Методы расчета главных параметров карьера и комплекта оборудования для производства горных работ

транспорт горной породы

для комплектов оборудования с передвижными дробилками в забое или комплектов оборудования с различными видами транспорта и промежуточным дроблением в полустационарных дробилках учитывается энергопоглощение на механическое дробление в дробилке

.

отвалообразование абзетцером

при отвалообразовании экскаватором удельное энергопоглощение рассчитывается по формуле Э_э. При отвалообразовании консольным отвалообразователем удельное энергопоглощение рассчитывается вместе с перемещением, увеличивая высоту подъема горной массы Н на высоту разгрузки отвалообразователя,

отвалообразование бульдозером или плугом

;

при механическом рыхлении массива горных пород перед погрузкой возможно штабелирование горной массы, тогда в этом процессе удельное энергопоглощение будет аналогично удельному энергопоглощению при бульдозерном отвалообразовании, но с учетом подъема горной массы на высоту штабеля

.

В развернутом виде с учётом экспериментальных исследований эти зависимости для конкретного технологического потока с определяющей его производительность выемочно-погрузочной машиной представляются следующим образом.

Удельное энергопоглощение при бурении

.

Удельное энергопоглощение при взрывном дроблении массива

Удельное энергопоглощение при экскавации

.

Удельное энергопоглощение при транспортировании

.

Удельное энергопоглощение при отвалообразовании бульдозером

.

В эти формулы входят следующие параметры и экспериментальные зависимости:

σ_сж - предел прочности горной породы при одноосном сжатии, Па,

n' - степень измельчения породы при бурении

d_св - диаметр скважины, мм

= 0,32 ;

d_ср - средний диаметр куска горной массы, регламентируемой по каким-либо условиям или обеспечивающий минимальные затраты на дробление массива горных пород, экскавацию горной массы, транспортирование и отвалообразование в технологическом потоке, мм.

Для комплектов оборудования с механическими лопатами

В - ширина ковша выемочно-погрузочной машины, мм;

d _ч - диаметр частиц продуктов разрушения при бурении, мм;

Е - модуль упругости горной породы, Па;

- плотность породы, т/м³;

l_скв- глубина скважины, м;

h - высота уступа, м;

α- угол откоса уступа, градус;

с - расстояние первого ряда скважин от верхней бровки уступа, м;

N - часть энергопоглощения при бурении, приходящаяся на единичный объем взрываемого блока

;

V_бур - объем бурения, м³,

V_бл - объем взрываемого блока, м³,

n_скв- число скважин взрываемого блока,

S_скв - площадь взрывной скважины, м²;

В_з - ширина заходки экскаватора, м;

L_бл - длина взрываемого блока, м,

k_д- коэффициент динамичности процесса при разрушении горной породы;

σ_р – предел прочности горной породы на растяжение, Па,

п" - степень дробления горных пород при взрывном рыхлении,

;

d_о- средний размер отдельностей в массиве, мм;

Δ- степень разрыхления горной породы, м,;

k_р - коэффициент разрыхления горной массы в развале;

l_ц- расстояние, на которое перемещается центр тяжести развала при взрывной подготовке горных пород, м,

h_разв- высота развала горной массы в забое, м;

F- сопротивление перемещению ковша, H,

k_с- удельное сопротивление породы копанию, Н/м²;

с^' - толщина стружки, м,

с' = 0,33В;

δ- длина пути, на котором происходит заполнение ковша, м,

h_ч- высота черпания экскаватора, м;

G - масса горной породы за цикл погрузки (в ковше), кг,

Е_к- вместимость ковша экскаватора, м³;

k_p.к - коэффициент разрыхления горной массы в ковше;

v_п - скорость перемещения горной массы к месту разгрузки, м/с;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

h_p - высота разгрузки горной породы от уровня стояния выемочно-погрузочной машины, м;

v_ср- средняя скорость перемещения горной массы в технологическом потоке, м/с;

ω_о- основное сопротивление движению транспорта, Н/кН;

L - расстояние перемещения горной массы в технологическом потоке, м;

H - высота подъема горной массы в процессе перемещения средствами транспорта в технологическом потоке (разность отметок пункта погрузки и пункта разгрузки горной массы), м;

f₁ =0,7-1,0 —динамический коэффициент трения породы о породу на отвале;

i - уклон поверхности отвала в тысячных;

f₂ =0,4-0,6 — динамический коэффициент трения породы о металл;

n'" - степень дробления горных пород в дробилке

l_о- расстояние перемещения породы на отвале, м;

d_д- диаметр куска продукта в дробилке, м;

h_ш- высота штабеля, м.

Совокупность энергозатрат по всем технологическим потокам представляют собой общие затраты на добычу полезного ископаемого и эффективность разработки месторождения в целом.

Энергетическая оценка обеспечивает объективное, независимое от колебания цен на оборудование и материалы экономическое обоснование выбора технологии и механизации горных работ при добыче полезного ископаемого.

Мировая цена энергии 1 МДж в настоящее время составляет 7х10^-5 $.

Данный метод наиболее полно учитывает природные условия месторождения, технологию и организацию горных работ. Низкие температурные условия, заснеженность увеличивает связность взорванной горной массы, а, следовательно, увеличивают сопротивление копанию, уменьшает пропускную способность перегрузочных и аккумулирующих емкостей в транспортных звеньях грузопотоков. Величина объема взрываемого блока влияет на простои оборудования во время взрывных работ.

Использование энергетического метода позволяет решать задачи по определению эффективности капитальных затрат на сооружение открытых и подземных горных выработок для вскрытия глубоких горизонтов рабочей зоны карьера, а при разработке нагорных месторождений варианты гравитационной доставки горной массы по рудоспускам или рудоскатам.

Особое значение имеет использование энергетического метода при выборе технологических потоков, где горная масса подвергается многократному дроблению. В этом случае в зависимости от применяемых технических средств, занятых на выемке, перемещении и укладки в отвал или переработке, полускальные и скальные горные породы подвергаются различной степени дробления.

С точки зрения затрат энергии, дробление вскрышных пород целесообразно до той степени, при которой обеспечивается максимальная производительность экскавационных и транспортных машин в технологическом потоке.

Высокая степень дробления массива в забое обеспечивает возможность применения конвейерного транспорта в карьере вместо железнодорожного или автомобильного, для которых требуется выполнение большого объёма горнокапитальных работ по сооружению траншей и транспортных коммуникаций.