ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И ЗОЛОТА

ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА И ГЕОЛОГИИ

КАФЕДРА ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ИВАНЦОВ В.М.

Основы технологии и экономики

ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ

ТЕМА 3:

СИСТЕМНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ ЕДИНИЧНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ ВСЕХ ФОРМ ОБУЧЕНИЯ

ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ

090200-ПОДЗЕМНАЯ РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

КРАСНОЯРСК. 2004 г.

ТЕМА 3. СИСТЕМНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ

ЕДИНИЧНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

- цели и состав задания практического занятия;

- ориентирующая основа;

- тесты и задачи для индивидуальной работы;

- вопросы, термины и понятия;

-рекомендуемая литература.

1. ЦЕЛИ И СОСТАВ ЗАДАНИЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ

1. ЦЕЛИ ПРАКТИКУЮЩЕГО ЗАНЯТИЯ:

- формирование знаний по характеристике горной технологии на примере проведения единичной горной выработки;

- усвоение терминологического арсенала по горной технологии;

- умение пользоваться понятиями при характеристике горной технологии РМПИ;

- наработка навыков расчета параметров и графического представления

элементов технологии;

1.2. СОСТАВ ЗАДАНИЯ:

- внимательно изучить понятийный материал по характеристике технологии проведения единичной горной выработки;

- сделать в рабочей тетради схемы, рисунки, таблицы, краткие записи основных понятий, терминов, положений;

- решить тесты и задачи;

- ответить на вопросы, дать определения терминам и понятиям;

- представить и защитить отчет о проделанной работе по заданию.

2. ОРИЕНТИРУЮЩАЯ ОСНОВА: СИСТЕМНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Технологии проведения единичных горных выработок

- основные понятия: способ и технологический комплекс проходки

- технологические процессы проходческого цикла

- проветривание проходческих забоев

- организация работ проходческого цикла

- стоимость проведения горной выработки

2.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ:

СПОСОБ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПРОВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

А. Способ проведения горной выработки

Вспомним:

Способ – образ, род, порядок действия, устройства; лад, склад, прием, средство.

Разработка месторождения осуществляется совокупностью горных выработок в сочетании со средствами, осуществляемыми процессы отделения, перемещения и управления в смысле поддержания их функционирования. Горные выработки и используемые средства образуют технологические комплексы по реализации отдельных стадий разработки: вскрытие, подготовка и очистная выемка.

Создание единичной (отдельно взятой выработки) осуществляется аналогично - путем удаления части массива в пределах намеченного контура, т. е. объектом уже является непосредственно рудный или породный массив.При этом используются определенные средства, которые взаимодействуют с массивом, как с объектом преобразования, выполняя заданную функцию. Происходящие изменения (преобразования) принято тоже называть процессами. При создании выработки имеет место те же три технологических процесса: отделение, перемещение и управление - в смысле создания и поддержания условий для протекания самого процесса проведения и последующего функционирования выработки. Все указанные технологические процессы можно систематизировать по роду/виду используемой энергии рабочим органом, выполняющим заданную функцию. В горном деле используются следующие виды энергии: энергия гравитации, механическая, химическая, пневматическая, гидравлическая, физическая, мускульная энергия.

Способ проведения горных выработок называют по характерным признакам способа реализации первого технологического процесса – отделения части породного массива. Наибольшее распространение в горном деле нашли – буровзрывной способ и механический. Известен также – гидравлический. Буровзрывной способ по своей сути комбинированный, т. к. цилиндрические полости в массиве для помещения в них зарядов (шпуры, скважины) создают путем бурения, а общее отделение массива с разрушением его на куски осуществляется взрывчатым веществом (ВВ).

Б. Технологический комплекс проходческого оборудования.

Технологический комплекс проходческого оборудования (сокращенно: комплекс проходки выработки или КПВ) представляет собой совокупность технологически связанных горных машин, предназначенных для проведения выработок. Его состав определяется набором технологических процессов и типом (теснотой) их взаимосвязи. Выделяюткомплектный и агрегатный(комбайновый) тип проходческих комплексов оборудования (ПКО). ПКО комплектного типа основываются на технологически взаимоувязанной совокупности автономно работающих машин. Так, при буровзрывном способе разработки забоя в состав ПКО могут входить – буровая установка, породопогрузочная машина (буропогрузочная машина), перегружатель, крепеустановщик. Во втором случае все три технологических процесса, характерных для горной технологии – отделение, перемещение и создание (поддержание) условий для функционирования создаваемой выработки и самого комплекса, осуществляются в единой машинной взаимосвязи. Имеем так называемые проходческие комбайны (ПК).

Принципы создания КПВ:

- специализация исполнения- применительно к различным видам выработок: горизонтальным, наклонным, вертикальным (пример, КПВ – комплекс проходки восстающих);

- использование электрической энергиикак основной источник для горнопроходческих машин в комплексе с гидроприводом;

- широкое применение гидравлики, повышение единичной мощности машин;

- создание машин с дистанционным управлениемна базе компьютеризации;

- полная механизация основных и вспомогательных процессовпроходки выработок.

Если четыре принципа характерны для всех типов выработок, то первый из них обращает наше внимание, что положение выработки в пространстве, ее срок существования существенно влияют на конструктивно-технологическое исполнение способа проходки.

Несомненно, горный инженер должен знать устройство, принцип действия и основные технические и стоимостные характеристики современного проходческого оборудования и к тому же с учетом специфики тех или иных выработок. Но все по порядку - вначале основы и основы в смысле, принятом нами.

Воспользуемся системным представлением технических объектов (ТО). Выделим структурные элементы и варианты их исполнения, мысленно представив ряд уже известных намТОбытовых технических объектов. Рабочий вариант структурного анализа подобного рода представлен в табл. 1.

Таблица 1.

Структурная систематизация технических объектов и их комплексов

СТРУКТУРНЫЙ ПРИЗНАК	ВАРИАНТ ИСПОЛНЕНИЯ
1. Рабочий орган	По способу выполнения функции
2. Привод (по роду/виду энергии)	а – электрический; б – пневматический; в – гидравлический; г – химический; д – механический; е - мускульный
3. Трансмиссия	а – ременная; б – редукторная; в – фрикционная и др.
4. Движитель по типу движителя имеем: -установки (переносные, стационарные) -машины (механический ход)	а – переносные б – механический ход: 1. колесный; 2. рельсовый; 3. гусеничный 4. вибрационный; 5. шагающий и др.
5. Блок управления определенного типа	а – ручное б - дистанционное

Выбирая тот или иной набор вариантов исполнения структурных элементов, можно получить возможный вариант исполнения технического объекта (устройства). Пример: вентилятор комнатный или шахтный; погрузочная машина - строительная или шахтная, карьерная; перфоратор строительный или шахтный; отбойный молоток; механическая пила и т.д. Но не все так просто. Одна из первых трудностей на этом пути - это формирование представления о рабочем органе машины или устройства и тем более комплекса. Решение проблемы облегчается, если взять во внимание ту интегральную функцию, для исполнения которой и создан ТО (в нашем случае: отделение или перемещение или поддержание), а также механизм или принцип действия и используемый физико-технический эффект. Не лишним будет иметь в виду и род-вид энергии, используемый рабочим органом машины. Обычно данная информация характеризует способ выполнения рабочей функции, а по ней и – способ проходки выработки.

Структурный анализ буровых и погрузочных установок/машин, входящих в видовой технологический комплекс проведения горных выработок, представлен в табл. 2. и 3.

Таблица 2.

Структурная систематизация буровых установок/машин, входящих в КПВ

СТРУКТУРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ	ВАРИАНТ ИСПОЛНЕНИЯ
1. Рабочий орган (по типу создаваемых напряжений)	а) ударного; б) режущего; в) сжимающего; г) изгибающего и т.д.
2. Привод (по роду/виду энергии)	а) электрический; б) пневматический; в) гидравлический
3. Трансмиссия	а) ременная; б) редукторная; в) фрикционная и т.д.
4. Движитель	а) переносное б) механическое: 1. рельсовый ход;2. . гусеничный ход; 3. самоходный; 4. вибрационный и т.д.
5. Блок управления	а) ручное управление (непосредственное) б) дистанционное (автоматизированное)

Таблица 3.

Структурная систематизация погрузочных машин, применяемых в КПВ

СТРУКТУРНЫЙ ПРИЗНАК	ВАРИАНТ ИСПОЛНЕНИЯ
1. Рабочий орган	а – с нижним (ковшовым, совковым) черпанием, б – барабанного типа, в – с верхним (скребковым) черпанием, г – с боковым… (загребающими лапами)
2. Привод	а – электрический, б – пневматический, в - гидравлический.
3. Трансмиссия	а – редукторная, б – фрикционная, в – ременная. г – цепная и др.
4. Движитель	а – переносное – средство б – механический ход: 1. рельсовый, 2. гусеничный; 3. самоходный (шинный), 4. шагающий, 5. вибрационный и др.
5. Блок управления	а – ручное управление (непосредственное) б – дистанционное (автоматизированное)

Пользуясь перебором вариантов исполнения, мы можем получить определенное описание видового варианта машин. Если иметь представление о параметрических рядах технических объектов (см. вводную тему), то не составит труда охватить их технические возможности и область применения.

Рис. 1. Пример структурной систематизации погрузочных машин

Интересно будет сопоставить данные рис. 1. и табл. 3. и сделать выводы.

2.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРОХОДЧЕСКОГО ЦИКЛА

Взаимодействие орудий (средств) труда с объектом преобразования составляет как бы исполнительную сторону процесса, опосредованно в процессе участвует и человек, хотя роль его и различна. В начале процесс представлен как задача для человека, а верней его роли исполнителя (работника, рабочего). Задача – это предписанная работа, серия работ или часть работы, которая должна быть выполнена заранее установленным способом в заранее оговоренные сроки.

Для всех процессов физического мира свойственен цикличный характер протекания с различной продолжительностью во времени. Проведение выработок не исключение. Представляет интерес состав работ, входящих в проходческий цикл, и их значимость. В деятельности процессы, относящиеся к преобразованию объекта, принято называть технологическими, а все прочие – подготовительно-заключительными. По важности все процессы делятся на основные и вспомогательные. Если построить матрицу, то получим четыре сочетания, которые для наглядности представим в виде табл. 4.

Таблица 4.

Характеристика процессов проходческого цикла

Отношение к преобра-зованию-объекта	Подгото-витель-но-заключи-тельные	Основные подготовительно-заключительные процессы	Вспомогательные подготовительно-заключительные процессы
	Технологи- ческие	Основные Технологические Процессы	Вспомогательные Технологические процессы
		Основные	Вспомогательные
		Важность процесса

Такое представление процессов позволяет оценить долевое участие процессов и средств в цикле реализации функции. Способствует оно и акцентированию внимания при изучении деятельности и закономерностей, на которых она базируется. Естественно, в первую очередь обратим внимание на основные технологические процессы. Применительно к проведению выработок буровзрывным способом это будут: бурение шпуров, заряжание и взрывание зарядов ВВ, уборка породы с погрузкой ее в транспортные сосуды, крепление выработки, ориентированные на выполнение функции отделения, перемещения и управления, в смысле поддержания.

Есть все основания обратить внимание и на такие процессы как проветривание, укладка рельсового пути, возведение канавки, освещение, определение направления проходки, установка и уборка оборудования, подвоз материалов к забою, хотя их нужно отнести в разряд вспомогательных и подготовительно-заключительных.