Обоснование конструкции рабочего борта глубоких карьеров при применении экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.21, кандидат технических наук Толипов, Неъматулла Уматуллаевич

• Толипов, Неъматулла Уматуллаевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Толипов, Неъматулла Уматуллаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ОБОРУДОВАНИЯ.8.

1.1. Анализ проблем разработки месторождений полезных ископаемых глубокими карьерами.8|

1.2. Анализ функционирования экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования в глубоких карьерах.

1.3. Цель, задачи и методы исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ РАБОЧЕГО БОРТА КАРЬЕРА НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛНОГО КОМПЛЕКСА ОБОРУДОВАНИЯ.

2.1. Формирование принципов и алгоритма моделирования условий и показателей работы экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования.

2.2. Принципы моделирования развития горных работ.

2.3. Моделирование развития горных работ.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОБОСНОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ РАБОЧЕГО БОРТА ГЛУБОКИХ КАРЬЕРОВ.

3.1. Аналитическое моделирование зависимости производительности экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования от распределения активных и пассивных запасов горной массы.

3.2. Исследование влияния распределения активных и пассивных запасов горной массы на производительность экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования.

3.3. Методика обоснования конструкции рабочего борта карьера.

4. ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ РАБОЧЕГО БОРТА УЧАСТКА "ВОСТОЧНЫЙ" КАРЬЕРА МУРУНТАУ.

4.1. Анализ условий и показателей работы экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования.

4.2. Моделирование развития горных работ.

4.3. Сравнительный технико-экономический анализ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование конструкции рабочего борта глубоких карьеров при применении экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования»

Актуальность работы. В современных условиях отработки месторождений полезных ископаемых открытым способом глубина многих карьеров, в которых применяется экскаваторно-автомобильный комплекс оборудования, нередко превышает 400 метров. Это не предел, так как уже существуют проекты разработки месторождений полезных ископаемых открытым способом до глубины 1000 и более метров. При ведении горных работ в карьерах с такими глубинами количество факторов, которые оказывают влияние на технико-экономические показатели работы экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования, существенно возрастает, причем наиболее значительным из них является рост текущих объемов вскрышных работ, необходимый для поддержания постоянного объема добычи полезного ископаемого.

На многих карьерах из-за необоснованного сокращения текущих объемов вскрышных работ угол наклона рабочего борта карьера существенно увеличился, что привело к сокращению ширины площадок на рабочих горизонтах и недостатку готовых к выемке запасов горной массы на уступах карьера.

Очевидно, что ухудшение условий работы экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования не могло не отразиться на его производительности, однако применяемые на сегодняшний день в практике планирования открытых горных работ и проектирования карьеров нормативы и методики в полной мере этого не учитывают, что приводит к ошибкам на стадии текущего планирования.

Следует отметить, что выполненные ранее исследования в данной области базировались в основном на оптимизации рабочей зоны, а не на том, как наиболее эффективно работать в уже сложившихся условиях. Кроме этого существующие параметры и показатели работы карьера не позволяют в достаточной степени оценивать конструкцию рабочего борта карьера чередование и ширина берм различного назначения), роль которой в этом случае, несомненно, должна возрастать.

Исходя из этого, обоснование конструкции рабочего борта глубоких карьеров в условиях недостатка готовых к выемке запасов горной массы, обеспечивающей повышение эффективности применения экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования, является актуальной научной задачей.

Объектом исследований являются глубокие карьеры с большой по высоте рабочей зоной, в которых применяется экскаваторно-автомобильный комплекс оборудования.

Целью диссертационной работы является установление взаимосвязи между производительностью экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования и конструкцией рабочего борта карьера с большой по высоте рабочей зоной в условиях недостатка готовых к выемке запасов горной массы для обоснования конструкции рабочего борта карьера, обеспечивающей максимальную производительность экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования.

Идея работы заключается в учете движения активных и пассивных запасов горной массы на уступах рабочего борта карьера для установления зависимости производительности экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования от конструкции рабочего борта карьера.

Основные научные положения, представляемые к защите:

1. При одном и том же угле наклона рабочего борта карьера существует такая конструкция этого борта, при которой достигается максимальная производительность применяемого экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования.

2. При обосновании производительности экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования необходимо учитывать распределение активных и пассивных запасов горной массы по уступам карьера, которое зависит от конструкции и параметров рабочего борта.

3. Предложена методика обоснования конструкции рабочего борта глубоких карьеров, обеспечивающая на основе учета распределения активных и пассивных запасов горной массы наиболее эффективное использование экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые установлена зависимость производительности экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования от конструкции рабочего борта карьера, основанная на распределении активных и пассивных запасов горной массы на уступах.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечиваются соответствующей надежностью и представительностью исходных данных; использованием современных компьютерных средств и программных продуктов при моделировании условий работы экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования и движения активных и пассивных запасов горной массы; использованием методов и критериев оценки исходных данных и результатов моделирования, а также эффективности технологических и проектных решений, длительное время успешно применяемых в мировой практике.

Научное значение работы заключается в разработке методики обоснования рациональной конструкции рабочего борта глубоких карьеров, основанной на установленной зависимости производительности экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования от распределения активных и пассивных запасов горной массы на уступах, что является вкладом в теорию проектирования горнотехнических систем.

Практическая ценность работы состоит в разработанных рекомендациях по проектированию конструкции рабочего борта карьера в условиях недостатка готовых к выемке запасов, обеспечивающих повышение эффективности применения экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования до 15%.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах кафедры ТО МГГУ (Москва, 2009-2011 гг.), на международных научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, 2009 г., 2011 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 4 научных работах, из них 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложена на 123 страницах машинописного текста, содержит 14 таблиц, 32 рисунка и список использованных источников из 81 наименования.

Заключение диссертации по теме «Теоретические основы проектирования горно-технических систем», Толипов, Неъматулла Уматуллаевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной и практической задачи обоснования конструкции рабочего борта глубоких карьеров в условиях недостатка готовых к выемке запасов горной массы, основанное на установленной зависимости производительности экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования от распределения активных и пассивных запасов на уступах карьера, что имеет существенное значение для теории проектирования открытой разработки месторождений полезных ископаемых.

Основные научные и практические выводы диссертационной работы:

1. Чередованием и шириной берм различного назначения при одном и том же угле наклона рабочего борта карьера можно сформировать такую его конструкцию, при которой достигается максимальная производительность экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования.

2. Установлено, что при средней ширине площадки в карьере (Ш ср) меньше ширины транспортной бермы (Шп) максимальная производительность экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования достигается при минимизации длины активного фронта работ, поддержании доли длины фронта уступов с пассивными запасами, равной III ср / III п , и сдваивании уступов на остальных участках рабочего борта карьера.

3. Установлено, что при средней ширине площадки в карьере больше ширины транспортной бермы максимальная производительность экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования достигается при минимизации количества горизонтов со сдвоенными уступами, наличии на всех горизонтах площадок с пассивными запасами и поддержании доли длины фронта с активными запасами, равной отношению фактической средней ширины площадки активных запасов на уступе к проектной (рациональной) ширине этой площадки.

4. Разработанная методика обоснования рациональной конструкции рабочего борта глубоких карьеров, основанная на учете распределения активных и пассивных запасов горной массы на рабочих уступах карьера, позволяет повысить производительность экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования до 20 %.

5. Использование предложенной методики обоснования рациональной конструкции рабочего борта глубоких карьеров в условиях карьера Мурунтау позволило увеличить производительность экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования, применяемого на участке "Восточный".

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Пастихин Д.В., Толипов Н.У. Влияние конструкции рабочего борта карьера на производительность экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования // Горный информационно-аналитический бюллетень // М.: МГГУ-2010.-№1-С.-185-192;

2. Пастихин Д.В., Аникин К.В., Толипов Н.У. Рациональная конструкция рабочего борта глубоких карьеров при применении экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования // Обоснование конструкции рабочего борта глубоких карьеров: Отдельные статьи Горного информационно-аналитического бюллетеня //М.: МГГУ-2011.-№2-С.-3-10;

3. Толипов Н.У. Методика обоснования рациональной конструкции рабочего борта глубоких карьеров // Обоснование конструкции рабочего борта глубоких карьеров: Отдельные статьи Горного информационно-аналитического бюллетеня // М.: МГГУ-2011.-№2-С.-11-15;

4. Толипов Н.У. Анализ развития горных работ и конструкции рабочего борта на участке «Восточный» карьера Мурунтау // Научный вестник МГГУ, электронный доступ: www.vestnik.msmu.ru, - 2011 - №4 (13).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Толипов, Неъматулла Уматуллаевич, 2011 год

1. Арсентьев А.И. Вскрытие и системы разработки карьерных полей. М.: Недра, 1981. - 175 с.

2. Арсентьев А.И. Законы формирования рабочей зоны карьера. -Л.: ЛГИ, 1986. 52 с. !I

3. Арсентьев А.И. Определение производительности и границ карьеров. М.: Недра - 1970. - 319 с. I

4. Арсентьев А.И. Технико-экономические особенности поэтапной отработки карьерных полей. Развитие теории открытых горных работ. М.: МГИ, 1991.-321 с.

5. Арсентьев А.И., Бевз Н.Д., Близнюков В.Г. и др. Планирование развития горных работ в карьерах. М.: Недра, 1972. - 151 с.

6. Арсентьев А.И., Бондарь А.П., Грачев Ф.Г и др. Системы разработки поперечными заходками без разрезных траншей. Л.: Наука, 1969. - 165 с.

7. Арсентьев А.И., Холодняков Г.А. Проектирование горных работ при открытой разработке месторождений. М.: Недра 1994. 335 с.

8. Аханов Т.М. Совершенствование систем разработки наклонных залежей // Горный журнал, 2002. №5.

9. Васильев М.В. Технический прогресс автотранспорта на рудных карьерах. М.: 1965. - 105 с.

10. Васильев М.В. Транспорт глубоких карьеров. М.6 Недра, 1983. - 295 с.

11. Васильев М.В. Транспортные процессы и оборудование на карьерах. М.: Недра, 1986. - 240 с.

12. Васильев М.В., Яковлев В.Л. Научные основы проектирования карьерного транспорта. М.: Наука, 1972. - 202 с.

13. Викторович Ч.Е. Обоснование технологии разработки крутопадающих вытянутых месторождений при ликвидации отставания вскрышных работ: Автореферат канд. техн. наук Кемерово.: КГГУ. - 2008. -138 с.

14. Выходцева Г.П., Худько E.B. Методические указания по выполнению экономической части дипломных проектов по специальности 130403 «Открытые горные работы». М.: МГГУ, 2010 - 58с.

15. Городецкий П.И. Основы проектирования горнорудных предприятий. М.: Металлургиздат - 1955. 415 с.

16. Городецкий П.И. Разработка рудных месторождений М.: Госгортехиздат, 1962. - 176 с.

17. Деревяшкин И.В. Основы горного дела. Открытые горные работы. М.: Издательство МГОУ, 2011. - 260 с.

18. Деревяшкин И.В., Фидель P.A., Корчагин С.Е. Строительство мощных железорудных карьеров: Проектирование, практика строительства, теоретические изыскания новых технологических решений: Монография. -М.: Издательство МГОУ, 1998. 196 с.

19. Зурков П.Э. Разработка рудных месторождений открытым способом. Свердловск. - М.: Металлургиздат, 1953. - 526 с.

20. Иванов В.В. Обоснование методов определения параметров и показателей открытой разработки сложноструктурных карбонатных месторождений: Автореферат канд. тех. наук Санкт-Петербург.: СГГИ, 2008. - 20 с.

21. Истомин В.В., Коробов С.Д., Базар А., Харитонов В.Ю.

22. Определение главных параметров карьера // Горный журнал, 1998. №3.

23. Истомин В.В., Рогатин H.H. Производительность выемочных машин на карьерах. М.: МГИ, 1977. - 67 с.

24. Истомин В.В., Технологические системы открытых горных работ: сущность, значимость, проблемы, подходы к решению // Вестник XXI. Сборник статей. 15 лет РАЕН. М.: 2005.

25. Канцель A.B. Автоматизированное проектирование горных работ в карьере // Горный журнал. 1992. - №2.

26. Карасев А.И. Теория вероятностей и математическая статистика. Учебник для экон. специальностей вузов. М.: Статистика, 1977. - 279 с.

27. Килин Ю.А. Обоснование динамики параметров рабочей зоны карьера для формирования качества руды: Диссертация канд. техн. наук. -Красноярск., 2006. 161 с.

28. Коваленко B.C. Исследование технологии и обоснование параметров оборудования при автомобильно-конвейерном транспортировании крупнокусковых пород (для условий карьеров Центрального Кузбасса): Диссертация канд. тех. наук М.: МГИД976.

29. Кожевников Ю.В. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебное пособие для вузов. М.: Машиностроение, 2002. - 416 с.

30. Колецов A.A. Обоснование комплексов оборудования рудных карьеров с учетом загрязнения атмосферы: Диссертация канд. техн. наук -М.: МГГУ, 1995.

31. Кононыхин М.А. Разработка методов управления интенсивностью эксплуатации месторождений открытым способом в условиях изменения потребности в добываемом сырье: Автореферат на соиск. учен, степени кандидата технических наук. М.: ИПКОН РАН, - 2002. 16 с.

32. Корн. A.B. Разработка методов прогноза проявлений горного давления при добыче руд на больших глубинах: Диссертация канд. техн. наук -М.:МГИ, 1984.-250 с.

33. Корнилков C.B. Опыт совершенствования технологий отработки глубоких уральских карьеров крутыми бортами // Известия Уральской государственной горно-геологической академии Е., 2000. - №11.

34. Корнилков C.B. Управление рабочей зоны действующих и проектируемых глубоких карьеров: Диссертация док. тех. наук Е.: НИИОГР, 2007. - 277 с.

35. Кравченко Ф.А., Рубцов С.К., Силкин A.A. Ведение горных работ в условиях сокращения рабочей зоны глубокого карьера // Горный журнал // Специальный выпуск. М.: Руда и металлы. 2007. - с 30-33.

36. Кремер Н.Ш. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2007. - 543 с.

37. Куролов A.A. Формирование транспортной схемы глубоких карьеров технологическими модулями при применение мобильных дробильно-перегрузочных комплексов: Автореферат канд. тех. наук. М.: МГГУ, 2007. - 150 с.

38. Лашко В.Т., Грищенко Г.Г., Кабиров А.Р. Схема развития транспортных коммуникаций при отработке нижних рабочих зон карьера Мурунтау в границах IV очереди // Горный вестник Узбекистана. 2005. -№2.

39. Лель Ю.И. Методы расчета параметров устойчивой работы автотранспорта глубоких карьеров: Диссертация док. тех. наук -Екатеринбург.: УГГА, 1999. 297 с.

40. Лукишов Б.Г., Тер-Семенов A.A., Федянин A.C. Совершенствование системы сейсмического контроля устойчивости бортов карьера «Мурунтау» // Горный журнал М.: Руда и металлы, 2007.- №5. - с. 65-67.

41. Мартынов Ю.И. Исследование и совершенствование способов управления карьерными откосами на сложноструктурных месторождениях руд цветных металлов: Автореферат канд. тех. наук М.: МГИ, 1977.

42. Мельников Н.В. Разработка месторождений открытыми работами. М.: Харьков. Металлургиздат, - 1941. - 444 с.

43. Мельников Н.В. Системы открытой разработки. М.: Металлургиздат, - 1961.

44. Мельников Н.В. Технология, механизация и организация открытых горных работ. М.:1969.

45. Мельников Н.В. Типовые проекты систем разработки и транспорта на карьерах. М.: 1962.

46. Мельников Н.В. Турчанинов H.A., Оводенко Б.К. Совершенствование методов проектирования и планирования горных работ в карьере. Л.: Наука. - 1981. - 278 с.

47. Новожилов М.Г. Селянин В., Троп А., Глубокие карьеры. М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по горному делу, 1962. - 276 с.

48. Пастихин Д.В. : Обоснование направления развития горных работ на мощных железорудных карьерах: Диссертация канд. тех. наук. М.: МГИ, 1992.

49. Пастихин Д.В., Толипов Н.У. Влияние конструкции рабочего борта карьера на производительность экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования // Горный информационно-аналитический бюллетень // М.: МГГУ-2010.-№1-С.-185-192;

50. Пасынков Д.В. Определение граничных показателей при проектировании открытой разработки рудных месторождений: Автореферат канд. тех. наук Санкт-Петербург.: СГГИ. 2009. - 176 с.

51. Пешков А.А. Управление развитием горных работ на глубоких карьерах // Под ред. Акад. К.Н. Трубецкого М.: ИПКОН РАН, 1999. - 321с.

52. Пешкова М.Х. Экономическая оценка горных проектов. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2003. -422с.

53. Ржевский В.В. О соответствии техники, технологии и организации открытых разработок карьерам будущего // Интенсификацияоткрытых разработок месторождений полезных ископаемых // Тезисы докладов всесоюзной научной конференции. М.: МГИ, 1983 - 115 с.

54. Ржевский В.В. Открытые горные работы: Ч. I., Производственные процессы. М.: Недр, 1985. - 509 с.

55. Ржевский В.В. Открытые горные работы: Ч. II., Технология и комплексная механизация. М.: Недра. 1985. - 549 с.

56. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. М.: Недра, - 1980. - 631 с.

57. Ржевский В.В., Пастихин Д.В. Основы технологии и экономики горного производства // Конспект лекций. М.: МГИ, 1991. 115 с.

58. Силкин A.A., Кольцов В.Н., Шеметов П.А. Рационализация конструктивных параметров бортов глубоких карьеров. Ташкент.: Издательство «Фан», 2005.

59. Силкин A.A., Кольцов В.Н., Шеметов П.А., Ю.А. Жиянов, Иноземцев С.Б. Управление долговременной устойчивостью откосов на карьерах Узбекистана. Ташкент.: Издательство «Фан», 2005.

60. Соколовский A.A. Методология проектирования технологического развития действующих карьеров: Диссертации док. тех. наук. М.: МГГУ, 2009. - 331 с.

61. Сытенков В.Н., Абдуллаев У.М. Разработка сценария развития карьера «Мурунтау» на длительную перспективу // Горный журнал // Специальный выпуск. М.: Руда и металлы, - 2002.

62. Технико-экономические показателей горных предприятий за 1990-2007 гг. Екатеринбург: ИГД УрО РАН. - 2008. - 404 с.

63. Толипов Н.У. Анализ развития горных работ и конструкции рабочего борта на участке «Восточный» карьера Мурунтау // Научный вестник МГГУ, электронный доступ: www.vestnik.msmu.ru, 2011 - №4(13).

64. Толипов Н.У. Методика обоснования рациональной конструкции рабочего борта глубоких карьеров // Обоснование конструкцииIрабочего борта глубоких карьеров: Отдельные статьи Горного информационно-аналитического бюллетеня // М.: МГГУ-2011.-№2-С.-11-15;I

65. Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, механизация и организация открытых горных работ. М.: МГИ, 1992, - 463 с.

66. Трубецкой К.Н., Волков A.M., Титов JI.M. Горное право. М.: Щит-М, 2005. - 239 с.

67. Трубецкой К.Н., Краснянский Г.Л., Хронин В.В., Коваленко B.C. Проектирование карьеров. М.: Высшая школа, 2009. - 696 с.

68. Трубецкой К.Н., Потапов М.Г., Виницкий К.Е. и др. Справочник. Открытые горные работы. М.: 1994. - 590 с.

69. Холодняков Г.А. Определение основных параметров открытой разработки комплексных месторождений. Д.: ЛГУ, 1988, - 156 с.

70. Хохряков B.C. Особенности глубоких карьеров // Глубокие карьеры // Сборник материалов второго научно-технического совещания по проблемам разработки глубоких горизонтов карьеров. Киев.: Издательство Наукова думка, 1973. - с.22-27.

71. Хохряков B.C. Оценка эффективности инвестиционных проектов открытых горных разработок.-Екатеринбург.: УГГГА, 1996. -180 с.

72. Хохряков B.C. Проектирование карьеров. М.: Недра, 1992. -382 с.

73. Четверик М.С. Вскрытие горизонтов глубоких карьеров при комбинированном транспорте. Киев: Наука думка, 1986. - 188 с.

74. Шешко Е.Ф. Отрытая разработка месторождений полезных ископаемых. М.: Углетехиздат, 1957. - 495 с.

75. Шешко Е.Ф., Ржевский В.В. Основы проектирования карьеров. М.: Углетехиздат, 1958. - 335 с.

76. Щадов В.М., Истомин В.В., Резниченко С.С. Анализ и методология формирования стратегий открытой угледобычи. М.: МГГУ, 2001.-132 с.

77. Юматов Б.П., Байков Б.Н., Смирнов В.П. Открытая разработка сложноструктурных месторождений цветных маталлов. М.: Недра, 1973. -192 с.

78. Юматов Б.П., Секисов Г.В., Буянов М.И. Нормирование и планирование полноты и качества выемки руды на карьерах. М.: Недра, 1987.- 182 с.

79. Яковлев В. Л. Теория и практика выбора транспорта глубоких карьеров. Новосибирск: наука, 1989. - 240 с.