Расчет ширины рабочей площадки

Рабочая площадка (берма) — площадка, на которой размещают буровые станки, экскаваторы, транспортные средства и другое горнотранспортное оборудование.

Ширина рабочей площадки устанавливается с учетом физико-механических свойств пород и параметров экскаваторов и определяется по формуле:

(29)

где,

В_р- ширина развала взорванной горной массы

Т- ширина дороги

d- ширина полосы под ЛЭП (5-10м)

А- ширина заходки по массиву

Ширину заходки по массиву А, м., определяется по формуле;

(30)

Где;

W – линия сопротивления по подошве,

b – расстояние между скважинами

n – число рядов.

Ширину развала пород после взрыва В_р,м. определяется по формуле;

(31)

Где;

- коэффициент дальности отброса породы зависящий от интервала замедления (0,9),

- коэффициент характеризующий взрываемость пород (2,5 – 3)

- эталонный удельный расход ВВ, кг/м³.

Рис 1 схема по определению ширины рабочей площадки

Расчет длины блока и фронта горных работ

Протяженность фронта горных работ зависит от; производственной мощности карьера и его параметров, качественной характеристики месторождения, физики-механических свойств пород, погрузочного и транспортного оборудования.

Длина блока влияет на интенсивность отработки уступа и производительность экскаватора.

Длина фронта горных работ зависит от длины карьерного поля и определяется по формуле;

(32)

Где;

L_кп- длина карьерного поля;

– число рабочих уступов;

– угол законсервированного борта карьера (25⁰)

Минимальную длину блока L_бл, м, определяется исходя необходимостью обеспечения экскаватора достаточным объемом взорванной горной массы и определяется по формуле;

(33)

Где;

– суточная производительность экскаватора,

– запасы взорванной горной массы (14 – 20 сут.)

– ширина заходки по массиву,

Действительную длину блока , м., определяется по формуле

Буровые работы

Руда и вмещающие вскрышные породы Баженовского месторождения имеют коэффициент крепости от 8 до 17. Средневзвешенный коэффициент крепости составляет 12,92.

Такие породы и руды требуют предварительного рыхления.

Таблица №8 Характеристика физико-механических свойств пород Баженовского месторождения.

Наименование горной породы	Плотность т/м3	Коэффициент крепости	Коэффициент трещиноватости	Коэффициент разрыхлённости пород	Коэффициент наполнения	Предел прочности МПА на:
Наименование горной породы	Плотность т/м3	Коэффициент крепости	Коэффициент трещиноватости	Коэффициент разрыхлённости пород	Коэффициент наполнения	сдвиг	растяжение	сжатие
Габбро	3,02	15,2	1,05	1,6	0,65	75,0	23,3	144,7
Диориты	2,83	17,3	1,05	1,6	0,65	80,0	21,6	135,0
Перидотиты	2,82	13,7	1,05	1,5	0,7	70,0	20,0	138,8
Кварц-карбонатные породы	2,67	8,8	1,15	1,4	0,75	38,0	13,4	94,5
Серпентиниты	2,68	9,6	1,1	1,4	0,7	52,0	18,5	103,6
Среднее значение	2,804	12,92	1,08	1,5	0,69	63,0	19,4	123,3

Буровые работы

В проекте принят буровзрывной способ подготовки пород и руд к выемке. При данном способе рыхления горной массы на уступе бурятся наклонные и вертикальные скважины станками шарошечного бурения. Проектом принят буровой станок 2СБШ – 200 – 32, с диаметром долота 215 мм.

Применение этих станков обусловлено тем. Что они обладают высокой производительностью, высоким уровнем автоматизации и механизации процессов бурения. Кроме того к преимкществам данного типа станков относят бурение скважин в породах любой крепости, с любыми физико-механическими свойствами.

Таблица №9 «техническая характеристика бурового станка 2СБШ-200-32».

Диаметр долота, мм	125,9,215, 244,5
Глубина буримых скважин, м	32
Направление бурения к вертикали	0; 15; 30
Длина штанги/ ход непрерывной подачи	8/8
Осевое усилие, кН, не более	250
Скорость подачи/ подъема бурового снаряда, м/с	0,025/0,48
Частота вращения долота	0,25-5,2
Крутящий момент на вращателе, кН*м	6,65-2,12
Подача компрессора, м³/с	0,417
Мощность электродвигателей, кВт:	384
установленная	350
вращателя	60
Компрессора	200
Хода	32
Ходовое оборудование	Э-1252
Скорость передвижения, км/ч	0,6
Давление на грунт, мПа	0,1
Габариты, мм	9180×4600×13840
Масса станка, т.	80

Определяем прочностные характеристики пород

Коэффициент крепости определяем по формуле;

(34)

Где

– прочность на сжатии, дан по порядковому номеру (130)

Прочность на сдвиге определяем по формуле;

(35)

Где;

k – от 6 до 13

Рассчитываем показатель буримости по формуле;

(36)

Где;

– плотность породы, т/м³, дан по порядковому номеру (2,6)

Рассчитываем величину осевого усилия по формуле;

А) Рациональную, кН

(37)

Где;

– диаметр долота, мм.

К – коэффициент, учитывающий диаметр долота (6÷8)

Б) Максимально допустимую по прочности долота

(38)

Рассчитываем механическую скорость бурения, м/с

(39)

Где;

- расчетное значение осевого усилия

– расчетная скорость вращения долота

Определяем расход воздуха для очистки скважины

А) (40)

/с

Где;

– полная скорость восходящего потока в затрудном пространстве, м/с

– диаметр скважины

– диаметр буровой турбины (180)

Где;

- коэффициент разбуривания (1,05÷1,08.)

(41)

Где;

– критическая скорость восходящего потока обеспечивающая невесомость расчетной частицы буровой мелочи, м/с

(42)

Где;

– max диаметр частиц буровой мелочи шлама, м (принять равным 0,005 – 0,01),

– плотность частиц буровой мелочи (2700 кг/м³)

– плотность воздуха в нормальных условиях (1,3 кг/м³)

Требуемый расход воздуха определяется по формуле;

м³/с (43)

Где;

- коэффициент, учитывающий потери воздуха в обуреваемом массиве. дан по порядковому номеру; (2)

Рассчитываем обеспеченность станка воздухом для очистки скважины;

(44)

Где;

- производительность штатного компресора 6ВКМ-25В ( =25м³/мин).

Рассчитываем производительность бурового станка

А) сменную

(45)

Где;

– продолжительность вспомогательных операций бурения в расчете на м скважины (при f=8÷16, )

– продолжительность смены (12 часов)

– коэффициент использования времени смены (0,8-0,9)

– Коэффициент учитывающий обеспеченность станка воздухом, при ≥1, .

и – коэффициенты учитывающие угол наклона скважини и трещиноватость пород ( при 90⁰=1), ( =1,05÷1,15).

– коэффициент учитывающий глубину скважины (0,75)

Б) Суточная

(46)

Где;

– количество смен

В) Годовая

(47)

Где;

– количество рабочих смен в году (500)

– коэффициент учитывающий срок службы станка (при сроке службы 5 лет =0,85

Рисунок 1 – Зависимость оптимальной скорости вращения бурового става станков СБШ от Пб и d_д.

Определяем парк буровых станков

А) Списочный парк, шт.

(48)

Где;

– годовой объем горной массы

– выход горной массы с 1 м скважины м³/м (50)

Б) Рабочий парк

(49)

Где;

– коэффициент резерва буровых станков

(50)

Где;

- календарное количество рабочих смен карьер (51)

Где;

- Календарное число дней в году (365)

- Количество выходных и праздничных дней в году(12)

Взрывные работы

После обуривания блока производится его зарядка и взрывание. В качестве ВВ для заряжения скважин используется - Граммонит 79/21.

Граммонит 79/21 предназначен для производства взрывных работ при ручном и механизированном заряжании сухих и мокрых шпуров, сухих и осушенных скважин и камер в температурном диапазоне от -50 до +50 °С.

Таблица №10 основные характеристики ГРАММОНИТа 79/21

Теплота взрыва, кДж/кг, (ккал/кг)	4300 (1025)
Бризантность, мм, не менее	22-28
Температура взрыва, 0С	2960
Скорость детонации, км/с, не менее	3,2-3,6
Критический диаметр детонации открытого заряда, мм	40-60
Объем газов, л/кг	895
Работоспособность, см3	360
Тротиловый эквивалент	1,02
Кислородный баланс, %	+0,02
Плотность заряжения, г/см2	0,85-1,15
Водоустойчивость	не водоустойчив
По условиям применения	II класс
По степени опасности	1 класс
По степени опасности	1,1 подкласс
Группа совместимости	Д
Серийный номер	ООН 0082

Взрывание короткозамедленное детонирующим шнуром. Для создания интервала замедления используются пиротехническое реле с интералом замедления 35 мс марки РП – 8. В качестве промежуточного детонатора используются шашка-детонатор ТСЛ-1000, масса шашки 1000 гармм, ВВ – тротил, детонирующий шнур марки ДШН-10.

Вес скважинного заряда для первого ряда , кг, определяется по формуле;

(52)

Где;

– удельный расход ВВ

– линия сопротивления по подошве (за расчетную принимаем )

– расстояние между скважинами в ряду

(53)

Где;

– работоспособность ВВ

(54)

Где;

– коэффициент сближения скважин (0,9).

Все скважины зарядов для второго и третьего ряда Q_2-3р.скв., кг определяется по формуле;

(55)

Где;

– расстояние между рядами скважины

(56)

Длину скважинного заряда для первого ряда , м, определяется по формуле;

(57)

Где;

– вместимость одного погонного метра скважины

(58)

Где;

- плотность заряжения (1,3)

Для скважин зарядов для второго и третьего ряда , м, определяется по формуле;

(59)

Длину забойки для первого ряда скважины , м, определяется по формуле;

(60)

Где;

- длина вертикальной скважины

(61)

Где;

– длина перебура

(62)

Длина забойки для второго и третьего ряда скважины , м, определяется по формуле4

(63)

Дробление негабарита

Негабаритом считаются куски породы и руды не соответствующие условиям погрузки и транспортировки, и техническим условиям. По техническим условиям максимальный размер куска руды на обогатительной фабрике – 1,2 метра. Максимальный размер куска по условиям погрузки не должен превышать следующего выражения.

Дробление негабарита в карьере производится пневмобутобоем Б-2М на базе экскаватора Э-153. Пневмобутобой выполнен как навесное оборудование к экскаватору и устанавливается вместо ковша экскаватора. Размеры негабарита влияют как на время, так и на качество дробления. Длительность разрушения куска негабарита не превышает 1-2 минуты. Сменная производительность пневмобутобоя 180 м3.

Таблица №11 Техническая характеристика пневмобутобоя Б–2М:

Показатели	Б-2М
Энергия единичного удара, кДж	1100
Частота ударов, мин	600
Ударная мощность, кВт	11.0
Расход воздуха, куб. м/мин	15.0
Масса пневмобутобоя, кг	300
Тип экскаватора	Э-153

Годовой объём по вторичному дроблению V^год_втор, м³, определяется по формуле:

(64)

Где;

– Выход негабарита в % (2,5)

Количество установок по дроблению негабарита в карьере N_сут, шт, определяется по формуле:

(65)

Где;

– число рабочих смен бутобоя (1-2)

– число рабочих дней в году

Экскавация

Одноковшовые экскаваторы применяют в разнообразных горнотехнических условиях при любой крепости пород. Мягкие и плотные породы разрабатываются одноковшовыми экскаваторами без применения взрывных работ. Выемка скальных пород осуществляется с обязательным рыхлением и взрывом. При проектировании выемочно-погрузочных работ в крупно-трещиноватых, трудно взрываемых скальных массивах, предпочтение следует отдавать экскаваторам с большим напорным усилием и ёмкостью ковша. Отношение ёмкости транспортного сосуда (думпкара, автосамосвала, загрузочного бункера) к ёмкости экскаватора должно быть не менее 3.

Работа карьерных мехлопат при транспортной системе разработки производятся с погрузкой в средства транспорта, расположенных на горизонте установки экскаватора. Работа с верхней погрузкой может быть принята только при нарезке новых горизонтов или проведении траншей.

Согласно правилам безопасности высота забоя экскаватора не должна превышать максимальной высоты черпания экскаватора:

В скальных породах забоем экскаватора является развал, высотой которого и определяются безопасные условия работы экскаватора:

Часовая производительность экскаватора Q_час, м³/час, определяется по формуле:

, (66)

где Е_к – ёмкость ковша экскаватора, м³;

К_н – коэффициент наполнения ковша (0,7);

К_и – коэффициент использования (0,8);

К_р– коэффициент разрыхления (1,5).

Продолжительность цикла Т_ц, с, определяется по справочнику Трубецкой:

, (67)

Сменная производительность экскаватора Q_см, м³/см, определяется по формуле:

, (68)

где t – число часов в смену.

Суточная производительность экскаватора Q_сут, м³/сут, определяется по формуле:

, (69)

где n – число смен.

Годовая производительность экскаватора Q_год, м³/год, определяется по формуле:

, (70)

где N_р– число рабочих дней в году.

Количество экскаваторов в карьере N_экс, шт, определяется по формуле: (71)

Таблица №12 «Техническая характеристика экскаватора ЭКГ-8И».

Вместимость ковша, м.	8
Угол наклона стрелы, град.	47º
Рабочие размеры: длина стрелы, м, длина рукояти, м.	13,35 11,425
Максимальный радиус черпанья на уровне стояния, м.	12
Максимальный радиус черпанья, м.	18,34
Максимальный радиус разгрузки, м.	16,3
Максимальная высота черпанья, м.	13,16
Максимальная высота разгрузки, м.	9,2
Уклон, преодолеваемый при передвижении, град.	12
Среднее удельное давление на грунт, мПа	0,18
Максимальное усилие на блоке ковша, кН.	0,26
Масса экскаватора с противовесом, т.	373 т
Скорость подъема ковша, м/с	0,94
Максимальное усилие напора, кН.	363
Радиус вращения кузова, м.	7,78
Длина гусеничного хода, м.	7,95-8,23
Ширина гусеничного хода, м.	6,98
Ширина гусеничной цепи, м.	1,4

Карьерный транспорт

Карьерный транспорт предназначен для перемещения горной массы от забоев до пунктов разгрузки. Он является связующим звеном в общем технологическом процессе. От четкой работы карьерного транспорта зависит эффективность разработки месторождения.

Трудоемкость процессов транспортирования весьма высока. Затраты на транспортирование и связанные с ним вспомогательные работы составляют 45-50% общих затрат на добычу полезного ископаемого.

Автомобильный транспорт принимают на карьерах малой и средней производственной мощности. Достоинства автотранспорта: гибкость, маневренность и взаимная независимость работы автосамосвалов, что упрощает схемы движения; подъем и уклон меньше по сравнению с железнодорожным транспортом, объемы капитальных траншей и горно-строительных работ меньше (на 40-50%), а следовательно меньшие затраты (на 20-25%) на строительство карьеров. Отсутствие рельсовых путей и контактной сети упрощают организацию работ, производительность экскаваторов возрастает на 20-25% по сравнению с их производительностью при железнодорожном транспорте. Увеличивается возможный темп углубления горных работ и скорость продвижения забоев.

Автотранспорт позволяет отрабатывать залежи сложной конфигурации с минимальными потерями полезного ископаемого.

На основании выше изложенного принят автосамосвал марки БелАЗ-7555А.

Таблица№13. Техническая характеристика автосамосвала марки БЕЛАЗ-7555А.

Показатели	БЕЛАЗ-7555А
Грузоподъёмность, т	55
Масса снаряжённого автомобиля, т	95,5
Максимальная скорость, км/ч	55
Тип трансмиссии	Электромеханическая
Колесная формула	4х2
Габариты, мм	8890х5240х4700
База, мм	4000
Наименьший радиус поворота, м	9
Геометрический объём кузова, м³	25
Двигатель	ЯМЗ-845.10
Номинальная мощность, кВт	537(730)
Мощность генератора, кВт	630
Мощность тягового двигателя, кВт	360
Размер шин	25.00 – 42.00

1.10.1 Расчеты по определению скорости движения автотранспорта

Техническая скорость автомобиля определяется на основании динамической характеристики автомобиля по методу установившихся скоростей, основывается на предположении что скорость движения автомобиля в пределах каждого профиля трасы постоянно.

Выделяют 3 элемента профиля трасы автомобиля: движение под уклон, движение в подъем и движение на горизонтальном участке.

Динамические факторы при движении автомобиля в подъем Д_под,Н/кН, определяется по формуле:

Д_под=ω+ί=80+40 = 120 (72)

где,

ω – удельное сопротивление движения авто;

ί – уклон.

Динамические факторы при движении автомобиля на горизонтальном участке Д_гор,Н/кН, определяется по формуле:

Д_гор = ω + ί

Скорость движения под уклон ограничивается по правилам техники безопасности и составляет 40 км/ч.

Скорость движения в подъем составляет 12 км/ч.

Скорость движения на горизонтальном участке составляет 34 км/ч.

Средне техническая скорость движения груженого автомобиля , км/ч, определяется по формуле: