвала, мин:

t_дв=2*L_рт*k_р/V_ср,

L_рт - определяется заданием;

V_ср - средняя скорость движения автосамосвала;

t_разг - время разгрузки, сек:

для самосвалов q_а ?40т - t_разг - 60 сек;

для самосвалов q_а ?70т - t_разг - 90 сек.

t_м=10 - 60 сек - время маневра при разгрузке и перед погрузкой.

T_р=8+5.4+1.5+0.5= 15 мин

Количество рейсов автосамосвалов в смену:

П_Р=60*Т_см*k_иа/Т_р,

k_иа=0.65 - 0.8.

П_Р=60*8/15=23 рейсов.

Определяем число автосамосвалов, которое может эффективно использоваться в комплексе с одним экскаватором:

N_ра=П_эсм*г/Q_асм,

П_эсм - сменная производительность экскаватора;

Q_асм - сменная производительность автомобиля;

N_ра=15/8=2 автосамосвалов.

Определяем число рабочих автосамосвалов, обслуживающих все рабочие экскаваторы:

N_в.р=n_э*N_р.а,

n_э - число экскаваторов, работающих с автотранспортом в смену;

N_р.а - количество автосамосвалов, обслуживающих один экскаватор.

N_в.р=2*2=4 автосамосвала.

Определяем инвентарный парк автосамосвалов:

N_инв=1.25*N_в.р,

N_инв=1.25*4=6 автосамосвалов.

10. Отвалообразвание вскрышных пород

Используя исходные данные к заданию на курсовой проект, определяем вид транспорта, который перемещает вскрышные породы к месту складирования. Согласно табл. 5.1. (Тамаков П.И., Наумов И.К. Технология, организация и механизация ОГР, изд.II; изд. III, глава 5, раздел 5.1.) выбираем средство механизации для складирования пород к конкретному виду карьерного транспорта.

Определяем объем породы, который необходимо разместить на отвале и его параметры:

V_о?V_в,

V_о - объем отвала, м³;

V_в - объем вскрыши за весь срок эксплуатации карьера (в целике), м³;

V_о=k_н.о*(S_о*h_о-P*H_о²*ctgб_о +1/3*р*h_о³*ctg²б_о)/(k_р.о),

k_н.о=(0.8 - 0.9) - коэффициент неравномерности отсыпки отвала;

k_р.о=(1.1 - 1.2) - остаточный коэффициент рыхления пород в отвале;

S_о - площадь отвала, м²;

h_о - высота отвального уступа, м;

P - периметр основания уступа, м;

б_о - результирующий угол откоса отвала, градус.

V_о=0.85/1.15*(3266889*50-6770*50²*ctg30+р*50³*ctg²30)=99355531 м³.

Площадь для размещения вскрышных пород - S_о, м²:

При одноярусном отвале:

S'_о=V_в*k_р/h'_о,

V_в - объем вскрыши в период работы в целике, м³;

k_р=(1.15 - 1.4) - коэффициент разрыхления пород в отвале;

h'_о - высота первого яруса отвала (20 - 30 м).

При двухъярусном отвале:

S''_о=V*k/( h'_о+з₁* h''_о),

h''_о - высота второго яруса (30 - 40 м);

з₁=(0.4 - 0.8) - коэффициент заполнения площади вторым ярусом.

S_о=3266889 м².

Длинна отвала:

При проектировании отвального поля высота отвала задается любой, согласно физико - технических свойств складирования породы. Длинна отвального поля по нормам проектирования Гипроруды при экскаваторном отвалообразовании принимается:

ЭКГ - 4.6; ЭКГ - 5 скальный грунт L_о=(500 - 1500) м;

ЭКГ - 8И скальный грунт L_о=(500 - 2000) м;

ЭКГ - 12.5 скальный грунт L_о=(500 - 2000) м;

L_о=1125 м.

Ширина отвала:

По данным Гипроруды L_о/B_о=1/2, где L_о - длинна отвала. Если L_о известна, то B_о=2*L_о, тогда периметр отвального поля :

B_о=2259 м.

P_о=2*(L_о+B_о);

P_о=2*3385=6770 м.

Отвальные работы при применении одноковшовых экскаваторов:

По нормам Гипроруды наиболее продуктивными из мехлопат считается экскаватор ЭКГ - 8И.

1) Определяем число составов, подаваемых на отвальный тупик в сутки:

N_с=T*k_и.р./(t_о+t_р),

T - время работы локомотива в сутки (22 часа);

k_и.р.=0.8 - 0.95 - коэффициент неравномерности работы транспорта;

t_о - время обмена состава, ч:

t_о=2*L_о/V_л+ф,

t_р - время разгрузки, ч:

t_р=n_в*t_в.

N_с=22*0.9/0.31=64 состава.

2) Определяем шаг переукладки тупика:

A_о=(R_чmax+R_рmax)*k_п,

k_п=(0.85 - 0.9) - коэффициент, учитывающий использование линейных параметров экскаватора;

R_чmax - максимальный радиус черпания экскаватора;

R_рmax - максимальный радиус разгрузки экскаватора.

A_о=0.87*(16.3+18.2)=30 м.

3) Приемная способность отвального тупика между двумя переукладками:

V=h_о*A_о*L_от/k_р.о.,

h_о - высота отвала, м;

L_от - длинна отвала, м;

A_о - шаг переукладки тупика, м;

k_р.о.=1.2 - коэффициент разрыхления пород в отвалах.

V=50*30*1125/1.2=1406250.

4) Продолжительность (сут.) работы отвального тупика между двумя переукладками пути:

T_р.т.=V_о.т./V_с,

V_о.т. - приемная способность отвального тупика между двумя переукладками;

V_с - суточная приемная способность (по объему в целике) отвального тупика, м³;

V_с=N_с*n_в*q_гр/г_ц,

N_с - число локомотивов, которые могут разгружаться в сутки;

n_в*q_гр - вес поезда, т;

г_ц - плотность породы, т/м³;

T_р.т.=1406250/19946=70 суток.

5) Число отвальных тупиков в работе:

N_т.о.р.=V_в.с./V_с,

V_в.с. - суточный объем суши в карьере;

V_с суточная приемная способность тупика.

N_т.о.р.=8700/19946=1 тупик.

6) Число тупиков с резервом:

N_т.о.=N_т.о.р.*(1+t_п.т./t_рт),

t_п.т. - время переукладки тупика (в сутках);

t_рт - время работы тупика (в сутках);

величина (1+t_п.т./t_рт) колеблется от 1.05 до 1.26;

t_п.т.= от 8 до 30 суток, зависит от средств механизации путевых работ и материального обеспечения.

N_т.о.=2 тупика

11. Сводная таблица показателей курсового проекта

№	Наименование показателя	Единица измерения	Количество	Примечание
1	Объем полезного ископаемого	м3	45805613
2	Объем вскрыши	м3	95284289
3	Средний коэффициент вскрыши	м3/м3	2.1
4	Срок службы карьера	лет	53
5	Расчетная глубина карьер	м	196
6	Площадь дна карьера	м2	104000
7	Периметр дна карьера	м	5280
8	Площадь карьера на дневной поверхности	м2	1433328
9	Площадь отвала	м2	3266889
10	Объем отвала	м3	99355531
11	Высота отвала	м	50
12	Длинна отвала	м	1125
13	Ширина отвала	м	2259
14	Шаг переукладки тупика	м	30
15	Число тупиков с резервом	шт	2
16	Количество экскаваторов: в забоях на перегрузках на отвале	шт шт шт	2 2 1	ЭКГ-8И
17	Количество буровых станков	шт	6	2СБШ-200Н
18	Показатели транспорта: число электровозов число вагонов число автосамосвалов	шт шт шт	3 20 6	EL-1 2ВС-105 БелАЗ-549
19	Показатели трудности осуществления основных производственных процессов: показатель трудности разрушения породы: для вскрыши для п.и показатель трудности бурения породы для вскрыши для п.и взрываемость горной породы для вскрыши для п.и		8 6 12 10 35 28	II класс II класс III класс II класс IV класс III класс

Используемая литература

1. Томаков П.И., Наумов И.К. «Технология, механизация и организация открытых горных работ». М., Недра, изд.II; 1968г.

2. Томаков П.И., Наумов И.К. «Технология, механизация и организация открытых горных работ». М. Издательство МГИ, изд.III; 1992г.

3. Ржевский В.В. «Открытые горные работ», часть I, М., Недра, изд.II; 1968г.

4. Ржевский В.В. «Технология и комплексная механизация открытых горных работ.» М., Недра, 1975г.

5. справочник «Открытые горные работы». М., Горное бюро, 1994г. под редакцией Трубецкого К.Н., Потапов М.Г. и др.

Размещено на Allbest.ru