Транспортировка и доставка горной массы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В нашей стране подземным способом добывают около 30% металлических руд и горно-химического сырья, однако на подземных работах занято значительно большее количество трудящихся, чем на открытых работах. Это объясняется тем, что при подземном способе разрабатывают менее мощные, чем при открытом способе, или глубокозалегающие месторождения.

Открытый способ разработки позволяет использовать мощное высокопроизводительное оборудование, обеспечивающее более низкую себестоимость добычи руды, но с увеличением глубины разработки этот способ при определенных горно-технических условиях становится менее выгодным. Кроме того, при открытом способе разработки нарушается земная поверхность, значительные площади занимают отвалы пустой породы. С целью охраны окружающей среды приходится затрачивать большие средства на рекультивацию нарушенных земель.

Основным направлением дальнейшего развития отечественной горно-добывающей промышленности является повышение производительности труда за счет технического перевооружения предприятий на базе новой высокопроизводительной технике и внедрения передовой технологии горных работ. Развитие техники для добычи руд базируется на применении комплексов машин и оборудования, обеспечивающих механизацию и автоматизацию всех производственных процессов.

Одним из наиболее важных звеньев в комплексной механизации подземной добычи руд является процесс перемещения руды от забоя до поверхности, включая операции выпуска, погрузки и доставки ее в пределах очистного забоя и транспорта оп магистральным выработкам до ствола шахты. На доставку и транспортирование руды приходится около 50% всех затрат по добыче.

К современным машинам рудничного транспорта предъявляются такие основные требования, как высокий уровень качества, надежности, надежности и долговечности, агрегатирование, стандартизация и унификация сборочных единиц, обеспечивающие сборку транспортных машин многоцелевого назначения, соблюдение санитарных норм по уровню шума, вибрации и запыленности, автоматизация на базе микропроцессорной техники и дистанционное управление транспортными машинами.

На предприятиях горно-рудной промышленности в зависимости от назначения и горно-геологических условий используют различные виды транспортных машин.

При подземной разработке крепких руд черных и цветных: металлов в качестве основных видов рудничного транспорта применяют доставку под действием собственного веса, скреперные установки, самоходные погрузочно-транспортные машины, подземные автосамосвалы, различные конструкции питателей и. конвейеров, локомотивный рельсовый транспорт.

Основным направлением на подземных горных работах по добыче руд цветных металлов является дальнейшее внедрение высокопроизводительного самоходного оборудования с дизельным или электрическим приводом для перевозки полезного ископаемого, вспомогательных грузов и людей. На отечественных рудных шахтах погрузочно-транспортными машинами и автосамосвалами доставляется около 50% руд цветных металлов, что позволяет повысить производительность труда забойного рабочего на очистных работах в 1,5--2 раза, на подготовительных: работах -- в 3--4 раза, а также сократить в 1,5--2 раза объем: подготовительно-нарезных работ на 1000 т добытой руды по сравнению со скреперной доставкой, снизить себестоимость добычи руды на 20--30%.

На выпуске и доставке руды расширяется область применения комплексов транспортных машин непрерывного действия, вибрационных питателей и конвейеров, позволяющих перейти на поточную технологию подземных горных работ, снизить себестоимость добычи руды и увеличить более чем в 2 раза производительность труда рабочего по блоку.

На отечественных рудных шахтах при разработке крепких: руд широко применяют вибрационные питатели с донным выпуском руды и погрузкой в вагонетки локомотивного магистрального транспорта или автосамосвалы, а также на скреперный: штрек или в рудоспуск. Техническая производительность современных вибрационных питателей составляет 900--1200 т/ч.

Применение конвейерного транспорта на разработке полезных ископаемых обеспечивает непрерывность грузопотока, ритмичность работы и повышение производительности труда при наиболее низкой энергоемкости и трудоемкости процессов доставки и транспортирования руды.

На добыче калийных и марганцевых руд наибольшее распространение получили ленточные конвейеры. При системах разработки калийных руд длинными очистными забоями и марганцевых руд длинными столбами с заходками с комбайновой выемкой возможна полная конвейеризация транспорта руды от забоя до поверхности.

Ленточные конвейеры обычной конструкции со стационарными роликоопорами могут транспортировать горную массу с размерами отдельных кусков не более 350--500 мм, поэтому при подземной разработке крепких руд цветных и черных металлов ленточные конвейеры на отечественных рудных шахтах: применяют для транспортирования только дробленой руды, в основном, для ее выдачи по наклонным стволам на поверхность.

Область применения ленточных конвейеров на доставке крепких руд может быть расширена путем использования передвижных малогабаритных дробильных установок и полустационарных легкоразборных участковых дробилок. Ведутся работы по созданию конвейеров, обеспечивающих доставку крупнокусковой руды без предварительного дробления.

На отечественных шахтах по добыче руд черных и цветных металлов основным видом транспорта по магистральным горизонтальным выработкам является электровозная откатка. Сцепной вес отечественных контактных электровозов составляет 140--280 кН, вместимость вагонеток 9--10 м³, грузоподъемность одного локомотивосостава--до 180--200 т. Средняя длина транспортирования на железорудных шахтах 1,5--2 км, в отдельных случаях -- 3--4 км.

Основное направление развития электровозной откатки -- внедрение поточной технологии транспорта руды вагонетками с межкузовным перекрытием и донной разгрузкой, обеспечивающими непрерывный процесс погрузки и разгрузки состава. Это позволяет увеличить в 1,5--2 раза производительность электровозной откатки и в 5--6 раз повысить пропускную способность погрузочных пунктов.

При системах разработки руд с закладкой выработанного пространства широко применяют трубопроводный транспорт закладочных материалов. При разработке руд с закладкой выработанного пространства в нашей стране добывают около 30% руд цветных металлов и около 10% руд черных металлов. Особенно эффективно применение твердеющей закладки, доставляемой к месту укладки трубопроводным самотечным и самотечно-пневматическим транспортом. Использование твердеющей закладки позволяет повысить извлечение руды до 95--96% и снизить ее разубоживание, создать условия для охраны земной поверхности от обрушения. Дальнейшее внедрение систем разработки руд с закладкой особенно актуально в связи с охраной окружающей среды и развитием безотходного производства за чет использования отходов переработки руд и попутно добываемых пород в качестве компонентов закладочных материалов. Важная роль в повышении производительности и облегчении труда горняков возложена на механизацию вспомогательных трудоемких процессов, в том числе доставки различных вспомогательных грузов, оборудования и людей. В качестве вспомогательного транспорта широко применяют специальные платформы вагонетки, самоходные транспортные машины, подвесные моноканатные дороги и канатную откатку. Наиболее универсальными являются специализированные самоходные машины на базе унифицированного шасси, на котором смонтированы установки различного назначения.

При разработке руд открытым способом широко применяют железнодорожный и автомобильный транспорт. Дальнейшее развитие карьерного железнодорожного транспорта направлено на более полное использование локомотивов и тяговых агрегатов с большим сцепным весом, повышение грузоподъемности вагонов-думпкаров, а развитие автомобильного транспорта -- на повышение надежности и грузоподъемности карьерных автосамосвалов.

Расширяется область применения конвейерного транспорта для перемещения мягких вскрышных пород и скальных порол с предварительным дроблением. Вследствие увеличения глубины карьеров особое развитие получает автомобильно-конвейерный транспорт, обеспечивающий высокопроизводительную циклично-поточную технологию открытой разработки рудных месторождений.

В создании и развитии средств рудничного транспорта большая роль принадлежит русским инженерам и ученым. По проектам русских изобретателей было создано много оригинальных транспортных установок для горно-добывающей промышленности. Работы русского ученого А.И. Узатиса, академиков А.М. Терпигорева и Л.Д. Шевякова и других сыграли важную роль в развитии рудничного транспорта. Основоположником науки о рудничном транспорте является чл.-корр. АН СССР проф. А.О. Спиваковский. Большой вклад в дальнейшее развитие рудничного транспорта внесли коллективы научно-исследовательских и проектно-конструкторских институтов, вузов и горно-добывающих предприятий.

1. Общая часть

Рудничный транспорт рудных шахт представляет собой многозвенную систему, состоящую из различных транспортных машин и установок, выполняющих следующие функции:

Ч транспортирование полезного ископаемого от очистных забоев, полезного ископаемого и породы из подготовительных забоев до околоствольного двора или до поверхности шахты, а также транспортирование полезного ископаемого по поверхности до склада или до мест погрузки в вагоны железнодорожного транспорта и породы в отвал;

Ч транспортирование с поверхности шахты к очистным и подготовительным забоям и обратно вспомогательных грузов различного назначения и оборудования;

Ч транспортирование с поверхности шахты закладочных материалов к местам их укладки;

Ч перевозка людей к местам их работы и обратно.

На открытых работах рудничный транспорт выполняет функции: перемещения полезного ископаемого из карьера на поверхность и по поверхности до обогатительной фабрики, мест погрузки в другие транспортные средства; транспортирования породы в отвал при ведении вскрышных работ; транспортирования различного оборудования в карьер к местам проведения забот.

Комплекс подземных и открытых горных работ включает в себя технологически взаимоувязанные основные и вспомогательные производственные процессы.

К основным процессам относятся: подготовка к выемке и отбойка руды или породы; выемочно-погрузочные работы; перемещение горной массы; крепление и закладка выработанного пространства (для подземных работ); складирование руды или е отгрузка потребителю и складирование (отвалообразование) пустых пород.

Вспомогательные процессы обеспечивают возможность выполнения основных процессов. К вспомогательным процессам относятся: электроснабжение, вентиляция, водоотлив, монтажно-демонтажные и ремонтные работы; перемещение людей, материалов и оборудования; геолого-маркшейдерские работы.

В настоящее время на всех отечественных горно-рудных предприятиях почти полностью механизированы основные и вспомогательные технологические процессы, что соответствует комплексной механизации добычи полезных ископаемых.

Связующим звеном между процессами выемки горной массы и ее переработки или складирования является транспорт, обеспечивающий технологическую связь между отдельными процессами по добыче полезных ископаемых.

В зависимости от места расположения различают: внутренний (подземный или карьерный) транспорт, служащий для перемещения грузов от забоя до поверхности шахты или карьера; транспорт на поверхности -- в надшахтных зданиях, породных отвалах, складах; цеховой транспорт, предназначенный для перемещения руды на дробильно-сортировочных и обогатительных фабриках, если они имеются на горно-добывающем предприятии в соответствии с принятой технологией переработки полезного ископаемого; внешний транспорт, предназначенный для перемещения полезного ископаемого от горно-добывающего предприятия к потребителю.

Внутренний подземный или карьерный транспорт в зависимости от вида транспортируемых грузов подразделяют на основной, предназначенный для перемещения руды и пустой породы, и вспомогательный, предназначенный для, перемещения людей, оборудования и различных материалов. Кроме этого при разработке руды подземным способом внутренний транспорт в зависимости от места расположения подразделяют на доставку -- перемещение рудной массы от забоя очистной выемки до откаточного горизонта, магистральный транспорт -- перемещение рудной массы от мест погрузки из очистных забоев или рудоспусков по выработкам к шахтному стволу или удаленному от очистного блока капитальному рудоспуску и далее к шахтному стволу, подъем -- транспортирование руды по наклонным или вертикальным шахтным стволам.

Перемещение горной массы в шахте или карьере от добычного забоя до пунктов переработки или складирования осуществляют транспортными машинами одного вида или нескольких видов с перегрузкой с одного вида транспорта на другой. Цепь взаимосвязанных и управляемых транспортных машин и механизмов, включающих перегрузочные пункты, средства диспетчеризации и автоматизации и обеспечивающих надежное перемещение горной массы в заданном направлении, называется транспортным комплексом. Транспортный комплекс, включающий различные виды транспортных машин, называется комбинированным транспортным комплексом или просто комбинированным транспортом. Набор оборудования транспортного комплекса, обеспечивающий взаимное согласование параметров оборудования, заданную производительность и полную механизацию перегрузочных и других необходимых операций между отдельными видами транспорта, характеризует комплектность подобранного набора оборудования транспортного комплекса.

Выбор видов и средств рудничного транспорта или транспортных комплексов зависит от системы вскрытия месторождения, системы разработки, способов отбойки руды и породы (взрывной или механический), характеристики транспортируемых грузов, расстояния перемещения, производительности, схем организации и масштабов горных работ.

1.1 Классификация и область применения средств рудничного транспорта

В зависимости от условий эксплуатации и конструктивных исполнений все средства рудничного транспорта, используемые на рудных шахтах и карьерах, можно классифицировать по принципу действия, способу перемещения груза, виду грузонесущего органа, конструкции тягового органа и способу передачи тягового усилия, времени работы на одном месте, конструктивным признакам (рис. 1.1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

По принципу действия средства рудничного транспорта подразделяют на установки непрерывного действия, перемещающие грузы непрерывным потоком с загрузкой и разгрузкой при движении рабочего органа, и периодического действия, загрузку и разгрузку которых производят при полной остановке транспортных установок или на малой скорости их перемещения. Работа транспортных установок периодического действия характеризуется периодами во времени или циклами.

По способу перемещения груза и виду грузонесущего органа различают транспортные установки, на которых груз перемещается: по неподвижным наклонным желобам или почве под действием силы веса или принудительным волочением; на подвижных грузонесущих элементах, например, на ленте конвейера, в кузове вагонетки или автомобиля, ковше погрузочно-транспортной машины; по качающимся и вибрационным желобам под действием инерции; по неподвижным желобам или трубам в рабочей водной среде и неподвижным трубам в воздушной среде.

В транспортных установках могут применяться различные тяговые органы: гибкие (ленты, которые одновременно выполняют функции тягового и несущего органа, канаты, цепи); колеса жесткие, взаимодействующие с рельсовым путем, и эластичные, обрезиненные или с пневмошинами, взаимодействующие с почвой или дорожным покрытием; гусеничные механизмы.

В зависимости от типа и конструкции тягового органа тяговое усилие -- управляемая внешняя сила, создаваемая приводом при взаимодействии с опорами и приложенная к тяговым органам -- может передаваться: трением между приводным барабаном и лентой или между приводным шкивом и канатом; зацеплением между приводной звездочкой и тяговой цепью; навивкой концевого каната на барабан лебедки; сцеплением колес с рельсами или почвой; рабочей средой -- в гидро- и пневмотранспортных установках; силой гравитации--в установках, транспортирующих груз под действием его силы веса; силой инерции -- в качающихся и вибрационных конвейерах.

По виду привода и подводимой энергии различают транспортные установки с электрическим приводом, с питанием через контактный провод, гибкий кабель или от аккумуляторных батарей, дизельным, дизель-электрическим, пневматическим, гироскопическим приводом.

По времени работы рудничного транспорта на одном месте различают: с а м о ходи ые установки, передвигающиеся постоянно вместе с грузом (погрузочно-транспортные машины, автосамосвалы); передвижные, которые по условиям технологии разработки перемещают груз периодически через небольшие промежутки времени (скреперные лебедки, забойные конвейеры); полустационарные, перемещающие груз через относительно большие промежутки времени, чем передвижные; стационарные, характеризуемые длительной (более 1,5 лет) эксплуатацией на одном рабочем месте (конвейерный или локомотивный транспорт по капитальным выработкам).

На предприятиях горно-рудной промышленности применяют различные виды транспортных машин, отличающихся между собой по конструктивным признакам. Так, при подземной разработке крепких руд в качестве основных видов транспорта широко используют доставку под действием силы веса, скреперные установки, самоходные погрузочные и погрузочно-транспортные машины, подземные автосамосвалы, вибрационные питатели и конвейеры, электровозную откатку, гидро- и пневмотранспортные установки, подвесные канатные дороги с кольцевым движением, а в качестве вспомогательных видов подземного транспорта -- монорельсовые и канатные дороги, различные самоходные установки. При разработке мягких руд широко используют скребковые и ленточные конвейеры, самоходные вагоны. На открытых разработках широко применяются железнодорожный, автомобильный, комбинированный и другие виды транспорта.

К рудничному транспорту относится также различное вспомогательное оборудование: затворы, вагоноопрокидыватели, толкатели, лебедки, путевое оборудование и др.

Конструкции средств рудничного транспорта одного вида, но с разными производительностью, мощностью и габаритами характеризуются параметрическим рядом, т. е. последовательностью числовых значений основных параметров, определяющих размеры машин. Например, в качестве основного параметра для погрузочно-транспортной машины принята грузоподъемность ковша или кузова, для ленточного конвейера -- ширина ленты, для шахтных вагонов -- вместимость кузова и т. д. Ряд основных параметров одного вида машин, дополненный другими характеристиками, называется размерным рядом или типажей. Типажи существуют почти на все горно-транспортные машины. На основании типажей разработаны ГОСТы, которые регламентируют параметры транспортных машин, применяемых на рудных шахтах и карьерах.

1.2 Виды и характеристика транспортируемых грузов

Одними из основных критериев правильного выбора и надежной эксплуатации транспортных машин являются вид транспортируемого груза и его характеристика.

При добыче полезных ископаемых наибольшую долю в процессе транспортирования составляют насыпные грузы -- полезное ископаемое и порода, выдаваемые из шахты или карьера. Другими видами грузов, подаваемыми к месту проведения горных работ, являются штучные грузы (оборудование, вспомогательные материалы), растворы (цементно-песчаные и бетонные для закладочных работ); наливные грузы (горюче-смазочные материалы, вода, эмульсии).

Основными характеристиками насыпных грузов являются кусковатость, плотность, угол естественного откоса, крепость, абразивность, содержание глинистых частиц, влажность, степень примерзания и налипания и др. По совокупности характеристик насыпных грузов определяют относительный показатель трудности транспортирования горной массы.

Кусковатость, или гранулометрический состав, характеризуется количественным распределением частиц (кусков) насыпного груза по крупности в отбитой горной массе. Крупность определяется линейным размером куска груза в наибольшем измерении.

Насыпные грузы называются рядовыми, если отношение максимального размера куска, содержащегося в разрыхленной массе, к минимальному равно или больше 2,5, и сортированными, если это соотношение меньше 2,5.

Для породы, угля и большинства других насыпных грузов, исключая руду, принята следующая градация по крупности кусков: особо крупнокусковые -- размер куска более 320 мм; крупнокусковые -- 320160 мм; среднекусковые -- 60160 мм; мелкокусковые-- 1060 мм; зернистые -- 0,510 мм; порошкообразные-- 0,050,5 мм; пылевидные -- менее 0,05 мм.

Для определения кусковатости руды существует другая градация по крупности кусков: руда очень крупная -- более 600 мм, крупнокусковая -- 300600 мм, среднекусковая -- 100300 мм, рудная мелочь -- менее 100 мм.

Максимально допустимый размер куска, способного свободно проходить по перепускным выработкам через люки, размещаться в ковше погрузочно-транспортной машины или экскаватора, на рабочих органах транспортных установок или другого технологического оборудования, называется габаритным или кондиционным куском. В зависимости от типа горнодобывающего предприятия размеры кондиционного куска могут составлять от 200--300 до 1200--1500 мм. Кусок руды, превышающий по размерам кондиционный, называется негабаритом. После взрывной отбойки негабарит перед погрузкой и транспортированием разрушают в забое вторичным дроблением.

Отношение массы негабарита к общей массе отбитой руды называется выходом негабарита и выражается в процентах.

Таблица 1.1

Характеристики насыпных грузов

Насыпной груз	Насыпная плотность, т/м3	Угол естественного откоса. градус	Группа аб-разивности
		в покое	в движении
Скальные породы	1,85 - 2,35	40--45	29--31	D
Рядовой каменный уголь	0,8 - 0,95	30--40	19--28	В
Антрацит	0,95 - 1	40--45	25--28	С
Руда черных и цветных металлов среднекусковая	2,1 - 3,5	30--50	23--35	D
Земля грунтовая сырая	1,6 - 1,9	35--45	25--35	D
Глина сырая	1,9 - 2	25--30	--	В
Гравий	1,5 - 2	45	30	В
Песок влажный	1,5 - 1,7	50	35	С
Щебень сухой	1,5 - 1,8	45	35	D
Цемент	1 - 1,8	40	30	С

По кусковатости транспортируемого груза выбирают вид транспорта, размеры грузонесущих органов и габариты транспортных машин. Например, при максимальном размере куска руды или породы до 300 мм, получаемого путем механической отбойки или вторичного дробления, обычно применяют конвейерный транспорт, для транспортирования горной массы с большими размерами кусков -- другие виды транспорта. Размеры грузонесущих органов также выбирают по максимальному размеру транспортируемого куска.

Плотность -- отношение массы груза к занимаемому им объему (т/м³). Различают плотность монолитной породы в массиве _м и плотность разрыхленной горной массы -- насыпную плотность (табл. 1.1). Плотность горной массы в насыпке зависит от крупности кусков, влажности и других факторов. Плотность руды в насыпке, подлежащей транспортированию, =1,83,5 т/м³, плотность вскрышных пород = 1,22 т/м³.

Отношение плотности горной массы в массиве к плотности разрыхленной горной массы называют коэффициентом разрыхления: k_p = _м/>1. Коэффициент разрыхления характеризует увеличение объема разрыхленной горной массы по сравнению с объемом в массиве. Для крепких пород и руды k_p = 1,41,8, для мягких пород k_p = 1,21,3.

Насыпную плотность горной массы учитывают при определении производительности транспортных машин и выполнении тяговых расчетов.

Угол естественного откоса насыпного груза -- это угол, образуемый боковой поверхностью горной массы в свободной насыпке и горизонтальной плоскостью характеризующий степень взаимной подвижности отдельных частиц горной массы.

Тангенс угла естественного откоса называют коэффициентом внутреннего трения горной массы.

Различают угол естественного откоса в покое _п и угол естественного откоса в движении _д (см. табл. 1.1), причем _д<_п, так как при перемещении горной массы происходит ее встряхивание или ворошение. Обычно _д= (0,350,7)_п. Величина угла естественного откоса _д зависит от кусковатости горной массы, влажности и других характеристик. Так, например, для мягких вскрышных пород _д=1520°, для руд черных и цветных металлов _д = 3035°.

По величине угла естественного откоса в движении определяют площадь поперечного сечения или объем насыпного груза на грузонесущих органах транспортных установок.

Крепость горных пород характеризуется коэффициентом крепости по шкале проф. М. М. Протодьяконова:

f_k=_ж/10

где _ж -- временное сопротивление разрушению образца породы, МПа.

Для всех горных пород f_k = 0,520. В зависимости от величины коэффициента крепости различают породы: некрепкие (f_k 3); средней крепости (f_k = 49); крепкие (f_k = 1014); весьма крепкие (f_k = 1520). При разработке некрепких пород в том числе калийных и марганцевых руд, применяют механическую отбойку, пород и руд средней крепости и выше -- взрывную отбойку.

Абразивность -- свойство горной массы истирать (изнашивать) взаимодействующие с нею поверхности (загрузочные лотки, кузовы вагонов и автомобилей, конвейерные ленты и т. д.) в процессе погрузки, транспортирования и разгрузки. Транспортируемые горные породы по абразивности разделяют на четыре группы (см. табл. 1.1): А -- неабразивные, В -- малоабразивные, С --средней и D -- высокой абразивности. Группа абразивности зависит от крепости, размеров и формы частиц горной массы. Крепкие и весьма крепкие руды и вскрышные породы являются высокоабразивными. При транспортировании их грузонесущие и другие элементы средств рудничного транспорта подвергаются интенсивному износу.

При выборе и эксплуатации транспортных машин, применяемых для перевозки средне- и высокоабразивных насыпных грузов, необходимо принимать меры по снижению износа грузонесущих элементов путем подбора соответствующих материалов, использования защитных футеровок, выбора оптимального режима работы машин.

Влажность насыпных грузов определяют по соотношению массы испарившейся в сушильном шкафу воды предварительно-взвешенной порции груза к массе оставшихся твердых частиц и выражают в процентах. Влажность зависит от влагоемкости; груза (способности к поглощению влаги) и притока воды. В шахтных условиях влажность руды обычно не превышает 2--3%. При содержании влаги более 3% и отрицательных температурах насыпные грузы склонны к смерзанию.

Влажная горная масса, находящаяся некоторое время в неподвижном состоянии, подвергается слеживанию -- уплотнению. Содержание во влажной горной массе глинистых частиц повышает ее слёживаемость и липкость.

Липкость, слёживаемость и смерзаемость, а также кусковатость, определяют склонность насыпных грузов к сводообразованию -- самопроизвольному возникновению сводов под выпускными отверстиями блоков, рудоспусков, бункеров и других емкостей. Сводообразование препятствует свободному истечению насыпных грузов из отверстий емкостей.

При выпуске руды под залегающими обрушенными породами, а также при ее доставке волочением или скольжением по почве выработок происходит разубоживание руды -- засорение ее вмещающими породами. Уменьшить разубоживание руды можно путем правильного выбора режима доставки, применения различных направляющих и выполнения специальных мероприятий.

Основными характеристиками подлежащих транспортированию цементных растворов и бетонной смеси, используемых в строительстве, являются плотность и срок схватывания -- их необходимо учитывать при выборе вида транспортной установки и максимального времени транспортирования.

Штучные грузы транспортируют либо раздельно (например, машины, их узлы, различное оборудование), либо упакованными в контейнеры, пакеты, кассеты. Основными характеристиками раздельно транспортируемых штучных грузов или их упаковок являются габариты, форма и масса. По этим трем основным параметрам определяют вед и конструкцию транспортной установки. Для перевозки людей применяют специальные транспортные машины.

Наливные грузы, основную долю которых составляют горюче-смазочные материалы для самоходных машин, характеризуются, в основном, плотностью. Такие грузы перевозят в автоцистернах или подают по трубам с поверхности шахты.

1.3 Грузопотоки горно-рудных предприятий

Объем перемещаемых грузов рудничным транспортом определяется величиной грузооборота, характеризующего мощность торно-рудного предприятия. Грузооборот -- количество груза (в тоннах или кубических метрах), перемещаемого в единицу времени (смену, сутки, год). Необходимая производительность средств рудничного транспорта характеризуется грузопотоком -- количеством груза определенного вида (в тоннах или кубических метрах), перемещаемого в определенном направлении в единицу времени. Грузопоток на гарно-рудном предприятии технологически увязывает комплекс транспортных машин от забоя до поверхности шахты или карьера.

Потоки однородных грузов, поступающие из одного забоя в один пункт разгрузки, называются элементарным грузопотоком. Несколько элементарных соединяющихся грузопотоков образуют сходящийся грузопоток, а один грузопоток, поступающий из одного забоя и разделяющийся затем на несколько грузопотоков, следующих к различным пунктам разгрузки, называется расходящимся грузопотоком. Грузопоток, вначале сходящийся, а потом расходящийся, называется сложным грузопотоком.

В зависимости от направления перемещения грузов различают прямые грузопотоки полезного ископаемого и породы, поступающие из шахты или карьера, и обратные (встречные) грузопотоки различного оборудования и вспомогательных грузов, закладочного материала для закладки выработанного пространства шахты.

Грузопотоки горных предприятий значительно изменяются во времени, что связано с горно-геологическими условиями, режимом работы выемочно-погрузочного оборудования, организационными и другими факторами. Изменение грузопотока во времени характеризуется коэффициентом неравномерности

где Q_max -- максимальное значение грузопотока в единицу времени, т/ч (т/мин); Q_cp -- средний грузопоток за время работы в течение смены, т/ч (т/мин). Средний грузопоток

где Q_см -- сменный грузопоток, т; t_cм -- длительность смены, ч (мин).

Для грузопотоков из очистных забоев рудных шахт коэффициент неравномерности k_н= 1,52, по магистральным выработкам-- k_н= 1, 1,5.

Расчетный грузопоток (т/ч), по которому выбирают производительность транспортной машины,

где t_м -- машинное время --время работы машины за смену, ч (мин);

k_и = t_м/t_см<1 -- коэффициент использования машины во времени (коэффициент машинного времени).

Производительность выбранной транспортной машины должна превышать расчетный грузопоток на 15--20%.

Максимальная величина грузопотока в рудных шахтах при использовании конвейерного транспорта в капитальных выработках достигает 7000 т/ч, локомотивного транспорта на откаточных горизонтах -- от 400--500 до 4000--5000 т/смену.

Сглаживание неравномерности грузопотока, а следовательно, увеличение производительности средств рудничного транспорта и уменьшение их простоев, обеспечивается промежуточный: бункеризацией горной массы путем установки в транспортной линии аккумулирующих емкостей. На рудных шахтах роль аккумулирующих емкостей выполняют участковые и капитальные рудоспуски, а также подземные горные бункера. При добыче некрепких калийных руд комбайнами с использованием средств транспорта периодического действия (например, самоходных вагонов) применяют передвижные аккумулирующие емкости: (бункер-перегружатели), в которых накапливается руда при отсутствии под погрузкой самоходных вагонов. В карьерах роль аккумулирующих емкостей выполняют бункера или перегрузочные пункты, расположенные между выемочно-погрузочными и: транспортными средствами или на стыке различных видов транспорта.

Величину грузопотока вспомогательных грузов, доставляемых в шахту, определяют в зависимости от конкретных горно-геологических и производственно-технических условий разработки полезных ископаемых.

1.4 Оценка качества и надежности транспортных машин

Качество любой продукции, в том числе транспортных машин, характеризуется совокупностью свойств, обусловливающих их пригодность удовлетворять определенным потребностям в соответствии с их назначением. Характеристика свойств продукции, входящих в состав ее качества, рассматриваемая применительно к конкретным условиям ее создания и эксплуатации, называется показателем качества. К основным показателям качества транспортных машин относятся показатели надежности (безотказность, долговечность, ремонтопригодность), эргономические, эстетические, технологичности, транспортабельности,, стандартизации и унификации, экологические и безопасности.

Одним из основных показателей качества транспортных машин или транспортных систем является надежность -- способность машины (системы) выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в течение требуемого промежутка времени. Надежность определяется безотказностью работы, долговечностью и ремонтопригодностью.

Безотказность -- способность транспортной машины непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторой наработки (продолжительности работы) без вынужденных перерывов. Событие, вызывающее нарушение работоспособности, называется отказом. Показателями безотказности являются вероятность безотказной работы и интенсивность отказов. Интенсивность отказов

Долговечность -- свойство транспортной машины сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. К показателям долговечности относятся срок службы между капитальными ремонтами и срок службы до списания машины.

Ремонтопригодность -- свойство транспортной машины, заключающееся в приспособленности ее к предупреждению и обнаружению причин повреждения и их устранению путем проведения ремонтов и технического обслуживания. Ремонтопригодность характеризуется средней продолжительностью восстановления отказа T_вос (времени ликвидации неисправности) или коэффициентом ремонтопригодности.

Комплексным показателем надежности является коэффициент готовности К_г, характеризующий безотказность и ремонтопригодность машины,

При последовательном соединении машин в транспортной системе коэффициент готовности системы равен произведению коэффициентов готовности каждой машины, следовательно, с увеличением числа машин надежность системы снижается. Коэффициент готовности влияет на показатели эксплуатационной производительности транспортных машин.

Транспортные комплексы рудных шахт с учетом их надежности можно разделить на основные группы:

- с параллельным соединением элементов транспортной системы, когда при отказе одного элемента другие продолжают работать (например, комплексы, в которые входят локомотивный или автомобильный транспорт);

- с последовательным соединением транспортных машин (например, конвейерная линия, состоящая из нескольких конвейеров), когда отказ одного элемента транспортной системы ведет к прекращению работы комплекса;

- с последовательным соединением элементов и промежуточным бункером, когда при отказе и последующем восстановлении одного элемента другие могут работать или простаивать в зависимости от степени заполнения промежуточного бункера;

- со смешанным соединением элементов, которые образуют группы с последовательным или параллельным соединением машин (например, вибрационный питатель, подающий руду на конвейерную линию с последующей перегрузкой руды через рудоспуск в вагонетки электровозного транспорта). В этом случае коэффициент готовности определяют для групп элементов, составляющих комплекс машин, причем каждую группу принимают за самостоятельный комплекс машин с последовательным или параллельным соединением элементов.

Эргономические показатели характеризуют взаимосвязь «человек--машина» и учитывают комплекс гигиенических, антропологических, физиологических и психологических свойств человека, проявляющихся в производственных процессах.

Эстетические показатели характеризуют информационную выразительность, рациональность формы и другие факторы (например, колорит красок, тщательность отделки поверхности, выполнения сочленений и округлений и т. д.).

Технологические показатели характеризуют оптимальное распределение затрат материалов, средств труда и времени, затраченных при подготовке машины к производству, ее изготовлении и эксплуатации.

Показатели транспортабельности характеризуют приспособленность машины к доставке, например, от завода-изготовителя до шахты и с поверхности шахты до места ее работы в подземных условиях.

Показатели стандартизации и унификации характеризуют насыщенность машины стандартными и унифицированными (единообразными) частями, узлами и целыми агрегатами, что позволяет комплектовать машины различного назначения из однотипных частей и агрегатов, повысить надежность машины, снизить трудоемкость ее изготовления и стоимость ремонта.

Экологические показатели характеризуют уровень вредных воздействий на окружающую среду при эксплуатации машины (например, концентрация вредных примесей в отработавших тазах, выделяемых в атмосферу при работе дизельных двигателей).

Показатели безопасности характеризуют особенности машины, обусловливающие при ее использовании безопасность обслуживающего персонала.

По приведенным выше показателям качества машины определяется ее уровень качества, т. е. относительная характеристика, основанная на сравнении совокупности показателей ее качества с соответствующей совокупностью базовых показателей. Базовый показатель качества машины обладает наиболее высокими достигнутыми параметрами и принимается за исходный при сравнительных оценках качества. Уровень качества, характеризуемый совокупностью базовых показателей, в которую входят технические и экономические показатели, называется технико-экономическим уровнем качества машины.

От успешного решения проблемы повышения качества транспортных машин зависит дальнейшее развитие комплексной механизации и автоматизации производственных процессов на рудных шахтах и карьерах.

1.5 Технико-экономическая эффективность применения рудничного транспорта

Технико-экономическая эффективность работы рудничного транспорта характеризуется такими основными показателями как производительность и потребное число транспортных машин при заданном грузообороте, расстояние транспортирования, организация движения и вспомогательных транспортных операций, производительность труда и уровень безопасности.

Обобщающим экономическим показателем технико-экономической эффективности рудничного транспорта является сумма приведенных затрат, приходящаяся на 1 т или 1 м³ транспортируемого груза (р/т или р/м³):

где С -- себестоимость погрузки и транспортирования 1 т или 1 м³ груза, р/т (р/м³); К -- капитальные затраты, отнесенные к единице годового грузооборота (удельные капитальные затраты), р/т (р/м³); Е_н-- годовой нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (Е_н = 0,15). Капитальные затраты слагаются из стоимости машин рудничного транспорта и расходов на транспортирование их к месту работы.

В себестоимость транспортирования входят: заработная плата обслуживающего персонала; начисления на заработную плату; амортизационные отчисления (стоимостное возмещение износа машин в процессе их эксплуатации) от суммы капитальных затрат; стоимость расходуемых вспомогательных материалов; стоимость электроэнергии или топлива и смазочных материалов.

Годовой экономический эффект (р.) от применения в конкретных горно-геологических условиях нового комплекса транспортных машин по сравнению с ранее используемым базовым комплексом

где С₁ и С₂-- себестоимость транспортирования соответственно по базовому и новому вариантам комплексов, р/т (р/м³); К₁ и К₂ -- удельные капитальные затраты соответственно по базовому и новому комплексам, р/т (р/м³); Q_г -- годовая эксплуатационная производительность нового комплекса, т (м³).

1.6 Производительность транспортных машин

транспортный горный рудничный груз

Одним из основных параметров транспортных машин является производительность -- количество груза, перевозимого в единицу времени. Производительность выражают в массовых Q (т/ч) или объемных V (м³/ч) показателях, причем Q = V.

Различают теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность машин рудничного транспорта.

Теоретическая производительность -- максимальная производительность при непрерывной работе транспортной машины, наибольшем заполнении грузом ее грузонесущих элементов, максимальной скорости движения без учета ограничений по мощности привода и прочности тяговых элементов. Техническая или паспортная (указываемая в заводской характеристике машины) производительность Q_т -- наибольшая производительность (т/ч или м³/ч) при непрерывной работе транспортной машины, полном использовании ее конструктивных возможностей и с учетом физико-механических свойств транспортируемой горной массы, мощности привода, прочности тяговых элементов, длины и угла транспортирования.

Минутную техническую производительность (т/мин или м³/мин) конвейеров (количество горной массы, которое может принять в минуту движущаяся лента) называют приемной способностью конвейера.

Эксплуатационная производительность Q₃ -- фактическая производительность машины рудничного транспорта с учетом интенсивности загрузки и простоев по техническим, организационным и технологическим причинам (т/ч, т/смену, т/сут):

Определим производительность машин рудничного транспорта периодического и непрерывного действия.

Техническая производительность машин периодического действия Q_T (т/ч) равна произведению грузоподъемности (кг) одного G или нескольких zG транспортных сосудов и числа рейсов (ходов) n_р в час:

Техническая объемная производительность (м³/ч)

Время одного рейса (с)

где t_погр, t_гр, t_раз, t_пор и t_доп -- соответственно время погрузки, движения в грузовом направлении, разгрузки, движения в порожняковом направлении и дополнительное, связанное с ожиданиями и маневрами на конечных пунктах, с.

Техническая производительность Q_т (т/ч) транспортной машины непрерывного действия равна произведению массы находящегося на 1 м длины грузонесущего органа количества груза q (кг/м) на скорость перемещения v (м/с) груза:

Техническая объемная производительность (м³/ч) транспортной машины непрерывного действия

Количество груза q, находящегося на 1 м длины грузонесущего органа транспортной машины непрерывного действия (рис. 2.1, а), определяется площадью поперечного сечения потока груза _г (м²) (рис. 2.1, б):

1.7 Технологические транспоpтныe схемы выпуска, доставки, no- грузки и Транcпортирования руды

Технологические схемы рудничного транспорта, в соответствии c которыми осуществляется перемещение основных гpyзопoтоков горной массы из подготовительных забоев, включают отдельные транспортные звенья, соединенные между собой узлами перегрузки. Таким образом, технологической схемой рудничного транспорта называется графическое изображение взаимоувязанных в пространственном расположении доставочных и транспортных выработок или трассы транспортирования c указанием в этих выработках или пo трассе видов и типов транспортного оборудования, узлов перегрузки, длины транспортирования и направления грузопотоков. Схемы рудничного транспорта горнорудных предприятии постоянно изменяются в связи c переменой расположения очистных и подготовительных забoeв. Схемы рудничного транспорта должна обеспечивать взаимную увязку отдельных видов и звеньев транспорта, наиболее полную автоматизацию процессов транспортирования и высокую надежность транспортной системы. По условиям эксплуатации транспортных машин системы подземной разработки крепких руд разделяются на системы с (площадным и торцовым износом)

При системах разработки c донным (площадным) выпуском руды доставка ее под действием силы веса осуществляется через комплекс выпускных выработок днища блока, a при системах c торцовым выпуском руды ее выпуск производится под обрушенными породами слоями ограниченных размеров при постоянном погашении выпускной выработки в пpoцессе добычи руды. При площадном выпуске (рис. 1.2, a - в) руда из воронок выпускается под действием силы веса через одноcтоpoнние или двусторонние дучки (выпускные выработки) на почву доставочной выработки, предназначенной для приема руды c определенной площaди блока. Руда из образуемой насыпки по почве выработки доставляется до pудоспуска скpeперной установкой 1, погрузочно-тpaнспоpтной машиной 5 или автосамосвалом 7. Для лучшего истечения руды в дучках устанавливают вибрационные питaтeли б, из которых руда поступает на почву доставoчной выработки в автосамосвал 7 (см. рис. 1.2, в) или в рудоспуск (рис. 1.2, д). Доставленная руда скрепериой установкой или погрузочно-транспортной машиной (ем. рис. 1.2, a и 6) через виброгрохот 2 перегружается в рудоспуск, из которого c помощью вибролюка 3 загружается в вагонетки локомотивного транспорта 4. При торцовом слoeвом выпуске (pис. 1.2, г и e) руда выпускается на вибропитатель 6, из которого затем перегружается на виброконвейер 8 или в автосамосвалы 7 и транспортируется по штольне или наклонному стволу на поверхность рудной шахты. При такой системе разработки место выпуска и погрузки руды непрерывно перемещается, a интенсивность истечения руды, как и при площадном выпуске, зависит от производительности погрузочно-дставочного комплекса.

Технологические схемы выпуска, доставки, погрузки и транспортирования руды

При торцовом выпуске руды c использованием на доставке самоходных погpузочно-транспортньх машин (рис. 1.3) руда перегружается в рудоспуск, из которого затем c помощью люковых затворов или вибролюков загружается в вагонетки электровозной откатки, являющейся в настоящее время ОСНОВНЫМ видом магистрального транспорта в рудных шахтах. По основным откаточным выработкам руда электровозной откаткой перемещается до руддвoра, разгружается из вагонеток в бункер, поступает далее в дробилку, a из дробилки -- в скип (при вскрытии месторождения вертикальными стволами) или на подъемный конвейер (при вскрытии наклонными стволами). Спуск и подъем людей, вспомогательных грузов и различного оборудования производят по вспомогательным вертикальным стволам.

Рис. 1.3 Технологическая схема торцевого выпyскa, доставки, транспортирования н подъема руды: 1 -- буровой станок; 2-- потрузочно-доставочная машина; 3 - рудопуск; 4-- состав электровозной отхатки; 5-- опрокидыватель вагонеток; б -- бункер; 7 -- питатель; 8-- грохот; 9 -- дробилка; 10 -- скип; 11 - подъемный ленточный конвейер; 12-- вертикальный шахтный ствол

Принимая за основу технологическую схему торцевого выпуска, и транспортирования руды рис. 1.3, и, учитывая наличие на гор. 825м пункта разгрузки (РП) в районе оси 7ю, принимаю схему торцевого выпуска и транспортирования горной массы, приведенную на рис. 1.4. Горная масса, отбитая при буровзрывных работах, самоходными погрузочно-доставочными машинами перевозиться из проводимого забоя до пункта разгрузки (РП) и выгружается.

Рис. 1.4 Технологическая схема транспортирования горной массы уч. №10: 1 - погрузочно-доставочная машина; 2- пункт разгрузки (РП)

2. Исходные данные для проектирования

Исходные данные для проектирования приняты по данным шахты «Эксплуатационная» ЗЖРК.

1. Камера 4/7ю.

2. Место расположении: гор.825м. в осях 7ю. - 6ю. (план горизонта).

3. Коэффициент крепости - 3-6

4. Глубина шнура - 2800мм. КИШ - 0,8 5.

5. Разгрузка - в рудоспyск (РП), расположенный в оси 7ю.

6. Сечение выработок - 12.8

2.1 Комплексы самоходных машин для очистных и подготовительных работ

При отработке камеры 4/7ю принята схема двойного перепуска руды. Основной выпуск производится на гор.825м. с помощью ПДМ из погруззаездов в рудоперепускной восстающий (РП). Из РП при помощи ВВДР в составы с вагонами ВГ-4,5; ВГ-9.

На уч.№10 шахты « Эксплуатационная» для транспортирования горной массы используется современная самоходная техника.

Типы и параметры ПДМ.

1. Погрузочно-доставочная машина PNE 2500 (рис. 1.6) - служит для погрузки и доставки горной массы в собственном ковше в место разгрузки - на рудосвалочиый восстающий.

...