Разработка базовой технологии выемки ископаемого с поворотом конвейера на 90°

Abstract

Актуальность работы обусловлена удорожанием выемки пластов твердых минералов при подземной добыче. Применение более производительных и эффективных технологий сдерживается отсутствием поточных средств транспортирования добытых минералов. Впервые промышленное использование поворотного конвейера выполнено фирмой Joy (США) в начале 2000 г. Поворотный ленточный конвейер имел большие габариты и был сложен в изготовлении. Цели: анализ конструкций, исследование параметров и разработка нового конвейера, создание элементов методики его расчета и базовых технологий выемки короткими забоями с учетом опыта создания аналогичной технологии в Караганде. Объект исследования - технология выемки пластов твердых минералов при подземной добыче. Методы. С учетом обеспечения патентной новизны и отсутствия достаточных публикаций выполнено: системный анализ конструкций поворотных конвейеров (до 90°), технологий разработки пластов твердых минералов, методик их моделирования за период около 40 лет. Исследования проведены на основе метода конечных элементов и лианеризации уравнений динамики с учетом особенностей нагружения и деформирования элементов конструкций в зоне поворота, сопоставлены схемы ленточных и скребковых конвейеров. Результаты. Испытания выявили выпячивание ленты, большие усилия на боковые стороны секций конвейера и их расхождение в зоне поворота. Последнее характерно и для скребкового конвейера. Созданная методика позволяет определить основные параметры конвейеров, учитывает нелинейное взаимодействие ленты с направляющими и коэффициент трения скольжения, позволяет рассчитать боковую нагрузку и параметры ленты. Установлено, что в условиях камерной выемки более эффективен и безопасен скребковый конвейер. Его расчет и изготовление проще, а размеры по вертикали в 1,2-1,3 раза меньше, чем у ленточного конвейера. Построена имитационная модель, и получены основные параметры скребков, опорные усилия и шаги их установки. Секции конвейера могут поворачиваться с помощью шарниров, один из которых соединён с левым бортом конвейера, а другой в этот момент разъединён с правым. Конструкция конвейера и элементы базовой коротко забойной технологии защищены евразийским и казахстанским патентами и обеспечат эффективную выемку сложно залегающих ископаемых; в 2-3 раза уменьшат первоначальную стоимость работ. Прочность конструкции выше, чем у ленточного конвейера, поэтому её можно применить и для разработки руд, с буровзрывной отбойкой полезного ископаемого.

The relevance of work is caused by the rise in price of dredging the layers of solid minerals at underground production. Use of more productive and effective technologies is restrained by the lack of cyclic transportation of the extracted minerals. For the first time industrial use of the design is executed by the Joy Company in the USA in the beginning of the 21st century. The rotary tape conveyor had big dimensions and was difficult-to-make. The aim of the research is to analyze the models, study the parameters and design a new conveyor; develop the elements of a technique for its calculation, and basic technologies of dredging by short faces taking into account the experience of designing similar technology in Karaganda. Object of the research is the technology of dredging the layers of solid minerals at underground production. Methods. Without sufficient publications and for ensuring patenting of a design, during about 40 years the system analysis of rotary conveyors (up to 90 degrees), technologies of dredging the layers of solid minerals, techniques of their modeling were carried out. The researches were carried out based on a finite element method (Ansys package) and linearization of the equations of dynamics in Adams considering the deformation features of moving elements of a construction and scrapers; the general features of operation of conveyors of both types are revealed. Results. The tests have revealed the protrusion of a tape, great efforts to the lateral faces of sections of the conveyor and their divergence in a turn zone. The latter is characteristic as well for the scrapers conveyor. The technique developed allows determining the key parameters of conveyors, friction coefficient, nonlinear interaction of a tape with lateral faces, allows calculating pressure upon lateral faces and parameters of a tape. Generally such systems are applied to chamber dredging of layers and will allow providing multiple uses of bowels of the earth. It is established that in these conditions the scrapers conveyor is more effective and safe. Its model operation, calculation and manufacture are simpler, and the size is in 1,2-1,3 times less than this of bold conveyers. In the Adams package the model for conveyor turn imitation is constructed and the key parameters of scrapers: step of their installation, effort of contact with sides, are obtained. Sections of the conveyor can turn by means of hinges, one of which is connected to the left-hand side of the conveyor, and another one at this moment is disconnected with the right side. The paper introduces the basic technological scheme of dredging the minerals by a short face with the use of such conveyor. They are protected by the Eurasian and Kazakhstan patents and they will provide the efficient dredging of the minerals lying in the composite conditions and will promote extraction of gas from layers and multiple (complex) use of bowels of the earth; will reduce in 2-3 times the tentative cost of works. The durability of the new device will be higher, than that of the belt conveyor therefore it can be applied to exploration of ores, with use of drilling-and-blasting works. Reliability of the conveyor will be provided even at the critical condition of a face.