Введение к работе
Актуальность работы. Анализ публикаций по технологии открытых горных работ показывает, что сегодняшнее положение в карьерах предопределяет широкое внедрение циклично-поточной технологии (ЦПТ). ЦПТ требует внедрения промежуточного звена-бункера, обеспечивающего независимую работу смежных процессов. Вместе с тем в печати отсутствуют материалы по исследованию и выявлению закономерностей движения горной массы в бункере при различных режимах загрузки и выгрузки горной массы во взаимосвязи с параметрами выемочно-погрузочных машин и транспортных средств и их влиянием на окружающую среду. На кафедре горного дела РУДН была утверждена и принята к исполнению госбюджетная тематика по разработке новых технологических решений и технических средств добычи полезного ископаемого открытым спосо-бом.("Разработка и обоснование концепции эффективной технологаи открытой разработки полезных ископаемых с учетом ресурсосбережения и экологии." №113710) Изложенные в диссертации материалы исследований технологии выемочно-погрузочных работ в забое являются результатами изыскания и обоснования прежде всего рациональных режимов работы бункера, которые ранее не исследовались, но являются весьма важным звеном в ЦПТ открытых горных работ: геометрических параметров бункерной установки и его принципиальных конструктивных решений во взаимосвязи со смежными технологическими процессами и экологическим воздействием.
В карьерах бункерные установки применялись и применяются из условия приёма одного-двух думпкаров или 3-5 ковшей экскаватора. При этом не учитываются особенности работы
последующего транспорта, рациональности и полноты его загрузки, не установлены оптимальные или рациональные геометрические параметры бункера и бункерной установки, обеспечивающих устойчивую работу технологического комплекса. Поэтому обоснование режимов загрузки и истечения горной массы из бункерной установки, её рациональных параметров и конструкции во взаимосвязи с выемочно-погрузочным и транспортным оборудованием при рациональном, использовании природных ресурсов, а также экологическими факторами является актуальной научной задачей.
Идея работы заключается в том, что при определении параметров технологии открытых горных работ с применением бункерных установок должны учитываться режимы заполнения и истечения горной массы из бункера, крупность частиц загружа-емо-разгружаемой горной массы, соотношение размеров выпускного устройства и максимального размера куска, геометрических параметров бункера и техническими средствами его заполнения, влияние технологии выемочно-погрузочных работ с использованием бункеров на экологию карьера и прикарьерных площадей.
Цель работы. Выявить влияние режимов заполнения бункера и истечения из бункера горной массы в транспортное средство на параметры бункерной установки, а также установить закономерности движения горной массы по откосу разрабатываемого уступа, позволяющие разрабатывать уступы в заданных объёмах при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах и значительном снижении выброса пыли в атмосферу карьера.
Задачи исследований. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
Провести анализ и обобщение основных технологических схем горных работ в карьере с использованием бункерных установок;
-
Выявить и обобщить принципиальные конструктивные решения бункерных установок и границы их применения;
-
Исследовать влияние режимов загрузки бункеров, крупности частиц загружаемой горной массы, параметров бункеров на режимы истечения из бункера;
-
Обосновать рациональность и экономичность использование бункерных установок при безэкскаваторной разработки уступов.
Методы исследования. Обобщение и анализ публикаций (при решении первой и второй задач), физическое и математическое моделирование (при решении третьей задачи), метод вариантов (при решении первой, второй и четвертой задач). Научные положения, выносимые на защиту:
1. Принципы группирования технологических схем производства
работ в карьере с использованием бункерных установок. Клас
сификация бункеров, используемых на открытых горных рабо
тах.
-
Экспериментальное обоснование сегрегации загружаемой горной массы в бункерах различных форм и размеров. Обоснование влияния действующего коэффициента неравномерности горной массы, формы и места загрузки бункера на истечение горной массы из бункера.
-
Экспериментальное обоснование соотношения размера выпускного отверстия к максимальному куску 6,6 и более, которое не оказывает влияния на возможность зависания сухой горной массы в бункере.
4. Теоретическое обоснование снижения негативного воздействия открытых горных работ на окружающую среду при безэкскаваторной погрузке взрываемой горной массы. Апробация работы. " Первый Съезд гидромеханизаторов России". М., 1998. XXXII, XXXIII, XXXTV Научно-технические конференции инженерного факультета РУДН. М., 1996, 1997, 1998. VIII Международное совещание работников нерудной промышленности. М., 1996.
Достоверность научных положений. Высокая сходимость результатов экспериментов с расчётными значениями параметров истечения и загрузки горной массы в бункере, использование большого количества публикаций, явившихся основанием предложенной классификации, многофакторными и полномасштабными экспериментами в безразмерных и масштабных величинах, математической обработкой результатов экспериментов по нескольким, методикам с использованием компьютерной техники (программ EXCEL и MATCAD ) и их высокой сходимостью. Научное значение работы.
в выявлении сегрегации во время загрузки бункера горной массой;
в теоретическом обосновании параметров бункерной установки;
в разработке методики расчета параметров бункерной установки, режимов загрузки и истечения горной массы из бункера на основе многофакторного и полномасштабного экспериментов;
в обосновании резкого снижения выброса пыли в атмосферу за счет рационального сочетания безэкскаваторной разработки забоя и бункерных установок.
Практическое точение работы состоит:
в значительном снижении негативного воздействия на окружающую среду предлагаемых технологических и технических решений;
снижении удельных затрат энергии, труда, материалов, достигаемом при применении предлагаемых решений;
разработке методики расчета технологии, параметров бункеров и режимов загрузки и истечения горной массы из бункера, что повышает мобильность перемещения, производительность и экономичность работы призабойного оборудования.
Реализация выводов и рекомендаций работы: выводы и рекомендации включены в читаемые студентам дисциплины и приняты к внедрению проектировщиками института Центргапроруда. Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано одиннадцать работ.
Объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 219 страниц машинописного текста, 90 рисунков, 36 таблиц, списка использованной литературы из 159 наименований и 1 приложение.