Разработка угольных и рудных месторождений

Годовая производительность, м³/год:

где:

N_д – число рабочих дней в году (208);

n_см – число смен в сутки (2);

Необходимое число экскаваторов в работе N_э.р (с учетом 20% резерва), шт:

где:

V_{вск.год} – годовой объем вскрышных пород, м³;

Высота слоя при работе горизонтальными  стружками, м:

где:

R_p – радиус роторного колеса, м;

Ширина заходки, м:

где:

R_min – минимальный радиус черпания, м;

Угол откоса уступа, °:

где:

Н_у – высота отрабатываемого уступа замеренная от уровня стояния роторного экскаватора (45), м;

h_в – часть высоты уступа , отрабатываемая за один проход ротороного колеса (11,5), м;

δ_в, δ_н – угол поворота экскаватора в сторону уступа при отработке верхнего и нижнего слоя соответственно (90 и 40), град;

L_стр – длина стрелы ротора замеренная от оси ее качания до центра роторного экскаватора (70,5), м;

R_р – радиус роторного колеса замеренный по кромкам ковшей (8,5), м;

Н_к – высота оси качания стрелы ротора, замеренная от уровня стояния экскаватора (20,8), м;

β₃ – угол наклона стрелы ротора, при отработке слоя на уровне стояния экскаватора (14,5), град;

е – расстояние по горизонтали  от оси поворота машины до точки  качания стрелы ротора (эксцентриситет оси качания) (2,4), м;

Тогда:

α = 55⁰

 

3.1.2. Расчет производительности экскаваторов на добычных работах

Многоковшовые цепные экскаваторы применяются при разработке песчано - глинистых пород, а так же пород с крепостью по шкале проф. М.М. Протодьяконова f=3÷4 с удельным сопративлением копанию до 0,6-0,7МПа⁵.

Главной положительной характеристикой  цепных экскаваторов является возможность отрабатывать забой как верхним, так и нижним черпанием.

На горнодобывающих предприятиях России (главным образом в Европейской  части) в настоящее время работает около 55 цепных экскаваторов различных  типов теоретической производительностью 400-2000м³/ч.

 Учитывая физико-механические свойства полезного ископаемого (f=4), для ведения добычных работ на данном месторождении, принимаем цепной экскаватор ERs-400 германской фирмы «Такраф», с фактической годовой производительностью на Лебединском карьере КМА равной 4184 тыс.м³. Соответственно данный цепной экскаватор будет являться наиболее рациональным для применения при данных объемах полезного ископаемого. Данный экскаватор производится в морозостойком исполнении⁶, обеспечивающим работу экскаватора в диапазоне температур ±40⁰, но этот тип экскаваторов сохраняет свою работоспособность и при понижении температур до -50⁰ ÷ -55⁰, что и обуславливает его применение на данном месторождении, находящимся в зоне с неблагоприятными зимними климатическими условиями.

Расчетная высота уступа, отрабатываемая данным цепным экскаватором составляет 6-8м, что удовлетворяет нашему условию, мощности пласта мягкого бурого железняка 6м.

 

 

 

Техническая характеристика цепного экскаватора «ТАКРАФ»

ERs-400 в морозостойком исполнении

Мощность привода ковшевой цепи, кВт…………………………………………………………..400

Вместимость ковша, м³…...…………………………………………………………………………..0,4

Высота  копания, м………………………………………………………………………………………7-9

Глубина копания, м………………………………………………………………………………………6-8

Тип ходового оборудования…………………………………………………………………гусеничный

Частота ссыпок, мин^-1………………………………………………………………………………….38

Общая установленная мощность, кВт………………………………….....................................700

Скорость  ковшевой цепи, м/с…………………………………………………………………………1,1

Масса экскаватора, т…………………………………………………………………………………675

 

Теоретическая производительность экскаватора, м³/ч:

где:

V₀ – номинальная (расчетная) вместимость ковша, м³;

s – частота ссыпок, мин^-1 (при разработке бурого железняка 16);

где:

V_к и V_п – геометрическая вместимость ковша и подковшевого

пространства, м³;

Техническая производительность экскаватора, м³/ч:

где:

k_р – коэффициент разрыхления – 1,25;

h_F≤1,0 – коэффициент влияния физико-механических свойств разрабатываемых пород, для цепных экскаваторов - 1;

Расчетная величина забойной производительности, м³/ч:

где:

k_з – коэффициент забоя – 0,70÷0,80;

k_упр – коэффициент качества управления экскаватором – для цепных экскаваторов 0,93÷0,98;

k_з – коэффициент потерь экскавируемого материала – 1;

Сменная производительность, м³/смену:

где:

Е – емкость черпака, м³;

s – частота ссыпок, мин^-1;

t_см – продолжительность смены, ч - 12;

k_и.э. – коэффициент использования экскаватора во времени (0,9 при конвеерном транспорте);

k_н.к. – коэффициент наполнения ковша – 0,9;

k_р.к. – коэффициент разрыхления породы в ковше – 1,25;

Годовая производительность, м³/год:

где:

N_д – число рабочих дней в году (240);

n_см – число смен в сутки (2);

 

 

 

Необходимое число экскаваторов в работе N_э.р (с учетом 20% резерва), шт:

где:

V_{вск.год} – годовой объем полезного ископаемого, м³;

Ширина торцевой заходки при нижнем черпании, м:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Транспортирование

В настоящее время конвейерный транспорт имеет на карьерах России значительно меньшее применение по сравнению как с железнодорожным, так и автомобильным, но непрерывно возрастает число новых и проектируемых конвейерных линий.

От железнодорожного и автомобильного, конвейерный транспорт отличает:

• поточность действия;
• возможность достижения высокой, практически неограниченной производительности, независящей от длины установки;
• высокая степень автоматизации;
• незначительный штат обслуживающего персонала;
• большой угол наклона установки β = 18-20°, что примерно соответствует 320-360‰⁷) в следствии чего сокращение расстояния транспортирования и объема горно-капитальных работ;
• высокая экологичность.

Практика показывает, что конвейерный транспорт более безопасен, чем железнодорожный и автомобильный.

3.2.1. Расчет производительности  конвейерного транспорта на вскрышных  работах

На данном месторождении, учитывая использование оборудования непрерывного действия (роторный экскаватор), наиболее целесообразно применить ленточные конвееры. Для временного транспортирования вскрышных пород во внешние отвалы, будет использоваться ленточный конвейер Сызранского завода тяжелого машиностроения марки С200160⁸.

Данный ленточный конвейер является наиболее рациональным для применения на данном месторождении из следующих соображений:

• Ширина ленты конвейера совпадает с шириной ленты роторного экскаватора, что уменьшает объемы просыпок и соответственно потери;
• Производительность конвейера лежит в одном интервале с производительностью роторного экскаватора, что уменьшает время простоя конвейерной линии (среднегодовая производительность ленточных конвейеров на горно-обогатительных комбинатах Северный; Стойленский и Днепропетровский составляет 24-26 млн. м³).⁹

Исходя из климатичеких условий в зоне, где расположено данное месторождение, для транспортирования целесообразно использовать многопрокладочную резинотканевую ленту с двусторонней резиновой обкладкой и резиновыми бортами в морозостойком исполнении по ГОСТу 20-85.¹⁰

Техническая характеристика ленточного конвейера Сызранского завода тяжлого машиностроенис С200160

Мощность  привода, кВт……………………………………………………………………….630-1250

Производительность, м³/ч……………………………………………………………………2500-4960

Ширина  ленты, мм……………………………………………………………………………………2000

Тип привода……………………………………………………………………………...однобарабанный

Скорость  движения ленты, м/с………………………………………………………………..1,6-3,15

Техническая производительность, т/ч:

где:

В – ширина ленты, м;

v – скорость движения ленты, м/с;

γ – плотность насыпного груза, т/м³;

k – коэффициент зависящий от угла откоса материала на движущейся ленте и угла наклона боковых роликов (252)¹¹;

 

Часовая производительность ленточного конвейера, м³/час:

где:

F – площадь поперечного сечения размещаемой на ленте горной массы, м²;

v_л – скорость движения ленты, м/с;

k_заг – коэффициент загрузки ленты (0,8-1).

где:

B_л – ширина ленты, м;

k_нак – коэффициент учитывающий наклон конвейера (16⁰ =0,92);

k_к.р. – коэффициент учитывающий конструкцию роликоопоры (для трехроликовой опоры 0,13-0,17);

Сменная производительность конвейерного транспорта, м³/смену:

где:

Т – длительность смены, ч;

k_и – коэффициент использования конвейерного транспорта (0,9):

Годовая эксплуатационная производительность, м³/год:

где:

n – число смен в сутки;

N – число рабочих дней в году:

3.2.2. Расчет производительности конвейерного транспорта на добычных работах

На данном месторождении, для транспортирования полезного ископаемого на обогатительный комбинат, целесообразно использовать ленточный конвейер Сызранского завода тяжелого машиносторения С160225¹².

Использование ленточного конвейер С160225 является рациональным при данных условиях, так как:

• Ширина транспортируещей ленты (1,6м) больше, чем лента разгрузочной консоли цепного экскаватора (1,2), что уменьшает объемы потерь;
• Производительность конвейера лежит в одном интервале с производительностью цепного экскаватора, что уменьшает время простоя конвейерной линии (среднегодовая производительность ленточных конвейеров на горно-обогатительных комбинатах Южный; Оленегорский и Ново-Криворожский составляет 5-6,5- млн. м³).

Климатичекие  условия в зоне, где расположено данное месторождение мягкого бурого железняка - суровые, поэтому для транспортирования целесообразно использовать многопрокладочную резинотканевую ленту с двусторонней резиновой обкладкой и резиновыми бортами в морозостойком исполнении по ГОСТу 20-85.

 

Техническая характеристика ленточного конвейера Сызранского завода тяжлого машиностроенис С160225

Мощность  привода, кВт…………………………………………………………………………320-630

Производительность, м³/ч……………………………………………………………………1600-3150

Ширина  ленты, мм……………………………………………………………………………………1600

Тип привода……………………………………………………………………………...однобарабанный

Скорость  движения ленты, м/с………………………………………………………………..1,6-3,15

 

 

Техническая производительность, т/ч:

где:

В – ширина ленты, м;

v – скорость движения ленты, м/с;

γ – плотность насыпного груза, т/м³;

k – коэффициент зависящий от угла откоса материала на движущейся ленте и угла наклона боковых роликов (252)¹³;

Часовая производительность ленточного конвейера, м³/час:

где:

F – площадь поперечного сечения размещаемой на ленте горной массы, м²;

v_л – скорость движения ленты, м/с;

k_заг – коэффициент загрузки ленты (0,8-1).

где:

B_л – ширина ленты, м;

k_нак – коэффициент учитывающий наклон конвейера (16⁰ =0,92);

k_к.р. – коэффициент учитывающий конструкцию роликоопоры (для трехроликовой опоры 0,13-0,17);

Сменная производительность конвейерного транспорта, м³/смену:

 

где:

Т – длительность смены, ч;

k_и – коэффициент использования конвейерного транспорта (0,9):

Годовая эксплуатационная производительность, м³/год:

где:

n – число смен в сутки;

N – число рабочих дней в году:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ВЫБОР СПОСОБА ВСКРЫТИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Способ вскрытия данного месторождения был выбран исходя из следующих соображений:

• принятый способ обеспечил минимальные затраты на транспортирование вскрыши и полезного ископаемого;
• обеспечил минимальный объем горно-капитальных работ;
• обеспечил рациональное распределение объемов вскрышных пород за весь срок отработки карьерного поля.