Технические науки/10. Горное дело

Якубовский М.М.

Национальный минерально-сырьевой университет Горный, Россия

Выбор горного оборудования для щебеночных карьеров
малой производительности

Разработка месторождений строительных горных пород является одним из наиболее динамично развивающихся направлений горнодобывающей отрасли на территории стран СНГ. Это связано с высокими темпами дорожного и жилищного строительства, особенно в крупных городах, и практически повсеместным распространением строительного сырья.

Особенностью данного направления добывающей индустрии является довольно большое число мелких предприятий с производительностью по сырью на уровне 200-500 тыс. м³ в год, причем одно месторождение может разрабатываться несколькими компаниями. Широкое распространение на таких карьерах получили дробильные и сортировочные агрегаты на колесном и гусеничном ходу, отличающиеся высокой мобильностью, автоматизацией процессов, а также экологической безопасностью производства. В качестве примера можно привести оборудование марок Terex, Sandvik, Powerscreen.

Технологические схемы работы комплексов подобного рода включают щековые и конусные дробилки, сортировочные грохота, систему конвейеров. В качестве оборудования, выполняющего погрузочно-уборочные операции, выступают экскаваторы и колесные погрузчики.

В статье рассмотрена методика выбора оборудования для мобильного дробильно-сортировочного комплекса. В основу выбора конкретного типа оборудования положены производительность по производству готовой продукции и физико-механические свойства горных пород, подлежащих разработке. В качестве примера принято дробильное и сортировочное оборудование марки Terex Finlay.

К разработке предусмотрено месторождение разнозернистых гранитов-рапакиви однородного минерального состава. Средняя плотность горной породы составляет 2,6 т/м³, предел прочности пород на сжатие в сухом состоянии – 1316 кг/см², в водонасыщенном – 1076 кг/см².

Искомая производительность комплекса оборудования по переработке минерального сырья составляет 300 тыс. м³/год. Режим работы предприятия круглогодовой без выходных в одну 12-ти часовую смену в сутки.

Технология переработки горной массы для производства щебня включает двухстадийное дробление и сортировку полученной продукции. В технологическом комплексе производства отдельные механизмы и агрегаты должны быть строго увязаны по производительности и рабочим параметрам с тем, чтобы удовлетворять требованиям производственного процесса и обеспечить высокие показатели их использования.

Требуемую производительность мобильного дробильно-сортировочного комплекса определяют, исходя из заданной производственной мощности и режима работы горнодобывающего предприятия. При этом необходимо учитывать, что производительность всего комплекса оборудования определяется значением наименьшей производительности одного из звеньев комплекса, кроме того номинальная производительность комплекса должна быть увеличена по отношению к искомой на величину додрабливания сырья.

Производительность комплекса может быть рассчитана по формуле:

, т/час

где номинальная производительность комплекса, м³/год;

средняя плотность горных пород, т/м³;

коэффициент додрабливания горной массы, определяющий количество породы, направляемой на повторное дробление, ;

продолжительность смены, ч.

Для первичного дробления отделенной в результате буровзрывных работ горной массы принимаем щековую дробилку Terex Finlay J-1175 производительностью 250 т/час. Приемочное отверстие щековой дробилкой позволяет дробить материал крупностью до 700 мм; ширина разгрузочной щели, регулируемой гидравлически, составляет от 50 до 200 мм, что определяет размер фракции на выходе из дробилки – 0-200 мм.

Для вторичного дробления принимаем конусную дробилку Terex Finlay C-1540 производительностью 220 т/час. Это звено и будет определять производительность дробильно-сортировочного комплекса. С учетом рабочих параметров второго звена, принимаем ширину разгрузочной щели щековой дробилки – 160 мм.

Для сортировки полученного щебня крупностью 0-40 мм на фракции принимаем 3-х-дековый сортировщик 694 SuperTrak. На грохоте происходит сортировка щебня на фракции размером 0-5 мм, 5-20 мм и 20-40 мм.

Технологическая схема переработки сырья на основе выбранных агрегатов марки Terex Finlay представлена на рисунке.

Схема переработки щебня на основе агрегатов Terex Finlay

Выбор погрузочного оборудования производится из условия обеспечения производительности дробильно-сортировочных агрегатов. Расчет вместимости ковша погрузочного оборудования осуществляется на основе формулы расчета производительности [3]:

 м³

где продолжительность рабочего цикла оборудования,  сек;

коэффициент разрыхления породы, (для тяжелых пород [2]);

коэффициент наполнения ковша, ;

коэффициент использования оборудования на выполнение основных технологических операций, .

В качестве погрузочного оборудования, осуществляющего загрузку приемного бункера, разгрузку конусов готовой продукции, зачистку площадок, загрузку транспортных средств потребителей применяют экскаваторы на гусеничном и колесном ходу, а также фронтальные колесные погрузчики.

В настоящее время существует широкий модельный ряд фронтальных погрузчиков различных марок. С учетом установленной вместимости ковша погрузочного средства для данного дробильно-сортировочного комплекса можно рекомендовать погрузочное оборудование следующих моделей: Volvo L120G (с ковшом вместимостью 3,0 м³), Liebherr L550 (с ковшом вместимостью 3,2 м³), Caterpillar 966H (с ковшом вместимостью 3,5 м³).

Высокая мобильность комплексов, в особенности, агрегатов на пневмоколесном ходу, позволяет осуществлять их переброску в пределах месторождения, а также с одного участка работ на другой в кратчайшие сроки. Затраты времени определяются дальностью транспортирования и составляют от нескольких часов до одних суток. В зависимости от потребностей рынка производство щебня с применением подобной технологии позволяет без значительных материальных и трудовременных затрат перенастроить производство на выпуск продукции, пользующейся наибольшим спросом. Для этого необходимы лишь настройка дробильного оборудования и установка на грохоте сит соответствующего размера.

Литература:

1. Сайт компании Terex Corporation: URL: http://www.terex.com

2. Сборник вспомогательных материалов для разработки пособия по рекультивации земель, нарушаемых в процессе разработки карьеров и строительства автомобильных дорог / С.А. Корнев, Н.Р. Гадаев, Г.Н. Плужник – М.: ГОССТРОЙ, СOЮЗДОРПРОЕКТ, 2000.

3. Шпанский О.В. Технология и комплексная механизация добычи нерудного сырья для производства строительных материалов / О.В. Шпанский, Ю.Д. Буянов. – М.: Недра, 1996.