Математическое моделирование бестранспортной системы разработки при открытых горных работах | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 16 ноября, печатный экземпляр отправим 20 ноября.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №43 (542) октябрь 2024 г.

Дата публикации: 26.10.2024

Статья просмотрена: 1 раз

Библиографическое описание:

Аргимбаев, К. Р. Математическое моделирование бестранспортной системы разработки при открытых горных работах / К. Р. Аргимбаев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2024. — № 43 (542). — С. 20-22. — URL: https://moluch.ru/archive/542/118702/ (дата обращения: 07.11.2024).



Бестранспортная система разработки при открытых горных работах предполагает, что перемещение горной массы осуществляется без использования традиционного транспорта, а с применением экскаваторов. Математическое моделирование этой системы позволяет оптимизировать процессы добычи полезных ископаемых, снизить затраты и увеличить производительность карьера.

В статье приведено математическое моделирование бестранспортной системы разработки, которое может быть использована для решения практических задач.

Ключевые слова: вскрышной экскаватор, отвальный экскаватор, вторичный отвал, нижний уступ, первичный отвал, бестранспортная система разработки.

Разработка бестранспортных систем находит широкое применение в современных открытых горных работах благодаря своей эффективности и снижению затрат на транспортировку горных масс [1,2]. Однако для достижения успеха таких систем требуется совершенная оптимизация всех этапов работы. Математическое моделирование играет ключевую роль в этом процессе, позволяя спрогнозировать производительность, минимизировать затраты и повысить ее [3,4].

Эта система в зависимости от применяемой схемы экскавации подразделяется на:

– простую с непосредственной перевалкой породы в отвал вскрышным экскаватором;

– усложненную без подвалки пласта полезного ископаемого;

– усложненную с неполной подвалкой пласта полезного ископаемого;

– усложненную с полной подвалкой пласта полезного ископаемого.

Высота отрабатываемой вскрыши зависит от принятой схемы экскавации, типа и рабочих параметров экскаватора, мощности и угла падения пласта полезного ископаемого, устойчивости пород и конфигурации фронта горных работ [4–7]. Значения предельной высоты вскрышного уступа в зависимости от определяющих ее величин при различных схемах отработки и обоих видах вскрышных экскаваторов. Выражение затрат бестранспортной отработки вскрыши при существующем и намечаемом к выпуску оборудовании имеет вид.

(1)

где - стоимость машино-смены вскрышного экскаватора, руб./см.; и -стоимость и затраты на содержание вспомогательного оборудования, руб. и руб./см.; - коэффициент инвентарного парка вскрышных экскаваторов; - затраты на содержание резервного экскаватора; - затраты на содержание резервного вспомогательного оборудования, руб./см.; - стоимость вскрышного экскаватора; - сменная производительность вскрышного экскаватора, м 3 /см.

Корреляционные связи, с одной стороны, между весом G и опрокидывающим моментом М, с другой —между реакцией опоры N c и М для вскрышных механических лопат имеют вид

При усложнённых бестранспортных системах разработки переэкскавация чаще всего устанавливается на нижнем уступе вторичного отвала (рис. 1). В нормальных условиях перевалке подлежит только часть породы первичного отвала. Для схемы без подвалки пласта полезного ископаемого эта часть первичного отвала составит

, м 3 .

Расчётная схема образования вторичного отвала при бестранспортной системе разработки

Рис. 1. Расчётная схема образования вторичного отвала при бестранспортной системе разработки

Высота вторичного отвала и его верхнего и нижнего уступов варьирует в зависимости от линейных параметров отвальных экскаваторов и устойчивости горных пород. Следовательно, при данной схеме разработки вторично можно перевалить объём, равный

, м 3 ,

где - наибольший радиус черпания отвального экскаватора, м; - наибольший радиус разгрузки отвального экскаватора, м; — ширина хода экскаватора, м; — берма безопасности, м; — расстояние от ходовой части драглайна до нижней бровки верхнего уступа, м.

Следует заметить, что ширина хода драглайна в известно мере является функцией его веса, а следовательно, и рабочих параметров. Однако с ростом последних она изменяется незначительно. В этой связи с достаточной степенью точности можно принять как некоторую постоянную величину, что значительно упростит модель.

Поскольку

, то после элементарных преобразований для варианта работы мехлопаты без подвалки добычного уступа получим

, м(2)

где

;

.

Для схем отработки вскрыши драглайнами без подвалки пласта ископаемого и в случае работы вскрышных экскаваторов с частичной и полной подвалкой пласта выражение (2) сохраняет прежний вид. Коэффициенты и для всех вариантов являются эмпирическими значениями.

Соотношение между производительностью вскрышного и отвального экскаваторов должно быть равно коэффициенту переэкскавация

,

где — ёмкость ковша отвального экскаватора, м 3 ; — угловой коэффициент в линейной зависимости вскрышного экскаватора (для мехлопат , для драглайнов ). Отсюда

, м 3 .(3)

Коэффициенты и приведены соответственно в табл. 7 и 9, приложение 4.

После подстановки выражений (3) и (2) получаем максимальный опрокидывающий момент отвального экскаватора (драглайна) как функцию высоты основного вскрышного уступа

, т м.

С учётом полученного значения расходы на переэкскавацию вскрышных пород драглайном определяются выражением

, руб/м 3 ,

где

;

;

.

Затраты на производство горных работ в случае выбора драглайнов из заданного ряда типоразмеров можно установить по выражению (1). При этом параметры вскрышного экскаватора должны удовлетворять условиям:

, м 3 /см; , м.

В этих условиях ограничения рабочих параметров отвальных экскаваторов имеют вид:

, м 3 /см;

, м;

, м,

где и - высота верхнего и нижнего уступов вторичного отвала, м; — коэффициент переэкскавации; — производительность отвального экскаватора, м 3 /см.

Суммарные затраты на вскрышные работы при усложнённой бестранспортной системе составят:

в случае первичной выемки вскрыши мехлопатами

,руб/м 3 = min;

в случае первичной выемки вскрыши драглайнами

,руб/м 3 = min.

Приведённая выше математическая модель охватывает вариант при усложнённых бестранспортных системах разработки переэкскавации вскрыши и в представленном виде могут быть использованы для решения практических задач и открытых горных работ.

Литература:

  1. Бахтияров А. С. Математическое моделирование в горном деле: Учебное пособие. М.: Изд-во МГТУ, 2005. — 327 с.
  2. Иванов В. Н. Теория и практика разработки мест рождения открытым способом. М.: Недра, 2001. — 468 с.
  3. Зенков М. В. Основы проектирования горных систем с использованием математических моделей. СПб.: Горный университет, 2008. — 412 с.
  4. Калинкин В. П., Николаев А. И. Методы оптимизации производственных процессов на карьерах. М.: Горна
  5. Петров К. И. Разработка бестранспортных систем и их оптимизация. Екатеринбург: У
  6. Лазарев П. А. Методические основы горных работ с применением математических моделей. М.: Академия, 2013. — 356 с.
  7. Сидоров Н. А., Беляков В. И. Моделирование систем управления и разработки месторождений. М.: Недра, 2015. — 310 с.
Основные термины (генерируются автоматически): вскрышной экскаватор, отвальный экскаватор, бестранспортная система разработки, вторичный отвал, нижний уступ, математическое моделирование, первичный отвал, затрата, первичная выемка вскрыши, подвалка пласта полезного ископаемого.


Ключевые слова

вскрышной экскаватор, отвальный экскаватор, вторичный отвал, нижний уступ, первичный отвал, бестранспортная система разработки

Похожие статьи

Задать вопрос