ОБОСНОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА РАЗРЫХЛЕНИЯ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ГОРНЫХ МАШИН

УДК 622

Цой Б.В.

магистрант кафедры металлургии и горного дела Рудненский индустриальный университет

ОБОСНОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА РАЗРЫХЛЕНИЯ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ГОРНЫХ МАШИН

Аннотация: в работе рассматривается влияние коэффициента разрыхления на производительность экскаваторов в горной промышленности. Также рассматривается понятие коэффициента разрыхления, который определяется отношением объема разрыхленной горной породы к ее полному объему. Сравнение современных и традиционных методов определения коэффициента разрыхления.

Ключевые слова: коэффициент разрыхления, состояние грунта, лабораторные приборы, оптимизация горных работ.

Коэффициент разрыхления (Кр) - это отношение объема горной породы в разрыхленном состоянии к объему этой же породы в целике, без учета пустот и промежутков между частицами. Он выражает, насколько порода раздроблена или разрыхлена.

Понятие коэффициента разрыхления впервые было введено в горной промышленности в связи с необходимостью оценки плотности горных пород перед их разрывом или разрушением.

Взаимосвязь между коэффициентом разрыхления и экскаваторными работами очень важна в горном деле и строительстве. Коэффициент разрыхления определяет степень уплотнения или компактности горного материала и влияет на производительность и эффективность экскаваторных работ.

Чем выше коэффициент разрыхления, тем сложнее для экскаватора перемещать

и добывать горный материал. Разрыхленный материал содержит больше пустот и воздуха, что увеличивает сопротивление и снижает производительность экскаватора.

При более высоком коэффициенте разрыхления грунта или горного массива, экскаватор может захватывать меньше материала за один цикл работы, что также влияет на общую производительность [1, с. 358].

Работа с разрыхленным материалом может потребовать больше времени и ресурсов, что может повысить экономические затраты на экскаваторные работы.

При работе с более разрыхленным материалом, экскаватор и другие машины могут подвергаться большему износу из-за увеличенного сопротивления и неравномерной нагрузки.

Изучение физических свойств горных пород и их поведения в различных условиях ведется уже давно. С развитием науки и технологий стали появляться методы измерения коэффициента разрыхления, которые позволили более точно оценивать этот параметр.

В горном деле коэффициент разрыхления стал одним из ключевых показателей при планировании и проведении работ по добыче полезных ископаемых. Он помогает определить оптимальные условия для взрывных работ, оптимизировать процессы дробления и дробления породы, а также оценить стабильность выработок и устойчивость горных массивов.

Со временем методы измерения и расчета коэффициента разрыхления стали более точными и эффективными благодаря применению современных технологий, компьютерного моделирования и математических алгоритмов. Это позволяет инженерам и горнякам принимать более обоснованные решения при работе с горными породами и повышать эффективность добычи полезных ископаемых [2, с. 567]

Появились более современные методы определения коэффициента разрыхления.

Фортометрикс (Formometry) - это метод, используемый для измерения формы и размеров частиц материала с целью анализа их физических характеристик. Этот метод основан на обработке изображений и анализе формы объектов, что позволяет получить информацию о структуре и свойствах материала.

Фортометрикс основан на использовании цифровой обработки изображений для анализа формы и размеров частиц. Сначала производится съемка изображения объекта (например, горной породы или другого материала) с помощью камеры или другого оптического оборудования. Затем изображение обрабатывается с использованием специальных программных средств для анализа формы и размеров частиц.

Фортометрикс позволяет измерять различные параметры, такие как длина, ширина, площадь, периметр, объем и другие характеристики частиц. На основе этих данных можно оценить такие важные параметры, как коэффициент разрыхления, плотность укладки частиц, гранулометрический состав и т. д.

Фортометрикс широко используется в различных отраслях промышленности и науки. В горной промышленности он может быть полезен для анализа гранулометрии горных пород, определения размеров и формы зерен, оценки коэффициента разрыхления и других параметров материала. Также этот метод применяется в медицине, материаловедении, биологии и других областях Для проведения анализа методом фортометрикс часто используются специализированные программные средства. Эти программы позволяют автоматически обрабатывать изображения, извлекать характеристики частиц и предоставлять результаты анализа в удобной форме для дальнейшей интерпретации.

Фортометрикс обладает рядом преимуществ, таких как высокая точность измерений, возможность анализа большого количества частиц за короткое время, автоматизация процесса анализа и возможность получения подробной информации о структуре материала.

Например, есть Fritsch Апа^ейе - серия лабораторных приборов, предназначенных для анализа размера частиц и структуры материалов. Они разрабатываются и производятся немецкой компанией

Апа^ейе 28 предназначена для определения коэффициента разрыхления. Этот прибор обладает возможностью анализа размера частиц в широком диапазоне от нанометров до миллиметров и может использоваться для измерения как твердых материалов, так и жидких суспензий. Апа^еИе 28 обеспечивает точные измерения размеров частиц, их формы и распределения по размерам, что позволяет определить коэффициент разрыхления материала. [3]

Рис. 1. Прибор «Апа1увеА:е 28»

Указанный прибор обладает высокой точностью и широкими возможностями, но стоит довольно дорого. Кроме того, существуют более простые и доступные методы для определения коэффициента разрыхления.

Коэффициент разрыхления можно определить по соотношению между объёмным и насыпным весами. [4, с. 45-48] Объёмный вес породы в массиве

У=Рм/Ум,

где Рм - вес породы в массиве, Н, V м - объём породы в массиве, м3.

Международный научный журнал «ВЕСТНИК НАУКИ» № 3 (72) Том 5. МАРТ 2024 г. Насыпной вес породы

Ун=Рн/Ун,

где Рм - вес породы в разрыхленном состоянии, Н, V м - объём породы в разрыхленном состоянии, м3. В свою очередь объёмы породы в массиве и разрыхленном состоянии

Vм =Рм/у, Vн =Рн/ Ун

Тогда

kp=V н^ м,

Таблица 1. Результаты измерения коэффициента разрыхления горных пород.

Номер образца Результаты измерений Результаты вычислений

Р, Н Ос, Н V, м3 кр

1 0.250 0.01 0.000104 1.10

2 0.260 0.01 0.000104 1.15

3 0.270 0.01 0.000104 1.20

4 0.280 0.01 0.000104 1.25

5 0.290 0.01 0.000104 1.28

6 0.300 0.01 0.000104 1.30

7 0.310 0.01 0.000104 1.35

Рис. 2. График по результатам измерения коэффициента разрыхления горных пород.

Коэффициент разрыхления является важным параметром для оценки состояния грунта и его подготовленности к различным технологическим процессам, таким как экскавация или перевозка.

Изменение коэффициента разрыхления может оказывать значительное влияние на производительность и эффективность работы горных машин, так как разрыхленный грунт может лучше поддаваться действию механических устройств и быстрее обрабатываться.

Для точной оценки влияния коэффициента разрыхления на производительность экскаватора и других горных машин требуется проведение более детальных исследований, включая эксперименты с реальными грунтовыми образцами и механическими моделями.

Таким образом, коэффициент разрыхления играет важную роль в понимании и оптимизации работы горных машин и других технологических процессов в горной промышленности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Ржевский В. В., Новик Г. Я. Основы физики горных пород. - М.: Недра, 1984.С. 358;

2. Свойства горных пород и методы их определения. / Под ред. Протодъяконова М. М. - М.: Недра, 1969. C 567;

3. [Электронный ресурс] URL: https://www.fritsch.com.ru/ Кузьмин С.Л. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Физика горных пород» Рудный, РИИ, 2022. С. 45-48

Tsoi B.V.

Rudnensky Industrial University

SUBSTANTIATION OF INFLUENCE OF LOOSENING COEFFICIENT ON PRODUCTIVITY OF MINING MACHINES

Abstract: the paper examines the effect of the loosening coefficient on the productivity of excavators in the mining industry. The concept of the loosening coefficient is also considered, which is determined by the ratio of the volume of loosened rock to its total volume. Comparison of modern and traditional methods for determining the loosening coefficient.

Keywords: loosening coefficient, soil condition, laboratory devices, optimization of mining operations.