CC BY
66
© А.Ю. Дриженко, А.А. Рыкус, 2002
УДК 622.271
А.Ю. Дриженко, А.А. Рыкус ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ КАРЬЕРОВ
ную породу за 1-2 прохода. Кроме того, длина экскаваторного блока должна обеспечивать эффективную работу выемочно-погрузочного оборудования в течение норного времени (1-2,5 мес.) [2]. считывается длина экскаваторного блока 1э.б (м) по формуле:
, = Шн
1э.б
азрабатываемые карьерами стран СНГ железорудные месторождения представлены пластами метаморфизо-ванных железистых кварцитов, падающими вглубь земли под углами 60-900. Большинство из них имеют горизонтальную мощность 100-300 м и длину по простиранию 2-6 км. Годовая производительность по добыче руды определена исходя из площади месторождения и темпа углубки горных работ, который составляет 3,5-8 м/год. С целью снижения текущих объемов выемки пород вскрыши принята однобортовая система разработки с продольным перемещением фронта добычных работ от одного из торцов к противоположному и попутным поперечным разносом фронтальных бортов. При этом глубина карьеров достигает 250-400 м. Выемочнопогрузочные работы ведутся в основном экскаваторами ЭКГ-8И. Транспорт комбинированный: автомобильножелезнодорожный и автомобильно-конвейерный. Эксплуатируются автосамосвалы грузоподъемностью 120160 т производства БелАЗа и зарубежных фирм. Высота подъема горной массы автосамосвалами к перегрузочным пунктам составляет 100-200 м, среднее расстояние перевозки 1,5-2,5 км. Производительность комплексов не превышает 40-50 % от нормативной. Затраты на перемещение горной массы превышают 53 % в общей стоимости разработки.
Повышение эффективности эксплуатации экскаваторно-автомобильных комплексов заключается в совершенствовании конструкции горнотранспортного оборудования, увеличении его единичной мощности, полной загрузки по производительности, а также снижении расстояния транспортирования путем уменьшения высоты подъема горной массы и рассредоточения пунктов перегрузки по периметру карьера. Наряду с технологическими и организационными мероприятиями комплектация комплексов в основном предопределяется горногеологическими условиями разработки месторождения. На зарубежных карьерах при разработке крепких пород широко применяются комплексы в составе прямых мех-лопат с вместимостью ковшей 10-25 м3, автосамосвалов в диапазоне грузоподъемности до 290 т, бульдозеры мощностью до 574 кВт. Тенденции развития карьерных автосамосвалов особо большой грузоподъемности предусмотрены на БелАЗе. Причем затраты на их приобретение примерно в два раза ниже по сравнению с зарубежными [1].
Известно, что комплектация комплексов построена на соотношении вместимости кузова автосамосвала и ковша экскаватора как 1:4-6. При этом бульдозер принимается такой модели, чтобы спланировать выгружен-
Ь h
э.з у
(1)
где Qэ - производительность экскаватора, м /сутки; ^ -нормативное время обеспеченности экскаватора взорванной породой, сутки; Ьэ.з - ширина экскаваторной заходки, м; hy - высота уступа, м.
Установлено, что при изменении вместимости ковша экскаватора в пределах 8-25 м3 длина экскаваторного блока при стандартной высоте уступа 15 м и ^ = 30 дней составляет 450-1000 м (см. таблицу). При нормативной производительности экскаватора в пределах блока за год следует отрабатывать 12 заходок шириной 20-26 м.
В этой связи применение крупномасштабного оборудования дает существенный экономический эффект, что и подтверждается практикой работы зарубежных карьеров. Однако в условиях глубоких карьеров стран СНГ в продольном направлении ежегодно отрабатывается не более 46 заходок, что обеспечивает вскрытие и подготовку нового нижележащего горизонта. В поперечном же направлении подвижка фронтальных бортов, как правило, незначительная. В этой связи число добычных уступов пур (ед) формируется в основном из обеспечения плановой производительности карьера по добыче сырой руды Ар (м3/год) и определяется из выражения
_ Ар (1 + Кн Ь^э.б
mгQэ.гКг
коэффициент нагрузки на экскаватор при выемке
- угол наклона фронта горных ра-
где К„
1э б ~ тг руды, Кн = .
тг
бот к простиранию рудного тела, градусы; тг - горизонтальная мощность рудного тела, м; Qэ,г - годовая производительность экскаватора, м3; Кг - коэффициент обеспеченности экскаватора автосамосвалами, доли ед.
Указанная схема развития горных работ в карьере (см. рисунок) обеспечивает минимально необходимую величину текущего коэффициента вскрыши Кт (м3/м3). При <в = 20300 длина рудного фронта увеличивается вдвое [3].
При этом требуемая длина фронта горных работ по руде іф.р (м) и вскрыше іф.в (м) определяется из соотношения
Ар (1 + Кн )1э,б Ар (1 + Кн Уэ.б ^
Lф.р = —— --------------, Lф.в = —— -------------(1 + Кт ),
Яэ.г
Яэ
Р
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ К РАСЧЕТУ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ
Наименование Ед. Вместимость ковша экскаватора, м3
измерения 8 10 12 15 20 25
Грузоподъемность автосамосвала т 110-120 120-136 154-177 180-197 200-238 270-290
Мощность бульдозера
Число погрузок ковша в кВт 171 212 212 302 388 574
автосамосвал
Производительность экскаватора: ед. 6 5 5 5 4 4
- часовая
- сменная м3 247 309 370 463 617 771
- годовая тыс. м3 1,7 2,16 2,59 3,24 4,32 5,4
- среднесуточная по за- млн. м3 1,65 2,03 2,17 2,92 3,8 4,65
бою тыс. м3 4,5 5,6 6 8,1 10,5 12,9
Число автосамосвалов в ком-
плексе при 1а = 2 км Ширина экскаваторной заходки ед/смену 3,3 2,7 3,1 3,1 3,7 3,7
Длина экскаваторного блока Значение коэффициента Кн при м 20 21,4 22 26 26 26
тг = 100 м тг = 200 м м ед.. 450 530 550 630 820 1000
тг = 300 м 1,75 0,63 2,15 0,83 2,25 0,88 2,65 1,08 3,6 1,55 4,5 4,0
Число рудных уступов при тг =
200 м Ар = 6 млн. м3 Ар = 9 млн. м3 0,25 0,38 0,42 0,55 0,87 1,17
Ширина проезжей части автодо- ед. 7 8 8 9 11 20
роги 10 11 12 13 16 30
Суммарная длина автодорог в карьере при тг = 200 м Ар = 6 млн. м3 Ар = 9 млн. м3 м 18 18 23 23 28 32
Тип шины автосамосвала км 17,9 32,1 20,13 36,1 20,68 37 22,88 41 28,05 50,2 55 98,5
Давление в задних колесах 30.00 33.00 36.00 37.00 40.00 50.00
Макс. тяговое усилие на ободе R51 R51 R51 R57 R57 R57
колеса кПа 620 725 725 725 760 760
Мощность дорожной одежды Дополнительный разнос бортов т 64 72 78 80,2 102,6 148
при тг = 200 м Ар = 6 млн. м3 Ар = 9 млн. м3 м 1,1 1,1 1,2 1,5 1,6 1,9
Затраты на выемку и транспор- тыс. м3 - - 559,3 893,9 1255,9 2814,9
тирование 1 м3 руды - - 1272,6 1408 2879,7 4700,5
у.е. 3,724 3,06 3,713 3,525 3,619 4,12
Определение производительности и числа автосамосвалов в комплексе производится в соответствии с высотой Нр (м) и длиной Lр (м) рабочей зоны карьера [2]. При определении затрат на эксплуатацию комплекса кроме горно-транс-портного оборудования следует также учитывать стоимость сооружения и содержания карьерных автодорог, ширина которых устанавливается в соответствии с интенсивностью движения и габаритами ав-
тосамосвалов, а длина зависит от параметров рабочей зоны карьера [2,3]. Здесь выделяют автодороги 1,11 и Ш категорий. К ним, соответственно, можно отнести автодороги, расположенные по торцу рабочей зоны, участкам временно нерабочих фронтальных бортов и в добычных забоях.
Длина их определяется по формулам:
II категория (фронтальные участки) тг
Lа.ф = 0,5 (£н.л + Lн.в + ---------------------), (5)
БШЮ
где Lн.л - длина транспортных площадок по фронтальному борту со стороны лежачего бока залежи, м;
Lн.л = Lр-nу.р Ну[С£Рн+(^Рл - ctgф) С^Рт], (6)
где Lн.в - длина транспортных площадок со стороны висячего бока, м;
Lн.в = Lр- Пу.р Ну[С£Рн+(^Рл+^ф) С®ю], (7)
Ш категория (забойные дороги)
■ лежачий бок Laл =
_ Пу. рhу (с^Рл -
- висячий бок Lа.б =
_ пу.р}^у (с^рв + + mг
(8)
(9)
где іа - руководящий подъем автодорог, доли ед.; Ку - коэффициент удлинения трассы автодорог, доли ед.; Lр - длина рабочей зоны карьера по верхнему горизонту, м; Рн, Рт, Р л, Р в - углы откосов участков бортов карьера на участках без автодорог, по торцу, лежачему и висячему бокам, градусы; ф - угол падения рудного пласта, градусы.
Дополнительный разнос бортов карьера при строительстве автодорог AV(м3) определяется по формулам:
- по торцу карьера
АУт = 0,5(щ.р Ну ) (ctg Рн - ctg Рт )£н.т;
- по фронтальным участкам
(10)
где Lн.т - длина нерабочего торца карьера, м;
Lн.т = тг+р Щр Ну ctg Рт, (11)
где Р1 , р2 - углы откосов временно нерабочих бортов с автодорогами минимальной и большей ширины, градусы.
Дорожные одежды карьерных автодорог устраиваются из местных материалов путем приготовления щебня из скальных пород вскрыши с уплотнением насыпного слоя катками. Зерновой состав щебня принимается из условия полного заполнения пустот между большими фракциями более мелкими. Мощность слоя составляет 30-40 см. Число слоев выбирается исходя из нагрузки на заднее колесо; давления в шинах; диаметра круга, равновеликого площади следа от колеса; интенсивности движения и торможения автосамосвала. При этом автодороги должны иметь поперечный двухскатный уклон, отводящий воду за пределы дорожного полотна [4].
В соответствии с технологическими параметрами комплекса (см. таблицу) рассчитываются затраты на выемочно-погрузочные и транспортные работы. Структура затрат принимается аналогично действующим на карьерах. При этом первоначальные амортизационные отчисления на погрузку составляют 15 %, транспорт - 25 %. Соответственно зарплата с начислениями - 14,7 и 7,6 %; электроэнергия - 25 %; топливо - 30 %; ремонт - 56,8 и 20 %; резина - 23 %. Затраты на дополнительную выемку пород вскрыши и строительство автодорог принимаются по отчетным данным карьеров и техническим проектам. Амортизация их предусматривается в течение 10 лет.
Из выполненных исследований следует:
а
• определение комплектности экскаваторноавтомобильного комплекса производится по минимуму суммарных затрат на эксплуатацию горно-транспортного оборудования, строительство внутрикарьерных дорог и выемку пород вскрыши для их размещения;
• длина экскаваторного блока должна обеспечивать нормативную работу комплекса с высокими техникоэкономическими показателями;
• параметры рабочей зоны карьера рассчитываются в соответствии с производительностью карьера по добыче руды с минимально необходимым текущим коэффициентом вскрыши;
• при разработке вытянутых железорудных месторождений мощностью 100-300 м наибольшая эффектив-
ность присуща комплексам в составе экскаватора с вместимостью ковша 10 м3 и автосамосвалов грузоподъемностью 120-136 т;
• указанный комплекс оборудования обеспечивает наименьший разнос бортов карьера при устройстве автодорог.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Тенденции развития карьерного автомобильного транспорта /П.Л. Мариев, Е.Л. Резников, К.Ю. Анистратов и др. Горный журнал. - 2000. - №1. - С. 8-16.
2. Нормы технологического проектирования горнодобывающих предприятий
черной металлургии с открытым способом
разработки. - Л.: Минчермет СССР, 1986. -264 с.
3. Рыкус А.А. Горногеометрический анализ формирования рабочей зоны железорудных карьеров при автомобильном транспорте./ Сб. науч. тр. НГА Украины. -2000. - №10. - С. 81-85.
4. Инструкция по строительству и содержанию внутрикарьерных автодорог для автосамосвалов грузоподъемностью
110-180 тонн. - Харьков, ХАДИ. - 1985. -93 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Дриженко А.Ю. — профессор, доктор технических наук, Национальная горная академия Украины. Рыкус А.А. — горный инженер, Полтавский ГОК.
