Научная статья на тему 'К вопросу выбора модели драглайна для разработки перспективных угольных месторождений Кузбасса'

К вопросу выбора модели драглайна для разработки перспективных угольных месторождений Кузбасса Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
208
40
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ДРАГЛАЙН / БЕСТРАНСПОРТНЫЙ УСТУП / ВЫСОТА УСТУПА / УГОЛЬНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ / DRAGLINE / NON-TRANSPORT LEDGE / HEIGHT OF LEDGE / COAL DEPOSITS

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Злобина Елена Владимировна, Проноза Владимир Григорьевич, Тюленев Максим Анатольевич

Исследовано влияние длины стрелы, в пределах рабочей массы драглайна, на высоту бестранспортного уступа. Приведены значения высот бестранспортных уступов при отсыпке двухи трехъярусных отвалов моделями драглайнов различной рабочей массы и разных углах наклона основания отвала.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Злобина Елена Владимировна, Проноза Владимир Григорьевич, Тюленев Максим Анатольевич

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

To the choice of the model of dragline for the working-out of perspective coal deposits in Kuzbass

The effect of arm length, within the working masses of the dragline, the height of non-transport ledge. Shows the values of the heights of non-transport ledges at dumping two-and three-tier models dragline dumps different working masses and different tilt angles the dump base.

Текст научной работы на тему «К вопросу выбора модели драглайна для разработки перспективных угольных месторождений Кузбасса»

УДК 622.271

Е.В. Злобина, В.Г. Проноза, М.А. Тюленев

К ВОПРОСУ ВЫБОРА МОДЕЛИ ДРАГЛАЙНА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КУЗБАССА

На Новоказанковском и Жерновском угольных месторождениях Ерунаковского геологоэкономического района Кузбасса в перспективе подлежат отработке по бестранспортной технологии пологие (4-15°) рабочие пласты (от стратиграфически верхнего к нижнему: 91, 88-87, 86-84, 82, 81-80, 78, 73-71, 66, 64, 63, 62, 61-60-59, 58, 56, 52). Нормальная мощность пластов: от минимального - 2 м (рекомендуется ФГУ ГКЗ) до 16,7 м. Доля пластов мощностью 2-5 м составляет 45%, 5-11 м - 33%, более 11 м - 22%.

Высота породной толщи над угольным пластом из-за его пологого залегания может изменяться от 15-20 м на выходах до 70-80 м на конец отработки карьерного поля (при граничном коэффициенте вскрыши 6-8 м3/т). Это приводит к тому, что с каждой нарезаемой заходкой увеличивается высота бестранспортного уступа, и соответственно происходит изменение структуры и параметров бестранспортных схем экскавации.

При проектировании технологии решаются задачи по выбору модели шагающего драглайна и типовых схем экскавации. Их структура и параметры зависят от числа отсыпаемых ярусов отвала, что является следствием как высоты разрабатываемого уступа, так и величины рабочих параметров драглайна.

Поскольку при решении проектных задач широко используется метод вариантов, то для решения поставленных задач важным моментом является назначение обоснованного ряда вариантов для их технико-экономического сравнения.

В данной работе предлагается решение вопроса по обоснованию выбора вариантов с учетом следующих положений.

В настоящее время при бестранспортной технологии на разрезах Кузбасса применяют шагающие драглайны рабочей массой 650-1740 т (ЭШ 10.70А, ЭШ 11.70, ЭШ 15.90Б, ЭШ 20.90), используемые на протяжении всего срока отработки карьерного поля (до 20-25 лет и более).

При проектировании разрезов на перспективных месторождениях необходимо будет заказывать новые экскаваторы с учетом некоторых требований: на основании мирового опыта необходимо подбирать модель шагающего драглайна по его рабочей массе соответственно горнотехническим условиям залежи и планируемой годовой производительности разреза по углю; в процессе эксплуатации для обеспечения рациональных технико-экономических показателей планировать изменение длины стрелы и вместимости ковша (опыт разрезов «Кедровский»,

«Красногорский» и др.). Изменение длины стрелы производят добавлением (снятием) секции.

Соответственно изменяется и вместимость ковша в соответствии с зависимостью [5, 6]:

вэ = к • Е0’65 • 465,

где Оэ - рабочая масса драглайна, т; Е - вместимость ковша, м3; Ьст - длина стрелы, м; К - весовой коэффициент (К = 0,146).

Формула используется при конструировании драглайнов на ОАО «Уралмашзавод». Результаты, полученные по этой формуле, хорошо согласуются со статистическими данными отечественных и зарубежных шагающих экскаваторов с ковшом вместимостью до 40 м3 и длиной стрелы до 100 м [6].

Условием заказа на завод-изготовитель планируемого экскаватора является необходимость наличия сменной секции стрелы и ковшей.

При разработке начальных заходок с небольшой высотой бестранспортного уступа можно работать с укороченной длиной стрелы и повышенной вместимостью ковша, что при годовом планировании дает возможность предусмотреть повышенные объемы годовой добычи.

По мере увеличения высоты бестранспортного уступа и на основе календарного плана можно будет увеличить длину стрелы, но уменьшить вместимость ковша. Таким способом можно регулировать высоту отрабатываемого бестранспортного уступа.

В данной работе исследовано влияние длины стрелы, в пределах рабочей массы драглайна, на высоту бестранспортного уступа.

В соответствии с методическими положениями высота бестранспортного уступа определяется как слой вскрышной породы, эквивалентный вместимости внутреннего отвала [2].

Высота и радиус разгрузки драглайна в зависимости от его рабочей массы определялись по статистическим моделям [7].

На основании опыта разрезов Кузбасса исследования проводились при условии отсыпки двух-и трехъярусных отвалов (рис. 1).

На схемах обозначено: А - ширина отвальной заходки, равная ширине бестранспортной вскрышной заходки (согласно работе [1] А = (0,42-0,6) Яч, где Rч - радиус черпания драглайна; в расчетах принимаем А = 0,5 Яч, м); Аг - горизонтальная ширина отвальной заходки, м; ф - угол наклона основания отвала, численно равный углу залегания пласта, градус.; ао - устойчивый угол откоса породы в отвальных ярусах, градус.; ^ -

понижение отвального слоя между двумя смежными заходками, м; Д - ширина свободной емкости в верхней части отвального яруса, не заполняемая при его отсыпке с целью уменьшения угла поворота экскаватора на разгрузку [2], м; ЕД - величина свободной емкости, м2 (решение задачи в плоскости); Ня1 - максимальная высота первого яруса по условию устойчивости (Ня1 = 25 м по данным СФ ВНИМИ [3]); Ея1 - вместимость первого яруса двух- и трехъярусного отвала, м2; Нотк.1 - высота откоса первого яруса [4] (на практике до 30 м); Ня2, Ня3 - высота второго и третьего ярусов (в расчетах Ня1 = Ня3 = Нр, где Нр - высота разгрузки драглайна, м); Б1-2 - ширина бермы между верхней бровкой первого яруса и нижней бровкой второго яруса при двухъярусном отвалообразова-

нии, м; Б3 - то же, при трехъярусном отвалообра-зовании (на практике 5-15 м, в расчетах Б3 = 10 м); Б2-3 - ширина бермы между верхней бровкой второго яруса и нижней бровкой третьего яруса, м; Sпрл - объем, занимаемый во втором ярусе породой, отсыпанной при формировании первого яруса предыдущей отвальной заходки, м2; Бпр.2 -объем, вырезаемый из постоянного отвала в контурах второго яруса и переваливаемый в третий ярус, м2; уг - общий (генеральный) угол откоса внутреннего отвала (принимается согласно рекомендациям СФ ВНИМИ, приведенным в табл. 1).

В табл. 2 приведены расчетные формулы для определения высоты бестранспортного уступа при отсыпке двухъярусного отвала (Н02) и трехъярусного (Н03). Результаты расчетов см в табл. 3

Рис. 1. Структура и параметры внутренних отвалов: а - двухъярусный при Б1-2 < Аг; б - то же, при Б1-2

> Аг; в - трехъярусный.

Таблица 1. Значения генерального угла откоса отвалов

Ф,градус Высота откоса отвала (Н0), м

30-40 41-50 51-60 61-70

4-6 32 31 30 29

7-9 31 30 29 28

т О 27 26 25 24

Таблица 2. Формулы расчета параметров внутренних двух- и трехъярусных отвалов

Общие параметры для всех ярусов отвала

81И

(«о -ф)

А = А-----гтгт—\ = А• А = 0,25• Аг; дл = о,25-А2 • tga0•

Эта,,

Вместимость и эквивалентная мощность породного слоя в массиве от первого яруса в двух- и трехъярусном отвале______________________________________________________________________________________

Ея1 = Аг

1 -• tgФ

Н , = ~я1

я1

^о гу у

А • КР

Двухъярусный отвал

а) вместимость 2-го яруса двухъярусного отвала (при Ня2 = Нр)

Б1-2 =(Нотк. 1 + Ня2 )•( - ) •

ПРИ Б1-2 < Аг: ^пр.1 = К' Б1-2; Ея 2 = Аг • Нр - Япрл - ЕА;

Е

При Б1-2 > Аг: ^пр.1 = \ ■ (Б1-2 - Аг ) ; Ея 2 = Аг • (Нр - К)- ^прЛ - ЕА; Н я 2 = ~^К

_ • Е‘

б) то же, всего двухъярусного отвала Е02 — Ея 1 + Ея 2 \ н 02

Е„, = Е„ + Е„,; Н„, =-р2г

А • Кр

Трехъярусный отвал

а) Вместимость 2-го яруса трехъярусного отвала

3пр = V Б3; Ея 2 = Аг • Нр - ^пр; Ня 2 =

Ея 2

пр ф 3’ я 2 г р пр? я 2 ^

б) Вместимость 3-го яруса н

Ношк.1 = я1 ----; Б2-3 = (Нотк.1 + Ня2 + Ня3 ) ' (^ Гг - Ctg « ) - Б3

1 Ctg «о 'tg ф

3пр .2 = К • (Б2-3 - Аг ) ; Ея3 = Аг • (Нр - К)- ^пр.2 - ЕА ; Н

в) Всего трехъярусного отвала Е03 — Ея1 + Ея 2 + Ея3; Н03 — ^03

, ^ Е Н = Еяз

Ф) пр.2 А’ Н я3 = , ТГ

А • Кр

Еп

А • Кр

.Как показывают расчеты, высота бестранспортного уступа существенно зависит от четырех факторов: числа отсыпаемых отвальных ярусов; угла наклона основания отвала; рабочей массы драглайна, применяемого на отсыпке отвала; длины стрелы моделей драглайна в пределах одной

рабочей массы.

Данные табл. 3 позволяют при проектировании обосновать варианты схем экскавации во взаимосвязи с рабочей массой драглайна и его моделями для технико-экономического анализа.

Таблица 3 Значения высот бестранспортных уступов при отсыпке двух- и трехъярусных отвалов моделями драглайнов различной рабочей массы (вэ) и разных углах наклона основания отвала (ф)

ф, градус вэ = 550 т м ^ 1— ЬН 3 Н вэ = 750 т Н02, м ^ 1— Н вэ = 850 т ,2 Н ^ 1— Н

4 ЭШ 8,7.67 Яр = 60 м Нр = 26,5 м А = 30 м 34,0 50,0 ЭШ 13,8.66,1 Яр = 60 м Нр = 25 м А = 30 м 33,1 47,9 ЭШ 16,5.65,6 Яр = 60 м Нр = 24,4 м А = 30 м 32,7 47,1

6 31,8 45,7 31,0 44,1 30,8 43,5

8 29,3 41,1 28,6 39,3 28,4 39,1

10 26,5 36,1 25,9 34,8 25,7 34,3

12 23,1 30,5 21,6 28,3 22,6 29,0

4 ЭШ 7,2.67,5 Яр = 60,5 м Нр = 27,3 м А = 30,2 м 34,6 50,9 ЭШ 11,4.68 Яр = 61,6 м Нр = 26,7 м А = 30,8 м 34,1 50,0 ЭШ 13,7.68,2 Яр = 62,2 м Нр = 26,4 м А = 31,1 м 33,9 49,6

6 32,3 46,6 31,9 45,9 31,9 45,8

8 29,8 42,0 29,5 41,4 29,3 41,1

10 27,0 37,0 26,6 36,3 26,5 36,6

12 23,4 31,0 23,2 30,5 23,0 30,1

4 ЭШ 5,7.74 Яр = 65,9 м Нр = 31,3 м А = 32,9 м 36,7 55,4 ЭШ 9.74,6 Яр = 67,1 м Нр = 30,8 м А = 33,5 м 36,6 55,1 ЭШ 10,9.74,6 Яр = 67,5 м Нр = 30,4 м А = 33,7 м 36,4 54,5

6 34,4 51,0 34,0 50,2 33,9 49,9

8 31,5 45,7 31,3 45,2 30,8 44,4

10 28,2 39,9 28,0 39,3 27,8 38,9

12 24,2 33,3 24,0 32,5 23,9 32,4

4 ЭШ 4,2.83,5 Яр = 73,7 м Нр = 36,8 м А = 36,9 м 40,2 62,3 ЭШ 6,7.83,8 Яр = 74,7 м Нр = 36,3 м А = 37,4 м 39,8 61,6 ЭШ 8.84,3 Яр = 75,5 м Нр = 36,3 м А = 37,8 м 39,8 61,6

6 37,0 56,5 36,8 56,1 36,7 55,9

8 33,8 50,8 33,6 50,1 33,3 49,8

10 29,8 43,6 29,6 43,2 29,6 43,3

12 25,2 36,0 25,0 35,4 25,2 35,9

4 ЭШ 2,7.100 Яр = 87,4 м Нр = 46,1 м А = 43,7 м 45,5 73,4 00 м м м .1 2, ,6 1 3. 8, 5, 4, я Ш р р ^ Рн Д ^ 45,2 72,7 00 м м м .1 ,5 ,3 3 2. 8, 5, 4, а Ш р р ^ Рн Д ^ 44,9 72,2

6 41,6 66,3 41,3 65,7 41,1 65,3

8 37,2 58,5 37,4 58,6 36,9 57,8

10 32,1 50,1 32,0 49,3 32,0 49,4

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

12 26,4 40,5 26,3 39,8 26,2 39,9

4 ЭШ 25,4.64,3 Яр = 60 м Нр = 22,8 м А = 30 м 31,7 45,2 ЭШ 35,2.62,9 Яр = 60 м Нр = 21,4 м А = 30 м 30,8 43,4 ЭШ 50,7.60,9 Яр = 60 м Нр = 19,7 м А = 30 м 29,7 41,2

6 29,8 41,6 29,0 40,0 28,0 38,1

8 27,6 37,5 26,9 36,2 26,0 34,4

10 25,1 33,1 24,5 31,9 23,8 30,5

12 22,1 28,0 21,7 27,1 21,1 25,9

4 ЭШ 21,1.69,1 33,7 49,2 ЭШ 29,4.69,8 33,4 48,7 ЭШ 42,5.71,1 31,9 47,2

б Rp = б4 м Нр = 2б м А = 32 м 31,б 45,2 Rp = б5,7 м Нр = 25,7 м А = 32,8 м 31,9 45,3 Rp = бВ,4 м Нр = 25,В м А = 34,3 м 29,0 42,4

В 29,1 40,б 2В,б 40,0 2В,9 40,3

10 2б,2 35,5 2б,1 35,3 25,9 35,1

12 22,9 29,В 22,В 29,7 22,7 29,7

4 ЭШ 1б,В.75.б Rp = б9,4 м Нр = 30,2 м А = 34,7 м 3б,3 54,4 ЭШ 23,5.7б,2 Rp = б5,7 м Нр = 25,7 м А = 32,8 м 37,7 55,5 ЭШ 34,3.77,4 Rp = 73,б м Нр = 30 м А = 36,8 м 34,3 52,2

б 33,7 49,7 33,5 49,3 31,2 47,0

В 30,В 44,4 30,б 43,9 30,В 44,3

10 27,7 3В,7 27,б 3В,5 27,5 3В,4

12 24,0 32,3 23,7 31,9 23,7 32,0

4 ЭШ 12,б.В4,7 Rp = 7б,9 м Нр = 35,В м А = 38,5 м 39,5 б0,9 ЭШ 17,б.В5,4 Rp = 7В,7 м Нр = 35,7 м А = 39,3 м 39,5 б0,9 ЭШ 2б,1.Вб,2 Rp = В0,9 м Нр = 35,7 м А = 40,5 м 37,5 5В,9

б 3б,б 55,б 3б,5 55,4 3б,4 55,3

В 33,2 49,4 33,1 49,2 33,1 49,4

10 29,3 42,б 29,3 42,б 29,3 42,7

12 24,9 35,1 24,В 35,1 24,9 35,3

4 ЭШ В,3.100 Rp = В9,7 м Нр = 44,В м А = 44,8 м 44,б 71,б ЭШ 11,В.100 Rp = 90,В м Нр = 44,5 м А = 45,4 м 44,3 71,0 ЭШ 17,9.100 Rp = 92,4 м Нр = 44,2 м А = 46,2 м 44,2 70,В

б 40,9 б4,9 40,В б4,б 40,4 б4,0

В 3б,б 57,3 3б,5 57,0 3б,2 5б,б

10 31,7 4В,В 31,9 49,0 31,5 4В,5

12 2б,3 39,7 2б,5 39,В 25,7 39,1

СПИСOK ЛИТЕРАТУРЫ

1. Типовые технологические схемы ведения горных работ на угольных разрезах. - М., Недра, 1982. -405 с.

2. Гвоздкова, Т.Н. Структуры бестранспортных схем разработки свит из трех пологих пластов / Т.Н. Гвоздкова // Вестник КузГТУ. - 2006. - №3. - С. 42-48.

3. Костин, Е.В., Хашин, В.Н. Отчет Сибирского филиала ВНИМИ по работе 020203 (этап 0200) «Разработать рекомендации по параметрам устойчивых бортов и отвалов на разрезах производственного объединения «Кемеровоуголь»». - Прокопьевск, 1975. (Фонды СФ ВНИМИ, г. Прокопьевск).

4. Винницкий, К.Е. Управление устойчивостью внутренних отвалов разрезов / К.Е. Винницкий, О.И. Шушкина, Э.И. Реентович: - Обзор ЦНИЭИуголь. - М., 1984. - 48 с.

5. Винокурский, Х.А. Строительные конструкции в тяжелом машиностроении / Х.А. Вино курский // Свердловск. Урало-Сибирское отделение Машгиз, 1960.

6. Горное оборудование Уралмашзавода / Колл. авт. Ответственный редактор-составитель Г.Х. Бойко. - Екатеринбург: Уральский рабочий. - 2003. - 240 с.

7. Злобина, Е.В. Статистические модели определения рабочих параметров шагающих экскаваторов / Е.В. Злобина // Вестник КузГТУ. - 2010. - №5. - С. 90-92.

□Авторы статьи:

Злобина Елена Владимировна , аспирант,

Проноза Владимир Григорьевич, докт.техн.наук, проф. каф. открытых горных работ, ^зГТУ.

. E-mail: pvg.rmpio@kuzstu.ru

Тюленев Максим Анатольевич, канд. техн. наук, доцент . каф. открытых горных работ, КузГТУ. E-mail: tma.geolog@kuzstu.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.