Лабораторна робота №4

Тема: Будова робочого борту кар’єру.

Мета: Вивчити будову робочого борту кар’єру та конструкцію робочих площадок для різних технологічних умов.

Теоретичні відомості

Робочий борт кар’єру – тимчасова бокова поверхня кар’єру, яка складається з відкосів робочих уступів та робочих площадок.

Одним з головних параметрів кар’єрів є кут відкосу робочого борту (α_р), тобто кут між поверхнею, утвореною лінією відкосу робочого борту кар’єру та горизонтальною площиною.

Існує дві точки зору на визначення лінії відкосу робочого борту кар’єру:

а) умовна лінія, яка з’єднує верхню брівку найвищого робочого уступу з нижньою брівкою найнижчого робочого уступу;

б) умовна лінія, яка з’єднує нижні брівки найвищого та найнижчого робочого уступів.

Як видно з наведених вище схем, кути α_р, виміряні за варіантами а) та б) будуть відрізнятися. Перший варіант кращий для розрахунків обсягів виробленого простору (гірських порід вийнятих з масиву), другий – використовується при виконанні робіт з проектування кар’єрів. Докладніше про це можна дізнатися при вивченні відповідної навчальної дисципліни «Проектування кар’єрів». Для подальших розрахунків у межах дисципліни «Технологія відкритої розробки родовищ корисних копалин» будемо використовувати визначення (а), відповідно до якого, кут відкосу робочого борту кар’єру α_р (град.) визначається умовами стійкості порід прибортового масиву з урахуванням розміщення робочих площадок:

α_р = , °,

де h_y.р – висота робочого уступу, м; n_р – кількість робочих уступів, які складають робочий борт кар’єру; В_р.п. – ширина робочої площадки, м; α_y.р – кут відкосу робочих уступів, град.

Деякі робочі параметри кар’єрних механічних лопат
	Нч.мах	Rч.у.
ЕКГ-5	11,7 м	10,2 м
ЕКГ-8	12,5 м	12,2 м
ЕКГ-10	13,5 м	12,6 м
ЕКГ-15	16,4 м	15,6 м

Висота уступу – найкоротша відстань між площадками уступу. Визначається залежно від висоти черпання виймальної техніки та типу порід:

а) для м’яких порід, які виймаються безпосередньо із масиву без підготовчих робіт

h_у.р ≤ Н_ч.мах, м,

де Н_ч.мах – максимальна висота черпання кар’єрного екскаватора, м.

б) для подрібнених скельних порід, які готуються до виймання буровибуховим способом

h_у.р ≤ 1,5∙Н_ч.мах, м.

Розраховану висоту уступів Н₁ та Н₂ для м’яких та скельних порід округлюємо у менший бік до цілого значення метрів.

Заходка – частина масиву гірських порід (або розвалу підірваних порід), на висоту робочого уступу, виймання якої здійснюється за один прохід виймальної машини.

Нормальна ширина заходки механічних лопат розраховується за умов забезпечення максимальної продуктивності робіт при мінімальному переміщенні екскаватора у забої

А_з = (1,5÷1,7)∙R_ч.у.,

де R_ч.у. – радіус черпання екскаватора на горизонті його установки.

Робоча площадка – площадка уступу, на якій розташоване виймальне, транспортне та інше обладнання, призначене для відпрацювання даного уступу.

Ширина робочих площадок значно варіюється залежно від типу й габаритів гірничого устаткування, а також схем організації його роботи. Для спрощення завдання, вважатимемо, що транспортування порід здійснюється електрифікованим залізничним транспортом, а екскавація – кар’єрними механічними лопатами.

При розробці уступів у м'яких породах виймання здійснюється безпосередньо з масиву уступу. Робоча площадка створюється на уступі в місці ведення виймально-навантажувальних робіт та при використанні електрифікованого залізничного транспорту у м’яких породах її ширина складе:

В_рп.м = а_м + v + w + f + х + А_м , м,

де а_м − ширина призми обрушення робочого уступу, м. Приймаємо для м’яких порід 0,2 від висоти уступу, що залягає нижче.

v − відстань від призми обрушення до осі опори пересувної повітряної лінії електропередачі (ППЛ), м. Приймаємо 1 м.

w − відстань від вісі опори ППЛ (6-10 кВ) до вісі контактної опори, м. Приймаємо 3,1 м.

f − відстань від вісі контактної опори до вісі залізничної колії, м. Приймаємо 3,4 м.

х − відстань від нижньої бровки уступу до вісі залізничної колії, м. Приймаємо 2,5 м.

А_м − ширина заходки по м’яких породах, м. Для умов даної роботи пропонується використовувати у розрахунках А_м = 1,6∙R_ч.у.. Отриману ширину заходки округлюємо у менший бік до десятих метра.

Розробка уступів у скельних породах характеризується комплексом пов’язаних між собою основних технологічних процесів підготовчих, виймально-навантажувальних та транспортних робіт, у місцях ведення яких будуть створюватися робочі площадки. Виймання здійснюється з розвалу підірваних порід.

При використанні на робочому горизонті електрифікованого залізничного транспорту ширина робочої площадки у скельних породах складе:

В_рп.ск = a_ск + v + w + f + х_р + А_ск, м,

де а_ск − ширина призми обрушення робочого уступу, м. Приймаємо для скельних порід 0,15 від висоти уступу, що залягає нижче.

х_р − відстань від підошви розвалу до вісі залізничної колії, м. Приймаємо 3,0 м;

А_ск – ширина заходки по скельних гірських породах, до складу якої входить розвал зруйнованих (підготовлених вибухом) гірських порід. Для умов даної роботи пропонується використовувати у розрахунках А_ск = 1,7∙R_ч.у.. Отриману ширину заходки округлюємо у менший бік до десятих метра.

Умовні дані до виконання:

До складу товщі гірських порід, яку відпрацьовує кар’єр, входять:

а) м’які породи (наноси) горизонтального залягання та постійної потужності, що розробляються уступами висотою Н1 та кутом відкосу α1 екскаваторами заданого типу;

б) скельні міцні породи горизонтального залягання та постійної потужності, що розробляються уступами висотою Н2 та кутом відкосу α2, екскаваторами заданого типу.

У розробці одночасно знаходиться два уступи по м’яких породах та чотири уступи по скельних породах, при чому на найнижчому уступі проведено лише розрізну траншею.

Визначити кут відкосу робочого борту кар’єру:

1. Аналітично – скласти та логічно обґрунтувати формулу розрахунку кута відкосу робочого борту кар’єру, використовуючи відомі вихідні дані.

2. Графічно – виконати креслення борту кар’єру (М 1:1000), на якому вказати положення борту кар’єру за вихідними даними та виміряти отриманий кут відкосу робочого борту кар’єру транспортиром. Навести також креслення поперечного перерізу робочої площадки у скельних гірських породах (М 1:200 на листі міліметровки або у звіті).

У висновку до лабораторної роботи порівняти значення кутів відкосу робочого борту та неробочого борту (отриманого у л.р.3) та проаналізувати вплив будови бортів кар’єру на ці параметри.

Завдання за варіантами наведено в табл.

№ варіанта	м’які породи	скельні породи
α1, градус	екскаватор	α2, градус	екскаватор
		ЕКГ-5		ЕКГ-8
		ЕКГ-8		ЕКГ-10
		ЕКГ-10		ЕКГ-15
		ЕКГ-15		ЕКГ-15
		ЕКГ-5		ЕКГ-5
		ЕКГ-8		ЕКГ-10
		ЕКГ-10		ЕКГ-10
		ЕКГ-15		ЕКГ-10
		ЕКГ-5		ЕКГ-15
		ЕКГ-8		ЕКГ-15
		ЕКГ-10		ЕКГ-8
		ЕКГ-15		ЕКГ-10
		ЕКГ-5		ЕКГ-15
		ЕКГ-8		ЕКГ-15
		ЕКГ-10		ЕКГ-8
		ЕКГ-15		ЕКГ-15
		ЕКГ-5		ЕКГ-10
		ЕКГ-8		ЕКГ-8
		ЕКГ-10		ЕКГ-15
		ЕКГ-15		ЕКГ-15
		ЕКГ-5		ЕКГ-10
		ЕКГ-8		ЕКГ-10
		ЕКГ-10		ЕКГ-8
		ЕКГ-5		ЕКГ-15
		ЕКГ-10		ЕКГ-10

Приклад аналітичного розв’язання завдання:

Дано: два уступи по м’яких породах з α1= 55^о; екскаватор ЕКГ-8;

чотири уступи по скельних породах з α2= 70^о; екскаватор ЕКГ-15.

1) Розглянемо принцип розв’язання задачі.

Для знаходження кута відкосу робочого борту кар’єру перетворюємо початкову формулу α_р у вигляд, придатний для розрахунків за вихідними даними.

В роботі знаходиться два уступи по м’яких породах та чотири уступи по скельних. У той же час, окремо відмічено, що останній уступ не має робочої площадки, оскільки для нього проведено лише розрізну траншею. Отже, оскільки найнижчий уступ, поки що лише розкривається – робочих площадок буде на одну менше, ніж робочих уступів, та їх кількість становитиме: дві по м’яких породах та три по скельних породах. При цьому необхідно зауважити, що нижня площадка по м’яких породах розташована на крівлі скельного уступу та обчислювати ширину призми можливого обрушення доведеться за умовами, що пред’являються до скельних уступів. Враховуючи вищенаведене формула набуває вигляду:

α_р =

, °,

де В_р.п.м1 – ширина робочої площадки по м’яких породах, яка розташована на крівлі скельних гірських порід та розраховується дещо інакше.

2) Згідно заданих типів екскаваторів визначаємо висоти уступів по м’яких та скельних породах. Оскільки Н_ч.мах для екскаватора ЕКГ-8, обраного для м’яких порід, складає 12,5 м, а для екскаватора ЕКГ-15, обраного для скельних порід 16,4 м, висота уступів, відповідно по м’яких та скельних породах:

3) Визначаємо ширину заходок для заданих типів екскаваторів та порід. Оскільки R_ч.у. для екскаватора ЕКГ-8, обраного для м’яких порід, складає 12,2 м, а для екскаватора ЕКГ-15, обраного для скельних порід 15,6 м, ширина заходок, відповідно по м’яких та скельних породах:

А_з.м = 1,6∙12,2 = 19,52 ≈ 19,5 м;

А_з.ск. = 1,7∙15,6 = 26,52 ≈ 26,5 м

4) Ширина робочої площадки по м’яких породах:

В_р.п.м= 0,2∙12+1+3,1+3,4+2,5+19,5= 31,9 м.

5) Ширина робочої площадки по м’яких породах, яка розташована на крівлі скельного уступу:

В_р.п.м.1= 0,15∙24+1+3,1+3,4+2,5+19,5= 33,1 м.

6) Ширина робочої площадки по скельній породі:

В_р.п.м= 0,15∙24+1+3,1+3,4+2,5+26,5= 40,1 м.

7) Зводимо обчислені параметри робочого борту до формули розрахунку α_р:

Висновок: кут відкосу робочого борту кар’єру є меншим за кут відкосу неробочого борту кар’єру через те, що ширина робочих площадок, як правило перевищує ширину транспортних та запобіжних берм.