1. Отвалообразование.

Отвал по своей конструкции представляет собой насыпь горной массы, состоящую, как правило, из нескольких слоев (ярусов) и имеющую в плане в общем случае криволинейную форму или чаще близкую к прямоугольнику.

Технологический процесс размещения пустых пород и некондиционных руд, удаляемых при открытой разработке и строительстве, называется отвалообразованием.

Отвалообразование в комплексе вскрышных работ является важным процессом, потому что, во-первых, объем отвальных пород очень значителен, во-вторых, от организации отвальных работ зависит успешность работы вскрышных экскаваторов и транспорта вскрыши.

В настоящие время расходы на отвалообразование составляю 12 – 15% расходов на вскрышные работы.

По размещению относительно контура карьера отвалы делятся на внешние и внутренние, а по стационарности – на постоянные и временные.

В один отвал может быть разделено и уложено два - четыре вида пород или некондиционных полезных ископаемых. Складирование пород независимо о их физика – механических свойств и качественных характеристик называется валовым.

Как правило, по высоте отвал состоит из двух – пяти ярусов, высота каждого из которых равна высоте отвального уступа и ограничивается прежде всего условиям безопасного ведения работ.

Выбор способа отвалообразования.

Принимаю экскаваторное отвалообразование, так как используется железнодорожный транспорт. При экскаваторном отвалообразовании укладка породы в отвал осуществляется мехлопатами, драглайнами, абзетцерами. Думпкары состава поочередно разгружаются в приемный бункер, который периодически, по мере развития отвальной заходки, сооружается экскаватором.

Расчет основных параметров отвала.

Выбор способа отвалообразования

Высота первого яруса Н₁=20 м, высота второго яруса Н₂=15 м. Принимаем длину отвального тупика L_о=1000 м.

Определяем плошадь, требуемую для размещения отвала вскрышных пород S₀, м²

(68)

где V_П – объем пород, подлежащих укладке в отвал;

К_р – коэффициент остаточного разрыхления пород в отвале. Принимаем К_р=1,2;

n₁ и n₂ – коэффициенты, учитывающие заполнение второго и третьего ярусов. Принимаем n₁=1 и n₂=0,8.

(млн.м²)

Определяем количество составов, разгружаемых за смену на отвальном тупике.

(69)

где f– коэффициент, учитывающий неравномерность работы транспорта. Принимаем f=0,9

K_пр - коэффициент, учитывающий время на профилирование отвала. K_пр =0,8;

t_o – время обмена составов 9 минут.

(составов)

Определяем приемную способность отвального тупика Q_o, м³.

Q_o= N_o.см*V_н (70)

где V_н – вместимость породного состава.

Q_o=17*485=8245 ( )

Рассчитываем количество рабочих отвальных тупиков.

N_р.т.=Q_см./ Q_o (71)

N_р.т=12500/8245=2тупика

2. Выбор транспорта

Выбираем для транспортирования полезного ископаемого и вскрышных пород в условиях карьера принимаю железнодорожный транспорт, так как годовая производительность составляет 12 млн. т/год, срок службы 29 лет.

Техническая характеристика думпкара 2ВС-105:

Грузоподъемность, т105

Объем кузова геометрически, м³ 48,5

Тара вагона, т 47,0

Коэффициент тары 0,45

Число осей 6

Нагрузка на ось, кН 256

Число разгрузочных цилиндров 6

Угол наклона кузова при разгрузке, градус 45

Длина вагона по осям автосцепок, мм 15020

Ширина кузова наружная, мм 3750

Высота вагона, мм 3700

Техническая характеристика тягового агрегата ПЭ-2М:

Напряжение сети, В 1500/3000

Состав агрегата ЭУ+МД+МД

Число осей 12

Масса агрегата, т 368

Конструктивный сцепной вес агрегата 3680

Мощность, кВт 2430/5190

Часовая сила тяги, Кн 672

Часовая скорость, км/ч 13/27,8

Длина по осям автосцепок, м 51100

В связи с тем, что карьер имеет большую производственную мощность 12 млн.т./год, большой срок службы 29 лет, глубина карьера 214 метров, то принимаем в качестве карьерного транспорта железнодорожный. Тип тягового агрегата ПЭ-2М и вагон самосвал 2ВС-105.

Производим расчет веса поезда Q, кН:

(73)

где P_сц – сцепной вес, (=3680 кН); - удельное сопротивление вагона, принимаем 1,8; - удельное сопротивление тягового агрегата, принимаем 5,8; I – уклон, принимаем 40 ⁰/₀₀; - коэффициент сцепления при движении(=0,250

Рассчитываем число вагонов в составе n.

(74)

где q_т – тара вагона, принимаю (=470кН); q_гр – грузоподъемность вагона, принимаю (=1050кН).

(шт.)

Рассчитываем полную силу сопротивления W, Н.

(75)

где W_R –сопротивление от кривизны пути, принимаю 6,5.

(Н)

Рассчитываем тормозную силу поезда В_К, Н.

(76)

где - суммарное нажатие всех колодок у вагона, принимаем 216 Н; - суммарное нажатие всех колодок у локомотива, принимаем 2064 Н.

(Н)

Определяем коэффициент трения колодки о колесо у вагона .

(77)

Определяем коэффициент трения колодки о колесо у локомотива .

(78)

где K – нажатие на одну тормозную колодку;

V – скорость порожнего локомотива состава;

g – ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с².

Рассчитываем тормозной путь поезда L_Т, м.

(79)

(м)

Определяем предтормозной путь L_пд, м.

(80)

где V_н – начальная скорость, равна 25 км/ч;

t_н – время действия тормозов, принимаю 13 сек.

Определяем общее удельное сопротивление W₀, Н/кН.

(81)

(Н/кН)

Определяем действительный тормозной путь L_д, м.

(82)

где Vк – конечная скорость, равна 0 км/ч.

(м)

Определяем удельную тормозную силу b_k , Н/кН.

(83)

(Н/кН)

Рассчитываем расход электроэнергии A, кДЖ.

(84)

где L – длина откатки в один конец (=6); Q_пор – вес порожнего состава(=4700).

Определяем длину участка откатки, на котором производится торможение L_T, км.

(85)

(км)

Эксплуатационные расчеты железнодорожного транспорта:

Время оборота локомотивосостава Т_об, ч.

(86)

где t_п – время на погрузку состава, мин.

(87)

где V_д – объем думпкара;

t_ц – время рабочего цикла экскаватора;

V_к – объем ковша экскаватора;

k_н – коэффициент наполнения ковша экскаватора.

(ч)

- время движения состава в груженом состоянии.

(88)

где S – расстояние перевозки;

v_гр – скорость движения в груженном состоянии.

(мин)

t_в – время выгрузки состава.

(89)

где t_в1 – время выгрузки одного думпкара.

(мин)

- время движения в порожнем состоянии.

(90)

V_пор – скорость движения в порожнем состоянии.

(мин)

(ч)

Производительность локомотивосостава

техническая Q_тех, м³/сут:

(91)

эксплуатационная Q_экспл , м³/сут.

(92)

где k_исп – коэффициент использования рабочего времени локомотивосостава.

Парк локомотивов:

рабочий парк локомотивов N_раб:

(93)

где f – коэффициент неравномерности движения; Q_сут – суточная производительность карьера по массе м³/сут.

инвентарный N_инв :

(94)

где N_рем – число локомотивов, находящихся в ремонте; N_рез – число локомотивов, находящихся в резерве; N_аренд – число локомотивов, отданных в аренду; N_хоз – число локомотивов, отданных на хозяйственные нужды.

Парк вагонов:

рабочий М_раб :

(95)

(шт.)

инвентарный М_инв :

(96)

где k_з – коэффициент запаса вагонов.

(шт.) (97)

Пропускная способность:

перегона однопутного N_п , пар поездов/сут :

(98)

где Т_пер – время занятия перегона.

(поездов/сут.)

тупика N_т , пар поездов/сутки:

(99)

где Т_т – время занятия тупика.

(поездов/сут.)