Расчёт карьера, характеристика района работ и месторождения

 

Рис. 1.    Параметры скважинного  заряда

 

Глубина прямой скважины:

L_скв = Н_у + l_пер, м

где, Н_у – высота уступа, м;

        l_пер – перебур скважины, необходимый для качественного разрушения пород в подошве уступа;

 

l_пер = 0,5 q W, м,

где, W – величина линии сопротивления по подошве уступа, м.

       ___

W = 24d √∆/q, м;

  ________

W = 24 * 0,27 √0,9 / 0,57 = 8,2 м.

 

l_пер = 0,5 * 0,57 * 8,2 ≈ 2,3 м

 

L_скв = Н_у + l_пер = 12 + 2,3 = 14,3 м.

 

Масса заряда в скважине

      Qз = q*Ну*W*а = 0,57*12*8,2*7,4 = 415 кг.

 

lзар = Qз / Р = 415 / 51,5 = 8,1 м.

lзаб = Lс – lзар = 14,3 – 8,1 = 6,2 м.

Р = 7,85* dс²*∆, кг.

где, dс – диаметр скважины в дециметрах,

       ∆  - плотность заряжания ВВ, ∆ = 0,7-0,9 т/м³.

Р = 7,85* 2,7²*0,9 = 51,5, кг.

 

Предельно возможная  масса ВВ в скважине:

Qпр = Р(Lс – lзаб) = 51,5 (14,3 – 6,2) = 417,2 кг.

 

Выход взорванного грунта (V) с 1 м скважины:

V = (Ну*W*а)/ Lс = (12*8,2*7,4) / 14,3 = 50,9 м³.

 

    Вид транспорта  определяется глубиной и производительностью карьера, расстоянием транспортирования и производится с учетом принятого типа выемочного- погрузочного оборудования и емкости ковша погрузочного механизма ( экскаватора ЭКГ – 10).

     

Техническая характеристика БелАЗ – 7519:

 

• грузоподъемность, т-110;
• объем кузова, м³ -41;
• объем кузова (с шапкой), м³ - 56
• Ширина кузова, м – 6,1;

 

Расчет производительности автосамосвала 

 

Производительность автосамосвала  определяется по формуле:

Q_а  = (V_а k_тг Т_см)/ Т_р, м³/см.

                         Где V_а – вместимость кузова автосамосвала, м³; V_а = 41 м³;

                                Т_см – продолжительность смены, Т_см = 8 ч;

                                 Т_р, – продолжительность рейса, мин;

                                 k_тг – коэффициент использования грузоподъемности, k_тг = 0,9;

Т_р =1/60 (t_п + t_гр + t_р+ t_пор + t_м), ч

                          Где t_п – время погрузки, мин;     

t_п = V_а t_ц / 60 Еk_э

    t_ц – время цикла экскаватора, с; t_ц =26 с;

    Е – емкость  ковша экскаватора, м³; Е = 10 м³;

    k_э – коэффициент экскавации, k_э=(0,55 – 0.95)

 

t_п = 41 * 26 / 60 * 10 * 0,7 = 2,5 мин

tр – время разгрузки  автосамосвала, tр = 1 мин;

tм – время  маневровых  операций  и ожидания за рейс, 2 мин

        tдв = k_раз(60L_гр /V_гр + 60 L _пор /V_пор), мин

где, k_раз= 1,1 – коэффициент, учитывающий разгон и торможение автосамосвала;

        L_гр, L _пор – длина пути соответственно в грузовом и порожнем направлении, км;

        V_гр, V_пор – скорость движения соответственно груженого и порожнего автосамосвала, км/ч (k_раз(V_гр = 30 км/ч, V_пор= 40 км/ч)

        tдв = 1,1(60*2/30 + 60*2 /40) = 7,7 мин,

Тр = 1/60(2,5+7,7+1+2) = 0,22 часа

Qa = (41*0,9*8) / 0,22 = 1341,8 м³/смену.

 

Количество  автосамосвалов, необходимых для обслуживания экскаватора

 

N_a = Тр / tп

N_a = 0.22 / 0,042 = 5,3 авт.

 

Суточный  грузооборот карьера по горной массе

 

G_кс = A_к / N_га, т/сут

Где, A_к – годовая производительность карьера по горной массе, т/год;

        N_га – количество суток работы автотранспорта в год.

 

G_кс = 3571536,6 / 220 = 16233,8 т/сут.

 

 Рабочий  парк автосамосвалов, обеспечивающий  суточный грузооборот карьера.

 

N_ра = G_кс k_нер / Qa n_см, авт.

где, k_нер = 1,1 – коэффициент неравномерности работы автотранспорта;

       n_см – количество смен работы экскаватора в сутки, смен.

N_ра = 16233,8 *1,1 / 1341,8*2 = 6,7 авт.,

 

 Инвентарный  (списочный) парк автосамосвалов

 

N_ас^сп = N_ра n_сп, авт.,

где, n_сп = 1,15 – коэффициент резерва автосамосвалов.

N_ас^сп = 6,7*1,15 = 7,7 ≈ 8 авт.

 

    Основными  средствами автомобильного транспорта  являются автосамосвалы и тягачи с полуприцепами и прицепами.

     Для более эффективного  применения автомобильного транспорта  необходимы хорошие дороги. На уступах в карьере проводят грунтовые или щебеночные  дороги и только при слабых грунтах делают дороги из сборного железобетона.

 

Отвалообразование

 В зависимости от автомобильного  вида транспорта,  доставляющего породу в отвал, выбирают бульдозерный способ отвалообразования при помощи  бульдозера ДЗ – 158.

 

Техническая характеристика бульдозера ДЗ-158

( на базе  трактора Т-25.01БР1):

• мощность, кВт – 272;
• длина отвала, м – 4,53;
• высота отвала, м – 1,74.

 

Суточный  вскрышной грузопоток карьера

 

G_о = А_в / N_г^в, м³/сут,

Где, А_в – годовая производительность карьера по вскрыше, м³/год;

        N_г^в – количество суток работы отвала в год

G_о = 6142871 / 220 = 27922,1 м³/сут,

 

Приемная  способность 1 м длины отвального фронта

 

V_о = V_а k_к / Ш_к, м³

Где, V_а – вместимость кузова автосамосвала, м³;

        k_к = 1,5 – коэффициент кратности разгрузки;

        Ш_к – ширина кузова автосамосвала, м.

V_о = 41*1,5 / 6,1= 10,1, м³

 

Количество самосвалов,

разгружающихся  на отвале в течение часа

N_ар = G_о k_нер k_ра / n_см T_см V_а, авт

где, k_нер = 1,3 – коэффициент неравномерности работы;

       k_ра = 1,4 – коэффициент разрыхления породы в кузове автосамосвала;

       n_см – число рабочих смен в сутки отвального цеха, смен;

      T_см – продолжительность рабочей смены, ч;

      V_а – объем породы, перевозимой автосамосвалом за рейс, м³

N_ар = 27922,1*1,3*1,4 / 2*8*41 = 77,5, авт

 

Количество  одновременно разгружающихся на отвале

автосамосвалов

N_ао =N_ар (t_ра + t_мо) / 3600, авт

где, t_ра = 60 – продолжительность разгрузки самосвала на отвале,с;

       t_мо = 100 – время маневров самосвала при разгрузке на отвале,с.

N_ао = 77,5 (60+100) / 3600 = 3,5 ≈ 4 авт

 

Длина фронта разгрузки

L_ф = N_ао Ш_п, м

где, Ш_п = 40 – ширина полосы по фронту, занимаемой одним автосамосвалом при маневрировании, м;

L_ф = 4*40 = 160, м

 

Количество участков, на которых одновременно осуществляется разгрузка автосамосвалов

N_ур = L_ф / l_р, уч.

где,  l_р = 80 – длина фронта одного разгрузочного участка, м

N_ур = 160 / 80 = 2, уч.

 

Количество  участков,

находящихся в одновременной планировке

N_уп = N_ур = 2, уч

 

Количество  резервных участков

N_урез = 0,5N_ур = 0,5*2 = 1, уч.

 

Общая длина отвального фронта

L_отв = k_о N_ур L_ф, м

где,  k_о = 2 – коэффициент одновременности работы отвальных участков;

        N_ур – число рабочих отвальных участков;

        L_ф – длина фронта разгрузки автосамосвалов, м.

L_отв = 2*2*160 = 640 м.

 

Расчет сменной  производительности бульдозера ДЗ-125:

 

Q_смб = 3600V_пр(Тсм – Т_пз) k_и k_пт k_ук / t_рц k_ро м³ / смену;

      Где   Тсм – продолжительность смены,  ч; Тсм = 8ч;

              Т_пз =0,6 – продолжительность подготовительно-заключительных операций, ч;

     k_и = 0,8 – коэффициент использования бульдозера во времени;

     k_пт = 0,95 – коэффициент, учитывающий потери породы в процессе работы бульдозера;

     k_ук = 1,0 – коэффициент, учитывающий уклон на участке работы;

     t_рц = 60 – продолжительность рабочего цикла бульдозера, с;

     k_ро = 1,3 – коэффициент разрыхления отсыпанной породы;

    V_пр – объем породы в плотном теле, перемещаемый отвалом бульдозера;

V_пр = l_об h²_об / 2tg β, м³

где  l_об – длина отвала бульдозера, м;

       h_об – высота отвала бульдозера, м;

       β = 30° - угол  естественного откоса породы, перемещаемой  бульдозером.

V_пр = 4,53 · 1,74² / 2tg 30 = 11,9, м³

 

Q_смб = 3600· 11,9· (8-0,6) ·0,8·0,95·1,0 / 60·1,3 = 3088,9 м³ / см

 

Количество  бульдозеров в работе

N_бр = G_о / Q_смб n_см, шт

где,  G_о – объем вскрышного суточного грузопотока, м³/сут;

         Q_смб – производительность бульдозера, м³/смену;

         n_см – число рабочих смен в сутки отвального цеха, смен.

N_бр = 27922,1 / 3088,9*2 = 4,5 ≈ 5 шт.

 

Инвентарный парк бульдозеров

N_инв = N_бр + N_брем + N_брез, шт

где, N_брем = 0,25N_бр = 0,25*5 = 1,25 ≈ 2 шт.– ремонтный парк бульдозеров;

        N_брез = 0,15N_бр = 0,15*5 = 0,75 ≈ 1 шт. – резервный парк бульдозеров.

N_инв = 5 + 2 + 1 = 8 шт.

 

       В  эксплуатационный период отвалообразования  производится двумя способами:  периферийным или площадным.

       В первом случае  породу разгружают прямо под откос или в непосредственной близости  от него, а затем бульдозерами перемещают к верхней бровке отвала. Во втором случае породу разгружают на всей площади отвала, затем ее  планируют бульдозерами и укатывают катками, после чего отсыпают следующий слой породы и т.д.; расстояние перемещения породы при этом состовляет 5-15м. Обычно экономичнее периферийное  отвалообразование вследствие меньших объемов планирования и дорожных работ. Площадной способ иногда применяют при складировании малоустойчивых мягких пород.

       На  равнинах отвалах длина одного  разгрузочного участка составляет  50-80м. При разделении операций  разгрузки и планировки  длина  фронта отсыпки увеличивается  до 200-250м.

       Форма  бульдозерных отвалов в плане  определяется расположением  подъездных автодорог, числом участков разгрузки, схемой движения автомашин на отвале и рельефом поверхности.

      Достоинство  бульдозерного отвалообразования:  простая  организация , малый срок строительства отвалов, высокая мобильность оборудования, небольшие капитальные и эксплутационные затраты на собственно  отвальные работы, высокий  коэффициент использования фронта отвалообразования.

   Большие объемы  извлекаемых и перемещаемых  горных  пород требуют подбор технических  средств механизации основных процессов, соответствующих по производительности, размерам, развиваемым усилием ( мощности ) друг другу. Такая взаимосвязь машин и механизмов, называется комплексом карьерного оборудования. Для выбора комплексов механизации используют принципы механизации открытых горных работ, сформулированных академиком Н.В. Мельниковым.

1. Принцип   поточности.

        Основные на этом принципе  технологические схемы и комплексы  оборудования грузопотоков обеспечивают непрерывность перемещения горной массы от забоя до приемного пункта на поверхности. При этом достигаются наиболее полная механизация всех операций в грузопотоке, наибольшее использование всех механизмов во времени, лучшие экономические показатели и возможность полной автоматизации. Основные на данном принципе комплексы поточной технологии успешно применяются  при разработке рыхлых пород и включают роторные или цепные многоковшовые экскаваторы, ленточные конвейеры, консольные отвалообразователи, транспортно- отвальные мосты.

        Разрабатываются комплексы поточной технологии для выемки скальных пород, которая включает погрузку горной массы в передвижные дробилки, а затем транспортирование дробленых  горных пород конвейерами от забоев до отвалов.

2. Принцип  совмещения операций

         В этом случае операции по выемке, транспортированию и укладке породы в отвал осуществляются одной машиной – экскаватором, прибестранспортных технологических схемах – погрузчиком, скрепером или бульдозером.

3. Принцип  независимости  операций.

  . Технологическая схема состоит из отдельных звеньев, каждое из которых связано со смежными звеньями. Производительная и экономическая работа обеспечивается, если число, мощность и  рабочие размеры машин в соседних звеньях соответствуют друг другу.

        В противном случае простои и недостаточная мощность оборудования в одном звене снижает эффективность работы всего комплекса.