Выбор структуры комплексной механизации. Режимы бурения и расчет их основных параметров. Производительность буровых станков. Определение нагрузки на рабочее оборудование и мощности приводов главных механизмов экскаваторов, карьерного автотранспорта.
При низкой оригинальности работы "Выбор и расчет средств механизации вскрышных (добычных) работ на карьере", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Диаметр куска после взрыва dcp.к, мм: где l - коэффициент, учитывающий трещиноватостъ пород в массиве (l » » 0.75); Коэффициент использования экскаватора: Окончательно выбираю экскаватор ЭКГ-10 с емкостью ковша E=10 м3. Основными параметрами, характеризующими буровзрывные работы, являются: диаметр скважины d, ее глубина Lc, размер сетки скважины на уступе а, порядок взрывания, тип и плотность ВВ. Станки вращательного (шарошечного) бурения предназначены для бурения вертикальных и наклонных скважин диаметром 160?400 мм и глубиной до 32 м в породах с коэффициентом крепости f = 6?18.
Введение
Открытый способ добычи полезных ископаемых является наиболее экономичным и прогрессивным.
На открытых работах производительность труда выше, чем при подземной добыче, а стоимость полезного ископаемого ниже. Затраты на строительство карьера меньше, чем на строительство рудника или шахты той же производительной мощности.
Условия труда на открытых работах более гигиеничны и безопасны. На карьерах имеется возможность применения машин любой мощности и любых параметров, что позволяет обеспечить комплексную механизацию и автоматизацию производственных процессов. Возможности отечественной машиностроительной промышленности позволяют полностью обновить парк горных машин на карьерах, заменить ранее применявшиеся машины более мощными и производительными.
Мощные драглайны и вскрышные экскаваторы дают возможность применять бестранспортную систему разработки, что удешевляет вскрышные работы и повышает производительность труда. Там, где позволяют геологические и климатические условия, используют многочерпаковые экскаваторы, имеющие меньший удельный расход энергии и большую производительность, чем одноковшовые. Однако они менее универсальны и не могут полностью заменить одноковшовые экскаваторы.
Во многих случаях перед экскавацией горные породы необходимо рыхлить, для чего производятся буровзрывные работы. Бурение скважин на карьерах ведется станками ударно-канатного, вращательного, шарошечного, ударно-вращательного и термического бурения.
Кроме основных машин для экскавации, бурения скважин и транспортирования горных пород, на карьерах используется большое количество машин, выполняющих вспомогательные работы. Бульдозеры и скреперы применяются для зачистки полезного ископаемого, выравнивания поверхности перед укладкой рельсовых путей или при прокладке шоссейных дорог для автотранспорта.
Применяемые на открытых горных работах машины делятся на две большие группы - добывающие и транспортирующие. В данном случае рассматриваются только машины добывающие, к которым относятся бурильные, выемочно-погрузочные и выемочно-транспортирующие.
1. Выбор структуры комплексной механизации
1.1. Предварительный выбор экскаватора
Теоретическая производительность экскаватора Qmeop, м3/ч, определяется по формуле 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. определяют емкость его ковша Еэ, м3:
где тц - длительность полного цикла работы экскаватора, с;
кн - коэффициент наполнения ковша.
Вычислив необходимую емкость ковша, ориентировочно выбираем ближайший по техническим характеристикам экскаватор ЭКГ-15 с емкостью ковша E=15 м3.
1.2 Предварительный выбор бурового станка и буровзрывные работы бурение станок привод карьерный
Для обеспечения заданной интенсивности разрыхления горной массы и надежной проработки подошвы уступа диаметр скважины d, мм, рассчитывают по формуле d = 9Н 35.5кр 33.5F - 195 =
= 9 17 35,5 1,7 33,5 7 -195=252 мм где H-17 м высота уступа, м;
кр -1,7 коэффициент разрыхления взорванной массы;
F - 7 группа грунтов по СНИПУ.
Исходя из полученного диаметра, выберем станок СБШ-250-32 с диаметром скважины 250 мм.
1. Диаметр куска после взрыва dcp.к, мм:
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. Оптимальный размер куска взорванной горной породы dcp.опт, мм, для экскаватора с ковшом емкостью Еэ:
dcp.опт = (150 ? 200)
3. Максимально допустимый размер куска взорванной горной массы dcp.тах, мм: dcp.тах = 520
Коэффициент использования экскаватора:
Окончательно выбираю экскаватор ЭКГ-10 с емкостью ковша E=10 м3.
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 =17 2,5=19,5 м где Н -17 м - высота уступа ln - длина перебура, м: ln = (10 ? 15) d=10 0,250=2,5 м
Длина заряда ВВ LB, м: LB = Lc - lзаб=19,5-5=14,5 м
Выбор ВВ производится по справочнику [1, с. 33] в соответствии с группой грунтов по СНИПУ и диаметрами скважины. При этом плотность заряжения где dn - 210 мм - диаметр патрона ВВ, мм, (табл. 1.2).
Длина забойки lзaб, м: lзaб = (20 ? 35)?d =20 0,25=5 м
Величина сопротивления по подошве уступа W, м, преодолеваемая одиночным скважинным зарядом где =58,87 кг/м - масса ВВ в 1 м скважины, кг/м (табл. 1.3);
q=0,6 - удельный расход ВВ, кг/м3 (табл. 1.4).
Соответствие W диаметру скважины определяется зависимостью
W=k ? d=30 0,25=7,5 м 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
Расстояние а, м, между скважинными зарядами в ряду (рис. 1): a = m ? W=0,8 7,5=6 м где т - коэффициент сближения зарядов.
Для зарядов нормального дробления коэффициент сближения принимается в зависимости от диаметра взрывных скважин d, м: .
При многорядном короткозамедленном взрывании расстояние b, м, между рядами скважин:
Ширина блока взрывания А, м, при однорядном расположении скважин принимается равной W: A»W.
Длина блока Lбл, м, определяется зависимостью где Vбл = - объем блока, м3;
- суточная производительность экскаватора, м3;
А - 7,5 м - ширина взрываемого блока, м;
Н -17 м - высота уступа, м;
кр -1,7 коэффициент разрыхления
Количество скважин в блоке где а - 6 м - расстояние между скважинами, м;
п - 2 число рядов скважин в блоке;
Общая длина скважин в блоке Lскв.общ, м:
Исходя из этого, определяются: годовой объем буровых работ Qгoд, м, где nрд - количество рабочих дней в году (»260);
месячный объем буровых работ Qmec, м, где пдм - количество рабочих дней в месяце (»22);
сменный объем буровых работ Qсмен, м, где ncm -2 - количество рабочих смен в сутки.
Также определяются ширина и высота развала взорванной горной массы при одноразовом мгновенном взрывании.
Ширина развала Вр, м:
где кв -3 - коэффициент, характеризующий взрываемость пород q -0,6 - удельный расход ВВ, кг/м3;
СБШ-250-32 диаметром скважины 250 мм и глубиной до 32 м в породах с коэффициентом крепости f = 9.
Инструмент: шарошечное долото серии «ТЗ».
Станки вращательного (шарошечного) бурения предназначены для бурения вертикальных и наклонных скважин диаметром 160?400 мм и глубиной до 32 м в породах с коэффициентом крепости f = 6?18. Ими производится около 70% объема буровых работ на карьерах. Основные их достоинства: высокая производительность (20?150 м/смену); непрерывность процесса бурения; возможность полной автоматизации процесса бурения. Недостатки: большая масса станка; малая стойкость долот в труднобуримых породах. По массе т и развиваемому осевому усилию Рос станки шарошечного бурения подразделяют на: - легкие СБШ-160-48, т ? 40 т, Рос ? 200 КН, диаметр скважины d = = 150?200 мм;
- средние СБШ-200 (5 моделей) и СБШ-250 (6 моделей), т ? 60 т, Рос ? ? 350 КН, d = 200?270 мм;
- тяжелые СБШ-320-36 и СБШ-400 (2 модели), т ? 120 т, Рос ? 700 КН, d = 300-400 мм.
3. Режимы бурения и расчет их основных параметров
3.1 Расчет параметров шарошечного бурения
Потребное осевое усилие (усилие подачи), Н, с достаточной для инженерных расчетов точностью может быть определено по эмпирической зависимости
Рос @ (6…7) 104f•D 6•104•9•0,250=135000 Н=135 КН где D - диаметр долота, м.
Частота вращения шарошечного долота обычно принимается равной 80…150 мин-1, иногда 300 мин-1. Меньшие значения принимаются для крепких пород и больших диаметров долот, а большие значения частот вращения - для средней крепости пород и меньших значений диаметра (табл. 2.2).
С увеличением частоты вращения бурового става скорость бурения повышается, но вместе с этим возрастает износ долота.
Скорость бурения VБ, м/мин, определяется по одной из нижеприведенных эмпирических формул:
Крутящий момент М, Нм, для преодоления сил сопротивления при скалывании породы штырями шарошечного долота с учетом сил трения в подшипниках шарошек и бурового става о стенки скважины определится из выражения где sck -32МПА - предел прочности породы на скалывание
Ктр @ 1.15 - коэффициент, учитывающий трение в подшипниках шарошек и бурового става о стенки скважин;
Кск @ 0.5 - коэффициент, учитывающий уменьшение скорости бурения изза неполного скалывания породы между зубьями
Мощность N, Вт, двигателя вращателя: N=M•?•?=715,5•15,7•0,65-1=17,3 КВТ где w - угловая скорость вращения долота, рад/с;
h = 0.65-1 - КПД передачи трансмиссии вращателя.
Расход воздуха Wв, м3/мин, на продувку скважины от буровой мелочи зависит от объема выбуриваемой породы Vn, м3/мин., и удельного расхода e воздуха, потребного на 1 м3 буровой мелочи: Wв=Vn•?=15•?•D2•Vб.max•?=15•3,14•0,2502•0,14•150=61,8 м3?мин где VБMАХ - 0,14 максимальная механическая скорость бурения, м/мин;
КИ = 0.8 - коэффициент использования станка во времени смены.
Тп.з. = 35 мин. - продолжительность подготовительно-заключительных операций. тб и тв - удельные затраты времени на бурение и выполнение вспомогательных операций (на 1 м скважины) соответственно, мин/м.
В свою очередь величина тб подсчитывается из выражения где Vб -0,14 м?мин - механическая скорость бурения. тв=2 мин ? м
5. Определение нагрузки на рабочее оборудование и мощности приводов главных механизмов экскаваторов
Определение линейных размеров и масс драглайнов
Выбор вскрышного экскаватора.
В качестве вскрышной машины, принимаем шагающий экскаватор ЭШ - 100.100
5.1 Сопротивление резанию горных пород при их экскавации
Сопротивление резанию - способность горной породы сопротивляться механическому воздействию, вызывающему совокупность напряжений сжатия, растяжения и сдвига, преодоление которых завершается разрушением породы и отделением от массива кусков и слоев. Сопротивление породы резанию обычно характеризуется удельным сопротивлением чистому резанию , МН/м2, т.е. усилием, отнесенным к единице площади поперечного сечения вырезаемого пласта породы.
Для одноковшовых экскаваторов величину удельных усилий при копании в массиве для невскрытых горизонтов Ю.И. Беляков рекомендует определять по зависимости . Так, для аргиллитов, алевролитов, песчаников и углей для среза толщиной t = 0,25 м и шириной В = 2 м им установлена зависимость вида где См - прочность породы в массиве по сцеплению мэ - коэффициент, учитывающий изменение вместимости ковша (изменяется от 1,1 до 0,7 при вместимостях ковша Е от 6 до 100 м3).
5.2 Определение линейных размеров и масс основных элементов рабочего оборудования драглайна
Линейные размеры, м, ковшей механических лопат: ширина Bi, длина Li и высота hi, а также их массы mi, т, приближенно могут быть определены как функции их вместимости Е, м3, по следующим зависимостям: для вскрышных экскаваторов: -ширина ковша, -длина ковша, -высота ковша, -масса ковша.
Масса породы в ковше определяется по формуле g - 1,5 т/м3 - плотности породы в целике.
Кр-1,25 - коэффициент разрыхления.
Концевая нагрузка в подъемном канате, КН:
По величине массы одноковшового экскаватора и коэффициенту пропорциональности кі можно определить линейные размеры основных конструктивных элементов по формуле где тэ - масса экскаватора, т
Ширина платформы
Высота кузова
Радиус задней стенки
Длина стрелы
Высота пяты стрелы
Радиус пяты стрелы
Высота
Высота разгрузки max
Радиус
Радиус разгрузки max
Удельная масса стрелы qc, т/м, вскрышного экскаватора определяется по эмпирическим формулам
5.3 Драглайн
Усилие сопротивления горной породы копанию на режущей кромке определяется из выражения
Где - отношение объема призмы волочения ковша к объему ковша (0,4=для легких пород, 0,3-для средних, 0,2 - для тяжелых);
Кпут-отношение пути наполнения ковша ln к длине ковша lk
Тяговое Усилие St определяется по формуле
Где =0,4-коэффициент трения ковша о породу
-предельный угол откоса, для легких несвязных пород равный 45….50, для средних-40 и для тяжелых-30….35
Максимальное значение силы тяги при многодвигательном приводе для выбора сечения тяговых канатов и определения стопорного момента двигателя принимаем
Усилие в подъемном канате Sпд при отрыве груженного ковша от забоя (концевая нагрузка) определяется по зависимости
Сечение подъемного каната и стопорный момент двигателя рассчитываются по максимальному подъемному усилию:
Механизм тяги
Мощность NT, затрачиваемую двигателем механизма тяги, определяют по усилию в тяговом канате ST и заданной номинальной скорости копания V1
При значениях S1=St V1=Vt K1=Kt -1= =0,8…0,85. При повороте платформы драглайна с груженным ковшом на разгрузку на тяговый канат действуют силы S1t, равная примерное половине веса груженного ковша, который удерживает ковш в горизонтальном положении и центростремительная Sц, удерживающая ковш на его траектории движения вокруг оси вращения платформы. т
Где мк п масса груженного ковша драглайна, т
3-заданная угловая скорость платформы rb-радиус вращения груженного ковша относительно поворотной платформы.
Средневзвешенная мощность двигателя механизма тяги драглайна
Где tk=0.3 тц=18-время копания tp=тз=0,35 тц=21-время поворота на разгрузку
Механизм подъема
В процессе копания двигатель механизма подъема не разгружен Sn=0
Определяем усилие в подъемном канате.
Средневзвешенная мощность двигателя механизма подъема за цикл работы экскаватора
Мощность привода ходового механизма шагающего экскаватора
Мощность привода шагающего хода определяется по формуле:
Где h-высота подъемного центра тяжести экскаватора мэ - масса экскаватора k - коэффициент, показывающий, какая часть веса экскаватора передается при шагании на башмаки, k=0,8…0,85 lш - длинна шага
- коэффициент трения стали об породу. =0,4…0,6
-угол подъема пути
-длительность одного шага
6. Определение диаметра и длинны каната исполнительного механизма одноковшового экскаватора
Диаметр каната dk вычисляется по максимальным усилиям, рассчитанным при определении мощности привода. Разрывное усилие каната.
Sp=C Snmax, где С-запас прчности каната.
Snmax =1.43 5040=7056КН
Sp=4.55 7056=32.1 МН
Принимаем канат исполнительных механизмов одноковшового экскаватора 70 120В, ГОСТ 7676-55
7. Выбор и расчет карьерного автотранспорта
Выбор типоразмера карьерного автосамосвала производится из следующих соотношений - вместимость кузова автосамосвала должна быть не менее 3…5 емкостей ковша экскаватора осуществляющего погрузку в него породы. Поэтому выбираю автосамосвал БЕЛАЗ 75570 с грузоподъемностью 90 тонн и максимальной скоростью 60 км/ч.
Для определения количества транспортных средств необходимо определить протяженность трассы от забоя до обогатительной фабрики, методом планиметрирования (в среднем длина трассы не должна превышать 6…8 км). Принимаю дорогу длинной 6 км.
Определить время одного рейса, при этом необходимо учесть, что соотношение скоростей движения груженого самосвала к порожнему равно 0,5, а скорость порожнего самосвала в карьере не превышает 70…75% максимальной скорости его движения. Скорость порожнего автосамосвала принимаю 40 км\час, а груженного 20 км\час. По скорости движения и расстоянию определяю время в дороге: порожний-9 мин, груженный-18 мин. Принимаем что автосамосвал разгружается на фабрике (в отвал) 2 мин. Время загрузки автосамосвала экскаватором 3 мин. Время одного рейса в итоге получаем 32 мин. Не учитывая простои перед загрузкой в очереди (2-3 машины). Принимаем, что в очереди в среднем 2 машины, значит простой составляет 6 минут.
Значит, окончательно один рейс получаем 38 мин.
Из выше написанных расчетов берем сменную производительность экскаватора:
Далее принимаем что в одном автосамосвале 85 тонн породы т.к. экскаватор разгружает в него 3 раза по 10 м3 породу плотностью 2.84т/м3. Следовательно, делим сменную производительность экскаватора(19200м3) на объем загрузки одного автосамосвала(30м3), получаем общее количество рейсов = 640. Дальше находим необходимое время на выполнение объема этих работ одним автосамосвалом: 640*38=24320 минут.
При данном расчете необходимо учесть простои самосвала по техническим и организационно технологическим причинам, (ктот=0,5…0,6). Учитывая это получаем: 24320*1,5=36480 минут.
За смену один авто самосвал может сделать 30 рейсов (общее время смены деленное на время одного рейса 960/32=30 рейсов). Т.е. один автосамосвал в смену работает: 30*32=960 минут.
Теперь берем общее время с учетом простоев (36480 мин.) и делим его на время работы автосамосвала в смену(960 мин) и получаем соответственно 38 машин.
При расчете парка транспортных средств учитываем, что на 5 машин одна резервная и окончателино получаем парк из 45 автосамосвала.
Список литературы
бурение станок привод карьерный
1. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Механическое оборудование карьеров» / Рецензент: д-р техн. наук, проф. Н.И. Сысоев / Составители: Литкевич Ю.Ф., Раков И.Я., Мирный С.Г., Асеева А.Е./ Юж. - Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск, 2000. - 53 с.
2. Нормативный справочник по буровзрывным работам / Под ред. Ф.А. Авдеева и др. - М.: Недра, 1986. - 511 с.
3. Подерни Р.Ю. Горные машины и автоматизированные комплексы для открытых работ. - М.: Недра, 1985. - 544 с.
4. Справочник по бурению на карьерах / Под ред. Б.А. Симкина и др. - М.: Недра, 1990. - 224 с.
5. Буровое оборудование: Каталог-справ. / НИИИНФОРМТЯЖМАШ. - М., 1983. -158 с.
6. Экскаваторы для открытых горных работ: Каталог-справ. / НИИИНФОРМТЯЖМАШ. - М., 1983. - 129 с.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
