Механическое рыхление — послойное отделение породы от массива и разделение ее на куски при помощи механических рыхлителей. Размеры кусков породы, отделенных от массива, должны обеспечивать высокую производительность выемочно-погрузочного и транспортного оборудования при разработке пластов различной мощности.
Применяемые рыхлители по способу крепления рабочего органа разделяются на навесные и прицепные. Основным преимуществом навесных рыхлителей по сравнению с прицепными является возможность использования массы тягача для заглубления рабочего органа рыхлителя. Прицепные рыхлители осуществляют рыхление на глубину не более 0,5 м, а навесные — на глубину до 2 м.
Техническая характеристика рыхлителей приведена в табл. 1, а бульдозерно-рыхлительных агрегатов (тракторы, комплектно поставляемые с навесным оборудованием бульдозеров и рыхлителей) — в табл. 2.
Техническая характеристика отечественных рыхлителей.
Таблица 1
| Показатели | ДП- | ДП- | ДП- | ДП- | ДП- | ДП- | ДП- |
| 26С | 22С | 9ВХЛ | 10С | 29АХ | 141ХЛ | 35УХ | |
| Л | Л | ||||||
|
Базовый трактор |
Т-130 |
Т- 180КС |
ДЭТ- 250М |
ТТ-330 | ТТ-330 | Т-500 | Т-50.01 |
| Мощность | 118 | 133 | 243 | 250 | 250 | 353 | 523 |
| двигателя, кВт | |||||||
| Тяговый | 100 | 150 | 250 | 250 | 250 | 350 | 750 |
| класс, кН | |||||||
| Число зубьев | 1 | 1;3 | 1 | 1;3 | 1 | 1 | 1 |
| Расстояние между осями зубьев, мм | — | 795 | — | 700 | — | — | — |
| Ширина наконечника зуба, мм | 66 | 86 | 105 | 114 | 114 | 120-125 | 125-130 |
| Глубина рыхления, мм | 450 | 500 | 1200 | 700 | 700 | 1300 | 1780 |
| Угол рыхления, градус | 45 | 48 | 45 | 45 | 45-50 | 25-50 | 30-83 |
| Масса рыхлительного оборудования, т | 1,4 | 3,1 | 3,9 | 5,4 | 6,6 | 7 | 12,7 |
Конструктивная схема навесного рыхлителя показана на рис. 1.
Основными параметрами, характеризующими рабочий угол рыхлителя, являются угол резания γ, угол заострения ω, задний угол φ, толщина и длина зуба и расстояние между зубьями (рис. 2).
Угол резания оказывает существенное влияние на силу резания. Увеличение угла резания (рыхления) с 40 до 60° повышает лобовое сопротивление режущему органу (зубу) в 2 раза. Чрезмерное уменьшение угла резания (до 30° и менее) может сопровождаться увеличением сопротивления породы рыхлению (особенно при резании вдоль напластования).
Рациональные значения угла рыхления при разработке скальных, полускальных и мерзлых пород находятся в пределах 30 — 45°. При разработке глин с включением валунов угол рыхления несколько увеличивается.
Угол заострения наконечников находится в пределах 20 — 30°. Во всех случаях угол заострения должен быть таким, чтобы при любом заглублении зубьев задний угол Ф был не менее 5° при рыхлении полускальных и скальных пород. При меньшем значении заднего угла ф происходит смятие породы задней гранью наконечника, в результате чего возрастает сопротивление породы рыхлению и повышается износ наконечника.
Техническая характеристика бульдозерно-рыхлительных агрегатов отечественного производства.
Таблица 2
| Показатели |
ДЗ-116А; ДЗ-116В |
ДЗ-117; ДЗ-117А |
ДЗ-35С; ДЗ-22С |
ДЗ-126; ДЗ-126А |
ДЗ-94С; ДЗ-95С |
ДЗ- 129ХЛ |
ДЗ- 141ХЛ |
ДЗ- 159УХЛ; ДП-35УХЛ |
|
|
Базовый трактор Тяговый |
Т-130.1 Г-1; Т-130.1 МГ-1; 100 | T-I80KC |
ДЭТ- 250М |
Т-ЗЗО |
ТТ-ЗЗОР- 1-01 |
Т-500Р-1 | Т-50.01 | ||
| 150 | 250 | 350 | 750 | ||||||
| класс, кН | |||||||||
| Бульдозер |
ДЗ-110А ДЗ-110B |
ДЗ-109; ДЗ-109Б |
ДЗ-35С | ДЗ-118 |
ДЗ-59С; ДЗ-59ХЛ |
ДЗ- 124ХЛ |
ДЗ- 141ХЛ |
ДЗ- 159УХЛ |
|
| Рыхлитель | ДП-26С | ДП-22С |
ДП- 9ВХЛ |
59ХЛ ДП-10С |
ДП- 29АХЛ |
ДЗ- 141ХЛ |
ДП- 35УХЛ |
||
|
Габариты, мм: длина ширина высота |
6400 | 6570 | 8350 | 9215 | 8740 | 9290 | 10305 | 11200 | |
| 3220 | 4120 | 3640 | 4310 | 4730 | 4730 | 4800 | 6050 | ||
| 3087 | 3087 | 2825 | 3240 | 3450 | 4230 | 4295 | 4785 | ||
| Масса, т | 17,8 | 17,9 | 27 | 42 | 52,8 | 50,5 | 59,5 | 90,1 |
Рис. 1 — Конструктивная схема навесного рыхлителя: 1 — наконечник зуба: 2 — стопорное устройство; 3 — стойка: 4 — поворотная скоба; 5 — тяга; 6 — рабочая рама: 7 — гидроцилиндр привода; -V — опорный кронштейн: 9 — болты крепления на базовом тракторе: 10 – тягач
Рис. 2 — Параметры рыхления при заглублении прямого наконечника
Толщина стоек рыхлителя должна быть минимальной при достаточной прочности. У рыхлителей она составляет 60-100 мм.
Длина стоек должна быть на 250 — 300 мм больше максимального заглубления зуба рыхлителя, что обеспечивает беспрепятственный проход рамы рыхлителя над разрыхленной породой.
L c
Механическое рыхление пород осуществляется при движении тягача с заглубленным зубом. При создании значительных усилий на режущей кромке зуба происходит отрыв кусков породы от массива и разрушение породы в пределах трапециевидной прорези (рис. 3).
Разрушение породы происходит в результате развития в ней сложного напряженного состояния. В разных частях прорези разрушение идет разными путями. Порода разрушается преимущественно путем сжатия и сдвига перед лобовой гранью зуба, отрыва и сдвига — в боковых расширениях прорези и среза — у боковых ребер зуба возле режущей кромки. Кроме того, затупленной режущей кромкой или изношенным наконечником осуществляется смятие породы.
Рис. 3 — Сечения одиночных борозд рыхления: а, б — соответственно фактическое и теоретическое для монолитного массива; в, г – соответственно фактическое и теоретическое для трещиноватого массива.
Удельное сопротивление породы разрушению при рыхлении K ‘ изменяется в зависимости от свойств породы и формы наконечника. Его значение близко к пределу сопротивления пород растяжению, т.е. К’ = (1,3- 1,5)σр , что свидетельствует о том, что данный способ разрушения наименее энергоемкий.
При рыхлении монолитного массива в нижней его части образуется щель (рис. 4), ширина которой соответствует ширине применяемого наконечника, а глубина составляет 15-20 % от заглубления зуба. Угол наклона боковых стенок борозды α изменяется в зависимости от состояния рыхлимого массива в пределах 30 — 80°. При рыхлении сложнотрещиноватого массива (см. рис. 4) разрушение происходит по плоскостям ослабления его трещинами. Внедрение зуба в массив при этом сопровождается интенсивным разрушением стенок по всей глубине борозды.
С с.п
Рис. 4 — Сечения борозд рыхления при параллельных проходах рыхлителя: α – в монолитном массиве; б — в трещиноватом массиве; 1 — целики
Расчёт параметров механического рыхления
Эффективность рыхления горных пород зависит от тяговых характеристик трактора, параметров рыхлителя, физико-механических свойств пород и структуры массива. Существенное влияние на производительность рыхлителя оказывают глубина погружения зуба и скорость движения рыхлителя. Эти параметры не могут приниматься произвольно, а должны рассчитываться по тяговой характеристики тяговой машины с учётом свойств рыхлимых пород.
Область применения и эффективность механического рыхления определяются степенью рыхлимости массива. Быстрое и сравнительно недорогостоящее получение необходимой информации о свойствах разрабатываемого массива дают сейсмоакустические методы исследований, основанные на изучении характера распространения упругих колебаний в массиве. Установлено, что скорость распространения упругих волн достаточно полно коррелируется с прочностью и трещиноватостью массива и может служить в качестве обобщенного показателя, учитывающего изменение этих факторов. С увеличением прочности породы скорость распространения упругих волн увеличивается, а с увеличением трещиноватости — уменьшается. Скорость распространения упругих волн в массиве горных пород и в образцах существенно различается. Это различие обусловлено структурой массива, и, прежде всего, трещиноватостью. Учитывать структурную характеристику массива рекомендуется через параметр, называемый акустическим показателем:
υ с
υ у
По величине акустического показателя и тягового класса трактора оптимальное заглубление зуба можно определить по предлагаемой номограмме (рис. 5) [1].
Породы вскрыши Зашуланского каменноугольного месторождения представлены четвертичными отложениями, включающими в себя почвенно-растительный слой мощностью от 0,2 до 0,6 м, суглинками мощностью от 15 до 18 метров, песчано-галечниковыми образованиями мощностью от 0,5 до 15 метров и коренными породами, состоящих из аргиллитов и алевролитов. Удельный вес вскрышных пород составляет 2,2 т/м 3 . Согласно геологического отчёта породы вскрыши в талом состоянии хорошо поддаются прямой экскавации и не требуют предварительного рыхления. Породы вскрыши находящиеся в мёрзлом состоянии и уголь могут разрабатываться только после предварительного рыхления. Коэффициент крепости мёрзлых пород находится в пределах 3-5 и данные породы можно отнести к классу средне- и труднорыхлимых, характеризуемых скоростью распространения продольных упругих волн в массиве в среднем 3000 м/с при акустическом показателе 0,4.
С целью оптимизации параметров подготовки пород к выемке механическим рыхлением рассмотрим три типоразмера бульдозерно-рыхлительных агрегатов различного тягового класса, в том числе ДЗ-35С (150 кН), ДЗ-94С (250 кН), ДЗ-141ХЛ (350 кН).
Характеристики базовых тракторов приведены в таблице 1.
По данным номограммы величина заглубления зуба рыхлителя соответственно будет составлять 0,35; 0,51; 0,69 м.
h з
Выполним расчёт основных параметров рыхления для бульдозера-рыхлителя ДЗ-35С.
Определим ширину прорези понизу
в = К з × вз ,
в з
К з
в = 1,05×0,086 =0,09
Определим ширину прорези поверху
В= в+2×К т ×hз ×ctgα
К т = 0,85
α=50 0
h з
В=0,09+2×0,85×0,35×ctg50=0,59
Определим глубину эффективного рыхления
h э =0,6 × hз
h э =0,6 × 0,35 = 0,21
Определим расстояние между соседними проходами рыхлителя
С=в+[(h з -hэ )×2ctgα]×Кт
С=0,09+[(0,35-0,21)×2ctg50]×0,85=0,29
Для других бульдозеров-рыхлителей расчёт параметров механического рыхления выполнен аналогично, результаты расчётов приведены в таблице 3.
Расчёт параметров механического рыхления
Таблица 3
| Наименование показателя | ед. изм | Тип бульдозерно-рыхлительного агрегата | ||
| ДЗ-35С (150 кН) | ДЗ-94С (250 кН) | ДЗ-141ХЛ (350 кН) | ||
|
Ширина прорези понизу, ( в ) |
м | 0,09 | 0,12 | 0,13 |
|
Ширина прорези поверху, ( В ) |
м | 0,59 | 0,85 | 1,11 |
|
Глубина эффективного рыхления, ( hэ ) |
м | 0,21 | 0,31 | 0,41 |
|
Расстояние между проходами рыхлителя, ( С ) |
м | 0,29 | 0,40 | 0,53 |
Технология отработки уступа
Необходимость разработки уступов слоями небольшой мощности и, как следствие этого, незначительная высота забоя погрузочного механизма несколько ограничивают область применения рыхлителей и оказывают существенное влияние на выбор рациональных средств комплексной механизации и технологии добычных работ. С одной стороны, незначительная высота забоя затрудняет непосредственную выемку разрыхленной горной массы механическими лопатами, так как для производительной их работы в данном случае требуется предварительное ее штабелирование. С другой стороны, механическое рыхление, обеспечивая высокое качество подготовки скальных и полускальных пород, позволяет повысить эффективность работы и расширить область применения таких выемочно-погрузочных механизмов, как скреперы, бульдозеры, одноковшовые погрузчики, многочерпаковые и роторные экскаваторы, погрузочные машины непрерывного действия и др.
Рыхление массива навесными рыхлителями можно вести горизонтальными или наклонными слоями. При работе горизонтальными слоями по мере рыхления и погрузки породы высота уступа в зоне погрузки постоянно уменьшается, что приводит к снижению производительности экскаватора и требует дополнительных объёмов бульдозерных работ. Поэтому наиболее рациональной при рыхлении горизонтальными слоями является подъуступная схема, при которой разрыхленная порода сталкивается бульдозером по выположенному откосу на подошву уступа, где и производится её погрузка в транспортные средства (рис 6).
При рыхлении наклонными слоями откос уступа выполаживается до 20-25 о , что позволяет значительно увеличить производительность рыхлителей и бульдозеров.
V з
Рис. 6 — Схема производства добычных работ с применением рыхлителей: а — разработка уступа наклонными слоями; б — разработка уступа горизонтальными слоями с нормальным откосом уступа; в — то же, с выположенным откосом; 1 — экскаватор; 2 – бульдозер; 3 — погрузчик
Для рыхления мёрзлых откосов уступов необходимо провести их выполаживание до угла 20 о . Рыхление верхней площадки уступа производится поперечными ходами с предварительным созданием вдоль фронта работ зоны ослабления мёрзлого массива, которая выполняется заездами рыхлителя продольными параллельными полосами и служит для снижения усилия при заглублении зуба. Рыхление откосов осуществляется в направлении уклона по мере понижения уступа. Разрыхленная порода очередного слоя бульдозером транспортируется к забою экскаватора. На работах по рыхления и транспортированию пород применяем бульдозерно-рыхлительный агрегат. Схема ведения работ приведена на рисунке 7.
Расчёт производительности рыхлителя
Выполним расчёт производительности бульдозерно-рыхлительного агрегата ДЗ-35С.
Определим время на рыхление мёрзлых пород в пределах одного заезда
, мин;
t з , tв
t р –
,мин;
где В – ширина верхней площадки уступа, м;
H у
α – угол откоса уступа, град;
υ р
мин.
мин.
Рассчитаем время заезда рыхлителя на новую борозду
, мин;
t м , tп
t д
, мин;
υ ХХ
мин.
мин.
Определим часовую производительность рыхлителя
, м3 /час;
k и
м3 /час;
В пределах подготавливаемого блока объём рыхления мёрзлых пород равен
,м3 ;
H м
тыс.м3 .
Определим время необходимое для рыхления мёрзлых пород в блоке
ч.
Расчёт производительности бульдозера
Определим время цикла бульдозера
L н
L г
υ н
υ г
t п
с.
Определим объём призмы волочения перемещаемой бульдозером
h о
a – угол откоса развала, град.
м3 .
Определим часовую производительность бульдозера по формуле
Т ц
V – объём призмы волочения, м3 ;
k в
k р
м3 /час.
Определим время необходимое для перемещения мёрзлых пород в блоке
ч.
Время необходимое для подготовки пород к выемке в границах рассматриваемого блока составит
ч.
Для других бульдозеров-рыхлителей расчёт производительности выполнен аналогично, результаты расчётов приведены в таблице 4.
Расчёт производительности бульдозеров-рыхлителей
Таблица 4
| Наименование показателя | ед. изм | Тип бульдозерно-рыхлительного агрегата | ||
| ДЗ-35С (150 кН) | ДЗ-94С (250 кН) | ДЗ-141ХЛ (350 кН) | ||
|
Рыхление блока |
||||
|
Tрз |
мин | 1,71 | 1,57 | 1,16 |
|
tр |
мин | 1,46 | 1,32 | 0,91 |
|
TХХ |
мин | 1,62 | 1,51 | 1,18 |
|
tд |
мин | 1,17 | 1,05 | 0,73 |
|
Qр |
м 3 /ч |
59,8 | 131,6 | 303,5 |
|
Vр |
м 3 |
29 400 | ||
|
Tбр |
ч | 492 | 223,4 | 96,7 |
|
Сталкивание пород |
||||
|
Tц |
с | 449 | 336 | 285,6 |
|
V |
м 3 |
6,9 | 12,5 | 16,7 |
|
Qб |
м 3 /ч |
31,9 | 77,2 | 121,4 |
|
Tбб |
ч | 921,6 | 380,1 | 242,2 |
|
ТП |
ч | 1413,6 | 603,5 | 338,9 |
Расчёт затрат на механическое рыхление пород
Затраты на механическое рыхление мёрзлых пород выполним на основании расчёта стоимости одного машино-часа работы бульдозера. В общем случае в данном расчёте рассматриваются
З ОТ
- амортизация ( А );
З ГСМ
З ТР
З ЗЧ
З МЛ
З ПР
,
С Б
к Р = 1,2
к л = 1,3
Д = 1,4
П = 1,4
- единый социальный налог (к с = 1,268)
T ОК = 7 лет
Ц ДТ
Затраты на текущий ремонт для гусеничной техники в среднем составляют 20% от величины амортизационных отчислений, т.е
Стоимость запасных частей в среднем составляет 30% от величины затрат на текущий ремонт оборудования, т.е
Стоимость малоценных предметов принимается в размере 10% от величины затрат на текущий ремонт оборудования, т.е
Величина неучтённых затрат принимается в размере 20% от суммы затрат на эксплуатацию оборудования
Определим сумму затрат на рыхление мёрзлых пород бульдозером-рыхлителем ДЗ-35С
| Введение Открытый способ разработки полезных ископаемых является наиболее перспективным в технологическом, экономическом отношениях, благодаря …
Высоты разрабатываемых уступов , физико-механические свойства пород и структура механизации смежных процессов позволяют применять для вскрышных работ гидравлический экскаватор ЭГ-5 … Угол откоса отвальных уступов обычно равен углу естественного откоса пород , размещаемых в отвале. |
Раздел:
Тип: дипломная работа |
| I Данные по проекту: 1. Протяженность штрека 850 м. 2. Угол падения жилы 18о 3. Штрек проводится из штольни =250м. Характеристика пород Наименование …
Вторая фаза наступает, когда качество дробления породы снижается настолько, что погрузка производится с применением ручного труда — предварительного рыхления , подкидки породы … где kp — коэффициент разрыхления пород , равный 1,5 — 2; kкр — коэффициент, учитывающий крупность кусков породы и ее физико-механические свойства (при крупности кусков до 300 мм … |
Раздел:
Тип: реферат |
| Министерство общего и профессионального образования ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕ Открытые горные работы наименование кафедры …
Бульдозеры применяться при заработки талых и мерзлых пород до V категории и после предварительного механического или буровзрывного рыхления . Рыхление мерзлых пород тяжелыми навесными рыхлителями ведут послойно взаимно перпендикулярными проходками на глубину 40 см. |
Раздел:
Тип: реферат |
| РЕФЕРАТ «Проект разработки Олимпиадинского золоторудного месторождения на примере участка Восточный» Дипломный проект содержит 150 страниц, 23 …
Исходя из геологического строения прибортового массива и пространственной ориентировки природных систем трещин, для условий карьера «Восточный» принятые в проекте углы откосов … Поскольку результирующий угол откоса отвалов 15-26 град. намного меньше естественного устойчивого угла откоса отсыпаемых пород 36-37 град., при этом угол наклона основания не … |
Раздел:
Тип: дипломная работа |
| Кафедра открытых горных работ Курсовая работа по дисциплине основы горного дела Специальность: 130403 Открытые горные работы Основные технологические …
Она зависит от степени разрыхления породы , ее кусковатости и характеризуется сцеплением kз (связи природного характера), зацеплением к3 (связи механического характера разрушения) и … Механическое рыхление пород , осуществляется специальными рыхлителями (см. раздел 2.13).
|
Раздел:
Тип: реферат |
