Политехнический университет

Пермский национальный исследовательский

 

Горно-нефтяной факультет

Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых

 

 

Методические указания по выполнению контрольной работы

по дисциплине

 

«Открытые горные работы»

 

Основная образовательная программа подготовки специалистов

Специальность:

130400.65 «Горное дело»

Специализация 13040010.65 «Электрификация и автоматизация горного производства»

 

Пермь 2015

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания пред­назначены для оказания помощи студентам заочной формы обучения при самостоятель­ном выполнении ими расчетов по тематике практических за­нятий, которые предусмотрены учебным планом. В них изло­жены цели и последовательность выполнения работы, приводятся выражения и формулы для осуществления расче­тов, а также схемы и рисунки, которыми эти расчеты должны сопровождаться и которые должны помочь студентам закре­пить в памяти суть изучаемых технологических процессов, используемых при этом понятий и методологию расчетов.

Используя учебную литературу, студенты должны детально ознакомиться и тща­тельно проанализировать данные о технологических парамет­рах и других технических характеристиках как принимаемых ими в работе конкретных видов и моделей горного и транс­портного оборудования, так и всего диапазона аналогичного оборудования отечественного и зарубежного производства.

Студенты выполняют расчеты в соответствии с индивидуальным вариантом комплекса исходных данных. Контрольные работы должны быть четко выполнены от руки или с использованием компьютера. Формулы и входящие в них символы должны быть аккуратно вписаны в текст отчёта и расшифрованы, а схемы и рисунки четко вычерченысо всеми необходимыми размерами. Они должны быть прону­мерованы с указанием в тексте работы ссылок на них. Поперечные разрезы и план карьера, а также отвал должны быть вычерчены от руки на миллиметровой бумаге (выполненные с помощью компьютера на проверку не принимаются). Готовые контрольные работы студенты должны сдать преподавателю в скоросшивателе с прозрачной верхней обложкой, желательно до начала экзаменационной сессии.

Изображение карьера для определения коэффициента вскрыши

В соответствии с условиями задания и результатами выполненных расчетов в масштабе 1:5000 на отдельном листе миллиметровки формата А4 строится карьер (рис. 1). На данном этапе работы изображается только внешний контур карьера и предполагаемые границы карьера в вертикальныхпроекциях.

Рис. 1. Поперечные разрезы и план карьера

 

Карьер отрабатывает крутонаклонную залежь (изображается произвольно). Угол наклона всех бортов карьера βн равны 45°. При разработке наклонных и крутых месторождений минимальная ширина дна карьера определяется условием безопасного ведения горных работ и составляет 30—40 м. Длина дна карьера принимается равной протяженности залежи по простиранию (при незначительной ее длине). В случае большой протяженности залежи длина дна карьера по техническим соображениям принимается 3—4 км. Минимальная длина дна карьера должна находиться в пределах 70—100 м.

Угол наклона уступа а к горизонтальной плоскости называется углом откоса уступа. Угол откоса рабочих уступов обычно равен 65—80°, а нерабочих — 45 — 60°.

КОЭФФИЦИЕНТЫВСКРЫШИ. ИХ РАСЧЕТ

Цель работы состоит в том, чтобы наряду с освоением су­ти самого понятия «коэффициент вскрыши» научиться опре­делять его численные значения при различных условиях зале­гания полезных ископаемых и оценить динамику изменения контурного и текущего коэффициентов вскрыши с увеличени­ем глубины карьера.

Общие положения и исходные данные

Коэффициент вскрыши k_В— это количество вскрышных пород, приходящееся на единицу полезного ископаемого.

Коэффициент вскрыши может быть весовым, если коли­чество породы и полезного ископаемого измеряется в тоннах (т/т), объемным, если и то и другое измеряется в кубических мет­рах (м³/м³), и смешанным, если объем породы измеряется в м³, а количество полезного ископаемого — в тоннах (м³/т). По­следний вид k_В используется наиболее часто.

В практике открытых горных работ и при проектировании карьеров используют несколько видов коэффициентов вскрыши: средний (средний геологический, средний промышленный, сред­ний эксплуатационный), текущий, контурный, граничный и др.

Средний геологический коэффициент вскрыши — отношение объема вскрышных пород в конечных контурах карьера к геологическим запасам полезного ископаемого в этих же контурах.

Средний промышленный коэффициент вскрыши - отношение объема вскрышных пород в конечных кон­турах карьера к промышленным запасам полезного ископае­мого в этих же контурах. При расчетах геологические запасы полезного ископаемого умножаются на коэффициент извлечения полезного ископаемого при разработке месторождений, который учитывает его потери в процессе производства горных работ и величина которого все­гда меньше единицы ( < 1).

Средний эксплуатационный коэффициент вскрыши — отношение общего объема вскрышных пород в конеч­ных контурах карьера к промышленным запасам полезного ископаемого за вычетом объемов вскрыши и полезного иско­паемого, извлекаемых в период строительства карьера.

Контурный коэффициент вскрыши k_к— отношение объема вскрышных пород, прирезаемых к карьеру при расши­рении его границ V_В, к одновременно прирезаемым запасам полезного ископаемого Q_и.

Граничный коэффициент вскрыши k _гр — этомакси­мально допустимое значение контурного коэффициента вскрыши k_кпо условиям экономичности открытой добычи. В простейшем случае k _гр определяется из условия равенства затрат на добычу 1т полезного ископаемого открытым и
подземным способом.

Текущий коэффициент вскрыши k _тек — отношение объема вскрышных пород, перемещаемых из карьера в отвалы за определенный промежуток времени (месяц, квартал, год), к количеству добытого за это время полезного ископае­мого .

Определение среднего геологического коэффициента вскрыши коэффициента вскрыши

1. Объем горной массы и запасов полезного ископаемого (м³) в конечных контурах карьера, при разработке наклонных и крутых залежей со сложной непостоянной конфигурацией в плане и сечении, определяется по следующим формулам:

 

где S₀, S_i,..., S_n — площадь всей горной массы в параллельных поперечных (горизонтальных) сечениях (при определении объема полезного ископаемого принимается равным площади залежи полезного ископаемого), м²;

h _0-1 h _1-2, ….. h_i-n — расстояние между соседними сечениями (принимается равным 25 м), м.

Результаты расчета приводятся в таблице, оформленной согласно таблице 1

Таблица 1

Расчет коэффициента вскрыши

 

		Горная порода	Полезное ископаемое
№	h (м)	L (м)	L (м)	S (м2)	V (м3)	L (м)	L (м)	S (м2)	V (м3)
	h1	L1.1	L1.2	S 1		L1.1	L1.2	S 1
	h2	L2.1	L2.2	S 2	V1-2	L2.1	L2.2	S 2	V1-2
…
Σ					ΣVгп				ΣVпи

 

 

 

где γ_в и γ_в-объемная масса (плотность) пород вскрыши и полезного ископаемого соответственно, т/м³;

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗАБОЕВ ПРИ ВЫЕМКЕ ГОРНЫХ ПОРОД КАРЬЕРНЫМИ ЭКСКАВАТОРАМИ С ПОГРУЗКОЙ В СРЕДСТВА ТРАНСПОРТА

Целью данной работы является изучение подходов к оп­ределению основных параметров забоев карьерных экскава­торов (высоты уступов и ширины заходки) в соответствии с технологическими свойствами пород и параметрами экскава­торов, а также освоение методики расчета производительности экскаваторов.

Технологические параметры экскаватора

В соответствии с указанной в задании моделью экскавато­ра по табл. 2 устанавливаются численные значе­ния его основных технологических параметров, в соответствии с которыми определяются параметры забоев экскаватора при выемке мягких пород из массива и предварительно взорван­ных полускальных и скальных пород.

Рис. 2: — максимальный радиус черпания, м; R _чу — радиус черпания на уровне стояния экскаватора, м; — максимальный радиус разгрузки, м; R _р— радиус разгрузкипри максимальной высоте разгрузки, м; R _к— радиус вращения кузова, м; — максимальная высота черпания, м; — максимальная высота разгрузки, м; Н _р — высота разгрузки при максимальном радиусе разгрузки, м.

 

Определение параметров забоев экскаваторов. Схемы выемочно-погрузочных работ

Таблица 2

Техническая характеристика карьерных экскаваторов

Параметры	ЭКГ-5А	ЭКГ-5Д	ЭКГ-5У	ЭКГ-8Ус	ЭКХ-8У	ЭКГ-10	ЭКГ-12	ЭКГ-12Ус	ЭКГ-12В	ЭКГ-15	ЭКГ-20А	ЭКГ-12К	ЭКГ-18Р	ЭКГ-20К	ЭКГ-32Р	ЭКГ-35К	ЭКГ-50Р
Вместимость ковша, м3: основного	5,2	5,2						12,5
Максимальный радиус черпания на уровне стояния Rч.у., м	9,0	9,0	14,5	13,5		12,6	14,3	17,8	14,3	15,6	14,2						16,5
Максимальный радиус черпания , м	14,5	14,5	23,7	19,8	34,0	18,4				22,6	23,4
Максимальный радиус разгрузки м	12,65	12,65	22,1	17,9	31,6	16,3	18,5	25,8	18,5	20,0	20,9		19,5	19,5	20,5	20,5	21,5
Высота разгрузки при максимальном радиусе разгрузки, Hp, м	5,0	5,0	9,4	7,7	13,2	5,7	7,3	9,58	7,3	7,6		7,8	7,7	7,5	7,7	7,7	7,9
Максимальная высота черпания , м	10,3	10,3	22,2	17,6	28,5	13,5		20,7		15,8			15,5	15,5			16,5
Радиус разгрузки при максимальной высоте разгрузки, Rр, м	11,8	11,8	21,2		30,7	15,4	17,4	25,0	17,4	19,5	18,2	16,3	18,8	18,8	19,7	19,7	20,7
Максимальная высота разгрузки , м	6,7	6,7	17,5	12,5		8,6		15,8			11,5
Радиус вращения кузова Rк, м	5,25	6,7	7,78	7,78	10.02	7,78	9,3		9,3		9,6	-	-	-	-	-	-
Продолжительность цикла, с
Рабочая масса экскаватора, т

	Рис. 3	Выемка пород торцовым забоем с нижней погрузкой (рис. 3).   • Высота уступа (забоя) м; • Ширина нормальной заходки А = (1,5 1,7) R чу,м. Шаг переукладки железнодорожного пути будет равен ширине заходки экскаватора. 1.3. Выемка пород торцовым забоем с верхней погрузкой (рис. 4). • Высота уступа Ну= -(h в + l),м, где h в — высота вагона и верхнего
Рис. 4	строения пути (при расче­тах можно принимать в пределах 3,5 4,1 м); l — безопасный зазор между открытым днищем ковша и кузовом транспортно­го средства (l = 0,5 0,7 м). • Ширина заходки: А = (1,5 1,7) R чу. На основании выполненных расчетов Вами выбираетсяи изображаетсясхема выемочно-погрузочных работ в масштабах 1: 500 и 1:5000 ( рис. 3 или 4 с учетом рис.2) с указанием всех

необходимых размеров и производится расчет производительности одноковшовых экскаваторов.

Определение производительности одноковшовых экскаваторов (механических лопат и драглайнов)

1. Паспортная производительность экскаватора

Q _п=(3600/ t _ц) Е, м³/ч,

где t _ц— теоретическая (паспортная) длительность цикла экс­каватора, (принимается по технической характеристике экска­ватора), с;

Е — вместимость ковша экскаватора, м³.

2.Техническая производительность экскаватора

При расчете технической производительности необходи­мо учитывать, что фактическая длительность цикла будет больше теоретической, т.е.

= (1,2 1,3) t _ц.

Тогда Q _т=(3600 Еk _н.к/ k _т.в=(3600 Е / ) k _э k _т.в, м³/ч,

где k _э— коэффициент экскавации (k _э= k _н.к/k_р.к);

k _н.к— коэф­фициент наполнения ковша;

k_р.к— коэффициент разрыхления породы в ковше;

k _т.в— коэффициент, учитывающий техноло­гию выемки породы.

Значения k _н.к, k_рк, k _т.в следует принимать из табл. 3, 4, 5 в зависимости от вместимости ковша экскаватора и диаметра куска. Диаметр среднего куска горной породы () выбирается произвольно.

Таблица 3