Определение параметров доставки грузов карьерным транспортом

Транспортировку горной массы в карьере проектируют с учетом общего расстояния доставки грузов в пределах рабочей зоны карьера от места погрузки до выездной траншеи, длины траншеи (съезда) и расстояния на поверхности от карьера до внешнего отвала. Наклонная длина выездной траншеи или системы траншей определяется путем деления глубины горных работ на величину руководящего уклона траншеи в долях единицы: для железнодорожного транспорта с электровозной тягой - 0,04, с применением тяговых агрегатов -0,06, для автомобильного транспорта - 0,08.

При общей длине доставки в пределах до 5 км рекомендуется принимать автомобильный транспорт, более 5 км - железнодорожный.

Выбор модели автосамосвала или железнодорожного думпкара производится из расчета вместимости 5-7 ковшей экскаватора в транспортном средстве с учетом плотности породы в массиве, коэффициентов наполнения ковша и разрыхления насыпаемой породы. Полученное расчетное значение грузоподъемности транспортного средства сравнивается с технической характеристикой серийно выпускаемых моделей и для дальнейших проектных расчетов принимается ближайший серийный автосамосвал или думпкар.

Количество транспортных единиц определяется из расчета обеспечения заданного грузооборота карьера за сутки на базе суточной производительности транспорта для данного расстояния доставки (карьер + выездная траншея + поверхность), средней скорости движения транспортных средств, времени их погрузки и разгрузки, времени на маневрирование самосвала и обмен поездов.

При определении суточного грузооборота карьера ориентируются на число рабочих дней предприятия по принятому режиму работы: непрерывная рабочая неделя без общего выходного дня, прерывная - с одним пли двумя выходными днями.

4.6.1. Расчет параметров перемещения грузов в карьере

По исходным данным определяют сменные грузопотоки по вскрыше и на добычу. Далее следует определить суточный грузооборот, а, следовательно, и годовой. Расстояние перевозки грузов определено исходными данными. Согласно полученного грузооборота (объемов вскрыши и добычи) расстояния перевозки обосновываем вид карьерного транспорта или его комбинацию.

4.6.1.1. Железнодорожный транспорт

а) выбор модели думпкаров.

Техническая характеристика

Грузоподъемность, т

Масса вагона, т

Вместимость кузова, м³

Число осей

Нагрузка на рельсы от оси, кН

Длина по осям автосцепок, м

Ширина, м

Высота, м

Коэффициент тары

Число разгрузочных цилиндров

(Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, организация и механизация ОГР. Глава 4, табл.4.1).

б) выбор локомотива.

Обосновать объемами перевозок, расстоянием перевозок.

Приводится техническая характеристика выбранного локомотива. (Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, организация и механизация ОГР. Глава 4, табл.4.3, табл.4.2).

4.6.1.2. Расчет полезной массы поезда

а). Число вагонов в поезде:

(4.30)

Р_сц – сцепной вес локомотива, кН;

к_сц =0,2 0,3 – коэффициент сцепления колес с рельсами;

Q_л – масса локомотива, т;

ω_о =20 30 Н/м– основное сопротивление движению поезда;

- руководящий подъем в промилле ‰;

q_т – вес тары (масса вагона), т;

q_гр – грузоподъемность вагона, т; (Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, организация и механизация ОГР. Глава 4, табл.4.1).

б). Полезная масса поезда:

, т (4.31)

Если применяются тяговые агрегаты, число вагонов в поезде n_в и полезная масса поезда Q_гр определяются по формуле (4.23) и (4.24) (Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, организация и механизация ОГР. Глава 4, табл.4.1).

4.6.2. Расчет провозной и пропускной способности пути

а) Пропускная способность перегона определяется числом поездов, которые могут быть пропущены по этому перегону в единицу времени:

- для одного перегона

(4.32)

- для двухпутного перегона в грузовом направлении

(4.33)

- для двухпутного перегона в направлении без груза

(4.34)

Т – интервал времени, за которое определяется пропускная способность (в сутки Т=22часа);

t_cp, t_пор – время движения поезда по перегону с грузом и без груза, мин;

t_c – время связи между раздельными пунктами, мин (табл.4.4., глава 4)

б) Провозная способность перегона

Количество груза, которое может быть перевезено по этому перегону в единицу времени:

,т (4.35)

N_n – число поездов в единицу времени;

n_в - число вагонов в поезде;

q_гр - грузоподъемность вагона;

к_резерв =1,2 1,25 – коэффициент резерва провозной способности.

4.6.3. Расчет подвижного состава железнодорожного транспорта

1. Число рейсов всех локомотивов в сутки:

, (4.36)

к_резерв =1,2 1,3 – коэффициент резерва рейсов;

n_в – количество вагонов в поезде, шт.;

q_гр – грузоподъемность вагона, т;

W_c – суточный грузооборот карьера, т:

, (4.37)

W_п.и. – сменный грузооборот по добыче п.и., т;

W_в – сменный грузооборот по вскрыше, т;

n – число смен в сутки (n=3 по 8 часов).

2. Возможное число рейсов одного локомотива за сутки:

, (4.38)

Т=22 часа, продолжительность работы локомотива в сутки;

t_p - продолжительность рейса локомотива, час:

, (4.39)

t_п – время погрузки состава, час:

, где (4.40)

- - масса (полезная) поезда;

- Q_э.тех. – техническая производительность экскаватора, м³/час;

t_дв – время движения по временным путям, час:

, где (4.41)

-L_в – длина забойная (временных путей) и отвального тупика в сумме;

-V_в =15 км/ч – скорость движения по временным путям;

t_разг – время разгрузки, час:

, (4.42)

t_разг - 1,5 3 мин на вагон летом;

t_разг - 3 5 мин - зимой;

, где (4.43)

L_ст – длина постоянных путей (стационарных), км;

V_ст = (35 40) км/ч – скорость локомотива на стационарном перегоне;

t_ожд =5 10 мин на рейс.

3. Число рабочих локомотивосоставов:

, (4.44)

4. Число вагонов в парке (рабочих):

(4.45)

Инвентарный парк вагонов и локомотивов на 20 – 30% больше рабочего:

- N_в.ин. =1,25N_в

- N_с.ин. =1,2N_с

4.6.4. Расчет парка подвижного состава автотранспорта

1) Выбираем тип автомобиля, для этого по выбранному типу экскаватора в разделе «6», табл.4.9.(Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, организация и механизация ОГР, изд.II. Раздел 4, стр. 152) находим рациональное отношение вместимости кузова автосамосвала и вместимости ковша экскаватора, для рассматриваемых условий. По табл.4.5 выбираем (Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, организация и механизация ОГР, изд.II. Раздел 4, стр. 125) по емкости кузова - БелАЗ.

; (Х) в табл.4.5 строка 4; V_a=E*X

Техническая характеристика БелАЗа

(выбранного по емкости кузова)

1. Колесная формула

2. Грузоподъемность, т

3. Масса (без груза), т

4. Вместимость кузова, м³

5. Минимальный радиус поворота, м

6. Ширина автосамосвала, м

7. Длина автосамосвала, м

2) Определяем продолжительность движения автосамосвала от пункта загрузки до пункта разгрузки и обратно (рейса):

, (4.46)

t_п – время погрузки самосвала, мин:

, (4.47)где

- - грузоподъемность самосвала, т;

- Е – емкость ковша экскаватора, м³4

- к_р – коэффициент разрыхления горной породы;

- к_н =0,85 1 – коэффициент наполнения ковша экскаватора;

- t_ц – фактическое время цикла работы экскаватора, сек, табл.3.6 ( Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, организация и механизация ОГР, глава 3);

t_дв – время движения автосамосвала, мин:

, (4.48)где

-l_гр,l_пор – длина участка движения автосамосвала с грузом и порожняком;

-V_гр, V_пор– скорость движения с грузом и порожняком, табл.4.8. ( Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, организация и механизация ОГР, глава 4);

t_разг – время разгрузки, сек:

- для самосвалов q_гр т – t_разг=60 сек

- для самосвалов q_гр т – t_разг=90 сек

t_м = 10 60 сек – время маневров при разгрузке и перед погрузкой.

3) Определяем число автосамосвалов, которое может эффективно использоваться в комплексе с одним экскаватором:

, (4.49)

4) Определяем число рабочих автосамосвалов обслуживающих все рабочие экскаваторы:

, (4.50)

n_э –количество экскаваторов, работающих с автотранспортом в смену;

N_i – количество автосамосвалов, обслуживающих один экскаватор.

5) Определяем инвентарный парк автосамосвалов:

, (4.51)

τ =0,7 0,8–коэффициент технической готовности автомобильного парка

4.6.5. Расчет пропускной и провозной способности автодорог

1) Пропускная способность дороги при однополосном движении, рейс/час:

, (4.52)

t_a – интервал времени между автосамосвалами, мин;

к_н.д. =0,5 0,8 – коэффициент неравномерности движения;

V – скорость движения автосамосвалов, км/час;

l_б – безопасное расстояние между автомобилями

(4.53)

2) Провозная способность автодороги, т/час:

, (4.54)

q_гр – грузоподъемность одного автосамосвала, т;

к_рез=1,75 2 – коэффициент резерва.

4.7. Отвалообразование на карьере

Отвалообразование проектируют с первоначальным определением общей площади отвала по годовому объему работ и сроку эксплуатации карьера. Для бульдозерного отвала с доставкой пород автотранспортом высоту отвального уступа можно принимать порядка 25-30 м; для экскаваторного отвала при железнодорожном транспорте – 30-40 м.

Используя исходные данные к заданию на курсовой проект, определяем вид транспорта, который перемещает вскрышные породы к месту складирования. Согласно табл. 5.1. (Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, организация и механизация ОГР, изд.II; изд.III,глава 5, раздел 5.1.) выбираем средства механизации для складирования пород к конкретному виду карьерного транспорта.

Определяем объем породы, который необходимо разместить на отвале и его параметры:

V_о V_в,

- V_о – объем отвала, м³;

- V_в – объем вскрыши за весь срок эксплуатации карьера (в целике), м³;

, (4.55)

- к_н.о.=0,8 0,9 – коэффициент неравномерности отсыпки отвала;

- к_р.о.=1,1 1,2 – остаточный коэффициент рыхления пород в отвале;

- S_o – площадь отвала, м²;

- h_o – высота отвального уступа, м;

- Р_о – периметр основания отвала, м;

- α_о – результирующий угол откоса отвала, градус.

а). Площадь для размещения вскрышных пород - S_o, м²:

- при одноярусном отвале

, (4.56)

V_в – объем вскрыши в период работы в цикле, м³;

к_{р .}=1,15 1,4 – коэффициент разрыхления пород в отвале;

- высота яруса отвала (первого и т.д. )

- при двухъярусном отвале

, (4.57)

- высота яруса определяется в учебных целях по справочнику стр.396, табл.11.2. ;

=30 40 м – скальный и полускальный грунт

η = 0,4 0,8 – коэффициент заполнения площади вторым ярусом (стр.413.Справочник «Открытые горные работы», М., Горное бюро, 1994г., под ред. К.Н.Трубецкого).

б). Длина отвала.

При проектировании отвального поля отвала h_o задается любой, согласно физико-технических свойств склад. породы. Длина (м) отвального поля α_о по нормам проектирования Гипроруды при экскаваторном отвалообразовании принимается:

- ЭКГ – 4,6; ЭКГ -5 скальный грунт L_о=(500 1500) м

- ЭКГ – 8И скальный грунт L_о=(500 2000) м

- ЭКГ – 12,5 скальный грунт L_о=(500 2000) м

(стр.399, табл. 11.8.Справочник «Открытые горные работы», М., Горное бюро, 1994г., под ред. К.Н.Трубецкого).

в). Ширина отвала.

По данным Гипроруды В_о=1:2, где L_o – длина отвала. Если L_o известна, то В_о=2L_o,тогда периметр отвальной площади:

, м (4.58)

Отвальные работы при применении одноковшовых экскаваторов

По нормам Гипроруды наиболее продуктивным из мехлопат считается экскаватор ЭКГ - 8И.

1). Определяем число составов, подаваемых на отвальный тупик в сутки:

, (4.59)

Т – время работы локомотива в сутки (22 часа);

к_н.р =0,8 0,95 – коэффициент неравномерности работы транспорта;

t_o – время обмена составов, ч:

, (4.60)

t_р – время разгрузки состава, ч:

,

3). Определяем шаг переукладки тупика:

, (4.61)

к_n = 0,85 0,9 – коэффициент, учитывающий использование линейных параметров экскаватора;

R_{r max} – max радиус черпания экскаватора;

R_{р max} – max радиус разгрузки экскаватора;

3) Приемная способность отвального тупика между двумя переукладками:

, (4.62)

h_o– высота отвала, м;

L_om – длина отвала, м;

А_о – шаг переукладки тупика, м;

к_р.о =1,2 – коэффициент разрыхления пород в отвалах.

4). Суточная продолжительность работы отвального тупика между двумя переукладками пути:

, (4.63)

V_o.m – приемная способность отвального тупика между двумя переукладками ;

V_c – суточная приемная способность (по объему в целике) отвального тупика, м³:

, (4.64)

N_c - число локомотивосоставов, которые могут быть разгружены в сутки;

- объем вскрыши в целике (м³), перевозимый локомотивосоставами;

- вес поезда, т;

γ_ц – плотность породы, т/м³.

5). Число отвальных тупиков в работе:

, (4.65)

V_в.с. – суточный объем вскрыши в карьере;

V_с - суточная приемная способность тупика.

6). Число тупиков с резервом:

, (4.66)

t_пт – время переукладки тупика (в сутках);

t_р.т – время работы тупика (в сутках);

величина колеблется от 1,05 до 1,26;

t_nт = от 8 суток до 30 суток, зависит от средств механизации путевых работ и материального обеспечения.

Результаты расчетов следует привести в табл. 4.3, а схемы на чертежах в масштабе 1:2000.

Таблица 4.3

Основные параметры отвала и их значения

№ п.п.	Параметры отвала	Обозначение	Единица измерения	Значение
1.	Высота отвала
2.	Число уступов (ярусов)
3.	Угол откоса уступов
4.	Результирующий угол откоса отвала
5.	Приемная способность отвала
6.	Длина отвального фронта
7.	Размеры отвала в плане