Технологическая связь между скоростями перемещения подготовительных и очистных выработок
Скорости перемещения горных выработок в карьерном поле
Основные показатели системы разработки полезных ископаемых: скорость подвигания забоев, скорость перемещения фронта рабочего уступа, скорость углубки горных работ; эксплуатационные потери и разубоживание полезного ископаемого. Дополнительные показатели: производительность карьера с единицы длины фронта рудного, породного уступов, единицы площади рабочей зоны и т.д.
Характеристики интенсивности развития горных работ в карьерном поле: скорость подвигания забоя, скорость перемещения фронта рабочего уступа, скорость углубления горных работ могут быть найдены на основе единого горногеометрического подхода, взаимоувязывающего объем извлеченной горной массы из карьерного поля со временем его отработки. Для этого рассматриваемую часть пород массива представим в виде прямоугольного параллелепипеда с объемом (см. рис. 8.1):
V = ABC (8.1)
где A,B,C – соответственно длина, ширина и высота (толщина) извлекаемого из
массива объема пород. В общем случае все эти величины являются переменными.
Поделив обе части уравнения (8.1) на время t, можно получить зависимости для искомых характеристик. При этом V/t представляет собой производительность выемочно-погрузочного оборудования за время t, а число в правой части, деленное на t, – скорость подвигания горных выработок в данном направлении.
|
|
|
V A
Например, в выражении = ВС (рис. 8.1, а), V/t представляет
t t
производительность выемочно-погрузочного оборудования (ВПО), а А/t скорость подвигания забоя уступа (экскаваторного блока). Тогда скорость подвигания забоя уступа определяется по формуле:
ʋ3 = Qt/Sпу = Qt/h 
Bз , (8.2)
где υ3 – скорость подвигания забоя за время t (обычно сутки, месяц); Qt – производительность ВПО за то же время; Sпу=В·С - площадь поперечного сечения панели уступа (заходки); В=Вз – ширина панели (заходки); С=h – высота уступа.
фронта уступа (панели). Она определяется по формуле:
ʋф = Qt 
Sву = Qt 
hLф , (8.3)
где υф – скорость перемещения фронта уступа за время t, (обычно месяц, год); Qt– производительность выемочно-погрузочного оборудования на выемке части уступа, шириной за то же время; Sву=А·С – площадь продольного вертикального сечения панели уступа; А=Lф – длина фронта уступа; С=h – высота уступа.
|
|
|
В выражении 
(рис. 8.1, в), С/t представит скорость (темп) углубления
горных работ. Она определяется по формуле:
ʋy = Qt Sгс , (8.4)
где υу – скорость углубления горных работ за время t (обычно год); Qt – производительность выемочно-погрузочного оборудования на отработке пород текущего нижнего уступа за то же время; Sгс=АВ – площадь срединного горизонтального сечения текущего нижнего горизонта; А=Lф – длина фронта работ на текущем нижнем уступе; B = Bср – ширина срединного горизонтального сечения нижнего уступа (рис. 8.2).
Рис. 8.2. Схема к определению минимальных значений Sгс
Для нормального развития горных работ в карьере, предусматривающего создание условий для вскрытия очередного нижележащего горизонта, текущий нижний уступ должен иметь необходимую для этого рабочую площадку. Ее размеры определяются длиной фронта работ Lф и общей шириной В. Минимальная величина этой площадки Sгсmin различна для разных подсистем открытой разработки. При однобортовой подсистеме разработки (рис. 8.2,а):
(8.5)
при двухбортовой подсистеме разработки (рис. 8.4, б):
|
|
|
Sʹʹгc 
(Bр.т + 2Вр.п + 3hctg 
)Lф , (8.6)
где вт – ширина транспортной (предохранительной) бермы; Вр.т – ширина разрезной траншеи на вскрываемом горизонте; Вр.п – ширина рабочей площадки текущего нижнего уступа; h – высота уступа; α', α – угол откоса соответственно нерабочего и рабочего уступов.
Таким образом, максимальная скорость (темп) углубления горных работ при однобортовой подсистеме разработки:
(8.7)
при двухбортовой системе разработки:
(8.8)
Уравнения (8.2), (8.3) для определения характеристик интенсивности развития горных работ по форме полностью согласуются с выражениями, приводимыми в работах В.В.Ржевского, А.И.Арсентьева, которые предложены исходя из здравого смысла, а новые аналитические зависимости (8.2 - 8.4) выведены теоретически. От известных они отличаются совершенно другим подходам и обоснованностью.
Как видно из (8.3), при заданной высоте уступа ф регулируется изменением производительности выемочно-погрузочного оборудования на уступе (Qt ) и длины фронта работ (Lф ). Если общая длина фронта уступе фиксирована, что обычно имеет место на практике, то поставленная цель достигается путем выбора целесообразного типа, числа выемочно-погрузочного оборудования и четкой организации его работы.
|
|
|
При углубочной системе разработки для обеспечения заданной производительности карьера по полезному ископаемому и вскрыше необходимо управлять величиной как ʋф , так и ʋу , т.е. поддерживать их на целесообразном уровне. Значения ʋф на каждом рабочем горизонте должны обеспечивать выполнение условия (8.5-8.6), а значения ʋу – развитие горных работ в глубину (8.7, 8.8).
Для увеличения темпа углубки горных работ ʋу , как видно из (8.7, 8.8), следует повышать производительность выемочно-погрузочного оборудования на нижнем горизонте отмеченными выше приемами и свести к минимуму значение площади Sгc (см.
(8.5) и (8.6) При этом чем меньше длина отрабатываемого блока, тем больше темп углубления ʋу . Что касается мнения о том, что при меньшей высоте уступа достигается большая скорость углубления горных работ, то оно не находит соответствующего подтверждения. Как видно из уравнений (8.5), (8.6) сумма величин bт, Вр.т и Вр.п значительно больше, чем 3hctgα. Поэтому высота уступа слабо влияет на скорость углубки горных работ. В то же время уменьшение высоты уступа негативно сказывается на технико-экономических показателях работы карьера. Поэтому для обеспечения эффективной работы карьера требуется соответствующая жесткая организация основных и вспомогательных технологических процессов при изначально принятых параметрах системы разработки.
Таким образом, регулирование значений ʋф и ʋу диктуется необходимостью планомерного выполнения заданного объема вскрышных и добычных работ. В какой-то период работы карьера, например, в период достижения плановой производственной мощности по полезному ископаемому ʋу может быть высокой, так как необходимо быстрее добираться до рудных залежей. После установившегося режима горных работ скорость углубки поддерживается на нужным, примерно одинаковом уровне. При эксплуатации маломощных крутых залежей этот показатель имеет большее значение, чем при разработке крупных залежей и т.д. Все эти моменты должны найти отражение в проекте разработки каждого конкретного месторождения и более подробно – в годовых планах горных работ.
Технологическая связь между скоростями перемещения подготовительных и очистных выработок
В некоторых учебниках по открытым горным работам скорость углубления горных работ взаимоувязывается со скоростью подвигания фронта уступа неравенством:
ʋу 
ʋф /(ctg 
ctg 
), (8.9)
где φ – угол откоса рабочего борта карьера; β – угол, определяющий направление углубления горных работ (рис. 8.3).
В действительности в формуле (8.9) υф выражает не скорость подвигания фронта уступа, а расстояние от оси разрезной траншеи до линии откоса рабочего борта со стороны лежащего или висячего бока залежи. Величина υу представляет не скорость углубления, а глубину, на которую опускается дно разрезной траншеи за время отгонки верхнего уступа до линии откоса рабочего борта карьера.
Рис. 8.3. Схема к расчету зависимости между скоростью подвигания фронта и темпом углубления горных работ
Технологическая связь между скоростями подвигания фронта уступа и углубления горных работ естественно существует и она выражается через ряд технологических ограничений. Например, созданием площадки на текущем нижнем уступе для вскрытия очередного нижележащего горизонта (рис. 8.2). Эти условия могут быть выражены неравенствами:
при однобортовой подсистеме разработки:
(8.10)
при двухбортовой подсистеме разработки:
Вmin ≥ Bр.т + 2Вр.п + 3hctg . (8.11)
Причем, чем меньше значение названных параметров (Вр.т., вт и Вр.п), тем быстрее будет вскрыт и подготовлен очередной нижележащий горизонт. Они предопределяются рабочими параметрами экскаватора и транспортных средств.
Исходя из уравнений (8.3) и (8.4) технологическую связь между указанными скоростями можно выразить следующими соотношениями:
при однобортовой подсистеме разработки
, (8.12)
при двухбортовой подсистеме разработки
(8.13)
Как видно из выражений (8.2), (8.3) и (8.4), при прочих равных условиях интенсивность развития горных работ во всех направлениях прямо пропорциональны производительности ВПО. Для подтверждения этого вывода изменения скоростей перемещения фронта уступа и углубления горных выработок в зависимости от производительности экскаваторов различной марки приведены в табл. 8.1. При этом, ширина заходки по целику на всех уступах для экскаватора ЭКГ-5А принята равной 14 м, для ЭКГ-8И – 18 м, для ЭКГ-12,5 – 21 м. Месячные производительности экскаваторов соответственно принимались равными 55 000-80 000 м3/месяц, 68 000-110 000 м3/месяц и 96 000-170 000 м3/месяц, а годовые производительности – равными 650 000-900 000 м3/год, 800 000-1 300 000 м3/год и 1 100 000-2 100 000 м3/год.
Данные табл. 8.1 показывают, что при повышении месячной производительности экскаватора ЭКГ-5А на 44% на всех уступах (10, 15 и 20 м) при различной длине блока скорость перемещения фронта уступа за месяц также увеличивается на 44%. При повышении месячной производительности ЭКГ-8И на 62% рассматривая скорость на всех уступах различной длины фронта работ увеличивается на такую же величину. Аналогичные закономерности наблюдаются и для скоростей перемещения фронта уступа за год при различных параметрах системы разработки.
Графики зависимостей скоростей перемещения фронта уступа за месяц от производительности выемочно-погрузочного оборудования представлены на рис. 8.3.
Они наглядно демонстрируют выявленную выше закономерность.
Относительно изменения скоростей углубления горных выработок в зависимости от производительности ВПО следует отметить, что при повышении годовой производительности ЭКГ-5А на 38% исследуемый показатель на всех уступах при различной длине фронта работ увеличивается на такую же величину.
Таблица 8.1.
Изменения скоростей перемещения очистных и подготовительных выработок в зависимости от производительности экскаватора
| Экскаваторы | Lф, м | h, м | Bср,м | υф, м /м-ц | υф, м / год | υу, м /год |
| ЭКГ-5А | 350 | 10 15 20 | 94 101 107 | 15,7/22,8 10,4/15,2 7,85/11,4 | 185,7/257,1 123,8/171,4 92,8/128,5 | 19,5/27,1 18,3/25,4 17,2/23,9 |
| 500 | 10 15 20 | 94 101 107 | 11/16 7,3/10,6 5,5/8 | 130/180 86,6/120 65/90 | 13,6/18,9 12,8/17,7 12,1/16,7 | |
| 600 | 10 15 20 | 94 101 107 | 9,1/13,3 6,1/8,8 4,5/6,6 | 108,3/150 72,2/100 54,1/75 | 11,4/15,7 10,7/14,8 10,1/13,9 | |
| 800 | 10 15 20 | 94 101 107 | 6,8/10 4,5/6,6 3,4/5 | 81,2/112,5 54,1/75 40,6/56,2 | 8,5/11,8 8,1/11,1 7,5/10,4 | |
| ЭКГ-8И | 350 | 10 15 20 | 110 116 122 | 19,4/31,4 12,9/20,9 9,7/15,7 | 228,5/371,4 152,3/247,6 114,2/185,7 | 20,6/33,6 19,5/31,8 18,5/30,2 |
| 500 | 10 15 20 | 110 116 122 | 13,6/22 9,1/14,6 6,8/11 | 160/260 106,6/173,3 80/130 | 14,4/23,5 13,7/22,2 13,01/21,1 | |
| 600 | 10 15 20 | 110 116 122 | 11,33/18,3 7,55/12,2 5,6/9,16 | 133,3/216,6 88,8/144,4 66,6/108,3 | 12,1/19,6 11,4/18,5 10,8/17,6 | |
| 800 | 10 15 20 | 110 116 122 | 8,5/13,75 5,6/9,1 4,2/6,8 | 100/162,5 66,6/108,3 50/81,2 | 9,1/14,7 8,5/13,9 8,1/13,2 | |
| ЭКГ-12,5 | 350 | 10 15 20 | 120 126 132 | 27,4/48,5 18,2/32,3 13,7/24,2 | 314,2/600 209,5/400 157,1/300 | 26,1/49,8 24,8/47,3 23,6/45,1 |
| 500 | 10 15 20 | 120 126 132 | 19,2/34 12,8/22,6 9,6/17 | 220/420 146,6/280 110/210 | 18,2/34,8 17,3/33,1 16,5/31,6 | |
| 600 | 10 15 20 | 120 126 132 | 16/28,3 10,6/18,8 8/14,1 | 183,3/350 122,2/233,3 91,6/175 | 15,2/29,0 14,4/27,6 13,7/26,3 | |
| 800 | 10 15 20 | 120 126 132 | 12/21,2 8/14,1 6/10,6 | 137,5/262,5 91,6/175 68, 7/131,2 | 11,4/21,7 10,8/20,7 10,3/19,7 |
Примечание: Скорости в числителях соответствуют меньший, а в знаменателях-больший производительности экскаватора.
При повышении годовой производительности ЭКГ-12,5 на 40% скорость углубления горных выработок за год при различных параметрах системы разработки изменяется также на 40% и т.д. В целом соблюдается прямо пропорциональная зависимость скорости углубления горных выработок от рассматриваемого показателя работы экскаваторов.
Графики зависимостей скоростей углубления горных выработок за год, построенные по данным табл. 8.1, изображены на рис.8.4. Они указывают на идентичность характера изменения исследуемых показателей от производительности выемочно-погрузочного оборудования при различных параметрах системы разработки.
Для установления влияния расстановки ВПО на скорости перемещения фронта уступа и углубления горных выработок по зависимостям (8.4) и (8.5) выполнены соответствующие вычисления. Они занесены в табл. 8.2.
Таблица 8.2.
Скорости перемещения очистных и подготовительных выработок в зависимости от длины фронта работ
| Экскаваторы | ЭКГ-5А | ЭКГ-8И | ЭКГ-12,5 | ||||
| Lф, м | h, м | υф, м/м-ц | υу, м/год | υф, м/м-ц | υу, м/год | υф, м/м-ц | υу, м/год |
| 350 | 10 15 | 15,7/22,8 10,4/15,2 | 19,5/27,1 18,3/25,4 | 19,4/31,4 12,9/20,9 | 20,6/33,6 19,5/31,8 | 27,4/48,5 18,2/32,3 | 26,1/49,8 24,8/47,3 |
| 20 | 7,85/11,4 | 17,2/23,9 | 9,7/15,7 | 18,5/30,2 | 13,7/24,2 | 23,6/45,1 | |
| 500 | 10 15 | 11,0/16,0 7,3/10,6 | 13,6/18,9 12,8/17,7 | 13,6/22 9,1/14,6 | 14,4/23,5 13,7/22,2 | 19,2/34,0 12,8/22,6 | 18,2/34,8 17,3/33,1 |
| 20 | 5,5/8,0 | 12,1/16,7 | 6,8/11,0 | 13,01/21,1 | 9,6/17 | 16,5/31,6 | |
| 600 | 10 15 | 9,1/13,3 6,1/8,8 | 11,4/15,7 10,7/14,8 | 11,3/18,3 7,5/12,2 | 12,1/19,6 11,4/18,5 | 16/28,3 10,6/18,8 | 15,2/29,0 14,4/27,6 |
| 20 | 4,5/6,6 | 10,1/13,9 | 5,6/9,16 | 10,8/17,6 | 8/14,1 | 13,7/26,3 | |
| 800 | 10 15 | 6,8/10,0 4,5/6,6 | 8,5/11,8 8,1/11,1 | 8,5/13,75 5,6/9,1 | 8,5/11,8 8,1/11,1 | 8,5/13,7 5,6/9,1 | 11,4/21,7 10,8/20,7 |
| 20 | 3,4/5 | 7,5/10,4 | 4,2/6,8 | 7,5/10,4 | 4,2/6,8 | 10,3/19,7 | |
Примечание: скорости в числителях соответствуют меньшей, а в знаменателях – большей производительности экскаватора
При расчетах значения ширины срединного горизонтального сечения текущего нижнего уступа на 10, 15 и 20 метровых уступах приняты: для ЭКГ-5А соответственно 94, 101 и 107 м, для ЭКГ-8И – 110, 116 и 122 и для ЭКГ-12,5 – 120, 126 и 132 м.
Как видно из выражения (8.3) и данных табл. 8.2, при принятых параметрах системы разработки во всех случаях наблюдается обратно пропорциональная зависимость рассматриваемых скоростей перемещения горных выработок от длины экскаваторного блока. Например, при увеличении длины блока с 500 до 600м, т.е. на 20%, указанные скорости за год уменьшаются также на 20%. При изменении длины фронта работ от 350 м до 800 м при использовании ЭКГ-8И с годовой производительностью 800 000 м3/год на 10 метровом уступе скорость перемещения фронта уступа изменяется от 228,5 м/год до 100 м/год, а скорость углубления горных работ от 20,6 м/год до 9,1 м/год, т.е. оба показателя уменьшается в 2,28 раза. Такая тенденция сохраняется при работе экскаваторов любой марки на уступах различной высоты.
Данные табл. 8.2 графически изображены на рис. 8.6. Для сокращения объема графического материала здесь представлены зависимости скоростей перемещения фронта уступа за месяц (пунктирные линии) и углубления горных выработок за год на (сплошные линии) от длины фронта работ, т.е. расстановки ВПО на уступе. Они наглядно демонстрируют отмеченные выше закономерности и подтверждают опыт работы предприятий по ускорению углубки горных работ за счет увеличения числа ВПО текущем нижнем уступе.
В целом, для обеспечения заданной производительности карьера по полезному ископаемому и вскрыше темп углубления горных работ и скорость перемещения фронта уступа должны поддерживаться достаточно высокими.
Контрольные вопросы:
1. Назовите основные показатели системы разработки.
2. Перечислите характеристики интенсивности развития горных работ в карьерном поле.
3. Какие факторы влияют на скорость подвигания забоя уступа?
4. Какие факторы влияют на скорость перемещения фронта уступа?
5. Какие факторы влияют на темп углубления горных работ?
6. Какова технологическая взаимосвязь между скоростями перемещения фронта уступа и углубления горных работ?
Дата добавления: 2022-07-16; просмотров: 45; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!