Курсовая работа: Обоснование выбора и расчёт средств механизации очистных работ в условиях рудника (шахты)

Министерство образования Российской Федерации

Красноярская государственная академия цветных металлов и золота

Институт Горного Дела и Геологии

Кафедра Горные машины и комплексы

Дисциплина Горные машины и оборудование

Курсовая работа

тема: Обоснование выбора и расчёт средств механизации очистных работ в условиях рудника (шахты)

Красноярск 2004 г.

1. Расчёт планового задания

Для условий работы данного рудника принимаем номинальный фонд времени работы оборудования по таблице 1 [1]:

-  режим работы – прерывный;

-  количество рабочих дней в году – 260;

-  количество смен в сутки – 2;

-  продолжительность смены – 8 ч.;

-  номинальный фонд времени работы оборудования в сутки – 16ч;

-  номинальный фонд времени работы оборудования месяц – 346 ч;

-  номинальный фонд времени работы оборудования в год – 4152 ч.

Находим суточную производительность рудника, т/сутки

где:

АГОД – годовая производительность рудника, т;

nРАБ ДНЕЙ – количество рабочих дней в году.

Находим сменную производительность рудника, т/смену

где:

АМЕС – месячная производительность рудника, т;

nСМЕН – количество смен в день.

Находим годовую производительность рудника по бурению шпуров, м/год

где:

А – выход руды с одного погонного метра шпура (скважины), т/м.

Y – плотность полезного ископаемого, т/м3.

В связи с крепостью полезного ископаемого равной 12 при диаметре шпура 42 миллиметра и при площади поперечного сечения S=20 м2 показатель A будет равен 0,46 м3/м [2, стр. 118]

Находим суточную производительность рудника по бурению шпуров, м/сутки

Находим производительность рудника по бурению шпуров за смену, м/смену:

2. Обоснование способа отделения горной массы от массива

Отделение горной массы от массива может осуществляться следующими способами:

1.  Буровой

2.  Гидродобыча

3.  Взрывной

При механическом способе рабочие органы непосредственно отделяют породу от массива.

Энергоёмкость этого способа, т.е. расход энергии на единицу объема разрушаемой породы составляет 0,2 – 1,7 кВт*ч/м3.

При гидравлическом способе порода отделяется от массива напорной струёй воды, подаваемой из монитора или когда порода со дна водоёма вместе с водой всасывается специальным оборудованием.

Энергоёмкость в первом случае равна 0,4 – 4 кВт*ч/м3, во втором случае в два раза меньше.

При взрывном способе порода разрушается под давлением газов выделяемых при воспламенении взрывчатого вещества.

Энергоёмкость способа составляет 4 – 10 кВт*ч/м3.

Практика убедительно показывает, что в настоящее время разрушение горных пород взрывом является основным способом отделения от массива скальной породы, ее дробления или перемещения. Эффективность буровзрывного способа подготовки объясняется специфическим характером выделения тепловой энергии при взрыве взрывчатого вещества и преобразованием ее в кинетическую энергию продуктов взрыва и энергию взрывной волны, которая распространяется со скоростью, превышающей или равной скорости звука, благодаря чему в движение за короткое время вовлекаются большие объёмы среды. Поэтому взрывные работы остаются практически единственным средством разрушения больших объёмов горных пород, отличаются быстротой исполнения и относительно небольшими затратами, занимая в себестоимости добычи полезных ископаемых всего 12-20 %. При этом необходимо подчеркнуть, что повышение качества взрывной подготовки пород является одним из основных путей увеличения производительности погрузочного и транспортного оборудования.

При выборе способа отделения горной массы от массива, следует учитывать, что общая оценка буровзрывного способа базируется на трёх основных критериях: безопасности, экономичности и экологичности.

Подземные взрывные работы отличаются повышенной опасностью поражения людей, повреждения механизмов и сооружений от воздействия ударной воздушной волны, сейсмических колебаний, разлёта кусков породы, ядовитых газов и пр. Поэтому они должны выполняться в строгом соответствии с Едиными правилами безопасности при взрывных работах и быть экологически безопасными.

Экономичность буровзрывных работ достигается на основе глубоких знаний физико-технических свойств горных пород, теории их разрушения, теории взрыва и создания промышленных ВВ, теории детонации, способов и средств инициирования зарядов ВВ; процессов разрушающего, сейсмического и воздушного действия взрыва зарядов ВВ; методов управления энергией взрыва и ряда других сложных вопросов.

Так же следует учитывать, что трудоемкость подземных буровзрывных работ занимает 60 % общей трудоёмкости добычи. С увеличением крепости пород относительная трудоемкость буровзрывных и в первую очередь буровых работ возрастают.

Ввиду всего вышесказанного, для условий данного рудника принимаем взрывной способ отделения горной породы от массива.

3. Выбор способа бурения

Так как на данном руднике для отделения горной массы от массива мы собираемся применять взрывной способ, то для наилучшего использования энергии взрыва взрывчатого вещества необходимо закладывать в шпуры или скважины, для чего их необходимо предварительно пробурить.

Бурением называется процесс образования цилиндрически полостей в горной породе.

Шпур это цилиндрическая полость в горной породе диаметром до 75 миллиметров и глубиной до 5 метров.

Скважина это цилиндрическая полость в горной породе диаметром более 75 миллиметров и глубиной более 5 метров.

По способу воздействия инструмента на породу бурение делится:

1.  Механическое

2.  Теплофизическое

При механическом бурении разрушение породы на забое шпура или скважины осуществляют внедрением в неё под действием механических усилий твёрдых тел.

При теплофизическом бурении разрушение породы происходит в результате развития в ней температурных напряжений.

Наибольшее распространение получили механические способы, которые по характеру приложения силовых нагрузок и работы инструмента в забое разделяются на четыре способа:

1.  Ударный;

2.  Вращательный;

3.  Ударно-вращательный;

4.  Вращательно-ударный.

Область применения и тип используемого оборудования при различных способах бурения

Колонковые перфораторы с независимым вращением бура

При вращательном способе бурения разрушение забоя скважины происходит благодаря движению инструмента имеющего форму резца по винтовой линии.

Такое движение возможно в результате сочетания вращательного и поступательного движения, ударные нагрузки отсутствуют.

Разрушение породы при ударном способе происходит в результате внедрения в неё инструмента заточенного в виде клина, под действием кратковременной ударной нагрузки.

Небольшие по величине крутящий момент и осевая нагрузка необходимые для удержания бурового инструмента в контакте с породой и его поворота, после каждого следующего удара.

При ударно-вращательном и вращательно-ударном способах разрушение породы на забое шпура или скважины происходит под действием осевого усилия ударной нагрузки с одновременным вращением инструмента.

Учитывая крепость полезного ископаемого и вмещающих пород равных 12 и 10 соответственно для дальнейших расчётов принимаем машины ударно-вращательного бурения.

4. Выбор оборудования

Разнообразные и сложные горно-технические условия разработки руд цветных металлов предопределяют применение различных по конструктивному выполнению и технологии систем разработки, а они, в свою очередь, определяют широту диапазона необходимых конструкций и типоразмеров машин.

К факторам, влияющим на конструктивное выполнение и рабочие параметры машин, относятся:

-  высокая крепость и абразивность руд;

-  разнообразие площадей поперечных сечений очистных забоев;

-  жесткие требования по ограничению загрязнения воздушной среды (пыль, газ, масляный туман);

-  крутые повороты, ограниченные площади поперечного сечения выработок, плохая видимость, неровная и обводненная почва, наличие подъёмов и спусков, затрудняющих мобильность при перемещении и работе оборудования.

В этих условиях конструкция машин должна обеспечить:

-  широкий диапазон рабочих параметров при относительно небольших размерах и массе, что желательно с точки зрения сокращения типоразмеров и унификации узлов;

-  надежность в работе и удобство в обслуживании;

-  автономность привода, что позволяет устранить сложные коммуникации и работы по их систематическому наращиванию;

-  достаточно высокую мощность и производительность;

-  безопасность эксплуатации;

-  экономичность.

4.1 Выбор бурового оборудования

Выбор бурового оборудования осуществляется с учётом его целесообразного применения, оценки достоинств и недостатков, его стоимости, а также стоимости запасных частей.

Принятое оборудование должно отвечать следующим основным требованиям:

1.  Обеспечивать заданную производительность;

2.  Обеспечивать высокую надёжность;

3.  Обеспечивать минимальную трудоёмкость и стоимость;

4.  Обеспечивать экологичность окружающей среды.

Учитывая крепость буримых пород, а также производительность рудника принимается самоходное оборудование. Самоходные бурильные установки позволяют наиболее полно решать вопросы комплексной механизации бурения шпуров, исключая ручной труд и улучшая санитарно-гигиенические условия работы, и, кроме того, они частично механизируют или облегчают выполнение таких операций, как осмотр и крепление забоя, заряжание шпуров, оборка кровли и др.

Так как в разделе 4 мы сделали вывод, что бурение будет ударно-вращательное, то для его осуществления предварительно принимаем самоходные бурильные установки УБШ-532Д и УБШ-332Д и далее проводим сравнительный анализ выбранных машин. Этот анализ можно выполнить по следующим характеристикам машин:

1.  Техническая производительность;

2.  Масса;

3.  Мощность привода;

4.  Тип энергии привода;

5.  Количество человек обслуживающего персонала;

6.  Скорость выполнения операций;

7.  Тип ходовых частей.

Технические характеристики установок представлены в таблице 2 [2? табл. 3,5] Техническая характеристика установок

Находим техническую производительность установки, м/ч

где:

tбур – время бурения шпура длиной 1 м, мин;

tвспом – вспомогательное время, необходимое для бурения шпура длиной 1 м, мин.

где:

Vмех – механическая скорость бурения, м/мин;

N – число бурильных машин на установке; N=3

КО – коэффициент одновременной работы трёх буровых машин; КО=1,05

где:

n – частота ударов поршня перфоратора, Гц [9, табл.Х.2]; n=42 Гц

А – энергия удара, Дж [9, табл.Х.2]; А=88,26 Дж

d – диаметр буровой коронки, мм; d=42 мм

sСЖ – временное сопротивление породы одноосному сжатию (раздавливанию), МПа; sСЖ=170 МПа

где:

tМАН – время маневров машины, связанное с её установкой и переустановкой, мин; tМАН=0,25-0,5 мин

tОХ – время обратного хода буровой машины отнесенное к 1 метру шпура, мин; tОХ = 0,25…0,5

tК – время на замену коронок, мин. tК = 0,1 мин

Находим эксплуатационную производительность станка за смену, м/смену

горный буровой оборудование гидросистема

где:

Т – продолжительность рабочей смены, мин; Т = 480 мин.

tПЗ – время общих подготовительно-заключительных операций за смену, мин;

tПЗ = 2,5% от Т

tПЗ = 12 мин

tПЗ’ – время подготовительно-заключительных операций при бурении за смену, мин;

tПЗ’ = 9,5% от Т

tПЗ’ = 45,6 мин

tО – время отдыха бурильщика, мин;

tО = 10% от Т

tО = 48 мин

tВЗР – время на технологический перерыв, связанный с ведением взрывных работ, мин.

tВЗР = 12% от Т

tВЗР = 57,6 мин

Страницы: 1, 2