Механизация горных работ в условиях карьера "Жеголевский" ВАТ "Комсомольского Р/У"

Бурение - процесс сооружения горной выработки цилиндрической формы путём разрушения горных пород в торцевом забое. Скважиной называют искусственное цилиндрическое углубление в горных породах диаметром более 75мм и глубиной более 5м. Бурение производится с помощью буровой установки, комплекса оборудования, включающего буровую вышку (мачту), силовой привод, механизм передвижения, оборудование для механизации спускоподъёмных операций и очистки скважин и др.

Буровые станки классифицируются по характеру (способу) разрушения горной породы, типу привода и назначению. Бурение горной породы можно производить механическим и немеханическим способами. Механический способ реализуется в машинах ударного, вращательного, ударно-вращательного бурения, когда разрушение горной породы производится инструментом под действием прикладываемых к нему силовых нагрузок.

По характеру разрушения горной породы буровые станки классифицируются на такие способы бурения:

- ударный способ, осуществляется в результате нанесения ударов инструмента по породе. Удары можно наносить по хвостовику бура, лезвие которого, внедряясь, разрушает некоторый объём породы. После каждого удара буровой инструмент принудительно поворачивается. Этот способ бурения используется в бурильных машинах- перфораторах. Удары по породе можно наносить буровым инструментом, периодически падающим с некоторой высоты на забой под действием собственного веса. Так осуществляется бурение станками ударно-канатного бурения.

- вращательный способ бурения, осуществляется в результате скалывания, смятия, истирания вращающихся инструментов с приложением значительной осевой нагрузки. Этот способ реализуется в станках вращательного бурения с шарошечными долотами и резцовыми коронками.

- ударно-вращательный, реализуется в виде непрерывно вращающегося бурового инструмента, по которому наносятся удары. Этот способ реализуется в станках ударно-вращательного бурения с погруженными пневмо-ударниками.

По назначению буровые станки делятся на машины для бурения шпуров и небольших скважин, и машины для бурения скважин большого и среднего диаметра.

По типу привода буровые станки делятся на электрические и тепловые, работающие от двигателей внутреннего сгорания.

Буровой станок вращательного бурения состоит из следующих основных частей:

- рабочее оборудование;

- исполнительные механизмы;

- ходовое и силовое оборудование;

- механизмы управления;

- гидро и пневмосистемы;

- оборудование для удаления и улавливания продуктов разрушения.

Рабочее оборудование буровых станков состоит из бурового инструмента, мачты; механизмов подъёма и опускания мачты, хранения и подачи штанг, свинчивания и развинчивания бурового става.

Буровой инструмент шарошечных станков состоит из пустотелых буровых штанг и шарошечного долота, которое выполняется с одной, двумя, тремя и большим числом шарошек. Наибольшее распространение получили трех шарошечные долота. Основными параметрами буровых станков является: диаметр, глубина и угол наклона пробуриваемой ими скважины.

1. Определяем расчетное усилие подачи бурового станка:

где, f - коэффициент крепости по Протодьяконову;

D1 - диаметр буримой скважины,м.

2. Определяем техническую скорость бурения станка:

где, nдв - частота вращения бурового става,мин-1;

Пб - показатель буримости породы;

D - диаметр шарошечного долота,м;

Nпод - паспортное усилие подачи бурового станка,Н.

3. Определяем сменную производительность станка:

где, Тсм - продолжительность смены(8ч);

Ки - коэффициент использования станка по времени для бурения в течении смены(0,06ч0,07);

tв - удельные затраты времени на выполнение вспомогательных опера- ций (0,03ч0,04).

4. Определяем годовую производительность бурового станка:

где, nсм - количество смен в сутки;

Тдн.раб - число рабочих дней в году.

5.Определяем выход горной массы с одного метра скважины:

где, q- удельный расход взрывчатого вещества (кг/м3);

6. Определяем потребное количество буровых станков:

где, Q- годовая производительность карьера по полезному ископаемому;

б- плотность горной массы.

Принимаю для бурения скважин 3 буровых станка СБШ-250МН -- 32А.

1.6 Транспорт на карьере

Электровозы

Основными параметрами подвижного состава являются сцепной вес, мощность двигателей и мощность источника автономного питания. Рациональный сцепной вес локомотива в значительной мере определяется транспортными параметрами карьера: руководящим уклоном, глубиной карьера, расстоянием транспортирования. Мощность электродвигателей карьерных электровозов определяется режимом работы. Основными влияющими факторами являются глубина карьера, величина уклона и скорость движения на расчетном уклоне.

Конструктивно подвижной состав различается по числу осей, форме кузова и способу питания двигателей энергией. По способу питания электродвигателей современные карьерные электровозы разделяются на контактные, контактно-аккумуляторные, контактно-дизельные и аккумуляторные.

Контактные электровозы - основной тип карьерных электровозов. Они получают электроэнергию от контактной сети постоянного или переменного тока, благодаря чему мощность контактных электровозов практически не ограничивается мощностью источника энергии. Потому контактные электровозы имеют наибольшую удельную мощность по сравнению с другими типами электровозов. Это позволяет с применением электровозов такого типа реализовать большие скорости движения и большие ускорения при трогании с места.

Контактно-дизельные электровозы со вспомогательной дизельной установкой на постоянных путях работают в электровозном режиме, питаясь от контактной сети, а на не электрифицированных передвижных путях работают, получая энергию от дизель-генераторной установки.

В последнем случае дизель мощностью, равной 25-35% номинальной мощности электровоза, вращает генератор, который питает электроэнергией тяговые двигатели. Применение контактно-дизельных электровозов особенно целесообразно при значительной протяженности внутрикарьерных и отвальных передвижных путей.

Контактно-аккумуляторные электровозы при работе на передвижных путях с легким профилем тяговые двигатели электровоза питаются энергией от аккумуляторной батареи. При движении по стационарным путям тяжелого профиля электровоз получает энергию от контактной сети, вместе с этим емкость батареи, израсходованная при работе на передвижных путях, также восстанавливается при помощи подзарядки.

Электровоз состоит из механической, электрической и пневматической частей. К механическому оборудованию относятся: кузов с опорами, тележки с колесными парами, ударно-тяговые приборы рессорное подвешивание, буксы, зубчатые передачи и подвеска тяговых двигателей. Электрическая часть состоит из тяговых двигателей, пускорегулирующей аппаратуры, токоприемников, аппаратуры защиты. В пневматическую часть входят тормозное и пневматическое оборудование.

Кузов электровоза служит для размещения в нем кабины и всего электрического, пневматического и тормозного оборудования. Электровозная тележка состоит из рамы, колесных пар с буксами, рессорного подвешивания и тормозной системы. Рессорное подвешивание служит для смягчения ударов от колесных пар и равномерного распределения нагрузок между осями. Пневматическая часть электровоза состоит из таких систем: тормозной и управления.

Выемочно-транспортирующие машины.

Выемочно-транспортирующие машины предназначены для разработки и перемещения малосвязанных или хорошо разрыхленных скальных пород. Выемочно-транспортирующие машины состоят из базовых тракторов, тягачей или специальных шасси и навесного, прицепного, полуприцепного рабочего оборудования.

К рабочему оборудованию выемочно-транспортирующих машин относятся: бульдозеры, скреперы, грейдер элеваторы, струги, одноковшовые погрузчики.

К характерным особенностям выемочно-транспортирующих машин относятся:

- разработка и перемещение пород за счет тяговых усилий ходовых механизмов базовых тракторов (тягачей), обеспечивающих также движение самих тяговых машин вместе с рабочими органами;

- разработка пород тонкими горизонтами или наклонными слоями мощностью от нескольких сантиметров до 0,5-1м;

- сравнительно легкая автоматизация машин, так как они имеют простые, последовательно выполняемые операции;

- высокая мобильность машин;

При равной производительности в сравнении с экскаваторами выемочно-транспортирующие машины имеют в 3-10 раз меньшую металлоемкость, в 3-5 раз меньшую стоимость, а также обеспечивают снижение затрат на выполнение работ в 3-4 раза. При использовании нескольких видов выемочно-транспортирующих машин может быть обеспечена комплексная механизация основных: и вспомогательных работ на карьере. Выемочно-транспортирующие машины позволяют успешно обрабатывать сложно структурные месторождения полезных ископаемых, а также осуществлять разработку месторождения со сложными горно-геологическими условиями, вести работы в суровых климатических условиях, интерфицировать горные работы при строительстве и эксплуатации карьеров.

Автомобильный транспорт

Достоинства: гибкость, манёвренность, независимость работы авто самосвалов, радиус разворота до 25 м, подъём и уклон до 100о, на 50 % меньше объёмы наклонных траншей, меньше затраты и сроки введения карьера в эксплуатацию, эффективен при строительстве карьеров, увеличивается темп углубления карьера, может применяться при раздельной выемке горной массы.

Недостатки: высокая стоимость большегрузных автомобилей, большие эксплуатационные расходы, жёсткая зависимость от климатических условий и состояния дорог, загазованность атмосферы, дефицитность топлива, большая себестоимость перевозимого груза.

В зависимости от конструктивного исполнения и условий эксплуатации выемочно-транспортирующие машины могут применятся различные типы ходовых устройств. Ходовые устройства выемочно-транспортирующих машин с навесным рабочим оборудованием определяется ходовыми устройствами базовых тракторов и тягачей. У полуприцепных и прицепных машин ходовые устройства могут быть различными. Гусеничные ходовые устройства благодаря лучшему сцеплению с породами развивают значительно большие тяговые усилия, чем пневмоколесные, а буксование гусеничного хода значительно меньше. Однако гусеничный ход имеет сложную конструкцию, большую массу(в 3-4 раза большую чем пневмоколесный), более высокую стоимость, высокое внутренние сопротивление движению, малый срок службы, низкий КПД и сравнительно низкие скорости движения.

Для перевозки с навесным, прицепным и полуприцепным рабочим оборудованием используются гусеничные и пневмоколесные тракторы, гусеничные и пневмоколесные одно и двухосные тягачи и специальные шасси.

Трактором называется самоходная машина, конструкция которой рассчитана на длительную работу в транспортном режиме.

Тракторы по назначению делятся на:

- сельскохозяйственные;

- общего назначения;

- промышленного назначения.

Тягачи классифицируются по мощности силовой установки и в зависимости от назначения могут быть одно, двух и многоосными.

Конвейерный транспорт

Транспортирование горной массы конвейерами получает на открытых горных разработках широкое распространение. Объясняется это основными преимуществами конвейерного транспорта: немногочисленный обслуживающий персонал, непрерывность транспортирования груза, небольшие габариты конвейерных установок. К недостаткам конвейерного транспорта относятся: быстрый износ дорогостоящей ленты, зависимость работы от климатических условий.

Бульдозеры

Бульдозер - самоходная землеройная машина, представляющая собой гусеничный и пневматический трактор, тягач, с навесным рабочим оборудованием в виде отвала расположенным вне базы ходовой части машины.

Бульдозеры классифицируются по следующим признакам:

- номинальному тяговому усилию базовой машины на сверх тяжелые, тяжелые, средние, легкие, сверхлегкие или малогабаритные;

- мощности базовой машины - сверхмощные, мощные, средней мощности, малой мощности, сверхмаломощные;

- способу подвода энергии- с автономным источником энергии и с внешним подводом;

- типу ходового устройства - гусеничные и пневматические;

- способу управления - с канатным и гидравлическим управлением;

- способу перемещения призмы волочения - толкающего и тянущего типов;

- способу установки рабочего оборудования - одно и двустороннее;

- типу рабочего оборудования - неповоротные, поворотные, универсальные и специальные;

- характеру движений при выполнении рабочих операций;

- назначению - общего и специального назначения.

Одноковшовый погрузчик - самоходная машина предназначенная для зачерпывания, погрузки на транспортные средства или отвалы разрыхленных горных пород.

Скрепер - выемочно-транспортирующая машина, состоящая из ковша с регулирующей частью и механизма передвижения и предназначенная для постоянного отделения породы с поверхности массива, загрузки в ковш, транспортирования и разгрузки породы на месте укладки.

При работе на выемочно-транспортирующих машинах сам машинист находится среди много действующих механизмов в сравнительно стесненных условиях.

В связи с этим машинист во время работы и обслуживании машин должен быть внимательным и неукоснительно выполнять правила техники безопасности.

Основные требования правил техники безопасности распределяются как на объект работы, так и на перемещение машин по автомобильным дорогам и предусматривают: управление машинами лицами не моложе 18 лет, имеющим удостоверение на право вождения; выполнение работы разрешается только на полностью отремонтированной машине. Машинист обязан постоянно наблюдать за рабочим органом и ходовыми механизмами и предупреждать возможный наезд на людей предупредительным сигналом, остановкой машины, прекращению работ; при остановке устанавливать машину на стоянке тормоза; не оставлять машину с работающим двигателем без наблюдения даже на короткие сроки; опускать рабочий орган машины на землю при остановках машины.

Только соблюдение правил безопасности ведет к нормальной работе без несчастных случаев.

1.7 Расчет и выбор оборудования водоотлива

Водоотлив является третьей стадией осушения месторождения, т.е. в период его эксплуатации. Водоотлив производится в течение всего времени эксплуатации карьера.

В зависимости от физико-механических и гидрогеологических свойств пород и условий осушение производится:

1) с поверхности водопонижающими скважинами;

2) подземными горными выработками в сочетании со сквозными, забивными и корзинчатыми фильтрами, водопонижающими скважинами и колодцами, дренажными канавами;

3) открытым водоотливом, в его состав входят опережающие зумпфы, дренажные канавы, колодцы, оборудованные насосами.

Дренаж почвы производится водопонижающими скважинами, оборудованными глубинными насосами; дренажными канавами, проведенные параллельно или перпендикулярно проведению работ; водопонижающими колодцами, пройденные в почве выработок или карьеров. Данные выработки должны закладываться в пониженных местах рельефа и откачка воды должна производиться систематически, обеспечивая стабильное понижение уровня воды.

Атмосферные осадки и паводковые воды должны регулярно удаляться откачкой или самотеком от действующих забоев, железнодорожных путей, автомобильных дорог. Расположение канав и других водоотливных устройств, а также размер их поперечного сечения и уклоны должны рассчитываться на пропуск максимального притока воды. Должны также учитываться сезонные паводковые воды и приниматься меры для борьбы с ними.

Водоотливные установки предназначены для откачки грунтовых и паводковых вод за пределы карьера. Водоотливная установка состоит минимум из трех насосов, водосборника и трубопровода, а также вспомогательных механизмов и устройств.

Большое распространение получили центробежные насосы, приводимыми трехфазными асинхронными двигателями переменного тока с короткозамкнутыми роторами. На каждый рабочий насос приходится один- два запасных насоса, другой в ремонте. Благодаря этому в случае поломки рабочего насоса в работу включают другой (запасной). Водоотливная установка должна соответствовать притоку и жесткости воды.

Рассчитываем водоотливную установку исходя из условия, что весь суточный приток должен быть откачан за 20 часов;

Требуемая расчетная подача насоса:

где,Qo - часовой приток по карьеру;

18000м3/ч - суточный приток (из условия).

Ориентировочный напор насоса:

где, Нг - геодезическая высота напора воды(м).

Из этого условия принимаю 2 насоса ЦНС-1250-140

(один в работе и один в резерве).

Расчетная мощность электродвигателя:

где, Qн - производительность насоса м3/ч;

с - плотность воды;

з-кпд двигателя;

Нг - геодезическая высота напора.

Принимаю двигатель «Украина» - 560L4У5, с техническими характеристиками - Nном= 630кВт; частота вращения 1485 об/мин; ток статора 73А; кпд 94,7%; cosц =0,87.

1.8 Электроснабжение карьера

1.8.1 Характеристика электроприемников

Все потребители горных предприятий по требуемой степени бесперебойности электроснабжения в соответствии с требованиями ПУЭ подразделяют на три категории.

К потребителям первой категории относятся такие, для которых перерыв в подаче электроэнергии может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, связанный с повреждением оборудования, массовым браком продукции, расстройством сложного технологического процесса. Потребители первой категории должны быть обеспечены 100 % -ным резервным питанием от двух независимых источников электроэнергии, а перерыв в подаче электроэнергии допускается только на время необходимое для ввода резервного питания (АВР).

К электроприемникам второй категории относят такие, у которых перерыв в подаче электроэнергии связан с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов и транспорта. Перерыв в подаче электроэнергии допускается только на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом или выездной оперативной бригадой. Электроприемники второй категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для потребителей третьей категории перерыв в подаче электроэнергии допустим на время необходимое для ремонта или замены поврежденного оборудования, это время не должно превышать одни сутки.

Характеристику электроприемников запишем в таблицу:

1.8.2 Расчет освещения

Продолжительность темного времени суток зимой и летом в зависимости от расположения района открытых горных разработок колеблется в широких пределах. Поэтому необходимо правильно организовать электрическое освещение при этом возрастает производительность труда и повышается качество выполняемых работ, улучшаются условия труда, сокращаются аварии и травматизм, повышается безопасность перемещения людей и всех видов транспорта в карьере.

Кроме того, нормальное освещение создает хорошую обозреваемость всей территории карьера, отдельных забоев, отвалов. При устройстве электрического освещения на карьерах необходимо учитывать большие пространства, особенности погоды (дождь, снег, туман и т.д.) и большую запыленность воздуха.

При расчете освещения на карьере необходимо учитывать такие величины как световой поток - лучистый поток, оцениваемый по его действию на глаз; сила света - угловая пространственная плоскость светового потока, излучаемая источником; а также освещенность на карьере должна быть не менее 0,2 лк.

Освещение на карьерах осуществляется электрическими осветительными приборами дальнего действия к ним относятся прожектора и светильники с ксеноновыми лампами.

Для расчета освещения сначала необходимо рассчитать площадь карьера и суммарный световой поток.

1. Определяем площадь карьера:

2. Определяем суммарный световой поток:

где, Еmin=0,2лк-требуемая освещенность для отдельных участков;

Кз = (1,2ч1,5)-коэффициент запаса;

Кп = (1,15ч1,5)-коэффициент потери.

Для освещения карьера выбираем светильник СКсН с лампой ДКсТ-20000. Напряжением 380 В, мощностью 20 кВт, Fл=600000 лм.

3. Определяем количество светильников:

принимаем 3шт.

1.8.3 Расчет и выбор трансформаторов

Трансформатор на ГПП выбираем по нагрузке, с учетом коэффициента спроса.Результаты расчетов сведем в таблицу:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7