Оптимизация параметров площадок для размещения передвижных дробильно-перегрузочных установок

нию коэффициента запаса. Отрабатывая очередную заходку, верхний драглайн производит также уборку нижнего навала, созданного нижним драглайном, и заоткоску уступа под проектными углами.

Технико-экономические расчеты при длине фронта горных работ до 1000 м показывают (рис. 2), что по сравнению с традиционными технологическими схемами погрузкой горной массы на промежуточных горизонтах экскаваторами - механическая лопата в железнодорожный и

автомобильный транспорт, предлагаемая схема, за счет значительного сокращения использования транспортного оборудования, уменьшает затраты на расконсервацию временного нерабочего борта до 30%.

При этом увеличивается коэффициент использования рабочего оборудования во времени, что повышает его производительность и уменьшает время на разнос нерабочего борта. Отработка высокими уступами позволяет увеличить угол откоса рабочего борта до 25° (при ширине

рабочей площадки 40 м и высоте уступа 30 м), что уменьшает объемы вскрыши, извлекаемые при расконсервации нерабочего борта на 30^50% [4].

Разработанная бестранспортная технология расконсервации ВНБ карьеров запатентована (Патент №38928А, Украина), а созданное техническое решение передано институту "Кривбасс-проект" для использования при проектировании расконсервации западного борта карьера №1 ОАО "Центральный ГОК".

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Нпколашпн Ю-M, Потапов И.В. Инструментальные наблюдения состояния бортов глубокого карьера и выбор его предельных параметров I Геотехнічна механіка. - Днепропетровск, 2GGG. - Вып. №21. - С. 131-135.

2. Васильев M.B., Яковлев В.Л. Научные основы проектирования карьерного транспорта. - M.: Наука, 1972. - с. б.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------

3. Галустян Э.Л. Геомеханика открытых горных работ. - М.: Недра, 1992. - С. 28-236.

4. Арсентьев А.И, Хохряков В.С., Советов Г.А. и др. Планирование развития горных работ в карьерах. - М.: Недра, 1972. -151 с.

Нпколашпн Ю.М. - доктор технических наук, Криворожский технический университет. Могилевский С.Л. - аспирант, Криворожский технический университет.

© А.А. Чиркин, В.Л.Кантемиров, 2003

УЛК 622.271.3.06:658.527"75"

А.А. Чиркин, В.Л.Кантемиров

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЛОШАЛОК ЛЛЯ РАЗМЕШЕНИЯ ПЕРЕЛВИЖНЫХ ЛРОБИЛЬНО -ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ УСТАНОВОК

Опытные образцы передвижных и самоходных дробильных установок начали применяться на открытых горных работах за рубежом в 50-е годы прошлого века. Их производительность не превышала 250 т/ч, а конструкция имела множество недоработок, выявленных в процессе эксплуатации. К 80-м годам компоновочные схемы передвижных дробильно-перегрузочных установок (ПДПУ) в основном сформировались. Это исполнение блочномодульного типа включает блок бункер - питателя с пластинчатым питателем; блок дробилки и блок разгрузочного конвейера. Блочно-модульная конструкция установки обеспечивается тем, что основные перечисленные узлы монтируются в объемных рам-

ных четырехопорных металлических конструкциях, высокопрочных и хорошо сбалансированных, способных выдерживать значительные статические и динамические нагрузки при дроблении и транспортировании. Работу комплексов обеспечивают вспомогательные механизмы: гусеничные транспортеры грузоподъемностью 600-4000 т, краны на пневмоколесном ходу для ремонта и обслуживания установок максимальной грузоподъемностью до 800 т, и грузоподъемностью на вылете 10 м до 175 т. В некоторых установках в составе блока бункер-питателя используются гидравлические буто-бои, предназначенные для разрушения негабаритов и повышения эффективности дробильных узлов. Узлы дробления установок комплектуются в основном конусными и, реже, щековыми дробилками крупного дробления, предназначенными для переработки крепких пород и руд. Бункер-питатель имеет емкость 100-600 м3, оборудуется пластинчатыми питателями с шириной полотна до 2,5 м и длиной 6-20 м, устанавливается, как правило, на горизонте

установки дробилки под углом до 18°. В бункер-питатель одновременно могут разгружаться два и более большегрузных карьерных автосамосвала. Блок разгрузочного конвейера комплектуется ленточным конвейером в исполнении У1 и предназначен для перегрузки дробленой горной массы от дробилки на систему магистральных ленточных конвейеров. Установки перемещаются с помощью гусеничных транспортеров. Они оборудованы выдвижными платформами, которые могут подниматься и опускаться с помощью гидравлических домкратов. Транспортер подъезжает под раму блок-модуля установки поднимает его на 1-1,5 м и в таком положении перемещает на новое место. Время перемещения блоков установки вместе с системой конвейеров составляет от нескольких часов до нескольких суток.

При отработке карьеров с циклично-поточной технологией (ЦПТ) и использованием передвижных дробильно-перегрузочных установок возникает необходимость в организации площадок для размещения собственно оборудования ПДПУ на горизонте установки, а также маневровых разгрузочных площадок для автосамосвалов. При этом горизонт установки ПДПУ и разгрузочной площадки автотранспорта может быть как совмещенным, так и раздельным в зависимости от компоновочной схемы ПДПУ. Максимальная ширина площадки, таким образом, определяется как сумма ширины площадки для размещения оборудования передвижной дробильной установки и ширины маневровой разгрузочной площадки автотранспорта. Место расположения ПДПУ в карьере зависит от принятой системы разработки. ПДПУ может быть размещена на постоянном борту карьера, в этом случае для создания площадки необходимо разнести часть постоянного борта, либо в рабочей зоне карьера на временно нерабочем участке борта, при этом необходимо предусматривать целики, которые отрабатываются по мере приведения борта в конечное положение. Поскольку при этом дополнительно вовлекаются в переработку большие объемы горной массы (до нескольких миллионов м3) то вопросы оптимизации параметров площадок для размещения ПДПУ имеют большое значение для их эффективного применения.

Необходимым требованием к параметрам площадки для размещения ПДПУ (длине и ширине) является обеспечение оптимального режима выполнения маневровых операций автотранспортом и разгрузку его в бункер при максимально возможной пропускной способности для используемой модели автосамосвала. Погрузочно-транспортное оборудование и передвижная дробильно-перегрузочная установка в схемах ЦПТ работают в тесной взаимосвязи, осложняемой влиянием большой группы факторов случайного характера. В результате воздействия различных факторов (организационного, технологического, технического и др. характера) продолжительность технологических операций значительно отклоняется от средних значений. Поэтому точный аналитический расчет затруднен, а процесс функционирования комплекса оборудования ЦПТ может быть отнесен к категории вероятностных процессов,

которые можно формализовать с помощью элементов теории марковских цепей и массового обслуживания [1]. Основные допущения при анализе рассматриваемой модели: поток требований распределен по закону Пуассона, а длительность поступления требований соответствует показательному. Поток автосамосвалов загруженных горной массой поступает на разгрузочную площадку дробильноперегрузочного пункта, каждый из прибывших автосамосвалов совершает определенные маневровые операции с целью подъезда и установки на место разгрузки у приемного бункера ПДПУ. Для математического описания работы вся система «автосамосвал - разгрузочная площадка - дробильноперегрузочный пункт» разбивается на две самостоятельные, но взаимосвязанные системы массового обслуживания - «автосамосвалы - разгрузочная площадка» и «разгрузочная площадка - дробильноперегрузочная установка». Систему «автосамосвалы - разгрузочная площадка» можно рассматривать как замкнутую систему массового обслуживания с ожиданием, с упорядоченной очередью на обслуживание без преимущества. В качестве обслуживающего прибора рассматривается разгрузочная площадка, а в качестве требований - автосамосвалы. Для упрощения система рассматривается как одноканальная. Система «разгрузочная площадка - дробильноперегрузочная установка» рассматривается как разомкнутая система с потерями и ограниченным числом мест ожидания. В качестве обслуживающего прибора принята разгрузочная площадка, а требования на обслуживание выдвигает дробильноперегрузочная установка, причем местом для ожидания требований является приемный бункер ПДПУ.

Пропускная способность системы «автосамосвалы - разгрузочная площадка» характеризует объем работы, который она может фактически выполнить при заданной интенсивности обслуживания с учетом затрат времени на технические, технологические и организационные перерывы, а также факторы учитывающие вероятностный процесс функционирования системы. Для соответствия работы обеих систем

необходимо выполнение условия Ад > Ц,фп , то есть

расчетная пропускная способность системы «разгрузочная площадка - дробильно-перегрузочная установка» должна быть равна или несколько больше расчетной пропускной способности системы «автосамосвалы - разгрузочная площадка». Если при заданных параметрах системы выше приведенное условие не выполняется, то для уменьшения величины потерь производительности дробильно-перегрузочной установки можно увеличить емкость приемного бункера или количество обслуживающих автосамосвалов. С увеличением количества автосамосвалов изменяется и производительность системы «автосамосвалы - разгрузочная площадка». Поступление автосамосвалов на дробильно-перегрузочный пункт носит случайный характер и у мест разгрузки может образовываться очередь, которая влияет на пропускную способность разгрузочной площадки и соответственно на производительность дробильноперегрузочной установки. Основной характеристикой качества обслуживания является случайная ве-

личина интервала времени между разгрузками. Автосамосвалы разгружаются в приемный бункер-питатель передвижной дробильно-перегрузочной установки, который подает горную массу в дробилку, т.е. в бункере-питателе происходит преобразование дискретного потока горной массы с временным параметром у в непрерывный. Следовательно, после определения параметра у , для конкретного типа разгрузочной площадки и модели автосамосвалов, емкость приемного бункера передвижной дробильно-перегрузочной установки с учетом количества автосамосвалов, которые могут находиться в очереди в ожидании разгрузки, составит

УбД =7кр

где чду - производительность дробильной установки выраженная в размерности кратной грузоподъемности поступающих автосамосвалов; д дпа - дополнительная производительность равная количеству автосамосвалов, которые могут находиться в очереди на

разгрузочной площадке; К р - коэффициент резерва

производительности конвейерного транспорта.

На горизонте установки оборудования передвижной ПДПУ устанавливаются модуль бункер-питателя, модуль дробилки, разгрузочный конвейер и горизонтальный связующий конвейер, подающий горную массу на магистральный наклонный конвейер ЦПТ. С учетом вышеизложенного ширина площадки на горизонте установки определяется из выражения:

В ( "У \

впу = 1,5ВМ + ЬРК +-^ + В,

где £рк - длина разгрузочного конвейера, м; Впк -

ширина промежуточного горизонтального конвейера, м; В - зазор безопасности, м; ВМ - длина модуля дробилки, м.

Для окончательного вычисления ширины площадки на горизонте установки оборудования, необходимо определить геометрические параметры дробильного модуля - длину и ширину. Дробильный модуль представляет собой дробилку установленную на опорной раме (поддерживающей конструкции) и является четырехопорной статической конструкцией. При работе дробилка генерирует колебания, которые передаются на грунт через опорную конструкцию. Следовательно, для устойчивой работы дробилки необходимо определить минимальную площадь опорной рамы, которой будет соответствовать минимальная ширина площадки на концентрационном горизонте для установки дробильного модуля. Дробильный модуль передвижной дробильноперегрузочной установки оснащается, как правило, конусной либо щековой дробилкой крупного дробления. Рабочий режим этих машин сопряжен с большими динамическими нагрузками. Предельно допускаемое значение амплитуды для щековых и конусных дробилок составляет 0,30 мм.

Расчеты параметров модуля дробилки на основе динамической модели, выполненные на ЭВМ для дробилок ЩДП 15x21, ККД 1350/170 и ККД

1500/180, а также конструкторские проработки с учетом размещения необходимого вспомогательного оборудования позволили определить размеры модуля дробилки, которые представлены в табл. 1. Поддерживающая конструкция имеет необходимый проем для заезда гусеничного транспортера, который перемещает модуль дробилки на место установки в карьере. После установки модуля дробилки и его крепления к основанию уступа в проем устанавливается приемный разгрузочный конвейер, на который происходит разгрузка горной массы из дробилки.

В ИГД УрО РАН разработаны компоновочные схемы передвижных дробильно-перегрузочных установок в трехмодульном исполнении ПДПУ-600, ПДПУ-1000, ПДПУ-2000, которые позволяют устанавливать их в рабочей зоне карьера с примыканием к уступу, а также перспективная конструкция дробильно-перегрузочного комплекса в одномодульном исполнении [2]. Ширина площадки для установки бункера-питателя и модуля-дробилки определяется геометрическими параметрами оборудования. Дробилка устанавливается на опорной конструкции, имеющей в плане размеры в зависимости от типа применяемой дробилки крупного дробления и проем необходимый для заезда гусеничного транспортера и размещения разгрузочного конвейера. Бункер-питатель ПДПУ также перемещается с помощью гусеничного транспортера, поэтому он монтируется на опорной раме с теми же габаритами, что и модуль дробилки.

После определения пропускной способности разгрузочной площадки рассчитывается размер безопасного интервала движения между автосамосвалами в зависимости от модели и их среднего числа находящегося в очереди на разгрузку в приемный бункер ПДПУ

Ьрп = пЬа +

где П - среднее число автосамосвалов, находящихся в очереди на разгрузку в приемный бункер передвижной дробильно-перегрузочной установки; Ьа -

длина автосамосвала; ЬБ - безопасный интервал движения между автосамосвалами по разгрузочной площадке.

Ширина площадки на уровне разгрузки автотранспорта - маневровая разгрузочная площадка, зависит от модели используемых автосамосвалов и схемы организации маневровых операций. При этом движение автотранспорта может быть организовано по двум схемам.

1. Сквозной проезд:

а) подъезд автосамосвала к приемному бункеру с любого направления и разгрузка на свободном месте, ширина площадки при этом определяется по формуле:

ВРП = 0$Ьа + Яп + 1,5НД + 2НВ + ВП,

где Нд - ширина проезжей части, м; НВ - высота предохранительного вала, м; Вп - ширина призмы безопасности , 1м; Кп - радиус поворота автосамосвала, м.

ПАРАМЕТРЫ МОАУЛЯ АРОБИАКИ

Параметры модуля дробилки Усл. Ед. Тип дробилки

обозн. изм ЩДП 15x21 ККД 1350/170 ККД 1500/180

1. Геометрические размеры: длина х ширина В х а м 12 х 11 14 х 12 19,8 х 13

2. Масса т т 390 450 670

3. Расстояние от подошвы до центра тяжести г м 7 7 7,5

4. Расстояние от центра тяжести дробилки до верхнего края поддерживающей конструкции Ь м 3 3,5 3,8

б) подъезд автосамосвала с любого направления и разгрузки на противоположном со стороны подъезда месте, ширина площадки в этом случае определяется по формуле:

ВРП = 1,5Н д + НВ + ВП.

2. Тупиковый подъезд. Подъезд только с одного направления и разгрузка на свободном месте, ширина площадки определяется из выражения:

ВРП = 0,8Ьа + ЯП + 0,5Нд + 2 НВ + ВП.

С учетом многовариантного решения задач по расчету параметров площадок под ПДПУ их целесообразно вести с использованием ЭВМ и метода параметрической оптимизации. Задавая различные входные параметры - модель автосамосвала, интенсивность потока, интенсивность обслуживания системы, степень загрузки приборов и определяя пропускную способность каждой подсистемы можно определить оптимальные параметры разгрузочной площадки. В соответствии с предложенной методикой разработаны алгоритм и программа расчета параметров площадок с модульными ПДПУ. Расчеты, выполненные по разработанной методике, позволяют определять рациональные параметры площадок под ПДПУ при различных схемах организации движения, типах и моделях, используемых дробильноперегрузочных установок и автосамосвалов и с учетом вероятностного характера поступления автосамосвалов на разгрузку. Результаты расчетов могут быть использованы при проектировании карьеров для оптимизации транспортной системы и параметров карьерного пространства.

Зарубежный опыт применения передвижных установок в составе комплексов ЦПТ показал возможность достижения с их помощью высокой концентрации производства, улучшение показателей использования горно-транспортного оборудования, обеспечение высокой степени автоматизации производственных процессов, значительное повышение производительности труда и эффективности работы

горнодобывающих предприятий. Так, на железорудном карьере “Сайшен” (ЮАР) только по капитальным затратам ЦПТ выгоднее традиционных схем на 35%; на меднорудном карьере “Майданпек” (Югославия) капитальные затраты на ЦПТ меньше на 3,5 млн. долларов чем при автомобильном транспорте; на медно-молибденовом карьере “Сиерита” (США) экономия эксплуатационных затрат за счет применения ЦПТ с передвижными установками достигает 0,29 доллара на 1 т товарной руды и за 10 лет работы достигнет 120 млн долл. США.

В СССР с конца 80-х годов также прилагались усилия по созданию передвижных установок блочно-модульного исполнения большой мощности на базе отечественных конусных и щековых дробилок. В 1992 г. на производственном объединении “Урал-маш” при участии Института горного дела МЧМ СССР (г. Свердловск) был разработан технический проект передвижной установки ПДПУ-2000 производительностью 2000 т/ч в составе 3-х основных модулей на базе конусной дробилки ККД -1500/180. В то время существовала межотраслевая правительственная программа создания нового отечественного оборудования для открытых горных работ, были определены ведущие заводы изготовители основного и вспомогательного оборудования, согласованы этапы выполнения работ. Однако эта программа в силу известных причин не была реализована. Существует мнение, что такое оборудование неэффективно в условиях экономики России, что справедливо отчасти, если рассматривать в таком качестве использование установок зарубежного производства. Однако улучшение экономической ситуации в России, мировой опыт производства и эффективной эксплуатации оборудования, острая потребность в перевооружении карьеров свидетельствуют о необходимости возобновления работ по созданию полностью отечественных передвижных дробильноперегрузочных установок в блочно-модульном исполнении.

--------------------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бусленко Н.П. Моделирование 2. А.с.1671349 СССР, МКИ В 02 N4625914/33; 3аявл.30.12.88; Опубл.

сложных систем -М.: Наука , 1968.- с21/02. Дробильно-перегрузочный 23.08.91, Бюл^31.-с.28.

356с. комплекс / А.А. Чиркин (СССР).

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------------------------------------------------------------------

Чиркин А.А. - кандидат технических наук, Институт горного дела УрО РАН.

Кантемиров В.Д. — кандидат технических наук, Институт горного дела УрО РАН.