Определение объемов загрязнений окружающей среды при использовании конвейерных подъемников Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

х машины, Н; Шср. взе. у - фактическое значение средневзвешенной наработки на отказ (до отказа) элемента у машины, Н.

На основе прогнозируемых значений ресурса элементов ПДМ осуществляется разработка графиков ТО и Р, формирование фонда запасных частей.

Таким образом, информация, полученная в результате мониторинга работы ПДМ, позволяет не только контролиро-

вать выполнение заданий по перевозке добытого полезного ископаемого и прочих работ, соблюдение правил эксплуатации машины, определять реальную производительность и энергопотребление, но и прогнозировать ресурс элементов машины при заданных условиях и режимах эксплуатации.

— Коротко об авторах -

Кулешов А.А. - профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Горнотранспортные машины», Григорьев Е.А. - кандидат технических наук,

Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет) (СПГГИ ТУ).

--© В.Ю. Коптев, 2006

УДК 622:271:8.79:678 В.Ю. Коптев

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КОНВЕЙЕРНЫХ ПОДЪЕМНИКОВ *

Семинар № 15

ыполненный анализ применения конвейерного транспорта для подъема горной массы на карьерах [1] выявил существенные преимущества конвейерного и конвейерного крутонаклонно-

*Работа выполнена при поддержке гранта МО РФ.

го подъемников по энергопотреблению и экологическим показателям (рис. 1). При необходимости они могут применяться для транспортирования как полезного ископаемого, так и породы на поверхность карьера, что потребует дополнительных устройств приема и перегрузки горной массы.

Выполненный анализ конструкций конвейеров показал, что в настоящее

Схема Наклон Преимущества Недостатки

Конвейерный Угол<18° Обеспечение поточности транспортного потока; высокая производительность; малые сопротивления движения механической части; воз-можность автоматического контроля; обеспечение ритмичной работы обогатительных и дробильных устройств Необходимость предварительного дробления; сложность перемещения дробильных и перегрузочных узлов; значительный расход конвейерной ленты; зависимость от климатических условий. У крутонаклонного подъемника несколько сниженная надежность в результате усложнения конструкции и повышенная сложность обслуживания

Конвейерный крутонаклонный По борту карьера

Рис. 1. Схемы и характеристики конвейерного и конвейерного крутонаклонного подъемника

время, наряду с конвейерами типажного ряда, у которых лента поддерживается желобчатыми роликоопорами, могут быть применены конвейеры с особым способом опирания ленты: подвесными и свернутыми лентами, трубчатые и шланговые (рис. 2). Такие конвейеры только начинают применяться для транспортирования мелкодробленой и однородной по составу горной массы и опыта их применения на карьерах пока нет.

Конвейеры с подвесной лентой могут транспортировать груз с пониженными требованиями к его крупности и гранулометрическому составу, не имеют неподвижных опор - источников встряхивания груза и имеют меньшую открытую площадь поверхности груза вследствие повышенной желобчатости сечения. Из-за того, что груз меньше повергается встряхивающему воздействию, площадь поверхности груза, контак-тирующей с атмосферой, будет на 15-30 % меньше, чем у обычного конвейера при той же ширине ленты и, следовательно, выделение пыли также будет меньше.

Существенным преимуществом остальных конвейеров является отсутствие пылевыделения по длине транспортирования. Как и для конвейера с подвесной лен-

той, источниками пыли являются загрузочные и перегрузочные пункты, которые можно оборудовать системами пылепо-давления и за счет этого уменьшить загрязнение окружающей среды.

Крутонаклонные конвейеры с прижимной лентой (рис. 3.) обеспечивают транспортирование груза при углах наклона до 80 градусов. При одинаковой производительности с обычным ленточным конвейером имеют и приблизительно такую же устанавливаемую мощность двигателя и расход энергии. Опыт их эксплуатации доказывает возможность применения для транспортирования абразивной и средне-кусковой горной массы. С экологической точки зрения пылевыделение при транспортировании будет минимальным из-за укрытия поверхности груза прижимной лентой, и следует учитывать ее образование только на участках загрузки-разгузки.

При расчете объемов пыли необходимо учитывать, что для обеспечения необходимой высоты подъема обычными конвейерами длина трассы требуется больше, например, для высоты подъема 200 м длина конвейера будет 647 м, 400 м - 1295 м, 600 м - 1942 м и 800 м - 2600 м. Типовые конвейеры,

Схема

Преимущества

Недостатки

Трубчатый конвейер к Л.

Пылевыделение только в пунктах загрузки и разгрузки; сохранность груза; увеличенные углы наклона до 35 граду -сов

Необходимо предварительное (качественное) дробление; сложность конструкции; значительная стоимость из-за индивидуального изготовления; сниженная надежность в результате усложнения конструкции и повышенная сложность обслуживания

Шланговый конвейер

Свернутая лента

То-же, но угол наклона может быть увеличен до 45 градусов, возможно создание сложных трас транспортирования в плане

То-же, но в 2-3 раза больше стоимость ленты; еще ниже надежность из-за усложнения конструкции ленты и повышенной сложности обслуживания доставки, монтажа; пока не применяются на рудных и угольных карьерах

То-же, но угол наклона может достигать 35 градусов; возможно создание сложных трас транспортирования в плане

Малая производительность; очень жесткие требования по крупности транспортируемого груза; пока не применяются на рудных и угольных карьерах

Подвесная лента

Могут транспортировать среднекусковые грузы; имеют меньшее число неподвижных опор - источников встряхивания груза; имеют меньшую площадь поверхности груза

Имеют невысокую скорость транспортирования (до 2 м/с; сложность конструкции; значительная стоимость из-за индивидуального изготовления; сниженная надежность в результате усложнения конструкции и повышенная сложность обслуживания

Рис. 2. Схемы и основные качества конвейеров со специальными лентами

устанавливаемые с максимальным углом наклона 18 градусов, могут иметь наибольшую длину 500-650 м и, следовательно, для приведенных в примере высот подъема потребуется установить соответственно 1, 2, 3 и 5 конвейеров.

Работа конвейерного транспорта сопровождается разными по своей природе и значимости вредными воздействиями -пылевыделением от транспортируемого груза и истирания ленты, шумом, вибрацией, электромагнитными излучениями, необходимостью утилизации сменных уз-

лов и расходных материалов. За исключением пылеобразования, перечисленные вредные воздействия или менее выражены по сравнению с автомобильными подъемниками или могут быть устранены (изолированы, поглощены) существующими техническими способами.

Следовательно, наиболее существенным загрязнителем окружающей среды является пыль, которая образуется за счет:

• сдувания частиц горной массы при транспортировании полезных ископаемых и пустых пород;

• на пунктах перегрузки при последовательной установке нескольких машин; на пунктах загрузки и разгрузки ленты конвейера.

При транспортировании горной массы с ее поверхности выносятся мелкие частицы пыли и оседают в карьере.

Количество пыли зависит от гранулометрического состава транспортируемого

Рис. 3. Схема сечения конвейера с прижимной лентой и пневмодом-кратами прижатия прижимной ленты

груза, направления и скорости ветра, направления движения и скорости ленты, упругости системы лента-роликоопора и натяжения ленты. Для крутонаклонных конвейеров с прижимной лентой, трубчатых и шланговых конвейеров загрязнения пылью атмосферы при транспортировании не будет. Однако необходимо учитывать пылевыделение на дробильных и перегрузочных пунктах, а также увеличенную длину участков загрузки - разгрузки, где груз может иметь контакт с атмосферой.

Массу пыли, выделяющейся из транспортируемого груза конвейером за год, определим по формуле [18]: тп = 0,0036д,Б1,Ггод К, Кг, где qk - удельная сдуваемость пыли, 3*10-2 г/(см2); В- ширина конвейерной ленты, м; Ьк - длина конвейерной линии, м; Тгод - годовое число рабочих часов; К1 - коэффициент, учитывающий скорость ветра; К2 - коэффициент, учитывающий

влажность транспортируемого груза.

Годовые объемы пыли, получаемые при транспортировании горной массы от этих факторов представлены на рис. 4-8.

Масса пыли, образующейся при погрузке-разгрузке и перегрузке, зависит от принятых средств пылеподавления, конструкции этих устройств и размеров (открытой площади поверхности груза). Годовой объем пыли можно рассчитать по формуле

= ё qудпnкlк 2 к3 к 4.10-

800

-^роо 1200 1400

Ширина ленты, мм Скорость ветра, м/с

30

карьера ,м

о Е Я

о ч: о

Ширина 800 мм

Щирин80§00 мм

>1 600 ш

ч 400

§ 2

I 200 л

I 0

Ширина 1000 мм Ширина 1600 мм

ср о. Н § н |

18 28 38

Глубина карьера,м

где дуд - удельная выделение пыли, 0,45,1 г/т; ^-количество перегружаемой горной массы, т/год; К3 - коэффициент, учитывающий условия и степень защищенности узла от внешних воздействий, для бункеров 0,1; К4 - коэффициент, учитывающий высоту разгружаемого материала, для реальных высот перегрузки с конвейе-

Рис. 4. График зависимости валовых выбросов пыли от скорости ветра при транспортировании конвейерами на высоту 200 м и угле наклона конвейера 180

Рис. 5. График зависимости массы годового образования пыли при транспортировании ленточным конвейером от влажности транспортируемого материала при максимальной скорости ветра (16 м/с), угле наклона конвейе-ра180, высота подъема 200м и ширине ленты 800 мм.

Рис. 6. График зависимости массы годового образования пыли при транспортировании ленточным конвейером от угла наклона конвейера при влажности транспортируемого материала менее 0,5%, скорости ветра 2 м/с и высоте подъема 200м

ра на конвейер от 0,5 до 2,0 м, значения коэффициента изменяются в диапазоне 0,4-0,7; п - число пунктов перегрузки.

В существующих в настоящее время системах пы-леподавления используются системы сухого обеспыливания, орошения и применения пеногенераторов. При расчете массы образующейся пыли с применением системы пыле-подавления можно учесть показателем эффективности ее работы: М1 = т р (1 -П),

где М1 и тр -соответственно массы пыли, образующиеся при работе системы пылеподавления и без нее; ц - показатель эффективности работы системы, который для систем сухого обеспеспыли-вания составляет 0,75... 0,8, для систем с орошением и пеногенераторами 0,85-0,9. Выводы

1. Подъемники с большими углами наклона транспортирования требуют меньших объемов горнокапитальных работ и, следовательно, снижают вероятность простоя оборудования по массе выделяемой пыли (экологическому фактору). Ввиду того, что конвейерный подъемник имеет допустимый угол наклона 180, то для его обустройства требуется проведение больших объемов горных работ, увеличивается общая длина транспортирования и количество перегрузочных пунктов, что делает его менее конкурентоспособным на фоне других подъемников.

2. При транспортировании насыпного груза пыль будет выделяться на типовом конвейерном подъемнике и подъемнике с подвесной лентой. Однако количество пыли значительно уменьшается при установке конвейера в крытой галерее, что может быть учтено увеличенными на 35-45 % капитальными затратами на сооружение укрытия и себестоимостью транспортирования [3]. У крутонаклонного конвейерного подъемника с прижимным контуром контур является искусственным прикрытием поверхности транспортируемого груза, и объем выделяемой пыли будет минимальным.

Для всех конвейерных подъемников требуется установка на сборочном горизонте карьера дробильного корпуса с раз-грузочно-погрузочными сооружениями. При производительности дробильного комплекса 2000 м3/ч удельное количество выделяемой пыли составит 12000 мг/м3, при производительности 3000 м3/ч - 18000

1. Отчет по НИР «Разработка экологически чистых транспортных технологий для глубоких карьеров с использованием наклонных подъемников» /Промежуточный отчет годового этапа 2003.// Разработка методики и компьютерной программы расчета экологических характеристик транспортных систем с наклонными подъемниками 207.9 № гос. регистрации 01 200 112629.// С-Пб, СПГГИ (ТУ), 2003.75с.

Рис. 7. График зависимости массы годового образования пыли при транспортировании ленточным конвейером от ширины ленты при угле наклона конвейера18°, высоте подъема 200м и при минимальной влажности материала и скорости ветра

Рис. 8. График зависимости массы годового образования пыли при транспортировании ленточным конвейером с различными углами наклона и шириной ленты

мг/м3 [4]. Для карьера производительностью 10 млн т при применении дробилок этой производительности годовое количество образующейся пыли составит соответственно 68,6 и 102,9 т.

Поскольку пылеобразование в этом случае носит локальный характер и может быть значительно уменьшено за счет применения существующих средств пылеподавления и пылеулавливания, при сравнении вариантов можно учесть затраты на дробильно-погрузочное сооружение увеличением себестоимости транспортирования и дополнительными капитальными затратами (около 2,5 млн долл. на одно сооружение).

Анализ стоимости конвейеров показал, что для сравнительной оценки можно принять стоимость конвейера с прижимной лентой 6 тыс. долл. за погонный метр (при производительности 5000 т/ч и угле наклона 45 градусов) и стоимость наклонного конвейера - 3,6 тыс. долл. за погонный метр.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Трубецкой К.Н., Краснянский Г.Л., Хронин В.В. Проектирование карьеров в 2т. М.:И-во Академии горных наук, 2001.-TII -535 с.

3. Шешко О.Е. Сравнение карьерных транспортных комплексов по показателям экологично-сти/ Горные машины и автоматика. №1, 2002. с.29-32.

4. Шешко Е.Е., Картавый А.Н. Эффективный № 1, 1998. транспорт для глубоких карьеров. Горный журнал

Коротко об авторах

Коптев В.Ю. - Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет) (СПГГИ ТУ).

- ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА им А. А. СКОЧИНСКОГО

СИНЯКОВ Андрей Анатольевич Совершенствование системы технического обслуживания и ремонта карьерных экскаваторов типа механическая лопата в условиях Северных регионов России (на примере разреза «Нерюнгринский» ОАО ХК «Якутуголь») 05.05.06 к.т.н.

--© Г. Д. Трифанов, 2006

УДК 622.673.6 Г.Д. Трифанов

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ В ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Семинар № 15

последние годы в горной промышленности существенно повысились требования к качеству канатов и условиям их эксплуатации.

Повышение требований к качеству канатов связано с тем, что на многих горных предприятиях оборудование, использующее канаты, работает с большой производительностью. Это в первую очередь относится к шахтным подъемным установкам и экскаваторам. В результате простои

оборудования на замену канатов стали ощутимо влиять на работу горного предприятия. Особенно это сказывается при внеплановых заменах канатов. В связи с частым выходом некоторых отечественных канатов из строя ряд предприятий стали применять импортные канаты.

Опыт эксплуатации импортных канатов показал, что их качество выше. Вместе с тем, к оборудованию на котором эксплуатируются канаты, предъявляются по-