1 Содержание, объем, структура и общие требования к курсовой работе

Курсовая работа по дисциплине «Механическое оборудование карьеров» должна, по возможности, ориентироваться на методы проектирования и оформления, принятые на производстве. Однако она не может в полной мере соответствовать проектам, которые составляются в производственных условиях, так как студент-проектант еще не располагает достаточным опытом. Кроме того, в учебных целях в работе выполняется ряд расчетов, не всегда осуществляемых в производственных условиях.

Техническая документация должна оформляться в соответствии с требованиями ГОСТ и ЕСКД, а все единицы физических величин – приведены к СИ.

Пояснительную записку к работе выполняют на листах бумаги формата А4 (210297 мм) без рамки, основной надписи и дополнительных граф к ней. Текст может быть выполнен с помощью печатных устройств и расположен по обеим сторонам листа. В целом пояснительная записка к курсовой работе должна выполняться в соответствии с методическими указаниями «Общие требования и правила оформления текстовых документов в учебном процессе». При оформлении пояснительной записки не допускается переписывание из учебников общих определений и формулировок. Состав записки должен отражать суть выполняемой работы, а текстовый материал – необходимые расчеты и пояснения, сопровождаемые таблицами, графиками, схемами.

1. Титульный лист

Пояснительная записка начинается с титульного листа, оформленного на чертежной бумаге, и задания на проектирование, подписанного руководи-телем работы и заведующим кафедрой (прил. 1, 2).

2. Содержание

На третьей странице должно быть приведено содержание курсовой работы (прил. 3).

3. Введение

Введение, занимающее 1-2 с., должно отразить значение комплексной механизации для нормальной работы горного предприятия, роль механического оборудования карьеров в удешевлении вскрышных и добычных работ и повышении производительности труда, целесообразность насыщения механическим оборудованием карьеров с точки зрения экономической эффективности процесса добычи железного ископаемого.

4. Общие сведения о карьере

Общие сведения о карьере должны включать:

• характеристику месторождения;

• характеристику угольных пластов;

• определение годовой и суточной производительности карьера;

• выбор системы разработки и общей организации работ.

1.5 Определение основной номенклатуры оборудования горного предприятия (выбор структуры комплексной механизации)

В соответствии с заданными горнотехническими условиями, глубиной и производительностью карьера, с учетом крепости угля (полезного ископаемого) и пород вскрыши выбираются основные вскрышные и добычные горные машины, транспорт и выемочно-транспортирующие машины. Приводится краткая характеристика машин, их количество и типы согласовываются с преподавателем.

1.5.1 Предварительный выбор экскаватора

Выбор экскаватора производится по соответствию его заданной производительности рабочим параметрам карьера.

Теоретическая производительность экскаватора Q_meop, м³ч, определяется по формуле

(1)

где Q_{год. карьера} - годовая производительность карьера, м³;

Т - продолжительность смены или рабочего дня, ч;

N_дн - количество рабочих дней в году;

п_см - количество рабочих смен в сутки.

Затем, используя формулу паспортной (технической) производительности экскаватора Q_nac, м³/ч:

(2)

определяют емкость его ковша Е_э, м³:

(3)

и

где t_ц - длительность полного цикла работы экскаватора, с;

к_н - коэффициент наполнения ковша.

Вычислив необходимую емкость ковша, выбирают ближайшую по техническим характеристикам, затем проверяют соответствие параметров экскаватора высоте уступа.

1.5.2 Предварительный выбор бурового станка и буровзрывные

работы

Для обеспечения заданной интенсивности разрыхления горной массы и надежной проработки подошвы уступа диаметр скважины d, мм, рассчитывают по формуле

d = 9Н + 35.5к_р + 33.5F - 195, (4)

где Н - высота уступа, м;

к_р - коэффициент разрыхления взорванной массы;

F - группа грунтов по СНиПу [1] (табл. 1.1).

Полученное при расчете значение d округляется до ближайшего меньшего при добычных и ближайшего большего значения из нормального ряда диаметров при вскрышных работах.

Таблица 1.1

Горнотехнологические характеристики пород

Группа грунтов F	Твердость по-роды по Л. А. Шрейнеру, МПа	Контактная прочность Рк, МПа	Коэффициент крепости по шкале М.М. Прото-дьяконова	Характе-ристика пород	Категория по-роды по шкале ЦБНТ*
V	100	300	5	Слабые	V
IV	100250	300400	56	Средние	VI
	250500	400500	66.5		VII
IIV	5001000	500650	6.58
	10001500 -1500	650900	89	Крепкие	VIII
VIII	15002000 -2000	9001250	910		IX
	20003000 -3000	12501750	1011.5		X
IX	30004000 -4000	17502450	11.513	Очень крепкие	XI
	40005000 -5000	24503400	1315		XII
X	50006000 -6000	34004500	1517		XIII
	60007000 -7000	4500-5650	1719	Крепчайшие	XIVXV
XI	7000	5650	1920		XVIXVIII

^* ЦБНТ - Центральное бюро нормативов по труду.

Диаметр скважины, отвечающий условию равенства производительности бурового станка и экскаватора (по горной массе), определяется по формуле

(5)

Пример соотношений диаметров скважин и вместимости ковша экскаватора:

Eэ, м^3	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	4.0	4.6	6.0	10.0	16.0
d, мм	100	125	142	158	174	200	214	250	320	400

Соответствие предварительно выбранного ковша кускам породы после взрывания определяется следующими зависимостями:

1. Диаметр куска после взрыва d_ср.к, мм:

(6)

где l - коэффициент, учитывающий трещиноватостъ пород в массиве (l   0.75);

Н - высота уступа, м;

d - диаметр скважины, мм;

q - удельный расход взрывчатого вещества (ВВ), кг/м³.

2. Oптимальный размер куска взорванной горной породы d_ср.опт, мм, для экскаватора с ковшом емкостью Е_э:

d_ср.опт = (150  200) (7)

3. Максимально допустимый размер куска взорванной горной массы d_ср.тах, мм:

d_ср.тах = 520 (8)

Основными параметрами, характеризующими буровзрывные работы, являются: диаметр скважины d, ее глубина L_c, размер сетки скважины на уступе а, порядок взрывания, тип и плотность ВВ.

Глубина вертикальных скважин L_c, мм, (рис. 1) определяется зависимостью

L_c = H + l_п , (9)

где Н - высота уступа, м;

l_n - длина перебура, м:

l_n = (10  15) d . (10)

Длина заряда ВВ L_B, м:

L_B = L_c - l_заб . (11)

Выбор ВВ производится по справочнику [1, с. 33] (рис. 2) в соответствии с группой грунтов по СНиПу и диаметрами скважины. При этом плотность заряжения

(12)

где d_n - диаметр патрона ВВ, мм, (табл. 1.2).

Длина забойки l_зaб, м:

l_зaб = (20  35)d . (13)

Величина сопротивления по подошве уступа W, м, преодолеваемая одиночным скважинным зарядом

(14)

г

- масса ВВ в 1 м скважины, кг/м (табл. 1.3);

де

q - удельный расход ВВ, кг/м³ (табл. 1.4).

Рисунок 1 - Схема расположения вертикальных скважинных зарядов

Таблица 1.2

Размеры и масса патронов ВВ

Диаметр, мм	Длина, мм	Масса ВВ, г	Диаметр, мм	Длина, мм	Масса ВВ, г
23-24	210-250	100	70	500-510	1000
27-28	220-260	150	80	500-510	2500
31-32	220-265	200	90	500-510	3000
36-37	250-255	250	100	500-510	4000
36-37	240-300	300	120	500-510	5000
39-40	270-320	400	130	500-510	6500
45-46	270-320	500	150	500-510	10000
50	500-510	1000	210	500-510	17600
60	500-510	1500

Примечание. Плотность патрона диаметром до 45 мм составляет 0.95-1.2 г/см³, а диаметром более 45 мм - 0.95-1.1 г/см³.

Рисунок 2 - Рациональные условия применения гранулированных и

порошкообразных ВВ на открытых горных работах

Таблица 1.3

Масса ВВ в 1 м скважины, кг, в зависимости от плотности заряжения , тм³

Диаметр скважи-ны, мм	 = 0.60	 = 0.65	 = 0.70	 = 0.75	 = 0.80	 = 0.85	 = 0.90	 = 0.95	 = 1.00	 = 1.10	 = 1.20
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
80	3.0	3.3	3.5	3.8	4.0	4.3	4.5	4.8	5.0	5.5	6.0
85	3.4	3.7	3.0	4.2	4.5	4.8	5.1	5.4	5.7	6.2	6.8
90	3.8	4.1	4.4	4.7	5.1	5.4	5.7	6.0	6.3	7.0	7.6
95	4.3	4.6	5.0	5.3	5.7	6.0	6.4	6.8	7.1	7.8	8.5
100	4.7	5.1	5.5	5.9	6.3	6.7	7.1	7.5	7.9	8.7	8.5
105	5.2	5.6	6.1	6.5	6.9	7.4	7.8	8.2	8.7	9.5	10.4
110	5.7	6.2	6.7	7.2	7.6	8.1	8.6	9.1	9.6	10.5	11.5
115	6.3	6.8	7.3	7.8	8.4	8.9	9.4	9.9	10.4	11.5	12.5
120	6.8	7.4	7.9	8.5	9.1	9.6	10.2	10.8	11.3	12.5	13.5
125	7.3	7.9	8.6	9.2	9.8	10.4	11.0	11.6	12.2	13.4	14.7
130	7.9	8.6	9.3	9.9	10.6	11.2	11.9	12.6	13.2	14.5	15.9
135	8.6	9.3	10.0	10.7	11.5	12.2	12.9	13.6	14.3	15.8	17.2
140	9.3	10.0	10.8	11.6	12.4	13.1	13.9	14.7	15.4	17.0	18.5
145	10.0	10.8	11.6	12.4	13.2	14.1	14.9	15.7	16.6	18.2	19.9
150	10.6	11.5	12.3	13.2	14.1	15.0	15.9	16.8	17.7	19.4	21.2
155	11.3	12.3	13.2	14-2	15.1	16.1	17.0	17.9	18.9	20.8	22.7
160	12.1	13.1	14.1	15.1	16.1	17.1	18.1	19.1	20.1	22.1	24.1
165	12.8	13.9	14.9	16.0	17.1	18.1	19.2	20.3	21.3	23.5	25.6
170	13.6	14.7	15.9	17.0	18.1	19.3	20.4	21.5	22.7	24.9	27.2
175	14.4	15.6	16.8	18.0	19.2	20.4	21.6	22.8	24.0	26.4	28.8
180	15.3	16.5	17.8	19.1	20.4	21.6	22.9	24.2	25.4	28.0	30.5
190	17.0	18.4	19.8	21.2	22.7	24.1	25.5	26.9	28.3	31.2	34.0
195	17.9	19.4	20.9	22.4	23.9	25.4	26.9	28.4	29.9	32.9	35.9
200	18.9	20.4	22.0	23.6	25.2	26.7	28.3	29.9	31.4	34.6	37.7
205	19.8	21.5	23.1	24.8	26.4	28.1	29.7	31.4	33.0	36.3	39.6
210	20.8	22.5	24.3	26.0	27.7	29.5	31.2	32.9	34.7	38.1	41.6
215	21.8	23.6	25.4	27.2	29.1	30.9	32.7	34.5	36.3	40.0	43.6
220	22.8	24.7	26.6	28,5	30.4	32.3	34.2	36.1	38.0	41.8	456
225	23.9	25.9	27.8	29.8	31.8	33.8	35.8	37.8	39.8	43.8	47.7
230	24.9	27.0	29.1	31.2	33.2	35.3	37.4	39.5	41.6	45.7	49.9
235	26.0	28.2	30,3	32.5	34.7	36.8	39.0	41.2	43.3	47.7	52.0
240	27.1	29.4	31.7	33.9	36.2	38.4	40.7	43.0	45.2	49.7	54.3
255	30.7	33.2	35.8	38.3	40.9	43.4	46.0	48.6	51.1	56.2	61.3
260	31.9	34.5	37.2	39.8	42.5	45.1	47.8	50.5	53.1	58.1	63.7
265	33.1	35.8	38.6	41.3	44.1	46.8	49.6	52.4	55.1	60.6	66.1
270	34.3	37.2	40.1	42.9	45.8	48.6	51.5	54.4	57.2	62.9	68.7
275	35.7	38.6	41.6	44.6	47.6	50.5	53.5	55.5	59.4	65.4	71.3
280	36.9	40.0	43.1	46.2	49.2	52.3	55.4	58.5	61.6	67.7	73.9
285	38.3	41.5	44.6	47.8	51.0	54.2	57.4	60.6	63.8	70.2	76.5
290	39.6	42.9	46.2	49.5	52.8	56.1	59.4	62.7	66.0	72.6	79.2
295	41.0	44.4	47.8	51.2	54.7	58.1	61.5	64.9	68.3	75.2	82.0
300	42.4	45.9	49.5	53.0	56.5	60.1	63.6	67.1	70.7	77.7	84.8

Продолжение табл. 1.3

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
310	45.3	49.0	52.8	56.6	60.4	64.1	67.9	71.7	75.4	83.0	90.5
320	48.3	52.3	56.3	60.3	64.4	68.4	72.4	76.4	80.4	88.5	96.5
330	51.3	55.6	59.9	64.2	68.4	72.7	77.0	81.3	85.6	94.1	102.7
340	54.5	59.0	63.5	68.1	72.6	77.2	81.7	86.2	90.8	99.9	108.9
350	57.7	62.5	87.4	72.2	77.0	81.8	86.6	91.4	96.2	105.8	115.5
360	61.6	66.2	71.2	76.3	81.4	86.5	91.6	96.7	101.8	112.0	122.1
370	64.5	69.9	75.3	80.7	86.0	91.4	96.8	102.2	107.6	118.3	129.1
380	68.1	73.7	79.4	85.1	90.8	96.4	102.1	107.8	113.4	124.8	136.1
390	71.7	77.6	83.6	89.6	95.6	101.5	107.5	113.5	119.4	131.4	143.3
400	75.4	81.7	88.0	94.2	100.5	106.8	113.1	119.4	125.7	138.2	150.8
410	79.2	85.8	92.4	99.0	105.6	112.2	118.8	125.4	132.0	145.2	158.4
420	83.1	90.1	97.0	103.9	110.8	117.8	124.7	131.6	138.6	152.4	166.3
430	87.1	94.4	101.7	108.9	116.2	123.4	130.7	138.0	145.2	159.7	174.3
440	91.2	98.8	106.4	114.0	121.6	129.2	136.8	144.4	152.0	167.2	182.4
450	95.4	103.4	111.3	119.3	127.2	135.2	143.1	151.1	159.0	174.9	190.8

Таблица 1.4

Расчетный удельный расход ВВ, кг/м³ грунта

Группы	Группа грунтов по CHиПу	Заряд нормального рыхления
Песок	I	-
Плотный или влажный песок	I-II	-
Тяжелый суглинок	II	0.35-0.4
Ломовая глина	III	0.35-0.45
Лесс	III-IV	0.3-0.4
Мел, выщелоченный мергель	IV-V	0.2-0.4
Гипс	IV	0.35-0.45
Известняк-ракушечник	V-VI	0.35-0.6
Опока, мергель	IV-VI	0.3-0.4
Трещиноватые, плотные туфы, тяжелая пемза	V	0.35-0.5
Конгломерат, брекчии на известковом и глинистом цементе	IV-VI	0.35-0.45
Песчаники на глинистом цементе, сланец, глини-стый, серицитовый мергель	VI-VII	0.4-0.55
Доломит, известняк, магнезит, песчаник на извест-ковом цементе	VII-VII	0.4-0.6
Известняк, песчаник, мрамор	VII-IX	0.4-0.8
Гранит, гранодиорит	VIII-IX	0.5-0.8
Базальт, диабаз, андезит, габбро	IX-XI	0.6-0.85
Кварцит	X	0.5-0.8
Порфирит	X	0.6-0.8

Соответствие W диаметру скважины определяется зависимостью

W=k  d, (15)

где k - коэффициент, зависящий от крепости пород:

k = 30 - для крепких пород (f = 8-12),

k = 40 - для пород средней крепости (f = 5-8),

k = 45 - для слабых пород (f  5).

Масса заряда ВВ в скважине Q_BB, кг, определяется по формуле

(16)

Расстояние а, м, между скважинными зарядами в ряду (рис. 1):

a = m  W, (17)

где т - коэффициент сближения зарядов.

Для зарядов нормального дробления коэффициент сближения принимается в зависимости от диаметра взрывных скважин d, м:

^. (18)

Коэффициент сближения в зависимости от диаметра скважины имеет следующие значения:

d, мм	105	125	150	160	216	250
т	1.06	1.00	0.94	0.92	0.83	0.80

Для легковзрываемых пород т = 1.11.2.

При многорядном короткозамедленном взрывании расстояние b, м, между рядами скважин:

b = (0.851)  W. (19)

Ширина блока взрывания А, м, при однорядном расположении скважин принимается равной W:

AW.

Длина блока L_бл, м, определяется зависимостью

(20)

где V_бл = - объем блока, м³;

- суточная производительность экскаватора, м³;

А - ширина взрываемого блока, м;

Н - высота уступа, м;

к_р - коэффициент разрыхления для различных пород имеет следующие значения:

Порода	Аргиллит	Сухая плотная глина	Каменный уголь и антрацит	Скальные породы	Песок
Коэффициент раз-рыхления кр	1.2-1.3	1.2-1.25	1.3-1.5	1.5-1.8	1.05-1.2

Количество скважин в блоке

(21)

где а - расстояние между скважинами, м;

п - число рядов скважин в блоке.

Общая длина скважин в блоке L_{скв.общ}, м:

(22)

Исходя из этого, определяются:

годовой объем буровых работ Q_гoд, м,

(23)

где n_рд - количество рабочих дней в году (260);

месячный объем буровых работ Q_мес, м,

(24)

где п_дм - количество рабочих дней в месяце (22);

сменный объем буровых работ Q_смен, м,

(25)

где n_см - количество рабочих смен в сутки.

Также определяются ширина и высота развала взорванной горной массы при одноразовом мгновенном взрывании.

Ширина развала В_р, м:

(26)

где к_в - коэффициент, характеризующий взрываемость пород различных классов имеет следующие значения:

Класс пород по взрываемости кв	Эталонный расход ВВ, кг/м^3	Породы по взрываемости
1	До 0.2	Легковзрываемые
2	0.20.4	Средней трудности взрывания
3	0.40.6	Трудновзрываемые
4	0.60.8	Весьма трудновзрываемые

к_ - коэффициент, учитывающий угол наклона скважины к горизонту;

q - удельный расход ВВ, кг/м³;

Н - высота уступа, м.

Высота развала Н_р, м:

(26)

где N - число взрываемых рядов скважин.