диссертация. Катышев Павел Викторович обоснование технологии выемки пологопадающих угольных месторождений при веерной системе разработки специальность 25. 00. 22 Геотехнология подземная, открытая и строительная диссертация
 Скачать 7.38 Mb.
|
|
4.2 Обоснование направления транспортирования горных пород при отработке КЭБ с применением автомобильного транспорта Опыт применения автотранспорта подтвердил его высокие технико- экономические показатели в определенных горнотехнических условиях. Круг этих условий в последние 10-15 лет расширяется благодаря созданию новых высокопроизводительных автомобилей и совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта. Причинами такого распространения автотранспорта являются его высокая маневренность, способность работать на дорогах со сравнительно высокими уклонами (с грузом) – до 70-100 ‰, а порожняком – до 120 ‰. Автомобильный транспорт наиболее приемлем, по сравнению с другими видами карьерного транспорта, при селективной выемке полезного ископаемого. Автомобилями можно перевозить грузы с практически любыми физико-механическими свойствами и различной крупности. Вследствие малых радиусов кривых и сравнительно небольших площадок, предназначенных для маневровых операций автомобилей около экскаваторов, значительно снижаются затраты на подготовку карьера к эксплуатации [65]. Схемы автодороги движение автотранспорта определяются горнотехническими условиями разработки месторождения, направлением и расстоянием транспортирования вскрышных породи полезного ископаемого. Учитывая форму КЭБ в плане, объемы полезного ископаемого и вскрышных пород в отдельных выемочных участках будут различные, поэтому целесообразно произвести исследование грузопотоков, их направления от параметров КЭБ и транспортирующего оборудования. При отработке КЭБ со стороны границы карьерного поля (широкая сторона КЭБ), объемы выемочных участков составят, м уф i max i i H ) tga L B (2 L 0,5 V , (4.5) где L i – длина го выемочного участкам Закономерность распределения объема горной массы в КЭБ в зависимости от его длины и угла разворота веера с условием отработки с широкой стороны представлена на рис. 4.4 и 4.5 при мощности отрабатываемых пород равной 10 м. Рисунок 4.4 – График изменения объема выемочного участка КЭБ от длины фронта горных работ при различных параметрах B max отработка с широкой стороны КЭБ) Вышеприведѐнный график (рис. 4.4) показывает изменение объема выемочного участка от размеров КЭБ в плане, так при длине выемочного участка равного 2500 метров объем вынимаемой горной породы в КЭБ с изменением параметра B max с 50 дом будет увеличиваться на 16,7 %. При изменении длины клиновидно-эксплуатационного блока с 2500 дом (рис. 4.5) объем выемочного участка равного 2000 м увеличится нас условием B max =60 м. Таким образом, изменение объема горной массы в КЭБ по длине фронта горных работ влияет на объем экскаваторной заходки соответственно времени 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000 900000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 60 мм мм м Длина фронта горных работ, м Объем выемочного участка К ЭБ , м 105 работы экскаватора на одном месте, тем самым на количество рейсов автосамосвала от точки загрузки до отвала пустых пород. Рисунок 4.5 – График изменения объема выемочного участка КЭБ от длины фронта горных работ при различной длине КЭБ (отработка с широкой стороны КЭБ) Вышеприведѐнные графики (рис. 4.4, 4.5) построены из условия отработки КЭБ со стороны границы карьерного поля в направлении стационарного поворотного пункта транспортных коммуникаций. При отработке в противоположном направлении со стороны стационарного поворотного пункта транспортных коммуникаций (с узкой стороны КЭБ) объемы выемочных участков определяются последующей зависимости [66], м уф i H tga L 0,5 V ,. (4.6) Изменение объемов выемочных участков при разработке КЭБ со стороны стационарного поворотного пункта представлены на рис. 4.6 им мм мм Объем выемочного участка К ЭБ , м 3 Длина фронта горных работ, м L кэб : B max = 60 м 106 Рисунок 4.6 – График изменения объема выемочного участка КЭБ от длины фронта горных работ при различных параметрах B max отработка с узкой стороны КЭБ) Изменение параметра B max с 20 дом приводит к увеличению объема выемочного участка на 60 %, при отработке КЭБ с узкой стороны на длину 1500 м. При отработке клиновидно-эксплуатационного блока с узкой стороны уменьшение объема выемочного участка при его длине – 1000 м составляет 33 %, при условии изменения L кэб с 3000 дом. В зависимости от горнотехнических условий месторождения при веерном подвигании фронта горных работ возникает необходимость отработки КЭБ выемочно-погрузочными комплексами цикличного действия с отгрузкой породы в средства автотранспорта, учитывая интенсивность изменения объемов горной массы в КЭБ по длине фронта горных работ, целесообразно распределить направления грузопотоков автотранспорта. 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000 900000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 60 мм мм м Длина фронта горных работ , м Объем выемочного участка К ЭБ , м 107 Рисунок 4.7 – График изменения объема выемочного участка КЭБ от длины фронта горных работ при различной длине КЭБ (отработка с узкой стороны КЭБ) Для определения оптимального расстояния и направления транспортировки пород вскрыши (через узкую или широкую сторону КЭБ) с учетом распределения объема внутри КЭБ было выполнено математическое моделирование блока с размерами в плане по длине 3000 м, на фланге по ширине 60 ми мощностью пород 10 м. Положение отвалов было условно принято на расстоянии 1500 мот левого и правого флангов КЭБ (рис. 4.8). Рисунок 4.8 – Типовая схема клиновидно-эксплуатационного блока Расчет средневзвешенного расстояния транспортирования пустых породи полезного ископаемого с учетом распределения объема горной массы 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000 900000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 1000 мм мм м Объем выемочного участка К ЭБ , м 3 Длина фронта горных работ, мм L кэб : 108 производился по формуле (4.7). Результаты расчета сведены в табл. 4.2 и иллюстрированы графиком на рис. 4.9. кэб n 1 i б трi ср.в V ) V (L L , где L трi – расстояние транспортирования го выемочного блокам б – объем i- го выемочного участкам V кэб – объем клиновидно-эксплуатационного блокам Если принять, что 900000 м соответствует 100 %, то равным образом рассчитывается расстояние транспортирования, если вывозить горную массу через оба фланга в такой зависимости, что сначала 19 % вывозится через левый фланга через правый. Затем 36 % левый, 64 % правый итак далее. Таблица 4.2 – Средневзвешенные расстояния транспортирования горных пород № варианта распределения грузопотока Объемы транспортирования через фланг, %: Расстояние, L ср.в , м левый фланг широкая сторона КЭБ) правый фланг узкая сторона КЭБ) 1 19 81 3132 2 36 64 2775 3 51 49 2550 4 64 36 2433 5 75 25 2400 6 84 16 2427 7 91 9 2490 8 96 4 2565 9 99 1 2628 10 100 0 2655 Минимальное средневзвешенное расстояние транспортировки равное 2400 м достигается при перевозке 75 % породы через левый фланги через правый (5 вариант, что является серединой КЭБ в 1500 м, это нам меньше, чем вывозить горную массу через левый или правый фланги с условием равного расстояния транспортирования пустых пород. 109 Рисунок 4.9 – График изменения средневзвешенного расстояния транспортирования от вариантов распределения грузопотоков Определение показателя объема работы автосамосвала, учитывающего количество рейсов и груза, вывозимого на отвал при веерной системе разработке, является грузооборот – определяется как произведение массы перевезенного груза и расстояния перевозки [67, 68], расчет которого производился с различными техническими параметрами транспортирующего оборудования последующим формулам. Количество рейсов автосамосвала при отработке выемочного участка КЭБ, ед q m n ву рейс, (4.8) где m ву – масса выемочного участка КЭБ, т q – грузоподъемность автосамосвала, т. Расстояние транспортирования от выемочного участка КЭБ до отвалам тро тркэб тр L L L , (4.9) 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 3200 1 2 3 4 5 6 7 8 Средневзвешенное расстояние транспортирования, м Варианты распределения грузопотоков, ед 110 где L тркэб – расстояние транспортирования породы в пределах КЭБ, м L тро – расстояние транспортирование от КЭБ до отвалам. Расстояние транспортирования с учетом количества рейсов автосамосвалов, м рейс тр трр n L L (4.10) Грузооборот определяется последующей зависимости, т·км: ву трр г.об. m L Q , (4.11) Расчет изменения грузооборота при веерной системе разработки производилось на КЭБ со следующими параметрами длина блока (L кэб )-3000 м максимальная ширина на фланге (B max )-60 и мощностью слоя выемки (h ум. Расстояние от клиновидно-эксплуатационного блока до отвала пустых пород было условно принятом, грузоподъемность автосамосвала 55 т, результаты расчетов представлены на рис. 4.10. Рисунок 4.10 – График изменения грузооборота автотранспорта при отработке КЭБ 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 0 500 1000 1500 2000 2500 Транспортирование горной массы через правый фланг (узкая сторона КЭБ) Транспортирование горной массы через левый фланг (широкая сторона КЭБ) Длина КЭБ, м Грузооборот, т ·км 111 Минимальные значения грузооборота при отработке КЭБ происходит при вывозе горной массы через широкую сторону участка выемочного блока равного 1500 м, а остальные объемы вывозятся через узкую сторону. Точка пересечения кривых соответствует параметру (напр) – расстояние от широкой стороны КЭБ до места изменения направления грузопотока автотранспорта. При различном расстоянии транспортирования горной массы с левого и правого флангов происходит изменение параметра напр, которое представлено на рис. 4.11. Рисунок 4.11 – График изменения параметра напр при различном расстоянии транспортирования горной массы от КЭБ до отвала Таким образом, если расстояние транспортирования горной массы через левый фланг (широкая сторона КЭБ) составляет 2100 м, а через правый фланг узкая сторона КЭБ) 900 м, то параметр напр будет равен 900 м. 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 Расстояние транспортирования горной массы от левого фланга КЭБ (широкая сторона) до отвалам Параметр напр, м Расстояние транспортирования горной массы от правого фланга КЭБ (узкая сторона) до отвалам L кэб =3000 м 112 Диаграмма изменения грузооборота автотранспорта при различном расстоянии транспортирования горной массы представлено на рис. 4.12. Рисунок 4.12 – График изменения грузооборота автотранспорта при различном расстоянии транспортирования горной массы Транспортировка горной массы с учетом параметра напр уменьшает грузооборот автотранспорта на 4 % при условии транспортирования всего выемочного блока через широкую сторону КЭБ и на 43 % через узкую, ввиду равного расстояния транспортирования горной массы с левого и правого флангов. 19,2 18,0 16,8 15,7 14,5 13,4 12,2 11,0 9,9 4,1 5,2 6,4 7,6 8,7 9,9 11,0 12,2 13,4 6,3 7,4 8,4 9,1 9,6 9,8 9,6 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 2700/300 2400/600 2100/900 1800/1200 1500/1500 1200/1800 900/2100 600/2400 Транспортирование горной массы через правый фланг (узкая сторона КЭБ) Транспортирование горной массы через левый фланг (широкая сторона КЭБ) Транспортирование горной массы с учетом параметра напр Грузооборот млн. т ·к м Расстояние транспортирование горной массы от узкой стороны КЭБ до отвалам расстояние транспортирование горной массы от широкой стороны КЭБ до отвалам L кэб =3000 м 113 113 4.3 Выводы Обоснованно равенство удельных площадей передвижки забойных конвейерных линий при параллельном и веерном подвигании фронта горных работ в условиях разреза «Березоский-1». Разработаны технологические схемы перемещения двух веток параллельных забойных конвейерных линий, составлены уравнения для определения необходимой длины мобильных конвейеров. Определены закономерности распределения объема горной массы в КЭБ с учетом его длины и максимальной ширины на фланге. Так, объем выемочного участка КЭБ длиной 2500 м увеличивается на 16,7 % при изменении параметра B max с 50 дом. Обоснованно расстояние от широкой стороны КЭБ до места изменения направления грузопотока автотранспорта (напр, обеспечивающее снижение грузооборота на 4 % при условии транспортирования всего выемочного блока через широкую сторону КЭБ и на 43 % через узкую, ввиду равного расстояния транспортирования горной массы с левого и правого флангов. Выявлена динамика параметра напр, на которую влияет изменение расстояния транспортирования горной массы через левый фланг (широкая сторона КЭБ) относительно расстоянию транспортирования горной массы через правый фланг (узкая сторона КЭБ). 114 114 5 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ ВЕЕРНОЙ СИСТЕМЕ РАЗРАБОТКИ В УСЛОВИЯХ РАЗРЕЗА «БЕРЕЗОВСКИЙ-1» 5.1 Энергопотребление роторных выемочно-погрузочных комплексов и конвейерного транспорта в условиях веерной системы разработки Определение оценки расхода электрической энергии создает предпосылки к еѐ рациональному использованию, таким образом, в условиях разреза «Березовский-1» был произведен расчет удельных величин электропотребления и средних энергетических нагрузок добычного горнотранспортного оборудования. Оценку технологического расхода энергии лучше всего производить по энергетической характеристике агрегата. Последняя выражает зависимость подведенной мощности или удельного расхода энергии от производительности агрегата. Однако часто построение таких характеристик невозможно, так как в условиях действующего предприятия редко удается выполнять исследования при различной производительности агрегата или тем более разреза. Поэтому практический путь определения технологических норм является расчетный. Удельный расход электроэнергии может быть определен из следующей зависимости П Р У пот э, (5.1) где Р пот – расход активной энергии карьером заданный период П – продукция карьера за тот же период в натуральном выражении. Норма расхода электроэнергии – это технически обоснованные затраты энергии для производства единицы продукции при заданном уровне развития техники, технологии и организации производства [69]. 115 Технологические нормы включают затраты электроэнергии на выполнение отдельных энергоемких операций и процессов, неизбежные потери энергии в электроприемниках и внутрикарьерных сетях, обусловленные схемой электроснабжения и характером технологического процесса. Для групп силовых электроприемников с переменным графиком нагрузки и разными режимами работы расчетные нагрузки определяются по суммарной средней мощности и коэффициенту максимума из выражения n 1 срi м расч P K P , (5.2) где P расч – расчетная активная мощность P срi – средняя активная мощность й группы электроприемников в узле Км - коэффициент максимума, зависящий от средневзвешенных значений коэффициента использования К и для узла в целом n – число групп электроприемников в узле. Коэффициент использования электроприемников конвейерного транспорта принимаем по графику на рис. 5.1 равным К и =0,67. Рисунок 5.1 – Графики зависимости коэффициента максимума Км от коэффициента использования Кии числа электроприемников n [69] 116 Среднюю активную мощность го электроприемника можно рассчитать по формуле ином срi K P P , (5.3) где ном – номинальная мощность го электроприемника. Годовое потребление электроэнергии с учетом времени работы определяется из следующего выражения сумма средних мощностей по группам электроприемников на время работы электроприемника в год год срi гпотр T P P , (5.4) где P гпотр – годовое потребление электроэнергии год – годовое время работы го электроприемника. Расчет удельных показателей энергопотребления выполнен в программной среде Microsoft Excel, результаты расчетов сведены в таблицы 5.1 и 5.2. Расчет удельных показателей выполнен для условий работы предприятия с годовой производительностью по углю 7 млн. т. Таблица 5.1 – Удельные показатели затрат электроэнергии конвейерного транспорта при параллельном подвигании фронта горных работ Наименование показателя Условное обозначение Значение Установочная мощность конвейеров, кВт Руст 790,90 Производительность конвейеров, т/ч П кон 4 000,00 Коэффициент использования мощности конвейерного транспорта. К и 0,67 Коэффициент максимума нагрузки. Км Время работы в смену, при производительности, мин. Т см 284,00 Суммарная расчетная мощность, с учетом коэффициентов, кВт. Р ср 21 651,96 Годовое время работы, час. Т год 1 763,83 117 Продолжение табл. Годовое потребление электроэнергии, с учетом времени работы конвейеров в смену, кВт·ч. Р гпотр 37 143 578,58 Потребление электроэнергии в год, при средневзвешенном тарифе покупки электроэнергии 1,24 р/кВт·ч, руб. 1,24 Р С гпотр г 058 037,44 Удельные затраты электроэнергии на тонну продукции составят, кВт·ч/т. г кон гпотр э Т П Р У 5,26 Удельные затраты электроэнергии в денежном выражении, на тонну продукции, руб. г кон г э Т П С У 6,53 Таблица 5.2 – Удельные показатели затрат электроэнергии двухроторных экскаваторов ЭРШРД-5250 при параллельном подвигании фронта горных работ Наименование показателя Условное обозначение Значение Суммарная установочная, мощность экскаваторов, кВт Руст Суммарная производительность экскаваторов, т/ч П экс 4744,1 Время работы экскаватора при ширине заходки 60 м, мин в смену Т рабсм 522 Вспомогательные операции экскаватора при ширине заходки 60 м, мин в смену Т вспомсм 83 Забойная производительность экскаваторам ч Q заб 1944,32 Годовое время работы, час Т год 1475 Годовая производительность экскаваторов, т год экс г Т П П 7000000 Коэффициент использования мощности экскаватора К и 0,7 Коэффициент максимума нагрузки Км Расчетная потребляемая мощность экскаваторов, кВт·ч Р ср 6507,62 Годовое потребление электроэнергии, с учетом времени работы экскаватора в смену, кВт·ч Р гпотр 5689577 Стоимость потребленной электроэнергии в год, при средневзвешенном тарифе покупки электроэнергии 1,24 р/кВт·ч, руб 1,24 Р С гпотр г Удельные затраты электроэнергии на тонну продукции составят, кВт·ч/т г гпотр э П Р У 0,86 Удельные затраты электроэнергии в денежном выражении, на тонну продукции, руб г г э П С У 1,06 118 Используя полученные показатели выполняем расчет затратна электроэнергию при различной производительности предприятия, изменении баланса рабочего времени, изменении ширины заходки. Результаты расчетов приведены в табл. 5.3-5.4. Затраты электроэнергии при веерном подвигании фронта горных работ посчитаны с учетом изменения коэффициента загрузки конвейерной ленты и увеличения времени его работы. Таблица 5.3 – Годовые затраты электроэнергии при работе конвейерного транспорта при различной производительности предприятия с условием параллельного подвигания фронта горных работ Годовая производительность, млн. т 7 8 8,5 10 11 Потребляемая электроэнергия, тыс. кВт·ч 37143578,58 42 116,98 44 749,29 52 646,22 57 910,84 Затраты на электроэнергию, руб. 46058037,44 52225049,86 55489115,47 65281312,32 71809443,55 Удлинение магистрального конвейера в варианте с параллельным подвиганием фронта связано с увеличением количества приводных станций и количества электропотребителей. Ориентируясь на параметры существующих приводных станций (3 электродвигателя по 500 кВ, прирост установочной мощности конвейеров составит до 3 % от настоящей (с учетом графика ввода в работу приводных станций. Результаты моделирования изменения удельных параметров энергозатрат при работе роторного комплекса в забое переменной ширины приведены на рис. 5.2 и 5.3 для конвейерного транспорта и роторных комплексов соответственно. |