книги из ГПНТБ / Егурнов, Г. П. Выбор оптимальной мощности угольных и железорудных карьеров

+ 3 смен, где пфр — время передвижки путей по всему фронту гор­

ных работ.

Время передвижки ж.-д. путей пфр в общем случае зависит от длины фронта работ и способа механизации переукладочных работ; при переукладке с помощью крана его можно принять равным: при длине фронта работ +>р = 500 м — 2 сменам; при £ фр=1000 м 3 сменам; при /,фр=1500 м — 4 сменам и при 2,фр = 2000 м и бо­

лее— 5—6 сменам.

Увеличение себестоимости выемки 1 м3 горной массы из-за ука­ занных простоев и врезки в новую заходку составит

уменьшаться.

Затраты на буровзрывные работы С4, определяемые в данном случае на 1 м3 горной массы, не зависят от длины фронта работ уступа; их величина зависит главным образом от средств механи­ зации этих работ и физико-механических свойств разрабатываемых

пород. . „

Затраты на транспортирование 1 м3 горной массы Cs могут быть определены, как частное от деления стоимости машино-смены локо-

длины фронта работ, а следовательно, и расстояния транспортиро­ вания уменьшается, что приведет к возрастанию величины с5.

Величина составляющей себестоимости срв может быть рассчи­ тана исходя из затрат на горно-капитальные работы по проведению

.и стрелочных переводов на уступе; Зз— затраты на проведение 1 м траншеи, руб.; 5 — величина, определяющая объемы горных работ на уступе; S —-зависит от числа уступов на карьере:

при одном уступе

В — ширина рабочей площадки уступа.

Как следует из формулы (118), величина срв при увеличении длины фронта горных работ будет возрастать.

Характер зависимости CrM: = f(£<j>p) будет определяться влия­ нием длины фронта работ на величину составляющих си Сг, сз, Сь, Ct и срв. В общем виде такая зависимость, как это следует из при­ веденных выше данных, для основных схем развития путей на

где В 1— постоянная уравнения; fi и fz — коэффициенты при пере­ менных.

деленном значении L<j,p функция имеет экстремальное значение. Для нахождения последнего продифференцируем уравнение (120)

по —uLфР и приравняем первую производную нулю. Решая полу-

ченное выражение относительно /,ф Р, найдем формулу для расчета оптимальной длины фронта работ уступа, при которой стоимость выемки 1 м3 горной массы будет минимальной:

Значения коэффициента /ч в этой формуле в зависимости от схемы работ могут быть определены из выражений:

для схемы № 2

(4,017 + 6 • 10-S5) ( g ' + 1 пер)

( 122)

для схемы № 4

для схемы № 5

116

Величины оптимального фронта работ, при которых стоимость выемки минимальна, рассчитанные по формуле (121) для карьер­ ных экскаваторов при работе их по различным схемам развития путей на уступе, приведены в табл. 31. Как видно из данных таб­ лицы, значения L$v. 0п для всех схем и моделей экскаваторов выхо­ дят за пределы минимально возможных и практического значения

не имеют.

Следовательно, при работе одноковшовых экскаваторов меха­ нических лопат на ж.-д. транспорт оптимальной длиной фронта ра­ бот, приходящихся на один экскаватор, будет его минимальное значение, определяемое условиями обеспечения нормальной работы транспортных средств и необходимыми запасами взорванной горной

массы.

117

При разработке уступа одноковшовыми экскаваторами с при­ менением автотранспорта длина блока определяется принятой схе­ мой движения транспортных средств на уступе, крепостью разраба­ тываемых пород, моделью экскаватора и автомашины.

При маятниковом движении автомашин на уступе экскаваторы работают по схемам «а» и «б» (см. рис. 16). Минимальная длина блока, приходящаяся на один экскаватор, при которой обеспечи­ вается нормальная работа транспорта, должна удовлетворять условию неравенства:

для схемы «а»

R = RK (1,3-и 1,4) и для выпускаемых автосамосвалов принимается равным от 9 до 15 м.

При поточномдвижении автомашин минимальная длина блока по условиям обеспечения нормальной работы транспорта незначи­ тельна (определяется размерами экскаватора и автосамосвала).

Минимальная длина блока по условиям обеспечения экскава­ тора взорванной горной массой при разработке твердых пород одноковшовыми экскаваторами с применением автотранспорта мо­ жет быть рассчитана по формуле (115). В табл. 32 приведены зна­ чения минимальной длины фронта работ, приходящихся -на один экскаватор, рассчитанные по формулам (67), (75) и (76) для оте­

стью 6 м3)

П р и м е ч а н и е . Значения Н в взяты из ЕНВ для условий: породы — IV категории, ■емкость автосамосвала— 40 т.

118

При этой схеме разработки минимальная длина фронта работ определяется в основном свойствами разрабатываемых пород и для наиболее распространенных на карьерах экскаваторов (СЭ-3, ЭКГ-4,6 и ЭКГ-8) составляет: при разработке мягких пород — 65—70 м и при разработке твердых (при шестидневных запасах взорванной горной массы) — 170—285 м.

Для ответа на вопрос, существует ли оптимальная длина фронта работ на один экскаватор, необходимо также и при разработке уступа на ж.-д. транспорт рассмотреть влияние фронта горных ра­ бот на себестоимость выемки 1 м3 горной массы.

При работе одноковшового экскаватора на автотранспорт себе­ стоимость выемки 1 м3 горной массы Сгм в пределах уступа будет складываться из следующих затрат: на экскавацию ci, на текущее содержание автодорог сг, буровзрывные работы с3, на транспорти­ рование С4 и на расширенное воспроизводство ср. Е (с учетом при­ веденных капитальных вложений).

Затраты на экскавацию щ 1 м3 горной массы могут быть опреде­ лены через стоимость машино-смены экскаватора а и его сменную норму выработки Я в, т. е. Ci = a :H B. Эти величины не зависят от длины фронта горных работ и для данной модели экскаватора, ав­ томашины и крепости разрабатываемых пород постоянны. Сле­ довательно, величина щ не зависит от длины фронта горных работ.

Затраты на текущее содержание автодорог с%могут быть опре­ делены из выражения (24) и с увеличением длины фронта горных работ ГфР будут возрастать.

Затраты на буровзрывные работы Сз от длины фронта горных работ не зависят.

Затраты на транспортирование щ могут быть определены через стоимость машино-смены автосамосвала аас и его норму выработки Яв.ас, т. е. Ck— йас • Яв ас. Норма выработки автосамосвала зависит

где Гсм и Гр. п — длительность смены и регламентированных пере­ рывов; /рС— время рейса автосамосвала; tconst— постоянная, со­ ставляющая время рейса, которая не зависит от длины фронта горных работ.

Затраты на транспортирование с увеличением длины фронта горных работ увеличиваются.

И, наконец, составляющая стоимости ср. в, в которую включа­ ются затраты на горно-капитальные работы по проведению разрез­ ной траншеи в пределах уступа, может быть рассчитана по фор­ муле

11»

где А/д — число дней работы карьера в год; Ен — коэффициент эко­ номической эффективности.

Из пяти составляющих стоимости выемки 1 м3 горной массы ве­ личина трех составляющих — сг, и ср. в с увеличением длины фронта горных работ возрастает, а величина двух составляющих — Ci и Сз остается постоянной; следовательно, общая себестоимость выемки 1 м3 горной массы при применении автотранспорта с уве­ личением ЬфР также увеличивается. При этом рациональной длиной фронта работ, приходящихся на один экскаватор, будут его мини­ мальные значения (см. табл. 32).

При разработке уступа роторными экскаваторами с примене­ нием ленточных конвейеров длина блока определяется моделью экскаватора и режимом его работы; для обеспечения высокой про­ изводительности экскаваторов длину фронта горных работ необхо­ димо принимать из условия совмещения ремонта последних с пере­ стройкой конвейерных линий на уступе.

Согласно материалам работ [9, 34, 44] следует, что экскава­ торы в течение каждого месяца останавливаются примерно на 4 дня для выполнения планово-предупредительного ремонта. Чтобы сов­ местить эту остановку экскаваторов с передвижкой конвейерных ставов на уступе, необходимо отрабатывать экскаваторную заходку

где 78 — число смен; п = 1, 2, 3 и т. д.

В табл. 33 приведены значения минимальной длины фронта ра­ бот, приходящихся на один экскаватор, рассчитанные по формуле (128) для отечественных роторных экскаваторов.

Для определения влияния длины фронта работ на уступе на

120

дываются затраты на проведение вскрышных работ в пределах уступа. Себестоимость выемки 1 м3 в этом случае будет состоять из затрат на экскавацию са, на текущее содержание и транспорти­ рование ст, затрат, вызванных простоями экскаваторов при врезке в новую заходку и во время передвижки конвейеров (если пере­ движка конвейеров не совпадает с ремонтами экскаваторов), сд и затрат на расширенное воспроизводство ср. в (учитывающее в дан­ ном случае приведенные капитальные затраты на забойные кон­ вейеры и горно-капитальные работы по проведению разрезной траншеи):

Значения £фР. оп для различных моделей роторных экскавато­

машино-смены принята по Центрогипрошахту [45].

121

Как видно из данных табл. 34, оптимальная длина фронта при работе роторных экскаваторов на ленточные конвейеры в зависимо­ сти от модели машины и условий работы колеблется от 107 до 318 м, в то время как минимально возможная длина фронта гор­ ных работ, приходящаяся на один экскаватор, не должна быть меньше 465—760 м (см. табл. 33). Следовательно, и в этом случае стоимость выемки 1 м3 вскрыши с увеличением фронта работ будет увеличиваться.

При разработке уступа одноковшовыми экскаваторами с непо­ средственным перемещением породы в выработанное пространство

минимальная длина блока определяется условиями обеспечения: безопасной работы экскаваторов, необходимыми объемами взорван­ ной горной массы и объемами подготовленных запасов полезного ископаемого для нормальной работы карьера по добыче при оста­ новке вскрышного комплекса на капитальный ремонт. Последнее условие обусловливается тем, что участок карьерного поля в дан­ ном случае разрабатывается мощными экскаваторами, резерв ко­ торых, как правило, не предусматривается.

Минимальная длина фронта работ по условиям безопасной ра­ боты экскаваторов на уступе в этом случае будет определяться из неравенства:

для простых схем

где Rp.в, RP.д и Rp,п — радиусы разгрузки соответственно вскрыш­ ного и добычного экскаваторов и экскаватора на переэкскавации; т 1 и m2 — резервы фронта горных работ на случай аварийной оста­ новки экскаваторов.

Величины mi и т2 выбираются с учетом обеспечения одно-двух- дневной работы экскаваторов. Для применяемых в данных систе­ мах разработки типов экскаваторов величина mi принимается от 100 (экскаваторы ЭВГ-6, ЭШ-5/45 и ЭШ-10/60) до 150 м (осталь­ ные экскаваторы) и т2— соответственно от 200 до 300 м.

При разработке крепких пород, требующих, предварительного рыхления, минимальная длина экскаваторного блока в этом случае рассчитывается по условию обеспечения экскаватора взорванной горной массой аналогично вышеприведенным рассуждениям — по формуле (115).

Длина блока, при которой обеспечивается нормальная работа транспорта на добыче, в зависимости от вида транспортных средств может быть определена так же, как и при разработке уступа экска­ ваторами с применением ж.-д. транспорта,— по фромуле (114).

Кроме того, длина экскаваторного блока должна обеспечивать нормальную работу по добыче при остановке вскрышного комп-

122

лекса на капитальный ремонт. В _этом случае длина фронта работ должна соответствовать условиям неравенства

параметрами экскаваторов (радиусами разгрузки) на вскрышных,, добычных работах и работах по переэкскавации:

.горных работ на один экскаватор для отечественных моделей одно­ ковшовых экскаваторов, применяемых при бестранспортных систе­ мах разработки.

Т а б л и ц а 35

Минимальная длина фронта горных работ на один экскаватор при разработке

длина фронта горных работ на один вскрышной экскаватор при бестранспортных системах разработки определяется из условия обеспечения нормальной работы участка при остановке экскаватора на капитальный ремонт.

Для установления оптимального значения длины фронта работ, приходящейся на один вскрышной комплекс, необходимо рассмот­ реть характер влияния 4фР на себестоимость выемки 1 м®

123

горной массы. Для этого определим себестоимость выемки 1 м3 по­ роды по статьям затрат в пределах уступа.

Себестоимость выемки 1 м3 вскрыши при переэкскавации по­ роды в выработанное пространство будет складываться из затрат на экскавацию и переэкскавацию породы сэ (для системы с переэкскавацией), на буровзрывные работы св. бз (при разработке креп­ ких пород) и затрат на расширенное воспроизводство ср. в (учи­ тывающее приведенные капитальные затраты).

Затраты на экскавацию при работе по схеме с холостыми пере­ ходами экскаватора от одного фланга участка к другому могут быть определены по формулам:

для простой схемы разработки

для схемы разработки с переэкскавацией

ваторов соответственно на вскрышных работах и на переэкскава­ ции; Яв. в и Яв. и — нормы выработки экскаватора соответственно на вскрышных работах и на переэкскавации; vx.в и vx.п — скорость холостого хода экскаватора на вскрышных работах и на переэкска­ вации, м/ч; а — длительность перецепки кабеля; /каб — длина гиб­ кого кабеля; kn — коэффициент переэкскавации породы.

Из формул (135) и (136) видно, что затраты на экскавацию не зависят от длины фронта работ и для данной модели экскаватора постоянны. Величина св. бз, так же как и в ранее рассмотренных слу­ чаях, от величины ЬфР не зависит.

Величина ср. в определится затратами на горно-капитальные ра­ боты по проведению разрезной траншеи и может быть рассчитана по формуле

из которой видно, что значение ср. в с увеличением фронта горных работ возрастает. Следовательно, себестоимость выемки 1 м3 вскрыши при переэкскавации породы в выработанное пространство с увеличением длины фронта горных работ будет увеличиваться.

124