Методическое пособие для практических занятий по курсу «Процессы открытых горных работ»

Практическая работа №11 Расчет отвальных работ при железнодорожном транспорте и при использовании на отвалах карьерных экскаваторов и драглайнов

А. Общие получения и исходные данные
Расчет параметров отвалов и определение необходимого количества отвальных тупиков основывается на исходных данных и результатах расчетов, выполненных в работе № 9. Это относится к свойствам пород, модели забойных экскаваторов, подвижного состава, полезной массы поезда, элементов трассы,
продолжительности рейса локомотивосостава и др.
Дополнительно к этому в исходные данные по работе вносятся суточный грузооборот карьера по вскрыше и общий объем вскрышных пород карьера за весь период его эксплуатации, которые необходимо разместить в отвалах.
Результаты работы позволяют студенту понять и оценить наличие взаимосвязи в работе выемочно-погрузочного, транспортного и отвального оборудования, а также связь параметров отвалов с типом и рабочими параметрами отвальных экскаваторов.
Исходные данные для варианта №22

Модель экскаватора – ЭКГ-12,5 (ёмкость ковша 12,5 м³)

Плотность породы γ=2,5т/м³
Средний размер куска dср =0,4 м
Сцепная масса локомотива Q_сц=360 т
Грузоподъёмность q=145 т
Объём кузова V_в=68 м³
Тара вагона T=78 т
Габариты, мм:
Длина по осям автосцепок - 16950
Ширина - 3500
Высота – 3635
Способ разгрузки – односторонний
Разгрузка состава t_p =18мин


Б. Расчет отвальных работ при использовании на отвале карьерных экскаваторов
1. Выбор отвального экскаватора
На отвале, как правило, принимается экскаватор той же модели, который работает и в забое. Емкость ковша отвального экскаватора должна быть не меньше чем у экскаватора, работающего в забое. Если на отвале принимается тот же экскаватор, что и в забое, то он может быть оборудован сменным ковшом большей ёмкости.
Модель экскаватора работающего на отвале примем такую же как и в забое ЭКГ-12.5
2. Определенные высоты отвала и размеров бункера.
При отсыпке отвала с помощью экскаватора ЭКГ отвальный уступ разделяется на два подуступа. Высоту нижнего подуступа (h₂) при расчетах ориентировочно можно принимать с учетом прочностных свойств или плотности пород (см. приведённую ниже таблицу).

Плотность пород, * м^3/т	Высота нижнего подуступа h2, м
γ < 2,0 γ = 2,0 – 2,5 γ > 2,5	15 ÷ 17 17 ÷ 20 20 ÷ 25

* плотность пород принимается по исходным данным к работе №9.

Т.к. γ = 2,4 м³/т, высота нижнего подуступа h₂=20 м

2.1. Высота верхнего подуступа (h₁)
, м,
где – максимальная высота разгрузки экскаватора.
Для модели экскаватора ЭКГ-12,5, =15 м, h₁=15 м
2.2. Общая высота отвальной заходки
H_oз = h₂+h₁ , м.
H_oз =20+15=35м
2.3. Превышение вновь отсыпаемой отвальной заходки
h₃ = 0,05 H_оз
h₃ =1,5м
2.4. Высота отвала после усадки породы
H_о = H_оз – h₃ , м.
H_о =35-1,5=28,5м
2.5. Глубину приямка бункера при расчётах принимать равной:

ЭКГ - 12 h₄ = 1,6 ÷ 1,7м.

2.6. Длина приемного бункера
L_пб = (1,5 ÷ 2,0) l_д , м,
где l_д – длина думпкара, м (работа №9).
L_пб =1,5*17,5=26,5 м
3. Ширина отвальной заходки
А_о = , м,
где – радиус черпания отвального экскаватора на уровне стояния, (14,3 м)
L_пб – длина приемного бункера, (26,5 м)
R_p – радиус разгрузки экскаватора.(18,5 м)
А_о =√(14,3²-26,5²/4)+18,5=24 м
4. После определения основных параметров отвала вычерчивается схема отвалообразования (рис.1), на которой в соответствующем масштабе носятся размеры всех элементов отвала.
5. Приемная способность (вме­стимость) отвального тупика ме­жду переукладкой пути
V_о = H_о L_о A_о / k_pо , м³,
где k_pо – коэффициент остаточ­ного разрыхления породы в отвале (k_pо = 1,15).

V_о =28,5+1800+24/1,15=1070610 м³

6. Суточная приемная способ­ность отвального тупика по усло­виям работы транспорта

V_сут = N_c n V_в , м³/сут,

где N_c – количество локомотивосоставов, которое может быть разгружено на отвальном тупике в сутки, (45 шт);

n – количество вагонов в составе, (8 шт);
V_в – геометрическая вместимость вагона с учетом принятого в работе №9 коэффициента наполнения кузова
/k_нв, м³.
V_в=130*1,25/(2,5*1)=62 м³
Величина V_сут должна быть близка суточной производительности отваль­ного экскаватора, величина которой примерно на 25 – 35% выше производитель­ности забойного экскаватора (при одинаковой ёмкости ковша).

V_сут =40*8*62=19840 м³/сут.

Так как V_сут отвального экскаватора больше, чем V_сут забойного, то в дальнейшем мы для расчетов будем принимать наименьшую величину, в данном случае это величиной является V_сут забойного экскаватора (16280 м³/сут.).

6.1. Количество локомотивосоставов, которое возможно разгрузить на отвальном тупике в сутки
N_c = , шт,
где f – коэффициент, учитывающий неравномерность работы отвального тупика (f = 0,85 ÷ 0,95);
Т – продолжительность работы отвального тупика в сутки, ч (Т = 21 ÷ 22ч);
t_p – продолжительность разгрузки состава, (18 мин);
t_о – время движения поезда при обмене на отвале, (12 мин).
6.2. Время движения поезда при обмене

N_c =60*0,9*22/(12+18)=40 шт

t_о = 60 + τ , мин,

где L_о и l_о – принимаются по условиям предыдущего задания;
V_ср – средняя скорость движения поезда по отвальным путям в грузовом и порожняковом направлениях от места разгрузки до обменного пункта, км/ч (14 км/ч);
τ – время на связь при обмене поездов (2 мин).
В случае значительной разницы в величине V_сут по условиям работы транспорта и по суточной производительности отвального экскаватора следует принять решение, обеспечивающее их соответствие друг другу.
t_о =60*2*(05*1,8+0,29)/14+2=12 мин

7. Время между двумя передвижками пути

t_п = , суток
t_п =1070610/16280=66 суток

8. Необходимое количество отвальных тупиков в работе

n_т = , шт,
где – суточный объем вскрыши, доставляемой на отвал, (30 тыс.м³);
n_т =30000/19840=2
9. Определение площади земли, необходимой под отвалы для карьера
S = , м²,
где – общий объем вскрышных пород карьера за период его эксплуатации (320 млн. м³);
k_ро – остаточный коэффициент разрыхления породы в отвале (k_ро = 1,15);
k_ип – коэффициент использования площади под отвалы (k_ип = 0,8 ÷ 0,9).
Полученную величину S необходимо перевести из квадратных метров в гектары.

S =320000000*1,15/(28,5*0,9)=1435 га