Выбор, расчет и обоснование буровых и выемочно-погрузочных работ

Введение

 

Горнодобывающая промышленность России на современном этапе характеризуется  интенсивным развитием открытого способа разработки полезных ископаемых. Преобладающее значение открытые разработки уже приобрели при добыче руд черных и цветных металлов, горно-химического сырья и строительных материалов.

Парк горных и транспортных машин, занятых в сфере горного  производства открытым способом, требует  качественных изменений за счет увеличения единичной мощности машин и грузоподъемности работающих с ними в технологической цепочке средств транспорта, создания более безопасного, надёжного в эксплуатации и ремонтопригодного оборудования, обладающего повышенной комфортностью для экипажа и удобством в управлении, и, наконец, создания и внедрения принципиально новых средств труда, превосходящих по своим технико-экономическим показателям лучшие отечественные и зарубежные образцы техники.

Машины и оборудование, используемые на открытых горных работах, принято подразделять по роду выполняемой  работы, т.е. по технологическому признаку, на семь классов:

– машины для подготовки горных пород к выемке;

– выемочно-погрузочные  машины;

– выемочно-транспортирующие машины;

– транспортные машины;

– отвалообразующие машины;

– сортировочно-обогатительное оборудование;

– машины для вспомогательных  работ.

Машины каждого класса дополнительно можно разделить  на группы. В каждую группу включаются типы машин, отличающиеся друг от друга  уже не характером выполняемой работы, а только конструкцией отдельных  узлов или всей машины в целом.

Каждый тип машины имеет  несколько типоразмеров (моделей), совпадающих  в основном по конструкции, но различающихся  между собой производительностью, параметрами рабочего оборудования, массой и т.д.

Горные машины для открытых работ могут быть также классифицированы по видам используемой энергии, ходовому оборудованию, способу экскавации, массе и конструктивным признакам.

Каждая машина состоит  из рабочего, исполнительного и силового оборудования, непосредственно выполняющего технологические операции; передаточных механизмов, связывающих рабочее  и исполнительное оборудование с  силовым; ходового оборудования, обеспечивающего транспортные и технологические перемещения машины; несущих металлоконструкций; систем управления и автоматизации для регулирования, включения и выключения отдельных агрегатов и механизмов машины.

Рабочее оборудование состоит  из рабочего органа и исполнительных механизмов. Рабочий (исполнительный) орган (ковш экскаватора, нож бульдозера, буровая коронка и др.) предназначен для непосредственного воздействия  на рабочую среду (забой). Необходимые  движения и усилия сообщаются рабочему органу исполнительными механизмами.

Передаточный механизм служит для передачи движения от двигателя  к исполнительным механизмам с трансформацией как вида движения, так и скоростей и сил (моментов).

Таким образом, рабочее оборудование и передаточные механизмы для  машин каждого класса и каждой группы различны и определяются их функциональным назначением (выемка породы, транспортирование, бурение и т.д.). Силовое оборудование, а также  механизмы управления для большей  части горных машин, применяемых  на открытых разработках, однотипны. Так, основная часть бурового и выемочно-погрузочного оборудования имеет электропривод, тогда как выемочно-транспортирующие машины и экскаваторы, работающие в условиях отсутствия линий электропередач, оборудуются двигателями внутреннего сгорания.

Подробные сведения по каждому  из узлов машины даются в паспорте, прилагаемом к машине заводом-изготовителем, где обязательно указываются  техническая характеристика машины, ее кинематическая схема и ряд  других данных.

 

Целью данного  курсового проекта является решение комплексной механизации буровых и экскаваторных работ открытых разработок. При этом необходимо предусматривать возможность достижения высокой производительности с максимальным технико-экономическим эффектом.

Задачи проекта:

– предварительный расчет и выбор карьерного рабочего оборудования;

– обоснование выбранного оборудования;

– получение навыков в решении горно-инженерных задач с использованием различного рода справочных материалов;

– получение навыков в изложении установленных результатов, грамотном обосновании принимаемых решений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Краткая характеристика предприятия

(Мазульский известняковый рудник)

 

Мазульское месторождение известняков расположено в Ачинском районе Красноярского края юго-западнее г. Ачинска, в 3 км от действующего Ачинского глиноземного комбината, с которым связано автомобильной и железной дорогой. Транспортировка известняка и глин на комбинат осуществляется автомобильным транспортом. Известняк Мазульского месторождения применяется как вспомогательное сырье при комплексной переработке нефелиновой руды в глиноземном производстве.

Месторождение расположено  на северном склоне хребта Арга, плоская, слабо расчлененная поверхность которого покрыта смешанным лесом (береза, осина, сосна, реже лиственница и кедр). Севернее хребта простирается равнинная лесостепь Западно-Сибирской низменности с хорошими черноземными почвами.

Река Мазулька – небольшой правый приток Чулыма – протекает вдоль северо-западной границы месторождения. Длина речки 28 км, площадь водосброса 72 км², скорость течения 0,3 м/с, средний годовой расход в створе у города Ачинска 0,36 м³/с. В геолого-тектоническом отношении район месторождения находится в средней части Аргинского подножия.

Месторождения известняков  Ачинской группы связаны с мощной (2900-3100 м) толщей карбонатных отложений, залегающих в основании геологического разреза хребта Арги. Мазульское месторождение представлено серыми однородными и пятнистыми, реже полосчатыми известняками мощностью более 700 м.

 

В целом продуктивная толща слагается следующими породами:

 

известняки кондиционные      71,1%

известняки некондиционные      20,1%

дайки          8,1%

карст          0,7%

 

Известняки представлены в основном мономинеральными разностями, реже содержат кварц, глинистые материалы, углистое графитизированное вещество. Перечисленные минералы и включения выводят известняки за кондиции.

Большие затруднения при  добыче представляют лайковые породы и бречкии на интрузивном цементе, с которыми связано повышенное содержание SiO₂, SiO₃ и потери кондиционного известняка.

Интрузивные породы (дайки) образуют тела очень сложной и  изменчивой формы, что делает невозможным  зарисовку и увязку на планах и  разрезах. Эти породы не являются кондиционным сырьем и требуют селективной выемки, что обуславливает большую величину потерь для открытых горных работ.

Река Чулым – крупная  река Обского бассейна – имеет  среднемноголетний расход воды у  города Ачинска 190 м³/с, в зимнюю межень расход снижается до 100 м³/с. Урез воды в русле в районе месторождения находится в среднем на абсолютной отметке 187 м, т.е. ниже поверхности месторождения на 60-150 м.

Район относительно густо населен. Население занято в сельском хозяйстве и на промышленных предприятиях.

Климат района резко-континентальный, лето короткое (3-4 месяца) и дождливое, зима продолжительная с обильными  снегопадами и сильными ветрами. Среднегодовая температура составляет –0,5 ^оС. Самым холодным месяцем является январь (–16,8 ^оС), а самым теплым – июль (+18,3 ^оС). Среднегодовое количество осадков составляет 439,6 мм, большая часть которых выпадает в летние месяцы. Снежный покров устанавливается в конце октября, а таяние снега заканчивается в первой половине мая. Среднегодовая мощность снежного покрова достигает 70 см. Промерзаемость грунтов около 170 мм. Преобладают западные и юго-западные ветры.

Ближайшим к месторождению  административным и промышленным центром  является г. Ачинск, расположенный на транссибирской магистрали с железнодорожными ветками на города Абакан и Лесосибирск. Связь месторождения с городом Ачинском осуществляется по улучшенной шоссейной дороге и железнодорожной ветке г. Ачинск–Мазульский рудник.

Промышленность района представлена Ачинским глиноземным комбинатом и нефтеперерабатывающим заводом, а также другими предприятиями местного значения.

Электроэнергией промышленные предприятия города Ачинска и  Мазульского рудника питаются от Назаровской ГРЭС, работающей на бурых углях Назаровского и Березовского месторождений Канско-Ачинского бассейна.

Хозяйственно-питьевое водоснабжение  предприятий обеспечивается из центрального водозабора на реке Чулым с помощью  водовода. Подземные воды используют для поливки дорог. Водоснабжение  и теплоснабжение Мазульского известнякового рудника осуществляется по магистральным сетям от ТЭЦ ОАО «АГК».

Медицинское обслуживание ведет  поликлиника, расположенная на территории ОАО «АГК» в 2,5 км от карьера. В  распоряжении поликлиники имеется  служба скорой помощи. В здании АБК  Мазульского рудника действует медицинский пункт.

Мазульское месторождение известняков разрабатывается по транспортной системе с перемещением с помощью автотранспорта вскрышных пород во внешние отвалы, а кондиционного известняка на дробильную фабрику.

Для обеспечения АГК известняком  необходимого качества в карьере  ведется раздельная выемка высококремнистых включений путем совместного  рыхления с помощью БВР и селективной  экскавации.

 

Данные по карьеру:

 

Годовой объем работ А_г = 3,9 млн.т

 

Коэффициент вскрытия К_в = 4 м/м

 

Коэффициент крепости: полезного  ископаемого f_п.и = 14

породы      f_в.п = 19

 

Плотность в целике: полезного ископаемого γ_п.и = 1,8 т/м³

породы                           γ_в.п = 2,4 т/м³

 

Высота уступа: полезного  ископаемого Н_п.и = 17 м

породы                            Н_в.п = 20 м

 

Категория породы по ЕНиР – I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор, обоснование  и расчет бурового оборудования

 

Для создания наилучших условий использования средств механизации технологических процессов на открытых горных работах применяют различные способы подготовки горных пород к выемке: механический, гидравлический, физический, химический, комбинированный и взрывной. Выбор способа подготовки горных пород к выемке зависит, прежде всего, от вида, агрегатного состояния и свойств пород в массиве, мощности предприятия, наличия технических средств. Выемка мягких, песчаных и естественно мелкоразрушенных пород успешно производится всеми видами выемочно-погрузочного оборудования. При этом подготовка совмещена с выемкой и теми же средствами механизации.

Выемка плотных пород  также может осуществляться непосредственно  из массива выемочными машинами с  повышенным усилием копания.

Скальные и полускальные породы подготавливают к выемке взрывным способом, как наиболее эффективным  и универсальным. Процессами подготовки в этом случае являются бурение и  взрывание.

В настоящее время при  разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом в основном применяют буровые станки вращательного (шнекового) бурения, шарошечные, ударно-вращательные, комбинированные, а в особых случаях (при глубине скважины более 50м) в крепких породах станки ударно-канатного бурения.

 

1.1. Расчет бурового  оборудования по вскрышным породам

 

1.1.1. Расчет параметров  бурения скважин

 

Диаметр скважины принимаем  с учетом обеспечения нормальной проработки подошвы уступа при данной высоте Н_у и угле откоса уступа α:

 

d_скв = = = 0,143 м,     (1)

 

где  γ – плотность  породы, т/м³;

       с –  минимальное допустимое расстояние  от оси скважины до верхней  бровки уступа, м;

       m – коэффициент сближения скважин, принимается в зависимости от трудности взрывания (табл. 5).

 

Исходя из рассчитанного  диаметра скважины (d_скв = 0,143 м), а также заданной высоты уступа (Н_у = 19 м), предварительно принимаем станок шарошечного бурения СБШ-250МНА-32 (прил. А).

 

Выбираем конструкцию  долота (табл. 1):

 

тип – ОК; породы – очень  крепкие хрупкие абразивные; исполнение шарошек – со вставными зубьями.

 

Таблица 1 – Типы шарошечных долот и область их применения

Тип	Породы	Исполнение шарошек
М	Мягкие (f < 4–5)	С фрезерованными зубьями
МЗ	Мягкие абразивные (f < 4–5)	Со вставными зубьями
С	Средней твердости (f = 5–6)	С фрезерованными зубьями
СЗ	Абразивные средней твердости	Со вставными зубьями
СТ	Средней твердости с пропластками твердых (f = 5–8)	С фрезерованными зубьями
Т	Твердые (f = 6–10) малоабразивные	С фрезерованными зубьями
ТК	Твердые с пропластками крепких (f = 8–10)	Комбинация фрезерованных  и вставных зубьев
ТЗ	Твердые вязкие абразивные (f = 8–14)	Со вставными зубьями
ТКЗ	Твердые абразивные с пропластками крепких	Со вставными зубьями
К	Крепкие породы (f = 12–14)	Со вставными зубьями
ОК	Очень крепкие хрупкие  абразивные (f > 12–14)	Со вставными зубьями