Комплексы горного и транспортного оборудования и их звенья, реализующие грузопотоки. Виды комплексов оборудования, их связь с грузопотоками и системами разработки. Технологические схемы комплексов оборудования, сопряжение работы машин цикличного и непрерывного действия, качественная и количественная комплектация основного и вспомогательного оборудования. Технологические циклы процессов и горных работ, сменная и годовая производительность комплексов.
Литература 4 [1, 2, 5, 6, 7, 8, 10]
Основные положения комплексной механизации горных работ.
Механизация открытых горных работ в различных природных условиях осуществляется разнообразными машинами и механизмами; пределы мощности средств механизации в карьерах практически не ограничены. Производственные процессы открытых горных работ организуют так, чтобы отдельные операции во времени и пространстве были связаны единой технологической схемой. За операцией, выполняемой одной машиной, следует другая, выполняемая в том же следующей машиной; вторая машина должна быть связана с первой так, чтобы сохранялась непрерывность общего процесса. Такая достаточно четко построенная организация технологического процесса соответствует принципам комплексной механизации производства.
|
|
Под комплексной механизацией горных работ понимается такая ступень механизации, при которой тяжелый ручной труд вытесняет не только из основных производственных процессов, но и из вспомогательных операций. Комплексная механизация открытых горных работ предусматривает обязательное соответствие мощности и производительности средств механизации на всех основных и вспомогательных процессах мощности и производительности ведущего оборудования открытых горных работ.
Цель комплексной механизации состоит в исключении ручного труда, достижении заданной производительности основного оборудования на всех звеньях технологического процесса, получении наилучших технико-экономических показателей разработки. Для этого необходимо, чтобы механизация была не только комплексной, но и комплектной.
Под комплектностью механизации понимается определенное ее построение, при котором все смежные элементы технологического процесса механизированы соответствующим друг другу оборудованием примерно равной производительности. В этом случае используется наименьшее количество механизмов при наибольшей производительности труда.
Механизация работ сводится не только к комплектному подбору, но и к поддержанию комплектности в процессе работы. Комплектность механизации решается при проектировании карьера, а поддержание комплектности – в процессе его работы, по мере физического и морального износа отдельных машин и механизмов должно производиться их обновление более современными машинами и механизмами путем периодической реконструкции производства в целом или путем подбора нового комплекта машин.
|
|
Комплексная механизация основных и вспомогательных работ в карьерах, применение автоматизации, освоения более совершенного и производительного выемочно-погрузочного и транспортного оборудования совместно с совершенствованием технологии открытых горных работ – ведущие открытых разработок.
Задачи комплексной механизации решаются в два этапа: 1) переход от механизации отдельных процессов к комплексной механизации горных работ с внедрением автоматизации в некоторые отдельные процессы и операции; 2) автоматизация всех производственных процессов и переход к созданию комплексно механизированных и комплексно автоматизированных предприятий с машинным программным управлением процессами.
Механизация и автоматизация работ на карьерах развивается на основе внедрения поточной технологии, совмещения и разделения производственных процессов.
По характеру применяемого на погрузке и транспортирование оборудования различают три типа технологии: цикличную, поточную и циклично-поточную. Канд. техн. наук А.Н.Шилиным предложена на этой основе технологическая классификация систем открытых разработок месторождений со скальными породами и рудами (горный журнал №6, 1968).
Поточная технология легче всего достигается при использовании машин непрерывного действия (экскаваторов и конвейерного транспорта). В случае экскаваторов циклического действия также возможно создание потока (автомобильно-конвейерный транспорт, конвейерный транспорт с самоходными дробилками и т.д.). Технология в этом случае называется циклично- поточный. Использование ее на скальных породах дает значительный экономический. Применение поточной технологии на скальных породах сдерживается отсутствием выемочно-погрузочного оборудования непрерывного действия, но работы над созданием скреперно-гребковых и роторных экскаваторов для раздробленных скальных пород ведутся.
Совмещение производственных процессов возможно в благоприятных условиях, например, при использовании мощных вскрышных механических лопат и драглайнов, бульдозеров и скреперов, когда выемка, транспортировка и укладка породы в отвал производится одной машиной.
Независимость процессов подготовки пород к выемке, выемочно-погрузочных работ, транспортирования и отвалообразования достигается созданием резерва обуренной и взорванной массы, обеспечением экскаваторов транспортными коммуникациями и обменными пунктами для своевременной подачи транспортных средств, наличием резервного фронта работ в карьере, на отвале и на складах.
Выбор структур комплексной механизации.
Основаниями к выбору структуры комплексной механизации вскрышных и добычных работ на карьерах являются:
природные факторы: свойства пород и полезного ископаемого; элементы залегания месторождения; размеры и форма карьерного поля; рельеф поверхности; инженерно-геологические условия разработки; климатические условия района; вид и назначение добываемого полезного ископаемого;
технологические и технические факторы: производственная мощность предприятия; наличие и возможность приобретения определенных видов горного и транспортного оборудования; источники энергоснабжения, водоснабжения и т.д.;
организационные факторы: годовая и суточная организация работ; сроки строительства и освоения проектной мощности; сроки доставки оборудования и его монтажа; наличие и возможность привлечения квалифицированных кадров;
|
|
экономические факторы: размер капитальных затрат; величина себестоимости продукции, размер прибыли, производительность труда.
Каждый из этих факторов в конкретных условиях может иметь решающее или второстепенное значение.
При выборе структур комплексной механизации в первой стадии исключают те комплексы, которые нельзя использовать по природным и техническим факторам. Затем выбирают наиболее вероятные комплексы по совокупности природных, технических, организационных и экономических факторов. Наиболее вероятные структуры комплексной механизации сравниваются по экономическим показателям.
На современных карьерах стремятся применять однотипные средства механизации, что значительно упрощает и облегчает организацию горных работ, эксплуатацию и ремонт оборудования. На вскрышных работах, как правило, используют наиболее мощные машины.
Сопоставление технологических схем и комплектов машин выполняют в следующей последовательности: 1) устанавливают исходные природные данные; 2) определяют перечень, объем и сроки выполнения подготовительных работ, выбирают способы их механизации; 3) устанавливают суточные и сменные объемы работ; 4) намечают целесообразные способы выполнения основных и вспомогательных работ; 5) выбирают тип ведущей машины на вскрыше и добыче; схему и способ транспортирования горной массы; способ отвалообразования; 6) намечают расстановку машин по звеньям технологического процесса; 7) рассчитывают технико-экономические показатели.
Выбор основных машин и механизмов осуществляется из серийно выпускаемых промышленностью страны. В необходимых случаях в структуру комплексной механизации можно вводить машины, изготовляемые по специальному заказу. В редких случаях дают специальный заказ на все машины технологического комплекса.
При подборе комплекта машин соблюдают следующие основные требования:
1. Максимальную поточность производства горных работ с наименьшим числом перегрузочных пунктов и возможностью автоматизации процессов;
|
|
2. Соответствие производительности всех машин, входящих в комплект, максимальной производительности ведущей машины, выполняющей основной процесс, например, выемку и погрузку породы;
3. Принятие режима работы комплекта машин, соответствующего наиболее полному использованию рабочего времени смены (при наименьших потерях времени на холостой ход оборудования и перерывы в рабочих операциях).
Для принятия технологических схем разрабатывают детальные графики сменной, суточной и недельной работы машин, которые являются основой организации работ в карьере. Эти графики не только определяют режим организации работ, но и расчетную производительность машин.
Выбор начинают с основного оборудования для вскрышных и добычных работ. На выбор емкости ковша и рабочих размеров экскаватора влияют технология и масштаб горных работ, свойства пород и намечаемые средства механизации смежных процессов. Модели экскаваторов устанавливаются с учетом требуемой высоты и ширины забоя, максимальной высоты погрузки, типа и емкости транспортных, протяженности фронта работ и скорости его подвигания, а также условий обеспечения заданной производственной мощности карьера. Лучшей следует считать схему с установкой одного экскаватора на фронте уступа, так как одна мощная машина экономичнее нескольких машин, выполняющих тот же объем работ.
На подбор оборудования существенные влияния оказывают форма и размеры карьерного поля. Мощным экскаватором отдают предпочтение при разработке карьерных полей правильной формы и больших размеров.
При выборе оборудования для добычных работ необходимо учитывать количество сортов руд. Много сортность руд не позволяет концентрировать работы в одном или двух забоях, так как это затрудняет добычу руды установленной кондиции. Вследствие этого на добыче желательно иметь несколько добычных машин (уменьшенных размеров и производительности) и резервные забои.
Наиболее важным и ответственным является выбор транспортного оборудования. Правильный выбор и хорошая организация карьерного транспорта позволяют существенно повысить производительность экскаваторов. На выбор вида транспорта влияют прежде всего размеры и конфигурация карьера в плане, объем вскрышных и добычных работ, расстояния транспортировки, мощность экскаваторов, глубина карьера, степень освоенности района разработки.
В практике открытых горных работ вид транспорта (железнодорожного, автомобильного, конвейерного или комбинированного) обычно выбирают при проектировании способа вскрытия карьера. Затем выбирают типы транспортных средств и производят технические и экономические расчеты. Составляют графики работы транспорта и уточняют производительность экскаваторов.
Расчет потребности в буровых станках ведется в соответствии с производительностью вскрышных и добычных экскаваторов и возможной схемой расстановки оборудования на уступах. Одновременно с выбором основного бурового оборудования устанавливается возможный выход негаборита и решается вопрос о способе его разделки.
Процессы дробления, сортировки (грохочения) и обогащения добытого полезного ископаемого обычно увязываются в одном комплексе.
Выбор основного оборудования для выемочно-погрузочных работ и транспорта в значительной степени предопределяет всю технологию добычи полезного ископаемого. Он должен основываться на детальном технико-экономическом анализе принимаемых для сравнения вариантов структуры комплексной механизации с учетом возможности приобретения принятого оборудования и обеспечения надлежащего качества полезного ископаемого. Технико-экономическая оценка различных комплексов производится по всему производственному циклу с учетом переработки.
Варианты структур комплексной механизации оцениваются по минимуму приведенных затрат на 1 м³ горной массы или полезного ископаемого:
С + Н К → min,
Где С – себестоимость горной массы (полезного ископаемого), руб/м³; К – удельные капитальные вложения на 1 м³ годовой производительности карьера по горной массе (полезного ископаемого) руб/м³/год; Н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, 1/год.
Большое количество влияющих факторов обусловливает необходимость использования при выборе технологических схем и структур комплексной механизации математических методов и быстродействующих вычислительных машин.
Классификация структур комплексной механизации.
Основное влияние на выбор структуры комплексной механизации оказывают природные и горно-технологические условия и в, первую очередь, свойства горных пород. Именно свойства пород определяют наличие или отсутствие буровзрывного комплекса, эффективность применения оборудования непрерывного действия на выемочно-погрузочных работ, выбор вида транспорта и способа отвалообразования.
Структуры комплексной механизации, применяемые и внедряемые на карьерах; В.В.Ржевский делит на шесть классов (табл. на стр. 8).
При наличии выемочно-погрузочного оборудования непрерывного действия комплексы называются выемочными, а при выемочно-погрузочном оборудовании цикличного действия – экскаваторными.
Комплексы для вскрышных работ, а комплексы для средства механизации отвальных работ, а комплексы для добычных работ - средства механизации разгрузочных работ.
Выемочно-отвальные комплексы (ВО) включают роторные и цепные экскаваторы, консольные отвалообразователи или транспортно-отвальные мосты.
Основными машинами экскаваторно-отвальных комплексов (ЭО) являются мощные вскрышные экскаваторы или драглайны, используемые для перевалки вскрышных пород в выработанное пространство. К этому же классу относятся скреперные комплексы (СО).
Характерная особенность выемочно-транспортно-отвальных комплексов – наличие непрерывной выемки и непрерывного транспорта вскрышных пород.
Экскаваторо-транспортно-отвальные комплексы (ЭТО) – класс структур, для которых характерно использование при выемки и погрузке экскаваторов цикличного действия, а для перемещения – практически всех известных видов транспорта.
Комплексы ВТР и ЭТР отличаются от предыдущих комплексов наличием разгрузочных устройств на технологическом комплексе поверхности вместо отвалообразования.
Схемы комплексов открытых горных разработок перерисовать с рис. 18 (стр. 56-57) Ржевского В.В., 2 часть.
Классификация комплексов открытых горных разработок
класс стр-ры | Наименование комплекса | Тип оборудования комплекса | ||
Выемочно-погрузочные работы | Транспортирование | Отвалообразование и складирование | ||
Выемочно-отвальный (ВО) | Роторные и цепные эк-ры | Нет | Транспортно-отвальные мосты, | |
отвалообразователи | ||||
Экскаваторно-отвальный | Вскрышные экскаваторы, | Нет | Вскрышные экскаваторы, | |
(ЭО) | скреперы | скреперы | ||
Выемочно- транспортно- | 1.Роторные и цепные экскава- | Конвейры,гидро- | 1.Конвейерные отвалообразователи, | |
отвальный (ВТО) | торы, гидроразмыв (М) | транспорт,авто- | гидроотвалы (М) | |
2.Скальные комбайны,греб- | самосвалы,ж.д. | 2.отвальные машины (С) | ||
ковые экскаваторы (С) | поезда | |||
Экскаваторно-транспорт- | Карьерные экскаваторы | 1.Конвейры,гидротранспорт | 1.Конвейрные отвалообразователи(М) | |
но-отвальный (ЭТО) | 2.Автосамосвалы,ж.д.поезда | 2.Отвальные машины (С) | ||
Выемочно-транспортно- | 1.Роторные и цепные экскава- | 1.Конвейры и гидротран- | Разгрузочно-приемный комплекс | |
разгрузочный (ВТР) | торы, гидроразмыв (М) | спорт (М) | оборудования | |
2.Скальные комбайны,греб- | 2.Автосамасвалы и ж.д. | |||
ковые экскаваторы (С) | поезда (С) | |||
Экскаваторо-транспортно- | Карьерные экскаваторы | 1.Автосамосвалы и ж.д. | то же | |
разгрузочный (ЭТР) | поезда (С) | |||
2.Конвейры и гидротран- | ||||
спорт (М) |
Таблица 7.
Технологическая классификация комплексов оборудования.
Комплексы оборудования, применяются и внедряются на карьерах, по проф. В.В.Ржевскому делятся на шесть технологических классов.
При наличии выемочно-погрузочного оборудования непрерывного действия комплексы названы выемочными, а при оборудовании цикличного действия – экскаваторными.
Комплексы для вскрышных пород обязательно включают средства механизации отвальных работ, а комплексы на полезном ископаемом – средства механизации разгрузочных работ.
Таблица. [ схема комплексов - стр. 138-139 ].
Дальнейшая дифференциация комплексов оборудования производится в тесной связи с технологией оборудования горных работ и образцами видами занятого в комплексе оборудования, при этом определяющая роль может принадлежать выемочно – погрузочному (СО) или транспортному (ЭЖО, ВКО, ЭАР) оборудованию.
Наиболее трудоемкий и дорогостоящий процесс транспортировка, поэтому минимальные затраты средств достигаются либо перемещением пород по кратчайшему расстоянию, либо использованием дешевых видов транспорта. В случае горизонтальных и пологих м-ий все вскрышные породы или их часть перемещают в выработанное пространство по кратчайшему расстоянию – поперек фронта уступа, при этом удается совмещение производственных процессов. Использование выемочно – отвальных комплексов, помимо совмещения процессов, обеспечивает непрерывность или поточность выполнения процессов.
Эффективное использование комплексов ЭО или СО обеспечивается или достаточными размерами рабочего оборудования экскаваторов ЭВГ и ЭШ или оптимальными расстояниями транспортировки для скреперов.
При перемещении мягких вскрышных пород вдоль фронта во внутренние или внешние отвалы типичны следующие комплексы оборудования:
роторные эк-ры – конвейерный тр-т – консольные отвалообразователи; (ВКО)
цепные много ковшевые эк-ры – ж.д. транспорт – абзетцеры; (ВЖО)
одно ковшевые эк-ры – конвейерный транспорт с бункерами-питателями – консольные отвалообразователи. (ЭКО)
скреперы или бульдозеры.
Комплексы оборудования при продольном перемещении полускальных и скальных пород весьма разнообразны. Они включают буровые станки различных типов, экскаваторы ЭКГ, погрузчики, почти все виды транспорта и соответствующие средства отвалообразования. Наиболее распространены комплексы с ж.д. транспортом и экскаваторным отвалообразованием (ЭЖО) – до 50% объемов работ, а также с автомобильным транспортом и бульдозерными отвалами (ЭАО).
В глубоких карьерах находят применение комплексы с комбинированным транспортом: автомобильно – железнодорожным, автомобильно – конвейерным, автомобильно – скиповым.
На карьерах нагорного типа в состав комплексов с комбинированным транспортом входят, кроме ж.д. и автомобильного, также гравитационный (по рудоспускам и породоскатам), подвесные канатные дороги, самотечный гидравлический.
Комплексы ЭТО и ЭТР характеризуются относительной независимостью выполнения процессов, степень независимости различна для различных процессов и определяется в первую очередь техн. возможностью и экономической целесообразностью создания резервов горной массы – запасы обуренной и взорванной массы создают независимость в производстве бурения, взрывания и погрузки, независимость в работе экскаватора, транспорта и отвалообразования обеспечивается за счет работы по свободному графику, наличия транспортных коммуникаций и обменных пунктов, наличия определенных емкостей на отвалах и перегрузочных пунктах.
Структурные классификации звеньев механизации и комплексов оборудования проработать самостоятельно – Ржевский В.В. стр. 141-150.