РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОМБАЙНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ В УСЛОВИЯХ РУДНИКА ТЮБЕГАТАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ

АННОТАЦИЯ

В работе приведены исследования на Тюбегатанском месторождении калийных солей рудника горнодобывающего комплекса Дехканабадского завода калийных удобрений. Рекомендованы технологические схемы на добычных и горно-подготовительных работах, а также расчет производительности комбайновых комплексов в условиях рудника Тюбегатанского месторождения калийных солей.

ABSTRACT

The paper presents studies of the Tyubegatan potash salt deposit of the mine of the mining complex of the Dekhkanabad Potash Fertilizer Plant. Technological schemes for mining and mining-preparatory work, as well as calculation of the productivity of combine complexes in the conditions of the Tyubegatan potash salt mine, are recommended.

Ключевые слова: Тюбегатанское калийное месторождение, каменная соль, сильвинит, свойства пород, плотность, горно-подготовительных работ, наклонные стволы, камера, комбайновые комплексы, технология проходки выработок, панель бункер-перегружатель, самоходный вагон.

Keywords: Tyubegatan potash deposit, rock salt, sylvinite, rock properties, density, mining and preparatory work, inclined shafts, chamber, combine complexes, tunneling technology, bunker-loading panel, self-propelled car.

В настоящее время на Тюбегатанском месторождении калийных солей технология очистных работ выглядит следующим образом: комбайн осуществляет отбойку руды, временно складируя ее в бункер-перегружатель, а самоходный вагон доставляет полезное ископаемое от бункера-перегружателя до места разгрузки. На добычных и горно-подготовительных работах в руднике опробованы и приняты к эксплуатации высокопроизводительные комбайновые комплексы с комбайнами Урал-20Р и Урал-10Р. Применена непрерывная схема транспортировки руды от добычных участков до поверхности с применением ленточных конвейеров КЛ-1000, КЛ-1200. В качестве вспомогательного транспорта для спуска-подъема людей, оборудования и материалов принят автомобильный транспорт и шахтная самоходная техника. Для сокращения утечек воздуха, расхода электроэнергии, главную вентиляторную установку, согласно проекта первой очереди, установили в специально пройденных подземных выработках околоствольного двора[1-26].

Отработка запасов пласта Нижний II предусматривается семью комбайновыми комплексами. При этом комбайновых комплекса задействованы на подготовительных и очистных работах.

Исходя из данных, полученных при проходке наклонных стволов, главных уклонов, а также при подготовке и отработке опытной, первой и третьей панели выявлен ряд особенностей, влияющих на производительность комбайновых комплексов:

1. Залегание пласта Нижний II изменчиво, присутствуют зоны замещения сильвинита каменной солью, корректировка геолого-маркшейдерской службой производится по месту, что влечет за собой незапланированные остановки для задания направления движения комбайна с учетом максимальной производительной выемки полезного ископаемого с минимальными потерями и разубоживанием, а также с поддержанием выработки в безопасном состоянии – в кровле слоя «А» имеется ангидритовый слой мощностью 40 см с развитой трещиноватостью и проявлением рассолов с содержанием MgCl₂ 27 %, в связи с чем при его прорезке возможно обрушение козырька подрезанного сильвинита. Данный факт влияет на качество добываемой руды - содержание нерастворимого остатка в ангидрите доходит до 30 %, что приводит к преждевременному износу резцов рабочего органа комбайна, а, следовательно, и к увеличению времени простоя комбайна для их замены.

2. Мелкокристаллическая структура пласта при отбойке руды приводит к повышенной запыленности призабойного пространства, что в свою очередь влияет на усиленный контроль машиниста за направлением движения комбайна по пласту и снижению скорости движения самоходного вагона с учетом условий безопасности по запыленному участку, а также на теплообмен электрооборудования комплекса с воздушной средой.

3. Сложное залегание промышленного пласта – угол падения 10-30⁰ привело к изменению схемы подготовки и параметров системы разработки проектов ОАО «Галургии» и ГУП "Узгеорангметлити"– проходка сбоек между выемочными штреками усложняется из-за перепада высот 3-5 м на коротком расстоянии – 18 м, зарубка на очистные камеры производится с выемочного штрека под углом 19°- 20°, а не как было указано в проектах 39 - 45°. Все это приводит к более сложному режиму работы комбайнового комплекса – время на зарубку, маневрирование (перегон, разворот) комбайна, проходку вентиляционных сбоек увеличилось.

4. Более высокая, чем предполагалось, абразивность пород приводит к уменьшению скорости подачи на забой и высокому износу резцов рабочего органа комбайна, что ведет к дополнительным технологическим простоям;

5. Отставание горно-подготовительных и горно-капитальных работ, усложняет вентиляционный режим, результат повышенный температурный режим в рабочих зонах, что приводит к перегреву комбайнов и самоходных вагонов, к вынужденным остановкам последних.

Расчет времени работы комбайновых комплексов с учетом планово-предупредительных ремонтов.

Нормальная и бесперебойная работа комбайновых комплексов возможна только при тщательном и систематическом уходе за ними, своевременном проведении технологических осмотров и ремонтов[1-9].

Структура рассчитанная для 18 месячного ремонтного цикла:

РО-РО-Т1-РО-РО-Т1-РО-РО-Т2-РО-РО-Т1-РО-РО-Т1-РО-РО-К

Комбайновые комплексы работают 330 дней в году, 35 дней в году отводится на технические осмотры, ремонты и капитальные ремонты. Кроме того каждую смену производятся ежесменные осмотры – 1 час, а так же остановки на охлаждение двигателей самоходных вагонов (СВ), переносы электрооборудования и перегоны комбайнов занимают в среднем 2,5 часа в смену. 

Количество дней работы комбайнов в год с учетом планово-предупредительных ремонтов (ППР) составляет:

365 – 35 = 330 дней.

Режим работы комбайновых комплексов – 3 смены по 8 часов.

Найдем чистое время работы комбайнового комплекса в смену (Т_см):

Т_см = 8 – 2,5 – 1 = 4,5 ч/см

Всего смен в году (С_г):

С_г = 330*3 = 990 смен.

Всего чистое время работы комплексов в год (Т_г):

Т_г = 990 * 4,5 = 4455 часов

Расчет производительности комбайнового комплекса при добыче руды.

Процесс работы комбайнового комплекса цикличен, с повторяющимися при выемке руды операциями и перерывами.

Цикл работы комплекса в забое может быть последовательным или параллельным. На руднике ДКЗ ведется выемка руды с параллельным циклом, т.е. комбайн ведет добычу руды параллельно доставке руды самоходным вагоном. Рабочие циклы комплекса представлена на рис. 1.

Рабочие циклы комплекса:

а) – последовательный цикл,

б) – параллельный цикл.

Рисунок 1. Рабочие циклы комплекса

Время: t_к - выемки комбайном руды в забое и её погрузки в самоходный вагон (СВ) или в бункер перегружатель (БП) (б);

t_д- доставки руды;

t₁- погрузки руды из БП в СВ;

t_кп - простоя комбайна;

T_ц- цикла.

При анализе работы комплекса и расчете его производительности необходимо учитывать, что в состав его входят различные по назначению, конструкции и производительности машины (комбайн, БП, СВ).

Поэтому для расчета времени одного цикла необходимо знать время погрузки руды из бункера перегружателя в самоходный вагон и время доставки руды самоходным вагоном до конвейера или рудоспускной скважины[6-15].

t₁- время погрузки руды из БП в СВ составляет 1,5 минуты (справочные данные).

t_д - время доставки руды зависит от массы доставляемой руды, расстояния доставки и, соответственно, времени движения самоходного вагона до разгрузочного пункта и обратно, разгрузки СВ и маневровых операций:

t₌ = t_м+(L_д*2/V_ср) = 3+(200*2/75) = 8,5 мин, где

t_м – среднее время концевых маневровых операций СВ на пунктах погрузки и разгрузки руды равно 3 минуты (справочные данные).;

L_д - расстояние доставки, равно 200м (средняя длина камеры);

V_ср- средняя скорость движения СВ с учетом времени тормозного пути, м/мин;

V_ср = V_м*k_д*k_н*L_д/(L_д + 2l_т) = 145*0,7*0,85*200/(200+2*15) = 75 м/мин, где

V_м- средняя скорость движения СВ (порожнего и груженого) по техническому паспорту, м/мин;

Скорость движения СВ снижается: на 20% – при 100 и до 30% – при 150.

k_д - коэффициент снижения скорости движения СВ по условиям дороги (принимается равным 0,7);

k_н– коэффициент на непредвиденные остановки (принимается равным 0,85);

l_т - средний тормозной и разгонный путь (принимается равным 15м);

V_м = (V_гр+V_п)/2 = (10+7,5)/2 = 8,75 км/ч или 145 м/мин, где

V_гр – скорость движения вагона с грузом, равна 7,5 км/ч.;

V_п – скорость движения вагона без груза, равна 10 км/ч.

Таким образом, время одного цикла будет равно:

T_ц = t₁+t_д = 1,5+8,5=10 мин.

Техническая характеристика самоходный вагон марка 5ВС-15М показана на таблице 1.

Таблица 1.

Техническая характеристика самоходный вагон марка 5ВС-15М

Грузоподъемность СВ снижается при проведении выработок с уклоном, коэффициент снижения составляет: 0,97 – при уклоне до 5⁰, 0,88 – при уклоне до 10⁰ и 0,77 – при уклоне до 15⁰.

Грузоподъемность используемых самоходных вагонов 5ВС-15М составляет:

Q = 15т, применяя коэффициент поправки на уклон (принимаем 0,77), получаем что за один цикл самоходный вагон доставляет:

Q_ц = Q*0,77 = 15*0,77= 11,55 тонны руды

Найдем количество циклов (N) в смену:

N = T_см/Т_ц = 4,5*60/10 = 27 , где

N– количество циклов в смену;

Производительность одного комбайнового комплекса в смену (P_см) равна:

P_см = N*Q_ц = 27*11,55 = 312 т/см.

Производительность одного комбайнового комплекса в год (P_г) равна:

Р_г = P_см*С_г = 312*990 = 308 880 т/год, где

С_г = 990 – количество смен в год.

Расчет производительности комбайнового комплекса при горно-подготовительных работах. Процесс работы комбайнового комплекса цикличен, с повторяющимися при выемке руды операциями и перерывами, но отличается от добычных работ большим расстоянием доставки от комбайнового комплекса до места разгрузки самоходного вагона.

Используется схема, принятая при расчете ведения добычных работ.

Средняя длина доставки самоходного вагона при проходке горно-подготовительных выработок составит L_д = 550м

t_д = t_м+(L_д*2/V_ср) = 3+(550*2/81,8) = 16,4 мин

V_ср = V_м*k_д*k_н*L_д/(L_д + 2l_т) = 145*0,7*0,85*550/(550+2*15) = 81,8 м/мин

V_м = (V_гр+V_п)/2 = (10+7,5)/2 = 8,75 км/ч или 145 м/мин

T_ц = t₁+t_д = 1,5+16,4=17,9 мин

N = T_см/Т_ц = 4,5*60/17,9 = 15

P_см = N*Q_ц = 15*11,55 = 173 т/см

Р_г = P_см*С_г = 173*990 = 171270 т/год

Проанализировав статистические данные с учетом всех перечисленных факторов результату расчетов, с учетом остановок на планово-предупредительные и ремонтные работы, капитальный ремонт, проектом принята следующая производительность комбайновых комплексов:

- при проходке горно-подготовительных – 170 тыс.т,

- при ведении добычных работ – 300 тыс. т.

Список литературы:

1. Каримов Ё.Л., Латипов З.Ё., Хужакулов А.М. Технология проходки выработок на Тюбегатанском месторождении калийных солей // Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики сборник научных трудов 15-й международной конференции. – Минск – Тула – Донецк, 29-30 октября 2019 г. .– С. 102-104.
2. Отчет по панели №1. Пояснительная записка ГДК-26-2009 17. Горнодобывающий комплекс Дехканабадского завода калийных удобрений. – Дехканабад, 2017. – 104 с.
3. Каримов Ё.Л., Якубов С.И., Муродов Ш.О., Нурхонов Х., Латипов З.Ё. Экологические аспекты Дехканабадского рудного комплекса по добыче калийных руд // Горный вестник Узбекистана. ‒ Навои, 2018. ‒ №3. ‒ С. 23-27.
4. Каримов Ё.Л., Жумаев И.К., Латипов З.Ё., Шукуров А.Ю., Нарзуллаев Ж.У. Рекомендации по применению технологии противофильтрационной защиты солеотвала и рассолосборника № 1 // Universum: технические науки. – Москва, 2020. – №12(81). – С. 34-38
5. Каримов Ё.Л., Латипов З.Ё., Каюмов О.А., Боймуродов Н.А.  Разработка технологии закрепления солевых отходов рудника Тюбегатанского горно-добывающего комплекса // Universum: технические науки. – Москва, 2020. – №12(81). – С. 59-63
6. Каримов Ё.Л., Латипов З.Ё., Каюмов О.А., Боймуродов Н.А. Моделирование и установление координатов центра масс отвала и хвостов Тюбегатанского калийного месторождения. // Universum: технические науки. – Москва, 2021. – №2(83). – С. 25-29
7. Каримов Ё.Л., Жумаев И.К., Латипов З.Ё., Хужакулов А.М. Повышение эффективности использования хвостохранилища для размещения солеотходов обогатительной фабрики Дехканабадского завода калийных удобрений // Горный вестник Узбекистана. – Навои, С. 45-48
8. Латипов З.Ё. Мировое производство и проблемы освоения калийных руд // Марказий Осиё минтақасида замонавий илм-фан ва инновацияларнинг долзарб муаммолари халқаро конференция материаллари. – Жиззах, 2020. С. 173-174.
9. Латипов З.Ё., Каримов Ё.Л., Жумаев И.К., Кораев Б.М. Тепақутон калий конининг ташқи майдонидан оқилона фойдаланишни математик моделлаштириш // Инновацион технологиялар. – Қарши, 2020. – №3. С. 7-12.
10. Заиров Ш.Ш., Уринов Ш.Р., Каримов Ё.Л., Жумаев И.К., Латипов З.Ё., Эшкулов О.Г. Повышение технологии проходки калийных пластов в условиях тюбегатанского месторождения калийных солей // Universum: технические науки. – Москва, 2021. – №10(91). С. 59-64
11. Каримов Ё.Л., Латипов З.Ё., Хужакулов А.М. Номдоров Р.У., Хаккулов С. Исследование режима детонационных волн в скважинных зарядах с осевой воздушной полостью // Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики сборник научных трудов 15-й международной конференции. Минск 29-30 октября 2019 г. С. 261-263.
12. Каримов Ё.Л., Латипов З.Ё., Хужакулов А.М. Гидравлическая закладка выработанного пространства при подземной добыче калийных руд // Journal of Advances in Engineering Technology – Navoi, 2020. – №1. P. 25-28
13. Kayumov O, Latipov Z, Boymurodov N, Egamberdiyev H. Research of the combined technology of enrichment of low-grade phosphorite ore of the central kyzylkum // InterConf, 2020 - ojs.ukrlogos.in.ua
14.  Холиёрова Х.К., Якубов С.Х., Латипов З.Ё. Математические модели оптимизации цилиндрических оболочек с подкрепленными ребрами жесткости // Universum: технические науки. – Москва, 2021. – №2(83). С. 31-33
15. Холиёрова Х.К., Якубов С.Х., Латипов З.Ё., Шукуров А.Ю., Турсунов А.Б. Решение обратной задачи расчета фундаментальных плит силосных корпусов // Universum: технические науки. – Москва, 2021. – №2(83). С. 34-38
16. Заиров Ш.Ш., Уринов Ш.Р., Каримов Ё.Л., Латипов З.Ё., Авезова Ф.А. Изучение экологических проблем и анализ способов снижения негативного воздействия отходов калийных руд на окружающую среду // Universum: технические науки. – Москва, 2021. – №4(85). С. 46-52
17. Якубов С.Х., Холиёрова Х.К., Латипов З.Ё. Решение задач оптимизации с учетом специфики процесса проектирования инженерных конструкций на основе системного анализа // Инновацион технологиялар. – Қарши, 2021. – №3(43). С. 37-41
18. Уринов Ш.Р., Каримов Ё.Л., Норов А.Ю., Авезова Ф.А., Турсинбоев Б.У. Проблема управления энергией взрыва при формировании развала взорванной горной массы на карьерах // Journal of Advances in Engineering Technology – Navoi, 2021. – №2(4). P. 65-71.
19. Заиров Ш.Ш., Каримов Ё.Л., Латипов З.Ё. Исследование химического процесса закрепления солевых отходов в горнодобывающем комплексе дехканабадского завода калийных удобрений // Проблемы недропользования – Екатеринбург, 2021. – №3. С.40-54.
20. Мислибоев И.Т., Каримов Ё.Л., Латипов З.Ё., Абдусоатов С.З.,Норкулов Н.М. Разработка рекомендаций по оптимизации параметров блока при системе с магазинированием руды на месторождений Зармитан // Universum: технические науки. – Москва, 2021. – №6(87). – С. 24-27
21. Каримов Ё.Л., Якубов С.И., Аликулов Г.Н., Латипов З.Ё. Геодинамические активные зоны Тюбегетанского месторождения калийных солей // Горный вестник Узбекистана. – Навои, 2018. –№2. – С. 41-44.
22. Норов Ю.Д., Каримов Ё.Л., Латипов З.Ё., Боймуродов Н.А. Вскрытие и подготовка при валовой выемке сложных рудных тел с прослоями и включениями пород на месторождении «Зармитан» // Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики сборник научных трудов 15-й международной конференции. Минск – Тула – Донецк 29-30 октября 2019 г. С. 178.
23. Латипов З.Ё., Каримов Ё.Л., Хўжақулов А.М., Авлакулов А.М., Шукуров А. Ю., Калий рудаларини ўзлаштириш ва чиқиндиларнинг атроф-муҳитга салбий таъсирини пасайтириш муаммолари // Инновацион технологиялар. – Қарши, 2020. – №4. С. 18-22.
24. Norov Y., Karimov Y., Latipov Z., Khujakulov A., Boymurodov N. Research of the parameters of contour blasting in the construction of underground mining works in fast rocks // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 1030 (1), 012136
25. Латипов З.Ё., Каримов Ё.Л., Шукуров А.Ю., Худойбердиев О.Д., Норкулов Н.М. Моделирование и установление координатов центра масс отвала и хвостов тюбегатанского калийного месторождения // Universum: технические науки – Москва, 2021. С. 25-29.
26. Якубов С.Х., Латипов З.Ё., Холиёрова Х.К. Оптимизация осесимметричных усеченных конических оболочек // Universum: технические науки – Москва, 2020. . – №12(81). С. 29-34