Научная статья на тему 'Автоматизированный расчет устойчивости откосов бортов карьеров'

Автоматизированный расчет устойчивости откосов бортов карьеров Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
1383
783
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПАРАМЕТРЫ ОТКОСОВ БОРТОВ КАРЬЕРОВ / КОЭФФИЦИЕНТ ЗАПАСА УСТОЙЧИВОСТИ / АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ РАСЧЁТ УСТОЙЧИВОСТИ / ПРОГРАММА ДЛЯ ЭВМ

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Мельников Иван Тимофеевич, Заляднов Вадим Юрьевич, Шевцов Николай Сергеевич, Павлова Елена Витальевна, Погорелов Андрей Юрьевич

При проектировании карьеров, отвалов, хвостохранилищ всегда актуальной остается задача определения оптимальных параметров откосов этих горнотехнических сооружений, обеспечивающих экономичность и безопасность производства. Традиционный способ решения обозначенной задачи предполагает трудоемкий графоаналитический расчет, требующий от одного до нескольких дней работы. Сотрудниками кафедры открытой разработки месторождений полезных ископаемых МГТУ им. Г.И. Носова создана программа для ЭВМ, в которой нахождение минимального коэффициента запаса устойчивости производится путём подбора наименее устойчивой поверхности скольжения изучаемого массива в результате многократных расчетов в течение нескольких секунд. В работе представлены результаты расчета минимального коэффициента запаса устойчивости традиционным графоаналитическим методом и с помощью программы для ЭВМ на примере Сибайского карьера. Определена сходимость результатов, которая составляет 98-99%. С помощью представленной программы ЭВМ возможно решение широкого круга задач со значительной экономией времени. С использованием программы возможно решение прямой задачи – определение минимального коэффициента запаса устойчивости по заданным параметрам откоса и обратной задачи – нахождение высоты или угла откоса по заданному коэффициенту устойчивости, с учетом прочностных характеристик пород приоткосного массива. Разработанная программа позволяет определять параметры не только уступов и бортов карьеров, но и отвалов, дамб хвостохранилищ, железнодорожных и других насыпей с учетом характеристик пород основания, на котором формируется горнотехническое сооружение.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Мельников Иван Тимофеевич, Заляднов Вадим Юрьевич, Шевцов Николай Сергеевич, Павлова Елена Витальевна, Погорелов Андрей Юрьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

AUTOMATED CALCULATION OF SLOPE STABILITY OF PIT WALLS

When designing the pits, dumps, tailings have always topical task determine the optimum parameters of the slopes of mining structures, providing efficiency and safety. The traditional way to solve the specified problem involves time-consuming graphic-analytical calculation, which requires one to several days of works. Employees of the department «Open working exploitation of mineral» Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov created computer program, in which the finding of the minimum safety factor is produced by choosing the least stable sliding surface array studied by multiple calculations in a few seconds. The results of calculation of the minimum safety factor graphoanalytical traditional method and with the help of a computer program as an example Sibai open pit. Defined convergence of results, which is 98-99%. With the help of the provided computer program can solve a wide range of applications with significant time savings. Using the program is possible to solve the direct problem determination of the minimum safety factor by the given parameters of the slope and the inverse problem finding the height or angle of repose for a given coefficient of stability, given the strength characteristics of the rock. Program makes it possible not only to determine the parameters of benches and pit, but dumps, tailings dams, railway embankments and other breeds with the characteristics of the base, which is formed by the construction of mining.

Текст научной работы на тему «Автоматизированный расчет устойчивости откосов бортов карьеров»

krutopadajushhih zalezhej. Extented abstract of PhD dissertation. [Justification sublevel caving technology with area-butt release of ore in powerful steep deposits]. Novosibirsk, 2006, 22 p.

3. Mecsherykov E.Y., Ugryumov A.N. Geomehanicheskoe obosnovanie oblasti primenenija sistem razrabotki s obrusheniem rud i porod pri osvoenii mestorozhdenja «Chebach'e». [Geomechanical substantiation of a scope of systems of working out with a collapse of ores and breeds at development of deposits]. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova. [Vestnik Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov], 2009, no.3, pp. 8-11.

4. Zaharov V.V. Issledovanie mehanizma i parametrov dvizhenija rudy pri vypuske iz ochistnyh blokov. Extented abstract of PhD dissertation [Investigation of the mechanism and motion parameters of ore at release from treatment units]. Moscow, 1966.

5. Witkowskiy I.I. Oblast' primenenija variantov sistem podjetazhnogo obrushenija s torcevym vypuskom pri razrabotke slozhnyh rudnyh tel. [Field of application options sublevel caving systems with mechanical issue in the development of complex ore bodies]. Perspektivy razvitija rudnyh mestorozhdenij: tez. dokl. [Prospects of ore deposits]. Moscow, 1985, pp. 13-14.

6. Kuznetsov P.A. Opredelenie masshtaba modelirovanija. [Defining the scope of the simulation]. Moscow, 1964.

7. Yurov A.A. Obosnovanie parametrov i porjadka ochistnoj vyemki s uchetom neravnomernogo raspredelenja poleznogo komponenta po moshhnosti rudnoi zalezhi. Extented abstract of PhD dissertation. [Substantiation of the parameters and the procedure of the treatment of excavation with the account of the uneaual distribution of the useful component for the power of the ore deposits]. Moscow, 2005, 105 p.

УДК 622.271.333:004.428.4

Мельников П.Т., Заляднов В.Ю., Шевцов Н.С., Павлова Е.В., Погорелов А.Ю., Смяткин А.Н.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ БОРТОВ КАРЬЕРОВ*

Аннотация. При проектировании карьеров, отвалов, хвоетохранилищ всегда актуальной остается задача определения оптимальных параметров откосов этих горнотехнических сооружений, обеспечивающих экономичность и безопасность производства. Традиционный способ решения обозначенной задачи предполагает трудоемкий графоаналитический расчет, требующий от одного до нескольких дней работы. Сотрудниками кафедры открытой разработки месторождений полезных ископаемых МГТУ им. Г.И. Носова создана программа для ЭВМ, в которой нахождение минимального коэффициента запаса устойчивости производится путём подбора наименее устойчивой поверхности скольжения изучаемого массива в результате многократных расчетов в течение нескольких секунд. В работе представлены результаты расчета минимального коэффициента запаса устойчивости традиционным графоаналитическим методом и с помощью программы для ЭВМ на примере Сибайского карьера. Определена сходимость результатов, которая составляет 98-99%. С помощью представленной программы ЭВМ возможно решение широкого круга задач со значительной экономией времени. С использованием программы возможно решение прямой задачи - определение минимального коэффициента запаса устойчивости по заданным параметрам откоса и обратной задачи - нахождение высоты или угла откоса по заданному коэффициенту устойчивости, с учетом прочностных характеристик пород приоткосного массива. Разработанная программа позволяет определять параметры не только уступов и бортов карьеров, но и отвалов, дамб хвоетохранилищ, железнодорожных и других насыпей с учетом характеристик пород основания, на котором формируется горнотехническое сооружение.

Ключевые слова: параметры откосов бортов карьеров, коэффициент запаса устойчивости, автоматизированный расчёт устойчивости, программа для ЭВМ.

При проектировании карьеров, отвалов, хвосто-хранилищ всегда актуальной остается задача определения оптимальных параметров откосов этих горнотехнических сооружений. С одной стороны, параметры откосов должны обеспечить экономичность производства, с другой - безопасность горных работ [1-4]. При оценке устойчивости откосов горнотехнических сооружений используют методику определения минимального коэффициента запаса устойчивости, равного отношению удерживающих сил к сдвигающим, которые возникают в приоткосном массиве [5, 6]. По нормативному значению коэффициента запаса устойчивости [5, 7], а также исходя из физико-механических свойств пород, слагающих массив, возможно нахождение оптимальной высоты или угла откоса горнотехнических сооружений. Традиционный способ решения обозначенной задачи предполагает трудоемкий графоаналитический расчет, требующий большого количества времени даже для получения ориентировочных данных. Сотрудниками кафедры открытой разработки месторождений полезных ископаемых МГТУ им. Г.И. Носова создана программа для ЭВМ, в которой нахождение минимального коэффициента запаса устойчивости производится пу-

* Программа стратегического развития МГТУ. Мероприятие 2.

тем подбора наименее устойчивой поверхности скольжения изучаемого массива в результате многократных расчетов в течение нескольких секунд. Для ускоренного поиска наиболее вероятной поверхности обрушения в программе «Автоматизированный расчёт параметров устойчивости откосов горнотехнических сооружений» реализуется «метод падающего шарика» [8, 9]. Данная программа апробирована в проектных и исследовательских работах, в том числе при выполнении научно-исследовательской работы по оценке общей устойчивости бортов Сибайского карьера при отработке законтурных запасов руды [10].

Программа позволяет произвести расчёт откоса изучаемого массива по введённым данным, получить отчёт о проделанном расчёте, нарисовать эскиз откоса с вертикальной трещиной отрыва и наиболее вероятной линией скольжения. Также найти:

- коэффициент запаса устойчивости по заданным значениям высоты и угла откоса;

- угол откоса по заданным значениям коэффициента устойчивости и высоты откоса;

- высоту откоса по заданным значениям коэффициента устойчивости и угла откоса;

- высоту вертикальной трещины отрыва.

Диалоговое окно программы представлено на рис. 1.

Рис. 1. Диалоговое окно программы «Автоматизированный расчёт параметров устойчивости откосов

горнотехнических сооружений»

В левой нижней части интерфейса программы приводится графическое изображение откоса с наиболее вероятной линией скольжения, рассчитанной по исходным данным, которые вводятся в первые два столбца верхней части окна программы «параметры основания», «параметры откоса». Результаты расчета выводятся в столбец в правом верхнем углу интерфейса. По примеру рис. 1 видно, что при заданных физико-механических свойствах пород: удельное

сцепление 89,2 т/м2, угол внутреннего трения 29,93°, удельный вес породы 2,8 т/м , а также значений высоты откоса 384 м и среднего угла откоса борта 47°, данная программа производит расчёт и выдаёт значения:

1. Высота вертикальной трещины отрыва «Ь90» (110,2 м).

2. Суммаудерживающих сил (108717,5 ).

3. Сумма сдвигающих сил (82380,8 ).

4. Коэффициент запаса устойчивости борта «КЗУ» (1,319).

Значение Ь90 можно вводить реальное, если оно известно, а по умолчанию оно рассчитывается программой по классической методике.

Созданная программа предназначена для расчёта устойчивости откоса отвала или дамбы, формируемых на слабом или прочном основании, а также для расчета откоса борта карьера. При расчете отвала или дамбы программа учитывает, что массив откоса и основание могут быть сложены породами с разными физикомеханическими свойствами. Таким образом, в окна программы «параметры основания», «параметры откоса» вносятся свойства пород, характеризующих соответственно основание и массив откоса.

Для расчета откоса борта карьера в программе значения свойств окна «параметры основания» принимаются идентичными значе-

ниям окна «параметры откоса», так программа производит расчет, учитывая, что откос и основание составляет один тип пород. При расчете откоса массива борта карьера, сложенного различными типами пород, их свойства предварительно должны быть усреднены.

При выполнении научно-исследовательской работы по оценке общей устойчивости бортов Сибайского карьера произведены графические и аналитические расчеты коэффициентов запаса устойчивости традиционным способом и в программе ЭВМ «Автоматизированный расчёт параметров устойчивости откосов горнотехнических сооружений». Расчеты производились по ряду разрезов, соответствующих наименее устойчивым участкам карьера (участки с подземной отработкой запасов). На разрезы был вынесен фактический контур борта карьера с учетом фактического положения участков выемки законтурных запасов и геологическое строение прибортового массива. Физико-механические свойства пород изучаемых участков бортов были усреднены. Сводные результаты усреднения физико-механических свойств пород в массиве, а также показатели для построения наиболее вероятной линии скольжения (НВЛС) в изучаемых откосах представлены в табл. 1.

Таблица 1

Данные для определения НВЛС

Наименование разреза (борта) Сцепление в массиве С, т/м 2 Обьем-ный вес у, МН/м3 Угол внутреннего трения ф, град Высота откоса борта Н, м Вертикальная трещина отрыва Н90, м Средний угол наклона борта а, град

Центральный (Северный) 86.67 2.67 29.60 473 111.53 36.20

Центральный (Южный) 103.69 2.93 29.66 473 121.74 35.67

«Юго- Западный» 78.26 2.73 29.29 477.7 97.86 36.59

Пример масштабированного построения НВЛС в приоткосном массиве Северного борта (разрез Центральный), без использования программы с автоматизированным расчетом, представлен на рис. 2. Параметры, замеряемые по призме скольжения ограниченной НВЛС, а также расчет коэффициента запаса устойчивости приведены в табл. 2.

Таблица 2

Параметры блоков в призме скольжения и расчет коэффициента запаса устойчивости северного борта (разрез Центральный)

Номер блока Ь, м И, м у, т/м3 Р, н Р, град Рсдв N ф, град Ртр С, т/м3 1, м Рсц

1 31,5 88,6 2,60 7258,95 56 6017,87 4059,2 30 2343,6 108,98 56,3 6138,84

2 70,2 131,5 2,60 23976,99 50 18367,21 15412,4 30 8898,2 108,98 108,7 11850,49

3 39,8 155,5 2,60 16091,14 44 11177,70 11575,1 30 6682,8 108,98 55,1 6004,80

4 78,3 172,2 2,60 35062,99 38 21586,62 27630,3 30 15952,0 108,98 99,4 10830,43

5 42,1 171,8 2,60 18812,93 32 9969,18 15954,4 30 9211,1 108,98 49,9 5433,74

6 59,4 150,0 2,60 23164,06 28 10874,70 20452,7 30 11808,2 108,98 67,3 7334,35

7 81,9 115,6 2,75 26006,98 22 9742,23 24113,3 30 13921,5 108,98 88,5 9641,46

8 28,1 96,9 3,77 10242,02 18 3164,91 9740,8 30 5623,7 51,40 29,5 1514,76

9 5,2 51,8 2,80 751,13 17 219,61 718,3 0 0,0 0,00 5,5 0,00

10 23,0 47,6 3,01 3286,20 15 850,52 3174,2 30 1832,6 51,40 23,8 1225,38

11 33,7 39,3 2,41 3197,40 13 719,25 3115,5 30 1798,7 51,40 34,7 1782,55

12 122, 23,6 2,00 57,82,69 7 704,72 5739,6 27 2924,4 1,00 123,4 123,43

93394,52 80996,68 61880,23

Коэффициент запаса устойчивости (Кзу) | 1,5298 | | |

Пример расчета в программе ЭВМ «Автоматизированный расчёт параметров устойчивости откосов горнотехнических сооружений» для северного борта показан на рис. 3.

Значения, полученные по программе «Автоматизированный расчет параметров устойчивости откосов горнотехнических сооружений», имеют точность совпадения 98-99% с расчетом, произведённым традиционным способом. В табл. 3 представлены значения коэффициентов запаса устойчивости, полученные без использования программы ЭВМ и с ее использованием.

В целом расчет общей устойчивости бортов Сибайского карьера показал, что борта карьера характеризуется достаточным запасом устойчивости - более 1,3 т.е. находятся в устойчивом состоянии.

Сопоставление результатов традиционного расчета и автоматизированного показывает сходимость результатов при значительной экономии времени.

Условные обозначения для расчетной табл. 2:

Ь - ширина 1-го блока в призме скольжения, м; Ь - высота 1-го блока в призме скольжения, м; у - плотность пород, т/м3;

Р - сила тяжести, Н;

Р - угол сдвига, град;

Гсдв - сила сдвига;

N - нормальная сила;

Ф - угол внутреннего трения пород, град;

Гтр - сила трения;

С - сцепление пород, МПа;

1 - длина основания блока, м;

Гсц - сила сцепления.

18 '

"ч У \

У уСи.

V ± \ у 1

Кз V = 1,53 -----

ж/л

¥ . 1 V 1

/ 1 0 у? ±

■7 ./ 1 ±

$

1—

01 У >" Л Л Л А ^ -1 _|_

Рис. 2. Разрез Центральный (северный борт) Сибайского карьера с построением наиболее вероятной линии скольжения

Рис. 3. Отчет программы ЭВМ по расчету коэффициента запаса устойчивости по северному борту карьера

Таблица 3

Значения коэффициентов запаса устойчивости

Борт карьера Значение КЗУ

Без использования программы ЭВМ С использованием программы ЭВМ

Разрез Центральный (северный борт) 1,53 1,51

Разрез Центральный (южный борт) 1,58 1,56

Разрез Юго-Западный 1,38 1,36

Выводы:

1. Использование разработанной программы для автоматизированного расчета устойчивости откосов горнотехнических сооружений позволяет снизить затраты времени на проведение инженерных расчетов с 1-2 дней до нескольких минут на одну задачу.

2. С использованием программы возможно решение прямой задачи - определение минимального коэффициента запаса устойчивости по заданным параметрам откоса и обратной задачи - нахождение высоты или угла откоса по заданному коэффициенту устойчивости, с учетом прочностных характеристик пород приоткосного массива.

3. Разработанная программа позволяет определять параметры не только уступов и бортов карьеров, но и отвалов, дамб хвостохранилищ, железнодорожных и других насыпей с учетом характеристик пород основания, на котором формируется горнотехническое сооружение.

4. Программа для автоматизированного расчета устойчивости откосов горнотехнических сооружений рекомендуется к использованию проектными органи-

зациями, исследовательскими группами, проектнотехническими отделами строительных и горных предприятий, а также к применению в учебном процессе при изучении дисциплин горных и строительных специальностей.

Список литературы

1. Гавришев С.Е. Организационно-технологические методы повышения надежности и эффективности работы карьеров: монография. Магнитогорск: МГТУ, 2002. 231 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2. Осинцев H.A. Безопасность транспортно-технологических процессов открытых горных работ: монография. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2010. 115 с.

3. Бурмистров К.В., Колонюк A.A., Заляднов В.Ю. Повышение эффективности разработки месторождений путем комплексного подхода к проектированию открытых и подземных горных работ // Комбинированная геотехнология: масштабы и перспективы применения: сб. тез. междунар. науч.-техн. конф. Магнитогорск: Учалы, 2005. С. 38.

4. Гавришев С.Е., Бурмистров К.В., Кидяев В.А. Использование преимуществ карьерного комбинированного транспорта при открытоподземной разработке месторождений // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2010. №3. С. 5-7.

5. Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров. Л.: ВНИМИ, 1972. 165 с.

6. Фисенко Г.Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов. М.: Недра, 1965.378 С.

7. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах: утв. Госгортехнадзором РФ 16.03.98. СПб.: ВНИМИ, 1998. 208 с.

8. Мельников И.Т., Суров А.И., Заляднов В.Ю. и др. Автоматизированный расчёт параметров устойчивости откосов горнотехнических сооружений. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011613970 от 23.05.2011 г.

9. Мельников И.Т., Кутлубаев И.М., Суров А.И., Мельников И.И., Васильев К.П., Плотников Д.П., Шевцов Н С. Разработка методики определения рациональных параметров намывных хвостохранилищ и отвалов вскрыши // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2011. №1. С. 9-13.

10. Гавришев СЕ., Калмыков В.Н. Бурмистров КВ., Заляднов В.Ю., Павлова Е.В. и др. Оценка устойчивости бортов Сибайского карьера при отработке законтурных запасов руды: отчет о НИР. Магнитогорск, 2013.

INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH

AUTOMATED CALCULATION OF SLOPE STABILITY OF PIT WALLS

Melnikov I.T., Zalyadnov V.Y., Shevtsov N.S., Pavlova E.V., Pogorelov A.Y., Smyatkin A.N.

Abstract. When designing the pits, dumps, tailings have always topical task determine the optimum parameters of the slopes of mining structures, providing efficiency and safety. The traditional way to solve the specified problem involves time-consuming graphic-analytical calculation, which requires one to several days of works. Employees of the department «Open working exploitation of mineral» Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov created computer program, in which the finding of the minimum safety factor is produced by choosing the least stable sliding surface array studied by multiple calculations in a few seconds. The results of calculation of the minimum safety factor graphoana-lytical traditional method and with the help of a computer program as an example Sibai open pit. Defined convergence of results, which is 98-99%. With the help of the provided computer program can solve a wide range of applications with significant time savings. Using the program is possible to solve the direct problem - determination of the minimum safety factor by the given parameters of the slope and the inverse problem - finding the height or angle of repose for a given coefficient of stability, given the strength characteristics of the rock. Program makes it possible not only to determine the parameters of benches and pit, but dumps, tailings dams, railway embankments and other breeds with the characteristics of the base, which is formed by the construction of mining.

Keywords: parameters pit board, the safety factor, the automated calculation of stability, the computer program

References

1. Gavrishev S.E. Organizacionno-tehnologtheskie metody povyshenija nadezh-nostii jeffektivnosti raboty kar'erov: monografja. [Open mining enterprises reliability and efficiency organizational and technological methods]. Magnitogorsk: Magnitogorsk State. Tech. University named after G.I. Nosov, 2002, 245 p.

2. Osintsev N.A. Bezopasnost' transportno-tehnologicheskih processov otkrytyh gornyh rabot. [Transport and technological processes of open mining operations safety]. Magnitogorsk: Magnitogorsk State. Tech. University named after G.I. Nosov, 2010, 115 p.

3. Burmistrov K.V., Koloniyk A.A., Zalyadnov V.Y. Povyshenie jeffektivnosti razrabotki mestorozhdenij putem kompleksnogo podhoda k proektirovaniju otkrytyh i podzemnyh gornyh rabot. [Improving the efficiency of field development through an integrated approach to the design of open pit and underground mining operations]. Kombinirovannaja geotehnologija: masshtaby i perspektivy primenenija. [Combined geotechnology: scope and perspectives of]. Magnitogorsk; Uchaly, 2005. p. 38.

4. Gavrishev S.E., Burmistrov K.V., Kidyev V.A. Ispol'zovanie preimushhestv kar'ernogo kombinirovannogo transporta pri otkryto-podzemnoj razrabotke mestorozhdenij. [Take advantage of career combined transport in open and underground mining]. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova. [Vestnik Magnitogorsk State Technical Univeersity named after G.I. Nosov], 2010, no. 3, pp. 5-7.

5. Guidance on the determination of the angles of ramps, slopes and ledges dumps built and operated quarries. Leningrad: VNIMI, 1972, 165 p.

6. Fisenko G.L. Ustojchivost' bortov kar'erov i otvalov. [Stability of pit walls and waste dumps]. Moscow: Nedra, 1965, 378 p.

7. Rules on the stability of slopes in the coal mines: approved. RF Gosgortekhnadzor 16/03/98. St.-Petersburg: VNIMI, 1998. 208.

8. Melnikov I.T., Surov A.I., Zalyadnov V.Y. and other. Avtomatizirovannyj raschjot parametrov ustojchivosti otkosov gornotehnicheskih sooruzhenij. Svidetel'stvo o gosudarstvennoj registracii programmy dlja JeVM №2011613970 ot 23.05.2011 g. [Automated calculation of slope stability parameters of mining facilities. Certificate of state registration of computer programs № 2011613970 from 23.05.2011].

9. Melnikov I.T., Kutlubaev I.M., Surov A.I., Melnikov 1.1., Vasiliev K.P., Plotnikov D.P., Shevtsov N.S. Razrabotka metodiki opredelenija racion-al'nyh parametrov namyvnyh hvostohranilishh i otvalov vskryshi. [Development of methods for determining the rational parameters of reclaimed tailings and overburden dumps]. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova. [Vestnik

Magnitogorsk State Technical Univeersity named after G.I. Nosov], 2011, no.1. pp. 9-13.

10. Gavrishev S.E., Kalmykov V.N., Burmistrov K.V., Zalyadnov V.Y., Pavlova E.V. and etc. Ocenka ustojchivosti bortovSibajskogo kar'era pri otra-botke zakonturnyh zapasovrudy. [Evaluation of stability sides Sibai career at working aquifer ore reserve]. Magnitogorsk, 2013.

УДК 622.621.225.5.001.2 Вагин B.C., Курочкин А.И.

ДЕМПФИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПЕРЕДВИЖНЫХ ПРОХОДЧЕСКИХ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК С БЕЗРЕДУКТОРНЫМ ВЫСОКОМОМЕНТНЫМ ГИДРОПРИВОДОМ

Аннотация. В статье изложены результаты оценки демпфирующих свойств безредукторного высокомоментного гидропривода передвижных проходческих подъемных установок.

Улучшение технико-экономических показателей работы передвижных проходческих подъемных установок возможно по линии увеличения их производительности, снижения их массивности и увеличения долговечности тяговых органов и ряда узлов и деталей подъемных машин. Однако увеличение производительности, в свою очередь, вызывает необходимость увеличения концевой нагрузки на тяговые органы, что вызывает значительное увеличение динамических нагрузок в упругих элементах в переходных режимах работы подъемной установки.

Одним из способов снижения постоянно действующих динамических нагрузок колебательного характера является применение безредукторного гидравлического привода, обладающего демпфирующими свойствами. Но, тем не менее, возможности гидропривода при больших амплитудах колебаний динамических усилий ограничены.

Увеличить демпфирующие свойства гидропривода можно за счет увеличения коэффициента относительного демпфирования путем введения гибкой обратной связи по динамическому давлению. Коррекция по динамическому давлению действует кратковременно только в переходных режимах и не снижает энергетических параметров гидропривода, но позволяет изменять амплитуды динамических усилий в задаваемых пределах.

Ключевые слова: проходческая подъемная установка, безредукторный гидравлический привод, коэффициент относительного демпфирования.

Интенсификация работы современных проходческих подъемных установок приводит к возрастанию динамических нагрузок. Формирование динамических усилий в узлах машины зависит не только от величины и характера нагрузки, но и параметров привода и всей системы в целом.

В связи с увеличением глубины проходки стволов и одновременным снижением габаритов и моментов инерции вращающихся частей передвижной проходческой подъемной установки, переменная составляющая динамических усилий, возникающая из-за упругих свойств элементов конструкции машины и тяговых органов каната или стальной ленты, стали оказывать значительное влияние на величину колебаний усилий и скорости во время разгона, замедления и предохранительного торможения. В настоящее время уже невозможно правильно выполнять расчет основных параметров движения проходческого подъема и настройку режимов его работы без учета упругих свойств конструктивных элементов машины.

Опытом эксплуатации современных передвижных проходческих подъемных установок с электромеханическим асинхронным приводом установлена их недостаточная надежность и долговечность из-за их высоких динамических нагрузок при работе.

Условия работы передвижных проходческих подъемных установок существенно отличаются от условий работы стационарных подъемных установок

в силу небольших габаритов машин и расположения их приводов на отдельных от подъемной машины рамах. Эти подъемные установки характеризуются малыми массами вращающихся частей и, вместе с тем, имеют большие концевые нагрузки.

Одним из способов повышения надежности и долговечности передвижных проходческих подъемных установок является снижение постоянно действующих динамических нагрузок за счет совершенствования конструктивных и динамических параметров подъемных машин и путем применения более совершенных безредукторных гидравлических приводов [1], обладающих упругими и демпфирующими свойствами.

Во время запуска и остановки системы подъема часто возникают в проходческой подъемной установке нагрузки, превышающие нагрузки во время рабочего процесса установившегося движения при подъеме расчетного груза.

При пуске двигателя под нагрузкой, чем больше приведенная масса подъемной машины и пусковой момент двигателя, тем больше динамические усилия в упругих элементах подъемной установки при запуске системы.

Процесс запуска под полной нагрузкой обычно не опасен для механических деталей подъемной установки, но весьма неблагоприятен для привода подъемной машины, так как при больших силах сопротивления может увеличиться продолжительность запуска

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.