По курсу «Основы горного дела»

ФГАОУ ВПО

«Сибирский федеральный университет»

 

 

Кафедра Открытые горные работы

 

 

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

По курсу «Основы горного дела»

 

ОСНОВЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

8 семестр

 

 

Красноярск 2011

Лекция №1. Сущность и элементы открытых горных работ

Способы разработки месторождений полезных ископаемых

 

Открытые горные работы – совокупность работ, проводимых с земной поверхности с целью добывания разнообразных горных пород и создания различных выемок и котлованов.

При открытой разработке месторождений горные работы подразделяются на вскрышные (выемка, перемещение и размещение вскрышных пород) и добычные (выемка, перемещение и складирование или разгрузка полезного ископаемого). В соответствии с целями и особенностями производства выделяются отдельно горно-подготовительные работы, объединяющие проведение вскрывающих и подготовительных выработок (капитальных траншей и полутраншей, разрезных траншей и полутраншей и других выработок, например подземных, и т. д.). Целью горно-подготовительных работ является создание транспортного доступа к забоям и начального фронта горных работ.

Порядок и последовательность выполнения открытых горных работ в пределах карьерного поля или его участка называется системой разработки.

Под вскрытием (системой вскрытия) понимается совокупность долговременных горных выработок (траншей и подземных выработок), обеспечивающих транспортный доступ с земной поверхности к рабочим горизонтам карьера и забоям с целью доставки вскрышных пород на отвалы, полезных ископаемых – к пунктам их приема на поверхности, а с поверхности к рабочим горизонтам – материалов, оборудования и людей.

Технология разработки месторождения – это совокупность способов и приемов механизированного осуществления взаимосвязанных процессов горных работ, основанная на фундаментальных знаниях закономерностей разработки и возможностей технических средств.

Соответственно весь комплекс работ можно разделить на связанные между собой производственные (технологические) процессы.

 

Основные производственные процессы:

1. подготовка пород к выемке;

2. выемочно-погрузочные работы;

3. транспортирование горной массы;

4. отвалообразование пустых пород и разгрузка или складирование полезных ископаемых.

Вспомогательные производственные процессы:

1. электроснабжение;

2. вентиляция;

3. водоотлив;

4. опробование п.и.;

5. ремонт оборудования.

 

Понятие о карьере

В результате производства открытых горных работ на земной поверхности образуются большие выемки, совокупность которых называют карьером. Контур поперечного сечения этих выемок является незамкнутым.

Рис. 1. Принципиальные схемы открытой разработки залежей: а - горизонтальных; б - наклонных; в - крутопадающих; 1 - выработанное пространство; 2 и 3 - внутренние и внешние отвалы; 4 и 5—рабочий и нерабочий борта; 6 - конечный контур карьера; 7 - бермы; I, II, III, IV - последовательность развития работ на уступах; Н_р.з - высота рабочей зоны; Н_к - конечная глубина карьера; γ _р - угол откоса рабочего борта; γ _н - угол откоса нерабочего борта; γ _н.л - угол откоса нерабочего борта по лежачему боку; γ _н.в - угол откоса нерабочего борта по висячему боку.

 

Выемка полезного ископаемого, покрывающих и вмещающих пород производится слоями с опережением верхними нижних; в результате разрабатываемый массив горных пород приобретает форму уступов. Между смежными слоями (уступами) оставляют площадки для размещения экскаваторов, транспортных коммуникаций и других производственных целей. В результате выемки полезного ископаемого и вскрышных пород в земной коре образуется ступенчатая поверхность уже выработанного пространства.

Насыпи пустых пород и некондиционных полезных ископаемых, извлекаемых и удаляемых при открытой разработке месторождения, называют отвалами. Отвалы, размещаемые в выработанном пространстве карьера, называют внутренними (см. рис. 1, а), а вне контуров карьера – внешним (см. рис. 1, б и в).

Месторождение или часть его, разрабатываемую одним карьером, называют карьерным полем. Карьерное поле является объемной геометрической фигурой, характеризуемой размерами в плане и глубиной; оно входит в состав земельного отвода карьера, в пределах которого размещаются также удаленные из карьера вскрышные породы, промышленная площадка и другие производственные сооружения.

Рис.2 . Элементы уступа: 1 и 2 - нижняя и верхняя площадки соответственно; 3 - фронтальный откос уступа; 4 и 5 - верхняя и нижняя бровки соответственно; 6 - места сооружения транспортных коммуникаций; L_ф.у1 и L_ф.у2 - длина фронта работ соответственно первого и второго уступов; Н_у1 и Н_у2 - высота первого и второго уступов соответственно.

Уступ - это отдельно разрабатываемая часть слоя горных пород, имеющая форму ступени.

Характеристика уступа – высотная отметка, соответствующей горизонту расположения на нем транспортных коммуникаций. Отметки уступов могут быть абсолютные (относительно уровня моря) или, реже условные (относительно постоянного пункта на поверхности).

Горизонтальные или наклонные поверхности уступа, ограничивающие его по высоте, называют нижней и верхней площадками (рис. 2), а наклонную поверхность, ограничивающую уступ со стороны выработанного пространства, — откосом уступа. Углом откоса уступа называется угол, образованный поверхностью откоса уступа и горизонтальной плоскостью, а линии пересечения откоса с верхней и нижней площадками — соответственно верхней и нижней бровками.

Различают рабочие и нерабочие уступы. На рабочих уступах производится выемка вскрышных пород или полез­ного ископаемого. Если на площадке располагается оборудова­ние, необходимое для разработки уступа, она называется рабочей площадкой.

Рис. 3. Схемы разработки подуступов одновременно разными экскаваторами; Н_у - высота уступа; Н_пу1 и Н_пу2 - высота соответственно первого и второго подуступов.

Часто уступы разделяются на подуступы (рис. 3), которые разрабатываются разным выемочным оборудованием или одним и тем же оборудованием последовательно или одновременно, но имеют единые для уступа транспортные пути.

Часть уступа по его длине, подготовленная для разработки, называется фронтом работ уступа, который измеряется его протяженностью L_ф.у. Фронт работ уступа может быть прямолинейным или криволинейным в плане, а протяженность его остается постоянной или изменяется, что зависит в первую очередь от формы и размеров разрабатываемой залежи.

В результате выемки пород происходит отработка уступа. В подавляющем большинстве случаев в карьере одновременно разрабатывается несколько уступов, происходит их подвигание, а часто и создание новых уступов по глубине карьера. Ступен­чатые боковые поверхности, образованные откосами и площадками уступов и ограничивающие выработанное пространство, называются бортами карьера (см. рис. 1).

Борт, представленный рабочими уступами, называют рабочим бортом карьера. Линия, ограничивающая карьер на уровне земной поверхности, является верхним контуром карьера, а линия, ограничивающая дно (подошву) карьера, его нижним контуром. При производстве горных работ положение рабочего борта, верхнего и нижнего контуров карьера меняется в пространстве. Постепенно отдельные уступы, начиная сверху, достигают конечных контуров (границ) карьера. К моменту погашения (окончания) открытых работ им соответствуют конечная глубина и конечные размеры карьера в плане (см. рис. 1). Откосы уступов нерабочих бортов карьера, на которых горные работы не проводятся, разделяются бермами (площадками); транспортными и предохранительными.

Угол между линией, нормальной к простиранию борта и соединяющей верхний и нижний контуры, и горизонталью называется углом откоса борта карьера (рабочего или нерабочего). Величина его зависит от высоты уступов и ширины их площадок и находится обычно в пределах: рабочего борта 7—17° (иногда до 23—27°), нерабочего борта 25—53°.

Совокупность уступов, находящихся в одновременной разработке, называется рабочей зоной карьера. Положение рабочей зоны определяют отметками нижних площадок верхнего и нижнего (на данный момент времени) рабочих уступов карьера (см. рис. 1). Длина фронта горных работ карьера представляет собой суммарную протяженность фронтов горных работ всех рабочих уступов.

Размеры дна карьера устанавливаются оконтуриванием разрабатываемой части залежи на отметке конечной глубины карьера. Минимальные размеры дна карьера определяются условиями безопасной выемки и погрузки пород на нижнем уступе (по ширине не менее 20м, по длине не менее 50 - 100м.).

Общий объем горной массы в контурах карьера является важнейшим показателем, определяющим производственную мощность предприятия, срок его существования и др.

При равнинном рельефе поверхности достаточно точно общий объем горной массы в карьере (м³) можно определить по выражению

 

V = S_д Н_к + 1/2 Р_дН²_к сtg γ _ср + π /3 Н³_к сtg² γ _ср,

 

где S_д — площадь дна карьера, м²; Н_к — глубина карьера, м, Р_д — периметр дна карьера, м; γ _ср — усредненный угол откоса бортов, градус.

 

Подготовка горных пород к выемке

 

Способы подготовки горных пород к выемке

Подготовка включает: обеспечение устойчивости откосов уступов; осушение горных пород; разупрочнение и изменение их агрегатного состояния; разрушение (разрыхление) породного массива и другие виды воздействия на горные породы для облегчения их выемки.

Подготовка к выемке может осуществляться механическими способами (горными машинами), гидравлическими способами (нагнетанием, насыщением водой, растворением), физическими способами (электромагнитным и термическим воздействием), химическим, комбинированными и взрывным способами. Выбор способа подготовки горных пород к выемке зависит, от вида, агрегатного состояния и свойств пород в массиве, мощности предприятия, наличных технических средств, предъявляемых требований к качеству добываемого сырья, а также от природных условий ведения работ.

Выемка мягких, песчаных и естественно мелкоразрушенных пород успешно производится всеми видами выемочно-погрузочного оборудования.

Выемка плотных пород также может осуществляться непосредственно из массива выемочными машинами с повышенными усилиями копания. Если усилия, развиваемые выемочными машинами, недостаточны, производится подготовка таких пород к выемке, которая заключается в их предварительном механическом рыхлении или взрывании на сотрясение. В мерзлом состоянии эти породы только при небольших отрицательных температурах могут разрабатываться непосредственно выемочными машинами с повышенными усилиями копания. Как правило, в этих условиях требуется подготовка к выемке механическим или взрывным способом или предварительное оттаивание. Используются также методы предохранения пород от промерзания.

Скальные и полускальные породы обычно подготовляются к выемке взрывным способом. Процессами подготовки в этом случае являются бурение и взрывание.

Взрывание широко применяется в карьерах для разрушения полускальных и скальных пород. Практически оно является единственным способом подготовки скальных пород к выемке.

Взрывные работы должны обеспечивать:

1. требуемую степень дробления горных пород для последующих технологических процессов добычи и переработки;

2. требуемые качество и сортность взорванного полезного ископаемого, достижение в необходимых случаях избирательного дробления пород различной трудности разрушения;

3. минимальное отклонение отметок и размеров площадок и уступов, их формы от проектных значений;

4. заданные форму и угол откоса уступа, возможность безопасного бурения и, заряжания последующих скважин;

5. форму развала взорванных пород, удобную для выемочно-погрузочных работ;

6. допустимое сейсмическое воздействие взрыва на окружающие сооружений и законтурный породный массив;

7. достаточный объем взорванных пород для бесперебойной и высокопроизводительной выемки и погрузки;

8. высокую безопасность, экономичность и производительность горных работ.

Взрывные работы в карьере ведут в две стадии.

Первая стадия – первичное дробление при отделении породы от массива. Вторая — дополнительное (вторичное) дробление негабаритных кусков, выравнивание подошвы уступа, обрушение нависей, заколов и т. д. Ведение работ в две стадии не следует считать нормальным: необходимость в этом возникает вследствие недостаточно эффективного проведения первичного взрывания.

 

Параметры взрывных скважин

К основным параметрам скважин (рис. 5.) относятся глубина, диаметр и угол наклона скважины. От этих параметров» а также типа и плотности ВВ, размеров сетки скважин на уступе и порядка взрывания зависят масса заряда, вместимость 1 м скважины, выход взорванной породы с 1м скважины и конструкция заряда.

Глубина скважины L_c (м) определяется высотой взрываемого уступа Ну, углом наклона скважины к горизонту β и величиной перебура скважины l_п ниже отметки подошвы уступа:

L_c = Н_у/sin β + l_п

По величине угла β различают горизонтальные, наклонные и вертикальные скважины.

Рис. 5.Параметры скважинного заряда.

В настоящее время в основном применяют вертикальные скважины. Горизонтально расположенные взрывные скважины (β = 0°) не нашли пока распространения на карьерах и используются в частных случаях. Наклонные скважины бурят под углом 60° ≥ β ≤ 85°; при β < 60° весьма затрудняется ручное заряжание скважин россыпными ВВ. При взрываний наклонных скважинных зарядов, когда β = а, где а — угол откоса уступа, сопротивление породы взрыванию постоянно по высоте уступа, отрыв пород происходит, как правило, по линии скважин, улучшается степень дробления, хорошо прорабатывается подошва уступа, расход ВВ может быть снижен на 5—7 %.

Перебур скважины (м) необходим для качественного разру­шения пород в подошве уступа и должен составлять

l_п = (10 – 15) d_с ,

где d_с — диаметр скважины, м.

Перебур скважины ведет к увеличению объема бурения, нарушению кровли нижнего уступа, вследствие чего в легковзрываемых породах его принимают минимальным. Перебур скважины не производят или даже ее не добуривают до подошвы уступа, если нижележащий уступ представлен пластом полезного ископаемого или пластичными породами.

Длина заряда в скважине l_вв должна быть максимальной, это улучшает дробление пород. Концентрация заряда при увеличении диаметра скважины ведет к увеличению кусковатости взорванной породы, выхода негабарита и объема переизмельчаемой породы вблизи заряда.

Забойка скважины должна быть плотной, ее длина l_з (м) — достаточной для предотвращения утечек продуктов взрыва, выброса породы и образования сильной ударной воздушной волны. В то же время l_з ограничивается по условию возможного удаления заряда ВВ от кровли уступа и размерами зоны нерегулируемого дробления.

l_з = (20 –35) d_с

Верхний предел относится к чрезвычайно трещиноватым, а нижний — к практически монолитным трудновзрываемым породам. В качестве материала для забойки применяются буровая мелочь, песок, щебень, хвосты обогатительных фабрик с размерами частиц не более 50мм.

Длина заряда ВВ (м)

L_вв = L_c – l_з ≈ (0, 6 – 0, 85) L_c ≈ (0, 65 – 1, 0) Н_у,

Диаметр скважины должен обеспечить размещение требуемого заряда ВВ для разрушения заданного объема породы при установленной его длине /вв, а также возможно большую зону регулируемого дробления заряда (рис. 6). При расчетах диаметра скважины необходимо учитывать расстояние от центра заряда до открытой поверхности, т. е. линию наименьшего сопротивления (л.н.с.) l_л.н.с. . От диаметра скважины (дм) зависит ее вместимость (кг/м):

р = 7, 85d_c² Δ ,

где Δ - плотность заряжания ВВ в скважине, кг/дм³.

При ручном и механизированном заряжании величина Δ - соответственно равна 0, 9 и 1 кг/дм³, а при применении водосодержащих ВВ Δ =1, 4 и 1, 6 кг/дм³ для ручного и механического заряжания.

Для определенного вида бурового оборудования и инструмента диаметр скважин является обычно заданной величиной, и применительно к нему и проектному удельному расходу ВВ устанавливают массу заряда и объем породы, подлежащей взрыванию.

Конструктивно скважинный заряд ВВ может быть сплошным или рассредоточенным (рис, 7.). У последнего основной заряд расположен в нижней части, а один-два дополнительных заряда — в средней и верхней частях скважины, что позволяет уменьшить размеры зоны нерегулируемого дробления и выход негабаритных кусков, особенно в крупноблочных породах.

Рис. 7. Конструкции скважинных зарядов: а - сплошной колонковый; б — рассредоточенный инертной забойкой; в — рассредоточенный воздушным промежутком; 1 и 2 — основной и вспомогательный заряды ВВ соответственно; 3 —забойка; 4— воздушный промежуток

 

В породах легковзрываемых и средней трудности взрывания, когда величина заряда не лимитируется диаметром скважины, используется рассредоточение заряда с оставлением между отдельными частями его воздушных промежутков, что позволяет добиться улучшения дробления. В нижней части скважины размещают 65—75 % заряда; здесь лучше использовать плотные ВВ. Верхний заряд также может рассредоточиваться. Воздушные промежутки создаются только по длине скважины. Кольцевые зазоры (по диаметру) снижают дробящее действие взрыва.

Количество частей заряда и длина воздушных промежутков зависят от минимально допустимой длины забойки, которая в этом случае может быть уменьшена на 20—30 %. Обычно длина воздушного промежутка принимается в пределах (0, 15 — 0, 40) l_вв; меньшее значение принимается для более прочных пород. Трудности в применении рассредоточенных зарядов воз­никают при механизации зарядки скважин.

 

Вторичное взрывание

Вторичные буровзрывные работы включают бурение и взры­вание при планировке подошвы и заоткоске уступов, ликвидации негабаритных кусков, а также другие вспомогательные взрывы.

Взрывание негабаритных кусков осуществляется накладными или шпуровыми зарядами ВВ.

Применение метода накладных зарядов может быть экономичным при взрывании хрупких горных пород и малом объеме горных работ, когда повышенный расход СВ и ВВ (2— 3 кг/м³) компенсируется отсутствием компрессорного хозяйства и дополнительного бурения.

В простейших случаях ВВ располагают непосредственно на поверхности негабаритного куска в виде плоского слоя толщиной h_с — 3, 5 - 5 см. Заряд прикрывают слоем глины или песка (без примеси гальки или щебня), при этом величина забойки l _зб > l_с

Эффективность метода накладных зарядов повышается, если используются специальные кумулятивные заряды. В настоящее время выпускаются кумулятивные заряды типа ЗКП массой от 0, 1 до 4 кг.

При взрывании негабаритных кусков шнуровыми за­рядами глубина шпура L_ш = (0, 25 -0, 5)/L_н (L_н — толщина негабарита-). При крупных негабаритных кусках хорошее дробле­ние достигается при использовании нескольких шпуровых зарядов; расстояние между ними а_ш = (0, 5 - 0, 9) L_ш.

Для ограничения разлета осколков и уменьшения расхода ВВ применяется гидровзрывание негабаритных кусков. Для этого в пробуренный шпур малого диаметра заливают жидкость и помещают заряд высокобризантного ВВ, масса которого в 8— 12 раз меньше, чем у обычных шпуровых зарядов. Минимально допустимый уровень воды в шпуре 10—12 см, мини­мальная глубина шпура 30—35 см, максимальная 0, 5 L_н. В зим­нее время применяют 10—15%-ный раствор поваренной соли или аммиачной селитры, который заливают в шпур непосредственно перед взрывом. Одновременно взрывают не более 10 -15 зарядов.

Дробление негабаритных кусков возможно при беспшуровом гидровзрывании, когда гидрозарядом является полиэтиленовый сосуд с водой и зарядом ВВ. При этом удельный рас­ход ВВ составляет 0, 3—0, 0 кг/м³ против 2, 5—3 кг/м³ при взрыва­нии обычными накладными зарядами.

Типы забоев

Выемка мягких, сыпучих и плотных пород обычно производится непосредственно из массива, а выемка разрушенных (взорванных) пород — из развала или разрыхленного слоя. Поверхность горных пород в массиве или развале, являющаяся объектом выемки, называется забоем.

При выемке пород из массива забоем могут являться следующие поверхности уступа или подуступа: торец уступа, т. е. боковой его откос, образованный при выемке части полосы уступа; площадка уступа; продольный откос уступа.

При выемке разрушенных пород забоями также являются торцовый или продольный откос развала, а иногда и его верхняя поверхность. Соответственно забой называется т о р ц о в ы м, продольным (фронтальным ) забоем-площадк о и.

Забои всех типов по структуре могут быть о д н о р о д н ы м и (п рост ы м и), если в их пределах породы имеют сравнительно одинаковые свойства, и разнородными (сложными), если в их пределах перемежаются вскрышные породы с существенно разными свойствами, вскрышные породы с полезным ископаемым или полезные ископаемые разных типов и сортов.

В простых забоях производится валовая (сплошная) выемка пород. В сложных забоях выемка вскрышных пород с различными свойствами также обычно валовая, а выемка полезного ископаемого и вскрышных пород или различных сортов полезного ископаемого производится чаще всего раздельно (раздельная выемка). Обычно стремятся применять простые забои.

По взаимному расположению забоя и горизонта установки экскаватора различают способы выемки верхним черпанием (забой расположен выше горизонта установки машины), нижним черпанием, смешанным (нижним и верх­ним) черпанием. Аналогично различают и способы погрузки нижнюю, верхнюю и смешанную. Смешанная погрузка одновременно или поочередно включает нижнюю и верхнюю погрузку на промежуточный транспортный горизонт.

ТИПЫ ЗАХОДОК

Заходками называются последовательно отрабатываемые породные полосы в пределах определенного участка развала или массива уступа.

Рис. 14. Типовые схемы заходок: а — тупиковая траншейная продольная; б — тупиковая эксплуатационная продольная; в — сквозная нормальная; г — сквозная узкая; д — сквозная диагональная; е — сквозная поперечная (все сквозные заходки — эксплуатационные)

 

По расположению относительно фронта работ уступа заходки подразделяются на продольные (ориентированные вдоль фронта работ уступа), поперечные (направлены вкрест фронта) и диагональные (ориентированы в промежуточном направлении). Продольные заходки возможны при всех видах транспорта, диагональные заходки — при железнодорожном и автомобильном, а поперечные — при автомобильном и конвейерном.

Ширина заходки А при торцовом забое и забое-площадке соответствует ширине этих забоев; при продольном забое ширина заходки равна толщине одного или нескольких слоев выемки. Высота заходки обычно равна высоте уступа (подуступа) или развала.

По характеру движения транспортных средств при выемке пород в пределах заходок последние подразделяются на тупиковые и сквозные.

Тупиковые заходки характеризуются возможностью движения транспортных средств только в пределах выработанного пространства. Работа выемочных машин в тупиковых заходках обычно связана с увеличением продолжительности цикла погрузки транспортных средств, времени обмена последних в забое и с наращиванием транспортных коммуникаций по мере подвигания забоя.

Сквозные з а х о д к и позволяют организовать движение транспортных средств в пределах всей длины заходки.

Таким образом, на эффективность выемки влияют как физико-технические характеристики горных пород, так и тип применяемой выемочной машины, а также технологические параметры забоя.

 

Технологическая оценка основных видов выемочного оборудования

Удельный вес затрат на выемочно-погрузочные работы в общих затратах на открытую разработку составляет 15—40%.

Карьерные выемочные машины по принципу действия разделяются на оборудование цикличного и непрерывного действия, а по функциональному признаку—на выемочно-погрузочные и выемочно-транспортирующие машины.

К выемочно-погрузочным машинам относятся все экскаваторы, а к выемочно-транспортирующим — скреперы и бульдозеры. Одноковшовые погрузчики, в зависимости от выполняемых функций, относятся к выемочно-погрузочным или выемочно-транспортирующим машинам.

Оборудование цикличного действия объединяет одноковшовые экскаваторы (мехлопаты, драглайны) и выемочно-транспортирующие машины, а оборудование непрерывного действия — многоковшовые экскаваторы (роторные).

Техническая возможность и эффективность использования того или иного вида выемочного оборудования зависят в первую очередь от экскавируемости пород, а также от типа разрабатываемых месторождений, требуемой производительности одной машины и карьера в целом, способа выемки (валовый или раздельный), механизации смежных процессов (подготовка породы к выемке и транспортирование), размеров карьера и его элементов, климатических условий и других факторов.

Общие сведения о производительности выемочных машин

Целесообразно различать паспортную, техническую, эффективную и эксплуатационную производительность выемочных машин.

Паспортная производительность Q_n зависит только от конструктивных факторов: мощности двигателей, ' линейных размеров рабочего оборудования, расчетной емкости и формы экскавирующего органа. Паспортная производительность соответствует выемке при определенных технологических ограничениях расчетной (паспортной) породы.

В общем виде паспортная производительность выемочных машин по разрыхленной породе

, м³/ч,

где Е — расчетная емкость ковша, м³; Т_ц –продолжительность рабочего цикла машины, с.

Паспортная производительность является основой определения других категорий производительности и служит для сравнения отдельных видов и типоразмеров выемочных машин между собой.

Техническая производительность Q_T является наибольшей возможной часовой производительностью выемочной машины при непрерывной ее работе в конкретных горнотехнических условиях — при конкретных экскавируемых породах, видах и типоразмерах средств механизации смежных производственных процессов (в первую очередь транспортирования) и параметрах забоев.

В общем виде техническая производительность выемочных машин (м3/ч):

Кп –коэффициент влияния экскавируемой породы;

К_з - коэффициент влияния параметров забоя (коэффициент забоя).

Коэффициент К_П характеризует изменение числа разгрузок экскавирующего органа (или ряда их) по сравнению с паспортным показателем n_п и использование расчетной емкости ковшей и зависимости от трудности экскавации, перемещения и разгрузки породы. Изменение числа разгрузок ковшей (продолжительности цикла экскавации) происходит вследствие изменения скорости движения (вращения) рабочего органа (т. е. скорости черпания породы), площади поперечного сечения стружек, длины стружек (пути черпания) и скорости разгрузки породы. В зависимости от типа экскавируемой породы изменяются отдельные или одновременно все указанные параметры. Использование расчетной емкости ковшей зависит от степени их наполнения, разрыхления породы в ковшах и прилипания (примерзания) породы к стенкам рабочего органа.

Коэффициент К₃ учитывает влияние типа забоя, параметров его (высоты и ширины забоя и длины забойного блока) и способа отработки забоя, условий разгрузки породы (в отвал, в различные виды и типоразмеры транспортных средств) на продолжительность погрузочно-разгрузочных операций и наполнение ковша, а также потери времени на вспомогательные операции, сопутствующие отработке забоя (забойного блока).

При установлении технической производительности выемоч­ных машин цикличного действия нередко затруднительно выде­ление и количественное определение коэффициентов влияния экскавируемой породы и забоя К_п и К_з.

Техническая производительность необходима для определения эффективной и эксплуатационной производительности, а также для оценки эффективности применения данной выемочной ма­шины в конкретных горнотехнических условиях.

Эффективная производительность Q_эф является фактической часовой производительностью выемочной машины при непрерыв­ной ее работе в конкретных горнотехнических условиях. Она учитывает изменение продолжительности основных и вспомо­гательных операций по/сравнению с расчетными значени­ями из-за неоднородности экскавируемых пород, изменения

параметров забоя, ручного управления машиной, а также потери экскавированной породы.

В общем виде эффективная производительность выемочных машин:

где h_п — коэффициент, учитывающий несоответствие между фактической трудностью экскавации пород в сложном забое и принятым расчетным показателем П_э; К_пот — коэффициент, учитывающий потери экскавированной породы; К_у — коэффициент управления, учитывающий несоответствие паспортных и фактических параметров забоя, квалификацию машиниста и т. д; К_тр — коэффициент, учитывающий минимально необходимые простои по транспортным условиям.

Эффективная производительность в большинстве случаев является основой определения эксплуатационной производительности выемочных машин.

Эксплуатационная производительность Q_э характеризует объем работы, который выполняет или реально может выполнить вы­емочная машина с учетом затрат времени на технические, технологические и организационные работы и перерывы. В свою очередь, в зависимости от длительности рассматриваемого периода различают эксплуатационную - сменную, месячную и годовую производительность машин.

Показатели годовой и месячной производительности необходимы для определения потребности карьера в выемочно-погрузочном оборудовании, текущего и перспективного планирования горных работ.

Механические лопаты (одноковновые экскаваторы)

Прямые механические лопаты эффективно применяют для выемки мягких, плотных и разрушенных пород с последующей погрузкой в транспортные средства в различных горных, климатических и гидрогеологических условиях. Основной недостаток мехлопат — прерывность (цикличность) рабочего процесса: на собственно экскавацию (черпание) затрачивается лишь 20—30% общего времени цикла. Увеличение же мощности экскаватора ведет к резкому росту его массы. Этот недостаток менее характерен для мехлопат с гидравлическим приводом, созданных в настоящее время.

Механические лопаты подразделяются на три основных типа: С — строительные, К — карьерные, В — вскрышные.

Универсальные экскаваторы строительного типа с ковшами емкостью 0, 5—2 м³, дизельным или дизель-электрическим приводом, на гусеничном ходу применяются для выемки песчаных, мягких н мелкоразрушенных пород на карьерах производственной мощностью 0, 5—2 млн.м³/год по горной массе, а также на более крупных карьерах при раздельной выемке маломощных залежей. Погрузка нижняя. Высота уступа до 6—8 м.

Карьерные механические лопаты пригодны для выемки мягких и разрушенных пород любой кусковатости. Емкость ковшей 2—20, 0 (до 25) м³. Высота уступов 6—20 м. Применяются на карьерах любой производственной мощности. Наиболее распространена нижняя погрузка. Наиболее перспективными в настоящее время являются мехлопаты с гидравлическим приводом рабочего оборудования.

Механические лопаты вскрышного типа с емкостью ковша Е до 100м³ и более применяют для перевалки пород в выработанное пространство и реже (при Е до 15м³) — для верхней погрузки. Высота уступов 10—50 м.

Рисунок 16. Схема забоя и рабочие параметры мехлопаты: I, II – зоны соответственно черпанья и разгрузки

 

Основные технологические параметры механических лопат: емкость ковша, рабочие параметры, габариты, преодолеваемый уклон, масса, удельное давление на грунт.

Рабочие параметры – радиус и высота черпания и разгрузки, которые зависят от длины рукояти и стрелы, угла наклона последней, а также от положения мест черпания и разгрузки.

Радиус черпания R_ч — горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до режущей кромки ковша при черпании. Различают: максимальный радиус R_{ч max} — при максимально выдвинутой горизонтальной рукояти, минимальный радиус R_{ч min} — при подтянутой к гусеницам рукояти с ковшом на горизонте установки экскаватора, радиус черпания экскаватора на уровне установки R_ч.у — максимальный радиус на уровне установки экскаватора, а также радиус черпания при максимальной его высоте R_{ч. Н.}

Высота черпания Н_ч —вертикальное расстояние от уровня установки экскаватора до режущей кромки ковша при черпа­нии; максимальная высота черпания Н_{ч max} соответствует максимально поднятой рукояти. Различают также высоту черпания при максимальном его радиусе Н_ч.R и максимальную глубину черпания ниже горизонта установки экскаватора h_ч.

Радиус разгрузки R_р — горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до оси ковша при разгрузке; макси­мальный радиус разгрузки R_{р max} соответствует максимально выдвинутой горизонтальной рукояти.

Высота разгрузки Н_р — вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до нижней кромки открытого днища ковша; максимальная высота разгрузки Н_{р max} соответствует максимально поднятой рукояти.

Драглайны

Драглайны благодаря гибкой подвеске рабочего органа обеспечивают большую дальность перемещения породы. Это позволяет эффективно использовать мощные драглайны для выемки и перевалки мягких и разрушенных пород в выработанное пространство, возведения насыпей, про­ведения траншей. Нижнее черпание позволяет разрабатывать драглайнами обводненные породы и подводные участки.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. К авторскому курсу Н.И. Дятловой
2. Конспект лекций по курсу «Юридическая психология»
3. Контрольные тесты по курсу «Геополитика»
4. Космоцентрический взгляд на решение глобальных проблем человечества — «философия общего дела» Н. Ф. Федорова
5. Краткое изложение лекционного материала по курсу «География почв с основами почвоведения»
6. Л.И. Брежнева, А.Н. Косыгина, Н.В. Подгорного, Г.И. Воронова
7. ЛЕКЦИИ К КУРСУ РАЗРАБОТКА ГАЗОВЫХ И ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
8. Лекции по курсу «Бухгалтерское дело»
9. Лекционный материал по курсу «Маркетинг»
10. Лингафонному курсу «Язык бизнеса»
11. Методические указания по курсу
12. Основной учебник по курсу «Философия»