Машины и оборудование для добычи сырья (стр. 1 )

РАЗДЕЛ 1

МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДОБЫЧИ СЫРЬЯ

ТЕМА 1.1: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДОБЫЧЕ СЫРЬЯ.

ПЛАН

1.Способы производства горных работ.

2.Элементы карьера.

3.Оборудование для гидромеханизации карьерных работ.

1 СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ГОРНЫХ РАБОТ

Важными строительными материалами являются цемент, песок, гравий, металлы, древесина, камень, кирпич, стекло, изоляционные и кровельные материалы.

Сырьем для их получения (кроме древесины и других органических веществ) служат минеральные вещества, такие как известняк, кварцит, доломит, полевой шпат, глины, каолины, гипс, мел, слюда и других, которые лежат в недрах земли, полученные для использования и называются полезными ископаемыми.

Работы по извлечению полезных ископаемых из недр земли называются горными.

Полезные ископаемые добывают:

• открытым;

• подземным;

• комбинированным способами.

При открытом способе добычу, погрузку и транспортировку полезных ископаемых ведут на поверхности земли. Выбор способа зависит от физических свойств полезного ископаемого, глубины залегания, прочности слоев залежей и их расположения в пространстве, от объема предполагаемой добычи и имеющихся средств механизации.

Нефть и газ, например, добывают подземным способом, используя скважины. Глубоко расположенные твердые ископаемые добывают в шахтах. Большую часть сырья для производства строительных материалов, добывают открытым способом в карьерах.

Карьером называют совокупность открытых горных выработок, оборудованных для добычи полезных ископаемых и которые являются составной частью производственно-хозяйственной единицей - предприятие, цех или участок.

ОТКРЫТЫЙ СПОСОБ добычи ископаемых, по сравнению с подземным (шахтным) имеет следующие преимущества:

в 3 ... 4 раза большую производительность труда при меньшей (в 2 ... 3 раза) себестоимости добытого материала (благодаря применению мощных машин и оборудования для добычи и транспортировки); лучшие условия труда, меньший травматизм; возможность более быстрого строительства и ввода в эксплуатацию карьера, по сравнению с шахтой. можно эффективно использовать мощные технические средства - экскаваторы, бульдозеры и скреперы, гидромониторы, механизированный процесс добычи и транспортировки полезных ископаемых и пустых пород.

К недостаткам открытого способа относят:

большой объем выемки и перемещения пустых пород (вскрышные работы), приведение больших участков земли в непригодное к дальнейшему использованию состояние, зависимость работ от климатических условий.

При добыче полезных ископаемых открытым способом в карьере, как правило, в то же время выполняют два вида работ:

1) вскрышные работы;

2) добыча полезных ископаемых.

Вскрышные работы заключаются в удалении слоя пустой породы (вскрыши), прикрывающий полезные ископаемые. Эта пустая порода содержит растительный слой, наносы, выветренный слой полезных ископаемых. Объем вскрышных работ может расти по мере разработки месторождения при наклонном размещении слоя полезных ископаемых. Вскрышные работы опережают добывающие.

2 ЭЛЕМЕНТЫ КАРЬЕРА

Карьер - выемка, которая служит для разработки полезных ископаемых открытым способом.

Месторождение (или часть), разрабатываемая карьером, называется карьерным полем. Оно разделяется в процессе разработки на горизонтальные слои. Каждый вышележащий слой отрабатывается с опережением по отношению к нижележащему. В результате этого слои приобретают ступенчатую (уступную) форму. Слой толщи горных пород, разрабатываемый самостоятельными средствами выемки и транспорта, называют уступом. Иногда уступ разделяют по высоте на подуступы, которые разрабатываются самостоятельными средствами выемки, но обслуживаются общим для всего уступа транспортом.

Основными элементами уступа являются: верхняя и нижняя площадки, откос, угол откоса бровки уступа и забой уступа (рис. 1). Верхняя горизонтальная часть поверхности уступа называется верхней площадкой, а нижняя — нижней площадкой.

Площадки уступа ограничивают уступ по высоте. Откос уступа — наклонная (иногда вертикальная) плоскость, ограничивающая уступ от выработанного пространства.

Угол, образуемый откосом уступа и горизонтальной плоскостью, называется углом откоса уступа. Линии пересечения откоса уступа с верхней и нижней площадками называются соответственно верхней и нижней бровками уступа.

Расстояние по вертикали между нижней и верхней площадками называют высотой уступа. Она выбирается с учетом физических свойств разрабатываемых пород и применяемого оборудования. Угол откоса уступа определяется устойчивостью горных пород и изменяется в широких пределах — от 40 до 80°.

Часть уступа по его длине, подготовленная для разработки, называется фронтом работ уступа. Суммарная протяженность фронта работ уступов составляет фронт работ карьера.

Площадки уступа, на которых располагают выемочное оборудование (буровое, добычное, транспортное), называют рабочими площадками (рис.2). В отличие от рабочих не рабочие площадки оставляются с целью повышения устойчивости откосов карьера.

Поверхность уступа, являющаяся объектом горных работ и перемещающаяся в результате этих работ, называется забоем уступа. Им, как правило, является его торец. В отдельных случаях забоем уступа может быть его откос или верхняя рабочая площадка.

В результате перемещения забоя производится отработка горных пород в виде полос, называемых заходками.

Часть заходки по ее длине, разрабатываемая самостоятельными средствами отбойки и погрузки, называют блоком.

Боковые поверхности, ограничивающие карьер, называют бортами карьера. Различают рабочий и нерабочий борта карьера.

Рабочим называют борт, на котором ведутся горные работы, а нерабочим — борт, на котором горные работы уже не производятся. Нижнюю, обычно горизонтальную, поверхность карьера называют дном карьера.

При решении вопроса о выборе способа разработки, а также определении целесообразной конечной глубины карьера производят технико-экономические расчеты, при которых используют такой показатель, как коэффициент вскрыши. Последний представляет отношение количества пустых (вскрышных) пород, удаляемых при открытой разработке месторождений, к единице добытого полезного ископаемого. Используя этот показатель, а также учитывая стоимостные показатели добычи полезного ископаемого подземным и открытым способом, можно определить целесообразность применения открытого способа разработки.

Рисунок 1 –Основные элементы уступа и рабочая площадка уступа

Для более эффективного использования оборудования уступы и отвалы (места складирования пустых пород) следует располагать так, чтобы как наиболее сократить транспортные пути и использовать природные наклонности рельефа местности. Для укладки пустой породы лучше использовать выработанное пространство карьера.

3 СПОСОБЫ РАЗРАБОТКИ ГОРНЫХ ПОРОД И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

В природе не существует двух одинаковых месторождений полезных ископаемых - все они разные. Природные условия характеризуются геологией, топографией поверхности, гидрогеологией, сейсмологией и климатом. Каждое месторождение имеет свой генезис, т. е. происхождение и развитие на протяжении миллионов лет, поэтому все месторождения разные. Несмотря на это все месторождения можно сгруппировать и классифицировать по определенным признакам - например по форме рудного тела.

По форме рудного тела месторождения разделяют на: пластовые, пластообразные, трубообразные, столбообразный, линзовидные, жильные, штокверковые, гнездоподобные, сложной формы и россыпи.

Пластовые - ограничены от вмещающих пород более менее параллельными плоскостями, то есть имеют плитоподобную форму и относительно постоянную мощность. Имеют преимущественно осадочное происхождение

Пластообразные - отличаются от пластовых менее выдержанной формой и мощностью, имеют разные углы падения. Характерным представителем месторождений этой формы большинство месторождений Кривбасса.

Столбообразный - при значительном размере по падению (в глубину) имеют небольшие размеры по простиранию. Разновидностью столбообразных месторождений является трубообразные, которые в горизонтальном сечении имеют эллиптическую форму (кимберлитовые трубки)

Линзовидные - имеют четко выраженную форму линзы, то есть округлую или овальную форму с меньшей мощностью по краям, имеют разные размеры и углы падения.

Жильные - разделяют на простые и сложные. Простая жила - это одиночное рудное тело, сложная - это совокупность сближенных жил и множества прожилок. Среди простых жил можно выделить: плитоподобные, рубцовые и линзовидные. Среди сложных - сетевые, веточные и седловидные, форма жил зависит от трещин в земной коре.

Штокоподобные рудные тела имеют большие размеры неправильной формы. Иногда такие тела называют массивами.

Гнездоподобные имеют маленькие размеры, и каждое рудное тело отдельно не имеет промышленного значения.

Россыпи - горизонтальные пластообразные рудные тела небольшой мощности.

Вскрышные работы и добыча полезных ископаемых в карьерах осуществляют механическим, гидромеханическим и взрывным способами. Выбор соответствующих средств механизации зависит от объема работ, условий залегания добываемой горной породы и ее физико-механических свойств, которые характеризуются прочностью, вязкостью, упругостью, хрупкостью, трещиноватостью, пухлостью, устойчивостью, удельным и объемным весом.

По добываемости горные породы разделяют на шесть групп: по две группы для сыпучих, связных и скальных.

По степени прочности - на десять - от очень крепких (I группа) до сыпучих и плывунов.

Добыча горных пород отражается также и в классификации по единым нормам и расценкам, по которым горные породы объединены в 16 групп - от песка (I группа) до базальта.

По трудности разработки – 6

І - песок, супесь, растительный грунт, торф. II - легкий и лессовидный суглинок, мелкий и средний гравий, супесь и растительный грунт, смешанные с щебнем и галькой, мягкая влажная или распущеная глина. III - маслянистая мягкая глина, суглинок твердый, гравий большой, галька мелкая, щебень крупностью 15 ... .40мм. IV - жирная глина и тяжелый суглинок с примесью щебня, суглинок твердый с щебнем или галькой, сланцеватая глина, галька крупная, конгломераты. V - плотный затвердевший лес, металлургические шлаки, мягкий НЕ выветренный мергель, мягкие меловые породы, твердая кар бонна глина, нетвердые сланцы, мел, гипс, песчаники и мягкие известняки, предварительно разрыхлен мерзлые породы. VI - ракушечники и конгломераты, сланцы, твердые известняки, песчаники и мергель средней прочности, очень твердые мел, опоки и гипс. VIІ, VIІ - хорошо высаженные скальные и мерзлые породы (куски не более 0,3 ширины ковша).

3.ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ КАРЬЕРНЫХ РАБОТ