Оценка потерь от налипания горной массы при ее перевозке электровозным транспортом к днищу вагонетки на подземных горных работах

В среднем при перевозке горной массы электровозным транспортом на подземных горных работах внутри вагонетки от ее объема 20…30 % занимает балласт в виде прилипшей к днищу перевозимой руды, породы или угля.

Рассмотрим влияние этого балласта на эффективность шахтного электровозного транспорта. Для того, чтобы понять на сколько высоки потери расчет проведем на примере небольшого рудника, например, Урупского ГОКа.

Исходные данные для расчета

• 1.    Если на руднике применяются вагонетки ВГ-2,2 емкостью V = 2,2 м³, то примерно V б = 0,5 м³ занимает балласт (увеличивая собственную массу при перевозке руды на m бр = V б γ р = 0,5 ^. 3,4 = 1,7 т, а при перевозке породы на m бп = V б γ п = = 0,5 ^. 2,7 = 1,35 т), оставляя для перевозимой горной массы V п = V - V б = 2,2 – 0,5 = 1,7 м³.

• 2.    Годовая производительность горизонта:

• -    по руде, Q г , кН/год - 3500000

• -    по породе, м³/год – 15400

• 3.    Сменная производительность горизонта:

• -    по руде, Q см , кН/год - 3850

• -    по породе, м³/год – 16,9

• 4.    Объемный вес в целике

• -    руды, γ рц , кН/м³ - 34

• -    породы, γ_пц, кН/м³ – 27

• 5.    Объемный вес насыпной

• -    руды, γ р = γ рц / k разр , кН/м³ - 21

• -    породы, γ п = γ пц / k разр , кН/м³ – 14

• 6.    Режим работы - число рабочих смен в сутки, смен - 3

• -    продолжительность рабочей смены, ч - 6

• -    число рабочих дней в году, дн – 303

• 7.    Средневзвешенная длина откатки от рудоспуска до разгрузочной камеры, L max , м - 360

• 8.    Тип электровоза - АМ-8Д (А8)

• 9.    Вагонетка для транспортировки руды и породы - ВГ-2,2

• - емкость, V , м³ - 2,2

• -    фактическая (с балластом), V п , м³ - 1,7

• -    собственная масса, m , кН - 10,0

• -    фактическая (с балластом) при перевозке

руды, Р _р = m + m _бр, кН - 27,0

породы, Р _п = m + m _бп, кН - 23,5

Расчет рельсовой откатки с балластом внутри вагонетки

Объем руды, перевозимый одной вагонеткой при коэффициенте наполнения к _нап = 0,85 и геометрической емкости ее кузова V п = 1,7 м³:

• V , = V , -к нап = 1,7 - 0,85 = 1,445 м³

Вес руды, перевозимой одной вагонеткой:

Р в = V в P _нас = 1,445 - 21 = 30,345 кН

Тогда потребное количество вагонеток в смену:

Z в.см = Q см / P в = 3850/30,345 = 126,9 = 128 шт

Полный вес груженой вагонетки:

Р вг = P р + P в = 27 + 30,345 = 57,345 кН

Допустимый вес состава по условию трогания груженого поезда на подъём без пробуксовки:

Р сг. доп = (1000 -^-Р сц /(W n +i+ 110 -а))—Р сц =

= (1000^0,12-80/(13,5+5+110-0,04)) - 80 = 339 кН где Т = 0,12 - коэффициент сцепления колёс с рельсами;

w_n - удельное сопротивление при пуске состава , w_n = 1,5 -w ;

w = 9 Н/кН - удельное ходовое сопротивление;

i = 0,5 % - максимальный уклон путей в штреке;

а = 0,04 м/с² - ускорение при пуске состава;

Допустимый вес груженого состава по условию торможения на среднем уклоне:

Р сг. торм = 1000 -Т-Р сц / ( 110 -а т - W n + i) =

= 1000-0,12-80/(110-0,11 - 13,5 + 5) = 1510 кН где ат - замедление при торможении, ат = Vm2 / (21т) = 32/2'40 = 0,11 м/с2

1_т = 40 м - наибольший тормозной путь в соответствии с правилами безопасности;

v_m = 10,8 км/ч = 3 м/с - скорость поезда на начало торможения, принята равной скорости в длительном режиме работы.

Число вагонеток в составе считаем по меньшему из полученных значений ( Р сг. доп ):

2 в. сост = Р сг. доп / Р вг = 339 / 57,345 = 5,9 шт

Тогда потребное число рейсов в смену:

2 рейс = 2 в.см / 2 в.сост = 128 /6 = 21,3

Для обеспечения целого числа рейсов, примем число вагонеток в составе равным 5, тогда:

Z

рейс

= / в.см

/ Z

в. сост

128 / 5 = 25,6 = 26

Сила тяги при движении поезда с установившейся скоростью:

F г = ( Р сц + Z_в . _сос7 P _вг)( w + i ) = (80 + 5-57,345)(9 + 5) = 5134 Н = 5,134 кН

Тяговое усилие электровоза АМ-8Д (А8) по технической характеристике 15 кН, что больше, чем 5,134 кН.

Максимальное расстояние откатки на конец отработки L_max = 360 м = 0,36 км.

Продолжительность рейса:

t рейс. = t гр + t пор + t ман = 2,7 + 1,8 + 20 = 24,5 мин где t _гр - время движения груженого состава:

tгр = 60 Lmax / 0,75vдл = 60'0,36 / 0,75^10,8 = 2,7 мин tпор — время движения порожнего состава:

tгр = 60 Lmax / 0,75vдл^1,5 = 60^0,36 / 0,75-10,8-1,5 = 1,8 мин tман = 20 мин - время маневрирования.

Число возможных рейсов за смену:

Z р. возм = 60( Т-1 пз ) / 1 рейс. = 60(6 - 0,39) / 24,5 = 13,7 рейсов

Число электровозов для обслуживания данного маршрута:

N э = Z в.см • t рейс/ к н / ( Z ,сост • т оп ) = 128-24,5-1,35 / 5-305 = 2,8 шт где к _н - коэффициент неравномерности грузопотока,

Т о _п - оперативное время электровоза:

Т оп = ( T см - ( T _п .з + T л.н )) / (1 + к от ) = (360 - (23,4 + 10)) / (1 + 0,07) = 305

мин где Tп.з = 23,4 мин - время на подготовительно-заключительные операции;

T л.н = 10 мин - время на личные надобности;

к _от = 0,07 - коэффициент, учитывающий время на отдых.

Кроме того, принимаем дополнительно 1 электровоз для вспомогательных работ и доставки людей, а также 2 резервных.

В итоге имеем инвентарное число электровозов N э. _инв = 6 шт.

Расчет рельсовой откатки с новыми или очищенными вагонетками

Объем руды, перевозимый одной вагонеткой при коэффициенте наполнения кнап = 0,85 и геометрической емкости ее кузова Vп = 2,2 м3:

• V , = V , -к нап = 2,2 • 0,85 = 1,87 м³

Вес руды, перевозимой одной вагонеткой:

P в = V в P нас = 1,87 • 21 = 39,27 кН

Тогда потребное количество вагонеток в смену:

Z в.см = Q см / P в = 3850/39,27 = 126,9 = 98 шт

Полный вес груженой вагонетки:

P вг = P р + P в = 10 + 39,27 = 49,27 кН

Допустимый вес состава по условию трогания груженого поезда на подъём без пробуксовки:

P сг. доп = (1000 -^-Р сц / (w+i+ 110 -a))-P ^ =

= (1000-0,12^80/(13,5+5+110-0,04)) - 80 = 339 кН где Т = 0,12 - коэффициент сцепления колёс с рельсами;

w_n - удельное сопротивление при пуске состава , w_n = 1,5 w ;

w = 9 Н/кН - удельное ходовое сопротивление;

i = 0,5 % - максимальный уклон путей в штреке;

а = 0,04 м/с² - ускорение при пуске состава;

Допустимый вес груженого состава по условию торможения на среднем уклоне:

P сг.торм = 1000 -Т-Р сц / ( 110 -а т - W n + i) =

= 1000-0,12-80/(110-0,11 - 13,5 + 5) = 1510 кН где ат - замедление при торможении, ат = Vm2 / (21т) = 32/2-40 = 0,11 м/с2

1_т = 40 м - наибольший тормозной путь в соответствии с правилами безопасности;

v_T = 10,8 км/ч = 3 м/с - скорость поезда на начало торможения, принята равной скорости в длительном режиме работы.

Число вагонеток в составе считаем по меньшему из полученных значений ( P сг. доп ):

2 в. сост = P сг. доп / P вг = 339 / 49,27 = 6,9 шт

Тогда потребное число рейсов в смену:

2 рейс = 2 в.см / 2 в.сост = 98 /6,9 = 14,2

Для обеспечения целого числа рейсов, примем число вагонеток в составе равным 6, тогда:

2 рейс = 2 в.см / 2 в. сост = 98 / 6 = 16,3 = 16

Сила тяги при движении поезда с установившейся скоростью:

F г = ( Р сц + 2 в. сост - P вг )( w + i ) = (80 + 6-49,27)(9 + 5) = 5529 Н = 5,53 кН

Тяговое усилие электровоза АМ-8Д (А8) по технической характеристике 15 кН, что больше, чем 5,53 кН.

Максимальное расстояние откатки на конец отработки L max = 360 м = 0,36 км.

Продолжительность рейса:

tрейс. = tгр + tпор + tман = 2,7 + 1,8 + 20 = 24,5 мин где tгр - время движения груженого состава:

tгр = 60 Lmax / 0,75vдл = 60-0,36 / 0,75-10,8 = 2,7 мин tпор - время движения порожнего состава:

tгр = 60 Lmax / 0,75vдл-1,5 = 60'0,36 / 0,75-10,8-1,5 = 1,8 мин tман = 20 мин - время маневрирования.

Число возможных рейсов за смену:

Z р. возм = 60( Т-1 пз ) / 1 рейс. = 60(6 - 0,39) / 24,5 = 13,7 рейсов

Число электровозов для обслуживания данного маршрута:

N э = 2 в.см ^ t рейс. - к н / ( Z в.сост - Т оп ) = 98^24,5^1,35 / 6-305 = 1,8 шт где к _н - коэффициент неравномерности грузопотока,

Т оп - оперативное время электровоза:

Топ = (Tсм - (Tп.з + Tл.н)) / (1 + kот) = (360 - (23,4 + 10)) / (1 + 0,07) = 305 мин где Tп.з = 23,4 мин – время на подготовительно-заключительные операции;

T л.н = 10 мин – время на личные надобности;

k от = 0,07 – коэффициент, учитывающий время на отдых.

Кроме того, принимаем дополнительно 1 электровоз для вспомогательных работ и доставки людей, а также 2 резервных.

В итоге имеем инвентарное число электровозов N _{э. инв} = 5 шт.

Выводы

Таким образом, даже без учета перевозки породы балласт внутри вагонеток для обеспечения необходимой производительности откатки требует увеличить парк вагонов на 30 штук и на 1 штуку увеличить парк электровозов, при этом требуется увеличить число рейсов электровозов на 10. Кроме того, увеличиваются энергозатраты на перевозку 1,7 . 5 . 26 = 221 т бесполезного груза в смену при перевозке 385 т в смену полезного и на ремонт ходовых пар вагонеток от повышенного их износа из-за увеличенной нагрузки на них.