Projek
t

Projekt układu technologicznego kopalni surowców

Projekt układu technologicznego kopalni surowców

skalnych

skalnych

Wiercenie otworów

strzałowych

Roboty

strzałowe

URABIANIE

URABIANIE

Załadunek

urobku

Transport

urobku do miejsca odbioru

urobku do miejsca odbioru

Projekt układu technologicznego kopalni surowców

skalnych

Wiercenie otworów strzałowych

Wiercenie otworów strzałowych

Wiercenie



udarowe



obrotowe



udarowo-obrotowe

Średnice otworów:

76  150 mm

Postępy wiercenia:
20  60 m/h

Producenci:
Bohler, Hausherr, Saltzgitter,
Atlas Copco,

Projekt układu technologicznego kopalni surowców

skalnych

Roboty strzałowe

Roboty strzałowe

Strzelanie

• długimi otworami,

• krótkimi otworami

• pomocnicze

• inne

Załadunek MW:

• ręczny

• mechaniczny

Sposób inicjacji ładunków MW

• elektryczny

• nieelektryczny

Projekt układu technologicznego kopalni surowców

skalnych

Załadunek urobku

Załadunek urobku



koparki

o nadsiębierne

o podsiębierne

 ładowarki

Producenci:
Volvo, Stalowa Wola, Caterpillar,
Skoda, Liebherr,

Projekt układu technologicznego kopalni surowców

skalnych:

Transport urobku

Transport urobku

do miejsca odbioru

do miejsca odbioru

Marki samochodów:

Kamaz, Biełaz, Kraz
Volvo, Mac, Mercedes, FIAT, Renault,
Caterpillar, Komatsu

Projekt układu technologicznego kopalni surowców skalnych

Planowane docelowe roczne wydobycie kopaliny wyniesie

2.000

tys.

Mg

, co objętościowo daje około

714 285 m

3

/rok.

Dla warunków tych należy

dobrać ilość i typ maszyn

przeznaczonych do wykonania czynności technologicznych:

wiercenie, załadunek, transport urobku.

Projekt układu technologicznego kopalni surowców

skalnych

Wydajność

Wydajność

dzienn

dzienn

a i

a i

godzinow

godzinow

a

a

kopalni:

kopalni:

a) wydajność dzienna

W

d

T

W

W

ko

d



]

dni

[

T 252



5

,

2834



d

W

T – ilość dni roboczych w roku

m

3

/dzie

ń

b) wydajność godzinowa

W

h

:

z

d

h

t

N

W

W





5

7,

t

z



378



h

W

N – ilość zmian roboczych
t

z

– czas trwania jednej zmiany

2



N

m

3

/h

Projekt układu technologicznego kopalni surowców

skalnych

Założenia do projektu:

Kopalnia prowadzić będzie eksploatację złoża w dwóch piętrach
eksploatacyjnych, przy czym załadunek urobku w czasie jednej zmiany
odbywać się będzie na obu piętrach eksploatacyjnych, gdzie eksploatacja
prowadzona będzie z jednakowym natężeniem robót.

Wymaga to doboru minimum

Wymaga to doboru minimum

2 zespołów maszyn o jednakowych

2 zespołów maszyn o jednakowych

parametrach technicznych.

parametrach technicznych.

Projekt układu technologicznego kopalni surowców
skalnych

z

H

l

o

l

pw

z



l

p

a

Strzelanie długimi
otworami

Parametry strzelania długimi otworami

z – zabiór
a - odległość między otworami
H – wysokość ściany

 - kąt nachylenia ociosu
l

o

– długość otworu

l

pw

– długość przewiertu

l

p

– długość przybitki

Projekt układu technologicznego kopalni surowców

skalnych

Wiercenie

Wiercenie

Liczbę potrzebnych wiertnic obliczamy, biorąc pod uwagę następujące czynniki:

Liczbę wiertnic potrzebnych do zapewnienia ciągłości pracy koparek
załadowujących odstrzelony urobek można określić ze wzoru:

1

p

p

W

n

w

h

w





W

h

 wydajność godzinowa kopalni, m

3

/h

p

w

 postęp wiercenia w jednostce czasu,

m/h

p

1

 uzysk urobku z 1 m otworu, m

3

/m

•

zmianową wydajność

wyrobiska,

• zwięzłość urabianych skał,

• wysokość ściany,

• kąt ociosu,

• sposób rozmieszczenia
otworów,

• średnicę otworów.

• wydajność wiertnic

np. 16 m/h

p

p

w

w

Projekt układu technologicznego kopalni surowców
skalnych

H

l

o

l

pw

z



l

p

a

1 mb

z

a

1 mb

)

(

1

pw

o

l

l

H

a

z

p









(m

3

/m)

Strzelanie długimi otworami

Projekt układu technologicznego kopalni surowców
skalnych

Uzysk urobku z jednego metra bieżącego długiego otworu:

)

(

1

pw

o

l

l

H

a

z

p









p

1

= 15 m

3

/m

n

w

= 1,46

– przyjmujemy 2 wiertnice

2 wiertnice

(m

3

/m)

Projekt układu technologicznego kopalni surowców
skalnych

Ilość długich otworów konieczna do wywiercenia w ciągu roku
dla zabezpieczenia wydobycia:

)

(

1

pw

o

ko

l

l

p

W

i







i = 2976 otworów/rok

i = 2976 otworów/rok

s

s

n

i

i 

(ilość odstrzałów/rok)

i

i

s

s

= 100 odstrzałów/rok

= 100 odstrzałów/rok

(ilość otworów/rok)

Konieczną częstotliwość przeprowadzania odstrzałów:

i

s

 ilość odstrzałów w ciągu

roku,

n

s



przewidywana

liczba

otworów

w jednej serii (np.. 30

sztuk).

Projekt układu technologicznego kopalni surowców
skalnych

w

s

w

w

o

s

k

t

n

k

p

l

n

t

2

1











t

1

 czas wiercenia jednej serii otworów, h

t

2

 czas wiercenia jednego otworu, h

n

o

 przewidywana liczba otworów w jednej serii,

(30)

l

o

 długość otworu, m

p

w

 postęp wiercenia,

(16) m/h

k

w

 współczynnik wykorzystania wiertnic uwzględniający dodatkowe straty wydajności (k =

0,80  0,95)

t

1

= 32 godziny

(h)

Czas potrzebny na odwiercenie n

s

otworów:

Projekt układu technologicznego kopalni surowców
skalnych

Czas potrzebny na załadunek odstrzelonego

Czas potrzebny na załadunek odstrzelonego

urobku na środki transportowe:

urobku na środki transportowe:

rz

pw

o

s

Q

l

l

p

n

t

)

(

1

3









t

3

 czas załadunku urobku, h

Q

rz

 wydajność rzeczywista zespołu ładowarka-samochód,

m

3

/h

t

3

=

18

godzin

(h)

Do tego punktu wracamy po obliczeniu
wydajności zespołu ładowarka-samochód

Porównanie czasów t

1

i t

3

oraz planowana eksploatacja dwoma piętrami

nasuwają konieczność zastosowania minimum dwóch aparatów wiertniczych.

Wtedy czas wiercenia otworów wyniesie:

w

w

rz

w

k

p

n

Q

p







1

(m/h)

Projekt układu technologicznego kopalni surowców
skalnych

t

1

= 16 godzin

i spełniony będzie warunek dobrze zorganizowanej
pracy w przodkach:

Z warunku tego wynika, że potrzebny postęp wiercenia, powinien wynosić:

t

1

< t

3

p

w

= 19 m/h

Projekt układu technologicznego kopalni surowców
skalnych

Dobór wiertnic:

Dobór wiertnic:

Dane techniczne

wiertnicy

Hausherr HBM 120

Hausherr HBM 120

Długość żerdzi : 4  6 m

Średnica wiercenia : 95  165 mm

Głębokość wiercenia : 36  42 m

Podwozie : gąsienicowe

postęp wiercenia – p

w

= 18 m/h

Wydajność wiertnicy

Wydajność wiertnicy

w przeliczeniu na objętość urobku:

w przeliczeniu na objętość urobku:

216

1









w

w

w

k

p

p

Q

m

3

/h

m

3

/h

Obliczanie wydajności

Obliczanie wydajności

koparek

koparek

(ładowarek)

(ładowarek)

jednonaczyniowych

jednonaczyniowych

Projekt układu technologicznego kopalni surowców
skalnych

Wydajności koparek jednonaczyniowych
można obliczać według następujących wzorów

:

Wydajność teoretyczna:

Wydajność teoretyczna:

e

u

t

n

q

Q





60

n

e

liczba

cykli

roboczych

(zaczerpnięć

łyżki)

możliwych do wykonania w czasie minuty, przy

kącie obrotu koparki 90 i podniesieniu łyżki na

wysokość wału naporowego, cykl/min.

q

u

pojemność łyżki koparki, m

3

m

3

/h

Projekt układu technologicznego kopalni surowców skalnych

Liczbę zaczerpnięć koparki w ciągu minuty oblicza się ze wzoru:

e

u

t

n

q

Q





60

cz

ck

e

k

t

n





60

cykl/mi

n

t

ck

teoretyczny czas jednego cyklu
koparki przyjmowany wg danych
katalogowych

k

cz

współczynnik uwzględniający wpływ
kategorii skał na liczbę cykli koparki.

W

W

ydajność

ydajność

techniczn

techniczn

a

a

:

:

r

n

t

tech

k

k

Q

Q





r

n

e

u

tech

k

k

n

q

Q







60

k

n

współczynnik napełnienia łyżki,

k

r

współczynnik rozluźnienia urobku w

łyżce.

m

3

/h

Projekt układu technologicznego kopalni surowców skalnych

e

u

t

n

q

Q





60

W

W

ydajność

ydajność

rzeczywista

rzeczywista

:

:

r

n

t

tech

k

k

Q

Q





c

tech

rzecz

k

Q

Q





c

r

n

e

u

rzecz

k

k

k

n

q

Q









60

m

3

/h

k

c

współczynnik wykorzystania czasu

pracy,

m

3

/h

Projekt układu technologicznego kopalni surowców skalnych

Współczynnik napełnienia czerpaka

Współczynnik napełnienia czerpaka

k

k

n

n

c

r

n

e

u

rzecz

k

k

k

n

q

Q









60

Rodzaj skały

Wartości liczbowe k

n

dla pojemności czerpaka, m

3

3,0

6,0

10,0

15,0

sypkie

0,90

0,85

0,90

0,90

miękkie

0,80

0,80

0,80

0,80

kruche

0,60

0,60

0,60

0,60

twarde

0,55

0,55

0,55

0,55

Projekt układu technologicznego kopalni surowców skalnych

Współczynnik rozluzowania

Współczynnik rozluzowania

k

k

r

r

c

r

n

e

u

rzecz

k

k

k

n

q

Q









60

Rodzaj skały

k

r

łatwo urabialne (piaski, żwiry)

1,1

średnio urabialne (piaski gliniaste, gliny piaszczyste)

1,2

trudno urabialne (gliny, iły)

1,4

twarde i bardzo twarde urabiane materiałem

wybuchowym

1,5 1,7

Projekt układu technologicznego kopalni surowców skalnych

Współczynnik zmniejszający ilość

Współczynnik zmniejszający ilość

zaczerpnięć

zaczerpnięć

k

k

cz

cz

c

r

n

e

u

rzecz

k

k

k

n

q

Q









60

Rodzaj

koparki

Rodzaj skał

sypkie

miękkie

kruche

twarde

Łyżkowa

1,0

0,90

0,85

0,80

cz

ck

e

k

t

n





60

Projekt układu technologicznego kopalni surowców skalnych

Współczynnik wykorzystania czasu

Współczynnik wykorzystania czasu

roboczego

roboczego

k

k

c

c

c

r

n

e

u

rzecz

k

k

k

n

q

Q









60

Miejsce

wyładowania łyżki

Rodzaj skał

sypkie

miękkie

kruche

twarde

na zwał

0,90

0,85

0,80

0,75

na przenośniki

taśmowe

0,85

0,80

0,75

0,70

na samochody

0,80

0,75

0,70

0,65

na tabor szynowy

0,75

0,70

0,65

0,60

Projekt układu technologicznego kopalni surowców skalnych

Dobór koparki do pracy w
wyrobisku:

r

n

c

e

u

rzecz

k

k

k

n

q

Q









60

q

u

- pojemność naczynia roboczego maszyny [m

3

],

n

e

- ilość cykli pracy w ciągu minuty,

k

c

- współczynnik wykorzystania czasu roboczego,

k

nł

- współczynnik napełnienia naczynia roboczego maszyny,

k

r

- współczynnik rozluzowania urabianego (ładowanego)

materiału.

m

3

/h

Projekt układu technologicznego kopalni surowców skalnych

Dobór koparki do pracy w
wyrobisku:

m

3

/s

wyznaczenie pojemności naczynia roboczego i czasu cyklu maszyny

cz

n

c

r

h

ck

u

wk

k

k

k

k

W

t

q

w















3600

1

Przekształcając wzór ze względu na wielkości „q

u

” i „n

e

”

oraz wprowadzając pojęcie wskaźnika wydajności koparki (ładowarki):

ck

u

wk

t

q

w

1





ck

wk

u

t

w

q





Jeżeli planujemy
więcej niż jeden zespół załadunek-transport n

z-t

(ładowarka + samochody)
należy uwzględnić to we wzorze na pojemność łyżki

t

z

ck

wk

u

n

t

w

q







sekund

t

ck

45

25



r

n

c

e

u

rzecz

k

k

k

n

q

Q









60

Ostatecznie w oparciu o katalogi firmy
Caterpillar:

ładowarka kołowa IT38F



czas cyklu

t

ck

= 25 s



łyżka o pojemności

q

u

= 7,5 m

3

.

Ładowarki tego typu będą pracować na obu poziomach.

193



rzecz

Q

Jak widać dwie ładowarki

IT38F

zabezpieczą planowane wydobycie

godzinowe kopalni

Projekt układu technologicznego kopalni surowców skalnych

Po dokonaniu wyboru typu i wielkości ładowarki należy obliczyć jej wydajności

Q

t

, Q

tech

, Q

rzecz

Wydajność rzeczywista ładowarki Caterpillar typu IT38F:

m

3

/h

Projekt układu technologicznego kopalni surowców

skalnych

Obliczanie wydajności
transportu
(samochodów)

Urobek ładowany będzie na środki transportu,
których wielkość należy dobrać na podstawie
następujących obliczeń:

Wymaganą pojemność skrzyni środka transportu:

ns

z

n

u

S

k

n

k

q

V







q

u

– pojemność naczynia roboczego koparki

k

n

– współczynnik napełnienia,

n

z

- ilość załadowań,

= 4 i 8

k

ns

- współczynnik napełnienia skrzyni,

= 1

Wymaganą ładowność środka transportu:

w

ns

z

n

u

S

k

n

k

q

Ł











Projekt układu technologicznego kopalni surowców

skalnych

Obliczanie wydajności
transportu
(samochodów)

ns

z

n

u

S

k

n

k

q

V







w

ns

z

n

u

S

k

n

k

q

Ł











q

u

- pojemność naczynia roboczego koparki, m

3

q

u

=

7,5

γ

w

- ciężar objętościowy skały, Mg/m

3

γ

w

=

2,8

k

n

- współczynnik napełnienia, przyjęto

k

n

=

0,55

n

z

- ilość załadowań,

n

z

= 4 i

8

k

r

- współczynnik rozluzowania,

k

r

=

1,20

W wyniku obliczeń ustalono

pojemność skrzyni środka transportu winna zawierać się w przedziale:

)

(

V

S

32

16



ładowność skrzyni dobranego środka transportu winna zawierać się w przedziale:

)

(

Ł

S

92

46



m

3

Mg

Projekt układu technologicznego kopalni surowców

skalnych

W oparciu o wyznaczone wielkości wymaganej pojemności
skrzyni i ładowności
środka transportu, z katalogów firmy Caterpillar, dobrano:

samochód typu D250B

o pojemności skrzyni samochodu

22 m

3

i ładowności skrzyni

42 Mg

.

Projekt układu technologicznego kopalni surowców

skalnych

Cykl pracy załadunku i transportu:

• odległość do zakładu przeróbczego 6 km

• prędkość jazdy z ładunkiem 35 km/h

• prędkość jazdy bez ładunku 45 km/h

cykl pracy samochodu Caterpillar D250B

o

p

mw

jp

l

cs

t

t

t

t

t

t











t

l

– czas załadunku

t

jp

– czas jazdy z ładunkiem

t

mw

– czas manewrowania

t

p

– czas jazdy bez ładunku

t

o

– czas oczekiwania

Projekt układu technologicznego kopalni surowców

skalnych

o

p

mw

jp

l

cs

t

t

t

t

t

t











czas załadunku samochodu

n

u

r

ns

ck

s

l

k

q

k

k

t

V

t











, min

t

l

= 3,56 min

czyli 8 pełnych cykli
ładowarki

t

l

= 3,33 min

wykorzystanie pojemności skrzyni samochodu w odniesieniu do 8 cykli ładowarki

63

20

8

,

k

k

q

V

r

n

u

t

s











m

3

czas jazdy z ładunkiem

t

jp

= 10,29

min

czas manewrowania

t

mw

= 1 min

czas jazdy bez ładunku

t

p

= 8 min

czas oczekiwania

t

o

= 1 min

62

22

1

8

1

29

10

33

3

,

,

,

t

cs













, min

min

62

,

22



cs

t

Projekt układu technologicznego kopalni surowców

skalnych

Wydajność techniczna samochodu

cs

l

s

st

t

V

Q

1

60









m

3

/h

Q

st

= 51,9 m

3

/h

ilość potrzebnych samochodów

st

h

s

Q

W

n 

8

27

7



 ,

n

s

samochodów

0

2 0

4 0

6 0

1 0

3 0

5 0

- 1 0

C z a s , m in .

0

1 0 0 0

2 0 0 0

3 0 0 0

4 0 0 0

5 0 0 0

6 0 0 0

7 0 0 0

8 0 0 0

T

ra

s

a

p

rz

e

ja

zd

u

,

m

Z a k ³a d p r z e r ó b c z y - w y ³a d u n e k

2

3

4

1

5

1 - z a ³a d u n e k

2 - j a z d a z ³a d u n k i e m

3 - m a n e w r o w a n i e i w y s y p u r o b k u

4 - j a z d a p o w r o tn a

5 - p o s tó j i m a n e w r y p o d ³a d o w a r k ¹

P r z o d e k - z a ³a d u n e k

Cykl pracy samochodu

Harmonogram jazdy samochodów

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 0

3 0

5 0

7 0

9 0

C z a s , m i n .

0

1 0 0 0

2 0 0 0

3 0 0 0

4 0 0 0

5 0 0 0

6 0 0 0

7 0 0 0

8 0 0 0

T

ra

s

a

p

rz

e

ja

zd

u

,

m

Z a k ³a d p r z e r ó b c z y

1 2 3 4

N u m e r s a m o c h o d u

Projekt układu technologicznego kopalni surowców

skalnych

Wykorzystanie układu technologicznego

Wydajność 2 wiertnic

385

2







w

wiertnic

Q

Q

Wydajność 2 ładowarek

386

2







rzecz

ladowarek

Q

Q

Wydajność 8 samochodów

415

8







 l

s

samochodów

Q

Q

Zapotrzebowanie na wydajność godzinową:

378



h

W

m

3

/h

m

3

/h

m

3

/h

m

3

/h

współczynniki wykorzystania
poszczególnych maszyn

100





w

h

l

Q

W



Wykorzystanie układu technologicznego

Dane do projektu

Dane do projektu

układu technologicznego kopalni

układu technologicznego kopalni

odkrywkowej surowców skalnych

odkrywkowej surowców skalnych

Nr

Skała

Wydobycie , Mg

Straty

1

Granit

1 200 000

15%

2

Sjenit

1 300 000

17%

3

Bazalt

1 450 000

20%

4

Porfir

1 650 000

17%

5

Melafir

1 900 000

15%

6

Wapień

1 600 000

15%

7

Dolomit

1 250 000

17%

8

Piaskowiec

1 210 000

20%

9

Diabaz

1 165 000

17%

10

Wapień
marglisty

1 115 000

15%

11

Granit

1 060 000

15%

12

Sjenit

1 000 000

17%

13

Bazalt

935 000

20%

14

Porfir

865 000

17%

15

Melafir

790 000

15%

16

Wapień

1 000 000

15%

17

Dolomit

1 850 000

17%

18

Piaskowiec

2 750 000

20%

19

Diabaz

3 700 000

17%

20

Wapień
marglisty

4 700 000

15%

Nr

Skała

Wydobycie ,

Mg

Strat

y