Совершенствование доставки руды на рудниках

СОДЕРЖАНИЕ:

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..3

РАЗДЕЛ 1.ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ДОСТАВКИ РУДЫ В УСЛОВИЯХ ОАО «АПАТИТ» ………………………………………………………………………..5

РАЗДЕЛ 2.СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДОСТАВОЧНОГО КОМПЛЕКСА НА ПОДЗЕМНЫХ РУДНИКАХ НА ПРИМЕРЕ РУДНИКА «ОКТЯБРЬСКИЙ» ..7

РАЗДЕЛ 3. ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ФАКТОРОВ НА ВЫБОР МЕХАНИЗИРОВАННОГО СПОСОБА ДОСТАВКИ РУДЫ ИЗ БЛОКОВ….9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….…12

СПСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………...….13

                                        ВВЕДЕНИЕ

Значение доставки руды как технологического процесса очистной выемки очень велико. Доля затрат на доставку руды достигает 50 % всех затрат на очистную выемку. Под доставкой руды понимают перемещение рудной массы от мест отбойки до транспортных выработок блока (откаточных штреков или ортов).

 Этапом транспортирования руды в пределах блока является ее доставка к пунктам погрузки различными механическими средствами. Применяются следующие виды механической доставки: скреперная, самоходным оборудованием, питателями и конвейерами.

 Скреперная доставка  благодаря сравнительной простоте  имеет довольно широкое распространение. Скреперная установка — это  транспортное средство периодического  действия и состоит из скреперной  лебедки, скрепера, головного и хвостового  канатов, концевого и поддерживающего  блоков. Транспортирование руды  осуществляется посредством возвратно-поступательного  движения скрепера. К месту погрузки  скрепер перемещается с помощью  хвостового каната. Двигаясь в  обратном направлении с помощью  головного каната, скрепер, внедряясь  в рыхлую рудную массу, самозагружается  и доставляет ее волоком к  месту разгрузки. Скреперование осуществляется по доставочным выработкам, куда руда поступает через выпускные выработки под действием собственного веса. В этих же выработках обычно осуществляется дробление негабаритных кусков накладными зарядами. Комплекс выпускных и доставочных выработок, в которых осуществляются скреперование и вторичное дробление руды, называют горизонтом скреперования. При скреперовании руды применяют следующее 'оборудование: двухбарабанные и иногда трехбарабанные скреперные лебедки мощностью от 7 до 100 кВт; скреперы гребкового или ящичного типа вместимостью от ОД до 2 м3; канаты диаметром от 10 до 28 мм. Дальность транспортирования от 15 до 35 м и более. Производительность скреперной установки зависит от мощности скреперной лебедки, вместимости скрепера, дальности транспортирования и размера кондиционных кусков. Колеблется она в широких пределах: от 20 до 350 т/смену. Скреперная доставка руды отличается конструктивной простотой и небольшой стоимостью оборудования, малыми затратами на его монтаж и доставку. Недостатками являются сравнительно малая производительность и частое расположение рудоспусков. Несмотря на простоту, скреперная доставка стала вытесняться самоходным оборудованием, хотя ее применение не исключается в некоторых горно-геологических условиях и в будущем. 

Самоходным называют безрельсовое оборудование, имеющее самостоятельный привод для передвижения. Оно выполняется на шинном, реже на гусеничном ходу. Его применяют для транспортирования как в открытом очистном пространстве, так и в доставочных выработках. Самоходные машины для доставки руды можно разделить на три группы: погрузочные, доставочные и погрузочно-транс-портные машины. Погрузочные машины осуществляют только погрузку рудной массы в транспортные средства. К ним относятся машины с нагребающими лапами, подземные экскаваторы и ковшовые погрузчики. Погрузочные машины типа ПНБ применяют при мелко-кусковатой руде. Подземные экскаваторы типа ЭП применяют для погрузки руды при отработке пологих залежей мощностью не менее 4,5—5 м в открытом очистном пространстве. Вместимость ковша 1—2 м3. Ковшовые колесные погрузчики, обладающие высокой маневренностью, имеют вместимость ковша 1—3 м3. Они могут использоваться и для доставки руды на небольшое расстояние (до 300 м). К доставочным машинам, осуществляющим доставку рудной массы, относятся подземные автосамосвалы и самоходные вагонетки. Автосамосвалы на подземных работах используют для доставки и транспортирования руды на значительные расстояния (до 2500 м и более). В основном применяют автосамосвалы с опрокидным кузовом. Грузоподъемность автосамосвалов 10—40 т. Скорость движения до 40—45 км/ч. Погрузочно-транспортные машины (ПТМ) совмещают в себе функции погрузочных и доставочных машин. Они имеют дизельный или электрический привод, оборудованы ковшовыми погрузчиками. Доставка руды осуществляется либо в бункерах машины (машина типа ПТ), либо непосредственно в ковше (машины типа ПД). Вместимость бункера колеблется от 1—2,5 до 3—10 м3, ковша от 0,15—0,5 до 3—5 м3 и более. Скорость движения 20— 40 км/ч.

 На подземных рудниках  получили широкое распространение  такие стационарные установки  непрерывного действия, как питатели  и конвейеры. С их помощью доставляются  от 10 до 20 % руд.

Питатели — это короткие конвейеры длиной до 6—8 м, служащие для погрузки руды в другие средства механизированной доставки, в рудоспуски или непосредственно в рудничные вагонетки (см. рис. 5.9, б). Наиболее распространены вибрационные питатели (вибропитатели). Их применяют при любой крупности и абразивности, не склонных к слеживаемости рудах. Вторичное дробление негабарита производят на лотке вибропитателя. При применении виброустановок производительность доставки увеличивается примерно в 3 раза по сравнению со скреперной доставкой.

 Для доставки руды  применяют вибрационные, скребковые  и пластинчатые конвейеры. На.мягких  рудах находят применение ленточные  конвейеры. Они служат для доставки  руды до рудоспусков от выпускных  отверстий или других средств  механизированной доставки. На базе  конвейеров возможен поточный  транспорт руды от блока до  поверхность.

1.ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ДОСТАВКИ РУДЫ В УСЛОВИЯХ ОАО «АПАТИТ»

Доставка - это важнейший производственный процесс очистной выемки, в значительной степени определяющий эффективность добычи руды. Удельный объем трудовых и материальных затрат на доставку руды составляет 30-50% всех затрат на очистную выемку.  Выбор видов доставки в значительной мере определяет организацию работ на горизонте и в целом по руднику.

Различные виды доставки - скреперная, самоходная, с использованием вибропитателей и самоходных вагонов могут обеспечивать производительность блока в широком диапазоне. Необходимо установить оптимальные границы каждого из видов доставки, для конкретных технологических и организационных условий. Пример этой оптимизации выполнен для горизонта +433 м Расвумчоррского рудника ОАО «АПАТИТ».

Выемку руды на горизонте планируется вести системой подэтажного обрушения с траншейным днищем. Эксплуатационный блок располагается по простиранию рудного тела. При высоте этажа 90 м., в зависимости от варианта доставки, длина блока и количество подэтажей могут меняться. На каждом из подэтажей формируется своё днище и ведется выпуск руды. Отбитая руда на подэтаже доставляется до участкового рудоспуска, перепускается на откаточный горизонт и выдается на поверхность при помощи электровозной откатки.

К рассмотрению были приняты три вида доставки руды, наиболее распространенные на рудниках ОАО «АПАТИТ». В каждом из них параметры днища рассчитывались исходя из габаритов применяемого оборудования.

а) Доставка руды скреперными лебедками 30ЛС, 50ЛС, 75ЛС, 100ЛС в комплекте со скреперами типа СГ емкостью 0,6; 1; 1,6; 2,5 м3 соответственно. Днище блока представлено воронками с двумя штреками скреперования. Сечения выработок изменяются в соответствии с каждым типом применяемого оборудования. Блок разбивается на три подэтажа по 30 м каждый. С учетом двухстороннего скреперования длина блока составляет 60м. В каждом варианте на доставке руды задействовано по четыре скреперных установки.

б) Доставка руды самоходными погрузочно-доставочными машинами

TORO-200D, TORO-350D, TORO-400D, TORO500D. Днище блока представлено траншеями. Погрузка руды осуществляется в ортах заездах расположенных в 15 м друг от друга. Блок разбивается на два подэтажа по 45 м каждый. Длина блока - 100 м.

в) Доставка руды вибропитателей ПВУ-5 совместно с самоходными вагонами ВС10 (число самоходных вагонов на доставке меняется от 2 до 8). Выпуск осуществляется через воронки. Блок также разбивается на два подэтажа по 45 м каждый. Длина блока составляет 100м.

Для определения оптимальных границ применения рассматриваемых видов доставки создана комплексная имитационная экономико-математическая модель. Критерием и генеральным функционалом этой модели была принята себестоимость доставки руды с учетом погашения горно-подготовительных работ. Высота подэтажа была фиксирована (для варианта с применением ПДМ TORO и вибропитателей - 45 м, а для скреперных установок - 30 м.), поэтому с изменением размеров днища меняется объем выпускаемой руды, что в свою очередь влияет на затраты по статьям амортизация, зарплата и материалы. По созданной модели были разработаны алгоритм, блок-схема и компьютерная программа. Ее реализация позволила определить затраты по каждому из рассматриваемых видов доставки руды, в зависимости от производительности эксплуатационных блоков, в соответствии с компоновкой различных типов доставочного оборудования при выбранной организации производства.

Наложение этих закономерностей позволяет определить рациональные организационно-экономические границы рассматриваемых видов доставки. При производительности подэтажа до 1800 т/см - целесообразно применение скреперной доставки, в интервале 1800 - 2900 т/см - использование самоходных погрузочно-доставочных машин «TORO», от 2900 до 4500 т/см - применение вибропитателей ПВУ-5 совместно с самоходными вагонами ВС10. В последнем случае возможно достижение производительности свыше 4500 т/см за счет увеличения числа самоходных вагонов, но эти варианты признаны нецелесообразными из-за значительного усложнения организации доставочных работ.

Исходя из полученных результатов, для Расвумчоррского рудника ОАО «АПАТИТ», наиболее целесообразным было признано применение самоходных погрузочно-доставочных машин «TORO», в частности TORO-350,  используя на доставке две машины. В этом случае достигается наиболее оптимальные значение производительности блока и затрат на доставку руды.

2.СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДОСТАВОЧНОГО КОМПЛЕКСА НА ПОДЗЕМНЫХ  РУДНИКАХ НА ПРИМЕРЕ РУДНИКА «ОКТЯБРЬСКИЙ»

В последнее время на современных рудниках широко применяется самоходное оборудование. Это обусловлено тем, что для данного комплекса характерны следующие достоинства (в сравнении с другими видами доставки):

- высокая производительность;

- сравнительная безопасность;

- минимальные потери отбитой рудной массы.

Но на ряду с перечисленными преимуществами данного вида доставки, существует и ряд проблем:

- цикличность доставки;

- загрязнение рудничной атмосферы (в связи с этим необходимо подавать большое количество воздуха, а в условиях Севера, его необходимо нагревать, что влечет за собой большие затраты);

- большие капитальные затраты.

Пути решения проблем: дополнительная очистка воздуха (очистка воздуха катализаторами), внедрение самоходного оборудования с электрическим приводом.

Например, применения самоходного оборудования с электрическим приводом на руднике Кируна.

Компанией Tamrock Loaders на руднике внедрен в производство погрузчик Toro2500 Е (имеет откаточную грузоподъемность в 25 т, длина машины – 13,9 м, ширина –3,8 м, внешний радиус – разворота - 9,3 м, внутренний радиус – 4,8 м. Высота кабины –3,1 м; высота подъема до шарнира ковша – 7,3 м) с электрическим приводом. По фактической производительности эта машина обогнала на 6-7 т все другие выпускаемые в

мире погрузчики, и можно говорить о сопоставимости производительности погрузчиков на карьерных разработках с производительностью ПДМ в подземных рудниках.

           В связи с тем, что эта машина электрическая, она, естественно, безопасна в экологическом отношении - у нее нет вредных выхлопов (экономия на вентиляции), низкий уровень шума и пыли. Машина оборудована установкой кондиционирования без фреона, имеет гидравлическую систему с сальниковыми прокладками (сокращаются протечки масла) и меньшее количество гидравлических шлангов. Везде, где можно, гидравлические шланги были заменены стальными трубами. Опять-таки сокращается проблема утилизации изношенных шлангов и упрощается техобслуживание.

            Учитывая вышеизложенное, была произведена сравнительная оценка вариантов применения самоходного оборудования с ДВС (на примере ПД-5) и самоходного оборудования с электрическим приводом (на примере TORO 400 E) в условиях слоевых систем разработки применяемых на руднике Октябрьский.

Техническую производительность, т/ч, ПД-5 составляет: Qтп = 150,5 т/ч. Эксплуатационная производительность ПД-5, т/смену: Qэ = 975,24 т/смену. Фактическая сменная производительность ПД-5 составляет: Qф = 730,6 т/смену.

             Из расчета видно, что эксплуатационная производительность ПД-5 превышает необходимую фактическую производительность. Следовательно, чтобы более эффективно использовать ПД-5 как ресурс необходимо увеличить длину доставки, либо произвести переход на более дешевую в ценовом порядке машину, но менее производительную. Данные изменения позволят снизить затраты как на оборудование, так и на проходческие работы.

           Для этого необходимо произвести замену доставочной машины ПД-5 с дизельным двигателем на машину с экологичным двигателем – электрическим типа TORO400E.

Техническую производительность, т/ч, TORO 400 E составляет: Qтп = 277 т/ч. Эксплуатационная производительность TORO 400 E, т/смену: Qэ = 1795 т/смену

.Фактическая сменная  производительность TORO 400 E составляет: Qф = 730,6 т/смену.

              Из вышеприведѐнного видно, что производительность машины превышает фактическую сменную производительность в выемочной единице более, чем в 2 раза. Следовательно, в данном варианте комплекса доставки с использованием машины TORO400 E возможно осуществить доставку рудной массы одной машиной в двух выемочных единицах, предотвратив при этом вредные газовые выделения машины. Но для принятия окончательного решения следует провести экономическое сравнение предлагаемого варианта доставки и применяемого в настоящее время. Вариант, являющийся наиболее экономически эффективным, т.е. имеющий наиболее низкую себестоимость доставки, будет иметь возможность для реализации в процессах доставки на руднике.

              Для экономической оценки вариантов доставки необходимо произвести оценку этих вариантов по себестоимости на 1 тонну доставленной массы. Минимальные затраты на транспортирование 1 тонны рудной массы внутри выемочной единицы и будут соответствовать более эффективному варианту доставки.

           Расчѐт произведен с использованием следующих параметров:

- количество рабочих дней в году 365

- количество смен в сутках 3

- продолжительность рабочей смены 8 ч

- стоимость электроэнергии 2,5 руб/кВт

- стоимость дизельного топлива 6 руб/л

Результаты расчетов показали, что более выгодным и рентабельным, является вариант доставки с применением машин типа TORO 400E с электрическим приводом.

3.ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ФАКТОРОВ НА ВЫБОР МЕХАНИЗИРОВАННОГО СПОСОБА ДОСТАВКИ РУДЫ ИЗ БЛОКОВ.

Выпуск и доставка руды из блоков, а также необходимые для этого проходческие работы, занимают 25-35% трудоемкости шахты или 45-60% трудоемкости по системе. Доставка оказывает влияние не только на показатели отработки блоков, но и на показатели последующих звеньев технологической цепи: транспорт, стадию крупного дробления под землей, подъем, а также в ряде случаев на ремонтный комплекс предприятия, инфраструктуру по обслуживанию оборудования.

         Существуют факторы горно-геологического и горно-технологического характера, которые могут оказаться доминирующими при выборе способа доставки. К ним следует отнести параметры залежи (угол падения и мощность), физико-механические свойства руд и вмещающих пород, технические особенности доставочного оборудования и др.

При вибровыпуске одним из наиболее трудоемких и дорогостоящих процессов является монтаж доставочных средств . Затраты на монтаж отнесены к объему руды, подсеченному одной воронкой при торцевой или двумя при боковой схемах выпуска. Удельные затраты на монтаж зависят от высоты этажа при крутом падении залежи, либо от мощности при пологом. Экономически целесообразным является использование виброустановок при высоте этажа (или мощности рудного тела при пологом его залегании) не менее 80-70 м, когда затраты на монтаж их не отличаются резко от затрат при других способах выпуска и доставки.На железорудных предприятиях Сибири применяются днища блоков с разделительными целиками над воронкой выпуска, которые увеличивают в 1.5-2.0 раза объем руды, приходящийся на одну виброустановку, что расширяет область их применения. 

Значительное влияние на показатели доставки погрузочно-доставочными машинами (ПДМ) оказывают дополнительные затраты на вентиляцию, техническое обслуживание и ремонт. По данным Музгина С.С. дополнительные затраты на вентиляцию в зависимости от типа нейтрализатора составляют от 0.07 до 0.18 руб/т (цены 1992г.). По расчетам автора, в случае применения ПДМ для отработки Шерегешского и Таштагольского железорудных месторождений, дополнительные затраты на вентиляцию составили бы 0.12-0.13 руб/т (сюда входят дополнительные затраты на увеличение сечения воздухоподающих и воздуховыдающих выработок, увеличение подачи воздуха).Необходимо отметить, что вопросы дополнительных затрат на вентиляцию мало освещены в горнотехнической литературе. Косвенным подтверждением увеличения расходов на вентиляцию является работа, в которой приводится структура энергопотребления на рудниках Зыряновский им. XXII съезда КПСС и Греховский. Доля добычи в 1984 г. самоходным оборудованием на первых двух составила 8.3%, а энергопотребление на вентиляцию 11.8% от общешахтных затрат, на Греховском руднике соответственно 70.2% и 22.5%. 
Дополнительные затраты, связанные с техническим обслуживанием и ремонтом ПДМ вызваны необходимостью строительства подземных ремонтных мастерских, топливозаправочных пунктов, наклонных съездов и др.По данным Скорнякова Ю.Б. вес отдельных статей затрат в эксплуатационных расходах при доставке ПДМ составляет: зарплата —           10-12%, топливо — 5-8%, шины — до 35%, техническое обслуживание —      30-35%,  амортизация — 25%, прочие — 5-8%.Значительное влияние на показатели различных видов доставки оказывает устойчивость руд.

             При отработке устойчивых руд, когда крепление исключается вовсе или применяются достаточно легкие дешевые виды его. Затраты на последние не оказывают серьезного влияние при выборе вида доставки. При отработке неустойчивых руд с применением таких видов крепи, как арочные металлические и сборные железобетонные, монолитные бетонные и железобетонные и др., с учетом дополнительных затрат на увеличение сечения выработок под тяжелые крепи и саму крепь и ее ремонт, общие дополнительные затраты на крепление могут оказать решающее влияние на выбор вида доставки.

          Авторами проведена сравнительная оценка дополнительных расходов на крепление и ремонт выработок выпуска и доставки с использованием ПДМ, вибрационных и скреперных установок применительно к условиям отработки весьма неустойчивых руд Южно-Кимперсайскоро месторождения хромитов (А0 Донской ГОК, Казахстан) системами этажного принудительного обрушения и самообрушения.Необходимо также отметить, что при выборе типа виброустановки при отработке неустойчивых руд предпочтение отдается той установке, которая требует меньшего сечения выработки, поскольку остальные показатели виброустановок близки друг к другу.

           В горнорудной практике делались неоднократные попытки использования конвейеров на доставке руды в блоках. С появлением вибрационных доставочных установок постоянно повторяются попытки организовать поточность выпуска и доставки на основе виброустановок и конвейеров. На предприятиях черней металлургии для этого использовались ленточные конвейеры в сочетании с установками ВДПУ-4ТМ и ПВУ в цветной металлургии вибрационные (КВ), в химической промышленности конвейеры ленточно-тележечные (КЛТ).Расчеты, проведенные для условий отработки железорудных месторождений Сибири, показали, что увеличение производительности блоков в 2.0-2,5 раза и транспорта в 1.3-1.5 раза и снижение количества зависаний при выпуске в 2-3 раза (показатели, подтвержденные практикой отработки с конвейерами 10 блоков на Таштагольском, Шерегешском, Абаканском и Казском рудниках ), компенсируют дополнительные затраты на конвейер и его монтаж и дают небольшой экономический эффект.Однако использование конвейеров в блоках позволяет изменить схемы подготовки рудных тел с сокращением объемов проходки откаточных ортов и вентиляционных выработок до 25%, что совместно с упомянутыми показателями обеспечивает высокую эффективность поточной технологии.

Таким образом, при выборе способа выпуска и доставки руды из блока необходимо учитывать вышеозначенные факторы, что особенно важно в условиях рыночных отношений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Доставка - это важнейший производственный процесс очистной выемки, в значительной степени определяющий эффективность добычи руды. Удельный объем трудовых и материальных затрат на доставку руды составляет 30-50% всех затрат на очистную выемку.  Выбор видов доставки в значительной мере определяет организацию работ на горизонте и в целом по руднику.

Виды: скреперная, конвейерная, самоходными вагонетками, автосамосвалами, погрузочно-доставочными машинами.

 Скреперная доставка получила широкое распространение на горно-рудных предприятиях. Скреперная установка состоит из двух или трехбарабанной  скреперной лебедки, скрепера, концевого блока и каната рабочего и холостого.

Достоинства скреперной доставки: простота устройства; небольшая стоимость; легкость перестановки; надежность в работе; небольшие расходы на ремонт; возможность совмещения доставки с погрузкой.

 Недостатки: низкая производительность; захламленность выработки; быстрое истирание канатов.

 Емкость ковша скрепера от 0,2 до 1,2 м3, бывает больше. Мощность привода от 10 до 100 кВт. Длина доставки до 40 м, реже 70-80 м. Средняя производительность скреперной доставки 80-150 т/смена, в отдельных случаях достигает 300-400 т/смена.

Конвейерная доставка в рудниках применяется редко, в основном на горизонтальных и пологих месторождениях, может применяться в сочетании со скреперами. Применяются скребковые конвейеры, ленточные, пластинчатые и виброконвейеры. Наиболее пригодны виброконвейеры при транспортировании руды из дучек. Производительность виброконвейера в 3-4 раза больше, чем при скреперной доставке. Ленточные конвейеры применяются редко, в качестве промежуточного звена.

Достоинства: более высокая производительность; небольшой расход энергии.

Недостатки: быстрый износ конвейерной ленты при доставке крупнокусковых аброзивных пород; измельчение руды; ограниченная длина доставки; сильный износ желобов, скребков и цепей.

Доставка самоходными вагонетками применяется в очистных забоях на горизонтальных и пологих месторождениях. Наибольшее применение получили вагонетки на пневмоколесном ходу с электрическим, дизель-электрическим и дизельным приводом.

Электрические вагонетки питаются по электрическому кабелю, который намотан на барабан (кабестан). Грузоподъемность от 5 до 25 тонн, скорость до 8 км/ч, производительность 300-500 т/смена. Марки: 4ВС10, 5ВС15.

Достоинства: высокая производительность; хорошая маневренность; надежность в работе; малые размеры по высоте.

Недостатки: интенсивный износ кузова и конвейера; высокая стоимость; сложность конструкции; большой радиус разворота и малая скорость движения.

Доставка руды в автосамосвалах применяется для доставки руды на расстояние от 300 до 1000 м, иногда больше. Скорость до 40 км/ч, угол подъема до 10-200, мощность двигателя до 500 лошадиных сил, грузоподъемность до 20 т.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Жигалов М.Л., Ярунин С.А. Технология, механизация и организация подземных горных работ: Учебник для вузов.- М.: Недра, 1990

2. Агошков М.И., Борисов С.С., Боярский В.А. Разработка рудных и нерудных месторождений. М.: Недр, 1983.

3.  Именитов В.Р. «Технология, механизация и организация производственных процессов при подземной разработке рудных месторождений» - М.: Недра, 2008г.

4.Скорняков Ю.Г. «Подземная добыча руд комплексами самоходных машин» - М.: Недра, 2006г.