Влияние гранулометрического состава горной массы на производительность экскаваторов Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

1. Временная классификация горных пород по степени трещиноватости в массиве: Информ. вып. №199. М., 1968, 20 с.

і— Коротко об авторах

Угольников В.К., Симонов П.С., Угольников Н.В. - Магнитогорский государственный технический университет.

---------------------------- © В.К. Угольников, С.Е. Гавришев,

Н.В. Угольников, 2007

В.К. Угольников, С.Е. Гавришев, Н.В. Угольников

ВЛИЯНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ГОРНОЙ МАССЫ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ЭКСКАВАТОРОВ

П Р

Гри разрушении горных пород взрывом образуются совокупности кусков разнообразных форм и размеров. Качество взрывного дробления оценивается разнообразными показателями, которые характеризуют единичный кусок, отдельные фракции и совокупность кусков в целом.

В настоящее время к качеству дробления горных пород взрывом предъявляются повышенные требования, которые заключаются в получении кусковатости, отвечающей условиям эффективного использования добычного оборудования.

Сменная производительность экскаватора определяется из [1] по формуле

Н = 3600 Е. Т . К

Нэкс . Е Тсм Ки ,

ц

з

где Е - емкость ковша экскаватора, м , - время цикла, с;

Тсм - продолжительность смены, ч; Ки - коэффициент использования экскаватора во времени.

Таким образом, производительность погрузки зависит от продолжительности цикла, технических характеристик и организации работ.

Продолжительность цикла складывается из времени черпанья, разгрузки и поворота. Время разгрузки и поворота

в отличие от времени черпанья зависит только от технических характеристик погрузочного оборудования и производственных навыков машиниста экскаватора и остается практически неизменным.

Продолжительность цикла, по мнению ряда авторов [1, 2, 3, 4], зависит либо от среднего размера куска взорванной горной породы, либо от выхода негабаритных фракций.

1 / 1 1 / / гг |Г "

I / ^ / 1 1

'VI у

к \ X. ..

1 1 ч8'

0,1 0,2 0,5 0,7 0,91,0 X, м

Рис. 1. Распределение гранулометрического состава при среднем размере куска 0,20 м: 1 - при в = 0,84 ; 2 - при в = 1,19 ; 3 - при в = 1,7

Однако исследования гранулометрического состава взорванных горных пород [5] показывают, что средний размер и выход негабарита не могут однозначно оценивать всю совокупность кусков взорванной горной породы.

При исследовании гранулометрического состава взорванных горных пород установлено, что при одном и том же значении среднего размера куска, определяемом как йср = • й11100 , выход фракций (табл. 1) различный.

Анализ гранулометрического состава на карьерах ОАО «ММК» показал, что распределение размеров кусков взорванной горной массы подчиняется полному или усеченному логарифмически нормальному закону в широком диапазоне изменения свойств горных пород и параметров взрывной отбойки.

Логарифмически нормальное распределение характеризуется средним размером куска и логарифмической дисперсией в = с{§а (где а - угол наклона кумулятивной кривой) (рис. 1).

Для изучения влияния гранулометрического состава взорванных горных пород на производительность горного оборудования на карьерах ОАО «ММК» (Подотвальный, Восточный, Малый Куйбас, Агаповский известняковый, Лисьегорский доломитовый) были проведены хронометражные наблюдения работы экскаваторов. За период наблюдений экскаваторами ЭКГ-5А было погружено более 2000 автосамосвалов БелАЗ-7548.

Установлено, что производительность экскаватора зависит не только от среднего размера куска, но и от распределения гранулометрического состава, которое можно охарактеризовать логарифмической дисперсией. Замеры гранулометрического состава производилась фотолинейным методом в забое экскаватора.

Крепость пород на карьерах 6-18 по шкале проф. М. М. Протодъяконова, категории по трещиноватости 11-1V, причем преобладает III категория.

Средний размер куска после взрыва изменялся в интервале от 0,1 до 0,65 м, а логарифмическая дисперсия - от 0,8 до 1,73.

В результате хронометражных наблюдений получены зависимости изменения времени черпанья (рис. 2) и погрузки, продолжительность цикла от среднего размера куска взорванной горной массы при различных величинах логарифмической дисперсии распределения гранулометрического состава.

, с

30 25 20 15 10 5 0

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 с1ср,М

Рис. 2. Изменение времени черпанья от среднего размера куска при логарифмической дисперсии: 1 - 0,8; 2 - 1,0; 3 - 1,30 Таблица 2

Значения эмпирических коэффициентов

а, при р Ь, при в

0,8 1,0 1,3 0,8 1,0 1,3

Время черпанья, с 19,4 33,7 35,4 0,58 0,58 0,39

Продолжительность 36 49,4 53,9 0,16 0,24 0,2

цикла, с

Время погрузки, мин 3 4,1 4,5 0,16 0,24 0,2

Полученные зависимости аппроксимируются уравнением

* = а • ^ср ,

где а, Ь - эмпирические коэффициенты (табл. 2).

Полученные зависимости свидетельствуют о наличии связи между продолжительностью погрузки и средним линейным размером куска горной массы. Установлено, что основной причиной увеличения времени погрузки автосамосвалов и снижения производительности экскаваторов является возрастающее сопротивление внедрению ковша при черпании крупнокусковатой горной массы, характеризующейся логарифмической дисперсией распределения гранулометрического состава, вследствие чего увеличивается продолжительность рабочего цикла экскаватора.

- ' _ 3

<- т

** 1-^

1

В производственных условиях на карьерах качество взрывных работ оценивается в основном выходом негабарита. Анализ распределения гранулометрического состава позволил установить выход фракции +1,0 м при различной величине логарифмической дисперсии для различных значений среднего размера куска взорванной горной породы (рис.3). Полученные зависимости описываются уравнением

У = а• ЛСр + ЛЛср + о ,

где а, Л , со - эмпирические коэффициенты (табл. 3).

Таблица 3

Значения эмпирических коэффициентов

а, при в Л ,при в со, при в

0,8 1,0 1,3 0,8 1,0 1,3 0,8 1,0 1,3

Выход фракций крупности, % 48 21 23 -9,5 8,6 7,5 0,5 -1,1 -0,06

У,%

^3

//- 7

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 с1=Р,М

Рис. 3. Зависимость выхода во взорванной горной породе фракций + 1,0 м от среднего размера куска при логарифмической дисперсии: 1 -

0,8; 2 - 1,0; 3 - 1,3

Расчет сменной производительности экскаватора в зависимости от среднего размера куска при различной логарифмической дисперсии (рис. 4) производился за 8-часовую сме-

ну по нормативам баланса рабочего дня, принятым для расчета норм выработки по формуле:

Т -(Т + Т + Т )

Я см V пз лн обс / гл

экс =-------------------У ,

t +1

пог уст

где Тсм = 480 мин - продолжительность смены; Тпз = 35 мин -продолжительность подготовительно-заключительных операций; Тлн = 10 мин - время на личные надобности; Тобс = 20 мин - время на ежедневное обслуживание; 1уст = 0,8 мин -продолжительность установки автосамосвала под погрузку; О - 42 т - грузоподъемность автосамосвала.

Корреляционное уравнение сменной производительности экскаватора в зависимости от среднего линейного размера куска при различной логарифмической дисперсии может быть описано зависимостью

Н = с • ,

экс ср ’

где с, д - эмпирические коэффициенты, представлены в табл. 4.

Нэпе . Ы3/СМ7

1300

1800

1700

1600

1500

1400

1300

1200

1100

\

'1

\

X к

N _ п

ч -.

* - , - - „ _

■ - - - - - '3

ОД 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Е1ср. М

Рис. 4. Зависимость сменной производительности экскаватора ЭКГ-5А от среднего размера куска при логарифмической дисперсии: 1 - 0,8; 2 - 1,0; 3 - 1,3

Таблица 4

Значения эмпирических коэффициентов

С, при в д, при в

0,8 1,0 1,3 0,8 1,0 1,3

Сменная производительность экскаватора, м3/смену 1445,9 1116,5 1033,8 -0,12 -0,19 -0,16

Соотношение расчетной сменной производительности экскаватора в наиболее распространенном интервале изменения среднего размера куска при различных значениях логарифмической дисперсии распределения гранулометрического состава приведены в табл. 5.

Таким образом, величина расчетной сменной производительности экскаватора при одной и той же величине среднего линейного размера куска взорванной горной массы, но при различной логарифмической дисперсии различается на 10-20 %.

Таблица 5

Влияние среднего размера куска на производительность экскаватора

Логариф-

мическая

Расчетная сменная производительность экскаватора (м3/см) при среднем размере куска, м

дисперсия 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65

0,8 1887 1801 1742 1697 1662 1633 1608

1,0 1718 1593 1509 1447 1399 1359 1325 1297 1271

1,3 1491 1398 1335 1289 1252 1222 1196 1174 1154 1137 1121 1107

------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Ч.1.- М.: Недра, 1985.508 с.

2. Дорошенко В.И., Письменный Б.А. Влияние удельного расхода ВВ на производительность горнотранспортного оборудования и стоимость переделов на ГОКе// Горный журнал. - 1983. - №5. - С. 30-32.

3. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом: Учебник для вузов.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Изд-во МГИ, 1992.- 516 с.: ил.

4. Методика определения оптимальной степени дробления скальных пород и руд на карьерах МЧМ СССР.- Свердловск: ИГД МЧМ СССР, 1971.

5. Падуков В.А., Макарьев В.П. Прогнозирование кусковатости горной массы при взрывных работах// Физические процессы горного производства: Сб. науч. тр. Л.: ЛГИ, 1975. Вып. 2. С.63-68.

|— Коротко об авторах--------------------------------------

Угольников В.К., Гавришев С.Е., Угольников Н.В. - Магнитогорский государственный технический университет.

А