Научная статья на тему 'Статистические исследования оборудования для производства карьерных работ при добыче нерудных материалов в условиях Ростовского региона'

Статистические исследования оборудования для производства карьерных работ при добыче нерудных материалов в условиях Ростовского региона Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
87
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
карьер / НЕРУДНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ / ДОБЫЧА / одноковшовый экскаватор / результаты статистических исследования / Open pit / NON-ORE BUILDING MATERIALS / output / one bucket excavators / the statistic research results

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Ляшенко Юрий Михайлович, Ляшенко Алена Юрьевна

Приведены методика и результаты статистических исследований, согласно которым установлена весомость до 58 % гидравлических одноковшовых экскаваторов в общем парке выемочно-погрузочных машин, эксплуатируемых в условиях погрузки скальных грунтов, составляющих до 38 % объема добычи нерудных материалов на карьерах Ростовского региона.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Ляшенко Юрий Михайлович, Ляшенко Алена Юрьевна

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

The methods and results of statistical research according to which the quantity (till 58 %) of one bucket hydraulic excavators in the whole park of the dredging loading machines exploitated in the conditions of loading rocky ground consisting of 38 % of non ore materials output volume in the open pits of Rostov region are given.

Текст научной работы на тему «Статистические исследования оборудования для производства карьерных работ при добыче нерудных материалов в условиях Ростовского региона»

ГОРНОЕ ДЕЛО И ГЕОЛОГИЯ

УДК 311:622.271(470.61) (06)

СТАТИСТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КАРЬЕРНЫХ РАБОТ ПРИ ДОБЫЧЕ НЕРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ РОСТОВСКОГО РЕГИОНА

© 2011 г. Ю.М. Ляшенко, А.Ю. Ляшенко

Шахтинский институт (филиал) Shakhty Institute (Branch)

Южно-Российского государственного of South-Russian State

технического университета Technical University

(Новочеркасского политехнического института) (Novocherkassk Polytechnic Institute)

Приведены методика и результаты статистических исследований, согласно которым установлена весомость до 58 % гидравлических одноковшовых экскаваторов в общем парке выемочно-погрузочных машин, эксплуатируемых в условиях погрузки скальных грунтов, составляющих до 38 % объема добычи нерудных материалов на карьерах Ростовского региона.

Ключевые слова: карьер; нерудные строительные материалы; добыча; одноковшовый экскаватор; результаты статистических исследования.

The methods and results of statistical research according to which the quantity (till 58 %) of one bucket hydraulic excavators in the whole park of the dredging - loading machines exploitated in the conditions of loading rocky ground consisting of 38 % of non - ore materials output volume in the open pits of Rostov region are given.

Keywords: open pit; non-ore building materials; output; one bucket excavators; the statistic research results.

В последние десятилетия в горной отрасли Ростовского региона в связи с закрытием угольных предприятий карьеры по добыче нерудных строительных материалов приобретают все большую весомость.

Цель выполненного статистического исследования - описать ситуацию на рынке нерудных строительных материалов Ростовского региона, представить актуальную информацию об объемах производства и технологии добычи, оценить современный парк машин и оборудования для производства карьерных работ при добыче нерудных материалов, определить приоритеты в совершенствовании оборудования карьеров.

В соответствии с поставленными задачами исследования, с целью получения данных об эксплуатационных качествах машин и оборудования для производства карьерных работ при добыче нерудных материалов в условиях Ростовского региона, была разработана методика организации сбора и анализа информации. Реализация этой методики, основу которой составляют современные статистические методы [1, 2], подразумевает выполнение следующих этапов:

- систематическое изучение опыта эксплуатации оборудования карьеров Ростовского региона в различных горно-геологических условиях;

- описание вида добываемого на карьере полезного ископаемого, объемов производства;

- описание технологии и оборудования добычи нерудных строительных материалов;

- определение важнейших физико-механических и горно-технологических свойств рабочей среды;

- анализ фактических данных о современном парке машин и оборудования для производства карьерных работ и определение приоритетов их совершенствования.

Для выполнения вышеперечисленных этапов был намечен следующий порядок действий:

- организация пунктов сбора первичной информации на местах эксплуатации оборудования для производства карьерных работ;

- заполнение опросных листов, с указанием условий использования оборудования и его типа, вида добываемого на карьере полезного ископаемого, объемов производства;

- контроль над объективностью заполнения документации;

- обработка документации, содержащей описание технологии и оборудования для производства карьерных работ при добыче нерудных строительных материалов;

- обработка полученной информации и анализ результатов статистического исследования эксплуатируемого в условиях карьеров нерудных строительных материалов Ростовского региона оборудования.

В рамках статистического исследования обработаны и анализируются данные по 87 карьерам Ростовского региона. Суммарный объем добычи нерудных материалов составляет 12412,44 тыс. м3 /год. Объемы добычи полезного ископаемого по видам распределены

следующим образом: песок - 3256,1 тыс. м3 (26 %), тугоплавкая глина - 362, 15 тыс. м3 (3 %), песчаник -4709,39 тыс. м3 (38 %), суглинок - 1214,3 тыс. м3 (10 %), фланцевый известняк - 1855, 5 тыс. м3 (15 %), известняк - 865 тыс. м3 (7 %), глинистый сланец - 40 тыс. м3 (1 %). При этом среднегодовая добыча на один карьер составляет (тыс. м3/год): известняка - 216, тугоплавкой глины - 182, песка - 142, песчаника - 139, суглинка - 51.

Структура объемов добычи полезного ископаемого свидетельствует о приоритетном значении песчаников (38 %) в общем объеме добычи.

Качественная характеристика песчаников представлена следующими свойствами по пробам, отобранным из буровых скважин: объемный вес, т/м3 -2,55-2,66; удельный вес, т/м3 - 2,71 т/м3; водопогло-щение - 1,15; коэффициент разрыхления - 1,55; пористость, % - 2,1 - 4,8; прочность песчаника, кг/см2 -248-1930; средняя - 829; средняя прочность песчаника, насыщенного водой (при колебании от 257 до 1150 кг/см2), - 582; предел прочности при сжатии, кг/см2: в сухом состоянии - 780-1018, в водонасы-щенном состоянии - 591-1071; коэффициент морозостойкости - 0,66-1,0; категория крепости по ЕниР -IX; категория пород по трудности экскавации - IV; выход товарной продукции - 0,75; коэффициент размягчения 0,9-0,89; категория трещиноватости пород -IV; породы склонны к смерзанию в период дождей.

Забой карьера нерудных строительных материалов - типично сложная система, состоящая из многих элементов для выполнения таких операций, как разрушение целика, погрузка и транспортировка грунтов.

Рыхление песчаника и получение кондиционной горной массы осуществляется при помощи буровзрывных работ (табл. 1). Бурение скважин производят станками типа СБУ-100Г или СБШ - 250 МН (рис. 1, а). Для взрывных работ применяются аммиач-но-селитренные ВВ.

Таблица 1

Гранулометрический состав песчаников при паспорте на бурение скважин станками типа СБУ-100Г и СБШ - 250 МН

СБУ-100Г СБШ - 250 МН

Размер фракции, мм Содержание фракции, % Размер фракции, мм Содержание фракции, %

0-5 2 0-10 1

5-20 9 10- -20 2

20- -40 12 20- -25 1

40- -60 9 25- -60 3

60- -70 4 60-100 5

70- -80 3 100-150 6

80-180 22 150-200 4,7

180 и более (до 300) 39 > 200 77,3

Выемку взорванной массы производят одноковшовыми экскаваторами (рис. 1, б), вывоз - автосамосвалами в приемный бункер щебзавода на переработку.

Как показали результаты статистических исследований, одним из важнейших звеньев в парке технологических машин и оборудования, занятых в сфере добычи нерудных материалов открытым способом, являются одноковшовые экскаваторы.

СБУ-100Г

А-А

2,2 м Призма Возможного

Пб По Пп Пн В

Шс

-

В \

Н - высота уступа, 11,0 м Шс - ширина рабочей площадки 44,5 м В - ширина разрыхленной взрывом горной массы 28,5 м Пн - ширина обочины с нагорной стороны, 1,5 м Пп - ширина проезжой части 8,0 м По - ширина обочины с низовой стороны, 4,5 м Пб - ширина полосы безопасности, 2,0 м а - угол рабочего откоса добычного уступа, 80 - угол естественного добычного уступа, 70 - ширина призмы, 2,0 м

б

%б ■

Рис. 1. Образцы паспорта на бурение и паспорта забоя на карьере

а

Технологические системы для погрузки нерудных строительных материалов функционируют в условиях влияния большого числа факторов, источниками которых являются в основном воздействия внешней среды. Поэтому рабочее оборудование одноковшового экскаватора имеет со средой множество связей, которые определяют его состояние. В настоящем исследовании рассматривается влияние факторов, характеризующих как непосредственно среду, так и геометрические параметры рабочего оборудования экскаватора.

Внешние воздействия, влияющие на объект, разделяют на группы в зависимости от характера и доли их участия в технологическом процессе [3]. В общем случае объект можно характеризовать следующими параметрами:

- входные параметры - хь х2, ... хп;

- управляющие воздействия - щ, и2, ... ип;

- возмущающие воздействия - z\, z2, ... zя;

- выходные параметры - уь у2, ...у„.

Входными будем называть параметры, значения

которых могут изменяться, но возможность воздействия на них отсутствует. Управляющими назовем параметры, на которые можно оказывать воздействие, что позволяет управлять данным процессом. Возмущающими являются параметры, значения которых случайным образом изменяются с течением времени и которые не доступны для измерения. Выходными будем называть параметры, которые характеризуют состояние процесса и определяются как результат суммарного воздействия входных, управляющих и возмущающих параметров. Для наглядности эти воздействия можно представить графически (рис. 2).

Применительно к такому объекту, как рабочее оборудование экскаватора, входными величинами являются физико-механические, горно-технологические, литологические свойства грунтов (измерить их можно, воздействовать нельзя), технические параметры забоя (ширина, высота, площадь поперечного

сечения штабеля), энергетические ресурсы. К управляющим параметрам можно отнести режим нагруже-ния, тип, материалы, конструкцию и геометрические размеры рабочего оборудования. Возмущающими воздействиями можно считать внезапное усложнение горно-геологических условий (ГГУ), отключение энергии (аварии).

Возмущающие воздействия

=\ '

1 1

1 Г 1 1 < ' 1 '

1 L : 1

11\ lh u„

Управляющие воздействия

Рис. 2. Принципиальная схема воздействия на объект

В результате совокупного влияния рассмотренных факторов формируются выходные параметры функционирования технологической системы «внешняя среда - рабочее оборудование экскаватора», основными из которых для данного исследования являются производительность и энергоемкость процесса (рис. 3).

В ходе статистических исследований в качестве входных величин определены важнейшие физико-механические свойства рабочей среды, а именно: тип рабочей среды, гранулометрический состав; собственный угол трения; угол естественного откоса; крепость грунтов; плотность материала в целике; плотность грунтов в разрыхленном состоянии; коэффициент разрыхления грунтов; коэффициент, характеризующий форму частиц исследуемого материала.

Рис. 3. Структурная схема технологической системы «внешняя среда - рабочее оборудование экскаватора»

Рассмотрение технологии добычи нерудных строительных материалов и парка машин и оборудования для производства карьерных работ свидетельствует о широком использовании в Ростовском регионе при добыче песчаников одноковшовых гидравлических экскаваторов (их доля составляет 58 %, остальные 42 % приходятся на экскаваторы с электрическим приводом). Нами учтены тип и количество эксплуатируемых экскаваторов, конструкции ковшей, производительность экскаваторов и энергоемкость рабочего процесса (табл. 2 и 3).

Таблица 2

Типы эксплуатируемых экскаваторов

Тип экскаватора Доля, %

ЭКГ - 8И 1

ЭКГ -5А 24

ЭКГ - 4,6Б 5

ЭО - 4111 10

ЭО - 4112 17

ЭО - 2503 11

ЭО - 4124 4

ЭО - 5124 3

HitachiZX160 2

HitachiZX180 3

HitachiZX280 4

HyundaiR450LC 14

HyundayR290LC 2

Поступила в редакцию

Таблица 3 Распределение экскаваторов по емкости ковша

Объём ковша % Объём ковша %

0,65 28 2,5 11

1,0 4 4,0 5

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

1,2 24 5,2 24

1,6 3 8,0 1

При решении задачи совершенствования используемой на карьерах техники полученные результаты статистических исследований позволили формализовать представления о физико-механических свойствах рабочей среды и технических параметрах объектов исследования. В рамках достижения поставленной цели авторы попытались установить среднестатистические параметры наиболее востребованного у потребителя оборудования для добычи нерудных материалов. Указанным требованиям в наибольшей мере отвечает гидравлический экскаватор со средней емкостью ковша 2,3 м3 (при колебании 0,65 ^ 8 м3), работающий на погрузке песчаника в карьере со средним объемом производства 139 тыс. м3/год.

Литература

1. ГОСТ Р 50779.21-2004. Статистические методы. Правила определения и методы расчета статистических характеристик по выборочным данным. М., 2004. 43 с.

2. Орлов А.И. Прикладная статистика : учебник. М., 2006. 671 с.

3. Математическое моделирование / В.И. Скурихин [и др.]. Киев, 1983. 270 с.

29 марта 2011 г.

Ляшенко Юрий Михайлович - д-р техн. наук, профессор, Шахтинский институт (филиал) Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

Ляшенко Алена Юрьевна - аспирант, Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт). Тел. (918) 592-14-17. E-mail: [email protected]

Liashenko Yuriy Michailovich - Doctor of Technical Sciences, professor, Shakhty Institute (Branch) of South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute).

Liashenko Alena Yurievna - post-graduate student, South-Russia State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). Ph. (918) 592-14-17. E-mail: [email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.