CC BY
64
СЕМИНАР 14
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"
МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.
© А.С. Чирков, С.О. Ларионов, 2001
УДК 622.27
А.С. Чирков, С.О. Ларионов КОМПЛЕКСНАЯ РАЗРАБОТКА
КАРБОНАТНЫУ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
П
ри производстве щебня традиционная технология разработки карбонатных месторождений предусматривает: подготовку горных пород к выемке с применением буровзрывных работ (в отдельных случаях - с применением механического рыхления при коэффициенте крепости пород по проф. М.М. Протодьяконову менее 6-7); выемку и погрузку разрыхленного полезного ископаемого и транспортирование его на дробильно-сортировочную фабрику для переработки и получения готовой продукции - щебня фракций 5-20 и 20-40 мм и отсевов (отходов) с размером частиц менее 5 мм (которые могут достигать 50 %).
Известно, что месторождения карбонатных пород представляют «слоеный пирог» - набор пачек, пластов и слоев полезного ископаемого (в большинстве случаев залегающих горизонтально), различных по мощности, прочности, блочности, физикотехническим свойствам и химическому составу. При валовой выемке с применением буровзрывных работ пласты карбонатных пород с различными физико-техническими свойствами перемешиваются, и в конечном итоге щебню присваивается марка по прочности (основной показатель качества) по минимальной прочности пород одного из разрабатываемых пластов. Этот недостаток устраняется при применении механического рыхления, когда ведется селективная (раздельная) разработка карбонатного месторождения тонкими выемочными слоями.
На щебеночных предприятиях, в состав которых входят карьер и дро-
бильно-сортиро-вочная фабрика, затраты на производство 1 м3 щебня составляют порядка 70 руб. (без НДС и транспортных расходов). В дальнейшем щебень как готовая продукция этих предприятий транспортируется на заводы железобетонных изделий для изготовления различных строительных конструкций и деталей. Для приготовления 1 м3 рядового бетона необходимы следующие компоненты (в кг): щебень - 1250, песок -700, цемент - 280, вода - 170.
Как видно, карбонатная порода «проходит» многие технологические переделы производства для «превращения» в строительную конструкцию
- строительный материал.
Строительный материал в виде пильного камня, крупных стеновых блоков и блоков природного камня можно непосредственно добывать из массива месторождения. Под пильными породами подразумеваются такие горные породы, как известняки, доломиты, туфы, опоки и др., обладающие достаточной строительной прочностью и в то же время поддающиеся распиливанию необразивными режущими инструментами (дисковыми пилами, барами, фрезами).
По размерам камни стеновые (полномерные) изготавливаются трех типов (см. таблицу).
Для удобства кладки, помимо камней, указанных в таблице, произ-
водятся неполномерные доборочные камни длиной, равной 1/2 и 3/4 табличной.
Крупные стеновые блоки (объемом до 1,5 м3) могут иметь максимальные размеры (см): высоту - до 302, ширину - до 258, толщину - до 50.
Блоки из природного камня по объему (в м3) подразделяются на 5 групп: I - объем свыше 5,0; II -свыше 2,0 до 5,0; III - свыше 1,0 до 2,0; IV - свыше 0,4 до 1,0; V - свыше
0,01 до 0,4.
Массивы карбонатных пород характеризуются развитой трещиноватостью с преобладанием горизонтальных и пологих трещин напластования. Геометрический анализ и исследование трещиноватости массива являются основой для получения результатов, обеспечивающих рациональную разработку карбонатного месторождения на пильный и блочный камень, обоснование параметров технологии, выбор комплекса оборудования для добычных работ, установление оптимального расположения фронта горных работ и направления его перемещения.
Результаты изучения трещиноватости и прочности пород в массиве позволяют провести районирование месторождения, на основе которого можно значительно увеличить выход блоков из массива и снизить отходы карбонатного камня при его добыче и обработке.
При проведении блочнопрочностного районирования месторождения карбонатных пород основными задачами являются: разделение полезной толщи по пачкам пород, имеющих различный литологический состав; выделение в пределах каждой пачки полезного ископаемого участков с наибольшим расчетным количеством блоков определенной группы; выделение в пределах участков зон, имеющих различную прочность пород; прогноз-
Типы камней Размеры камней, мм Объем одно 3 го камня, м Количество камней в 1 м3, шт.
Длина Ширина Высота
1 390 190 188 0,0141 71
2 490 240 188 0,0223 45
3 390 190 288 0,0215 47
ное определение объемов получаемой продукции различных видов. Материалы блочно-прочностного районирования позволяют выбрать такую систему разработки месторождения, при которой на любом этапе отработки карьера можно получать продукцию заданного качества и требуемого ассортимента из имеющегося в пределах карьерного поля полезного ископаемого. Разбивка залежи на локальные участки (зоны) дает возможность организовать работу таким образом, чтобы можно было в процессе разработки карбонатных пород наращивать темпы и объемы добычи блоков и стеновых камней.
При подготовке стеновых камней и блоков к выемке камнерезными машинами необходимо производить проходку заходной, разрезной и вы-
ходной траншеей на каждом уступе, что требует значительных затрат, в том числе и ручного труда. Эти работы (по проходке траншей) может выполнить бульдозер-рыхлитель, пройдя со-ответст-вующие выработки по границам выделенных зон и участков с учетом районирования массива пород по трещиноватости и прочности в плане и профиле.
На Молоковском карбонатном месторождении (Тверская обл.) был изучен массив пород по трещиноватости и прочности с выделением в плане и профиле различных зон, на которых возможно применение различной камнерезной техники. В частности, на породах с прочностью: до 100 кгс/см2 возможно использование дисковой камнерезной машины СМ-89А; до 250 кгс/см2 - СМ-89АУ, СМ-518; от 250
кгс/см2 и выше - камнерезных машин с кольцевой фрезой СМР-028, СМ-580А и др. При этом максимальная высота уступа для дисковых машин составляет 0,42 м, для камнерезных машин с кольцевой фрезой - 0,86-1,04 м.
Применение данной камнерезной техники позволит планировать и получить при разработке Молоков-ского месторождения выход стенового камня первого - третьего типов и блоков размерами 1350X900X300 мм до 47-50 %. Следует отметить, что стоимость 1 м2 стены из пиленых блоков (без накладных расходов) в 2 раза ниже, чем стоимость 1 м2 стены из кирпича, силикатных блоков и железобетонных панелей.
Тпроблема повышения ресурса редукторов не только не утратила своего значения, но и приобрела еще большую актуальность для обеспечения непрерывности технологического цикла. Из анализа литературы следует, что реальный ресурс блоков приводов скребковых конвейеров почти вдвое меньше установленного. Так конвейер СПЦ 271.38 И имеет установленный ресурс 1 млн т., в то время как реальный ресурс по блоку привода составляет порядка 500 тыс. т. [1]. В результате анализа причин выхода из строя редукторов восьми серийных горных машин (очистных комбайнов, проходческих комбайнов и скребковых конвейеров) повреждения зубчатых колес занимают первое место. Установлено, что основными причинами отбраковки зубчатых колес при дефек-тировке: 56 % - износ, 17 % - питтинг,
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Чирков Александр Степанович - профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет.
Ларионов С.О. - Московский государственный горный университет.
СЕМИНАР 14
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"
МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.
© Ю.Г. Павлов, 2001
УДК 622.232.62
Ю.Г. Павлов
МЕРТВЫЙ ХОД КАК КОМПЛЕКСНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ОЦЕНКИ РЕСУРСА СИЛОВЫХ
ехнический уровень, качество и на -дежность редукторов в значительной
мере определяют техникоэкономические показатели любой горной машины.
За последние годы в отечественном редукторостроении достигнуты определенные успехи в расчетах, конструировании, изготовлении зубчатых передач, увеличена нагрузочная способность, снижены масса и габариты редукторов. Тем не менее,
17 % -излом, 10 % - остальные виды повреждений. Для очистных комбайнов виды повреждений распределялись следующим образом 40 % - износ, 28 % - питтинг, 23 % - излом, 9 % - остальные виды; для проходческих комбайнов соответственно: 61; 22; 15 и 2 %; для скребковых конвейеров - 61,5; 13; 15,5 и 10 % [2].
В связи с этим актуальной является задача повышения фактического ресурса блоков привода скребковых конвейеров до установленного в конструкторской документации.
В данной статье рассматриваются только технологические методы повышения ресурса (повышение износостойкости контактирующих поверхностей).
Существующие технологические методы повышения ресурса можно условно разделить на следующие группы:
1. изменение параметров поверхностного слоя (макро- и микрогеометрия, твёрдость);
2. рациональное построение технологического процесса механической обработки деталей;
3. рациональное построение технологического процесса сборки блоков приводов.
Каждый вид включает в себя множество показателей качества изготовления, сборки и монтажа, регламентируемых в соответствующих ГОСТах.
Ресурс является, по сути, комплексным показателем учитывающим точность изготовления деталей, состояния поверхностного слоя, точности сборки и монтажа, конструкторских решений, применения новых материалов и многих других показателей.
Комплексным показателем оценки точности изготовления силовых цепей редукторов может служить «Мертвый ход» (ГОСТ 21098-82 «Цепи кинематические. Методы расчета точности» [3]) представляющий собой разность кинематических погрешностей передачи при прямом и обратном ходе рис.
1.
Исследования, выполненные на кафедре «Технологии машинострое-
ния и ремонт горных машин» МГГУ, выявили наличие связи величины мертвого хода силовой кинематической цепи с ресурсом очистных комбайнов. Таким образом, более целеобразно для оценки ресурса исполь-вать комплексный показатель Мертвый ход.
Мертвый ход передачи явля-ся функцией многих переменных (точности изготовления деталей входящих в привод; качества сборки и монтажа; макро- и микрогеометрии, твердости поверхностного слоя контактирующих поверхностей), изменяется в процессе эксплуатации в симости от объёмов выполненной работы, а также от первоначальной личины мертвого хода. На рис. 2, а и б приведено изменение величины вого хода от величины выполненной работы [4]. Как видно из рис. 2 кривые износа имеют три явно выраженных участка:
первый - характеризующий пропроцесс приработки передач вой трансмиссии;
второй -
ствующий периоду нормальной ты сопряжений (естественный износ) имеет наибольшую величину;
третий - соответствующий периоду
ческого износа рийный износ), сле достижения дельного состояния.
Графики зывают, что при полнении
вого объема
циональной работы, предельного со-ния быстрее
гают силовые
миссии, которые имели большую величину
ного мертвого хода (рис. 2, б).
Следовательно, первоначальное значение мертвого хода является одной из важных
ристик, определяющих ресурс блоков приводов скребковых конвейеров.
Так как основной причиной увеличения мертвого хода в процессе эксплуатации является износ элементов силовой кинематической цепи, то в связи с этим представляет интерес установления закономерностей потерь мощности на трение в элементах трансмиссии конвейеров в зависимости от выполненной функциональной работы.
Наличие таких закономерностей
позволит, на наш взгляд, определить величину ожидаемого ресурса с заданной вероятностью.
Рис. 2. Изменение мертвого хода передач очистных комбайнов 1К101 в процессе эксплуатации
200
400 600 800 Wф*103,МН*м
800 УИОЖп
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Козловчунас Е.Ф., Носенко В.Д., Мышляев Б.К., Скрыль А.И. Перспективы технического переоснащения очистных работ. Журнал «Уголь», №3, - 1998. - С. 864.
2. Семенча П.В., Зислин Ю.А. Редукторы горных машин. Конструкции, расчет и испытания. - М.: Недра, 1990.
- 237.: ил.
3. ГОСТ 21098-82 Цепи кинематические. Методы расчета точности.
4. Гелюх В.С. «Установление ресурсов очистных комбайнов 1К101 в процессе эксплуатации», диссертация, - М.: МГИ, 1986.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Павлов Юрий Геннадиевич - аспирант кафедры «Технология машиностроения и ремонт горных машин» Московского государственного горного университета..
СЕМИНАР 14
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"
МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.
© А.В. Рашкин, Ю.Т. Попова, 2001
УДК 622.331
А.В. Рашкин, Ю.Т. Попова
МОДЕЛИРОВАНИЕ БУЛЬДОЗЕРНОЙ ВСКРЫШИ ТОРФОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ РОССЫПЕЙ
Б
ульдозерная вскрыша торфов при разработке золотоносных россыпей является наиболее распространенной - при гидромеханизированном способе бульдозерами вскрывается практически 100 %, при дражной разработке 8090 %. На вскрыше торфов используются отечественные бульдозеры ДЗ-171, ДЗ-27С и тяжелые бульдозеры-рыхлители ДЗ-59ХЛ и ДЗ-141ХЛ на базе тракторов Т-330 (244 кВт) и Т-500 (367 кВт) Чебоксарского завода тяжелых тракторов, а также бульдозеры-рыхлители D8L, D9N, D10N (265415 кВт) фирмы "Катерпиллер" и D375A (379 кВт) фирмы "Комацу".
В рабочих проектах бульдозерные схемы вскрыши, как правило, упрощаются, практически не учитываются реальные горнотехнические
условия конкретного участка вскрыши - топография, физико-механи-ческие свойства пород, наличие многолетней мерзлоты и т. д. Повышение качества проектирования бульдозерной вскрыши возможно на основе экономикоматематического моделирования, математической формализации выбора способа подготовки мерзлых пород к выемке и более широкого использования вычислительной техники.
Месторождения Забайкалья характеризуются повсеместным распределением многолетне- и сезонномерзлых пород. Рыхление таких пород позволяет увеличить производительность бульдозера. Составленный алгоритм предусматривает структурный анализ стоимостных затрат для основных способов подготовки мерзлых пород: буро-
взрывными работами, механическим рыхлением, гидроигловым (напорно-фильтрационным) оттаиванием.
Экономическая эффективность производственного процесса зависит от минимизации приведенных (расчетных) затрат, которые определяются по формуле
Сп = (Сэ1 + Е X К) X КВ1, р/м3, где Сэ1 - эксплуатационные удельные затраты по 1-му техническому варианту подготовки торфов (цеховая себестоимость 1 м3 торфов), р.; Е - отраслевой нормативный коэффициент эффективности инвестиций (Е = 1/Т0, где Т0 - срок окупаемости); К1 - удельные капитальные вложения по 1-му варианту, р/м3; Кв1
- коэффициент вскрыши, м3/м3.
Вскрыша торфов связана с затратами, которые должны быть минимальными. Себестоимость при производстве вскрышных работ рассчитывается по формуле
Су = (Ст + Спд + Р) X Кв1, р/м3, где Ст - цеховая себестоимость вскрыши 1 м3 торфов при 1-й схеме вскрыши, р; Сд - затраты на подготовку 1 м3 торфов ^м способом к разработке, р; Р - другие технологические удельные затраты.
В калькуляцию себестоимости горных работ включают затраты на заработную плату, материалы, топливо и энергию, амортизационные отчисления, текущий ремонт и содержа-
ние механизмов и общецеховые расходы. В институте ВНИИ-1 для каждой статьи затрат установлены эмпирические зависимости, описывающие исследуемые технологические процессы со средней ошибкой аппроксимации не более 10 %.
Модель подготовки мерзлых пород к выемке буровзрывным способом позволяет исследовать влияние высоты уступа (Иу) и категории крепости горных пород (/) на величину цеховой себестоимости буровзрывного рыхления 1 м3 торфов. Исследование способа подготовки мерзлых торфов к выемке механическими рыхлителями позволяет выявить зависимость цеховой себестоимости от трудоемокости производства рыхлительных работ при определенных технологических параметрах. При оттайке пород с помощью гидроигл удельные затраты зависят от применяемого оборудования, глубины погружения иглы, температуры нагнетаемой воды и других факторов.
Технология вскрышных работ предопределяет эффективность и рентабельность добычи золота из россыпи. Но это зависит не только от вы-
бранного способа подготовки мерзлых пород к выемке, но и от расстояния транспортирования торфов в отвал. Проводя анализ проектов на разработку россыпных месторождений, можно сделать вывод, что при проектировании бульдозерной вскрыши не учитываются горнотехнические и горно-геоло-гические условия залегания месторождения. Расстояние выезда бульдозера в отвал рассчитывается по горизонтальной проекции. Поэтому в разрабатываемой программе целесообразно, с учетом способа подготовки, учитывать и способ транспортировки торфов.
При дальнейшем совершенствовании методики расчета расстояний транспортирования целесообразно учесть конкретные условия вскрышных работ: - для отдельного слоя в зависимости от глубины залегания; - для вскрыши торфов сплошным выездом;
- для вскрыши откосов; - среднюю дальность транспортировки для всего полигона. В этом случае приводятся формулы расчета вскрышных работ с полной их геометрической выкладкой. Кроме того, необходимо учесть реаль-
ные технологические приемы вскрыши: в отработанное пространство с частичным разносом условного борта; вскрыша полигона слоями с частичным разносом борта.
При разработке россыпей гидромеханизированным способом используются различные типы рыхлителей (буль-дозеров) на базе тракторов Т-330 и Т-500. Достоинством бульдозерной техники является простота в использовании и высокая маневренность. Однако к одному из недостатков следует отнести необходимость потребления значительного количества горючесмазочных материалов. Поэтому данный алгоритм также должен исследовать характер и степень влияния длины транспортировки, категории горных пород и мощности бульдозера на расход дизельного топлива в летний и зимний периоды.
Разработанные программные средства для ПК ІВМ внедрены в практику проектирования и учебный процесс.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
X Рашкин А.В. - профессор, доктор технических наук, Читинский государственный технический университет. Попова Ю. Т. - аспирант, Читинский государственный технический университет.
и
