Технологічні основи відкритої розробки підірваних скельних порід комплексами машин безперервної дії

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

МIНIСТЕРСТВО ОСВIТИ УКРАЇНИ

НАЦIОНАЛЬНА ГIРНИЧА АКАДЕМIЯ УКРАЇНИ

Автореферат

дисертацiї на здобуття наукового ступеня

доктора технiчних наук

Технологічні основи відкритої розробки

підірваних скельних порід комплексами машин безперервної дії

Пригунов Олександр Сергійович

Днiпропетровськ - 1999

Загальна характеристика роботи

Актуальнiсть теми. Відкритий спосіб видобутку корисних копалин в Україні та країнах СНД посідає істотне місце у загальному обсязі видобутку мінеральної сировини. Україна багата на залізну руду, понад 80% якої видобувається відкритим способом на залізорудних кар'єрах великих гірничозбагачувальних комбінатів. Зазначимо, що 90% гірничої маси (видобувні і розкривні роботи) складають міцні скельні руди і породи, які розробляються із застосуванням буро-підривних робіт. Останніми роками низька ефективність існуючих технологій і гірничо транспортного обладнання, постійне поглиблення кар'єрів, призвели до скорочення видобутку руди в Україні більше ніж удвічі. Але відповідно до зростаючих потреб металургійної промисловості у залізорудній сировині передбачено збільшення видобутку сирої руди до 2010 р на 34,5 млн. т. порівняно з 1997 р.

На залізорудних кар'єрах України найбільш поширена циклічна технологія (ЦТ). Кар'єри досягли глибини 250-360 м, істотно знизилось виробництво розкривних робіт. Більшість гірничо транспортного обладнання морально застаріло, спрацьовано на 60-80% і до 2000-2005 р.р. необхідно практично повністю його замінити. Удосконалення техніки і технології ведення гірничих робіт здійснювалось шляхом модернізації обладнання циклічної дії, збільшенням її одиничної потужності і застосуванням прогресивної циклічно-потокової технології (ЦПТ). Але це не дало необхідного підвищення ефективності гірничого виробництва. За період найбільш ефективної роботи кар'єрів (1984-1989 рр.) продуктивність праці підвищилась лише на 10-17%, а собівартість видобутку руди зросла з 2,11 до 2,31 крб/т.

У перспективі видобуток руди супроводжуватиметься подальшим поглибленням кар'єрів до 500-700 м, що зумовить збільшення обсягів розкривних порід, збільшення відстані і підвищення вартості транспортування гірничої маси, зниження продуктивності праці і гірничо транспортного обладнання, підвищення собівартості видобутку й призведе до погіршення техніко-економічних показників роботи кар'єрів і зниження конкурентоспроможності залізної руди України на світовому ринку. Проблему підвищення ефективності відкритих гірничих робіт можна вирішити завдяки створенню принципово нових високоефективних технологій, комплексів машин для відкритої розробки підірваних скельних порід, що забезпечить істотне підвищення (удвічі-тричі) продуктивності праці, зниження собівартості видобутку, металомісткості та енергоспоживання обладнання, а також шкідливого впливу гірничих робіт на навколишнє середовище.

Проведений аналіз тенденції розвитку техніки і технології розробки підірваних скельних порід показав, що підвищити ефективність відкритого способу розробки можливо, застосовуючи техніку безперервної дії. Це забезпечить безперервність виконання технологічних процесів, екскавацію, транспортування, розвантаження і відвалоутворення скельних порід з повним їх суміщенням. Найбільш перспективним напрямком удосконалення відкритих гірничих робіт можна вважати перехід до потокової технології (ПТ) з комплексами машин безперервної дії. Однак відсутність працездатних машин безперервної дії та технологічного обґрунтування їх застосування стримує широкомасштабне впровадження ПТ. Немає науково обґрунтованих технологічних схем застосування комплексів машин безперервної дії для відробки вибою і ведення гірничих робіт у робочій зоні, не обґрунтовані раціональні параметри системи розробки і комплексів машин безперервної дії. Тож актуальну прикладну проблему представляє створення технологічних основ відкритої розробки підірваних скельних порід комплексами машин безперервної дії, обґрунтування принципів формування структур комплексної механізації, встановлення закономірностей впливу ступеня безперервності технологічних схем, параметрів комплексів машин, технологічних схем і системи розробки на ефективність ведення відкритих гірничих робіт, обґрунтування раціональних параметрів комплексів машин і технологічних схем відробки вибою у робочій зоні глибоких кар'єрів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно з планами найважливіших держбюджетних робіт ІГТМ НАН України (теми 1, 24, 51 - з проблеми 0.08.025; 18, 19 - з проблеми 3.2.1), НГА України Міносвіти України (теми ГП-174, ГП-231) і ДКНТ України (тема шифр 4/655а "Скала"); згідно з планами найважливішої госпдоговірної тематики ІГТМ НАН України, яка виконувалась за Постановами РМ УРСР, РМ СРСР, ДКНТ СРСР, Держплану СРСР і Держбуду СРСР (теми 85/7, 85/8, 85/9, 85/11, 161/1, 161/9, 161/11, 087-73/004 - з МЧМ УРСР, 281 - з Укрголовнерудпромом МПБМ УРСР, 7-496 - з ВО "Красважмаш" Мінважмашу СРСР, 7-533 - з ВНДПІгоркольормет МЦМ СРСР); згідно з загальносоюзною науково-технічною програмою 019 "Мінеральні ресурси" (теми 7-313, 7-515, 7-518 з ІГС ім. А.А. Скочинського).

Мета роботи і завдання дослідження. Мета полягає в розробці технологічних основ застосування комплексів машин безперервної дії у глибоких кар'єрах зі скельними породами шляхом створення способів, засобів і раціональних схем відробки вибою і ведення гірничих робіт у робочій зоні кар'єру за ПТ, що забезпечить підвищення ефективності відкритого способу видобутку корисних копалин.

Для досягнення поставленої в дисертації мети сформульовані наступні завдання досліджень:

1. Теоретично обґрунтувати принципи формування структур комплексної механізації, ступінь безперервності різних видів технології і принципові схеми застосування комплексів машин безперервної дії.

2. Встановити закономірності зміни параметрів комплексів машин залежно від параметрів гірничих робіт і властивостей розроблюваних порід і на їх основі обґрунтувати раціональні технологічні параметри комплексів.

3. Встановити особливості процесів взаємодії робочих органів машин безперервної дії зі скельними породами, обґрунтувати раціональні значення конструктивних параметрів і розробити конструкції машин безперервної дії виймання підірваних скельних порід.

4. Установити закономірності зміни параметрів гірничих порід залежно від технологічних і конструктивних параметрів комплексів, їх впливу на ефективність відкритих гірничих робіт та обґрунтувати раціональні параметри відробки вибою і системи розробки.

5. Розробити технологічні схеми відробки вибою і ведення гірничих робіт у робочій зоні глибоких кар'єрів комплексами машин безперервної дії за ПТ і ЦПТ і виконати їх структурну систематизацію.

6. Провести дослідно-промислову перевірку і дослідити ефективність застосування комплексів машин безперервної дії для розробки підірваних скельних порід.

Ідея роботи полягає у використанні комплексів машин безперервної дії і встановлених закономірностей технологічного взаємозв'язку процесів гірничого виробництва для створення технології відкритої розробки підірваних скельних порід з безперервним високопродуктивним потоком гірничої маси від вибою до пункту розвантаження.

На снові виконаних досліджень у роботі сформульовані такі наукові положення:

1. Потоковість різних видів технології визначається коефіцієнтом безперервності технологічних схем (Кн.сх), що представляє відношення суми добутків довжини транспортування гірничої маси різноманітними видами транспорту на їх коефіцієнт безперервності процесу розгрузки до загальної довжини транспортування; із збільшенням (Кн.сх) від 0,33 (з ЦТ) до 1,0 (з ПТ) продуктивність праці підвищується удвічі-тричі, а маса комплексів і потужність на транспортування знижуються на 20-30%, що дозволяє кількісно оцінювати вплив потоковості технології на ефективність застосування гірничо-транспортних машин і рекомендувати застосування комплексів машин у кар'єрі.

2. Види траєкторії руху ріжучого ребра ковша екскаватора безперервної дії визначаються відношенням швидкості обертання ротора (р) та лінійної швидкості напору рукоятки (Vн). Ефективне виконання основних технологічних операцій відробки вибою забезпечується за таких умов: підробка уступу р = 0,35с-1, Vн = 0...0,5 м/с; розробка уступу з обваленням р = 0...0,35с-1, Vн = 1,0...1,5 м/с; черпання обваленої гірничої маси р = 0,35...0,6с-1, Vн = 0,5...1,5 м/с; прибирання негабариту р =0...0,35с-1,Vн = -0,5...0,5м/с; зачищення підошви уступу р = 0с-1, Vн =0,5...1,0м/с.

3. Безперервність потоку гірничої маси від вибою до вибійного стрічкового конвеєра досягається шляхом її подрібнення у циліндричній внутрішньо валковій дробарці з дотриманням умов затиснення подрібнюваного куска між подрібнюючими поверхнями обойми і валу, радіуси яких (Rо, rв) лінійно зростають із збільшенням вхідного і спадають із збільшенням вихідного отвору дробарки, але зменшуються за гіперболічною залежністю із збільшенням коефіцієнту тертя породи об подрібнюючу поверхню (), досягаючи мінімальних значень Rо.min = 0,7...0,9 м, rв.min = 0,3...0,4 м при = 0,3...04, що дозволяє створити, на відміну від раніше відомих конструкцій, грохотильно-дробильні агрегати з мінімальною вагою.

4. Ефективність застосування комплексів машин безперервної дії для розробки кар'єрів зі скельними породами залежить від висоти робочої зони і висоти уступу і визначається питомими витратами, пов'язаними параболічною залежністю з висотою робочої зони і спадною гіперболічною залежністю з висотою уступу. До того ж раціональне значення висот знаходиться відповідно у діапазоні 60...100м і 25...30 м, що забезпечує максимальну ефективність потокової технології гірничих робіт.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Обґрунтовані основні принципи створення технології відкритої розробки підірваних скельних порід, які базуються на безперервності потоку гірничої маси, незалежності технологічних процесів екскавації, транспортування, розвантаження і відвалоутворення, поділу комплексів на структурно-технологічні вузли, що визначає технологічний взаємозв'язок і взаємо розташування гірничо транспортних машин. Це і дозволило розробити принципові технологічні схеми застосування комплексів машин безперервної дії за ПТ і ЦПТ і зробити певний внесок у розвиток теорії відкритих гірничих робіт.

2. Уперше запропоновано кількісну оцінку потоковості різноманітних видів технології, здійснюваних з використанням коефіцієнту безперервності технологічних схем, встановлено закономірності його впливу на продуктивність праці, металомісткість та енергоспоживання, що дозволяє оцінювати ефективність їх застосування в різних технологічних схемах ПТ і ЦПТ.

3. Встановлені закономірності впливу технологічних параметрів комплексів машин безперервної дії на їх продуктивність та ефективність застосування, виявлено взаємозв'язок технологічних параметрів, що дозволило обґрунтувати їх раціональне значення, конструюючи нові гірничо транспортні машини для розробки підірваних скельних порід.

4. Уперше встановлені основні закономірності взаємодії робочих органів машин безперервної дії з крупно кусковою гірничою масою, враховуючи кінематичний взаємозв'язок робочих органів і вплив властивостей розроблюваних порід на їх параметри, що дозволило обґрунтувати раціональне значення конструктивних параметрів комплексів машин, які забезпечують ефективну розробку підірваних скельних порід і створення безперервного високопродуктивного потоку гірничої маси.

5. Розроблена методика розрахунку траєкторії руху ріжучого ребра ковша екскаватора безперервної дії, яка відрізняється від уже відомих урахуванням змін кінематичних параметрів робочого органу залежно від співвідношення швидкостей напору рукоятки і обертання ротора; методика визначення потужності привода робочого органу екскаватора безперервної дії, що враховує кінематичний зв'язок ротора робочого органу з приймальним конвеєром; методика визначення параметрів дроблячих поверхонь внутрішньо валкової циліндричної дробарки залежно від ступеня подрібнення і коефіцієнта тертя подрібнюваної породи об дроблячі поверхні і методика визначення кінематичних параметрів процесу черпання гірничої маси екскаватором безперервної дії, що дозволило розрахувати основні конструктивні параметри комплексів машин безперервної дії, які забезпечують високоефективну розробку підірваних скельних порід.

6. Встановлена залежність параметрів підробки уступу від параметрів вибою, властивостей розроблюваних порід і параметрів двох ковшового робочого органу з врахуванням особливостей технології керованого обвалу уступу екскаватором безперервної дії, що дозволило розробити ефективні схеми відробки вибою за висотою уступу і шириною заходки.

7. Розроблені методики визначення продуктивності комплексів машин безперервної дії та окремих машин, які від раніше відомих враховують особливості конструкції машин, технології розробки і транспортування крупно кускової гірничої маси, що дозволяє визначити продуктивність комплексів і оцінити ефективність їх застосування в різноманітних технологічних схемах та гірничотехнічних умовах.

8. Уперше створена структурна систематизація технологічних схем застосування комплексів машин безперервної дії за ПТ і ЦПТ, що відзначається поділом їх на технологічні групи за ступенем безперервності видів технології і комплексів машин і на структурно-технологічні вузли, які характеризують склад комплексів, тип обладнання і його взаємо розташування в кар'єрі. Це дозволяє, проектуючи кар'єри, визначити склад комплексів машин і вибрати технологічні схеми їх застосування відповідно до конкретних гірничотехнічних умов.

Практичне значення одержаних наукових результатів.

1. Уперше створена принципово нова технологія відкритої розробки підірваних скельних порід комплексами машин безперервної дії, яка забезпечує безперервний високопродуктивний потік крупно кускової гірничої маси та підвищення ефективності відкритих гірничих робіт.

2. Обґрунтовані конструкції, раціональні технологічні і конструктивні параметри комплексів машин безперервної дії, на основі яких вперше створені принципово нові гірничо транспортні машини для розробки підірваних скельних порід. Вони діють за принципом безперервності виконання технологічних процесів екскавації, транспортування і розвантажування гірничої маси, що дозволяє повністю механізувати і автоматизувати основні технологічні процеси відкритого видобутку корисних копалин.

3. Обґрунтовані раціональні значення параметрів відробки вибою за висотою уступу і шириною заходки комплексами машин безперервної дії і параметрів системи розробки, на основі яких розроблено технологічні схеми ПТ ефективного ведення гірничих робіт у робочій зоні глибоких кар'єрів.

4. Принципові схеми і раціональні параметри комплексів машин безперервної дії використовувались ІГТМ НАН України у такій конструкторській документації (акт використання від 05.01.99р):

"Технічне завдання на комплекс вибійних машин безперервної дії для розробки підірваних скельних порід" (КНД 000ТЗ);

"Технічне завдання на обладнання системи транспорту з конвеєрними поїздами";

"Технічна пропозиція щодо створення екскаватора безперервної дії і перевантажувача" (КНД 00.000ПТ, КНД 00.000ПЗ);

робоча документація для виготовлення транспортного комплексу з конвеєрними поїздами для Рибальського кар'єру ВО "Дніпронерудпром" (креслення загальних видів обладнання - ПК 2.01.00.000СБ, ПК 2.06.00.000СБ, ПК 2.03.00.000СБ, ПК 2.08.00.000СБ, ПК 2.021.00.000СБ) Міжріченського розрізу ВО "Кемероввугілля" (креслення загальних видів обладнання - ПК 5.00. 000СБ, Ф 00.00.000ВО, ЗП 00.00.000ВО, Т 00.00.000СБ, РУ 00.00.000ВО);

робоча документація для виготовлення екскаватора безперервної дії ЕРГС-5000 і грохотильно-дробильного перевантажувача ПГС-2250 для дослідно-промислової ділянки на Кальмакирському кар'єрі Алмаликського ГМК (креслення загальних видів обладнання - ЕРГС 00.00.000ВО, 1ПГС 00.000ВО).

5. Рекомендації щодо принципових технологічних схем відробки вибою екскаватором безперервної дії, його конструкції і основних параметрів використані інститутом ВНДПІ Океанмаш під час розробки технічного проекту дослідно-промислового зразка екскаватора безперервної дії ЕРГС-4600 (креслення загального виду - ЕРГС 00.000.ОВ, арх.№49, фонд Океанмаш - акт використання від 22.03.99 р.).

6. Технологічні схеми застосування комплексів машин безперервної дії використані у проектуванні ПТ і ЦПТ на кар'єрах різних галузей гірничо-видобувної промисловості такими проектними інститутами:

"Південдіпроруда" - у розробці "Техніко-економічного обґрунтування доцільності застосування комплексів машин безперервної дії у розробці скельних порід і руд на Північному ГЗК" (арх. № 97246);

"Кривбаспроект" - у розробці "Технічного проекту дослідно-промислової дільниці потокової технології виробництва розкривних робіт скельних гірничих порід на кар'єрі ЦГЗК" (арх. № 23365);

"УкрНДбудпроект" - у розробці "Техноробочого проекту експериментальної дільниці з конвеєрними поїздами на Чаплинському гранітному кар'єрі" (об'єкт 63-04);

"ВНДПІпрокольормет" - у виконанні "Проекту дослідно-промислової дільниці технології гірничих робіт під час відробки верхнього скельного горизонту Кальмакирського кар'єру Алмаликського ГМК";

"Сибдіпрошахт" - у виконанні "Проекту дослідно-промислової дільниці з конвеєрними поїздами на Міжріченському розрізі ВО "Кемероввугілля".

7. Окремі технічні рішення і засоби розробки комплексів машин безперервної дії упроваджено у виробництво на багатьох гірничо видобувних підприємствах: 35 пристроїв для підтримки конвеєрної стрічки на місці навантаження на ІнГЗК, 15 внутрішньо валкових дробарок дрібного подрібнення на деяких гірничо видобувних і перероблюваних підприємствах ("Якуталмаз", "Невськгеологія", Донецька збагачувальна фабрика та ін.), грохот-споживач для крупно кускової скельної маси на перевантажувальному пункті Євпаторійського заводу будівельних матеріалів ВАТ "Славутич-Крим" (прот. від 17.02.98 р).

Особистий внесок автора у розробку результатів досліджень, представлених у дисертації, полягає: у формулюванні наукової проблеми, мети і наукових положень, постановці і розв'язанні завдань досліджень; теоретичному обґрунтуванні і розробці принципових технологічних схем відробки вибою і ведення гірничих робіт у робочій зоні комплексами машин безперервної дії; встановленні залежностей взаємодії робочих органів машин комплексів з розроблюваною гірничою масою і обґрунтуванні конструктивних параметрів комплексів; встановленні залежності взаємозв'язку і обґрунтуванні раціональних значень технологічних параметрів комплексів машин, системи розробки і схем застосування комплексів; проведенні, обробці та аналізу результатів експериментальних досліджень технології і машин; у розробці технологічних схем ЦПТ і ПТ.

Апробацiя результатiв дисертації. Основні результати дисертації доповідались і схвалені на технічних нарадах і засіданнях науково-технічних нарад Мінчормету УРСР та СРСР, Мінпромбудматеріалів УРСР та СРСР, Мінкольормету СРСР, Мінважмашу СРСР (м. Київ, м. Москва, 1981-1989), ДКНТ СРСР (м. Москва, 1985, 1990), в інститутах: "Південдіпроруда" (м. Харків, 1989), "Кривбаспроект" (м. Кривий Ріг, 1989), НДГРІ (м. Кривий ріг, 1993, 1996), "Діпрокольормет" та ВНДПІпрокольормет (м. Москва, 1985-1989), "Діпроруда (м. Ленінград, 1984), "Сибдіпрошахт" (м. Новосибірськ, 1983-1985), "ЯкутНДІпроалмаз" (м. Мирний, 1983-1985); на науково-практичній конференції "Проблеми науково-технічного розвитку об'єднання "Якуталмаз" (м. Мирний, 1985), всесоюзних науково-практичних конференціях "Науково-технічний прогрес і перспективи розвитку нових спеціалізованих видів транспорту" (м. Москва, 1985, 1990), Х1У Міжнародній науково-технічній конференції "Механізація і автоматизація земельних робіт" (м. Київ, 1991), Міжнародному симпозіумі з гірничих робіт "Мирний-91" "Проблеми відкритої розробки глибоких кар'єрів" (м. Мирний, 1991), Ш конгресі з геоінженерінгу "Виймання твердих порід: майбутнє та за його межами" (Італія, Турин, 1992), Міжнародній конференції "Гірнича промисловість Росії на рубежі ХХ-ХХ1 століть" (м. Москва, 1994), "Сучасна гірнича справа: освіта, наука, промисловість" (м. Москва, 1996), Першій Міжнародній науково-технічній конференції "Проблеми комплексного освоєння надр" (м. Дніпропетровськ, 1998).

Публiкацiї. Основнi положення виконаних дослiджень опубліковані в 1 монографії, 19 статтях наукових провідних фахових видань, 23 авторських свідоцтвах, 1 депонованому рукопису, 1 брошурі і 42 статтях збірників та тезах доповідей на конференціях - всього у 87 наукових роботах.

Структура та обсяг роботи. Дисертацiя складається з вступу, шести роздiлiв, висновкiв, переліку посилань з 321 найменування на 30 сторінках, мiстить 263 с. машинописного тексту, 97 рисункiв на 89 сторінках, 52 таблиці на 46 сторінках, загальним обсягом 398 стор. та 9 додатків окремим томом на 124 сторінках.

1. Стан і актуальність проблеми. Завдання досліджень

Сучасний рівень розвитку базових галузей промисловості (металургійна, енергетична, будівельна та ін.) потребує значних обсягів мінеральної сировини, якою можливо задовольнити завдяки видобутку корисних копалин високоефективним відкритим способом розробки родовищ на великих глибинах.

Доведено, що в перспективі відкритий спосіб видобутку корисних копалин в Україні та країнах СНД - основний напрямок розвитку гірничо видобувних галузей промисловості для забезпечення мінеральною сировиною потреб енергетики, чорної та кольорової металургії, хімічної промисловості та будівництва. Видобуток корисних копалин супроводжується значним зростанням обсягів розкривних робіт. Середня виробнича потужність кар'єрів збільшуватиметься за рахунок подальшої концентрації виробництва. Істотно поглибляться кар'єри, що викличе погіршення гірничотехнічних умов. Основна сировинна база чорної металургії в Україні - Криворізький залізорудний басейн, де переважно розвинутий відкритий спосіб. Враховуючи зниження обсягів та ефективності видобутку руди згідно з "Концепцією розвитку гірничо-металургійного комплексу України до 2010 року" визначено основні перспективні завдання гірничорудної промисловості, найважливішими з яких є підтримка робочого стану кар'єрів і підвищення їх ефективності за умови збільшення глибини відкритих гірничих робіт.

Доведено, що існуюча техніка і технологія має деякі недоліки, основні з яких: застосування вантажно-транспортного обладнання циклічної дії з ЦТ, збільшення висоти робочої зони та довжини транспортування автомобільним транспортом у період спорудження перевантажувальних пунктів з ЦПТ. Удосконалення існуючої техніки, збільшення одиничної потужності обладнання і застосування ЦПТ не забезпечують підвищення продуктивності праці і зниження собівартості видобутку руди. Для підвищення ефективності роботи залізорудних кар'єрів України необхідно створити і впровадити принципово нову високоефективну технологію та обладнання.

Основні положення, принципи і завдання створення перспективних технологій розробки підірваних скельних порід сформульовані у фундаментальних роботах провідних вчених у галузі відкритої розробки родовищ корисних копалин. До них слід віднести здобутки: академіків М.В. Мельникова, В.В. Ржевського і К.М. Трубецького, докторів технічних наук В.П. Аксьонова, Ю.І. Аністратова, Ю.П. Астаф"єва, Ю.І. Бєлякова, В.Г. Близнюкова, В.Ф. Бизова, М.В. Васильєва, К.Є. Виницького, В.М. Володимирова, І.Л. Гуменика, А.Ю. Дриженка, М.Ф. Друкованого, Е.І. Єфремова, М.Г. Новожилова, М.Г. Потапова, В.І. Прокопенка, Б.А. Сімкіна, Л.М. Солодовника, Б.М. Тартаковського, П.І. Томакова, Б.Ф. Фадєєва, М.С. Четверика, А.Г. Шапара, В.О. Щелканова, В.Л. Яковлева, кандидатів технічних наук О.В. Андрющенка, С.М. Бро, І.І. Гаврилюка, Г.Г. Грищенка, Б.З. Палея, В.М. Штейнцайга та ін.

Проведений аналіз тенденції техніки і технології відкритої розробки підірваних скельних порід дозволив визначити, що основним напрямком підвищення ефективності відкритого способу видобутку корисних копалин із збільшенням глибини кар'єрів треба вважати перехід до потокової технології розробки підірваних скельних порід комплексами машин безперервної дії.

На основі аналізу відомих наукових праць, досвіду роботи і проектування роботи кар'єрів Кривбасу та виявленні тенденцій розвитку техніки і технологій відкритої розробки підірваних скельних порід обґрунтовано актуальність та істотність наукової проблеми, сформульовано мету і завдання досліджень.

2. Обґрунтування принципових схем застосування комплексів машин безперервної дії та їх технологічних параметрів

Обґрунтовані основні принципи розробки технологічних схем застосування комплексів машин безперервної дії та формування структур комплексної механізації, які базуються на потоковості виробництва, незалежності технологічних операцій і поділу комплексів на структурно-технологічні вузли, що визначають взаємо розташування машин комплексу в кар'єрі, забезпечують безперервний зв'язок технологічних процесів гірничого виробництва і створення безперервного високопродуктивного потоку гірничої маси від вибою до збагачувальної фабрики або відвалу.

Кількісну оцінку потоковості різних видів технології запропоновано здійснювати, враховуючи коефіцієнт безперервності технологічних схем (Кн. сх), який враховує співвідношення застосовуваних у даній схемі видів кар'єрного транспорту з різним ступенем безперервності. Уперше встановлені значення коефіцієнтів безперервності та показників ефективності технологічних схем у різних видах технології, представлені у табл.1.

Встановлено, що ЦТ із застосуванням циклічного автотранспорту має низький ступінь безперервності (Кн.сх0,33), ЦПТ з комбінованим транспортом - середній (0,33Кн.сх0,8), ПТ з безперервними видами транспорту - високий (0,4Кн.сх1,0). Доведено, що з підвищенням ступеня безперервності технологічних схем підвищуються техніко-економічні показники (підвищується продуктивність праці удвічі-тричі, знижується на 20...40% металомісткість та енергоспоживання обладнання), які визначають ефективність застосування комплексів машин безперервної дії.

Таблиця 1. Значення коефіцієнтів безперервності і показників ефективності технологічних схем у різних видах технології

Показники	Висота підйому Н,м	Технологія
		ЦТ	ЦПТ	ПТ
		Вид кар`єрного транспорту
		АТ	АТ+КП	АТ+ЛК	КП	ЛК
Коефіціент безперервності схеми Кн	100-300	0,33	0,33-0,39	0,44-0,79	0,33-0,42	0
Продуктивність праці, т/см/чел	100 200 300	1730 1080 860	1780	1815	3960	3960
Маса комплексу , т	100 200 300	1950 3150 3910	1800 1950 2025	2075 2290 2610	750 900 1050	1920 2240 2560
Потужність на транспортування 1 т вантажу, кВт	100 200 300	24 28 29	23 29 33	17 19 21	18 24 29	9 12 15

Примітка. АТ - автомобільний транспорт, КП - конвеєрный поїзд, ЛК - стрічковий конвеєр

Визначено, що ПТ розробки родовищ комплексами з стрічковими конвеєрами може здійснюватися за двома основними схемами: відробку верхніх розкривних горизонтів, що передбачає розробку лише розкривних порід; відробку глибоких горизонтів кар'єрів, яка передбачає розробку на одному горизонті корисних копалин і вміщуючих порід та їх роздільне транспортування до визначених пунктів (збагачувальна фабрика або відвал), представлено на рис.1. Розроблено технологічні схеми застосування транспортних комплексів з конвеєрними поїздами, як єдиного виду транспорту (ПТ), і в комбінації з іншими видами кар'єрного транспорту (ЦПТ).

Сформульовані технологічні вимоги до комплексів машин безперервної дії і визначено комплекси, які включають екскаватор безперервної дії, грохотильно-дробильний перевантажувач, систему вибійних, торцевих, похилих, відвальних конвеєрів та відвалоутворювач - комплекси зі стрічковими конвеєрами; навантажувальні та розвантажувальні пристрої, конвеєрний поїзд і його приводи, рейковий шлях - комплекси з конвеєрними поїздами. Такий склад і передбачене технологічними схемами взаємо розташування машин комплексів у кар'єрі забезпечує безперервний взаємозв'язок технологічних процесів і дозволяє створити високопродуктивний безперервний потік гірничої маси від вибою до збагачувальної фабрики або відвалу: комплексами зі стрічковими конвеєрами методом безперервного її виймання у вибої екскаватором безперервної дії та перетворенням (грохотання, подрібнення) вибійним перевантажувачем до фракції, яка транспортується стрічковими конвеєрами; комплексами з конвеєрними поїздами, транспортуючими крупно кускову гірничу масу (до 1200 мм) без попереднього подрібнення і проміжних перевантажень на крутих (до 200) кутах підйому.

Досліджено взаємозв'язок параметрів гірничих робіт і параметрів комплексів з використанням економіко-математичного моделювання, встановлено залежність питомих витрат та продуктивності комплексів від їх технологічних параметрів.

Обґрунтовані раціональні значення основних технологічних параметрів комплексів: теоретична продуктивність екскаватора безперервної дії 1800-2250м3/год; висота черпання екскаватора 15-23м; ємкість бункера-перевантажувача 56-75м3; приймальний отвір дробарки 1100-1250мм; довжина розвантажувальної консолі перевантажувача 20-34 м; довжина конвеєрного поїзда 130-250м; швидкість руху поїзда по трасі 9-15м/с; вантажопідйомність поїзда 1,5-2,5т/м для великих кар'єрів з продуктивністю 10-50 млн.т/рік; довжина поїзда 30-50м; швидкість поїзда 6-8м/с; площа перерізу вантажонесучого жолоба - 0,75-1,0 м2 для малих кар'єрів з продуктивністю до 10 млн.т/рік.

Це дозволило розробити конструкції машин безперервної дії , які забезпечують технологічну ефективність їх застосування.

3. Дослідження робочих процесів та обґрунтування основних конструктивних параметрів комплексів машин безперервної дії для розробки підірваних скельних порід

Обґрунтовані принципово нові конструкції основних машин комплексів, які забезпечують безперервність високопродуктивного потоку гірничої маси під час виконання технологічних операцій виробки вибою:

для комплексів зі стрічковими конвеєрами - екскаватор безперервної дії з двох ковшовим робочим органом і кінематично пов'язаним з ним приймальним конвеєром, конструктивне поєднання якого забезпечує без ударне розвантаження крупно кускової гірничої маси з ковша на конвеєр, й створює високопродуктивний безперервний потік; грохитильно-дробильний перевантажувач, до якого входить грохот-споживач і циліндрична внутрішньо валкова дробарка крупного подрібнення та поворотна розвантажувальна консоль, що забезпечує прийом гірничої маси від екскаватора, підготовку її для транспортування стрічковим конвеєром і навантаження на вибійний стрічковий конвеєр;

для транспортних комплексів з конвеєрними поїздами, які складаються з шарнірно-з'єднаних між собою одновісьових візків, на яких закріплюються металеві жолоби, об'єднані спеціальними перекриттями в єдине вантажонесуче полотно; навантажувальний пристрій, що складається з окремих блоків приймального бункера з грохотом для сортування гірничої маси і виділення негабариту та без роликового споживача, пристрою для без ударного навантаження конвеєрного поїзда з жолобом і секторним затвором та регульованого приводу конвеєрного поїзда; розвантажувальний пристрій з двома розвантажувальними консолями, які забезпечують торцеве розвантаження конвеєрного поїзда і двосторонню відсипку відвалів.

Виконаний комплекс теоретичних та експериментальних досліджень траєкторії руху ріжучого ребра ковша екскаватора під час технологічних операцій відробки вибою. Встановлено, що об'єднання обертального руху двох ковшового робочого органу із зворотно-поступальним рухом механізму напору і підйому рукоятки у вигляді кулісного механізму дозволяє реалізувати усі види траєкторії руху ріжучого ребра ковша, необхідні для відробки вибою. Разом з цим ріжуче ребро ковша з координатами Х і Y рухається за різноманітними траєкторіями в залежності від співвідношення швидкостей напору (Vн) і обертання ротора (р). Координати Х і Y визначаються системою рівнянь, яка враховує зміни параметрів робочого органу від співвідношення швидкостей ротора і напору:

X=Xo-R"sin(ісх-)+Rsin(+р),

Y=Yo-R"cos(ісх-)+Rcos(+р),

тут:

t, град;

, град;

, град,

де Xo, Yo - координати вісі обертання кривошипу (вісі блоків підвіски ротора), м; R" - відстань між віссю блока підвіски ротора та віссю обертання ротора, м; ісх - кут відхилення кривошипу від вертикалі у вихідному положенні (коли повністю втягнута рукоятка), град; - кут відхилення кривошипу від вихідного положення, град; R - радіус робочого органу по ріжучому ребру, м; - кутова координата ріжучого ребра, град; р - кут відхилення куліси (рукоятки) від вихідного положення, град; - кутова швидкість обертання ротора, об/с; t - час руху, с; а, в, с - змінні параметри кулісного механізму.

Числове рішення системи рівнянь у реальному діапазоні зміни швидкостей ротора і напору дозволило отримати чимало різноманітних траєкторій ріжучого ребра ковша й визначити співвідношення швидкостей ротора і напору, які забезпечують виконання технологічних операцій, необхідних для виробки вибою: підробка уступу р = 0,35с-1, Vн = 0...0,5м/с; розробка уступа з обваленням р = 0...0,35с-1, Vн = 1,0...0,5м/с; черпання обваленої гірничої маси р = 0,35...0,6с-1, Vн = 0,5...1,5м/с; прибирання негабариту р = 0...0,35с-1,Vн = 0,5...-0,5м/с; зачищення підошви уступу р = 0с-1, Vн =0,5...1,0м/с. Доведено, що роторним робочим органом можна виконати всі траєкторії руху ріжучого ребра ковша, які виконуються одно ковшовим екскаватором, та додатково урізноманітнити рухи робочого органу у вибої. Це дозволяє підвищити ефективність відробки вибою екскаватором безперервної дії порівняно з одно ковшовим.

Проведені теоретичні дослідження процесу наповнення ковша екскаватора дозволили встановити закономірності зміни коефіцієнта наповнення ковша (Кн) в залежності від фізико-механічних властивостей розроблюваних порід, геометричних розмірів ковша та їх співвідношення, силових та кінематичних параметрів робочого органу. Встановлені значення Кн виконуваних технологічних операцій відробки вибою: підробка і розбирання уступу з навантаженням гірничої маси Кн=0,81; черпання обваленої гірничої маси Кн=0,95; зачищення підошви уступу Кн=0,30; середньозважене значення Кн=0,92. Доведено, що значення силових та кінематичних параметрів екскаватора безперервної дії, які визначають наповнення ковша, перебільшують значення цих параметрів одно ковшових екскаваторів і забезпечують більш ефективну розробку підірваних скельних порід з високими значеннями Кн.

Розроблена методика визначення потужності привода робочого органу екскаватора безперервної дії, витраченої на черпання, підйом гірничої маси ковшем і переміщення приймального конвеєра. Встановлена залежність для визначення потужності привода робочого органу за еквівалентним моментом на валу ротора

, кНм

, кНм;

Mі=Mчі+Mгрі+Mкі,кНм.

тут:

Мчі, кНм;

Mгрі, кНм;

Mкі=0,5ipкGпрgrsin, кНм,

де q - ємкість ковша, м3; КF - питомий опір копання, кПа; - об'єм маси розроблюваної породи, т/м3; g - прискорення вільного падіння, м/с; Кр - коефіцієнт розрихлення породи у ковші; Др - діаметр ротора ріжучого ребра, м; h - висота ковша, м; np - швидкість обертання ротора, об/хв; р - ккд усіх передач привода ротора; Ме - еквівалентний момент на валу ротора, кНм; Мі - середній сумарний момент на валу ротора за і-й інтервал часу, кНм; ti - і-й інтервал часу, с; Мчі - момент черпання, кНм; Мгрі - момент підйому вантажу у ковші, кНм; Мкі - момент переміщення приймального конвеєра, кНм; Кстр - коефіцієнт, враховуючий перевищення об'єму розроблюваної стружки над ємкістю ковша (Кстр=2,5); ч - кут черпання, рад (ч =1,75); - кутова координата ріжучого ребра ковша (відлік від нижньої мертвої точки), град; ірк - передавальне число кінематичного зв'язку ротора-кривошипа качання конвеєра (дорівнює числу ковшів ротора); Gпр - маса приймального конвеєра з вантажем, кН; r - радіус обертання вісі підвіски приймального конвеєра до кривошипу, м; - кутова координата кривошипу качання конвеєра (відлік від нижньої мертвої точки), град.

З врахуванням залежності (3) побудовано навантажувальні діаграми і визначені розрахункові значення потужності привода робочого органу різних типорозмірів екскаватора безперервної дії, які забезпечують ефективну розробку скельного вибою.

Досліджено процес подрібнення гірничої маси у циліндричній внутрішньо валковій дробарці. Уперше встановлена залежність основних параметрів, які визначають її працездатність та ефективність:

умови ефективної роботи:

з 2 arct;

,

де з - кут затиснення подрібнюваного куска дроблячими поверхнями, град; - коефіцієнт тертя гірничої породи об дроблячу поверхню;

радіус внутрішньої циліндричної поверхні дроблячої обойми:

, м.

радіус зовнішньої циліндричної поверхні дроблячого валу:

, м.

де Двх, dвих - розміри, відповідно, вхідної і вихідної щілини дробарки, які визначаються розміром куска на вході і виході, м.

Встановлено, що радіуси дроблячих поверхонь залежать від ступеня дроблення (Двх - dвих) і властивостей розроблюваної породи ( ): лінійно зростають із збільшенням вхідного отвору і спадають із збільшенням вихідного отвору, зменшуються за гіперболічною залежністю із збільшенням коефіцієнта тертя породи об дроблячу поверхню від 0,1 до 0,4, досягаючи мінімальних значень (Ro.min=0,7...0,9м, rв.min=0,3...0,4м) з коефіцієнтом тертя =0,3...0,4. Це дозволило розробити конструкцію циліндричної внутрішньо валкової дробарки з мінімальною вагою і забезпечило ефективність застосування грохотильно-дробильного перевантажувача у схемах ПТ і ЦПТ розробки підірваних скельних порід.

Проведені експериментальні дослідження комплексів машин на фізичних моделях в лабораторних та промислових умовах. Обґрунтовані критерії подібності та геометричні масштаби моделювання: для моделі екскаватора і вибою - 10, для моделі дробарки - 15, для експериментального зразка екскаватора ЕРГС-2000 - 8,1, для транспортного комплексу з конвеєрними поїздами 1,0. У промислових умовах дослідження експериментального зразка екскаватора безперервної дії ЕРГС-2000, а транспортного комплексу з конвеєрним поїздом.

Встановлені статистичні характеристики кінематичних параметрів процесу черпання екскаватора безперервної дії (кут черпання ч, кут розвантажування р та коефіцієнт наповнення ковша Кн); виявлено залежність продуктивності, зусиль черпання і потужності робочого органу екскаватора від кінематичних параметрів та властивостей породи, а також залежність зусиль, потужності і якості подрібнення порід різноманітної міцності циліндричною внутрішньо валковою дробаркою від її параметрів та властивостей подрібнюваних порід; встановлено, що розподілення тягового зусилля по довжині конвеєрного поїзда має нерівномірний характер, значення тягового зусилля фрикційного привода мають яскраво виражену імовірність виявлення в діапазоні номінальних значень.

Встановлено, що швидкість поїзда (Vn) та повітряний зазор між ротором та статором () є основними факторами, які визначають тягове зусилля конвеєрного поїзда з лінійним асинхронним двигуном (ЛАД); доведено, що за = 8...11 мм ЛАД розвиває максимальне тягове зусилля з максимальною швидкістю Vn.max = 6,0 м/с, а із збільшенням повітряного зазору від 8 мм до 14 мм тягове зусилля знижується в 1,3...2,0 рази. Це дозволило розробити конструкцію, обґрунтувати режим руху, що забезпечує реалізацію максимальних тягових зусиль та продуктивності конвеєрного поїзда.

Доведено, що розроблені конструкції машин працездатні, а фактичне значення їх основних параметрів відповідає розрахунковим.

На основі результатів теоретичних та експериментальних досліджень обґрунтовані конструкції комплексів машин безперервної дії для розробки підірваних скельних порід та їх конструктивні параметри, що дозволило розробити технічні завдання на їх створення та робочу документацію для виготовлення.

4. Розробка технологічних схем та обґрунтування основних параметрів відробки вибою комплексами машин безперервної дії

Розроблені технологічні схеми відробки екскаваторної заходки вздовж фронту робіт, якими передбачена послідовність виконання технологічних операцій відробки вибою екскаватором безперервної дії: навантаження гірничої маси на вибійний транспорт (стрічкові конвеєри або конвеєрні поїзди) вибійним комплексом (екскаватор безперервної дії разом з перевантажувачем) під час його переміщення вздовж фронту робіт; врізка в нову заходку, що передбачає підготовку ніші для розміщення вибійного комплексу і проходження "мертвих зон". Схеми обумовлюють розміщення обладнання у вибої та його технологічний взаємозв'язок як між собою, так і з вибійним транспортом. Розроблена технологія відробки вибою за висотою уступу і шириною заходки, яка передбачає виконання таких технологічних операцій: підробку уступу, розбирання його та обвалення гірничої маси, виймання гірничої маси на величину кроку обвалення з одночасним прибиранням негабариту та її навантаженням на засоби вибійного транспорту і зачищення підошви уступу. Після цього вибійний комплекс переміщається вздовж фронту роботи на величину кроку обвалення і цикл повторюється. Уперше розроблені технологічні схеми відробки екскаваторної заходки вздовж фронту робіт транспортним комплексом з конвеєрними поїздами, які відзначаються переміщенням екскаватора за дугою відносно точки його розвантаження у вибійний навантажувальний пристрій під час відробки вибою і врізки у нову заходку та розділенням фронту робіт на три умовні зони. У свою чергу послідовно виконуються виймально навантажувальні, буро-підрівні роботи та пересування вибійних рейкових шляхів.

Встановлена залежність параметрів підробки уступу екскаватором безперервної дії від фізико-механічних властивостей розроблюваних порід, параметрів відроблюваного вибою та робочого органу екскаватора, які відрізняються від раніше відомих особливістю конструкції робочого органу та технологією відробки вибою екскаватором безперервної дії . В результаті встановлено та експериментально підтверджено, що в умовах залізорудних кар'єрів Кривбасу кероване обвалення гірничої маси у вибої екскаваторами безперервної дії забезпечується за такими параметрами підробки: глибина - 1,7...2,2м, висота - 5,0...5,4м, ширина (для двох екскаваторних заходок) - 30,0...34,0м.

Встановлена залежність для визначення ширини робочої площадки на горизонті:

в зоні виробництва буро-підривних робіт:

Шp=Шп+Шсм+Lб+Bз.к+Штр+Шб.в. м,

де Шп - ширина підпірної стіни, м; Шсм - зміщення підпірної стіни під час проведення буро-підривних робіт, м; Lб - відстань від буро-підривної полоси до вибійного стрічкового конвеєра, м; Bз.к - ширина конвеєра, м; Штр - ширина транспортної полоси, м; Шб.в. - ширина буро-підривної полоси нижче лежачого горизонту, м;

в зоні розвалу підірваного об'єму гірничої маси:

Шp = Шр - Шп - Шсм м;

в зоні відпрацьованої екскаваторної заходки:

Шp = Шp + Шз, м,

де Шз - ширина екскаваторної заходки, яка визначається параметрами екскаватора та схемою розміщення обладнання на робочій площадці, м.

Завдяки встановленим залежностям для умов залізорудних кар'єрів Кривбасу визначені параметри робочої площадки у різних зонах ведення гірничих робіт на горизонті: у зоні проведення буро-підривних робіт - 56м, у зоні розвалу гірничої маси - 27м, у зоні відпрацьованої екскаваторної заходки - 51м.

Розроблені методики визначення продуктивності комплексів машин безперервної дії, які враховують конструктивні особливості і взаємозв'язок технологічних параметрів комплексів з параметрами гірничих робіт, втрати часу на допоміжні операції та особливості відробки вибою й екскаваторної заходки.

Теоретична продуктивність екскаватора безперервної дії визначається виразом:

, м3/ч,

де qк - ємкість ковша, м3; tч - тривалість процесу черпання, с; tm - тривалість процесу транспортування гірничої маси ковшем після його виходу з вибою до моменту початку заглиблення другого ковша у вибій, с.

Визначені параметри ємкості ковша й тривалості черпання для різноманітних типорозмірів екскаватора: ЕРГС-2000 - qк =2,0 м3, tч = 4...5 с; ЕРГС-3300 - qк =3,3 м3, tч = 6...7 с; ЕРГС-4600 - qк =4,6 м3, tч = 7...8 с; ЕРГС-5000 - qк =5,0 м3, tч = 8...9 с.

Встановлена питома вага технологічних процесів та значення відповідних коефіцієнтів наповнення ковша (Кн) та екскавації (Ке), які визначають технічну продуктивність: підробка уступу - 10% (Кн = 0,81, Ке = 0,58), виймання обваленої гірничої маси - 88,0% (Кн = 0,95, Ке = 0,68), зачищення підошви уступу - 2,0% (Кн = 0,3, Ке = 0,21), середньозважене значення - (Кн = 0,92, Ке = 0,66).

Встановлена залежність для визначення теоретичної продуктивності транспортного комплексу з конвеєрними поїздами:

на двоколійній трасі:

, т/год

на одноколійній трасі

, т/год,

де Fn - площа перерізу вантажонесучого жолоба, м2; - насипна маса транспортованого матеріалу, т/м3; ln - довжина конвеєрного поїзда, м; Vn - швидкість руху поїзда, м/с; в - допустимий безпечний інтервал між поїздами, м; Lp - відстань між роз'їздами, м; Sp - довжина розгону поїзда, м; Sm - довжина гальмівного шляху поїзда, м; а - неточність установки поїзда, м; lc - довжина стрілки, м; mn - кількість поїздів в одночасно пропускній групі; tpn,, tmn - час відповідно розгону та гальмування поїзда, с.

Технічна продуктивність транспортного комплексу на відміну від попередніх методик враховує ступінь навантаження конвеєрного поїзда і визначається виразом:

,т/год,

де Кн - коефіцієнт наповнення жолоба гірничою масою; Кр - коефіцієнт розрихлення гірничої маси; Кз - коефіцієнт навантаження конвеєрного поїзда; Тр - середня тривалість поїзда, с.

Встановлена залежність коефіцієнту навантаження конвеєрного поїзда від довжини поїзда, гранулометричного складу гірничої маси та кута нахилу траси і визначені його показники (Кз = 0,64...0,90).

Встановлені закономірності впливу параметрів системи розробки на ефективність застосування комплексів машин безперервної дії зі стрічковими конвеєрами у схемах ПТ. Визначено, що найбільший вплив має висота робочої зони та висота уступу. Встановлено, що спочатку із збільшенням висоти робочої зони наведені питомі витрати знижуються за параболічною залежністю у зв'язку з інтенсивним збільшенням виробничої потужності кар'єру і досягають мінімальних значень. Подальше збільшення висоти робочої зони за умови підвищення продуктивності кар'єру не компенсує значних капітальних витрат на придбання додаткових вибійних комплексів машин і засобів транспорту. Це призводить до збільшення вартості розробки та утворення області оптимуму наведених питомих витрат, що визначає раціональне значення висоти робочої зони. Доведено, що за умови невеликої висоти уступу (10...15 м) великі питомі витрати визначаються наявністю чималої кількості транспортних горизонтів у межах робочої зони і істотними витратами на придбання вибійних комплексів і засобів транспорту. За умови збільшення висоти уступу зменшується їх кількість в межах робочої зони, зменшуються капітальні витрати і знижується продуктивна потужність кар'єру, а продуктивність комплексу підвищується за рахунок зменшення втрат часу на виконання допоміжних операцій і пересування вибійних стрічкових конвеєрів. Наведені питомі витрати зменшуються за гіперболічною залежністю, стабілізуються, визначаючи раціональну висоту уступу.

Для умов залізорудних кар'єрів Кривбасу визначені раціональні значення параметрів системи розробки із застосуванням комплексів зі стрічковими конвеєрами в схемах ПТ: висота робочої зони - 60...100 м; висота уступу - 25...30 м; довжина фронту робіт - 1000...1700 м; ширина робочої площадки - 70...90 м. Обґрунтований раціональний гранулометричний склад підірваної скельної маси за ПТ: dcp = 160...200 мм, вміст транспортабельної фракції (0...400 мм) - 88...92%, а потребуючої подрібнення (400...1000 мм) - 8...10%, негабарит (понад 1000 мм) - 0,05...0,1%.

5. Розробка технологічних схем ведення гірничих робіт в робочій зоні глибоких кар'єрів та їх структурна систематизація

Розроблені технологічні схеми ведення гірничих робіт комплексами машин безперервної дії у робочій зоні глибоких кар'єрів за ПТ і за ЦПТ, особливість яких полягає у застосуванні принципово нових комплексів машин безперервної дії з раціональними технологічними і конструктивними параметрами для створення безперервного високопродуктивного потоку гірничої маси з постійним технологічним взаємозв'язком і незалежністю виконання технологічних процесів екскавації, транспортування і розвантаження скельних порід окремими самостійними машинами.

Розроблені технологічні схеми ведення гірничих робіт комплексами машин безперервної дії з стрічковими конвеєрами у робочій зоні глибоких видобувних горизонтів, які містять корисні копалини з розкривними скельними породами. Вони передбачають виробки одним вибійним комплексом одного або кількох горизонтів з поділом і без поділу уступу на підступи: з обладнанням у робочій зоні трьох транспортних горизонтів, кожен з яких відробляється самостійним вибійним комплексом, який здійснює на кожному горизонті виймання верхнього й нижнього підступів на один транспортний горизонт; з поділом зони на три транспортних горизонти, які послідовно відробляються двома вибійними комплексами на один транспортний горизонт поділом уступу на підступи; з поділом зони на чотири транспортних горизонти із змінною їх відробкою двома вибійними комплексами без поділу уступу на підступи.

Розроблені технологічні схеми застосування комплексів з стрічковими конвеєрами відробки верхніх розкривних горизонтів, вміщуючих тільки розкривні скельні породи, а також переважно скельні породи і частково корисні копалини.

Розроблені технологічні схеми застосування комплексів зі стрічковими конвеєрами відробки глибоких видобувних горизонтів, вміщуючих корисні копалини та породу, в зоні існуючої ЦПТ, яка забезпечує роздільне транспортування і складування корисних копалин і породи. Схема передбачає прив'язку вибійних конвеєрів до похилого конвеєра ЦПТ за допомогою системи торцевих конвеєрів.

Для вибійного комплексу рекомендуються різноманітні типорозміри екскаватора безперервної дії (ЕРГС-3300, ЕРГС-4600, ЕРГС-5000) та відповідні грохотильно-дробильні перевантажувачі (ПГС-1000, ПГС-1400, ПГС-2250).

Вибір технологічних схем і типу вибійного комплексу для конкретних гірничотехнічних умов здійснюється в залежності від характеру залягання корисних копалин, параметрів кар'єру та режиму гірничих робіт.

Розроблені технологічні схеми застосування екскаватора безперервної дії і грохото-дробильного перевантажувача як мобільного перевантажувального пункту за ЦПТ і різними способами подачі гірничої маси на похилий стрічковий конвеєр: через рудоспуск; через рудоспуск з використанням передаточного стрічкового конвеєра, розташованого вздовж складу гірничої маси; безпосередньо перевантажувачем на похилий конвеєр; на похилий конвеєр з використанням передаточного стрічкового конвеєра, розташованого вздовж складу.

...