И грузоподъемности автосамосвалов 6 страница
где Кгр - граничный коэффициент вскрыши (табл. 3.2), м3/м3; mг - горизонтальная мощность рудного тела (табл3.2), м; mп - мощность прослоев пустых пород (табл. 3.2), м; gв, gл - углы погашения бортов карьера со стороны висячего и лежачего боков, град.
Таблица 3.1. Углы погашения бортов карьера (по «Гипроруде»), град
| Группа пород | Коэффициент крепости пород по М.М. Протодьяконову | Угол падения залежи, град | Углы погашения со стороны | |
| лежачего бока | висячего бока | |||
| Более 8 | Более 55 | |||
| 35–55 | ||||
| 20–35 | ||||
| 2 – 8 | Более 55 | |||
| 35–55 | ||||
| 20–35 | ||||
| До 2 | Любой |
Таблица 3.2. Исходные данные
| Наименование показателей | Первая цифра номера варианта | |||||||||
| Годовая производительность карьера по руде, млн. т. | ||||||||||
| Расстояние транспортировки, км | ||||||||||
| Горизонтальная мощность рудного тела, м | ||||||||||
| Длина рудного тела, м | ||||||||||
| Угол падения рудного тела, град | ||||||||||
| Мощность наносов, м | ||||||||||
| Мощность прослойков пустых пород, м | - | - | ||||||||
| Климатический район | Южный | Средний | Северный | Южный | Средний | Северный | Южный | Средний | Северный | Южный |
Таблица 3.3. Характеристика горных пород
| Наименование показателей | Вторая цифра номера варианта | |||||||||
| Коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова | ||||||||||
| Плотность горной породы, т/м3 | 2,9 | 3,2 | 2,3 | 2,1 | 3,0 | 3,1 | 2,6 | 2,2 | 2,7 | 2,5 |
| Категория пород по трещиноватости | IV | III | II | I | V | V | II | I | III | IV |
| Взрываемость пород | Трудновзрываемые | Средневзрываемые | Легковзрываемые | Легковзрываемые | Трудновзрываемые | Трудновзрываемые | Средневзрываемые | Легковзрываемые | Средневзрываемые | Средневзрываемые |
| Обводненность пород | Сухие | Обводненные | Сухие | Обводненные | Сухие | Обводненные | Сухие | Обводненные | Сухие | Обводненные |
| Граничный коэффициент вскрыши, м3/м3 |
Определить длину и ширину карьера по верхнему контуру
Lв = Lp + Hк·(ctggв + ctggл), м (3.2)
Вв = mг + Hк·(ctggв + ctggл), м (3.3)
где Lp - длина рудного тела по простиранию (табл. 3.1), м.
Вычертить в масштабе 1:500, 1:1000, 1:2000 поперечный разрез месторождению с контурами карьера и упрощённый план карьера на конец отработки (рис. 3.1). Размеры карьера по дну принять равными длине и горизонтальной мощности залежи.
Вычислить запасы полезного ископаемого в контуре карьера
Vp = (mг-mп)·(Нк-hн)·Lp, м3 (3.4)
где hн - мощность наносов (см. табл. 3.1), м.
Определить объем горной массы в контуре карьера
Vг.м = mг ·Lp·Hк + H2к×·(Lp + mг)·ctggср+1,05×H3к·ctg2gср, м3 (3.5)
где gср - средний угол откоса бортов карьера при погашении, град.
Величину gср можно найти как среднее арифметическое от суммы углов откоса бортов карьера со стороны висячего и лежачего боков залежи.
Найти средний коэффициент вскрыши и сравнить его с граничным
м3/м3 (3.6)
Оптимальным будет контур карьера, для которого Кср ≈ Кгр. Если условие не выполняется, то необходимо уменьшить глубину карьера, до такой величины при котором оно будет выполнятся.
Вычислить производительность карьера по вскрыше и горной массе:
, млн. м3 (3.7)
Аг.м = Ар·(1+Кср), млн. т. (3.8)
где Ар- годовая производительность карьера по руде (табл. 3.1), млн. т; g - плотность полезного ископаемого (табл. 3.2), т/м3.
Рисунок 3.1. Поперечный разрез и план карьера на коней отработки
По табл. 3.4, 3.5 с учетом расчетной годовой производительности карьера по горной массе и заданного расстояния транспортирования (табл. 3.1) подобрать емкость ковша экскаватора и соответствующее транспортное оборудование. По емкости ковша выбрать (см. прил. 1) модель экскаватора, по прил. 2, 3 или 4 модель подвижного состава.
Таблица 3.4. Рациональные сочетания емкости ковша экскаватора
и грузоподъемности автосамосвалов
| Годовая производительность карьера по горной массе, млн.т | Расстояние транспортировки, км | Емкость ковша экскаватора, м3 | Грузоподъемность автосамосвала, т |
| До 5 | До 1,5–2,0 | 2–3 | 10–18 |
| 6–12 | До 2,5–3,0 | 4–5 | 27–30 |
| 13–20 | До 3,0–3,5 | 6–8 | 40–65 |
| 21–40 | До 4,5–5,0 | 8–12 | 80–120 |
| Более 40 | До 7,0–8,0 | 12–20 | 150–180 и более |
Таблица 3.5. Рациональные сочетания емкости ковша экскаватора и подвижного состава железнодорожного транспорта
| Годовая производительность карьера по горной массе, млн.т | Расстояние транспортировки, км | Емкость ковша экскаватора, м3 | Локомотив | Грузоподъемность думпкара, т |
| До 30 | До 10 | 4–8 | EL-1 | 85, 105 |
| 31–50 | 11–15 | 8–12 | EL-1, ПЭ-2М, ПЭ-3Т, ЭПЭ-2 | 105, 180 |
| Более 50 | 16 и более | 12–20 | EL-10, ПЭ-2М, ПЭ-3Т, ОПЭ-2 | 105, 180 |
Тип бурового станка выбирают в зависимости от принятой модели экскаватора и крепости пород (по шкале М.М.Протодьяконова, табл. 3.6). Техническая характеристика буровых станков приведена в прил. 5 – 7. Мощному экскаватору, допускающему повышенную крупность кусков взорванной горной массы, должны соответствовать станки для скважин повышенного диаметра.
Обосновать режим работы карьера, пользуясь рекомендациями института «Гипроруда». Режим работы карьера должен быть круглогодовым.
Для крупных карьеров с годовой производительностью свыше 25млн. т горной массы принимать непрерывную рабочую неделю и три смены в сутки.
Для карьеров с годовой производительностью до 1,5 млн.т горной массы – пятидневную рабочую неделю и две смены в сутки.
Для карьеров с годовой производительностью свыше 1,5, но менее 25 млн.т горной массы – шестидневную рабочую неделю и две, либо три смены в сутки.
Таблица 3.6. Оптимальные сочетания типов экскаваторов и буровых станков
| Коэффициент крепости пород | Модель мехлопаты | Модель бурового станка | Диаметр долота, мм |
| Слабые | ЭКГ-5 | СБР-125 | |
| 2–6 | ЭКГ-8и, 10 | СБР-160 | |
| ЭКГ-12,5; ЭКГ-20 | СБР-160 | ||
| Средней крепости | ЭКГ-5 | 2СБШ-200Н | 244,5 |
| 7–10 | ЭКГ-8и, 10 | СБШ-250МН | 269,9 |
| ЭКГ-12,5; ЭКГ-20 | СБШ-320 | ||
| ЭКГ-3,2 | 2СБШ-200Н | 190,5 | |
| Крепкие | ЭКГ-5 | СБШ-250МН | 244,5 |
| 11–14 | ЭКГ-8и, 10 | СБШ-250МН | |
| ЭКГ-12,5; ЭКГ-20 | СБШ-320 | ||
| Весьма крепкие | ЭКГ-5 | СБУ-160 | |
| более 14 | ЭКГ-8и, 10 | СБУ-200 | |
| ЭКГ-12,5; ЭКГ-20 | СБУ-200 |
С учётом заданного климатического района по табл. 4.7 принять число рабочих дней карьера в течение года.
Таблица 3.7. Число рабочих дней в году (по «Гипроруде»), сут
| Климатический район | Продолжительность рабочей недели, сут | ||
| Средние | |||
| Северные | |||
| Южные |
Контрольные вопросы и задания
1. Дайте характеристику элементов и параметров карьера: глубину, размеров по дну и верхнему контуру, углов откоса бортов.
2. Перечислите какие факторы влияют на глубин карьера при разработке крутопадающих месторождений.
3. Что называется уступом? Опишите элементы уступа.
4. Что понимается под запасами полезных ископаемых?
5. Что понимается под коэффициентом вскрыши? Назовите размерность коэффициента вскрыши?
6. Перечислите виды коэффициента вскрыши. Поясните их.
7. Назовите условия при котором открытая разработка считается экономически целесообразной.
8. Назовите и поясните сущность двух основных видов работ при открытой разработке.
9. Поясните, как определяется годовой объем горных работ на карьере.
10. Сформулируйте особенности оконтуривания карьеров при разработки пологих и крутопадающих месторождений.
11. Дайте понятие о комплексе карьерного оборудования.
12. Объясните, каким образом выбирается основное горно-транспортное оборудование на карьерах.
13. Какие факторы необходимо учитывать при выборе модели бурового станка?
14. Как устанавливается режим горных работ на карьерах?
Практическая работа 2
РАСЧЕТ параметров ВЗРЫВНЫХ СКВАЖИН и производительности БУРОВОГО СТАНКА
Цель работы. Расчет эксплуатационных параметров взрывных скважин, установление производительности бурового станка в конкретных горно-геологических условиях.
Порядок выполнения работы
Вначале нужно с учетом рабочих параметров карьерных мехлопаты определить высоту уступа: высота уступа по ЕПБ при разработки месторождений полезных ископаемых открытым способом не должна превышать максимальную высоту черпанья экскаватора при разработки горных пород одноковшовыми экскаваторами типа «механическая лопата» без применения буро- взрывных работ (БВР) и более чем 1,5 раза высоту черпанья экскаваторов типа «механическая лопата» при разработки скальных пород с применением БВР.
С учетом изложенного следует определить высоту уступа
, м, (3.9)
где Hч.max – максимальная высота черпанья принятого экскаватора (см. прил. 1), м.
Минимальное значение высоты уступа соответствует разработки экскаватором наносов, а максимальная – коренных пород. Округлим расчетное значение высоты уступа до ближайшего значения из ряда: 10, 12, 15, 20 м.
Теперь установим (табл. 3.8) угол откоса рабочего уступа.
Таблица 3.8. Угол откоса уступа и ширина призмы обрушения
(по «Гипроруде»), м
| Коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова | Угол откоса, град. | Высота уступа | ||||
| устойчивого уступа | рабочего уступа | |||||
| 2-6 | 8,5 | |||||
| 7-10 | 3,5 | 4,5 | ||||
| 11-14 | ||||||
| 15-20 |
Далее нужно обосновать угол наклона скважины к горизонту. Для этого следует ориентироваться на применение наклонных скважин, пробуриваемых параллельно откосу уступа (с учетом технических возможностей принятого бурового станка).
Затем с точностью до 0,5 м глубину скважины
, м, (3.10)
где b - угол наклона скважины к горизонту, град.; lп- длина перебура, м,
lп = (0,1 – 0,25)×h, (3.11)
но не более 3 м. Длина перебура возрастает с увеличением крепости разрушаемых пород.
После этого вычислим диаметр скважины
dc = Kp.c × dд, мм, (3.12)
где dд- диаметр долота, мм; Кр.с-коэффициент расширения скважины при бурении (изменяется от 1,05 в монолитных породах до 1,2 в чрезвычайно трещиноватых) (см. табл. 3.2).
Для выбранного в практической работе №1 бурового станка определяем сменную производительность
, м/см (3.13)
где Тсм - продолжительность смены, мин.; Тп.з - продолжительность подготовительно-заключительных операций, мин., Тп.з = 20 – 30;
Тр - продолжительность регламентированных перерывов, мин.,
Тр = 10 – 30; Тв.п - внутрисменные внеплановые простои, мин.,
Тв.п = 60 – 90; t0 - основное время, затрачиваемое на бурение 1м скважины, мин.; tв - продолжительность вспомогательных операций при бурении 1 м скважины, мин.
Длительность вспомогательных операций для вращательного (шнекового) бурения составляет 1,5 – 4,5 мин/м; шарошечного - 2 – 4 мин/м; пневмоударного - 4 – 16 мин/м.
Продолжительность основных операций
, мин, (3.14)
где Vб - техническая скорость бурения (табл. 3.9), м/мин.
Сопоставим расчетную сменную производительность станка с нормативной (табл. 3.10). Если разница превышает 10 %, для дальнейших расчетов следует принять нормативное значение Пб.
Годовую производительность бурового станка найдем
Пб.г = Пб × Nсм.б , м/год (3.15)
где Nсм.б - количество рабочих смен бурового станка в течение года (табл. 3.11).
Таблица 3.9. Техническая скорость бурения, м/мин
(по П.И. Томакову и И.К. Наумову)
| Способ бурения | Буровой станок | Коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова | Техническая скорость бурения Vб |
| Вращательное (шнековое) | СБР-125 | 2-3 | 0,30-0,36 |
| 3-4 | 0,25-0,30 | ||
| 4-5 | 0,13-0,20 | ||
| СБР-160 | 2-3 | 0,41-0,50 | |
| 3-4 | 0,33-0,41 | ||
| 4-5 | 0,23-0,27 | ||
| 5-6 | 0,17-0,20 | ||
| Шарошечное | 2СБШ-200Н | 6-8 | 0,27-0,30 |
| 8-10 | 0,22-0,25 | ||
| 10-12 | 0,13-0,20 | ||
| СБШ-250МН | 8-10 | 0,23-0,25 | |
| 10-12 | 0,18-0,20 | ||
| 12-14 | 0,15-0,17 | ||
| СБШ-320 | 10-12 | 0,20-0,22 | |
| 12-14 | 0,17-0,18 | ||
| 14-16 | 0,11-0,13 | ||
| Пневмоударное | СБУ-125 | 14-16 | 0,10-0,12 |
| 16-18 | 0,08-0,10 | ||
| СБУ-160 | 14-16 | 0,10-0,12 | |
| 16-18 | 0,08-0,10 |
Таблица 3.10. Производительность буровых станков за восьмичасовую смену (по «Гипроруде»), ед.
| Станок | Коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова | |||||||
| 2-4 | 4-6 | 6-8 | 8-10 | 10-12 | 12-14 | 14-16 | >16 | |
| Вращательное (шнековое) бурение | ||||||||
| СБР-125 | - | - | - | - | - | - | ||
| СБР-160 | - | - | - | - | - | - | ||
| Шарошечное бурение | ||||||||
| 2СБШ-200Н | - | - | - | - | ||||
| СБШ-250МН | - | - | - | |||||
| СБШ-320 | - | - | - | - | - | - | ||
| Пневмоударное бурение | ||||||||
| СБУ-125 | - | - | ||||||
| СБУ-160 | - | - | - | - | - | |||
| СБУ-200 | - | - | - | - | - | - |
Примечание. При бурении наклонных скважин табличное значение производительности умножить на коэффициент 0,9
Контрольные вопросы и задания
1. Перечислите методы взрывных работ на карьерах.
2. Перечислите классификацию способов бурения.
3. Укажите область применения различных способов бурения.
4. Как находится высота уступа в скальных породах?
5. Какие факторы влияют на величину рабочего угла откоса уступа?
6. Почему глубина взрывных скважин превышает высоту обуреваемого уступа?
7. Какие показатели влияют на определение глубины перебура, и всегда ли он необходим?
8. Как влияет трещиноватость пород на степень дробления их взрывом?
9. Почему диаметр скважин больше диаметра долота?
10. Объясните, что определяет угол наклона скважины к горизонту.
11. Какие факторы влияют на производительность бурового станка?
12. За счет чего можно повысить производительность бурового станка?
13. Объясните, как принимается режим работы карьера и буровых станков.
Таблица 3.11. Число рабочих смен в году буровых станков (по «Гипроруде»), ед.
| Непрерывная рабочая неделя | Прерывная рабочая неделя с одним выходным днем при работе | Прерывная рабочая неделя с двумя выходными днями при работе | |||||||||||||||
| в две смены | в три смены | в две смены | в три смены | в две смены | в три смены | ||||||||||||
| Территориальные зоны | |||||||||||||||||
| северные | средние | южные | северные | средние | южные | северные | средние | южные | северные | средние | южные | северные | средние | южные | северные | средние | южные |
| СБР-125 | |||||||||||||||||
| СБР-160 | |||||||||||||||||
| СБШ-200Н | |||||||||||||||||
| СБШ-320 | |||||||||||||||||
| СБШ-250МН | |||||||||||||||||
| СБУ-125 | |||||||||||||||||
| СБУ-160 | |||||||||||||||||
| СБУ-200 | |||||||||||||||||
Практическая работа 3
РаСЧЕТ параметров СКВАЖЕННЫХ ЗАРЯДОВ
Цель работы. Получение навыков расчета параметров буровзрывных работ (БВР) на карьерах.
Порядок выполнения работы
Для данных вашего варианта (см. табл. 3.2) выбрать тип взрывчатого вещества (ВВ) (см. табл. 2.1).
При выборе ВВ следует отдавать предпочтение ВВ, приведенным в верхних строках табл. 2.1, а также ВВ, пригодным для механизированного заряжания.
Определить линию сопротивления по подошве (ЛСПП):
, м, (3.16)
где Кв - коэффициент, учитывающий взрываемость пород в массиве
(табл. 3.13); dс - диаметр скважины, м; D - плотность заряжания ВВ в скважине (табл. 3.14), кг/м3; m - коэффициент сближения зарядов (табл. 3.13); Квв - переводной коэффициент от аммонита №6 ЖВ к принятому ВВ (табл. 3.14); g - плотность породы (табл. 3.2), кг/м3.
Таблица 3.13. Коэффициенты для расчета параметров скважинных зарядов
| Наименование | Породы | ||
| легковзрываемые | средневзрываемые | трудновзрываемые | |
| Коэффициент сближения зарядов, m | 1,1-1,2 | 1,0-1,1 | 0,85-1,0 |
| Коэффициент, учитывающий взрываемость пород, Кв | 1,2 | 1,1 | 1,0 |
| Коэффициент, зависящий от взрываемости пород, Кз | 5-6 | 3-4 | 1,5-2,5 |
Найти величину ЛСПП с учетом требований безопасного ведения буровых работ у бровки уступа
Wб=dп+h×(ctga-ctgb), м, (3.17)
где dп- ширина возможной призмы обрушения (табл. 3.8), м.
Проверить соответствие расчетной ЛСПП требованиям ведения буровых работ
W ³ Wб (3.18)
Если расчетная W меньше Wб, то увеличивают диаметр скважины в пределах возможного для принятого бурового станка, принимают ВВ с увеличенной плотностью заряжания или переходят на бурение наклонных скважин.
Таблица 3.14. Характеристика ВВ
| Тип ВВ | Плотность ВВ, г/см3 | Переводной коэффициент Квв |
| Акватол Т-20 | 1,25-1,3 | 1,28 |
| Гранулит АС-8 | 0,85-0,9 | 0,98 |
| Гранулит М | 0,78-0,82 | 1,13 |
| Гранулотол | 0,9-0,95 | 1,2 |
| Граммонит 50/50 | 0,85-0,9 | 1,01 |
| Граммонит 30/70 | 0,85-0,9 | 1,17 |
| Граммонит 79/21 | 0,8-0,85 | 1,0 |
| Игданит | 0,8-0,9 | 1,11 |
| Ифзанит Т-20 | 1,25-1,3 | 1,28 |
| Акванал А-10 | 1,4-1,45 | 0,97 |
| Акванал ГЛА-20 | 1,5-1,58 | 1,06 |
| Гранитол 1 | 0,9-0,95 | 1,16 |
| Эмульсолит П-А-20 | 1,3-1,4 | 0,76 |
Расстояние между скважинами в ряду (a) и расстояние между рядами скважин (b) подбирают таким образом, чтобы наиболее равномерно распределить ВВ в массиве (рис. 2.8). Их подбор осуществляют с учетом величины коэффициента сближения зарядов:
а = m·W, м (3.19)
При квадратном расположении скважин b ≈ а (рис.2.8, б), при шахматном расположении b ≈ 0,85·а (рис. 2.8, в).
Исходя из объема породы, взрываемой зарядом, определить его масса в скважине по формулам: