
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
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.