Расчет отвальных работ при железнодорожном транспорте и при использовании на отвалах карьерных экскаваторов и драглайнов

Работа №10

 

Расчет отвальных работ при железнодорожном транспорте и при использовании на отвалах карьерных экскаваторов и драглайнов

 

А. Общие получения и исходные данные

 

Расчет параметров отвалов и определение необходимого количества отвальных тупиков основывается на исходных данных и результатах расчетов, выполненных в работе № 9. Это относится к свойствам пород, модели забойных экскаваторов, подвижного состава, полезной массы поезда, элементов трассы,

продолжительности рейса локомотивосостава и др.

Дополнительно к этому в исходные данные по работе вносятся суточный грузооборот карьера по вскрыше и общий объем вскрышных пород карьера за весь период его эксплуатации, которые необходимо разместить в отвалах.

Результаты работы позволяют студенту понять и оценить наличие взаимосвязи в работе выемочно-погрузочного, транспортного и отвального оборудования, а также связь параметров отвалов с типом и рабочими параметрами отвальных экскаваторов.

Перед выполнением расчётов в отчёте приводятся все необходимые  исходные данные.

 

Б. Расчет отвальных работ при использовании

на отвале карьерных экскаваторов

 

1. Выбор отвального экскаватора

На отвале, как правило, принимается экскаватор той же модели, который работает и в забое. Емкость ковша отвального экскаватора должна быть не меньше чем у экскаватора, работающего в забое. Если на отвале принимается тот же экскаватор, что и в забое, то он может быть оборудован сменным ковшом большей ёмкости.

2. Определенные высоты отвала и размеров бункера.

При отсыпке отвала с помощью экскаватора ЭКГ отвальный уступ разделяется на два подуступа. Высоту нижнего подуступа (h₂) при расчетах ориентировочно можно принимать с учетом прочностных свойств или плотности пород (см. приведённую ниже таблицу).

Плотность пород, * м3/т	Высота нижнего подуступа h2, м
γ < 2,0 γ = 2,0 – 2,5 γ > 2,5	15 ÷ 17 17 ÷ 20 20 ÷ 25

* плотность пород принимается по исходным данным к работе №9.

2.1. Высота верхнего подуступа (h₁)

, м,

где  – максимальная высота разгрузки экскаватора.

2.2. Общая высота отвальной заходки

H_oз = h₂+h₁ , м.

2.3. Превышение вновь отсыпаемой отвальной заходки

h₃ = 0,05 H_оз

2.4. Высота отвала после усадки породы

H_о = H_оз – h₃ , м.

2.5. Глубину приямка бункера при расчётах принимать равной:

- для ЭКГ - 5  h₄ = 1,2м;

- для ЭКГ - 8  h₄ = 1,4м;

- для ЭКГ - 12 h₄ = 1,6 ÷ 1,7м.

2.6. Длина приемного бункера

L_пб = (1,5 ÷ 2,0) l_д , м,

где l_д – длина думпкара, м (работа №9).

3. Ширина отвальной заходки

А_о =

, м,

где  – радиус черпания отвального экскаватора на уровне стояния, м;

L_пб – длина приемного бункера, м;

R_p – радиус разгрузки экскаватора.

4. После определения основных параметров отвала вычерчивается схема отвалообразования (рис.1), на которой в соответствующем масштабе носятся размеры всех элементов отвала.

5. Приемная способность (вместимость) отвального тупика между переукладкой пути

V_о = H_о L_о A_о / k_pо , м³,

где k_pо – коэффициент остаточного разрыхления породы в отвале (k_pо = 1,15).

6. Суточная приемная способность отвального тупика по условиям работы транспорта

V_сут = N_c n V_в , м³/сут,

где N_c – количество локомоти-восоставов, которое может быть разгружено на отвальном тупике в сутки, шт;

n – количество вагонов в составе, шт;

V_в – геометрическая вместимость вагона с учетом принятого в работе №9 коэффициента наполнения кузова

, м³.

Величина V_сут должна быть близка суточной производительности отвального экскаватора, величина которой примерно на 25 – 35% выше производительности забойного экскаватора (при одинаковой ёмкости ковша).

6.1. Количество локомотивосоставов, которое возможно разгрузить на отвальном тупике в сутки

N_c =

, шт,

где f – коэффициент, учитывающий неравномерность работы отвального тупика (f = 0,85 ÷ 0,95);

Т – продолжительность работы отвального тупика в сутки, ч (Т = 21 ÷ 22ч);

t_p – продолжительность разгрузки состава, мин (см.работу №9);

t_о – время движения поезда при обмене на отвале, мин.

6.2. Время движения поезда при обмене

t_о = 60

+ τ , мин,

где L_о и l_о – принимаются по условиям предыдущего задания;

V_ср – средняя скорость движения поезда по отвальным путям в грузовом и порожняковом направлениях от места разгрузки до обменного пункта, км/ч (см.работу №9);

τ – время на связь при обмене поездов (см.работу №9).

В случае значительной разницы в величине V_сут по условиям работы транспорта и по суточной производительности отвального экскаватора следует принять решение, обеспечивающее их соответствие друг другу.

7. Время между двумя передвижками пути

t_п =

, суток

8. Необходимое количество отвальных тупиков в работе

n_т =

, шт,

где  – суточный объем вскрыши, доставляемой на отвал, м³ (из условия задания);

9. Определение площади земли, необходимой под отвалы для карьера

S =

, м²,

где  – общий объем вскрышных пород карьера за период его эксплуатации (из условия задания);

k_ро – остаточный коэффициент разрыхления породы в отвале (k_ро = 1,15);

k_ип – коэффициент использования площади под отвалы (k_ип = 0,8 ÷ 0,9).

Полученную величину S необходимо перевести из квадратных метров в гектары.

 

В. Расчет отвальных работ при использовании на отвале

шагающих экскаваторов (драглайнов)

 

Эта часть задания, как и предыдущая, основывается на исходных данных и результатах расчетов, выполненных в работе №9.

1. Производится выбор модели отвального экскаватора – драглайна с учетом емкости ковша забойного экскаватора и кусковатости пород (чаще всего на отвалах используются драглайны с емкостью ковша 10 – 15м³). После выбора экскаватора приводятся данные о его основных рабочих параметрах (табл.20 Приложения).

2. Высота нижнего яруса отвала при расчетах принимается в пределах от 30м до 45м (в соответствии с условиями задания). Высота верхнего яруса (при работе с верхней и нижней отсыпкой) определяется высотой разгрузки экскаватора

– (2,5 ÷ 3,5м), м.

3. Определяется ширина отвальной заходки (как при нижней, так и при нижней и верхней отсыпке)

 = R_p + C_max – m , м,

где R_p – радиус разгрузки экскаватора, м;

C_max – максимальное расстояние оси пути до оси драглайна, м;

m – безопасное расстояние от оси пути до верхней бровки отвала, м (m = 2 ÷ 3м)

C_max =

+ P , м,

где R_ч – радиус черпания экскаватора, м;

L_пб – длина приёмного бункера

L_пб = (2 ÷ 3) l_д , м;

P – безопасное расстояние от оси пути до верхней бровки приемного бункера (Р = 2,5м), м.

4. В соответствии с условиями задания (работа только с нижней или одновременно с нижней и верхней отсыпкой) и установленными параметрами отвала вычерчивается схема отвалообразования (рис.2).

5. Приемная способность отвального тупика между двумя передвижками пути

, м³.

6. Суточная приемная способность отвального тупика (V_сут) по условиям работы транспорта принимается в соответствии с установленной в предыдущей части работы.

7. Продолжительность работы отвального тупика между двумя передвижками пути

t_п =

, суток

Полученный результат необходимо сопоставить с соответствующим показателем при использовании карьерного экскаватора и оценить разницу между ними.

8. Проверка приемной способности тупика по производительности драглайна

= Т k_и , м³/сут,

где k_нк , k_рк – коэффициенты наполнения ковша и разрыхления породы в ковше (табл.16,17 Приложения);

k_и – коэффициент использования экскаватора во времени (k_и = 0,85 ÷ 0,9);

Т – продолжительность работы экскаватора в сутки (Т = 21 ÷ 22ч).

В идеале должна соответствовать суточной приемной способности отвала по условиям работы транспорта (V_сут). Если существенно меньше V_сут , следует увеличить емкость ковша драглайна (за счёт сменного ковша) или заменить экскаватор на более мощный. Если > V_сут , надо принимать решение по увеличению N_л-с , в частности, за счет сокращения t_p и t_о .

9. Количество отвальных тупиков в работе

n_т =

, шт.

10. Необходимая площадь под отвалы (по аналогии с первой частью работы)

S =

, м²

Полученное значение S сравнить с аналогичной величиной при использовании на отвале экскаватора ЭКГ.