Сделай Сам Свою Работу на 5

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ





КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

Кафедра «Разработка месторождений полезных ископаемых»

 

 

Т.Д. МАЛЬЧЕНКО, Н.А. НЕМОВА

 

 

Методические указания

к курсовому проектированию

по дисциплине

«Система разработки и схемы комплексной механизации

на открытых горных работах»

 

для специальности 050707 – «Горное дело»

 

 

Форма обучения – очная, заочная

 

КАРАГАНДА 2008

УДК 622.271 (075.8)

 

 

Мальченко Т.Д., Немова Н.А. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Система разработки и схемы комплексной механизации на открытых горных работах». Караганда: КарГТУ, 2008. 33с.

 

 

Методические указания составлены в соответствии с требованиями учебного плана и программой дисциплины «Система разработки и схемы комплексной механизации на открытых горных работах» и включают все необходимые сведения по выполнению тем курсовых проектов курса.

Методические указания предназначены для студентов специальности 050707 - «Горное дело».

 

Рецензент – член Редакционно-издательского совета КарГТУ Исабек Т.К., профессор кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых», д.т.н.



 

 

Утверждено Редакционно–издательским советом университета

 

© Карагандинский государственный технический университет, 2008

 

Оглавление

Стр.

Введение…………………………………………………………… …
Содержание проекта………………………………………………….
1. Определение главных параметров и производительности карьера…………………………………………………………………  
1.1 Главные параметры карьера……………………………………
1.1.1 Определение погоризонтных объемов вскрыши и полезного ископаемого для пластового месторождения…………………….  
1.1.2 Определение погоризонтных объемов вскрыши и полезного ископаемого для пластообразной залежи…………………………  
1.1.3 Определение погоризонтных объемов вскрыши и полезного ископаемого для округлой залежи……………………  
1.2 Определение годовой производительности карьера…….
1.2.1 Обоснование схемы комплексной механизации горных работ………………………………………………………………….  
1.2.2 Определение максимально возможной скорости углубки для пластовых месторождений и пластообразных залежей……..  
1.2.3 Определение максимально возможной скорости углубки для округлых рудных залежей………………………………………….  
1.3 Проверка производительности карьера по условию размещения оборудования в рабочей зоне……………………….  
2 Вскрытие карьерного поля…………………………………………
2.1 Обоснование возможных способов и схем вскрытия карьерного поля……………………………………………………..  
2.2 Порядок сравнения вариантов и выбор схемы вскрытия карьерного поля……………………………………………………  
3. Система разработки и схема комплексной механизации………..
3.1 Выбор вариантов технологических схем……………………..
3.2.1 Высота уступа…………………………………………………
3.2.2 Определение ширины рабочей площадки………………….
3.2.3 Определение фактической длины экскаваторного блока…..
3.2.4 Скорость углубки……………………………………………..
3.2.5 Скорость подвигания фронта работ……………………………
4. Оформление курсового проекта…………………………………..
4.1 Пояснительная записка………………………………………….
4.2 Графическая часть……………………………………………….
Список использованных источников ……………………………….

 



 

ВВЕДЕНИЕ

 



Курсовой проект является завершающей стадией подготовки студента по дисциплине " Система разработки и схемы комплексной механизации на открытых горных работах ".

Основным содержанием курсового проекта является проектирование технологии и обоснование структуры комплексной механизации открытой разработки месторождения или карьерного поля.

При составлении курсового проекта следует руководствоваться "Основными техническими направлениями развития угольной промышленности ", "Правилами безопасности при открытых горных работах", "Правилами технической эксплуатации при открытой разработке" и другими нормативными документами.

Исходными данными для проектирования являются:

мощность наносов;

угол падения пласта (залежи);

- нормальная мощность пласта (залежи);

конечная глубина карьера;

длина дна карьера;

ширина дна карьера, м;

объемный вес полезного ископаемого;

объемный вес пустой породы;

устойчивость вмещающих пород;

характеристика месторождения (пласт, пластообразная залежь, округлая залежь).

Конкретные значения исходных данных для проектирования устанавливаются руководителем проекта и выдаются каждому студенту индивидуально - в соответствии с порядком выдачи заданий, принятом кафедрой РМПИ.

 

СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА

1 Определение главных параметров и производительности карьера

1.1 Главные параметры карьера

 

К главным параметрам карьера обычно относят:

- углы откосов нерабочих бортов;

- конечную глубину карьера;

- балансовые и промышленные запасы полезного ископаемого в конечных контурах;

- объем вскрышных пород в конечных контурах;

- средний геологический и средний промышленный коэффициенты вскрыши.

Углы откосов нерабочих бортов определяются с точки зрения устойчивости бортов. Последняя определяется физико-механическими свойствами боковых пород, их нарушенностью, глубиной карьера и рядом других факторов. Для курсового проектирования можно принимать значения, приводимые в справочной литературе (в основном, в зависимости от крепости боковых пород и глубины карьера [1]).

Для курсового проектирования углы откоса нерабочего борта карьера bн.р. можно принимать по таблице 1.

По конечной глубине карьера, с учетом геологических и горнотехнических условий, устанавливаются конечные контуры проектируемого карьера. Определение запасов и объемов в конечных контурах рекомендуется производить путем разбиения карьерной выемки в конечных контурах на горизонты с последующим определением погоризонтных объемов полезного ископаемого и пустых пород.

 

Таблица 1 - Углы откосов нерабочего борта карьера (для курсового проектирования)

 

№ п/п Характеристика устойчивости вмещающих пород Угол откоса нерабочего борта bн.р, град.
конечная глубина карьера
до 100 м более 100 м
Устойчивые 45-55 40-50
средней устойчивости 35-40 30-35
Неустойчивые 25-30 20-25

 

Способы определения погоризонтных объемов зависят от того, какая задана характеристика месторождения. Поскольку для учебных целей достаточно рассмотрения трех вышеуказанных разновидностей месторождения (пласт, пластообразная залежь, округлая залежь), то при определении указанных объемов принимаются следующие упрощающие условия:

- для пласта принимается постоянные значения мощности и угла падения, ширина дна карьера принимается как минимальное значение из двух: заданное значение ширины дна карьера и горизонтальная мощность пласта;

- для пластообразной залежи ширина дна карьера определяется так же, как и для пласта и, кроме того, размер залежи по простиранию принимается равным значению ширине дна карьера;

- для округлой залежи рудное тело принимается в виде наклонного цилиндра, основанием которого является круг диаметром а образующей является прямая линия, наклоненная к горизонту под углом , длиной ; кроме того, для него при определении ширины дна карьера принимается минимальное из трех значений .

 

1.1.1 Определение погоризонтных объемов вскрыши и полезного ископаемого для пластового месторождения

 

Для пластового месторождения каждый горизонтальный (погоризонтный) слой представляет корытообразное тело (см. рис.1). Продольные и поперечные его сечения представляют из себя трапеции, размеры оснований которых зависят от расстояния данного слоя от дневной поверхности. Для учебных расчетов принимаем упрощенные формулы определения объемов:

м3; ………..(1)

м3; …….(2)

м3, ………..(3)

где объем горной массы в пределах слоя, м3;

площадь поперечного сечения слоя, м2;

длина средней линии продольного сечения слоя, как трапеции, м;

объем полезного ископаемого в пределах слоя, м3;

площадь, занимаемая полезным ископаемым на поперечном сечении, м2;

объем пород вскрыши в пределах слоя, м3.

На данном этапе высота слоя (горизонта) может назначаться любой, вне зависимости от того, какой она будет принята в дальнейшем, при обосновании параметров системы разработки. Следует отметить, что чем меньше высота слоя, тем точнее вычисления. Кроме того, рациональнее для наносов выделять отдельный слой, а высоту слоя принимать такой, чтобы разность делилась на без остатка. В этом случае величину для любого i-го слоя (здесь i=1,2..n, где n – общее число слоев, расположенных под наносами) при нумерации слоев, начиная от границы наносов, можно определить по формуле:

м; (4)

для наносов

м. (5)

Площади поперечных сечений слоев в этом случае определяются по формуле:

м2; (6)

для наносов

м2, (7)

где окончательное значение ширины дна карьера, принятое путем выбора минимального значения, как указано выше.

Площади, занимаемые полезным ископаемым, определяются графоаналитическим способом по вычерченному в масштабе поперечному сечению карьера. Графические построения производятся на миллиметровке, которая прикладывается к пояснительной записке.

 

1.1.2 Определение погоризонтных объемов вскрыши и полезного ископаемого для пластообразной залежи

 

Для учебных расчетов залежи принимаются пластообразными, поэтому почти все вычисления производятся аналогично описанным в предыдущем параграфе для пластового месторождения. Исключение представляет определение объема полезного ископаемого в пределах слоя – вместо формулы (2) необходимо использовать следующую формулу:

м3; (8)

согласно принятому выше соглашению о форме рудных тел.

 

1.1.3 Определение погоризонтных объемов вскрыши и полезного ископаемого для округлой залежи

 

Как и для предыдущих месторождений, для округлой залежи рациональней всего рассматривать наносы в виде отдельного слоя, а остальную часть карьерной выемки разделить на целое число горизонтальных слоев. Поскольку в принятой упрощенной модели рудное тело представляет собой наклонный цилиндр, то, приняв дно карьера совпадающим с основанием указанного цилиндра, и задав целое число горизонтальных слоев, получим следующую простую формулу для определения погоризонтных объемов полезного ископаемого:

(9)

Достаточно простая формула может быть применена и для определения погоризонтных объемов горной массы – в том случае, если угол падения залежи превышает угол откоса нерабочего борта, т.е.:

при a ³ bн.р. (10)

м3, (11)

где ,м, (12)

поскольку каждый погоризонтный слой представляет собой круглый усеченный конус.

Объем вскрышных пород в слое наносов определяется по формуле:

(13)

где м; (14)

м (15)

Если условие (10) не выполняется, погоризонтные слои имеют более сложную форму, поскольку образующая соответствующего конуса меняет наклон от bн.р. до a.

Для случая a<bн.р. по формулам, аналогичным (11)-(12), можно определять объемы пустой породы для погоризонтных слоев только половины карьерной выемки – со стороны висячего бока залежи. Таким образом, объем горной массы в каждом погоризонтном слое следует рассматривать как сумму двух объемов:

(16)

где м3. (17)

Объем определяется исходя из того, что основание половины конуса со стороны лежачего бока представляет собой половину эллипса, малая полуось которого ai определяется по формуле (12), а большая – по формуле

. (18)

Формула для определения объема, таким образом, имеет вид:

м3 , (19)

где м; (20)

м; (21)

м ; (22)

м. (23)

Объем вскрышных пород в слое наносов определяется по формуле (19), в которую вместо A, B, a и b подставляются, соответственно:

(24)

(25)

(26)

(27)

После определения объемов для погоризонтных планов определяются общие объемы горной массы, полезного ископаемого и вскрыши для карьера как суммы соответствующих погоризонтных объемов.

Промышленные запасы определяются с учетом величины общекарьерных и эксплуатационных потерь. Для курсового проектирования величина общих потерь может быть приближенно принята в размере от 6 до 8 %.

По результатам определения объемов вычисляются значения среднего геологического и среднего промышленного коэффициентов вскрыши:

м3/т (м33); (28)

м3/т (м33), (29)

где объем пустых пород в конечном контуре карьера, м3;

балансовые запасы полезного ископаемого в тех же контурах, т (м3);

промышленные потери полезного ископаемого, т (м3);

 

1.2 Определение годовой производительности карьера

 

В реальных условиях современного производства годовая производительность карьера по полезному ископаемому определяется на основе результатов маркетинга, т.е. определяется потребностями рынка в соответствующем сырье.

Для учебных целей ориентировочное значение производительности может быть определено путем предварительного назначения срока службы карьера. Исходя из того, что срок отработки карьерного поля составляет от 20 до 50 лет, в зависимости от величины запасов, почти для всех месторождений можно с достаточной для учебных расчетов точностью оценить ориентировочное значение производительности. В то же время полученная указанным путем величина годовой производительности карьера по полезному ископаемому должна быть проверена на соответствие горным возможностям карьера. Такая проверка производится двумя путями:

- сравнением требуемой и максимальной возможной скоростей углубки карьера – при разработке наклонных и крутых месторождений, а также при транспортных схемах разработки пологих месторождений;

- определением возможности размещения потребного количества выемочно-погрузочного оборудования в рабочей зоне карьера – при разработке всех типов месторождений.

Для проведения вышеуказанных проверок необходимо предварительно установить схему комплексной механизации карьера, а также задать типоразмеры применяемого горного и транспортного оборудования.

 

 

1.2.1 Обоснование схемы комплексной механизации горных работ

 

Схема комплексной механизации определяется условиями залегания полезного ископаемого и физико-механическими свойствами полезного ископаемого и вмещающих пород. Ниже перечислены действия, которые должны быть выполнены в данном разделе проекта.

1. Выбор типа выемочно-погрузочной техники по вскрышному комплексу.

2. Выбор схемы перемещения вскрыши из следующих вариантов (или использование их комбинации):

- бестранспортная во внутренние отвалы;

- транспортная во внутренние отвалы;

- транспортная во внешние отвалы.

3. Выбор типа выемочно-погрузочной техники по добычному комплексу.

4. Выбор транспорта для перемещения добытого полезного ископаемого:

- железнодорожный;

- автомобильный;

- конвейерный;

- комбинированный.

5. Назначение типоразмеров выбранного выемочно-погрузочного оборудования.

6. Установление по справочным данным производительности и, на этой основе, определение потребного количества выемочно-погрузочного оборудования.

Действия 1 и 2 выполняются совместно, поскольку назначение бестранспортной схемы определяет невозможность применения на вскрыше карьерных мехлопат, роторных и цепных экскаваторов (последние могут применяться при конвейерном перемещении вскрыши во внутренние отвалы, что является транспортной схемой перемещения вскрыши).

Применение бестранспортных схем ограничивается горизонтальным и пологим залеганием полезного ископаемого. Применение роторных экскаваторов ограничивается крепостью вынимаемых пород. В целом же влияние физико-механических свойств разрабатываемых пород на выбор применяемых выемочно-погрузочных и транспортных средств изучалось ранее в курсах «Процессы открытых горных работ» и «Карьерный транспорт».

Выбор типоразмеров выемочно-погрузочных машин производится путем сравнения их справочной производительности и потребного годового объема работ по соответствующему (вскрышному или добычному) комплексу.

При выборе типоразмера экскаватора в данном разделе следует исходить из того, что чрезмерное уменьшение числа экскаваторов снижает надежность работы комплекса, а чрезмерное увеличение – усложняет работу транспорта и снижает производительность отдельно взятого экскаватора, т.е. уменьшает эффективность его использования. В укрупненном виде можно рекомендовать в качестве минимально допустимого числа экскаваторов по каждому из комплексов – 3…4, в качестве максимально допустимого – 10...12. Исключение представляют горизонтальные месторождения и пологие с небольшой мощностью вскрыши, для которых при работе по бестранспортной схеме число экскаваторов по вскрышному комплексу может быть 1...2.

Принятое в данном разделе число выемочно-погрузочных машин является ориентировочным и далее может быть скорректировано – при проверке на возможность размещения техники в рабочей зоне карьера.

 

1.2.2 Определение максимально возможной скорости углубки для пластовых месторождений и пластообразных залежей

 

При разработке этих видов месторождений фронт работ – прямолинейный и подготовка горизонта заключается в проведении по нему разрезной траншеи.

Скорость углубки может быть определена по формуле:

м/год, (30)

где время подготовки горизонта, мес.

Поскольку задачей, таким образом, является определение минимально возможного времени для подготовки очередного горизонта, отсчет этого времени следует начинать с момента создания на предыдущем горизонте первоначального фронта горных работ. Таким моментом можно считать момент начала на указанном горизонте разноса борта разрезной траншеи. Борт разрезной траншеи должен быть разнесен с таким расчетом, чтобы образовавшееся дно карьера позволило начать проведение разрезной траншеи для следующего горизонта. Необходимый объем работ при этом можно определить по следующей формуле:

м3, (31)

где Шв – ширина верхней площадки уступа, образующегося при проведении разрезной траншеи для следующего горизонта, со стороны висячего бока, м;

Шл – то же, со стороны лежачего бока, м;

B – ширина дна разрезной траншеи, м;

высота горизонта, м;

угол откоса борта разрезной траншеи [2], град.;

длина экскаваторного блока, м.

При двухбортовых системах разработки величины Шв и Шл принимают одинаковыми и равными по величине минимальной ширине рабочей площадки. При однобортовых системах величину Шв также принимают равной величине рабочей площадки, а Шл – равной ширине бермы, оставляемой на нерабочем борту. Последняя принимается исходя из величин угла откоса нерабочего борта равной, в данном случае, углу падения пласта или залежи - , угла откоса уступа нерабочего борта, равного углу долговременной устойчивости откоса уступа [2] - , и высоты горизонта. Таким образом:

- для двухбортовых систем разработки

м; (32)

- для однобортовых систем

м. (33)

Время, необходимое для выполнения указанного объема работ, можно определить по формуле:

мес., (34)

где месячная производительность того экскаватора, занятого на разносе бортов разрезной траншеи, м3/мес.;

общее количество экскаваторов, занятых на указанной работе.

После завершения разноса борта разрезной траншеи на указанную величину может быть начата проходка разрезной траншеи на следующем горизонте. При этом до начала эксплуатационных работ на данном горизонте разрезная траншея должна быть пройдена на длину не меньше длины экскаваторного блока. Параллельно должны быть разнесены борта разрезной траншеи на вышележащем горизонте с объемом работ, который может быть определен по формуле (31). Горные работы на новом горизонте могут быть начаты только по завершении обеих вышеуказанных работ.

Объем работ по проходке траншеи:

м3. (35)

Время проведения траншеи:

мес. (36)

Длина экскаваторного блока может быть определена по формуле:

м, (37)

где коэффициент резерва, месяцев;

месячная производительность экскаватора, м3;

высота уступа, м;

ширина вынимаемой полосы, м.

Величину в учебных расчетах можно принимать в пределах 3...4 месяцев, ширину вынимаемой полосы в данном случае принимать равной минимальной ширине рабочей площадки.

Таким образом, время подготовки горизонта определяется как максимальное значение из двух величин:

мес. (38)

Для расчета по формулам (31)-(38) необходимо знать величины ширины рабочей площадки, высоты горизонта и производительности карьерных ( ) и проходческих ( ) экскаваторов.

В таблицах 2-5 приведены сведения о рекомендуемых значениях высоты уступа, минимальной ширины рабочей площадки и производительности для карьерных мехлопат при выемке в различных условиях и для различных видов транспорта.

 

Таблица 2 - Выемка без предварительного рыхления при ж/д транспорте

Показатели работа при одном пути работа при двух путях
п/п   ЭКГ-4,6Б ЭКГ-8И ЭКГ-12,5 ЭКГ-20 ЭКГ-4,6Б ЭКГ-8И ЭКГ-12,5 ЭКГ-20
Высота уступа, м 12,5 15,5 12,5 15,5
Миним.ширина раб.площадки,м 36,8 42,5 36,5 41,3 52,5
Число смен работы в году
Сменная произв. экскаватора, м3
Годовая произв. экскават.,тыс. м3
                                         

 

Таблица 3 - Выемка с применением БВР при ж/д транспорте

Показатели работа при одном пути работа при двух путях
п/п   ЭКГ-4,6Б ЭКГ-8И ЭКГ-12,5 ЭКГ-20 ЭКГ-4,6Б ЭКГ-8И ЭКГ-12,5 ЭКГ-20
Высота уступа, м 12,5 15,5 12,5 15,5
Миним. ширина раб. площадки, м 42,1 47,6 36,5 41,3 50,5
Число смен работы в году
Сменная произв. экскаватора, м3
Годовая произв. экскават., тыс. м3

 

Таблица 4 - Выемка при автомобильном транспорте без предварительного рыхления

Показатели типоразмеры мехлопат
п/п   ЭКГ-4,6Б ЭКГ-8И ЭКГ-12,5 ЭКГ-20
    грузоподъемность автомобиля, т
   
Высота уступа, м 12,5 12,5 15,5 15,5
Миним. ширина рабочей площадки, м 31,5 36,8 38,8 44,5 52,5
Число смен работы в году
Сменная производитель. экскаватора, м3
Годовая производитель. экскаватора, тыс. м3

Таблица 5 - Выемка при автомобильном транспорте с применением БВР

 

Показатели типоразмеры мехлопат
п/п   ЭКГ-4,6Б ЭКГ-8И ЭКГ-12,5 ЭКГ-20
    грузоподъемность автомобиля, т
   
Высота уступа, м 12,5 12,5 15,5 15,5
Миним. ширина рабочей площадки, м 43,3 43,8 54,6 56,6 66,5
Число смен работы в году
Сменная производитель. экскаватора, м3
Годовая производитель. экскаватора, тыс. м3

 

В таблице 6 приведены данные по проведению разрезных траншей в различных условиях.

 

Таблица 6 - Проведение разрезных траншей

 

Показатели ж-д. транспорт, верхняя погрузка автотранспорт, нижняя погрузка
п/п   ЭКГ-4у ЭКГ-6,3у ЭКГ-4,6Б ЭКГ-8И ЭКГ-12,5
Глубина траншеи, м
Ширина траншеи понизу, м 17-21 22-26 15-17 17-22 22-25
Число смен работы в году
Сменная производительность экскаватора, м3
Годовая производительность экскаватора, тыс. м3

 

Данных таблиц 2-6 достаточно для выполнения курсового проектирования. При необходимости учета дополнительных факторов, влияющих на производительность экскаваторов и параметры рабочих площадок, можно использовать рекомендации [4, 5] либо непосредственно рассчитывать требуемые показатели.

 

1.2.3 Определение максимально возможной скорости углубки для округлых рудных залежей

 

Поскольку точное определение максимально возможной скорости углубки для случая округлой залежи связано с рядом положений, изучаемых в дисциплине «Проектирование карьеров», изучаемой, согласно учебному плану, после выполнения данного курсового проекта, в последнем применяется упрощенная расчетная схема. Согласно этой схеме, работы по проведению нового разрезного котлована начинаются после создания на данном горизонте опережения горных работ, объем которого определяется по формуле:

(39)

Объем работ по проведению разрезного котлована определяется по формуле:

(40)

Таким образом, время подготовки нового горизонта, по аналогии с изложенным в предыдущем параграфе, определяется по формуле:

(41)

где мес.; (42)

мес. (43)

В формулах (39)-(43) в качестве параметров используются значения, аналогичные используемым в аналогичных формулах в предыдущем параграфе, согласно данным из таблиц 2-6.

Подставляя полученное значение tпод. в формулу (30), получаем максимально достижимую по горным условиям скорость углубки. Условие проверки заданной производительности по этому фактору заключается в том, что вышеуказанное значение максимально возможной скорости углубки сравнивается с требуемым значением, т.е. с тем, которое обеспечивает заданную производительность. Потребную величину скорости углубки можно рассчитать по формуле:

м/год, (44)

где заданная годовая производительность карьера, т;

средняя величина запасов полезного ископаемого на горизонте, м3;

высота горизонта, м.

Если значение , вычисленное по формуле (30), меньше, чем значение , заданная производительность превышает возможную по горным условиям и ее следует уменьшить. В противном случае можно переходить к следующей проверке – по условиям размещения оборудования в рабочей зоне карьера.

 

1.3 Проверка производительности карьера по условиям размещения оборудования в рабочей зоне

 

Проверка по вышеуказанным условиям заключается в сравнении требуемой длины фронта горных работ с существующей. Требуемая длина фронта работ определяется по каждому из технологических комплексов – вскрышному и добычному - путем умножения потребного количества экскаваторов на минимальную длину экскаваторного комплекса. Потребное количество экскаваторов определяется путем деления соответствующего объема выемки (например, годовой добычи) на соответствующую эксплуатационную производительность (в данном случае годовую). Таким образом:

(45)

где потребное явочное количество экскаваторов.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.