Общие сведения о карьере должны включать:
- характеристику месторождения;
- характеристику угольных пластов;
- определение годовой и суточной производительности карьера;
- выбор системы разработки и общей организации работ.
1.5 Определение основной номенклатуры оборудования горного предприятия (выбор структуры комплексной механизации)
В соответствии с заданными горнотехническими условиями, глубиной и производительностью карьера, с учетом крепости угля (полезного ископаемого) и пород вскрыши выбираются основные вскрышные и добычные горные машины, транспорт и выемочно-транспортирующие машины. Приводится краткая характеристика машин, их количество и типы согласовываются с преподавателем.
1.5.1 Предварительный выбор экскаватора
Выбор экскаватора производится по соответствию его заданной производительности рабочим параметрам карьера.
Теоретическая производительность экскаватора Qmeop, м3/ч, определяется по формуле
(1)
где Qгод. карьера - годовая производительность карьера, м3;
|
|
Т - продолжительность смены или рабочего дня, ч;
Nдн - количество рабочих дней в году;
псм - количество рабочих смен в сутки.
Затем, используя формулу паспортной (технической) производительности экскаватора Qnac, м3/ч:
(2)
определяют емкость его ковша Еэ, м3:
и
где tц - длительность полного цикла работы экскаватора, с;
кн - коэффициент наполнения ковша.
Вычислив необходимую емкость ковша, выбирают ближайшую по техническим характеристикам, затем проверяют соответствие параметров экскаватора высоте уступа.
1.5.2 Предварительный выбор бурового станка и буровзрывные
работы
Для обеспечения заданной интенсивности разрыхления горной массы и надежной проработки подошвы уступа диаметр скважины d, мм, рассчитывают по формуле
d = 9 Н + 35.5 кр + 33.5 F - 195, (4)
где Н - высота уступа, м;
кр - коэффициент разрыхления взорванной массы;
F - группа грунтов по СНиПу [1] (табл. 1.1).
Полученное при расчете значение d округляется до ближайшего меньшего при добычных и ближайшего большего значения из нормального ряда диаметров при вскрышных работах.
Таблица 1.1
Горнотехнологические характеристики пород
Группа грунтов F | Твердость по-роды по Л. А. Шрейнеру, МПа | Контактная прочность Рк, МПа | Коэффициент крепости по шкале М.М. Прото-дьяконова | Характе-ристика пород | Категория по-роды по шкале ЦБНТ* |
V | £100 | £300 | £5 | Слабые | V |
IV | 100¸250 | 300¸400 | 5¸6 | Средние | VI |
250¸500 | 400¸500 | 6¸6.5 | VII | ||
IIV | 500¸1000 | 500¸650 | 6.5¸8 | ||
1000¸1500 -1500 | 650¸900 | 8¸9 | Крепкие | VIII | |
VIII | 1500¸2000 -2000 | 900¸1250 | 9¸10 | IX | |
2000¸3000 -3000 | 1250¸1750 | 10¸11.5 | X | ||
IX | 3000¸4000 -4000 | 1750¸2450 | 11.5¸13 | Очень крепкие | XI |
4000¸5000 -5000 | 2450¸3400 | 13¸15 | XII | ||
X | 5000¸6000 -6000 | 3400¸4500 | 15¸17 | XIII | |
6000¸7000 -7000 | 4500-5650 | 17¸19 | Крепчайшие | XIV¸XV | |
XI | ³7000 | ³5650 | 19¸20 | XVI¸XVIII |
* ЦБНТ - Центральное бюро нормативов по труду.
|
|
Диаметр скважины, отвечающий условию равенства производительности бурового станка и экскаватора (по горной массе), определяется по формуле
(5)
Пример соотношений диаметров скважин и вместимости ковша экскаватора:
Eэ, м3 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 4.0 | 4.6 | 6.0 | 10.0 | 16.0 |
d, мм |
Соответствие предварительно выбранного ковша кускам породы после взрывания определяется следующими зависимостями:
1. Диаметр куска после взрыва dср.к, мм:
(6)
где l - коэффициент, учитывающий трещиноватостъ пород в массиве (l»» 0.75);
Н - высота уступа, м;
d - диаметр скважины, мм;
q - удельный расход взрывчатого вещества (ВВ), кг/м3.
2. Oптимальный размер куска взорванной горной породы dср.опт, мм, для экскаватора с ковшом емкостью Еэ:
dср.опт = (150 ¸ 200) (7)
3. Максимально допустимый размер куска взорванной горной массы dср.тах, мм:
dср.тах = 520 (8)
Основными параметрами, характеризующими буровзрывные работы, являются: диаметр скважины d, ее глубина Lc, размер сетки скважины на уступе а, порядок взрывания, тип и плотность ВВ.
Глубина вертикальных скважин Lc, мм, (рис. 1) определяется зависимостью
Lc = H + lп, (9)
где Н - высота уступа, м;
ln - длина перебура, м:
ln = (10 ¸ 15) d. (10)
Длина заряда ВВ LB, м:
LB = Lc - lзаб . (11)
Выбор ВВ производится по справочнику [1, с. 33] (рис. 2) в соответствии с группой грунтов по СНиПу и диаметрами скважины. При этом плотность заряжения
(12)
где dn - диаметр патрона ВВ, мм, (табл. 1.2).
Длина забойки lзaб, м:
lзaб = (20 ¸ 35)× d. (13)
Величина сопротивления по подошве уступа W, м, преодолеваемая одиночным скважинным зарядом
(14)
|
q - удельный расход ВВ, кг/м3 (табл. 1.4).
Рисунок 1 - Схема расположения вертикальных скважинных зарядов
Таблица 1.2
Размеры и масса патронов ВВ
Диаметр, мм | Длина, мм | Масса ВВ, г | Диаметр, мм | Длина, мм | Масса ВВ, г |
23-24 | 210-250 | 500-510 | |||
27-28 | 220-260 | 500-510 | |||
31-32 | 220-265 | 500-510 | |||
36-37 | 250-255 | 500-510 | |||
36-37 | 240-300 | 500-510 | |||
39-40 | 270-320 | 500-510 | |||
45-46 | 270-320 | 500-510 | |||
500-510 | 500-510 | ||||
500-510 |
Примечание. Плотность патрона диаметром до 45 мм составляет 0.95-1.2 г/см3, а диаметром более 45 мм - 0.95-1.1 г/см3.
Рисунок 2 - Рациональные условия применения гранулированных и
порошкообразных ВВ на открытых горных работах
Таблица 1.3
Масса ВВ в 1 м скважины, кг, в зависимости от плотности заряжения D, т¤м3
Диаметр скважи-ны, мм | D = 0.60 | D = 0.65 | D = 0.70 | D = 0.75 | D = 0.80 | D = 0.85 | D = 0.90 | D = 0.95 | D = 1.00 | D = 1.10 | D = 1.20 |
3.0 | 3.3 | 3.5 | 3.8 | 4.0 | 4.3 | 4.5 | 4.8 | 5.0 | 5.5 | 6.0 | |
3.4 | 3.7 | 3.0 | 4.2 | 4.5 | 4.8 | 5.1 | 5.4 | 5.7 | 6.2 | 6.8 | |
3.8 | 4.1 | 4.4 | 4.7 | 5.1 | 5.4 | 5.7 | 6.0 | 6.3 | 7.0 | 7.6 | |
4.3 | 4.6 | 5.0 | 5.3 | 5.7 | 6.0 | 6.4 | 6.8 | 7.1 | 7.8 | 8.5 | |
4.7 | 5.1 | 5.5 | 5.9 | 6.3 | 6.7 | 7.1 | 7.5 | 7.9 | 8.7 | 8.5 | |
5.2 | 5.6 | 6.1 | 6.5 | 6.9 | 7.4 | 7.8 | 8.2 | 8.7 | 9.5 | 10.4 | |
5.7 | 6.2 | 6.7 | 7.2 | 7.6 | 8.1 | 8.6 | 9.1 | 9.6 | 10.5 | 11.5 | |
6.3 | 6.8 | 7.3 | 7.8 | 8.4 | 8.9 | 9.4 | 9.9 | 10.4 | 11.5 | 12.5 | |
6.8 | 7.4 | 7.9 | 8.5 | 9.1 | 9.6 | 10.2 | 10.8 | 11.3 | 12.5 | 13.5 | |
7.3 | 7.9 | 8.6 | 9.2 | 9.8 | 10.4 | 11.0 | 11.6 | 12.2 | 13.4 | 14.7 | |
7.9 | 8.6 | 9.3 | 9.9 | 10.6 | 11.2 | 11.9 | 12.6 | 13.2 | 14.5 | 15.9 | |
8.6 | 9.3 | 10.0 | 10.7 | 11.5 | 12.2 | 12.9 | 13.6 | 14.3 | 15.8 | 17.2 | |
9.3 | 10.0 | 10.8 | 11.6 | 12.4 | 13.1 | 13.9 | 14.7 | 15.4 | 17.0 | 18.5 | |
10.0 | 10.8 | 11.6 | 12.4 | 13.2 | 14.1 | 14.9 | 15.7 | 16.6 | 18.2 | 19.9 | |
10.6 | 11.5 | 12.3 | 13.2 | 14.1 | 15.0 | 15.9 | 16.8 | 17.7 | 19.4 | 21.2 | |
11.3 | 12.3 | 13.2 | 14-2 | 15.1 | 16.1 | 17.0 | 17.9 | 18.9 | 20.8 | 22.7 | |
12.1 | 13.1 | 14.1 | 15.1 | 16.1 | 17.1 | 18.1 | 19.1 | 20.1 | 22.1 | 24.1 | |
12.8 | 13.9 | 14.9 | 16.0 | 17.1 | 18.1 | 19.2 | 20.3 | 21.3 | 23.5 | 25.6 | |
13.6 | 14.7 | 15.9 | 17.0 | 18.1 | 19.3 | 20.4 | 21.5 | 22.7 | 24.9 | 27.2 | |
14.4 | 15.6 | 16.8 | 18.0 | 19.2 | 20.4 | 21.6 | 22.8 | 24.0 | 26.4 | 28.8 | |
15.3 | 16.5 | 17.8 | 19.1 | 20.4 | 21.6 | 22.9 | 24.2 | 25.4 | 28.0 | 30.5 | |
17.0 | 18.4 | 19.8 | 21.2 | 22.7 | 24.1 | 25.5 | 26.9 | 28.3 | 31.2 | 34.0 | |
17.9 | 19.4 | 20.9 | 22.4 | 23.9 | 25.4 | 26.9 | 28.4 | 29.9 | 32.9 | 35.9 | |
18.9 | 20.4 | 22.0 | 23.6 | 25.2 | 26.7 | 28.3 | 29.9 | 31.4 | 34.6 | 37.7 | |
19.8 | 21.5 | 23.1 | 24.8 | 26.4 | 28.1 | 29.7 | 31.4 | 33.0 | 36.3 | 39.6 | |
20.8 | 22.5 | 24.3 | 26.0 | 27.7 | 29.5 | 31.2 | 32.9 | 34.7 | 38.1 | 41.6 | |
21.8 | 23.6 | 25.4 | 27.2 | 29.1 | 30.9 | 32.7 | 34.5 | 36.3 | 40.0 | 43.6 | |
22.8 | 24.7 | 26.6 | 28,5 | 30.4 | 32.3 | 34.2 | 36.1 | 38.0 | 41.8 | ||
23.9 | 25.9 | 27.8 | 29.8 | 31.8 | 33.8 | 35.8 | 37.8 | 39.8 | 43.8 | 47.7 | |
24.9 | 27.0 | 29.1 | 31.2 | 33.2 | 35.3 | 37.4 | 39.5 | 41.6 | 45.7 | 49.9 | |
26.0 | 28.2 | 30,3 | 32.5 | 34.7 | 36.8 | 39.0 | 41.2 | 43.3 | 47.7 | 52.0 | |
27.1 | 29.4 | 31.7 | 33.9 | 36.2 | 38.4 | 40.7 | 43.0 | 45.2 | 49.7 | 54.3 | |
30.7 | 33.2 | 35.8 | 38.3 | 40.9 | 43.4 | 46.0 | 48.6 | 51.1 | 56.2 | 61.3 | |
31.9 | 34.5 | 37.2 | 39.8 | 42.5 | 45.1 | 47.8 | 50.5 | 53.1 | 58.1 | 63.7 | |
33.1 | 35.8 | 38.6 | 41.3 | 44.1 | 46.8 | 49.6 | 52.4 | 55.1 | 60.6 | 66.1 | |
34.3 | 37.2 | 40.1 | 42.9 | 45.8 | 48.6 | 51.5 | 54.4 | 57.2 | 62.9 | 68.7 | |
35.7 | 38.6 | 41.6 | 44.6 | 47.6 | 50.5 | 53.5 | 55.5 | 59.4 | 65.4 | 71.3 | |
36.9 | 40.0 | 43.1 | 46.2 | 49.2 | 52.3 | 55.4 | 58.5 | 61.6 | 67.7 | 73.9 | |
38.3 | 41.5 | 44.6 | 47.8 | 51.0 | 54.2 | 57.4 | 60.6 | 63.8 | 70.2 | 76.5 | |
39.6 | 42.9 | 46.2 | 49.5 | 52.8 | 56.1 | 59.4 | 62.7 | 66.0 | 72.6 | 79.2 | |
41.0 | 44.4 | 47.8 | 51.2 | 54.7 | 58.1 | 61.5 | 64.9 | 68.3 | 75.2 | 82.0 | |
42.4 | 45.9 | 49.5 | 53.0 | 56.5 | 60.1 | 63.6 | 67.1 | 70.7 | 77.7 | 84.8 |
Продолжение табл. 1.3
|
|
45.3 | 49.0 | 52.8 | 56.6 | 60.4 | 64.1 | 67.9 | 71.7 | 75.4 | 83.0 | 90.5 | |
48.3 | 52.3 | 56.3 | 60.3 | 64.4 | 68.4 | 72.4 | 76.4 | 80.4 | 88.5 | 96.5 | |
51.3 | 55.6 | 59.9 | 64.2 | 68.4 | 72.7 | 77.0 | 81.3 | 85.6 | 94.1 | 102.7 | |
54.5 | 59.0 | 63.5 | 68.1 | 72.6 | 77.2 | 81.7 | 86.2 | 90.8 | 99.9 | 108.9 | |
57.7 | 62.5 | 87.4 | 72.2 | 77.0 | 81.8 | 86.6 | 91.4 | 96.2 | 105.8 | 115.5 | |
61.6 | 66.2 | 71.2 | 76.3 | 81.4 | 86.5 | 91.6 | 96.7 | 101.8 | 112.0 | 122.1 | |
64.5 | 69.9 | 75.3 | 80.7 | 86.0 | 91.4 | 96.8 | 102.2 | 107.6 | 118.3 | 129.1 | |
68.1 | 73.7 | 79.4 | 85.1 | 90.8 | 96.4 | 102.1 | 107.8 | 113.4 | 124.8 | 136.1 | |
71.7 | 77.6 | 83.6 | 89.6 | 95.6 | 101.5 | 107.5 | 113.5 | 119.4 | 131.4 | 143.3 | |
75.4 | 81.7 | 88.0 | 94.2 | 100.5 | 106.8 | 113.1 | 119.4 | 125.7 | 138.2 | 150.8 | |
79.2 | 85.8 | 92.4 | 99.0 | 105.6 | 112.2 | 118.8 | 125.4 | 132.0 | 145.2 | 158.4 | |
83.1 | 90.1 | 97.0 | 103.9 | 110.8 | 117.8 | 124.7 | 131.6 | 138.6 | 152.4 | 166.3 | |
87.1 | 94.4 | 101.7 | 108.9 | 116.2 | 123.4 | 130.7 | 138.0 | 145.2 | 159.7 | 174.3 | |
91.2 | 98.8 | 106.4 | 114.0 | 121.6 | 129.2 | 136.8 | 144.4 | 152.0 | 167.2 | 182.4 | |
95.4 | 103.4 | 111.3 | 119.3 | 127.2 | 135.2 | 143.1 | 151.1 | 159.0 | 174.9 | 190.8 |
Таблица 1.4
Расчетный удельный расход ВВ, кг/м3 грунта |
Группы | Группа грунтов по CHиПу | Заряд нормального рыхления |
Песок | I | - |
Плотный или влажный песок | I-II | - |
Тяжелый суглинок | II | 0.35-0.4 |
Ломовая глина | III | 0.35-0.45 |
Лесс | III-IV | 0.3-0.4 |
Мел, выщелоченный мергель | IV-V | 0.2-0.4 |
Гипс | IV | 0.35-0.45 |
Известняк-ракушечник | V-VI | 0.35-0.6 |
Опока, мергель | IV-VI | 0.3-0.4 |
Трещиноватые, плотные туфы, тяжелая пемза | V | 0.35-0.5 |
Конгломерат, брекчии на известковом и глинистом цементе | IV-VI | 0.35-0.45 |
Песчаники на глинистом цементе, сланец, глини-стый, серицитовый мергель | VI-VII | 0.4-0.55 |
Доломит, известняк, магнезит, песчаник на извест-ковом цементе | VII-VII | 0.4-0.6 |
Известняк, песчаник, мрамор | VII-IX | 0.4-0.8 |
Гранит, гранодиорит | VIII-IX | 0.5-0.8 |
Базальт, диабаз, андезит, габбро | IX-XI | 0.6-0.85 |
Кварцит | X | 0.5-0.8 |
Порфирит | X | 0.6-0.8 |
Соответствие W диаметру скважины определяется зависимостью
|
|
W=k × d, (15)
где k - коэффициент, зависящий от крепости пород:
k = 30 - для крепких пород (f = 8-12),
k = 40 - для пород средней крепости (f = 5-8),
k = 45 - для слабых пород (f £ 5).
Масса заряда ВВ в скважине QBB, кг, определяется по формуле
(16)
Расстояние а, м, между скважинными зарядами в ряду (рис. 1):
a = m × W, (17)
где т - коэффициент сближения зарядов.
Для зарядов нормального дробления коэффициент сближения принимается в зависимости от диаметра взрывных скважин d, м:
. (18)
Коэффициент сближения в зависимости от диаметра скважины имеет следующие значения:
d, мм | ||||||
т | 1.06 | 1.00 | 0.94 | 0.92 | 0.83 | 0.80 |
Для легковзрываемых пород т = 1.1¸1.2.
При многорядном короткозамедленном взрывании расстояние b, м, между рядами скважин:
b = (0.85¸1)× W. (19)
Ширина блока взрывания А, м, при однорядном расположении скважин принимается равной W:
A»W.
Длина блока Lбл, м, определяется зависимостью
(20)
где Vбл = - объем блока, м3;
- суточная производительность экскаватора, м3;
А - ширина взрываемого блока, м;
Н - высота уступа, м;
кр - коэффициент разрыхления для различных пород имеет следующие значения:
Порода | Аргиллит | Сухая плотная глина | Каменный уголь и антрацит | Скальные породы | Песок |
Коэффициент раз-рыхления кр | 1.2-1.3 | 1.2-1.25 | 1.3-1.5 | 1.5-1.8 | 1.05-1.2 |
Количество скважин в блоке
(21)
где а - расстояние между скважинами, м;
п - число рядов скважин в блоке.
Общая длина скважин в блоке Lскв.общ, м:
(22)
Исходя из этого, определяются:
годовой объем буровых работ Qгoд, м,
(23)
где nрд - количество рабочих дней в году (»260);
месячный объем буровых работ Qмес, м,
(24)
где пдм - количество рабочих дней в месяце (»22);
сменный объем буровых работ Qсмен, м,
(25)
где nсм - количество рабочих смен в сутки.
Также определяются ширина и высота развала взорванной горной массы при одноразовом мгновенном взрывании.
Ширина развала Вр, м:
(26)
где кв - коэффициент, характеризующий взрываемость пород различных классов имеет следующие значения:
Класс пород по взрываемости кв | Эталонный расход ВВ, кг/м3 | Породы по взрываемости |
До 0.2 | Легковзрываемые | |
0.2¸0.4 | Средней трудности взрывания | |
0.4¸0.6 | Трудновзрываемые | |
0.6¸0.8 | Весьма трудновзрываемые |
кb - коэффициент, учитывающий угол наклона скважины к горизонту;
q - удельный расход ВВ, кг/м3;
Н - высота уступа, м.
Высота развала Нр, м:
(26)
где N - число взрываемых рядов скважин.