V. Зміст графічНої частиНи курсового проекту

Графічний матеріал курсового проекту виконується на 2-3 аркушах формату А1, на яких повинно бути представлено:

- на першому аркуші - план гірничих робіт (на плані повинні бути зазначені всі горизонти гірничих робіт, система капітальних траншей, транспортні комунікації, розставлена запроектована кількість виймально-навантажувального і бурового устаткування);

- другий аркуш – у разі потреби на ньому відображаються конструктивні або технологічні рішення, які приймаються для розв’язання питань основної частини проекту;

- третій аркуш виконується за узгодженням з керівником курсового проекту і на ньому відображаються техніко-економічні показники багатоваріантної основної частини проекту;

VI. Методичні пояснення щоДо виконання розділів курсового проекту

6.1.Буровибухові роботи.

Вихідні дані для виконання цього розділу студент обговорює з керівником. У якості таких є: річна виробнича потужність кар’єру по руді та скелі; міцність скельних порід за шкалою професора М.М. Протод’яконова; метод підривання гірських порід; тип вибухових речовин для дроблення гірських порід; марка бурових верстатів; характеристика зарядної та забійної техніки; режим ведення вибухових робіт.

Підготовка скельних порід до виймання в кар’єрах здійснюється за допомогою буровибухових робіт. Від вибору раціонального типу та кількості бурового устаткування, від якості виконання підривних робіт, а також від організації роботи бурового устаткування та засобів механізації на вибухових роботах протягом зміни залежить ритмічна робота інших технологічних процесів (екскавація, транспорт та ін.) і кар’єру в цілому.

Вибір типу бурового устаткування здійснюється на основі аналізу фізико-механічних властивостей гірських порід у контурах кар’єру, наявних типів верстатів у гірничому машинобудуванні та досвіду їх використання на аналогічних підприємствах.

Визначення кількості бурових верстатів необхідно здійснювати за окремими категоріями порід, однак частіше всього розрахунки виконують тільки для руди і скельних порожніх порід.

Необхідну кількість бурових верстатів для окремої категорії порід (N_вi) визначають з виразу:

, (6.1.1.)

де – сумарна довжина свердловин, м, яка розраховується за формулою:

; (6.1.2)

– річний обсяг порід даної категорії, м³; – вихід гірської маси з 1 п. м. свердловини, м³/м. Для випадку одиночних свердловин у першому ряду бурового блока його можна визначити за формулою:

; (6.1.3)

– лінія опору по підошві уступу для першого ряду, м; – лінія опору по підошві для інших рядів, м; – кількість рядів свердловин на буровому блоці; – висота уступу, м; – відстань між свердловинами у першому ряду, м.

, (6.1.4)

– довжина забійки, м.; – вага заряду у свердловині, кг; – питомі витрати вибухової речовини (ВР), кг/ м³; – коефіцієнт втрат свердловин (приймається у розмірі 5 – 10 %); – змінна продуктивність бурового верстата, м; - кількість змін роботи бурового устаткування на добу, зм.; – кількість робочих днів у році

, (6.1.5)

—кількість неробочих днів у році, відповідно, у години свят, вихідних, ремонтів та простоїв через перегони. З урахуванням чинного законодавства та норм технологічного проектування простої можна приймати: святкові – 10, вихідні – 104, простої на ремонт – 12, простої через перегін –12;

При визначенні інвентарного парку бурових верстатів за всіма категоріями порід враховують коефіцієнт резерву ( ):

. (6.1.6)

Отриману кількість округлюють до цілого значення.

Остаточний вибір на користь того чи іншого типу бурового устаткування може бути зроблений лише на основі економічних розрахунків.

Розрахунок параметрів підривних робіт.

При відкритій розробці родовищ корисних копалин використовують різні методи виробництва вибухових робіт (свердловинними, шпуровими, котловими чи камерними зарядами). Найбільш розповсюдженим на кар’єрах України (95% від загального обсягу) є метод вертикальних свердловинних зарядів (рис.6.1.1.).

Рис. 6.1.1. Схема розташування свердловинних зарядів на уступі

Діаметр заряду (d_з) залежить від вибраного типу бурового устаткування й бурового інструмента:

, (6.1.7)

де - коефіцієнт розширення свердловини; - діаметр долота чи коронки різця, м.

Значення , що залежить від міцності і ступеня тріщинуватості гірських порід, можна визначити з виразу:

, (6.1.8)

де ƒ- коефіцієнт міцності порід за шкалою М.М. Протод’яконова.

Для досягнення якісного подрібнення гірських порід визначають значення опору по підошві (ОПП) для першого (W₁) і наступних рядів (W₂) свердловин:

, (6.1.9)

де - емпіричний коефіцієнт, = 1,05 м^3/4 (кДж )^-1/4; – щільність заряджання, яка залежить від обраної ВР, кг/м³; – теплота вибуху обраної ВР, кДж /кг.

При цьому ОПП для першого ряду повинен відповідати умовам безпечної роботи бурового устаткування при бурінні свердловин:

, (6.1.10)

де – висота уступу, м; - кут укосу уступу, град; С - безпечна відстань від верхньої бровки уступу до осі свердловини, м (С = 2);

Довжина вертикальних свердловин на кар’єрах більше висоти уступу на величину перебуру ( ):

. (6.1.11)

Перебур залежить від багатьох факторів: висоти уступу, коефіцієнта міцності порід, діаметра заряду, працездатності застосовуваної ВР та ін.

У загальному випадку довжину перебуру можна визначити з виразу:

. (6.1.12)

На кар’єрах довжину перебуру приймають не більше 3,0 м, а звичайно 1,5 – 2,5 м.

Застосування перебурів глибиною більше 3,0 м неефективне, тому що не призводить до помітного поліпшення якості пророблення підошви уступу, натомість значно порушує масив, ускладнюючи буріння свердловин на нижньому горизонті.

Вагу заряду у свердловині визначають за формулою:

, (6.1.13)

де Δ – місткість ВР в 1 м свердловини, кг/м.

Для підвищення якості подрібнення порід, поверх заряду у свердловині роблять забійку. Довжину забійки ( ) визначають, як різницю між відомою глибиною свердловини і довжиною заряду:

. (6.1.14)

Питомі витрати ВР на конкретному підприємстві для різних типів порід визначають на основі проведення експериментів або за формулою:

, (6.1.15)

де 12 - емпіричний коефіцієнт, кДж^0,75/м^2,25 .

Виконані обчислення дозволяють визначити відстань між свердловинами в першому ряду a _, яка повинна задовольняти двом умовам: достатності заряду для якісного руйнування порід перед першим рядом свердловин і місткості заряду у свердловині розрахованого діаметра.

Отримане значення а необхідно порівняти з лінією опору по підошві уступу для першого ряду W₁ і визначити коефіцієнт зближення зарядів у першому ряду:

. (6.1.16)

Якщо m₁ 0,65, то підривні роботи проводять без використання додаткових технологічних прийомів.

Коли коефіцієнт зближення зарядів трохи менше 0,65 (наприклад, 0,6), можна зменшити довжину забійки для свердловин першого ряду на 1-1,5 м. У цьому випадку збільшиться заряд у свердловинах першого ряду, що дозволить успішно виконати першу умову.

Якщо m₁ значно менше від 0,65, то використовують спарені або строєні свердловини у першому ряду (рис. 6.1.2. та рис. 6.1.3.).

Рис. 6.1.2. Схема розташування спарених свердловин у першому ряду на уступі

Рис. 6.1.3. Схема розташування строєних свердловин у першому ряду на уступі

Відстань між спареними і строєними свердловинами при незмінному значенні W₁ визначають за формулами:

; . (6.1.17)

Вихід гірської маси з 1 м свердловини розраховують за наступними формулами:

для спарених свердловин ; (6.1.18)

для строєних свердловин _; (6.1.19)

У цьому випадку також необхідно порівняти значення коефіцієнта зближення зарядів з допустимим значенням (0,65)

; _. (6.1.20)

При невиконанні й цієї умови варто застосовувати котлові заряди.

Визначення необхідної кількості засобів механізації заряджання, забивки свердловин і штату підривників.

На сьогодні буровибухові роботи у кар’єрах (крім комутації мережі свердловин) повністю механізовані. Для заряджання та забивки свердловин використовуються спеціальні машини. Потреба гірничого підприємства в засобах механізації залежить від обсягів масових вибухів, їх частоти, часу, який відводиться на підготовку вибухів, та змінної продуктивності устаткування.

Річний обсяг вибухової речовини ( ) визначають за формулою:

, (6.1.21)

де - обсяги різновидів скельних гірських порід у межах виробничої програми, м³;

- питомі витрати ВР у різних скельних гірських породах, кг/м³.

Частота здійснення масових вибухів залежить від багатьох факторів і може змінюватись у широких межах. Однак, практика показала, що найбільш раціональним є варіант підривання 2 рази на місяць.

Під час масового вибуху одночасно підривають декілька блоків у різних місцях кар’єру. Об’єм технологічного блока гірських порід, який подрібнюється буровибуховим способом, приймається еквівалентним об’єму екскаваторного блока. Кількість вибухових речовин, які слід застосувати для виконання цієї технологічної операції, визначається за формулою:

, (6.1.22)

де - місячна продуктивність екскаватора, м³ (100 – 150 тис. м³) .

Кількість блоків, що підривають за один масовий вибух:

, (6.1.23)

де – частота масових вибухів, раз/ місяць.

Необхідна кількість зарядних машин для підготовки цих блоків складатиме:

, (6.1.24)

де - середня змінна продуктивність зарядної машини, т/зм; - кількість змін на підготовку масового вибуху, N_n= 2 - 4 зміни.

Інвентарну кількість зарядних машин визначають з урахуванням резерву (15 - 25%):

. (6.1.25)

Необхідну кількість забійних машин розраховують за формулою:

, (6.1.26)

де – річний обсяг робіт, м³; – річна продуктивність забійної машини, м³/ рік.

Кількість підривників для виконання робіт із заряджання, забійки та монтажу вибухової мережі при підготовці вибуху, приблизно можна визначити з виразу:

, (6.1.27)

де - досягнута продуктивність підривників на кар'єрах Кривбасу за підривною підготовкою гірської маси до виїмки при повній механізації зарядних робіт, м³/чол. (600000 м³ /чол. ).

Таблиця 6.1.1

Основні техніко-економічні показники роботи зарядних і забивних машин

Марка машини	Вантажопідйомність, т	Середня продуктивність
зарядні машини для гранульованих ВР
МЗ-8	7	25-35 т/зм
МЗ-4	22	30-40 т/зм
зарядні машини для емульсійних ВР
ЗЗМ Україніт -2	25	10м3/год
ЗЗМ Україніт -4	12	12м3/год
ЗЗМ Анемікс-2	25	10м3/год
забійна машина
ЗС-1	5	10 м3/зм

Розрахунок вторинного дроблення.

Якість виконання буровибухових робіт визначається розмірами окремих кусків подрібненої гірської маси. Розмір максимально допустимих кусків залежить від типу виймально-навантажувального обладнання і визначається з формули:

, (6.1.28)

де - місткість ковша екскаватора, м³.

Куски, розмір яких перевищує встановлений за формулою, відносяться до негабариту і підлягають вторинному дробленню.

Для вторинного дроблення негабариту на сьогодні розроблено багато способів і засобів руйнування. З вибухових способів найбільш ефективним є спосіб накладних кумулятивних зарядів. Він може застосовуватися в будь-яких породах, однак максимальний ефект приносить при розмірі некондиційних кусків 1,2 м і більше.

Річний обсяг скельних порід у невідвантажених негабаритних кусках ( ) розраховують з використанням показника виходу негабариту:

, (6.1.29)

де – річний обсяг порід, які руйнуються за допомогою вибухових робіт, м³; – вихід негабариту, %.

Кількість негабаритних кусків ( ), що визначає кількість необхідних кумулятивних зарядів, прогнозують за формулою:

, (6.1.30)

де – обсяг середнього негабаритного куска, м³.

Вихід негабариту та обсяг середнього куска визначають на основі проведення натурних спостережень, прямого рахунку та вимірювань негабаритних кусків у попередні періоди роботи кар’єру. Отримані дані обробляють за допомогою апарата математичної статистики.

За відсутності статистичних даних обсяг середнього негабаритного куска визначають за допомогою емпіричної залежності:

, (6.1.31)

де 0,17- 0,19 – емпіричні коефіцієнти, що залежать від форми кусків; - максимальний розмір негабаритного куска, м.

Різні типи накладних кумулятивних зарядів (ЗКН) виробляються серійно на відповідних підприємствах. Вибір конкретного типу кумулятивного заряду безпосередньо у кар’єрі здійснюється з урахуванням середньої товщини негабаритного куска з виразу:

, (6.1.32)

де 1,4 - коефіцієнт, що враховує варіацію розмірів негабаритних кусків від середнього значення.

У відповідності до вибраного типу заряду визначається необхідна їхня кількість на рік роботи кар'єру:

, (7.33)

де 1,25 - коефіцієнт, що враховує дроблення великих кусків декількома накладними зарядами і їхньою втратою на бій.

Для більш вірогідного визначення витрат на придбання кумулятивних зарядів на основі статистичних даних будують гістограму розподілу розмірів кусків і вибирають типи ЗКН для кожного варіативного інтервалу.

Застосування кумулятивних зарядів для руйнування негабариту дозволяє зменшити розлітання уламків і силу ударної повітряної хвилі у порівнянні з методом шпурових та накладних зарядів з розсипної чи патронованої ВР, що забезпечує зменшення параметрів небезпечної зони.

Таблиця 6.1.2

Характеристика накладних кумулятивних зарядів

Умовна позначка	Гранична товщина куска, що дробиться, м	Маса, г
ЗКН - 180	0,55	180
ЗКН - 260	0,75	260
ЗКН - 500	1,00	500
ЗКН - 1000	1,20	1000
ЗКН - 2000	1,60	2000
ЗКН - 4000	2,00	4000

Режим роботи буро-підривного комплексу.

Правильний вибір кількості бурового устаткування визначає ритмічну роботу кар’єру, а також продуктивну роботу самих бурових верстатів, тому що остання залежить не тільки від властивостей гірських порід, але багато в чому від правильної організації робіт у часі. Існує кілька варіантів організації робіт на буровій ділянці.

Один з них – за безперервним робочим тижнем, за трьома восьмигодинними змінами в добу, що означає щоденну роботу бурових верстатів, включаючи суботу і неділю, а бурових бригад – за графіком. У цьому випадку кількість бурових верстатів, необхідна для забезпечення річної продуктивності кар'єру за скельними породами, мінімальна, що забезпечує мінімальні капітальні витрати на їхнє придбання і мінімальний розмір амортизаційних відрахувань на собівартість. У той же час, такий графік роботи призводить до мінімального резерву бурового парку, ставить у тверду залежність підготовку блоків до вибуху від аварійності бурових верстатів, крім того, їхня продуктивність у нічну зміну незмінно знижується.

Робота з перерваним робочим тижнем, у 2 восьмигодинні зміни на добу, дозволяє організувати ремонтні роботи у вихідні дні, виконати їх без поспіху і якісно, що знижує аварійність верстатів у роботі. Така організація призводить не тільки до більш високої змінної продуктивності робіт, але й до більш високих капітальних витрат і відповідно амортизаційних відрахувань.

Навести основні питання, які слід вирішувати при виконанні буро-підривного комплексу робіт.