ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГОРНЫХ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ В УСЛОВИЯХРАЗРЕЗА «БАЛАХТИНСКИЙ» СО СПЕЦИАЛЬНОЙ ЧАСТЬЮ«МОДЕРНИЗАЦИЯ БУРИЛЬНОЙ ГОЛОВКИ НБ -1М
|
ВВЕДЕНИЕ 6
1. Технология ведения горных работ 8
1.1 Современное состояние горных работ 8
1.2 Вскрытие карьерных полей 10
1.3 Подготовка полезного ископаемого к выемке 15
1.4. Система разработки и обоснование выбора системы разработки 21
1.5 Отвалообразование 25
2. Механическое оборудование карьера 28
2.1 Выемка пустой породы 28
2.2 Выемка полезного ископаемого 38
3. Карьерный транспорт 47
3.1 Выбор вида транспорта 47
3.2 Формирование комплесков погрузочно-транспортных средств 48
3.3 Физико-математическое моделирование 49
3.4 Анализ полученных данных 56
4. Стационарные машины 57
4.1 Расчёт длины и геометрической высоты
нагнетательного трубопровода 57
4.2 Расчёт необходимой производительности насосной станции, выбор
труб для построения внешней сети водоотливной установки 58
4.3 Выбор насосов 59
4.4. Анализ рабочего режима водоотливной установки 63
4.5 Выбор электродвигателей, определение годовых и удельных затрат
электроэнергии на водоотлив 65
5. Технология ремонта 67
5.1 Исходные данные 67
5.2 Выбор и расчет необходимого количества оборудования 68
5.3 Определение количества и видов ремонтных работ 73
5.4 Расчет численности ремонтного персонала 75
5.5 Расчет станочного оборудования 76
5.6 Проектирование ремонтной базы 77
5.7 Управление механической службой 79
5.8. Виды износов оборудования 80
5.9 Восстановление зубьев ковша экскаватора 82
6. Специальная часть. Модернизация бурильной головки НБ-1М 87
6.1 Повышение эффективности процесса вращательного бурения 87
6.2 Анализ способов повышения скорости бурения и стойкости
инструмента 87
6.3 Разработка математической модели и алгоритма программы
процесса вращательного бурения шпуров 90
6.4 Исследования на математической модели рациональных режимов
бурения по породам, представленным в подготовительном забое 92
6.5 Разработка алгоритма управления и гидрокинематической схемы
бурильной установки 94
6.6 Выбор и обоснование структурной схемы проектируемой бурильной
установки 96
6.7 Расчет привода бурильной головки 97
6.7.1 Выбор и расчет основных конструктивных параметров зубчатого
зацепления 97
6.7.2 Расчет диаметров валов редуктора 102
6.7.3 Проверка зубьев колес по контактным напряжениям 102
6.7.4 Проверка зубчатых колес по напряжениям изгиба 103
6.7.5 Расчет долговечности упорных подшипников 104
6.7.6 Расчет вала на жесткость 105
6.7.7 Проверка шлицевого соединения на срез и смятие 105
6.8 Расчет гидропривода 106
6.8.1 Определение параметров гидромотора 106
6.8.2 Определение параметров гидронасоса и его выбор 107
6.9 Расчет производительности бурильной установки 108
6.10 Расчет на устойчивость 111
6.11 Техника безопасности при обслуживании машины 112
6.12 Разработка основных мероприятий по монтажу, эксплуатации и
ремонту бурильной машины 113
7. Безопасность жизнедеятельности 115
7.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 115
7.1.1 Технические и организационные мероприятия по охране труда 116
7.2 Охрана окружающей среды 121
7.2.1 Анализ промышленных загрязнений окружающей среды 121
7.2.2 Природоохранные мероприятия по защите атмосферы,
гидросферы и литосферы 122
7.3 Правила безопасности 123
7.3.1 Правила безопасности при выемочно-погрузочных работах 123
7.3.2 Правила безопасности при транспортировании горной массы 124
7.4 План ликвидации аварий 125
8. Экономическая часть 127
8.1 Организация и управление производством разреза “Балахтинский”... 127
8.1.1 Организация управления производством и производственная
структура 127
8.1.2 Режим и организация работ 130
8.2 Расчет основных технико-экономических показателей процесса
добычи угля 132
8.2.1. Расчет суммы капитальных вложений и амортизационных
отчислений 132
8.2.2. Организация труда и заработной платы работников разреза 134
8.2.2.1. Расчет численности работников разреза 134
8.2.2.2 Расчет фонда заработной платы работников предприятия 136
8.3. Расчет себестоимости добычи полезного ископаемого 139
8.3.1 Вспомогательные материалы 140
8.3.2 Энергия 141
8.3.3. Основная заработная плата производственных рабочих 142
8.3.4. Отчисления в фонды социального страхования 142
8.3.5. Амортизация 143
8.3.6. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования 143
8.3.7. Цеховые расходы 143
8.4. Расчет экономической эффективности проекта 145
8.4.1. Прибыль и рентабельность 145
8.4.2. Экономическая эффективность проекта 146
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 147
ПРИЛОЖЕНИЯ 148
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 164
1. Технология ведения горных работ 8
1.1 Современное состояние горных работ 8
1.2 Вскрытие карьерных полей 10
1.3 Подготовка полезного ископаемого к выемке 15
1.4. Система разработки и обоснование выбора системы разработки 21
1.5 Отвалообразование 25
2. Механическое оборудование карьера 28
2.1 Выемка пустой породы 28
2.2 Выемка полезного ископаемого 38
3. Карьерный транспорт 47
3.1 Выбор вида транспорта 47
3.2 Формирование комплесков погрузочно-транспортных средств 48
3.3 Физико-математическое моделирование 49
3.4 Анализ полученных данных 56
4. Стационарные машины 57
4.1 Расчёт длины и геометрической высоты
нагнетательного трубопровода 57
4.2 Расчёт необходимой производительности насосной станции, выбор
труб для построения внешней сети водоотливной установки 58
4.3 Выбор насосов 59
4.4. Анализ рабочего режима водоотливной установки 63
4.5 Выбор электродвигателей, определение годовых и удельных затрат
электроэнергии на водоотлив 65
5. Технология ремонта 67
5.1 Исходные данные 67
5.2 Выбор и расчет необходимого количества оборудования 68
5.3 Определение количества и видов ремонтных работ 73
5.4 Расчет численности ремонтного персонала 75
5.5 Расчет станочного оборудования 76
5.6 Проектирование ремонтной базы 77
5.7 Управление механической службой 79
5.8. Виды износов оборудования 80
5.9 Восстановление зубьев ковша экскаватора 82
6. Специальная часть. Модернизация бурильной головки НБ-1М 87
6.1 Повышение эффективности процесса вращательного бурения 87
6.2 Анализ способов повышения скорости бурения и стойкости
инструмента 87
6.3 Разработка математической модели и алгоритма программы
процесса вращательного бурения шпуров 90
6.4 Исследования на математической модели рациональных режимов
бурения по породам, представленным в подготовительном забое 92
6.5 Разработка алгоритма управления и гидрокинематической схемы
бурильной установки 94
6.6 Выбор и обоснование структурной схемы проектируемой бурильной
установки 96
6.7 Расчет привода бурильной головки 97
6.7.1 Выбор и расчет основных конструктивных параметров зубчатого
зацепления 97
6.7.2 Расчет диаметров валов редуктора 102
6.7.3 Проверка зубьев колес по контактным напряжениям 102
6.7.4 Проверка зубчатых колес по напряжениям изгиба 103
6.7.5 Расчет долговечности упорных подшипников 104
6.7.6 Расчет вала на жесткость 105
6.7.7 Проверка шлицевого соединения на срез и смятие 105
6.8 Расчет гидропривода 106
6.8.1 Определение параметров гидромотора 106
6.8.2 Определение параметров гидронасоса и его выбор 107
6.9 Расчет производительности бурильной установки 108
6.10 Расчет на устойчивость 111
6.11 Техника безопасности при обслуживании машины 112
6.12 Разработка основных мероприятий по монтажу, эксплуатации и
ремонту бурильной машины 113
7. Безопасность жизнедеятельности 115
7.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 115
7.1.1 Технические и организационные мероприятия по охране труда 116
7.2 Охрана окружающей среды 121
7.2.1 Анализ промышленных загрязнений окружающей среды 121
7.2.2 Природоохранные мероприятия по защите атмосферы,
гидросферы и литосферы 122
7.3 Правила безопасности 123
7.3.1 Правила безопасности при выемочно-погрузочных работах 123
7.3.2 Правила безопасности при транспортировании горной массы 124
7.4 План ликвидации аварий 125
8. Экономическая часть 127
8.1 Организация и управление производством разреза “Балахтинский”... 127
8.1.1 Организация управления производством и производственная
структура 127
8.1.2 Режим и организация работ 130
8.2 Расчет основных технико-экономических показателей процесса
добычи угля 132
8.2.1. Расчет суммы капитальных вложений и амортизационных
отчислений 132
8.2.2. Организация труда и заработной платы работников разреза 134
8.2.2.1. Расчет численности работников разреза 134
8.2.2.2 Расчет фонда заработной платы работников предприятия 136
8.3. Расчет себестоимости добычи полезного ископаемого 139
8.3.1 Вспомогательные материалы 140
8.3.2 Энергия 141
8.3.3. Основная заработная плата производственных рабочих 142
8.3.4. Отчисления в фонды социального страхования 142
8.3.5. Амортизация 143
8.3.6. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования 143
8.3.7. Цеховые расходы 143
8.4. Расчет экономической эффективности проекта 145
8.4.1. Прибыль и рентабельность 145
8.4.2. Экономическая эффективность проекта 146
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 147
ПРИЛОЖЕНИЯ 148
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 164
Бурение шпуров при ведении горных работ - одна из самых трудоемких и дорогостоящих операций , требующей больших затрат ручного труда. При больших объемах буровых работ для бурения шпуров применяют соответственно шахтные бурильные установки (ШБУ). Интенсивное развитие ТТТБУ приводится на начало 70-х годов , когда появились гидравлические механизмы, значительно потеснившие применявшиеся ранее пневматические машины.
С введением в практику гидравлических бурильных машин ударно - вращательного действия появилась возможность существенно увеличить энергию взаимодействия инструмента с забоем , что позволило повысить скорость бурения по сравнению с пневматическими машинами в 1,5 -2 раза . Дальнейшее повышение энерговооруженности ШБУ , по-видимому , ограничено прочностью и износостойкостью современного бурового инструмента .
Второе возможное направление повышения скорости бурения и , следовательно , производительности ШБУ - рациональное использование имеющихся мощностей путем оптимизации режима бурения , т.е. выбора рационального сочетания параметров режима бурения -частоты и энергии ударов и прочего , позволяющего получить максимальную скорость бурения при минимальном для данных условий износе инструмента .
Бурение в форсированных режимах в перемежающихся различных по физическим свойствам породах требует беспрерывного внимания оператора для поддержания оптимального режима работы и ликвидации часто возникающих аварийных ситуации -заклинивание инструмента , прекращение подачи промывочной воды и т.д.
В связи с изложенным , оператор не может управлять несколькими бурильными машинами , работающими в форсированном режиме , и такие режимы применяют только очень опытные операторы при работе в благоприятных горно-геологических условиях.
Весьма эффективным является вращательный способ бурения. Для некоторых отраслей он является единственным.
Однако в настоящее время возможности, заложенные в бурильных установках , полностью не используются , их реальная производительность все еще не удовлетворяет современным требованиям к скорости проходки и добычи полезных ископаемых. Условия, в которых выполняются
технологические процессы при буровзрывных работах , характеризуются взрывоопасностью среды , ее загазованностью, радиоактивностью, шумов , вибрациями , высокими давлениями при кессонных работах , повышенной температурой на глубоких горизонтах и другими отрицательными факторами. Их неблагоприятное воздействие усиливается с повышением темпов работ и переходом на более глубокие горизонты . Это приводит к снижению производительности и увеличивает опасность для жизни человека.
Добиться дальнейшего прогресса в данной области можно только путем автоматизации. Резервы повышения производительности ШБУ могут быть реализованы переходом к автоматическому управлению ими .
Введение системы автоматического управления процессом бурения (САУБ) позволяет повысить производительность труда бурильщиков за счет снижения числа операторов , управляющих ШБУ, и повышения коэффициента одновременности работы бурильных машин . Машины подобного типа следует отнести к специальным промышленным роботам - буровым роботам .
Современные бурильные установки разрабатывают с применением блочно-модульного принципа . В связи с этим характеристики комплектных машин определяются в первую очередь характеристиками основных узлов и могут широко варьироваться изменением их комплектности .
Исходя из этого целью данного дипломного проекта является повышение эффективности бурения шпуров бурильными установками вращательного действия.
С введением в практику гидравлических бурильных машин ударно - вращательного действия появилась возможность существенно увеличить энергию взаимодействия инструмента с забоем , что позволило повысить скорость бурения по сравнению с пневматическими машинами в 1,5 -2 раза . Дальнейшее повышение энерговооруженности ШБУ , по-видимому , ограничено прочностью и износостойкостью современного бурового инструмента .
Второе возможное направление повышения скорости бурения и , следовательно , производительности ШБУ - рациональное использование имеющихся мощностей путем оптимизации режима бурения , т.е. выбора рационального сочетания параметров режима бурения -частоты и энергии ударов и прочего , позволяющего получить максимальную скорость бурения при минимальном для данных условий износе инструмента .
Бурение в форсированных режимах в перемежающихся различных по физическим свойствам породах требует беспрерывного внимания оператора для поддержания оптимального режима работы и ликвидации часто возникающих аварийных ситуации -заклинивание инструмента , прекращение подачи промывочной воды и т.д.
В связи с изложенным , оператор не может управлять несколькими бурильными машинами , работающими в форсированном режиме , и такие режимы применяют только очень опытные операторы при работе в благоприятных горно-геологических условиях.
Весьма эффективным является вращательный способ бурения. Для некоторых отраслей он является единственным.
Однако в настоящее время возможности, заложенные в бурильных установках , полностью не используются , их реальная производительность все еще не удовлетворяет современным требованиям к скорости проходки и добычи полезных ископаемых. Условия, в которых выполняются
технологические процессы при буровзрывных работах , характеризуются взрывоопасностью среды , ее загазованностью, радиоактивностью, шумов , вибрациями , высокими давлениями при кессонных работах , повышенной температурой на глубоких горизонтах и другими отрицательными факторами. Их неблагоприятное воздействие усиливается с повышением темпов работ и переходом на более глубокие горизонты . Это приводит к снижению производительности и увеличивает опасность для жизни человека.
Добиться дальнейшего прогресса в данной области можно только путем автоматизации. Резервы повышения производительности ШБУ могут быть реализованы переходом к автоматическому управлению ими .
Введение системы автоматического управления процессом бурения (САУБ) позволяет повысить производительность труда бурильщиков за счет снижения числа операторов , управляющих ШБУ, и повышения коэффициента одновременности работы бурильных машин . Машины подобного типа следует отнести к специальным промышленным роботам - буровым роботам .
Современные бурильные установки разрабатывают с применением блочно-модульного принципа . В связи с этим характеристики комплектных машин определяются в первую очередь характеристиками основных узлов и могут широко варьироваться изменением их комплектности .
Исходя из этого целью данного дипломного проекта является повышение эффективности бурения шпуров бурильными установками вращательного действия.
В дипломном проекте рассмотрены вопросы отработки открытым способом месторождения угля, разрез «Балахтинский».
В горной части проекта обоснована структура комплексной механизации, произведены расчеты производственных процессов.
В разделе «Карьерный транспорт» обоснован вид рационального транспорта при помощи программы «Выбор экскаваторно-автомобильного комплекса для карьеров глубинного типа».
В разделе «Стационарные машины» по результатам расчетов был выбран центробежный двухступенчатый насос ЦНС 105-98 для защиты карьера от водопритоков, а также выбран электродвигатель к насосу.
В главе «Технология ремонта» была рассчитана численность ремонтного персонала, рассчитано количество станков для работы, а также запроектирована ремонтная база.
В разделе «Безопасность жизнедеятельности» рассмотрены вопросы охраны недр, восстановления земель, охраны окружающей среды.
В специальной части проекта был рассмотрен вопрос о модернизации бурильной головки НБ-1М. В этот вопрос входило проектирование и расчет частей бурильной головки. В результате расчетов было выявлено, что модернизированная бурильная головка даст производительность в 242 м в смену, вместо стандартной.
В экономической части был определен экономический эффект от принятых проектных решений (прибыль и рентабельность производства). Себестоимость добычи по проекту 1т угля составила 281,02 руб/т., срок окупаемости 1,12 лет.
В горной части проекта обоснована структура комплексной механизации, произведены расчеты производственных процессов.
В разделе «Карьерный транспорт» обоснован вид рационального транспорта при помощи программы «Выбор экскаваторно-автомобильного комплекса для карьеров глубинного типа».
В разделе «Стационарные машины» по результатам расчетов был выбран центробежный двухступенчатый насос ЦНС 105-98 для защиты карьера от водопритоков, а также выбран электродвигатель к насосу.
В главе «Технология ремонта» была рассчитана численность ремонтного персонала, рассчитано количество станков для работы, а также запроектирована ремонтная база.
В разделе «Безопасность жизнедеятельности» рассмотрены вопросы охраны недр, восстановления земель, охраны окружающей среды.
В специальной части проекта был рассмотрен вопрос о модернизации бурильной головки НБ-1М. В этот вопрос входило проектирование и расчет частей бурильной головки. В результате расчетов было выявлено, что модернизированная бурильная головка даст производительность в 242 м в смену, вместо стандартной.
В экономической части был определен экономический эффект от принятых проектных решений (прибыль и рентабельность производства). Себестоимость добычи по проекту 1т угля составила 281,02 руб/т., срок окупаемости 1,12 лет.
