«университет (НПИ) имени М. И. Платова Ю.В. Горлов, В.Б. Раева ПРОЦЕССЫ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ Учебно-методическое пособие к практическим занятиям, курсовому проектированию и ...»
Министерство образования и науки Российской Федерации
Южно-Российский государственный политехнический
университет (НПИ) имени М. И. Платова
Ю.В. Горлов, В.Б. Раева
ПРОЦЕССЫ
ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ
Учебно-методическое пособие
к практическим занятиям,
курсовому проектированию
и самостоятельной работе студентов
Новочеркасск
ЮРГПУ (НПИ)
УДК 622.271(076.5)
ББК 33.22
Рецензент -доктор технических наук, профессор кафедры «Горное дело»
Игнатов Виктор Николаевич Горлов Ю.В., Раева В.Б .
Процессы открытых горных работ: методические указания к практическим занятиям, курсовому проектированию и самостоятельной работе студентов/ Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М. И. Платова. - Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ), 2017. – 60с .
В данном издании представлены методические указания к практическим занятиям, курсовому проектированию и самостоятельной работе по курсу «Процессы открытых горных работ». Рассматриваются способы расчета основных производственных процессов открытых горных работ – подготовка горных пород к выемке, выемочно-погрузочные и транспортные работы, отвалообразование. Приводятся таблицы и формулы для определения эксплуатационной производительности основного горного оборудования Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по учебной программе специальности 21.05.04 Горное дело, специализации «Открытые горные работы» .
УДК 622.271(076.5) Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, 2017
1. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ, ИХ НАИМЕНОВАНИЕ
И ОБЪЕМ В ЧАСАХ
Таблица 1. Темы занятий Форма № Наименование тем занятий Литература контроля Выбор способа подготовки горных пород к выемке Опрос 1 1-3 Расчет механического рыхления Опрос 2 1-3 Выбор оптимального типа бурового станка и расчет Опрос 3 1-3 параметров БВР Технологические расчеты выемки пород скрепераОпрос 4 1-3 ми, погрузчиками, бульдозерами Технологические расчеты выемки пород скреперПрактическое занятие № 1
ВЫБОР СПОСОБА ПОДГОТОВКИ ГОРНЫХ ПОРОД
К ВЫЕМКЕ Подготовка горных пород к выемке производится с целью обеспечения безопасности горных работ, качества добываемого сырья, технической возможности и наилучших условий применения технических средств в последующих процессах. Подготовка включает осушение горных пород, подлежащих извлечению в данный период разработки (при экскаваторном способе механизации), разупрочнение и изменение их агрегатного состояния, разрушение (разрыхление) породного массива и другие виды воздействия на горные породы для облегчения их разработки .Способ подготовки горных пород к выемке зависит, прежде всего, от вида, агрегатного состояния и физических свойств пород в массиве, мощности предприятия, наличия технических средств, предъявляемых требований к качеству добываемого сырья, а также от природных условий производства работ. Удельные затраты на подготовку горных пород к выемке в общих затратах на разработку изменяются от 5 до 40 % .
Выемка мягких связных, песчаных, естественно мелкоразрушенных пород и щебеночно-гравийной массы в обычном состоянии успешно производится всеми видами выемочно-погрузочного оборудования (подготовка совмещена с выемкой в пространстве, времени и по средствам механизации). При гидравлическом способе совмещенные подготовка и выемка пород заключаются в непосредственном размыве их струей воды .
Выемка плотных и наименее прочных полускальных пород также может осуществляться непосредственно из массива выемочными машинами с повышенными усилиями резания. Если развиваемые усилия выемочных машин недостаточны, подготовка таких пород к выемке заключается в предварительном механическом разрыхлении или в редких случаях взрывании .
При гидравлическом способе предварительная подготовка плотных пород осуществляется путем напорного или безнапорного водонасыщения, механического рыхления или взрывным способом .
Мерзлые плотные породы только при небольших отрицательных температурах могут разрабатываться непосредственно выемочными машинами с повышенными усилиями резания; как правило, они требуют подготовки механическим или взрывным способом или предварительного оттаивания. Применяются также методы предохранения пород от промерзания .
Полускальные хрупкие и очень хрупкие породы могут успешно и экономично подготавливаться к выемке посредством механического разрыхления (бульдозерно-рыхлительный агрегат) .
Скальные и полускальные породы обычно подготавливаются к выемке взрывным способом. Процессами подготовки в этом случае являются бурение скважин (шпуров) и взрывание .
Практическое занятие № 2
РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОГО РЫХЛЕНИЯ
Механическое рыхление эффективно при разработке пород с крепостью f = 1…3 независимо от трещиноватости, с f = 4…5 при сильной и средней трещиноватости, с f = 6…8 при весьма сильной трещиноватости. Существуют графики эффективности работы рыхлителей, рассчитанные по скорости распространения сейсмических волн в горных породах .1. Сменная эксплуатационная производительность рыхлителя (Пр, м3/смену):
- при параллельных проходах Пр = 3600Тсм·С·hэ·Ки·n / [1/v + t/(L·n)],
- параллельно-перекрестных Пр = 3600Тсм·hЗ·Ки·n / [(1/С + 1/С1)/v + T/n (1/(C·L) + 1/(C1·L1))], где С – расстояние между параллельными проходами рыхлителя, м;
С1= (1,2…1,5)С – расстояние между перекрестными проходами рыхлителя, м; hэ – глубина эффективного рыхления, м; hЗ – глубина заглубления зуба рыхлителя, м; Ки = 0,7…0,8 – коэффициент использования сменного времени рыхлителя; v = (0,7…0,8)v1п – рабочая скорость рыхления, м/с; v1п – скорость движения трактора на первой передаче, м/с; t = t1 + t2 + t3 – время, затрачиваемое на переезд рыхлителя на следующую борозду, с; t1 = 20…45 – время заглубления зуба рыхлителя, с; t2 = 30…40 – время маневров трактора при переезде, с;
t3 = 5…10 – время подъема зуба рыхлителя из борозды, с; L – длина параллельных проходов (оптимальная длина эксплуатационного блока L 100…300 м), м; L1 – длина перекрестного прохода (принимается в зависимости от параметров системы разработки), м; n – количество зубьев на рыхлителе .
Примечания:
1 – Условные обозначения способов бурения: ШН – шнековый, ШР – шарошечный, УВ – ударновращательный, О – огневой .
2 – В таблице указаны предпочтительный (без скобок) и возможный (в скобках) способы бурения .
3. Сменная производительность бурового станка (м/смену) без учета внеплановых простоев Пб.см = (Тсм – Тп.з – Тр.п) / ( 1/vб + tВ), где Тсм - продолжительность смены, час; Тп.з, Тр.п - продолжительность подготовительно-заключительных операций и регламентированных перерывов (Тп.з+Тр.п) = 0,5...1 часа), час; tВ - вспомогательное время на бурение 1 м скважины (для шнекового бурения tВ = 1,5...4,5 мин; шарошечного tВ = 2...4 мин; пневмоударного tВ = 4...8 мин), час .
4. Годовая производительность (м/год) бурового станка Пб.год = Пб.см ·nсм ·nр.д,
Практическое занятие № 4
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ВЫЕМКИ ПОРОД
СКРЕПЕРАМИ, ПОГРУЗЧИКАМИ, БУЛЬДОЗЕРАМИ
1.Расчет производительности скрепера. Сменная производительность колесного скрепера (Пс, м3/смену) Пс = 3600 Тсм·Ес·Кн·Ки /(Кр·tц.с), где Тсм - продолжительность смены, ч; Ес - вместимость ковша скрепера, м3; Кн, Кр - коэффициенты наполнения и разрыхления породы в ковше скрепера; Ки = Тр /(Тр +Тв +Тп.п +Тэ.п) - коэффициент использования оборудования во времени (Ки = 0,85 – при двухсменном режиме, Ки = 0,7 – при трехсменном); Тр - суммарное время безотказной работы машины, ч; Тв - суммарное время восстановления, ч; Тп.п суммарное время плановых простоев, ч; Тэ.п - суммарное время эксплуатационных простоев, ч .
Время рабочего цикла скрепера (tц.с, с):
tц.с = lн /v1 + l2/v2 + l3 /v3 + l4/v4 + tп + 2tр, где v1, v3 - скорость движения скрепера соответственно при заполнении и разгрузке ковша, м/с; v2, v4 - скорость движения м/с; l2, l4 - расстояние движения соответственно, груженного и порожнего скрепера, м; l3 = Ес /(hот·bc) - длина пути разгрузки грунта, м; hот - средняя толщина слоя отсыпки, м; tп - время переключения скоростей, с; tр - время одного разворота скрепера, с .
Расстояние набора ковша скрепера грунтом (lн, м) lн = Ес·Кн ·Кп /(0,7hc·bc·Кр), где Кн, Кр - коэффициенты наполнения и разрыхления породы в ковше скрепера (табл. 4.1); Кп - коэффициент, учитывающий потери грунта при образовании валика (Кп = 1,2); hc, bc - соответственно, толщина и ширина полосы скреперования, м (табл. 4.2 и 4.3) .
Таблица 4.1- Значения средней плотности породы и коэффициентов Кн и Кр при скреперовании для различных грунтов, т/м3 Кн Кр Грунт Сухой песок 1,5-1,6 0,6-0,7 1,1 Песок влажностью W = 12-15% 1,6-1,7 0,7-0,9 1,15-1,2 Песчано-гравийная масса, W менее 10% 1,6-1,9 0,9 1,2 Растительный грунт 1,2-1,4 1,1-1,2 1,2-1,25 Чернозем влажностью 4-6% 1,5-1,6 1,1-1,25 1,3-1,35 Супеси и суглинки влажностью 4-6% 1,6-1,8 1,1-1,2 1,2-1,4 Сухая глина 1,7-1,8 1,0-1,1 1,25-1,3 Дресва 1,8-2,2 1,0-1,1 1,6-1,7
Необходимое рабочее количество скреперов Nс = Qк.см / Пс, где Qк.см = Qк.г /(псм·Nр.д ) – сменная производительность карьера по вынимаемым скреперами породам, м3/смену; Qк.г - годовой объем скреперных работ, м3; псм - количество рабочих смен в сутки; Nр.д количество рабочих дней скрепера в году .
2. Расчет производительности пневмоколесных погрузчиков Число ковшей или циклов работы погрузчика, необходимое для загрузки транспортного средства, определяется по формуле Nк = qa·KР /(E·Kн·), где qa – грузоподъемность кузова транспорта, т; Е – геометрическая емкость ковша погрузчика, м3; Kн – коэффициент наполнения ковша погрузчика; KР – коэффициент разрыхления породы в ковше погрузчика; – объемный вес породы в целике, т/м3 .
Техническая производительность погрузчика (Пп, м3/ч) определяется по формуле Пп = 3600 Е ·Кн ·Кв /(Кр ·Тц), где Е – геометрическая емкость ковша погрузчика, м3; Тц – продолжительность полного рабочего цикла погрузчика, с;
Тц = tч + tг + tп + tр = 14 + l/v + l/v + 4, l – расстояние движения погрузчика от забоя до места разгрузки, м;
Кн – коэффициент наполнения ковша; Кр – коэффициент разрыхления породы в ковше .
Рабочий парк погрузчиков, необходимый для обеспечения заданной годовой производительности карьера, определяется по формуле Nп = (Q·kн.р·Тц)/(nсм·nд·Тсм·Кв·Р), где Q – годовая производительность карьера, т; kн.р – коэффициент неравномерности работы карьера, kн.р = 1,1; Тц – продолжительность полного погрузочного или погрузочно-транспортного цикла, ч; псм – число смен работы погрузчиков в сутки; nд – число дней работы погрузчика в году; Тсм – продолжительность рабочей смены, ч; Кв – коэффициент использования погрузчика по времени в течение смены, Кв = 0,8…0,9; Р – номинальная грузоподъемность погрузчика, т .
3. Расчет производительности бульдозера Сменная производительность бульдозеров в плотном теле (Пб, м3/см) при выемке пород с перемещением определяется по формуле:
Пб = 3600Тсм ·Vб·Ку·Ко·Кп·Кв / (Кр·Тц), где Тсм – продолжительность рабочей смены, ч; Vб – объем грунта в разрыхленном состоянии, перемещаемый отвалом бульдозера, м3:
Vб = l·h·a /2;
l – длина отвала бульдозера, м; h – высота отвала бульдозера, м; а – ширина призмы перемещаемого грунта, м:
a = h/tg,
– угол естественного откоса грунта ( = 30…40°); Ку – коэффициент, учитывающий уклон на участке работы бульдозера:
Уклон, % ±0 -20 и более +10 +20 20 -10 Ку 1 0,95 0,8 0,6 1,1 1,3 Ко – коэффициент, учитывающий увеличение производительности бульдозера (Ко = 1 – обычный отвал; Ко = 1,15 – при работе с открылками, отвал ящичного типа); Кп = 1 – l2· – коэффициент, учитывающий потери породы в процессе ее перемещения, = 0,004…0,008 – коэффициент, учитывающий связность пород (большее значение для рыхлых сухих пород); Кв – коэффициент использования бульдозера во времени (Кв = 0,8; при перемещении взорванной скальной породы
Кв = 0,75); Кр – коэффициент разрыхления грунта; Тц – продолжительность одного цикла бульдозера, с:
Тц = l1/v1 + l2/v2 + (l1 + l2)/v3 + tп + 2tр, здесь l1 – длина пути формирования призмы волочения, м; v1 – скорость движения бульдозера при наборе грунта, м/с; l2 – расстояние транспортирования грунта, м; v2 – скорость движения бульдозера с грунтом, м/с; v3 – скорость холостого (обратного) хода, м/с; tп – время переключения скоростей, с; tр – время одного разворота бульдозера, с .
Значения расчетных величин приведены в табл. 4.4 .
Производительность бульдозеров при планировочных работах (Ппл, м2 в смену) определяется по формуле Ппл = 3600Тсм L (l sin – c) Kв : [n (L/v + tр)], где L – длина планируемого участка, м; – угол установки отвала бульдозера к направлению его движения; с – ширина перекрытия смежных проходов, с=0,3…0,5 м; п – число проходов бульдозера по одному месту; п = 1…2; v – средняя скорость движения бульдозера при планировке, соответствующая обычно первой или второй передаче трактора, м/с; tр – время, затрачиваемое на развороты при каждом проходе, с .
Практическое занятие № 5
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ВЫЕМКИ ПОРОД
СКРЕПЕРНЫМ КОМПЛЕКСОМ
Скреперный комплекс - комплект землеройно-транспортирующих и рыхлительных машин, основной машиной которого является самоходный скрепер. Кроме скреперов в скреперный комплекс в зависимости от условий применения и требуемой технологии работ входят тракторы-толкачи (или рыхлительно-бульдозерные агрегаты) и автогрейдеры. Иногда для уплотнения отсыпанного мягкого грунта в состав скреперного комплекса включают катки .Расчет сменной производительности и рабочего парка скреперов приведен в практической работе №4 .
Парк толкачей для скреперов определяется по формуле Nт = Nс ·tц.т /tц.с, где tц.т = 1,4 t1 + tт – продолжительность цикла одного толкача, мин; tт
- время на подход толкача к скреперу, tт = 0,3…1 мин; t1= lн /v1 – время загрузки скрепера, мин .
Возможное число скреперов в забое, загружаемых с помощью толкача составит Nс.з = tц.с /tц.т .
Производительность скреперного забоя (Qс.з, м3/смену) Qс.з= Nс.з·Пс = Nс·Пс .
Количество скреперных забоев nз = Qк.см / Qс.з .
Парк грейдеров (Nгрд) на карьере (табл. 17) (0,13…0,14) Nс, при Nс 20 Nгрд = (0,11…0,12) Nс, при 20 Nс 50 (0,09…0,10) Nс, при Nс 50 или Nгрд = nз + nвыезд, где nвыезд - количество специализированных выездов для скреперов на расстоянии более 0,5…0,6 км друг от друга .
Применение катков-уплотнителей при проектировании скреперного комплекса следует предусматривать:
- при укладке разрабатываемых грунтов в дамбы, насыпи дорог, сооружения, возведение которых требует послойного уплотнения грунтов;
- высокой влажности (18…25%) глинистых грунтов, склонных после укладки в отвал к образованию колеи, оплыванию и т.п.;
- для уплотнения рыхлых влажных грунтов на отвалах и реже на трассах движения скреперов, если не обеспечивается требуемая несущая способность грунта 0,3…0,5 МПа .
Рабочий парк катков-уплотнителей Nк = Qуп ·nп.к /( hу. с·bк ·vк·Тсм·Ки), где Qуп - объем грунта, подлежащий уплотнению, м3/смену; nп.к - число проходов катка по одной полосе (устанавливается опытным путем, nп.к 4…10); hу.с - толщина слоя уплотнения (табл. 5.2), м; bк - ширина полосы, уплотняемой за один проход, м; vк - рабочая скорость движения катка, м/ч; Ки - коэффициент использования сменного времени катком .
При необходимости складирования грунтов, требующих уплотнения, следует предусматривать один каток-уплотнитель на каждый отвал или два уплотнителя на каждую крупную дамбу, насыпь дороги или другое инженерное сооружение .
Ширина рабочей площадки (рис.5.1) скреперного забоя (Aс, м) определяется принятой технологией горных работ и может состоять из полос:
- скреперования В1;
- рыхления В2 (при необходимости предварительного рыхления грунта);
- транспортной В3 (для транзитного движения различного оборудования);
- дренажной В4 (для размещения дренажных выработок) .
Ширина полос В1, В2, В3 должна быть унифицированной:
В1= В2 = В3 = nпр.с (bc + аг), где nпр.с - количество проходов скрепера в одной полосе (nпр.с 2…4);
аг - ширина гребня между смежными проходами скрепера (аг = 0,5…1,5 м) .
Ширина дренажной полосы определяется по формуле В4 = 2 mi·hк, где hк - глубина водоотводной канавы, м; mi - крутизна (уклон) откоса канавы (i = 1: mi) .
Длина рабочего забоя-площадки для скрепера (Lз, м) должна быть кратной расстоянию набора грунта в ковш.
Для обеспечения эффективной работы рыхлителя длина забоя должна составлять не менее 50 м:
Lз = n ·lн 50 м, где n – целое число, n = 2…4 .
Расчетное количество экскаваторов Nэ.р = (Пк·Кн.п )/(Нэ·Ки.в ), где Пк - производительность карьера в смену, м3; Кн.п - коэффициент неравномерности подачи транспорта под погрузку (для автосамосвалов Кн.п = 1,1); Ки.в - коэффициент использования оборудования завода во времени .
Количество резервных (подменных) экскаваторов Nэ.и = Nэ.р( Д – а) /а, где Д - количество инвентарных дней работы экскаватора в году [365
– (праздники + выходные + простои по климатическим условиям)], дней; а - число полных рабочих дней в году, определяется по табл. 6.5 или по формуле а = (Д ·Рц) /(Рц + п·T );
Рц - межремонтный цикл (табл. 6.6), маш.-ч; п - количество суток простоев в ремонтах на протяжении полного ремонтного цикла (табл .
6.6); T - количество часов работы экскаватора в сутки, ч .
Резерв не предусматривается для мощных шагающих драглайнов, роторных экскаваторов и при сезонной работе оборудования .
Рис. 6.1 Паспорт экскаваторного забоя в крепких породах Практическое занятие № 7
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ВЫЕМКИ ПОРОД МНОГОКОВШОВЫМИ ЭКСКАВАТОРАМИ .
РАЗРАБОТКА ПАСПОРТА ЗАБОЯ
Эксплуатационная производительность многоковшового экскаватора (Qсм, м3/смену) Qсм = 60Е·np·Кн·Тсм·Ки/Кр, где Е - вместимость ковша экскаватора, м3; np - количество разгрузок в минуту; Кн - коэффициент наполнения ковша; Кр - коэффициент разрыхления пород в ковше; Тсм - продолжительность рабочей смены, ч; Ки - коэффициент использования экскаватора во времени .При использовании многоковшовых экскаваторов применяют схемы работы во фронтальном и торцовом забоях (роторный - с верхним, цепной – с верхним и нижним черпанием) .
Основными линейными параметрами забоя роторного экскаватора являются: высота слоя выемка - h, высота уступа - Ну, ширина заходки - А, углы откоса уступа - и забоя - з .
Рис. 7. 1 Схема к расчету торцевого забоя роторного экскаватора
Выемка горной массы роторным экскаватором из забоя производится вертикальными, горизонтальными или комбинированными стружками .
Высота вертикальных стружек является высотой слоя выемки h .
Обычно она постоянна и по условиям устойчивости слоя выемки находится в пределах h = (0,5…0,7)dр, где dр – диаметр роторного колеса. Так как время вспомогательных операций сокращается при уменьшении числа слоев, при заданной высоте уступа Ну необходима максимально возможная толщина слоя выемки .
Высота (длина) горизонтальных стружек также находится в пределах h = (0,5…0,7)dр при h = 0,7dр высота слоя выемки равна примерно половине диаметра роторного колеса .
При выемке вертикальными стружками максимальная высота уступа (Ну.max, м) Ну.max = Lс sin в + c + h – 0,5dр, где Lс – длина роторной стрелы, м; с – высота закрепления опорного шарнира стрелы, м; в – угол подъема стрелы экскаватора, градус .
При выемке горизонтальными стружками возможная высота уступа меньше на величину h .
Угол откоса уступа принимают в соответствии с физикотехническими характеристиками разрабатываемых пород. Угол откоса забоя з по условиям краткосрочной устойчивости может быть на 5-10° больше угла откоса уступа .
Максимальная ширина заходки роторного экскаватора (Аmax, м) с невыдвижной стрелой Аmax = (Lc·sin в + a)sin в + (Lc·sin н + a)sin н – (Ну – h) ctg, Аmax = 1,5Rч.max – Ну ctg, где a – расстояние от опорного шарнира роторной стрелы до оси вращения экскаватора, м; в - угол поворота роторной стрелы в сторону уступа при отработке верхнего слоя, градус; н - угол поворота роторной стрелы в сторону выработанного пространства при отработке нижнего слоя, градус; в, н – соответственно углы подъема и наклона стрелы; Rч.max - максимальный радиус черпания экскаватора, м .
Практическое занятие № 10
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ И РАСЧЕТЫ
ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД КАРЬЕРНЫМИ
АВТОСАМОСВАЛАМИ. ВЫБОР ТИПА АВТОСАМОСВАЛОВ
И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНВЕНТАРНОГО ПАРКА
1. Техническая производительность автосамосвала (Па, м3/ч) определяется по формуле Па = 60 Vн / Тр,
Практическое занятие № 14
ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ОСНОВНОГО
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПО ОСНОВНЫМ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ПРОЦЕССАМ
В КАРЬЕРЕ При открытой разработке месторождений полезных ископаемых к основным производственным процессам относятся: подготовка горных пород к выемке; выемка и погрузка в средства транспорта или отвал; транспортирование горной массы к отвалам, складам, бункерам заводов, ж.д. станциям; отвалообразование или складирование; переработка и обогащение .Каждому основному процессу сопутствуют вспомогательные операции .
Процессы открытых горных работ необходимо организовывать так, чтобы отдельные операции (во времени и пространстве) были связаны единой технологической схемой .
Структура комплексной механизации открытых горных работ включает в себя комплект горного, транспортного, вспомогательного и дробильно-сортировочного оборудования взаимно увязанной мощности, обеспечивающий планомерное перемещение вскрышных пород из забоев на отвалы, а полезного ископаемого – к складам или потребителям .
Основаниями к выбору структуры комплексной механизации вскрышных и добычных работ на карьерах служат следующие факторы:
- природные – крепость горных пород; форма, размеры и условия залегания ПИ; климатические условия района и топография карьерного поля; вид и назначение добываемого ПИ;
- технологические и технические – производственная мощность (производительность) предприятия, наличие и возможность приобретения основных видов горного и транспортного оборудования, возможные источники энергоснабжения и водоснабжения и др.;
- организационные – наличие и возможность привлечения квалифицированных кадров; годовой, недельный и суточный режимы работы; сроки строительства и освоения производственных мощностей;
возможности подведения энергии, воды и доставки оборудования и др.;
- экономические – размер капитальных затрат; возможная величина себестоимости продукции и размер возможной прибыли; производительность труда и др .
Рекомендуемая проектная вместимость ковша скрепера (Ес, м3) Ес = 8,43 + 4,96 Qс.г + 1,93 Lтр, где Qс.г - годовой объем скреперных работ, млн. т; Lтр - расстояние транспортирования в одном направлении, км .
Проектная мощность трактора-рыхлителя (Wр, кВт) Wр = 0,117vк – 29, где vк - скорость распространения сейсмической продольной волны в куске породы (см. табл.3), vк 1000(f/0,45)0,5, м/с .
Мощность трактора толкача для скрепера (Wт, кВт) при разработке разрыхленных глинистых пород ( = 1,6…2 т/м3) в немерзлом и мерзлом состояниях Wт = 8Ес + 80 .
Рациональная грузоподъемность (qп, т) фронтального пневмоколесного погрузчика:
- при работе в качестве выемочно-погрузочного оборудования qп = 3,58Vп + 4,71,
- при работе в качестве выемочно-транспортно-погрузочного оборудования и расстоянии транспортирования до 0,5 км qп = 4,957Vпт + 10,857, где Vп, Vпт - объемы погрузочных и погрузочно-транспортных работ, млн. т/год .
При расстоянии транспортирования до 5 км рациональное соотношение вместимости кузова автосамосвала Vа и емкости ковша экскаватора (погрузчика) Е n = Vа / Е = 3…6 .
Для ж.-д. думпкара n = 4…8 .
Рациональное количество карьерных автосамосвалов (Nа), которые можно прикрепить к одной погрузочной машине (экскаватор, погрузчик) Nа = Трейса/Тп, где Трейса - время одного рейса автосамосвала, мин.; Тп - время загрузки автосамосвала, мин .
2. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Тема курсового проекта: «Расчет основных производственных процессов в условиях …» (наименование разрабатываемого месторождения – объекта проектирования) .Объект курсового проектирования определяется либо местом прохождения первой производственной практики, либо индивидуальным заданием руководителя. Под объектом курсового проектирования понимается карьер с его горно-геологическими и техническими условиями разработки .
В проекте на основе знаний физико-механических свойств горных пород, горно-геологических условий залегания в карьере, выбранного режима работы и производственной мощности предприятия по полезному ископаемому и вскрышным породам, рассчитывается производительность выбранного горного оборудования и определяется их рабочий парк. Разрабатываются технологические схемы работы и паспорта забоев, определяются элементы системы разработки для рабочих площадок в карьере .
Порядок выполнения проекта и содержание пояснительной записки. Проект состоит из пояснительной записки и графической части. Пояснительная записка выполняется в рукописном или печатном вариантах в соответствии с требованиями к оформлению текстовых документов в ЮРГПУ (НПИ). В пояснительной записке помещается бланк задания на курсовой проект, подписанный руководителем проекта и зав. кафедрой. Пояснительная записка содержит около 25страниц рукописного или печатного текста в формате А4, включая поясняющие чертежи, необходимые расчеты, схемы и эскизы, список используемой литературы.
Структура расчетно-пояснительной записки курсового проекта должны быть следующей:
Титульный лист .
Задание на курсовой проект, подписанное руководителем .
Содержание .
Введение .
Основная часть, состоящая из разделов:
1. Общие сведения о месторождении и карьере (физикомеханические и технологические свойства горных род, горногеологические условия залегания пород, режим и производственная мощность предприятия, размеры и рельеф карьерного поля, климатические условия);
2. Подготовка горных пород к выемке (выбор способа подготовки горных пород к выемке, выбор оборудования, технологических схем, расчет производительности оборудования и их потребного парка, расчет паспорта буровзрывных работ);
3. Выемочно-погрузочные работы (выбор, расчет производительности экскаватора);
4. Транспортирование горной массы (выбор и расчет карьерного транспорта);
5. Отвальные работы (подбор оборудования и расчет отвалообразования);
6. Взаимная связь и планирование процессов .
Заключение .
Список литературы .
Графическая часть содержит один лист чертежей формата А1 (выполненном в соответствии с требованиями к чертежам горной графики ГОСТ 2.850-75…ГОСТ 2.857-75). Графическая часть выполняется карандашом, тушью или с помощью компьютерной графики .
Масштабы изображений паспортов забоев и рабочих площадок могут быть 1:100, 1:200, 1:500. Лист оформляется рамкой и угловым штампом установленного образца в соответствии с ГОСТ Р 21.1101-2009 .
Рабочее поле чертежа используется полностью .
На листе графической части могут быть представлены:
- паспорт подготовки горных пород к выемке, схема обуривания блока, параметры расположения скважин, конструкция скважинных зарядов, схема монтажа взрывной сети при короткозамедленном взрывании;
- паспорта забоев при производстве выемочно-погрузочных работ, зачистки плодородного слоя почв, кровли и подошвы пласта полезного ископаемого, бульдозерных и скреперных работ;
- план и разрез части рабочего борта карьера с расстановкой бурового, выемочно-погрузочного и вспомогательного оборудования на экскаваторном блоке с указанием размеров рабочих блоков;
- паспорт отвальных работ;
- схемы разъездов и обменных пунктов;
- схемы работ по перемещению карьерных путей или выполнение других вспомогательных работ по согласованию с руководителем курсового проекта и т.п .
Окончательное содержание, состав чертежей и расчетнопояснительной записки согласовывается с руководителем курсового проекта .
Задания для самостоятельного изучения и конспектирования 5-й семестр
Тема 1. Рассмотреть следующие вопросы:
- паровой, дизельный и электрический двигатели для горной техники;
- автоматизация и компьютеризация производства горных работ;
- понятие о карьере, его элементах и параметрах .
Тема 2. Рассмотреть следующие вопросы:
- организация буровых работ;
- вспомогательные работы при бурении;
- пневмо и гидромолоты, бутобои;
- фрезерные карьерные экскаваторы .
Тема 3. Рассмотреть следующие вопросы:
- коэффициент разрыхления и наполнения ковша;
- безопасность работ выемочно - транспортирующих машин .
Тема 4. Рассмотреть следующие вопросы:
- классификация выемочно-погрузочного оборудования;
- технологические и рабочие параметры прямых механических лопат;
- технологические и рабочие параметры драглайнов и обратных мехлопат .
6-й семестр
Тема 5. Рассмотреть следующие вопросы:
- правила безопасности при работе железнодорожного транспорта;
- достоинства и недостатки железнодорожного транспорта;
- целесообразность применения железнодорожного транспорта на карьерах .
Тема 6. Рассмотреть следующие вопросы:
- канатный скиповой подъемник, условия применения;
- канатная подвесная дорога, условия применения .
Тема 7. Рассмотреть следующие вопросы:
- сущность процесса отвалообразования;
- отвалообразование при автомобильном транспорте;
- отвалообразование при железнодорожном транспорте;
- транспортно-отвальный мост;
- усреднительные склады, перегрузочные пункты .
Контрольные вопросы (5 семестр)
1. Способы разработки месторождений твердых полезных ископаемых .
2. Понятие о карьере, его элементах и параметрах .
3. Технологическая характеристика горных пород. Классификация пород по относительной трудности разрушения .
4. Способы подготовки горных пород к выемке. Их сущность. Механическое рыхление горных пород .
5. Методы взрывных работ. Способы и средства инициирования зарядов .
6. Технологические требования к качеству взрывного рыхления пород. Расход взрывчатых веществ, взрываемость горных пород .
7. Буримость горных пород. Буровые станки и технология бурения взрывных скважин. Расчет производительности буровых станков и их количества .
8. Параметры взрывных скважин, конструкция зарядов .
9. Принципы расчета основных параметров скважинных зарядов .
10. Расположение и схемы коммутации скважинных зарядов .
11. Механическое дробление негабаритных кусков породы. Вторичное взрывание .
12. Производственные процессы добычи природного камня .
13. Основные и вспомогательные процессы открытых горных работ .
14. Выемочно-погрузочное оборудование и технологические схемы выемки и погрузки .
15. Типы забоев и заходок, их параметры .
16. Выемочно-транспортирующие машины: типы, марки, области применения .
17. Выемка пород одноковшовыми погрузчиками. Схемы работы, производительность .
18. Выемка пород скреперами, технологические параметры и производительность .
19. Выемка пород бульдозерами. Технологические схемы работы, производительность .
20. Скреперный комплекс, порядок и схемы работы .
21. Вспомогательные процессы при работе выемочнотранспортирующих машин .
22. Основы безопасности при выемочно-погрузочных работах самоходными выемочно-транспортирующими машинами .
23. Классификация одноковшовых экскаваторов, их основные рабочие параметры .
24. Технологическая оценка экскаваторов цикличного действия: типы, марки .
25. Выемка мягких и плотных горных пород карьерными мехлопатами. Параметры забоев .
26. Паспорт забоя одноковшового экскаватора в мягких породах .
27. Раздельная выемка рыхлых пород одноковшовыми экскаваторами .
28. Производительность одноковшовых экскаваторов .
29. Выемка взорванных крепких пород карьерными мехлопатами .
Параметры забоев .
30. Раздельная выемка крепких пород .
31. Выемка пород драглайнами их технологическая оценка, типы, марки .
32. Типы и параметры забоев при работе драглайнов, условия их применения. Производительность драглайнов .
33. Технологическая оценка экскаваторов непрерывного действия:
типы, марки .
34. Выемка горных пород многочерпаковыми экскаваторами, типы забоев и их параметры. Производительность экскаваторов .
35. Вспомогательные работы при выемке и погрузке горной массы .
36. Нарисуйте схему расположения и основные расчетные параметры 3-х рядов вертикальных скважинных зарядов при взрывании уступа .
37. Нарисуйте схему расположения и основные расчетные параметры 2-х рядов наклонных скважинных зарядов при взрывании уступа .
38. Нарисуйте схему расположения и основные расчетные параметры 2-х рядов наклонных парно-сближенных скважинных зарядов при взрывании уступа .
39. Нарисуйте возможные схемы коммутации скважинных зарядов при однорядном их расположении .
40. Нарисуйте возможные схемы коммутации скважинных зарядов при многорядном их расположении .
41. Нарисуйте паспорт забоя для самоходного скрепера при проходке разрезной траншеи .
42. Нарисуйте паспорт бульдозерного забоя при снятии (зачистке) плодородного слоя почв .
43. Нарисуйте паспорт забоя для фронтального пневмоколесного погрузчика .
44. Нарисуйте паспорт экскаваторного забоя в рыхлых (мягких) породах (прямая лопата) .
45. Нарисуйте паспорт экскаваторного забоя в рыхлых (мягких) породах (обратная лопата) .
46. Нарисуйте паспорт экскаваторного забоя в скальных породах (прямая лопата) .
47. Нарисуйте паспорт экскаваторного забоя в скальных породах (обратная лопата) .
48. Нарисуйте схемы работы драглайна при перевалке вскрыши во внутренний отвал .
Контрольные вопросы (6 семестр)
1. Карьерные грузы и средства их перемещения .
2. Грузооборот и грузопотоки карьера .
3. Технологическая оценка видов карьерного транспорта .
4. Характеристика подвижного состава и пути железнодорожного транспорта .
5. Особенности эксплуатации карьерного железнодорожного транспорта .
6. Подвижной состав .
7. Путевое развитие на уступах карьера и на отвалах .
8. Основы организации движения составов .
9. Расчет полезной массы поезда .
10. Расчет пропускной способности пути, производительности и парка подвижного состава .
11. Путевые работы на железнодорожном транспорте. Передвижка и переукладка путей .
12. Передвижка и переукладка пути путепередвигателями цикличного и непрерывного действия, турнодозерами, кранами .
13. Снегозащита путей, обслуживание контактной сети, борьба с прилипанием и примерзанием пород .
14. Основы безопасности при работе ж.-д. транспорта .
15. Перемещение пород конвейерами. Технологическая характеристика и параметры конвейеров .
16. Технологическая характеристика и параметры транспортноотвальных механизмов и перегружателей .
17. Схемы конвейерных линий в карьере и на отвале .
18. Техническая производительность конвейеров .
19. Перемещение конвейеров в карьере и на отвале .
20. Специальный карьерный транспорт. Карьерные рудоспуски и рудоскаты .
21. Канатные подъемники .
22. Кабельные краны, канатные скреперы и экскаваторы-билайн .
23. Вспомогательные работы на карьерном транспорте .
24. Основы безопасности при работе автомобильного и конвейерного карьерного транспорта .
25. Автомобильный транспорт. Характеристика подвижного состава .
Типы и марки автосамосвалов .
26. Характеристика и параметры карьерных автодорог .
27. Обмен автосамосвалов в забоях и на отвалах .
28. Расчет производительности автосамосвалов и парка подвижного состава .
29. Пропускная и провозная способность карьерных дорог .
30. Строительство, содержание и ремонт карьерных автодорог .
31. Отвалообразование при железнодорожном транспорте. Типы отвалов .
32. Создание пионерных насыпей .
33. Отвалообразование при железнодорожном транспорте с помощью экскаваторов .
34. Абзетцерное отвалообразование .
35. Плужное и гидравлическое отвалообразование при железнодорожном транспорте .
36. Отвалообразование с помощью бульдозеров, скреперов и одноковшовых погрузчиков при железнодорожном транспорте .
37. Отвалообразование при автомобильном транспорте. Параметры и паспорта отвалов .
38. Отвалообразование при конвейерном транспорте. Параметры и паспорта отвалов .
39. Вспомогательные процессы при отвалообразовании .
40. Правила безопасности при производстве отвальных работ .
41. Комбинированный карьерный транспорт .
42. Сочетание автомобильного и железнодорожного транспорта .
43. Сочетание автомобильного и конвейерного видов транспорта с наклонными и крутонаклонными конвейерами .
44. Перегрузочные пункты при различных видах транспорта .
45. Нарисуйте схему экскаваторного отвала (мехлопата) при железнодорожном транспорте .
46. Нарисуйте схему экскаваторного отвала (драглайн) при железнодорожном транспорте .
47. Нарисуйте схему бульдозерного отвала при железнодорожном транспорте .
48. Нарисуйте схему отвала с использованием консольного отвалообразователя при конвейерном транспорте .
49. Нарисуйте схему отвала с использованием транспортноотвального моста при конвейерном транспорте .
50. Нарисуйте схему строительства экскаватором пионерной насыпи для ж.-д. отвала из пород резерва .
51. Нарисуйте паспорт бульдозерного отвала при автомобильном транспорте .
52. Нарисуйте паспорт 2-х ярусного бульдозерного отвала при автомобильном транспорте .
53. Нарисуйте схему эстакадного перегрузочного пункта для комбинированного транспорта .
54. Нарисуйте расчетную схему для определения ширины транспортной бермы .
55. Нарисуйте расчетную схему для определения ширины въездной полутраншеи .
56. Нарисуйте расчетную схему для определения ширины въездной траншеи .
Контрольные вопросы (7 семестр)
1. Технологическая и организационная связь работы горного оборудования в карьере .
2. Грузооборот и грузопотоки в карьерах .
3. Технологические схемы работы основного горного оборудования .
4. Понятие о комплексах горного и транспортного оборудования .
5. Структуры комплексной механизации в карьерах .
6. Классификация структур комплексной механизации .
7. Параметрическая и экономическая взаимосвязь процессов открытых горных работ .
8. Обеспечение качества полезных ископаемых в процессе добычных работ .
9. Усреднение руд, усреднительные склады. Перегрузочные пункты .
10. Общие принципы организации технологических процессов на открытых горных работах .
11. Организация буровых и взрывных работ .
12. Особенности организации выемочно-транспортных работ при железнодорожном транспорте .
13. Особенности организации выемочно-транспортных работ при автомобильном транспорте .
14. Особенности организации выемочно-транспортных работ при конвейерном транспорте .
15. Производительность комплексов карьерного оборудования .
16. Режим работы горного оборудования .
17. Принципы и порядок планирования объемов работ по технологическим процессам открытых горных работ .
18. Области применения природного камня .
19. Основные разновидности камня .
20. Требования к качеству стенового и облицовочного камней, их технологические характеристики .
21. Особенности разработки и способы подготовки природного камня к выемке .
22. Добыча стенового и мягкого облицовочного камня .
23. Добыча камня средней и большой прочности .
24. Механические, физико-технические и комбинированные способы подготовки камня к выемке .
25. Взрывные способы подготовки природного камня к выемке .
26. Особенности выемочно-погрузочных работ природного камня .
27. Гидромеханизированный способ разработки обводненных месторождений песка (рыхлых пород) с помощью плавучих земснарядов .
28. Отвалообразование при гидромеханизированном способе разработки (карты намыва) .
29.Нарисуйте схему разработки обводненных песков гидромеханизированным способом .
30.Нарисуйте схемы намыва карт при гидродобыче .
31.Нарисуйте схему карты намыва с шандорным колодцем .
32. Нарисуйте схему разработки мягких пород с помощью гидромонитора .
33. Нарисуйте порядок пропилов дисковой пилой при отделении каменного блока от массива .
34. Нарисуйте схему работы фрезерного комбайна (экскаватора) в карьере .
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Городниченко, В.И. Основы горного дела. [Электронный ресурс] / В.И .
Городниченко, А.П. Дмитриев. — Электрон. дан. — М.: Горная книга, 2008. — 464 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/
2. Егоров, П.В. Основы горного дела. [Электронный ресурс] / П.В. Егоров, Е.А. Бобер. — Электрон. дан. — М.: Горная книга, 2006. — 408 с. — Режим доступа: http: http://e.lanbook.com/book/
3. Репин Н.Я., Репин Л.Н. Практикум по дисциплине «Процессы открытых горных работ». [Электронный ресурс]: учеб. пособие / Н.Я. Репин, Л.Н. Репин .
– М.: Горная книга, 2010. – 157 с. - Режим доступа: http://www.knigafund.ru
4. Боровков Ю.А. Основы горного дела. [Электронный ресурс] / Ю.А. Боровков, В.П. Дробаденко, Д.Н. Ребриков. — Электрон. дан. — СПб.: Лань, 2017. - 468 с. - Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/
5. Чирков А. С. Добыча и переработка строительных горных пород [Электронный ресурс]: учебник для вузов / 3-е изд., стереотип. - М.: Горная книга,
- 623 с. Гриф (Министерство Образования). – Режим доступа:
2009 .
http://www.knigafund.ru
6. Репин Н.Я. Процессы открытых горных работ [Электронный ресурс]:
учебное пособие, Ч. 1. Подготовка горных пород к выемке. – М.: Горная книга, 2009. - 190 с. – Режим доступа: http://www.knigafund.ru .
7. Репин Н. Я., Репин Л. Н. Выемочно-погрузочные работы [Электронный ресурс]: учебное пособие. – М.: Горная книга, 2010. - 268 с. - Режим доступа:
http://www.knigafund.ru
8. Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений [Электронный ресурс]: учебник для вузов. – М.: Из-во: Издательство Моск. гос. горного ун-та, 2007. – 322 с. – Режим доступа: http://www.knigafund.ru
9. Открытые горные работы при строительстве [Электронный ресурс]:
учебное пособие. - М.: Издательство "Горная книга", 2014. - 384 с. - Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/
10. Ялтанец И. М., Щадов М. И. Практикум по открытым горным работам [Электронный ресурс]: учеб. пособие для вузов. – М.: Московский государственный горный университет, 2003. - 429 с. - Режим доступа:
http://www.knigafund.ru
11. Ялтанец И.М. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. Гидромеханизированные и подводные горные работы [Электронный ресурс]: учебник для вузов. Кн. 2: Дражная разработка россыпных месторождений. – М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2009 г. – Режим доступа: http://www.knigafund.ru
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова Редакционно-издательский отдел ЮРГПУ (НПИ) 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132
[ 
«