 |
Энергетический метод расчета комплексной механизации технологических потоков
|
|
|
|
Цель занятий: Ознакомить студентов сущностью энергетического метода анализа и расчета комплексной механизации.
При анализе эффективность работы комплексной механизации технологических потоков в конкретных условиях, при реконструкции карьера или проектировании нового целесообразно использовать энергетический метод исследования. Он позволяет количественно учесть природные условия (топографию, климат, свойства горных пород и массива, гидрогеологические условия), схемы вскрытия и системы разработки, рабочие параметры горного и транспортного оборудования, особенности технологических процессов для выбора эффективного в конкретных условиях комплекта оборудования для технологического потока.
Сущность энергетического метода заключается в том, что для производства горных работ комплектом оборудования при определенной технологии, схеме вскрытия и способе разработки необходимо затратить энергию на дробление массива для получения требуемого состава горной массы по крупности, выемку и погрузку породы, перемещение и укладку ее в отвал. При этом энергия расходуется на преодоление сопротивления в рабочих органах машин и совершение полезной работы по переводу объекта приложения энергии (горной породы) из одного состояния в другое.
Расход энергии зависит от технологии процесса и обусловливается свойствами горной породы, ее состояния в процессе взаимодействия на горную породу. Так, разрушение массива, разрыхление горной массы, подъем ее для погрузки, перемещение и т.д. есть изменение ее качества (массив - раздробленная порода) и состояния (подъем с одного уровня на другой). Некоторые свойства не являются постоянными, а изменяются под воздействием окружающей среды, например связность горной массы. Сопротивление внедрению ковша увеличивается в результате слеживания горной массы, смерзаемости. Часть свойств является результатом принятой технологии или качества выполнения работ в предыдущих процессах технологического потока, например, состав горной массы по крупности, степень разрыхления и т.д.
|
|
|
Часть энергии, затрачиваемая для производства горных работ, идущая на изменение состояния, поглощаемая как бы горной породой в процессе производства, называется технологическим энергопоглащением -ε.
Эта часть энергии представляет собой расход энергии на преодоление сопротивления породы в технологических процессах в отличие от фактического расхода энергии, которая учитывает коэффициент полезного действия машины. Энергопоглощение можно рассчитывать и поэтому оно положено в основу расчетов комплексной механизации технологических потоков.
Метод предусматривает составление возможных вариантов комплектов оборудования для рассматриваемого технологического потока в конкретных горно-геологических условиях в виде альтернативного графа и затем расчет технологического энергопоглощения по процессам и суммарного в каждом варианте на единицу массы разрабатываемых горных пород (Дж/кг). Вариант с меньшим удельным энергопоглощением будет указывать, что комплексная механизация наиболее полно соответствует горнотехническим условиям технологического потока, а следовательно, будет обеспечивать большую эффективность разработки горных пород. Исследование вариантов комплексной механизации для всех технологических потоков позволяет обосновать наиболее эффективную комплексную механизацию горных работ на карьере. энергетический карьер технологический поток
Общее выражение удельного энергопоглощения в технологическом потоке представляет собой сумму энергопоглощений (Дж/кг) по технологическим процессам: подготовке горных пород к выемке 
п (при взрывной подготовке: на бурение б и взрывное дробление д; при механическом рыхлении р); выемке-погрузке э; перемещению т и отвалообразовании для пород вскрыши о:
|
|
|
+ 
При подготовке горных пород к выемке взрывным способом:
энергопоглощение на бурение
энергопоглощение на взрывное дробление
При подготовке горных пород к выемке механическим способом
При выемке-погрузке одноковшовым экскаватором
При выемке-погрузке многоковшовым или роторным экскаватором
При перемещении
При рассмотрении комбинированных комплектов оборудования с передвижными дробилками в забое или комплектов оборудования с различными видами транспорта и промежуточным дроблением в полустационарных дробилках необходимо учитывать энергопоглощение на механическое дробление в дробилке
При отвалообразовании абзетцером
При отвалообразовании экскаватором удельное энергопоглощение рассчитывают по 
, консольным отвалообразователем - вместе с перемещением, увеличив высоту подъема горной массы Н на высоту разгрузки отвалообразователя.
При отвалообразовании бульдозерном и плужном
При механическом рыхлении 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
коэффициенты пропорциональности; в расчетах, где сравниваются комплекты оборудования в аналогичных условиях, они принимаются равными единице;
σсж-предел прочности горной породы на одноосное сжатие, МПа;/- степень измельчения породы при бурении (n/=dскв / dч); где, dскв - диметр скважины. мм (dскв=0,32 dср. к); dср.к- средний диаметр кондиционного куска горной массы, мм.
Для комплектов оборудования с механическими лопатами dср.к = В / 6,5;
В-ширина ковша выемочно- погрузочного оборудования, м;ч- диаметр частиц продуктов разрушения при бурении, мм;
Е- динамический модуль упругости, МПа;
|
|
|
γ-плотность породы, т/м3;
Lскв - глубина скважины, (Lскв= h + Lпереб); - высота уступа, м;
Lпереб - глубина перебора; (Lпереб=0,5qw); удельный расход взрывчатого вещества, кг/м3;
w - линия сопротивления по подошве, м (w=35dскв; при вертикальном бурении w > h ctg α + с);
α-угол откоса уступа, градус;
с=3 м-берма безопасности на уступе;
Ν - удельная энергопоглащения при бурении, 
V бур - объем бурения, м3;
V бл - объем взрываемого блока, м3 (V бл =15 Q сут);
n скв - число скважин взрываемого блока 
а - расстояние между скважинами, м (а=0,85W);
b - расстояние между рядами скважин, м (b = W);
b - расстояние между рядами скважин, м (b = W);
S скв - площадь взрывной скважины, м2 (S скв = 
d скв /4);
L скв - длина скважины, м В3 - ширина заходки, м;
L бл -длина взрываемого блока, м 
Qсут- производительность экскаватора, м3/сут;
р - предел прочности материала на растяжение в режиме динамического нагружения, МПа;
n // -степень дробления массива при взрывном рыхлении (n // = d о.м.: d ср.к);
d о.м - средний размер отдельностей в массиве, мм;
[ Δ = d ср.к (Rр-1)];
Rр - коэффициент разрыхления горной массы в развале;
l ц - расстояние, на которые перемещается центр тяжести развала при взрывной подготовке горных пород;
F -сопротивление перемещению ковша, Н (F = Rc В с/ );
Rc - удельное сопротивление породы копанию, Па;
с/-толщина стружки, м (с/=0,33В);
δ- длина пути, заполнение ковша, м (δ= 0,666h ч);
hч - высота черпания экскаватора, м;
G- масса горной породы за цикл погрузки (в ковше), кг G-масса горной породы за цикл погрузки (в ковше), (G = E к γ / Rр);
Ек - емкость ковша, м3;
R р -коэффициент разрыхления горной массы в ковше;
υ п -скорость перемещения горной массы к месту разгрузки, м/с;ускорение свободного падения, м/с2;
hр - высота разгрузки горной массы от уровня стояния выемочно- погрузочной машины, м;
υ д - средняя скорость перемещения горной массы в технологическом потоке, м/с;
ωо-основное сопротивление движению транспорта, Н/т;
L- расстояние перемещения горной массы в технологическом потоке, м;
Н- высота подъема горной массы в процессе перемещения средствами транспорта в технологическом потоке (разность отметок между пунктами загрузки и разгрузки горной массы), м;
|
|
|
f1 - коэффициент трения породы о породу на отвале;
i - уклон поверхности отвала;. f2 - коэффициент трения породы по металлу;
lо - расстояние перемещения породы на отвале, м n ///- степень дробления горных пород в дробилке (n///= dср.к/dд);
dд - диаметр куска продукта в дробилке, м;
hш - высота штабеля, м.
Разделение средств комплексной механизации упрощает управление, контроль и обслуживание на карьере.
Механизация в технологических потоках легче подается автоматизации.
Вся информация о работе технологических потоков поступает на главный диспетчерский пункт, где она обрабатывается и направляется обратно на пульты управления потоками для корректировки их ритма.
Ключевые слова: энергетический метод исследования, расход энергия, энергопоглашения, удельная энергопоглашения на бурения, на взрывные работы, на подготовку при механическом способе, на выемочно-погрузочные работы, на перемещения и отвалообразования.
Контрольные вопросы
1. В чем заключается сущность энергетического метода расчета комплексной механизации?
2. Что такое энергопоглашения и удельное энергопоглашения?
. Кем и для чего используется энергетический метод расчета комплексной механизации?
Список использованной литературы
Арсентьев А. И. Вскрытие и системы разработки карьерных полей. М., Недра, 1981.
Анистратов Ю. И. Технология открытых горных работ. М., Недра, 1984.
Новожилов М. Г. Технология открытой разработки месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 1971.
Ржевский В. В.Технология и комплексная механизация открытых горных работ. М., Недра, 1979.
Ржевский В. В. Открытые горные работы.- Ч. ΙΙ. Технология открытых горных работ. М., Недра, 1985.
Хохряков В.С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 1995.
|
|
|
