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

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Санкт-Петербургский горный университет»

Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых

Курсовая работа

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

А.Д. Атласов

Санкт-Петербург

2018



Оглавление

Аннотация

Исходные данные

Выбор оборудования для экскавации вскрышных пород

Расчет буровзрывных работ

Выбор и расчет экскаваторного оборудования для экскавации ПИ

Расчет карьерного транспорта

Подготовка к рекультивации

Отвалообразование

Заключение

Список литературы



Аннотация

Работа над данным курсовым проектом заключается в выборе и обосновании горного и транспортного оборудования, а также расчетов технологических процессов с использованием выбранного оборудования. В работе производятся расчеты на основе полученных исходных данных экскавации вскрышных пород, проведения буровзрывных работ, выемки полезного ископаемого и его транспортировки, отвалообразование вскрышных пород, подготовка вскрышных пород к рекультивации. К пояснительной записке прилагается графический чертеж, включающий схему работы на вскрышном и добычном уступах, схему буровзрывных работ и отвалообразование.

Work on this course project consists in the selection and justification of mining and transport equipment, as well as the calculation of technological processes using the selected equipment. In the work, calculations are made based on the obtained initial data of excavation of overburden, drilling and blasting operations, excavation of the mineral and its transportation, removal of overburden rocks, preparation of overburden for reclamation. An explanatory note is attached with a graphical drawing, which includes a scheme for working on overburden and production ledges, a drilling and blasting scheme, and spalling.



Исходные данные к курсовому проекту

В курсовом проекте рассматривается месторождение твердого известняка в среднем регионе РФ. Месторождение является горизонтальным по углу падения пласта полезного ископаемого и малым по мощности залежи, по рельефу месторождение равнинное. Вскрышные породы представлены гравием, песком, естественным грунтом и не требуют предварительного рыхления. Полезное ископаемое -- скальная порода, требующая предварительного рыхления путем проведения буровзрывных работ.

	Единица измерения	Значение
Угол падения пласта ПИ	Град.	0
Мощность вскрышных пород, H	м	17
Мощность пласта ПИ, h	м	7
Крепость пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова, f	км	9
Дальность транспортировки ПИ, L		6,5
Плотность пород ПИ, г	т/м3	2,3
Блочность пород		среднеблочные
Угол откоса уступа ПИ, б	Град.	68
Угол откоса вскрышного уступа, б'	Град.	43
Угол откоса отвала вскрышных пород, в	Град.	36
Размеры карьерного поля	мхм	1350х2500



Выбор оборудования для экскавации вскрышных пород

Так как вскрышные породы в условном месторождении являются рыхлыми, то для их экскавации могут быть использованы драглайны, вскрышные экскаваторы мехлопата, скреперные комплексы, бульдозеры, цепные и роторные экскаваторы. Месторождение является горизонтальным, что позволяет разместить отвалы вскрышной породы в выработанном пространстве карьера. Для этой цели используется драглайн, который удаляет вскрышные породы и размещает их в выработанном пространстве. Мощность вскрыши 17 метров, значит необходим драглайн с глубиной черпанья более 17 метров. Возьмем драглайн ЭШ 15/80 (рис. 1), имеющий глубину черпаньяН_черп = 32 м, радиус разгрузкиR_разгр = 76,5 м, максимальную высоту разгрузки H_разгр = 40 м, диаметр опорной базы Сх = 12,3 м.

Шагающий экскаватор -- экскаватор на шагающем ходу, обычно с оборудованием драглайна. Применение гидравлического шагающего (в отличие от гусеничного) движителя позволяет снизить нагрузку на грунт и повысить надёжность.

В неподвижном состоянии экскаватор опирается на грунт опорной плитой в основании; при необходимости сделать «шаг» вес переносится на опорные башмаки -- «лыжи». Каждый башмак управляется двумя парами гидроцилиндров. Экскаватор приподнимается над грунтом, смещается на некоторое расстояние и снова садится на грунт опорной плитой. Опорные башмаки, в свою очередь, приподнимаются над грунтом и переносятся вперёд, и далее цикл повторяется.



Рисунок 1. ЭШ 15/80

Определение радиуса разгрузки драглайна:

Где:

С_x -- диаметр опорной базы драглайна;

Н -- мощность вскрышных пород;

б' -- укол откоса вскрышного уступа;

h -- мощность пласта ПИ;

b= 4м, ширина площадки между добычным и вскрышным уступами;

б -- угол откоса уступа ПИ;

В_р -- часть развала взорванной горной массы;

Ш_тр.п. = 4 м, ширина транспортных путей;

Ш_в.о. = 2 м, ширина водоотводной канавы;

Н₀ -- высота отвала;

в -- угол откоса отвала вскрышных пород;

Ширина развара определяется по формуле:

Где:

B₀ берется из расчета добычного экскаватора, W -- из расчета БВР;

B_р = 17,27 - 6,50 = 10,77 м

Где:

k_р= 1,2 -- коэффициент разрыхления вскрышных пород;

R_разгр = 76,3 м

Драглайн ЭШ 15/80 подходит по параметрам: .



Определение производительности драглайна

Где:

Е = 15 м³, ёмкость ковша драглайна;

T = 8 ч -- продолжительность рабочей смены;

k_и= 0,9 --коэффициент использования драглайна;

k_н = 0,9 -- коэффициент наполнения ковша драглайна;

N= 520 -- количество рабочих смен в году в северном регионе РФ с прерывной рабочей неделей с одним выходным днем при работе в две смены;

t_ц= 60 c -- время цикла драглайна;

k_p = 1,2 -- коэффициент разрыхления;

Определение скорости продвижение вскрышного уступа

Определение годовой производительности карьера по ПИ

Одним из условий оптимального технологического процесса на карьере является равенство скоростей продвижения вскрышного и добычного уступов. Это условие позволяет рассчитать годовую производительность карьера по полезному ископаемому, необходимую для расчета БВР.

Расчет буровзрывных работ (БВР)

Буровзрывные работы -- совокупность производственных процессов по отделению скальных горных пород от массива с помощью взрыва. Термин буровзрывные работы возник с целью подчёркивания неразрывности, взаимосвязи и взаимозависимости процессов бурения, заряжания взрывчатых веществ и непосредственно взрыва. При проведении буровзрывных работ производится планирование буровых работ (виды скважин, их диаметр, расстояние между скважинами, глубина и т. д.), подготовка к взрыву (заряжание взрывчатых веществ, забойка скважин, монтирование взрывной сети и т. д.), инициирование и произведение взрыва.

В виду того, что ПИ представлено скальными породами будет использоваться буровзрывной способ рыхления пород. Вид бурения -- шарошечный, являющийся наиболее производительным и универсальным.

Определение диаметра скважины:

Для бурения скважин подойдет буровой станок СБШ-250 МНА - 32 (рис. 2) экскавация оборудование карьер рекультивация

СБШ-250 МНА-32 предназначен для бурения технологических взрывных скважин в породах крепостью 6-20 ед. по шкале проф. Протодьяконова на открытых горных работах. Глубина бурения до 32/47/55м, диаметр скважин 160,170,190,215,250,270 мм.

Рисунок 2. СБШ-250 МНА-32

Определение линии сопротивления по подошве:

Где:

p --вместимость одного метра скважины;

q= 0,8 -- удельный расход ВВ, необходимый для разрушения 1м³ горной породы;

Где:

Д = 0,9 -- плотность ВВ;

d = 215мм -- диаметр скважины;

кг/м

Проверка величины W по условию безопасного бурения первого ряда скважин:

Условие не соблюдено, что свидетельствует о недостаточном заряде, а это в свою очередь указывает на малую вместимость скважины из-за ее малого диаметра. Поэтому за основу берез W_бези вычислим необходимый диаметр:

Из типажного ряда буровых станков выбираем СБШ-250

Определение сетки скважин на взрывном блоке:

Где m -- коэффициент сближения скважин для среднеблочных пород;



Уменьшим сетку скважин на 1,5 м для каждого значения:

Определение параметров заряда:

Расчет длины скважины:

Проверка:

h + l_пер ? l_скв1

8,17 м>8,08 м

Проверка:

8,17 м>6,48 м

Определение выхода горной массы с 1 метра скважины:

Где:

n=3 -- число рядов скважин

Определение ширины буровой заходки:

Определение объема буровых работ на карьере за год:

Где:

з = 1,1 -- коэффициент потерь скважин;

Определение числа буровых станков на карьере6

Где:

P =70м/см -- производительность бурового станка;

R =520 -- число рабочих смен бурового станка в год при рабочей неделе с двумя выходными днями при работе в 2 смены;

Определение инвентарного парка буровых станков:

, где k_p = 1,25 -- коэффициент резерва;

Выбор и расчет экскаваторного оборудования для экскавации ПИ

На условном месторождении полезное ископаемое представлено в виде скальных пород, поэтому целесообразно использовать экскаватор типа мех.лопата. При выборе экскаватора необходимо соблюдать условия h ? Hч и Hр? Hч.

Выбран экскаватор ЭКГ-4У (рис. 3) с максимальной высотой черпания 22,20 м, радиусом черпанья на уровне стояния 16,49 м, ёмкостью ковша 4 м³. ЭКГ-4У предназначен для выемки и погрузки в транспортные средства ПИ и вскрышных пород, в том числе тяжелых скальных, предварительно разрыхленных взрывом.

Рисунок 3. ЭКГ-4У

Определение производительности экскаватора:

Где:

E = 4 -- ёмкость ковша;

T = 8 -- длительность смены в часах;

K_н = 1,1 -- коэффициент наполнения ковша;

K_и = 0,8 (для ж/д транспорта) коэффициент использования экскаватора в течение смены;

K_ст = 0,9 -- коэффициент структуры процесса погрузки, учитывает гранулометрический состав забоя, его формы и способ постановки т/c под погрузку'

K_р = 1,25 -- коэффициент разрыхления;

t_ц = 30 c -- время цикла экскаватора;

Годовая производительность экскаватора:

Q_год = Q • N = 2433 • 520 = 1265160м³/год

N = 520 -- количество смен работы в течение года в северных регионах РФ при работе прерывной рабочей неделей с одним выходным днём в две смены.

Необходимое количество экскаваторов:

Определение ширины экскаваторной заходки:

А = (1,5-1,8) • Rч.у.

A = 1,6 • 16,49 = 26,38 м

Определение ширины развала:

Шр = B₀ + (n - 1) • b

Шр = 20.34+ 7= 27,34 м

Определение количества заходок:

N = Шр/A

N = 27,34/26.38 = 1.03 = 1 заходка

Расчет карьерного транспорта

Дальность транспортировки ПИ составляет L = 6,5 км, что позволяет целесообразно использовать железнодорожный транспорт. Для этой цели подходят вагоны-думпкары. Вместимость кузова думпкара должна быть в 4-6 раз больше емкости ковша. Емкость ковша Eк = 4м³. Выбран думпкар 2ВС-105 (рис. 4) грузоподъемностью 105 тонн и вместимостью кузова 48,5 м³.

Думпкар -- железнодорожный грузовой вагон для перевозки и автоматизированной выгрузки сыпучих грузов (вскрышных пород, угольно-рудных грузов, грунта, песка, щебня и др.)



Рисунок 4. 2ВС-105

Определение продолжительности рейса локомотив-состава:

Где:

t_п =время погрузки;

t_р = время разгрузки;

t_гх = время груженого хода;

t_пх = время порожнего хода;

t_{ож =} 10 мин, время ожидания (время простоя локомотива, связанное с ожиданиием погрузки, разгрузки, а так же со способом связи);

Где:

Qсост -- масса породы в составе;

q_экск -- масса породы в ковше экскаватора;

tц-- время цикла экскаватора;



Где:

Ев = вместимость вагона;

k_н = 1 -- коэффициент наполнения вагона;

n= 9 -- число вагонов в составе;

k_p = коэффициент разрыхления;

г = 2,3-- плотность ПИ;

Думпкар подходит по грузоподъемности.



Определение количества рейсов:

Определение производительности локомотив-состава:

Qлс = Qсост • K

Qлс =803.16 •3 = 2409.48 т/см

Определение времени обмена составов:

Lфр = 1,35 км;

Где:

lв = 14,9 м -- длина вагона-думпкара;

lлок = 5,86 м -- длина локомотива;

Определение количества локомотив-составов, обслуживающих один экскаватор:

Определение количества рабочих локомотивов в смену:

Определение инвентарного парка:

Средний срок эксплуатации карьера

Объем ПИ в карьерном поле:

Средний срок эксплуатации карьера:

Подготовка к рекультивации

Где Rp -- радиус разгрузки ЭШ 15/80

Производительность бульдозера CATTETPILLARD6R по рыхлым породам варна 900 м³/см. При рекультивации вскрышных пород будет работать 1 бульдозер.

Инвентарный парк:

Nинв = 1 • 1,2 = 1,2 = 2 бульдозера

Отвалообразование

Отвалообразование производится экскаватором-драглайном в выработанное простраство карьера.



Заключение

В курсовом проекте были обоснованы выбор бурового, экскавационного и транспортного оборудования, в ходе которых, были расчитаны параметры буровзрывных работ, производительность карьера, срок эксплуатации карьера.Так жепроведены расчеты подготовки вскрышных пород к рекультивации с помощью бульдозерного оборудования.

Оборудование	Количество
ЭШ 15/80	1 драглайн
СБШ-250 МНА-32	3 буровых станка
ЭКГ-4У	1 экскаватор
2ВС-105	36 вагонов-думпкаров
CATTERPILLAR D6R	1 бульдозер



Список литературы

1. Мельников О. В., “Краткий справочник по открытым горным работам”, 4-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1982. 414с.

2. Шпанский О. В., Буянов Ю. Д., “Технология и комплексная механизация открытой азработки месторождений строительных горный пород”., -- М.: Недра, 1996г.

3. Холодняков Г.А. “Открытые горные работы”, ЛГИ, 1992г.

Размещено на Allbest.ru