Расчет параметров горных работ в карьере
Уральская Государственная Горно-Геологическая Академия
Кафедра инженерной экологии
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ГОРНЫХ РАБОТ В КАРЬЕРЕ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Пояснительная записка
Руководитель проекта
доцент канд. техн. наук
_____________ А. П. Тюлькин
" " мая 2001 г.
Студент гр. ИЗС - 99
_____________ Г. А. Студенок
" " мая 2001 г.
Екатеринбург 2001
ЗАДАНИЕ
на курсовой проект по дисциплине “Основы горного дела”
на тему “Расчет параметров горных работ в карьере”
|
Студент |
Студенок Г. А. |
|
Группа |
ИЗС - 99 |
|
Вариант |
18 |
Дата выдачи 16.03.01
|
I. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ |
|
|
1. Характеристика горных пород: |
|
|
Крепость, f |
9 |
|
Плотность, gп , т/м3 |
1,9 |
|
Категория трещиноватости массива |
II |
|
Класс взрываемости |
II |
|
Показатель буримости, Пб |
10 |
|
Обводненность |
необводненные |
|
2. Годовой объем работ по карьеру, Ак, тыс.м3 |
19 500 |
|
3. Параметры рабочей зоны: |
|
|
Число рабочих уступов, пр |
3 |
|
Число нерабочих уступов, пн |
2 |
|
Высота уступа, hу , м |
12 |
|
Устойчивый угол откоса уступа, a, град. |
68 |
|
Средняя длина фронта работ на уступе, Lу, м |
1900 |
|
4. Транспорт: |
|
|
вид технологического транспорта |
ж.д. |
|
Общая длина транспортирования, Lо , м |
6500 |
|
Средняя скорость движения, Vср , км/ч |
22 |
|
5. Данные для расчета безопасных расстояний при ведении взрывных работ: |
|
|
Группа пород по классификации СНиП (задается коэффициентом kг) |
1,0 |
|
Расположение объектов относительно Границ карьера, м: |
|
|
- жилой поселок |
500 |
|
- здания и сооружения производственного назначения |
300 |
II. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
1. При выполнении курсового проекта руководствоваться “Методическими указаниями по выполнению курсового проекта …” - УГГГА, 1993 (получить на кафедре ИЭ).
2. Дополнительно к “Методическим указаниям …” выполнить расчеты по определению безопасных расстояний при ведении взрывных работ:
-
-
-
По результатам расчета опасных зон обосновать рекомендуемые параметры БВР (общую массу ВВ одного массового взрыва, число скважин в группе и число групп на взрывном блоке, интервал замедления). Результаты расчета отобразить графически в пояснительной записке.
3. Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графического приложения в форме чертежа формата А1. Проект должен полностью соответствовать исходным данным, изменение последних допускается только по согласованию с руководителем.
Руководитель курсового проекта А.П.Тюлькин
Содержание проекта
TOC o "1-3" 1.Выбор механизации процессов................................................................................................ PAGEREF _Toc515104243 h 4
2.Режим работы карьера............................................................................................................... PAGEREF _Toc515104244 h 5
3.Технологические расчеты буровых работ............................................................................... PAGEREF _Toc515104245 h 6
4.Технологические расчеты взрывных работ............................................................................. PAGEREF _Toc515104246 h 7
5. Технологические расчеты выемочно - погрузочных работ................................................ 10
6.Эксплуатационные расчёты транспорта............................................................................... PAGEREF _Toc515104248 h 12
7.Организация работ на уступах............................................................................................... PAGEREF _Toc515104249 h 15
8.Расчет безопасных расстояний............................................................................................... PAGEREF _Toc515104250 h 16
ПРИЛОЖЕНИЕ. Показатели проекта...................................................................................... h
Список использованной литературы:....................................................................................... PAGEREF _Toc515104253 h 18
1.Выбор механизации процессов
Выбор способа бурения и типа выемочно-погрузочного оборудования производится на основе рациональных условий применения разных видов механизации (производился по соответствующим приложениям).
При крепости f = 9, годовом объёме бурения Aк = 19,5 млн.м3/год и показателе по буримости Пб = 10 (средняя трудность бурения) был выбран шарошечный способ бурения.
Модели машин в структурах механизации комплектуются на принципах комплексности и взаимной оптимальности. Таким образом, исходя из условий проекта, было выбрано следующее оборудование:
Выемочные машины: вскрышная мехлопата ЭКГ - 8И, тип транспорта: железнодорожный, дальность откатки до 8-10 км, вид тяги: электрическая, одиночная, постоянный ток, напряжение 1,5 кВ, руководящий уклон iр = 300/00.
Локомотив: EL - 1, думпкары 2ВС - 105.
2.Режим работы карьера
Карьеры работают, как правило, по непрерывному режиму:
Nк = 365 - Nв - Nп (Nв - число общевыходных дней в году, Nп - простои по погодным условиям)
Nк = 365 - Nв - Nп = 365 - 10 - 3 = 352 дня
Выемочное и транспортное оборудование эксплуатируется по общекарьерному режиму.
Исходя из типа выбранного оборудования: для мехлопат ЭКГ - 8И: число рабочих дней в неделю Nд = 7, число смен Nсм = 3, следовательно, Nэ = 760 смен/год.
Для бурстанков: Nд = 7, Nсм = 2, следовательно, 490 смен/год.
3.Технологические расчеты буровых работ
Выбираем станок СБШ - 250 МНА - 32. Диаметр долота dд = 244,5 мм. При имеющейся крепости пород f = 9 имеем следующие показатели: осевое давление Pо = 8,95 кН/см, частота вращения долота nо = 125 об/мин.
Скорость бурения считается по формуле:
Vб = dд - диаметр долота, см.
Таким образом, имеем:
Vб = = 11,4 м/ч
Сменная производительность станка:
Aб.см = VбTсмки = = 66,12 м
Годовая производительность станка:
Aб.г = Aб.смNб = = 32 400 м
Рабочий парк станков:
Nб.р = = = 4
Списочный парк станков
Nб.сп = = = 6
4.Технологические расчеты взрывных работ.
Взрывные работы проводятся посредством вертикальных, сплошных колонковых зарядов. По числу рядов скважин - взрывание многорядное, по времени взрывания зарядов - короткозамедленное; так как используем железнодорожный транспорт, взрывание в "зажатой среде". Породы средневзрываемые, следовательно применяется "шахматная" сетка скважин.
Диаметр скважин:
dс = dдкразб = = 252,813 мм
Длина перебура:
lпер = dcкпер = = 2288 мм
Общая длина скважин:
lс = hу + lпер = 12 + 2,288 = 14,288 м
Допускаемый габаритный кусок:
аг , где E - ёмкость ковша погрузчика (у ЭКГ - 8И она равна 8 м3)
aг ; таким образом, агмм
Взрывчатое вещество - Акватол АВ
Паспортный расход ВВ
а) для первого ряда скважин:
qэ = 0,35 кг/м3 (так как f = 9, показатель трещиноватости II)
Для акватола АВ квв = 1,20; = 1450 кг/м3
кдс = 1,00
кдр = 0,86 (так как аг 1500 мм)
= 1
Итого имеем:
= 0,361 кг.
б) для второго и последующего рядов скважин:
Для II категории трещиноватости:
= 0,388 кг.
Линия сопротивления по подошве (ЛСПП)
Для средневзрываемых пород: коэффициент сближения скважин m = 1,0-1,15, к1 = 0,8; кв = 2,5-3
Удельная вместимость ВВ в скважине: p = 0,785 = = 72,743 кг/м
Wmin 3м
Wmax (3 - m); Подставив имеющиеся данные, имеем: Wmax 10,591 м
Wo = 12,693 м
Итого в данном случае расчетная ЛСПП будет равна:
Wр = 10,591 м
Контроль длины перебура:
lпер0,3Wр; 2287,563177,3
Конроль пройден.
Расстояние между скважинами в ряду:
a = mWр = = 11,385 м
Расстояние между рядами
b =
кс = 0,85 ("шахматная" сетка скважин для средневзрываемых пород)
b = = 9,678 м
Масса зарядов в скважинах:
а) первого ряда
= = 522,636 кг
б) второго и последующих рядов
= = 513,017 кг
Длина забойки в скважинах:
lзабlcкзб
Для II-й категории трещиноватости кзб = 0,225
Следовательно, lзб3,2148 м
Берем lзб = 3,5 м
Допускаемая длина заряда ВВ:
lc - lзб
Фактическая длина колонки заряда в скважинах:
а) первого ряда
= = 7,185 м
б) второго ряда
= = 7,052 м
Необходимое условие lзар выполняется.
Значения длительности t замедления при КЗВ, мс:
при однорядном взрывании: t1 = кр = = 37 мс (стандартно 35 мс)
к = 3,5 для средневзрываемых пород.
при многорядном взрывании: tII = t1к2 = = 43,75 мс (стандартно 50 мс)
к2 = 1,25 (коэффициент увеличения t для многорядного взрывания).
Число рядов скважин
n = +1 ; где Bрац = 53,55 м (рациональная ширина развала породы, см. раздел 5), кз = 0,85 (коэффициент связанный со временем замедления), кв = 3 (для средневзрываемых пород), b = 900).
Таким образом: n = +1 4,6 (берем nр = 5)
Выход горной массы с 1 м длины скважины, м3/м:
qгм = = = 94,2 м3/м
Паспортный расход взрывчатого вещества по взрывному блоку:
qп = = = 0,382 кг/м3
Ожидаемый размер "среднего" куска горной массы после взрыва:
Для породы II-й категории трещиноватости:
dср ; где Pн и Pм соответственно, ожидаемый выход негабарита и содержание негабаритных кусков в массиве, %
dср = 0,424 м
Годовой объём бурения
Lб = = = 207 006 м
Годовой расход взрывчатого вещества
Qвв = qп = = 7449 т
На один взрыв:
= = 62400 кг = 62,4 т.
Количество взрывов в течение года:
Nвзр = = = 120 взрывов
5. Технологические расчеты выемочно - погрузочных работ
Планируемая ширина экскаваторной заходки при железнодорожном транспорте:
Аз = (1,5¸1,7)Rч.у = = 17,85 м
Рациональная ширина развала пород при железнодорожном транспорте:
Bрац = nпАз = (3¸5,1)Rч.у , где nп - планируемое число заходок. Планируем 3 заходки.
Таким образом, Bрац = nпАз = = 53,55 м
Определим фактическую ширину развала пород:
Bф = + (nр - 1)b = 16,8 + = 55,512 м
Ширина буровой заходки определяется следующим образом:
Bб.з = Wр + (nр - 1)b = 10,591 + = 49,303 м
Фактическая ширина экскаваторной заходки определяется исходя из фактической ширины развала пород:
Aф = = = 18,5 м
Необходимо, чтобы Aф1,7Rч.у
18,5 < 20,23 ; следовательно, данное условие выполняется.
Длительность цикла экскаватора
а) длительность черпания
Тч = = = 8,8 с
б) длительность поворота
Тпов = (10 + Е) + 0,18(β0 - 900) = (10 + 8) + 0,18(1090 - 900) = 21,4 с
в) длительность разгрузки в среднем при E = 8 м3; Tр = 2,7 с
Итого длительность цикла:
Tц = Тч + Тпов + Тр = 8,8 + 21,4 +2,7 = 32,9 с
Производительность и рабочий парк экскаваторов
Техническая производительность машины
Аэ.т = , кэ - коэффициент экскавации пород (кэ = 0,6)
Аэ.т = = 525,228 м3/ч
Сменная производительность экскаватора
Аэ.см = Аэ.тTсмки (ки - коэффициент использования экскаватора в течение смены; при железнодорожном транспорте ки = 0,675)
Аэ.см = = 2836,6 м3
Годовая выработка списочной машины
Аэ.г = = = 1389,9 тыс. м3
Рабочий парк экскаваторов
Nэ.р = = 6
Списочный парк экскаваторов
Nэ.сп = = 14
6.Эксплуатационные расчёты транспорта
Весовая норма поезда
а) из основного уравнения установившегося движения
Qп = , где Pсц - сцепной вес локомотива (у EL - 1 Pсц = 150 т), Ψдв - коэффициент сцепления при установившемся движении (для постоянного тока Ψдв = 0,225), ω0 - основное удельное сопротивление движению, для груженного 2ВС - 105 принимаем равным 4,5 Н/кН, ωiр, ωк - дополнительные удельные сопротивления движению, от уклона и кривизны пути. ωiр = 30 Н/кН, ωк = 0.
Таким образом, имеем:
Qп = = 828,3 т
б) = - Pсц , где Ψтр - коэффициент сцепления при трогании с места, при постоянном токе берем равным 0,30. а - ускорение при трогании с места, принимается 0,03 м/с2. ωтр = 0,65 Н/кН
= - 150 = 1175,5 т
Число вагонов
Число вагонов найдем исходя из наименьшего из значений Qп или
Qп < Qп.
nв = qгр - грузоподъемность думпкара (для 2ВС - 105 грузоподъемность соответственно 105 т), кт - технический коэффициент тары, для 2ВС - 105 при ЭКГ - 8И равен 0,46.
киг - коэффициент использования грузоподъемности в думпкаре
киг = = qф - фактическая масса груза в думпкаре; Vд - геометрическая вместимость думпкара (для 2ВС - 105 равна 50 м3), γм - плотность горной массы в массиве, кр - коэффициент разрыхления горной массы в думпкаре, примем равным 1,4.
ки = = 0,65
Число вагонов nв = 7 шт.
Определение времени оборота состава
Tоб = tп + tдг + tдп + tр + tз
а) tп - время погрузки локомотивосостава
tп = п - коэффициент снижения производительности ВПО цикличного действия (принимаем равным 0,9, так как nвqгр>500 т)
tп = = 116 мин
б) tдг и tдп - время движения в грузовом и порожнем направлениях.
tд = tдг + tдп = 60(
lпк, lпо, lс, lу - расстояние транспортировки соответственно по передвижным путям в карьере(к) и на отвале(о), по стационарным путям на поверхности(с) и на уклонах(у), км.
vпк, vпо, vс, vу, vт - средневзвешенные скорости на указанных выше участках трассы.
В соответствии с рекомендациями НТП в расчетах принимают следующие значения скоростей:
vпк = 15 км/ч
vпо = 20 км/ч
vс = 30 км/ч (для электровозов)
vу = 20 км/ч (для электровозов)
vт - скорость на спусках (из условия соблюдения тормозного пути - 300 м)
vт = 20 км/ч
Расстояния:
lпк = 0,5lу = = 950 м = 0,95 км
lпо = 0,5lотв = = 600 м = 0,6 км
lу = lук + lуо
lук = = = = 2000 м = 2 км
lуо = = = 2333 м = 2,3 км
lу = 2 + 2,3 = 4,3 км
lc = L0- lпк - lпо - lу = 6,5 - 0,95 - 0,6 - 4,3 = 0,65 км
Тогда:
tд = 60() = 40 мин
в) tр - время разгрузки состава.
Пусть думпкары разгружаются последовательно.
t = 2,5 мин (время разгрузки одного думпкара)
У нас 7 вагонов, следовательно, состав будет разгружаться время:
tр = = 17,5 мин
г) tз - время задержки локомотивосостава в рейсе
При расстоянии транспортировки 6,5 км время задержки в рейсе составит 20 минут.
tз = 20 мин
Итого время оборота состава:
Tоб = tп + tдг + tдп + tр + tз = 116 + 40 + 17,5 + 20 = 193,5 мин
Производительность локомотивосостава:
Пл.с. = ; где qф = qгркиг = = 68,25 т
Пл.с = = 1066,6 т/смену
Расчетное число рейсов одного локомотивосостава в течение суток составит:
nр = = = 7 рейсов
Расчет парка подвижного состава
1) Рабочий парк локомотивосоставов, необходимый для перевозки горной массы (ГМ).
N(л.с.)р = ; где Q - годовой объем технологических перевозок, в тоннах. Q = gнAк ; gн = = = 1,36 т/м3; Q = = 26 520 000 т
k - коэффициент неравномерности грузопотоков, k = 1,1 (в соответствии с НТП для предприятий черной металлургии)
N(л.с.)р = = 25 локомотивосоставов
2) Рабочий парк локомотивов
N(л)р. = N(л.с.)р = 25 локомотивов
3) Рабочий парк думпкаров
N(в)р = nвN(л.с.)р = = 175 думпкаров
4) Инвентарный парк
Nинв = Nр + Nрем + Nрез
Для локомотивов: Nинв = N(л)р. + 0,13 N(л)р. + 0,07 N(л)р. = 1,2 N(л)р. = = 30
Для думпкаров: Nинв = 1,17 N(в)р = = 205
7.Организация работ на уступах
Фактическая длина блоков на уступе длиной Lу при числе экскаваторов Nэ.у.
Минимально 300-400м.
В данном случае: имеем 3 рабочих уступа и 6 экскаваторов, следовательно по 2 экскаватора на уступ.
lб = = = 950 м
Оптимальный объем взорванного блока:
Vо = (5¸7); при ж-д транспорте ктр = 1,2.
Vo = = 163 388 м3
Длина блока:
Lбл = = = 276 м
Ширина рабочей площадки: учитывает ширину развала, транспортные коммуникации, размещение контактной сети.
Bрп = 55,5 + 6,5 + 6 + 2 + 4 + 4,5 + 3,5 = 82,3 м
8.Расчет безопасных расстояний.
1. По разлету отдельных кусков породы.
rразл = ; = = 0,503
= 0,493
Таким образом, rразл = = 230 м
2. По сейсмическому воздействию на поверхностные охраняемые объекты.
rс = Q - общая масса заряда в группе замедления.
Отсюда найдем N - число групп зарядов.
N = = ()4 = 3
3. По воздействию ударно-воздушной волны (УВВ)
lзар > 12d
Qэ = 12pdкзарN = = 2 кг
rв = м
rврасч = rвкгкtкt = = 110,4 м (при положительных температурах)
rврасч = rвкгкtкt = = 165,6 м (при отрицательных температурах)
Итого имеем:общая масса ВВ при одном массовом взрыве: 62,4 тонны, число скважин N = 3 (число групп замедления), интервал замедления при многорядном взрывании t = 50 мс
ПРИЛОЖЕНИЕ
Показатели проекта
- Принятое оборудование и парк машин
|
Бурстанки (модель) |
СБШ – 250 МНА – 32 |
|
Экскаваторы (модель) |
ЭКГ – 8И |
|
Поезда |
Локомотивы EL – 1, думпкары 2ВС – 105 |
- Основные показатели БВР
|
Диаметр скважин, мм |
252,8 |
|
производительность станка, м/ч |
11,4 |
|
м/смену |
66,12 |
|
тип ВВ |
Акватол АВ |
|
сетка скважин, м х м |
11,4 х 9,7 |
|
объем блока, тыс м3 |
163,388 |
|
удельный расход ВВ, кг/м3 |
0,3612 (эталонный 0,35) |
|
выход горной массы, м3/м |
94,2 |
|
“средний” кусок, м |
0,424 м |
|
ширина развала, м |
55,5 |
- Основные показатели экскавации
|
Число проходов экскаватора |
3 |
|
Ширина заходки, м |
18,5 |
|
производительность экскаваора, тыс. м3/смену |
2,898 |
|
тыс. м3/год |
1419,965 |
- Показатели транспорта
|
длительность оборота, ч |
3,225 |
|
сменная производительность, т |
1066,6 |
- Параметры горных работ
|
Производительность карьера, млн. м3 |
19,5 |
|
число рабочих уступов |
3 |
|
высота уступа, м |
12 |
|
длина экскаваторного блока, м |
276 |
|
ширина рабочей площадки, м |
82,3 |
Список использованной литературы:
1. Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине "Открытые горные работы". Екатеринбург, УГИ, 1993 г.
2. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Часть 1 - М: Недра, 1985
3. Хохряков В.С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. 5-е изд. - М: Недра, 1991.
4. Экскавационно-транспортные машины цикличного действия - М: Недра, 1989.
5. Конспект лекций по дисциплине "Основы горного дела"