А.И. Набоков Технологические процессы отрасли

2

Продолжение табл. 9

21

Расчет конечной глубины карьера

Рассмотрим порядок расчета конечной (проектной) глубины карьера для крутопадающей залежи с использованием аналитического метода.

При разработке наклонных и крутых залежей все главные параметры карьера, масштабы горных работ и их технология (способ вскрытия и система разработки) определяются конечной глубиной карьера. При ее определении используется принцип, основанный на сопоставлении текущего (Кт) и граничного (Кгр) коэффициентов вскрыши.

Сущность этого принципа заключается в следующем. Увеличение глубины карьера, разрабатывающего крутую залежь, вызывает постоянное увеличение текущего коэффициента вскрыши. При достижении некоторой промежуточной глубины Нкп значение текущего коэффициента станет равным граничному, т.е. Кт = Кгр. Дальнейшее увеличение глубины карьера при обеспечении экономической целесообразности открытых горных работ возможно только без дальнейшего увеличения текущего коэффициента вскрыши, что достигается при производстве горных работ без расширения контуров карьера на поверхности. Горные работы на верхних уступах по мере углубки карьера последовательно (сверху вниз) прекращаются, угол откоса рабочего борта β р постепенно увеличивается и при конечной глубине карьера Нк достигает значения угла погашения, который соответствует глубине карьера.

Решение задачи по определению конечной глубины карьера при разработке наклонных и крутых залежей заключается в следующем.

Используя стоимостные показатели, определяют граничный коэффициент вскрыши

Кгр= СпС− Со ,

в

где Сп, Со - соответственно себестоимость добычи 1 т полезного ископаемого подземным и открытым способами, р.; Св - себестоимость 1 м3 вкрыши, р.

Определяется горизонтальная мощность полезного ископаемого

где mг - горизонтальная мощность залежи, м; m - нормальная мощность залежи, м; α - угол падения залежи, град.

22

Далее определяется ширина дна карьера Вд, которая не должна быть менее 30 м. Поэтому необходимо сравнить ограничивающий параметр с горизонтальной мощностью залежи.

mг ≥ Вд ≥ 30

Если величина mг ≤ 30 м, то ширина дна принимается равной

Вд = 30 м.

На следующем этапе необходимо определить промежуточную глубину карьера (Нкп), которой соответствует равенство текущего и гра-

где Р - периметр подошвы карьера, м; Sп - площадь подошвы карьера, м2; Lд - длина дна карьера, м; β р - угол откоса рабочего борта карьера, град.

Р = 2(Lд + Вд), Sп = Lд Вд.

Конечная глубина карьера (Нк) определяется по формуле

где γ ср - средний угол наклона бортов карьера в конечных контурах, град (в учебных целях можно принять как среднее значение между γ в и

γ л).

Объем горной массы в контурах карьера с достаточной степенью точности можно определить (м3):

Vгм = Sп Нк + 12 РНк2ctgγ ср + 13π Нк3 ctg2γ ср .

Объем геологических запасов полезного ископаемого в принятых границах карьера (Vг-)

Vг = mг Lд (Нк − hо ) ,

где hо - мощность наносов, м.

Промышленные запасы (Zпр) полезного ископаемого составят, (т):

Z пр = Vг ρ С ,

где ρ - плотность полезного ископаемого, т/м3; С - коэффициент извлечения полезного ископаемого (С = 0,92÷ 0,96).

Объем вскрышных пород в конечных контурах карьера равен (м3)

Vв = Vгм − Vг .

23

Средний промышленный коэффициент вскрыши (Кср) составит (м3/т):

Геометрические параметры верхних контуров карьера определяются следующим образом:

-ширина карьера по верху, (м)

Вк = Вд + Нк (ctgγ в + ctgγ л ) ; -длина карьера по верху, (м)

Lк = Lд + 2Нкctgγ т ,

где γ т - угол откоса бортов карьера в торцах, град (в учебных целях может быть принят γ т = 40 0).

Производственная мощность и срок службы карьера

Производственная мощность (т/год) определяется исходя из заданного темпа углубки карьера:

Ак = mhг Lд ρ С ,

где hг - годовой темп углубки карьера, м. Срок службы карьера

Т = Тр + Тп + Тз,

где Тр, Тз – соответственно периоды развития и затухания карьера, лет; Тп - период работы карьера на уровне производственной мощности, лет

Т п = ρ Vг − 0,5Ак(Т р + Т з )

Ак

Лабораторная работа № 6 (4 часа)

Расчет производительности выемочно-транспортного комплекса (экскаватора цикличного действия с автотранспортом)

Различают паспортную, техническую и эксплуатационную производительности экскаватора. В свою очередь эксплуатационная производительность может быть сменной, суточной, месячной и годовой.

Паспортная производительность (м3/ч) экскаватора определяется только конструктивными параметрами машин:

24

= 3600Е

Qп tцп ,

где Е - вместимость ковша экскаватора, м3; tцп - паспортная продолжи-

тельность цикла экскаватора (табл.10), с.

Технической производительностью (м3/ч) является наибольшая возможная часовая производительность экскаватора при непрерывной работе в конкретных горно-геологических условиях:

Qт = 3600ЕК з Кэ , tц

где Кз - коэффициент влияния параметров забоя (Кз = 0,8 0,9);

Кэ - коэффициент экскавации (табл.10); tц - продолжительность цикла экскавации в конкретных горно-геологических условиях (табл.11), с.

Коэффициент экскавации представляет собой отношение

Кэ = Кн ,

Кр

где Кн - коэффициент наполнения ковша (табл.10); Кр - коэффициент разрыхления породы в ковше (табл.10).

Сменная эксплуатационная производительность (м3/см) характеризует объем работы, который выполняет экскаватор за смену с учетом времени на технические, технологические и организационные перерывы

Qсм3 = QтТсмКи,

где Тсм - продолжительность смены (Тсм = 8 ч); Ки - коэффициент использования экскаватора в течение смены (Ки = 0,6 0,8). Суточная производительность экскаватора (м3/сут) равна

Qсут3 = Qсм3 nсм ,

где nсм - количество смен работы экскаватора в течение суток

(nсм =3).

Месячная производительность (м3/мес.) экскаватора

Qмес3 = Qсут3 N1,

где N1 - количество дней работы экскаватора в месяце (N1=21).

25

Годовая производительность (м3/год) экскаватора

Qг3 = Qсут3 N2 ,

где N2 - количество дней работы экскаватора в году (N2=252). Необходимое количество экскаваторов в работе (рабочий парк)

26

где Vгм - годовой объем горной массы, перерабатываемой карьером (см. занятие № 5), м3/год.

Инвентарный парк экскаваторов

Nи = N р ∫и ,

где ∫и - коэффициент резерва экскаваторного парка (∫и =1,2 1,4).

Расчет автомобильного транспорта

Карьерный транспорт предназначен для перевозки горной массы от забоев к пунктам разгрузки и является связующим звеном в общем технологическом процессе. Ему присущи следующие особенности: значительный объем перемещения карьерных грузов при относительно небольшом расстоянии транспортирования; периодический перенос забойных и отвальных путей (автодорог) в процессе перемещения горных работ; значительная крутизна преодолеваемых подъемов в грузовом направлении.

Интенсивность работы карьерного транспорта характеризуется грузооборотом карьера, который определяется количеством груза, перемещаемого в единицу времени. Различают часовой, сменный, суточный и годовой грузообороты карьера (м3).

Qгр = VT ,

где V - объем горной массы, перевозимой карьерным транспортом за время Т.

Транспортные коммуникации характеризуются планом и профилем трассы. Продольный профиль трассы состоит из подъемов и спусков и горизонтальных участков. Величина подъема (i) измеряется тангенсом его угла, выраженным в тысячных долях:

i = 1000tg hln ,

где hn - высота подъема (спуска) на участке длиной l, м.

По принципу действия весь транспорт делится на два вида: непрерывный (конвейерный, трубопроводный и др.) и цикличный (железнодорожный, автомобильный, скиповой и др.). Из перечисленных видов в настоящее время наибольшие объемы горной массы на открытых гор-

28

где tдв - время движения в грузовом и порожняковом направлениях, мин; tр – время разгрузки автосамосвала (табл.15), мин; tм - время на маневры (табл.15), мин; tож - время ожидания автосамосвала у экскаватора (табл.15), мин.

Время погрузки автосамосвала

= Va K p

tn 60EKн tц ,

где Vа - вместимость кузова автосамосвала в целике (табл.13), м3; Кр, Кн - коэффициенты, соответственно, разрыхления и наполнения ковша (табл.10); Е - геометрическая вместимость ковша экскаватора, м3; tц - время цикла экскаватора, с.

Таблица 13 Вместимость кузова самосвала при транспортировании

различных категорий пород по крепости

Время движения автосамосвала

tдв = tгр + tпор,

где tгр, tпор - время движения автосамосвала, соответственно, в грузовом и порожняковом направлениях, мин.

где Lот - длина отвальных дорог (Lот =1,5 2,0), км; Lст - длина стационарных дорог, равна расстоянию от карьера до отвала, км; Lзд - длина забойных дорог (Lзд=0,5Lд), км; Uот, Uст, Uзд - скорости движения авто-

29

самосвала, соответственно, в грузовом и порожняковом направлениях по отвальным, магистральным и забойным автодорогам, км/ч (табл.14); Крт - коэффициент, учитывающий разгон и торможение автосамосвала (Крт = 1,1); Lд - длина дна карьера, км.

грузке автосамосвала (табл.15), мин.

Техническая производительность автосамосвала (м3/ч)

Па = 60Va .

тTp

Сменная производительность автосамосвала (м3/см)

где Киа - коэффициент использования автосамосвала в течение смены

(Киа= 0,7 0,8).