Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

Российской  Федерации

Санкт-Петербургский  государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический  университет) 

 

Кафедра: Разработки месторождений полезных ископаемых 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 

По дисциплине:      Технология и комплексная механизация открытых горных работ 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 

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

Автор: студент  гр. ТО-08                         _____________                               /Убугунов Э.Л./

                        (шифр группы)                      (подпись)                                          (Ф.И.О.) 
 
 
 

Руководитель  проекта: ассистент             ______                                         /Якубовский М.М./

                                   (должность)                (подпись)                                              (Ф.И.О.) 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2011 г.

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Оглавление 

Исходные данные к курсовому проекту

 

    В данной работе мы рассматриваем условное месторождение полезного ископаемого  в среднем регионе РФ, прерывная рабочая неделя с одним выходным днем при работе в две смены. Данное месторождение является: по рельефу поверхности – равнинное; по углу падения – горизонтальное; по мощности залежи – малой мощности (т.к. разрабатываем одним уступом); по форме залежи – плитообразное; по строению – простое. Вскрышные породы считаем рыхлыми, то есть нет необходимости предварительно рыхлить. Полезное ископаемое – скальная горная порода, для разработки которой требуется проведение буровзрывных работ.  

• размеры карьерного поля 750х1050 м;
• залежь пластообразная, горизонтальная;
• мощность рудной залежи h= 9 м;
• плотность полезного ископаемого g= 2,1 т/м³;
• коэффициент крепости руды f=8;
• блочность полезного ископаемого - мелкая;
• расстояние транспортирования полезного ископаемого L=3,2 км;
• мощность вскрышных пород H=14 м;
• покрывающие породы – рыхлые.

1. Вскрышные работы

1.1. Нижний вскрышной подуступ

1.1.1. Выбор вскрышного  оборудования для  внутреннего отвалообразования

 

    Так как вскрышные породы представлены рыхлыми отложениями, то наиболее рационально  использовать экскаваторы - драглайны, которые совмещают выполнение основных технологических процессов: экскавацию, транспортирование и внутреннее отвалообразование. Для выбора экскаватора-драглайна, соответствующего данным горно-геологическим условиям, необходимо проверить возможность размещения вскрышных пород во внутреннем отвале без подсыпки полезного ископаемого. Рассчитать радиус разгрузки экскаватора и сравнить его техническим параметром, проверить возможность отработки вскрышных пород при расположении экскаватора на кровле вскрышного уступа (при данном расположении драглайна мы получим максимальную производительность). Соответственно черпание только нижнее, вместимость отвалов минимальная, а производительность максимальная.

1.1.2. Определение параметров нижней вскрышной заходки

 

Расчет минимального радиуса разгрузки драглайна:

      

    Где - диаметр базы экскаватора-драглайна, м;

    H – мощность вскрышных пород, м;

     - безопастный угол откоса вскрышного уступа, град;

     - мощность полезного ископаемого, м;

    а – ширина площадки между добычным и вскрышным уступами, м;

     - угол откоса уступа полезного  ископаемого, град;

     - часть развала взорванной  горной массы значение которого  мы рассчитаем далее, м;

     - ширина железнодорожный путей  (используем в расчете т.к. один из рекомендуемых видов транспорта при перевозке на расстояние 3,2 км – железнодорожный), м.

     - ширина водоотводной канавы, м;

     - высота отвала, м;

     - угол откоса отвала вскрышных пород, град;

     , где F – группа пород по СНиП;

     ;

     = , где - ширина вскрышной заходки;

    Примем  экскаватор драглайн ЭШ-10/60 с м.

    

    Максимальный  радиус разгрузки ЭШ-10/60 равен 57 м. Максимальная высота разгрузки равна 21 м. Максимальная глубина черпанья равна 35 м.

    Экскаватор-драглайн ЭШ-10/60 по всем параметрам подходит для разработки данного вскрышного уступа.

1.1.3. Определение производительности экскаватора

 

     , где  Е – емкость ковша драглайна;

    T – продолжительность рабочей смены, часов;

     - коэффициент использования;

     - коэффициент наполнения;

    N – количество смен в году;

     - время цикла драглайна, сек;

     - коэффициент рыхления;

    

1.1.4. Определение скорости подвигания забоя

 

     , где  - площадь вскрышной заходки;

     ;

1.2. Верхний вскрышной уступ

1.2.1. Выбор горно-транспортного  оборудования для  отработки верхнего  вскрышного подуступа

 

    Вскрышные породы представлены рыхлой горной породой, и поэтому целесообразно для отработки верхнего вскрышного подуступа использовать вскрышной экскаватор.

    Для выбора экскаватора необходимо чтобы  высота развала была меньше или равна  высоте черпания экскаватора. Т.к. высота развала не может превышать 9,9 метров, то подойдет практически любой вскрышной экскаватор.

    Выбираем  ЭКГ-4у со сменным ковшом (5 м ).

1.2.2. Проверка обеспечения равенства скоростей подвигания верхнего и нижнего вскрышных подуступов

 

    Определяем  производительность экскаватора:

     где E – геометрическая емкость ковша, м³; Т – продолжительность смены в часах; – коэффициент наполнения ковша; – коэффициент использования экскаватора в течении смены; – коэффициент рыхления породы в ковше; – время рабочего цикла экскаватора, сек;

     , где  - площадь вскрышной заходки;

    

1.2.3. Проектирование техники и технологии внешнего отвалообразования

 

    Для верхнего вскрышного горизонта будет  использоваться технология бульдозерного  отвалообразования. Т.к дальность транспортирования будет небольшой, то предпочтительнее использовать автомобильный транспорт. Отвал будет располагаться за пределами карьерного поля. Правильный технологический цикл на данном карьере предполагает, приемный пункт отвала должен продвигаться со скоростью равной скорости движения фронта горных работ.

1.2.4. Расчет параметров внешних отвалов, дальности транспортирования, необходимое количество отвального оборудования.

 

    Вместимость кузова автосамосвала должна быть в 4-6 раз больше емкости ковша экскаватора. Соответственно выбирает БелАЗ-548 с вместимостью кузова 21м и грузоподъемностью 40 тонн.

    Определяем  пропускную способность дороги:

    S - интервал видимости между движущимися друг за другом автосамосвалами,  который находится по формуле:

    

     время реакции водителя и приведение тормозов в действие. (0,4-0,7с).

     коэффициент сцепления для наиболее неблагоприятных условий. (0,2-0,25).

      коэффициент инерции вращающихся  масс  0,07, для гидромеханической трансмиссии.

     ускорение свободного падения. 9,8 м/с².

     уклон трассы. 0,07.

     длина автосамосвала.

    Удельное  сопротивление движению

     - для бетонной дороги (здесь  и далее в числителе для  груженного автосамосвала, в знаменателе  для порожнего):

     - для щебеночной укатанной дороги,

     - для забойной дороги,

     - для отвальных дороги;

    Определяем  пропускную способность дороги:

     , маш./час 

     скорость движения, км/ч (зависит  от типа покрытия и грузоподъемности автосамосвала).

    n - число полос движения.

    K_Н- коэффициент неравномерности движения; K_Н= (0,5-0,8). 

    Определяем  провозную способность:

     , где  , где, а

     т.

    Эксплуатационный  расчет автотранспорта

    Время рейса: , м.

    а) время погрузки; q_аф - грузоподъемность автосамосвала, т.

      т - фактическая масса груза в ковше экскаватора за один цикл для вскрышных пород. 

     время цикла экскаватора, c.

    б) время разгрузки. (40-50с).

    в) время движения пустого автосамосвала, с., где L – дальность транспортирования вскрышной породы.

    

    г) время груженого хода. .

    д) время задержек,  , где с тупиковой схемой подъезда а/с под погрузку и под разгрузку. Соответственно время маневров 100с.

    

    

    определяем  количество рейсов: ;

    Определяем  количество автосамосвалов на один экскаватор:

       - время простоя.

    Инвентарный парк:

    

2. Добычные работы

r">2.1. Подготовка полезного  ископаемого к  выемке

2.1.1. Выбор бурового  оборудования

    Одной из основных особенностей отработки  горизонтальных или пологопадающих месторождений по безтранспортной схеме является необходимость соблюдения  соотношения скоростей отработки вскрышного и добычного уступов в соответствии с соотношением

    Принимаем скорость подвигания добычного уступа равной скорости подвигания вскрышного и определяем максимально возможную годовую производительность карьера по полезному ископаемому для данной технологической схемы.

     , где  - площадь добычной заходки.

     ;

    Для расчета буровзрывных работ необходимо знать годовой объём добычи и  физико-механические свойства. Предполагается использование скважинных зарядов с выбором вида бурения. Также диаметр скважины зависит от размеров естественных блоков горной породы в массиве. Определим ориентировочный диаметр скважины с учётом масштабного фактора:

      где  - годовая производительность карьера в млн. м .

    Соотносим полученный диаметр с рекомендуемым  интервалом диаметров в соответствии с блочностью пород в массиве. Для мелкоблочных пород рекомендуемый диаметр ;

    Для разработки данного месторождения  выбираем станок шарошечного бурения 2СБШ-200Н с глубиной бурения до 40м, с диаметром долота 243мм (Т.к. при  меньших диаметрах не выполняется  условие  и меньшие диаметры не рекомендуются для мелкоблочных пород)

2.1.2. Паспорт БВР

 

      При известном диаметре долота определяем линию сопротивления по подошве:

     где q – удельный расход взрывчатого вещества на один погонный метр скважины;

     , где - плотность заряжания;

    

      где с – условие безопасного расположения бурового станка;

     ;

      соответственно мы можем  безопасно применять данный станок шарошечного бурения на данном месторождении;

    Определяем  сетку скважин на взрывном блоке:

     ; где m – для мелкоблочных пород равно 1,2;

     ; где m’ – для мелкоблочных пород равно 1;

     ;

     где а – расстояние между скважинами; b – расстояние между рядами скважин; а*,b* - принятые значения сетки скважин после проверки условия .

    Определяем  параметры заряда:

     где Q – масса заряда в одной скважине для первого и последующих рядов;

     где – длина заряда для первого и последующих рядов;

      где  – длина перебура;

      где – длина забойки;

    Проверка  по условию: .

    Для первого ряда скважин – 5,5+5,4=9+1,9 ;

    Для второго ряда скважин – 5,5+5,4=9+1,9 ;

    Условие выполняется.

    Определяем  эксплутационные показатели скважин или выход горной массы с одного метра скважины:

    

    Так как мы приняли ширину вскрышной  площадки равной 24 м, то соответственно ширина взрывной и отвальной площадки будет равна 24 м. А из этого следует, что мы имеем три ряда скважин. Теперь определяем средневзвешенный выход горной массы с одного метра скважины:

      

    Определяем  объем буровых работ на карьере  за год:

      где  – коэффициент потерь скважин;

    

    Определяем  число буровых станков на карьере:

     где P – производительность станка(для 2СБШ-200Н при крепости породы по шкале проф. М.М. Протодъяконова – 8 от 51 до 91 ; R – число рабочих смен бурового станка в год;

    

    Определяем  инвентарный парк буровых станков:

      где k_р – коэффициент резерва 1,3;

      

    2.2. Выбор добычного оборудования и определение его производительности 

    Полезное  ископаемое представлено скальной горной породой, и поэтому целесообразно  использовать экскаватор с жёсткой  связью ковша и стрелы.

    Для выбора экскаватора необходимо чтобы  высота черпанья была больше или равной высоте развала. Т.к. мы имеем 3-х рядное взрывание, то из этого следуем что:

      

    Соответственно  выбираем ЭКГ-6у с высотой черпанья 17,1м, емкостью ковша 6,3м .

    Определяем  производительность экскаватора:

     где E – геометрическая емкость ковша; Т – продолжительность смены в часах; – коэффициент наполнения ковша; – коэффициент использования экскаватора в течении смены; – коэффициент рыхления породы в ковше; – время рабочего цикла экскаватора;

    

    Определяем  число экскаваторов необходимых  для добычи полезного ископаемого  в карьере:

     где – годовая добыча полезного ископаемого; R – количество смен в году;

    

2.3. Выбор транспортного  оборудования, расчет  его производительности  и необходимого  количества

 

    Так как дальность транспортирования  составляет 3,2 км возможно использовать железнодорожный транспорт. Вместимость кузова думпкара должна быть в 4-6 раз больше емкости ковша экскаватора. Т.к. емкость ковша 6,3м то емкость думпкара колеблется в пределах 25-38м . Соответственно выбираем думпкар ВС-85 с вместимостью кузова 38м и грузоподъемностью 85 т.

    Рассчитаем  производительность локомотива состава.

      где  – время погрузки и разгрузки соответственно; – время груженного и порожнего хода соответственно; – время ожидания (время простоя локомотива состава связанное с ожиданием загрузки или разгрузки, а также способом связи)

      где  где n – число вагонов локомотива состава (число вагонов рассчитывается по характеристике локомотива, т.к. в данной работе выбор локомотива не выполняется, мы принимаем примерное значение количества вагонов); – фактический объем кузова думпкара, м³; – объемный вес полезного ископаемого;

     (соответствует грузоподъемности думпкара ВС-85)

    

      

     ;

     где – средневзвешенное расстояние транспортирования; – скорость груженного хода;

    

      где – скорость груженного хода; 

    

      где – время разгрузки одного вагона;

    

    

 
Определяем количество рейсов совершаемых  одним локомотива составом:

    

    Определяем  производительность локомотива состава  в смену:

    

    Определяем  необходимое количество локомотива составов для работы на карьере:

    Время работы состава у погрузочной  машины:

      где  – длина фронта горных работ (1050км); – длина обменного пункта 200м; – стационарный интервал

    

    

    Определяем  количество локомотива составов необходимых  для производительной работы одного экскаватора.

    

    Определяем  общее число составов на карьере:

      где m – число экскаваторов на карьере;

    

    Определение инвентарного парка:

    

    Определение пропускной и провозной способности ограничивающего перегона (выездной траншеи):

    Длину съезда принимаем 398 м. т.к. локомотива состав поднимается на 23 м. при наклоне 40 . Однопутная дорога может пропустить

    

    

    Так как на данном карьере через ограничивающий переход будет проходить 12 пар поездов, то соответственно мы будем использовать однопутную дорогу.

2.4. Определение срока  существования карьера

 

    Объем полезного ископаемого в контуре карьера:

    

    Срок  существования карьера:

    

3. Рекультивация отвалов и выработанного пространства

3.1. Горно-технический  этап рекультивации

    После отработки месторождения (также  возможно начать работы во время жизни карьера) провести выполаживание внешнего отвала в сторону карьера.

    Далее, учитывая, что карьер находится в  среднем регионе РФ, создать лесную зону на внешнем отвале. Выположенную часть отвала преобразовать в  пляжную зону (если вскрышные породы представлены песком, то в этом нет необходимости).

3.1.1. Расчет параметров внутреннего отвала

    Высота  отвала была получена при расчете  радиуса разгрузки:

     = , где - ширина вскрышной заходки;

    Угол  откоса отвала был выбран на основании  справочных данных.

     

     - площадь, срезаемой части. 

    Объём рекультивационных работ в год:

     - площадь, срезаемой части,  где 6 м - высота срезаемой части.  

     , - скорость подвигания вскрышного уступа.

    Объём рекультивационных работ в смену: .

    Производительность  бульдозера с базовым трактором  Т-100 по рыхлым породам 1100 . Это значит, что на отвале будет использоваться один бульдозер. 

3.1.2. Расчет параметров внешнего отвала

 

    Определяем  число автосамосвалов, разгружающихся на отвале в течение часа:

     , где  =342,5 - производительность карьера по вскрышным породам в час (верхний подуступ); - коэффициент неравномерности рабочего карьере по вскрышным работам; .