Набиуллин Рустем Шафкатович. Анализ и разработка конструктивной схемы оборудования для вторичного дробления горных пород

Краткое описание

Набиуллин Рустем Шафкатович. Анализ и разработка конструктивной схемы оборудования для вторичного дробления горных пород : диссертация ... кандидата технических наук : 05.05.06 / Набиуллин Рустем Шафкатович; [Место защиты: Ур. гос. гор. ун-т].- Екатеринбург, 2008.- 105 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/352

ГОУ впо
«УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
На правах рукописи

НАБИУЛЛИН РУСТЕМ ШАФКАТОВИЧ
04200950998
АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ВТОРИЧНОГО ДРОБЛЕНИЯ
ГОРНЫХ ПОРОД
05.05.06 - Горные машины
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель - доктор технических наук, доцент А. П. Комиссаров
Екатеринбург - 2008
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
у
Глава 1. Состояние вопроса и постановка задач исследования 8
1.1. Общая характеристика способов и технических средств для разрушения негабаритов 8
1.2. Анализ результатов выполненных исследований по разрушению негабаритов 14
1.3. Постановка задач исследования 19
Глава 2. Характеристика процесса ударного разрушения негабаритов 20
2.1. Особенности процесса ударного разрушения негабаритов 20
2.2. Взаимосвязи элементов ударной системы 32
2.3. Установление взаимосвязей между уровнем внешнего воздействия и параметрами негабарита 41
Выводы 44
Г лава 3. Экспериментальные исследования процесса ударного
разрушения негабаритов 45
3.1. Методика эксперимента 45
3.2. Проведение эксперимента и обработка экспериментальных данных 47
3.3. Анализ результатов экспериментальных исследований 48
Выводы 50
Глава 4. Определение параметров карьерных бутобоев 54
4.1. Обоснование параметров ударной системы 54
4.2. Определение нагрузок, действующих на бутобой 68
4.3. Оценка устойчивости бутобоя 72
Выводы 75
Оv
і
Глава 5. Разработка методики выбора рациональных параметров
оборудования для разрушения негабаритов 76
5.1. Обоснование показателей, характеризующих эффективность разрушения негабаритов 76
5.2. Методика выбора рациональных параметров ударных механизмов при разрушении негабаритов с различными характеристиками 80
5.3. Направления совершенствования оборудования для вторичного дробления горных пород 84
Выводы 86
Заключение 87
Библиографический список 88
Приложения
П. 1. Результаты регрессионного анализа 99
П.2. Акт о внедрении результатов работы 104
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Несмотря на повышение эффективности взрывной отбойки скальных и полускальных горных пород, объемы горных пород, подлежащих вторичному дроблению, остаются большими в связи с ростом добычи полезных ископаемых. Так, на железорудных карьерах средний выход негабаритов размером 1,2 м и более (негабарит по приему на дробилки крупного дробления) составляет более 2%; на гранитных карьерах -до 20-30% [25]. '
Для размещения негабаритов приходится занимать площади забоев, что затрудняет ведение горных работ, особенно при углублении карьеров; наличие негабаритных кусков приводит к ухудшению качества подготовки горной массы, снижению производительности экскавационного оборудования и, в конечном счете, повышению себестоимости добычи полезных ископаемых.
Негабариты отличаются большой изменчивостью физико¬механических свойств (плотность, прочность, хрупкость и др.), форм, размеров и т.д., что определяет сложность выбора технических средств для разрушения негабаритов, с одной стороны, и низкую эффективность их использования с другой стороны.
Повышение эффективности разрушения негабаритов может быть достигнуто при определенной комбинации параметров как внешнего силового воздействия, так и породоразрушающего инструмента, соответствующей характеристике негабарита, т.е. при регулировании параметров силового воздействия и применении сменного инструмента.
Одним из основных направлений интенсификации горных работ является концентрация производства за счет повышения единичной мощности оборудования. На открытых горных работах увеличение параметров буровзрывных работ (диаметра взрывных скважин, расстояния между скважинами и др.) приводит к росту объемов вторичного дробления горных пород при одновременном возрастании размеров негабаритов. Это, в свою очередь, потребует создания высокопроизводительных технических средств для разрушения негабаритов.
Учитывая, что значительная часть полезных ископаемых залегает в условиях, экономически выгодных для открытой разработки, проблема интенсификации работ по вторичному дроблению горных пород приобретает исключительно важное значение. В этой связи обоснование рациональных параметров технических средств для разрушения негабаритов и повышение эффективности их использования является актуальной научно-технической задачей, отвечающей потребностям горного производства.
Объект исследования. Оборудование для вторичного дробления горных пород и негабаритных блоков для горной и других отраслей промышленности.
Предмет исследования - конструктивные и режимные параметры оборудования для вторичного дробления горных пород и негабаритных блоков.
Целью работы является повышение эффективности использования оборудования для вторичного дробления горных пород на основе обоснования рациональных конструктивных и режимных параметров рабочих механизмов, соответствующих прочностно-деформационным свой¬ствам горных пород.
Идея работы заключается в поборе рациональной комбинации режимных и конструктивных параметров рабочих механизмов в зависимости от характеристики негабарита (объема, формы, прочности породы и т.д).
Методы исследований включают обобщение и анализ литературных источников, теоретические и экспериментальные методы исследования, базирующиеся на законах физики и механики.
Научные положения, выносимые на защиту:
- уровень и длительность внешнего воздействия при разрушении негабаритов должны соответствовать прочностно-деформационным
свойствам породы и виду разрушения негабарита (хрупкое, хрупко-пластичное).
- основными параметрами при внешнем ударном воздействии являются энергия удара и ее компоненты (масса ударника и предударная скорость), величина, форма и длительность ударного импульса, зависящие как от конструктивных параметров ударника и инструмента, так и от свойств горной породы, соотношение между массами инструмента и негабарита;
- основными параметрами при статическом воздействии является величина внешней нагрузки;
- выбор рациональной комбинации параметров ударного механизма и инструмента определяется в зависимости от характеристики негабарита (крепости породы, массы и формы негабарита).
Научная новизна работы
• Получено рациональное соотношение между величинами ударного импульса и энергии удара в зависимости от характеристики и вида разрушения негабарита.
• Установлены зависимости для определения режимных параметров ударного механизма.
• Обоснованы показатели, характеризующие эффективность разрушения негабаритов: удельный (отнесенный к энергии удара) объем отбитого куска; общая энергоемкость разрушения негабарита (суммарная энергия ударов, отнесенная к объему негабарита).
Практическая ценность работы
- Разработаны предложения и рекомендации по повышению эффективности использования карьерных бутобоев в конкретных условиях эксплуатации.
- Обосновано рациональное соотношение между параметрами ударного механизма и базовой машины при разрушении негабаритов с различными характеристиками.
-Предложена методика выбора рациональных параметров ударного механизма и инструмента при разрушении негабаритов с различными характеристиками.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций
подтверждается корректным и спользованием апробированных современных положений механики горных пород и теории удара; достаточными и статистически обоснованным объемом и представительностью выполненных экспериментов; хорошей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных данных не превышает 9 % с доверительной
вероятностью 0,95. '
Реализация результатов работы. Разработанные предложения и рекомендации по повышению эффективности карьерных бутобоев в конкретных условиях работы, а также методика выбора рациональных параметров ударного механизма и инструмента при разрушении негабаритов с различными характеристиками приняты к внедрению на предприятии «Башкирская медь». Результаты работы используются в учебном процессе при выполнении курсовых работ по специальности «Горные машины и обо¬рудование». . !
Апробация работы. Основные положения и содержание работы доложены на международных научных симпозиумах «Неделя Горняка» - 2005» и «Неделя Горняка» - 2007» (г. Москва, МГГУ) на международных научно-технических конференциях «Чтения памяти В. Р. Кубачека. Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности» в 2005, 2006, 2008 г.г. (Екатеринбург, УГГУ).
Личный вклад автора заключается в
- установлении зависимостей для определения соотношений между па-раметрами ударного механизма, молота и базовой машины;
- разработке методики выбора рациональных параметров оборудования
і
для вторичного дробления горных пород;
- обосновании компоновочной схемы оборудования для вторичного
дробления горных пород статического действия.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе две в ведущих рецензируемых научных изданиях и журналах.
Структура и объем. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения и двух приложений. Содержание работы изложено на 108 страницах машинописного текста, включает 13 рисунков и 9 таблиц. Библиографический список содержит 120 наименований.

Список литературы

Заключение
В работе на базе выполненных автором теоретических и эксперимен¬тальных исследований решена задача обоснования рациональных параметров оборудования для вторичного дробления горных пород. Выполненные иссле¬дования позволили сформулировать следующие основные результаты рабо¬ты.
1. Получено выражение для оптимального значения шага отбойки, при котором достигается максимальный объем отбитого куска.
2. Установлено значение критической (минимальной) величины энер¬гии удара по условию отбойки кондиционного куска.
3. Из условия реализации энергии удара молота определено выражение для силы прижатия инструмента к негабариту.
4. Предложен графо-аналитический метод оценки устойчивости базо¬вой машины на основе годографов силы прижатия инструмента к негабариту.
5. Разработана методика выбора рациональных параметров оборудова¬ния для разрушения негабаритов.
6. На основе регрессионного анализа установлено соотношение между массой базовой машины и энергией удара.
7. Предложена компоновочная схема оборудования для вторичного дробления горных пород статического действия.