Формирование борта карьера при автомобильно-конвейерно-железнодорожном транспорте Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

1. Наркелюн Л.Ф., Офицеров В.Ф. Комплексное использование ископаемых углей. Чита: Чит-ГТУ, 2000. - 271 с.

2. Рашкин А.В., Субботин Ю.В., Герасимов В.М., Овешников Ю.М. Исследование и разработка способа очистки промышленной воды с использованием геотекстильных фильтров / Материалы Международной научно - практической конф. “Хозяйственно - питьевая и сточные воды:

проблемы очистки и использования”, Пенза: МАНЭБ. - 1996. - с.98 - 101.

3. Патент РФ № 2094085 на изобретение “Устройство для очистки сточных вод”/ Субботин Ю.В., Рашкин А.В., Герасимов В.М., Овешников Ю.М., Мязин А.В. Приор. изобр. от 25 июля 1996 г, заявка № 96115045. Зарегистрирован в Гос. реестре изобретений 27 октября 1997 г.

— Коротко об авторах

Субботин Ю.В. - кандидат технических наук, доцент, докторант ЧитГУ.

------Ф

'V------

--------------------------------------- © Ю.А. Бахтурин, 2006

УДК 622.271.333:621.86.06 Ю.А. Бахтурин

ФОРМИРОВАНИЕ БОРТА КАРЬЕРА ПРИ АВТОМОБИЛЬНО-КОНВЕЙЕРНО-ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

Семинар № 12

Формирование борта карьера с размещением на нём перегрузочных пунктов автомобильно-конвейерно-железнодорожного (а-к-ж.д.) транспорта в большинстве случаев связано с разносом борта или оставлением целиков. При этом объёмы разноса борта и целиков

в общем случае не могут быть представлены как аддитивная совокупность соответствующих объёмов для размещения дробильно-перегрузоч-ного пункта, конвейерного подъёмника и комплексов перегрузки, аналитические зависимости для их расчёта носят нетривиальный характер.

Для определения указанных объёмов проведён анализ проектных и научнотехнических решений, который позволил выявить основные типы комплексов перегрузки и определить параметры площадок при их внутрикарьерном размещении.

Габариты площадок для внутри карьерного размещения комплексов перегрузки с конвейерного на железнодорожный транспорт (КП) зависят от следующего:

• типа перегрузочного пункта и его

конкретного конструктивного испол-

нения;

• места выхода конвейера на поверхность горизонта расположения пере-

зки;

• углов подхода магистрального конвейера к погрузочным железнодорожным путям в плане и вертикальной плоскости;

• вместимости аккумулирующих устройств;

• высоты перекрытия приходящего конвейера.

Анализ проектных решений и научноисследовательских работ по применению карьерного а-к-ж.д. транспорта позволяет выделить следующие основные типы КП:

• устройства бункерного типа (табл.

1);

• склады хребтового типа линейной формы:

• комбинация корпусов погрузки и складов (комбинированные КП).

В табл. 2 приведены типы КП по железорудным предприятиям, разработанные проектными институтами.

По конструктивным признакам, определяющим геометрические параметры можно выделить следующие основные устройства бункерного типа:

• с поперечной загрузкой думпкаров (рис. 1, а, г);

• с продольной загрузкой думпкаров (рис. 1, б, в, д);

• полузаглубленного (тоннельного) типа (рис. 1, д );

• с механизмами распределения горной массы по ячейкам (рис. 1, г).

Хребтовые склады линейного типа, основные компоновочные схемы которых представлены на рис. 2., можно подразделить по числу секций на одно-и многосекционные ( рис. 2, в, д, е, а, б); по числу погрузочных путей на одно- и двусторонние ( рис. 2, б, а, в, г, д, е).

Рис. 1. Схемы комплексов перегрузки в думпкары бункерного типа 246

Рис. 2. Схемы комплексов перегрузки в думпкары со складами хребтового типа

По типу применяемого погрузочного оборудования - на склады:

• с экскаваторной погрузкой (рис.

2, а, б);

• оборудованные колесными погрузчиками (рис. 2, д);

• с погрузкой питателями из штабелей с тоннельным расположением думпкаров (рис. 2, г);

Таблица 1

• с конвейером-перегру-жателем и точечной погрузкой (рис. 2, е);

По способу формирования штабеля склады можно выделить следующие типы складов:

- эстакадные (рис. 2, а, б, г, д, е);

- безэстакадные с применением отва-лообразователя или штабелеукладчика (рис. 2, д);

Некоторые характеристики, определяющие геометрические параметры площадок для комплексов перегрузки со складами хребтового типа, представлены в табл. 3.

Габариты перегрузочных площадок можно описать тремя величинами: шириной, совокупной длиной штабелей и углами, определяемыми условиями вписывания железнодорожных путей.

В схемах, предусматривающих применение хребтовых складов, может потребоваться удлинение площадок с учетом размещения передаточных конвейеров. Расчёты величины удлинения площадок можно производить по формуле

М = [Нр - (Впл -0,5Вш -Ь1 - Ь2 - Ь3 -ь5)#в]х х^ап->/(Я - Ь)2 - (Я - Ь - 0,5Вш + ЬА)2,

(1)

где Нр - высота оси головного барабана передаточного конвейера, м; Ь1 - расстояние от нижней бровки уступа до оси контактной сети, м; Ь2 - расстояние от оси контактной сети до оси железнодорожного пути, м; Ь3 - расстояние от оси ж.д. пути до подошвы штабеля, м; Ь4 - расстояние от оси конвейера до крайней точки станции приводов, м; Ь5 - расстояние от верхней бровки уступа до места выхода оси конвейера на поверхность, м; Ь6 - габарит приближения строений, м; в - угол наклона борта карьера, град.

Расчётная схема для определения объёмов разноса борта и целиков при формировании борта карьера с размещением комплексов перегрузки а-к-ж.д. транспорта приведена на рис. 3. По расположению перегрузочных площадок КП относительно основания возможны 2 основных варианта:

Таблица 2

Типы комплексов перегрузки с конвейерного на железнодорожный транспорт на железорудных предприятиях СНГ

Проектный институт Название карьера Тип комплекса перегрузки

Центрогипроруда Стойленский комбинированный

Кривбасспроект ЦГОК№1 склад с экскаваторной погрузкой

Южгипроруда Анновский СевГОКа комбинированный

Южгипроруда Первомайский СевГОКа комбинированный

Южгипроруда НКГОК №2-бс комбинированный

Южгипроруда НКГОК №3 комбинированный

Южгипроруда НКГОК №1 склад с экскаваторной погрузкой

Южгипроруда карьер ЮГОКа склад с экскаваторной погрузкой

Южгипроруда Полтавского ГОКа, юго-западный борт комбинированный

Южгипроруда Полтавского ГОКа, южный борт комбинированный

Гипроруда Качарского ГОКа бункерный

Таблица 3

Характеристики складов перегрузки с конвейерного на железнодорожный транспорт

Название карьера Производительность, КП, млн т Конструктивное исполнение Вместимость, т Число погрузочных путей

Стойленского ГОКа 20 две двусторонние секции 200000 4

№1 ЦГОКа 10/20* 2-секционный 10000/4000 0 2

| Анновский СевГОКа 18 1-секционный 25000 1

Первомайский 20 2-секционный 92000 2

№2-бис НКГОКа 20/13 2-секционный 72000/2500 0 2

№3 НКГОКа 20 2-секционный 220000 2

№1 НКГОКа 14 1-секционный 40000 1

ЮГОКа 18 2-секционный 2000000 1

[Полтавского ГОКа 19 2-секционный 220000 2

[Примечание:* - в числителе - для руды; в знаменателе - для вскрыши

1. КП располагается со стороны выработанного пространства.

2. КП располагается на площадке, примыкающей к конвейерной выработке.

При этом минимальную длину участка борта для размещения на нем КП и транспортных коммуникаций при использовании а-к-ж.д. транспорта по первому варианту можно определить по формуле

^єіи0і -зіпа2 зіп р$,іпа

4™ = я,

+ сі%Р’

+Іб +АІ + Ьш +

Б„ -

Вбд/зіп в2 - зіпа2 зіп в соз а

+ Вб + Іт,

По второму варианту:

^•^/ЗіПв2—Зіп

(2)

^Шіп

Ні

зіп р$та ЬШ + 2Ь^р + АЬ + Іт

+ Іб + Іт

(3)

где Н1 - высота конвейерного подъёма, м; а - угол наклона конвейерной линии, град; в' - угол наклона борта в направлении на-

встречу конвейерной линии, град; Іб - длина горизонтальной площадки от нижней кромки траншеи вдоль борта для размещения натяжных станций конвейера, дро-бильно-перегрузоч-ных пунктов и т.п., м; Іт - минимальная длина железнодорожного тупика, м; Вп - часть ширины площадки для размещения КП, создаваемая за счёт разноса борта (оставления целика); Вб

- часть ширины бермы для размещения конвейерного подъёмника, создаваемая за счет разноса борта (оставления целика); Ьш - длина штабеля, м.

Минимальная длина участка борта для размещения КП и транспортных коммуникаций обеспечивается в первом случае. Однако из условия минимизации объемов разноса борта и целиков предпочтительным является второй вариант, так как в этом случае указанные объемы снижаются

Рис. 3. Схема для определения объёмов разноса борта и целиков при внутрикарьерном размещении комплексов перегрузки а-к-ж. д. транспорта

за счет частичного совмещения объемов разноса борта для создания конвейерной бермы и площадки для размещения КП.

На схеме разнос борта представлен фигурой

ДСУХВЕЦМБРТАКНШ. Полный объем разноса рассчитывается как сумма объемов призм с непараллельными основаниями, представленных на схеме фигурами

сдегхОдр, УХВГКНШР и хомктрбл, по формуле

_ B6iJsin2 в - sin2 a cos a sin в

[ И2^іп2 в - sin2 a + (И2^в' + 2И1їб )sinasin в

I 2sin в sin a

И і(-

■y/sin2 в

sin в sin a

- + ctg в') + і6 + AL + Ьш

+И (И2ctgв' + ^gy Vsin2 в-sin2 a + И£Шв)+

2 2 2 cos a sin в 2 sin у

+И2(Вп - Вб4sin2 в-sin2 a) x cosasin в

L +AL + (B - Bб'Іsin2 в- sin2 a) ctgУ і+ctgVi +

mm n cosasin в 2

+И, (£!в+Еів)

2 sin у sin у

(4)

Рис. 4. Зависимость объёма разноса борта (Уб) от глубины размещения КП (Н2):

- для КП с односторонней погрузкой, Ы1 = 200, Бб = 20 м, Ус = 25 тыс. кубометров;

ф для КП с двусторонней погрузкой, Ы1 = 100, Бб = 20 м, Ус = 30 тыс. кубометров;

- для КП с двусторонней погрузкой горной массы, Бб = 0 м, Ус = 30 тыс. кубометров;

- для КП с односторонней погрузкой горной массы, Бб = 0 м, Ус = 25 тыс. кубометров;

- для бункерного КП

где Н2 - глубина расположения КП; Р" -угол наклона торцевого борта в направлении, совпадающим с направлением конвейерной выработки, град.

Рис. 5. -Зависимость объёмов целиков (Уц) от глубины размещения ДПП (Нд) при 1пб = 350 м, Ьш = 100 м:

при двусторонней погрузке, Н2 = 100, м;

■ф* при односторонней погрузке, Н2 = 100, м;

... - для КП на поверхности, Вб = 20 м;

для КП на поверхности, Вб = 20 м;

■ф- при двусторонней погрузке, Н2 = 200, м; = 20 м;

^^- при односторонней погрузке, Н2 = 200, м; = 20 м;

18000

s

Ч» 15000

сі

3 12000

&

£ 9000

я

О

о

| 6000 о,

3

S

S зооо

І

l /

/ >

1

О 100 200 300 400

Глубина размещения КП, Н2, м

Объем оставляемого целика КМРИА-ВОП определяется по формуле

V = Вп (Я,2 x/sin2 ji sin2 а + 21пбЯ, sin a sin в - Я,2 sin a tgS)

Ц 2sin a sin в

(5)

где 1пб - расстояние на горизонте КП от точки заложения траншеи до точки пересечения бортов, м; 5 - угол между линией пересечения бортов ОЖ и линией, перпендикулярной к границе перегрузочной площадки МФ, град..

X

X

Величина S определяется по формуле

Jsin2(sin2 y + 2ctgP’ctgP cos Y + ctg2в) - sin2 Y

tgo =---------------------------------------:-,

sin y

(6)

где у - угол между уступами борта с конвейерным подъёмником и уступами соседнего борта, м.

С учётом применения а-к-ж.д. транспорта вскрыши на карьере Ингулецкого ГОКа [1] проведены расчеты объёмов разноса борта и целиков для различных вариантов размещения КП, значений В6, Hj, вместимости склада (Vc), типа КП при а = 16°, в = в' = в" = 40°. Величина Вб зависит от способа строительства конвейерного подъемника. В [2] предлагаются способы, применение которых позволяет довести ширину основания конвейерной выработки до размеров, определяемых шириной охранительной бермы, углами наклона подъемника и наклона борта без его дополнительного разноса (Вб = 0). Графически зависимости представлены на рис. 4, 5. Даже с учётом возможности строительства конвейерного подъемника без дополнительного разноса борта (Вб = 0) внут-рикарьерное размещение КП по сравнению с размещением его на поверхности связано со значительными дополнительными объемами выемки вскрыши (рис. 4). Если при Н2 =100-120 м объёмы составляют до 3 млн кубометров, то уже при Н2 = 200 м они в зависимости от типа КП достигают 5-7 и более млн. кубометров. Это существенно отражается на конкурен-

----------------------СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бахтурин Ю.А. Обоснование рациональных технологических параметров автомобильно-конвейерно-железнодорожного транспорта на карьерах: Автореф. дис. ...канд. техн. наук / ИГД УрО РАН. - Екатеринбург, 1999. - 20 с.

2. Яковлев В.Л., Смирнов В.П., Берсенёв В.А. Устройство дробильно-конвейерных комплексов на глубоких карьерах. - Екатеринбург ИГД УрО РАН, - 2003. - 42 с.

тоспособности а-к-ж.д. транспорта с внут-рикарьерным размещением КП.

Как видно из рис. 5 размещение дробильно-перегрузочного пункта (ДПП) на глубине (Нд) до 150-165 м при размещении КП на глубине Н2 = 100 м и применении комбинированного КП с двусторонней погрузкой горной массы (активная вместимость (Ус) порядка 30 тыс. кубометров) обеспечивает снижение объемов целика по сравнению с размещением КП на поверхности. Применение комбинированного КП с односторонней погрузкой (Ус ~ 20-22 тыс. кубометров) обеспечивает такое снижение до глубины размещения ДПП около 200 м. При Н2 = 200 м - соответственно до глубины Нд = 350 м для КП с двусторонней и до Нд = 400 м для КП с односторонней погрузкой.

Объемы целиков в общем случае ниже соответствующих объемов разноса борта в 1,2-1,7раза. Объёмы разноса борта в варианте с размещением КП на площадке, примыкающей к конвейерной выработке на 20-30 % ниже, чем в варианте их размещения на нерабочем борту карьера со стороны выработанного пространства.

Приведенные зависимости позволяют формализовать процесс расчёта объёмов целиков и дополнительного разноса борта карьера при размещении на нём комплексов перегрузки с конвейерного на железнодорожный транспорт.

7000

О 100 200 300 400

Глубина размещения ДПП, Нд, м

— Коротко об авторах -----------------------------

Бахтурин Ю.А. - кандидат технических наук, ИГД УрО РАН.