автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Установление рациональных параметров ленточных конвейеров для карьеров промышленности строительных материалов

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ КОНВЕЙЕРНОГО ТРАНСПОРТА НА ПРЕД1№

ЯТИЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Особенности эксплуатации и перспективы применения конвейерного транспорта на предприятиях промышленности строительных материалов

1.2. Физико-механические характеристики полезного ископаемого карьеров промышленности строительных материалов при транспортировании их ленточными конвейерами.

1.3. Анализ существующих работ и методов по борьбе с налипанием, разжижением и расслоением вскрышных пород и полезного ископаемого при транспортировании их ленточными конвейерами.

1Л. Постановка задачи и цели исследования.

1.5. Выводы.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОТЕКАНИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ФРАКЦИЙ МАТЕРИАЛА ПРИ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ НА КОНВЕЙЕРЕ.

2.1. Цель, задачи и объект экспериментальных исследований.

2.2. Конвейерный стенд, оборудование и аппаратура для экспериментальных исследований.

2.3. Методика проведения экспериментальных исследований.

2.4. Результаты экспериментальных исследований характера процесса перераспределения фракций материала при транспортировании и его налипания на ленту.

2.5. Выводы.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ НАСЫПНОГО ГРУЗА ПРИ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ ЕГО НА КОНВЕЙЕРЕ.

3.1. Объект экспериментальных исследований. Цель и задачи эксперимента.

3.2. Оборудование и аппаратура для экспериментальных исследований.

3.3. Методика планирования эксперимента и обработки экспериментальных данных.

3.4. Результаты экспериментальных исследований напряженного состояния насыпного груза при транспортировании на конвейере.

3.5. Выводы.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ НАСЫПНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ

ОЦЕНКИ ЕГО ПРЕДЕЛЬНОЙ ДЛИНЫ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ НА КОНВЕЙЕРЕ.

4.1. Моделирование расслоения насыпного материала в процессе транспортирования.

4.2. Моделирование напряжений, действующих в насыпном материале в процессе транспортирования.

4.3. Исследование протекания процесса сегрегации насыпного материала при транспортировании на конвейере.

Исследование тиксотропии пограничного слоя насыпного материала на конвейерной ленте.

4.5. Экспериментальные исследования процесса налипания пограничного слоя на конвейерную ленту.

4.6. Выводы.

ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕДЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1. Методика оптимизации параметров ленточных конвейеров для карьеров промышленности строительных материалов.

5.2. Методика выбора параметров ленточных конвейеров для транспортирования нерудных строительных материалов и бетонных смесей.

5.3. Рекомендации по параметрам ленточных конвейеров для карьеров промышленности строительных материалов.

5.4. Экономическая эффективность применения ленточных конвейеров для карьеров промышленности строительных материалов.

5.5. Выводы.

Актуальность работы. "Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года" предусмотрено ". ускорить внедрение непрерывных и новых специализированных видов транспорта - конвейерного, пневмоконтейнерного, гидравлического и других, особенно в горнорудной и химической промышленности и на предприятиях промышленности строительных материалов" [411.

Производство нерудных строительных материалов, обеспечивающих возрастающие темпы капитального строительства, могут достигнуть в ближайшие годы 1,2 млрд. м3 в год. В настоящее время доля конвейерного транспорта на карьерах промышленности строительных материалов по сравнению с другими видами транспорта незначительна и составляет 3,2%. Это вызвано тем, что эти карьеры имеют небольшие грузопотоки и дальность транспортирования, необходима частая передвижка конвейеров, что затруднительно при использовании стандартных типов конвейеров, имеющих большую металлоемкость и стоимость. При транспортировании конвейерами насыпных с глинистыми включениями и тиксотропных пород возникают дополнительные затраты на устранение нежелательных эффектов от изменения их свойств в процессе транспортирования, налипания на конвейерную ленту и образование про-сыпи.

Уменьшение удельной металлоемкости конвейеров возможно за счет увеличения скорости конвейерной ленты и перехода на другой типоразмер конвейера, увеличения расстояния между ро

- б ликоопорами, угла наклона боковых роликов. Однако, при всех этих мероприятиях увеличиваются динамические нагрузки на транспортируемый груз, что снижает эффективность конвейерного транспорта, а при транспортировании насыпных с глинистыми включениями и тиксотропных пород к увеличению прилипания их к ленте. Поэтому, установление рациональных параметров ленточных конвейеров для карьеров промышленности строительных материалов является актуальной научной задачей.

По данным ВНИПИстромсырье на предприятиях нерудных строительных материалов 54% рабочих от всего обслуживающего персонала на конвейерном транспорте заняты уборкой просыпи. Из общего количества трудозатрат на уборку просыпи 70% приходится на расштыбовку подконвейерного пространства. По данным НИПИОГстрома и ВНИйнеруда объем операций уборки просыпи составляет 25% общего объема ручных работ; на этой операции отмечено 32% всех несчастных случаев на производстве. В связи с этим снижение налипания материала на ленту и создание эффективных средств ее очистки позволит снизить эксплуатационные затраты на конвейерный транспорт |75].

Ускорение внедрения специальных видов конвейерного транспорта ставит на повестку дня разработку нормативных материалов для обоснования указанных видов транспорта. В связи с этим Госстроем СССР с участием заинтересованных министерств и ведомств пересматривается и дополняется действующая глава СН и П 11-46.75 "Промышленный транспорт". Ряд институтов во главе с ПромтрансНИИпроектом подготавливает уточненную методику сравнения различных вариантов промышленного транспорта. С выходом этой работы будет получена возможность оценивать и выбирать вид промышленного транспорта, в том числе и конвейерного по единой методической основе.

Цель работы заключается в установлении зависимостей максимальной длины транспортирования от физико-механических свойств груза, скорости движения ленты, шага установки роликоопор, формы желобчатости поперечного сечения для разработки методики расчета рациональных параметров конвейеров для карьеров промышленности строительных материалов при транспортировании липких горных пород, обеспечивающих минимум удельных приведенных затрат на транспортирование.

Идея работы. Путем выбора рациональных параметров ленточных конвейеров обеспечить уменьшение расслоения липких пород и снизить налипание их на ленту.

Научные положения разработанные лично диссертантом, и новизна: установлены зависимости характеризующие напряженное состояние транспортируемого груза, отличающиеся тем, что динамическое воздействие на груз при столкновении с роликоопорой аппроксимировано треугольным импульсом в любой точке поперечного сечения; установлена зависимость предельной длины транспортирования конвейером по критерию степени налипания липких пород от скорости ленты, шага роликоопор, формы желобчатости поперечного сечения, физико-механических свойств породы, отличающиеся учетом расслоения груза в процессе транспортирования; установлено, что критерием оптимизации ленточных конвейеров является минимум удельных приведенных затрат, и новизна его заключается в учете максимальной длины транспортирования горной массы, обусловленной процессом налипания, которая достигается определенным соотношением следующих параметров: скорости транспортирования, ширины ленты, шага роликоо-пор, угла наклона боковых роликов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждены достаточным объемом проведенных экспериментальных исследований (экспериментальные исследования проведены в объеме, позволяющем получить результаты с погрешностью не более при надежности 0,9), использованием аппробированных теоретических положений механики насыпных грузов и расчета ленточных конвейеров, удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных исследований (расхождение результатов 10-15%).

Значение работы.

Научное значение работы заключается в том, что зависимость предельной длины транспортирования материала от параметров конвейера для материалов с различными физико-механическими свойствами служит уточнением теории расчета ленточных конвейеров.

Практическое значение работы имеет методика выбора параметров ленточных конвейеров для транспортирования нерудных строительных материалов и бетонных смесей и рекомендаций по рациональным параметрам ленточных конвейеров, позволяющая проектировать конвейеры для транспортирования пород с различиями физико-механическими свойствами.

Результаты работы могут быть использованы научно-исследовательскими и проектными организациями, ПромтрансНЙИпроект, ВНИПЙстромсырье, УкрНИИпроект, Главмоспромстройматериалы, ВНИИнеруд, НИПИОГстром и другими, занимающимися исследованием, конструированием и эксплуатацией ленточных конвейеров.

Реализация выводов и рекомендаций работы.

Методика выбора параметров ленточных конвейеров для транспортирования нерудных строительных материалов и бетонных смесей" использована при разработке отраслевых методических указаний "Конвейеры ленточные мобильные для транспортирования заполнителей и бетонных смесей. Методика расчета." (Оргэнергострой, 1983), для системы Минэнерго СССР, которые использованы для расчета и создания документации по разрабатываемому ПКБ Главэнергостроймеханизации совместно с институтом "Оргэнергострой" конвейеру телескопическому КТК-100 и конвейеру-питателю КП-100, Тбилисским филиалом института "Оргэнергострой" для расчета ленточного конвейера при выполнении темы 1455 "б".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований доложены на научно-техническом семинаре лаборатории конвейерных систем института "Оргэнергострой" (Москва, 1983); на XXIX научной конференции Кузбасского политехнического института ((Кемерово, апрель 1984); на 1У республиканской конференции "Молодые ученые - научно-техническому прогрессу в угольной промышленности" (Донецк, май 1984).

Публикация. По теме диссертации опубликовано девять статей.

I. СОСТОЯНИЕ КОНВЕЙЕРНОГО ТРАНСПОРТА НА ПРВДПРИЯТИХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ . - - - - .

1,1. Особенности эксплуатации и перспективы применения конвейерного транспорта на предприятиях промышленности строительных материалов

Увеличивающаяся потребность в горных строительных материалах вызвана быстрыми темпами строительства и объемом строительных объектов. Производство горных строительных пород, обеспечивающих возрастащие темпы капитального строительства, могут достигнуть в ближайшие годы 3 млрд. т/год [Н].

Для удовлетворения потребности в строительных горных породах общий объем горных работ по отрасли должен возрасти с 2,7 млрд. т в 1980 г» до 6,4 млрд.т в 2000 г., в том числе объем добычи - с 2,04 до 4,37 млрд.т (рис.1.1; 1.2). В этот же период ожидается уменьшение числа карьеров с 6000 до 5900 [55].

В СССР разрабатывается свыше 2000 различных месторождений строительных горных пород, запасы которых достигают 200-300 тэ млн. м и более. Балансовые запасы строительных горных пород составляют: строительный камень 17,08 млрд.м3, песчано-гравий-ная смесь 13,24 млрд.м3 и строительный песок 5,78 млрд.м3 [40, 11,66,61]. Добыча строительных горных пород в нашей стране превышает добычу этих пород в развитых зарубежных странах (рис. 1,3) [56].

Строительные горные породы на карьерах предприятий промышленности строительных материалов разделяются на местрожде-ния природного камня, песчано-гравийные и песчаные, щебеночные и глиняные месторождения.

Из общего числа карьеров строительных материалов около

Рис.1.1. Рост объемов разработки строительных горных пород (2) и горной массы (I).

Рис.1.2. Рост числа грузопотоков строительных горных пород (I) и горной массы (2).

МЛН.1Г а)

120 100

80 ■ 60 .

40 •

20

Он

О О о сд

ЕЗ 1=! Р-н Ж -я5

Рн

Рн о

ОЙ к =г м

Рч о

-я5 И О

ЧССР

Рч Рн млн.м* б)

Ш1

243

70 60 50

40

30

20

10

1ц О О о I

ОЙ

ЕЗ ^

Р-н •з:

Рн (1ц е<

•з: а о к г ж

Рн О

Рн О о сг

ГДР

Рис. 1.3, Объем добычи строительных материалов, а) песка и гравия; б) щебня.

40$ приходится на долю карьеров, разрабатывающих песчано-гра-вийнне местроровдения. Средняя мощность вскрыши на этих карьерах редко превышает 10 м, обычно она составляет около 3 м. Продуктивный пласт имеет среднюю мощность 10 м, в отдельных случаях мощность пласта полезного ископаемого может достигать 25-30 м [11,61].

Месторождениям, глин, используемых для кирпичного производства, характерна весыяа малая мощность вскрышных пород 0,3-0,5 м и малая мощность полезного ископаемого 2-4 м, которая только в отдельных случаях достигает 9-10 м [9]. Мощность вскрышных пород на карьерах по добыче керамических глин достигает 3-6 м, мощность полезного ископаемого до 6-10 м»

Мощность залежи на месторождениях пильного камня составляет 6-20 м, мощность мягких вкрышных пород - от 0,2 до 5-6 м, скальных - от 0,5 до 3-4 м»

Транспортируемые грузы на карьерах предприятий промышленности строительных материалов можно разделить на три категории: скальные и полу скальные (кварцит, гранит, дионит, лабрадерит, габбро, мрамор, базальт), насыпные грузы (песок, гравий, щебень), тиксотропные породы (мел, глина, гипс и другие). На каждом карьере ежегодно разрабатывают и перемещают от десятков до сотен миллионов тонн горной массы, поэтому от правильного выбора карьерного транспорта зависит эффективность принятой схемы разработки карьера*

Для транспорта полезного ископаемого на карьерах строительных материалов характерны: небольшие расстояния транспортирования; незначительные объемы перевозок; зависимость эффективно-^ сти работы другого оборудования (экскаваторов) от надежности работы карьерного транспорта; специфика транспортируемых грузов (большая плотность, абразивность, влажность, липкость, кусковатость я другие); затраты на транспортирование составляют не менее 45$, а с увеличением глубины карьеров достигает 70$ от затрат на добычу полезного ископаемого [58,61].

По деле применения различных видов транспорта на этих карьерах первое место занимает автомобильный транспорт, в меньшей мере применяется железнодорожный. С каждым годом увеличивается применение наиболее перспективного транспорта конвейерного (рис. 1.5), обеспечивающих поточность горного производства.

Объем перевозок строительных материалов автомобильным транспортом составляет 71,2$, железнодородным 17,6$, конвейерным 3,2$ [74].

Автомобильный транспорт получил значительное распространение на карьерах строительных материалов вследствие таких его свойств, как автономность в работе, гибкость, маневренность, способность работать в стесненных и разнообразных климатических условиях, высокие эксплуатационные показатели, низкие капитальные затрата. Он применяется на карьерах малой и средней мощности с грузооборотом до 10 млн.тонн в год (рис.1.4). йяеете с тем автомобильный транспорт имеет незначительную (до 3-5 км) экономически целесообразную дальность транспортирования, высокую интенсивность движения и загазованность воздуха, большой парк машин, водителей и обслуживающего персонала, высокие затраты на топливо и смазочные материалы, незначительный срок службы и быстрый износ двигателя, резины и особенно при эксплуатации на дорогах с плохим покрытием, трудность в транспортировании тиксотропных пород, связанную с разжижением и налипанием породы, вследствие чего уменьшается полезный объем транспорти

Рис. 1.4. Область рационального применения различных видов транспорта в зависимости от грузоподь емности и дальности возки.

ЖД - железнодорожный транспорт.

АТ - автомобильный транспорт.

ПКД - подвесная канатная дорога.

МЛК - многоприводной ленточный конвейер без галле реи (бг) и с галлереей (сг). рования.

Из средств автомобильного транспорта на карьерах промышленности . строительных материалов СССР применяются автосамосвалы Краз-256Б (грузоподъемностью 12 т), Белаз-540 (грузоподъемностью 27 т), Бела3-548 (грузоподъемностью 40 т).

Железодорожный транспорт наоборот характеризуется сравнительно небольшим расходом различных видов транспорта, высокой прочностью и относительно большим сроком службы подвижного состава, возможностью транспортирования горной массы на значительные до 20-25 км расстояния с грузопотоком 20 млн. т в год (рис. 1,4). Однако, что особенно важно для карьеров промышленности строительных материалов, железнодорожный транспорт имеет такие недостатки как большие капитальные затраты, сложные схемы путевого развития, трудности транспортирования тик-сотропных пород, вследствие их липкости и большой трудоемкости разгрузки в этом случае, что обусловило незначительную область его применения, учитывая также, что карьеры нерудных строительных материалов имеют небольшие дальности транспортирования как вскрышных пород, так и полезного ископаемого и небольшие грузопотоки.

Конвейреный транспорт с кавдым годом получает все большее развитие на карьерах предприятий промышленности строительных материалов в СССР и за рубежом. К достоинствам конвейерного транспорта относится высокая производительность, возможность полной автоматизации процесса перемещения грузов и способность транспортировать горную массу с глубоких горизонтов карьеров, компактность, малая энерго- и металлоемкость, надежность в эксплуатации, большая дальность транспортирования (рис. 1.4).

Советом Министров СССР в начале 1983 года принято постановление, в которой намечена программа развития специальных видов транспорта на ближайшие годы. Осуществление этой программы позволит получить экономический эффект порядка 60 млн.руб. в год при меньшей численности обслуживащего персонала по сравнению с автомобильным и железнодорожным транспортом" \75

Хотя автомобильный транспорт по доле перевозок составляет 85$ в промышленности строительных материалов, применение его п. экономически неэффективно в связи с резким повышением цен на жидкое топливо и дефицитом рабочей силы» Применение конвейерного транспорта весьма эффективно при перемещении массовых насыпных грузов от карьеров нерудных материалов до дробильно-сортировочных заводов, для доставки вскрышных пород в отвалы."

175].

По сравнению с автомобильным транспортом эксплуатационные расходы на перемещение породы у автомобильно-конвейерного транспорта с заглублением карьеров растут медленнее (рис.1.6). Хотя удельные затраты на транспортирование I т груза на I км (табл.1.1) сравнительно велики» конвейеры находят все более широкое применение на карьерах строительных материалов, благодаря своим главным достоинствам.

Таблица 1.1

Вид транспорта Удельные затраты на транспортирование I т груза на Г км (коп/т.км)

Автомобильный Железнодорожный Конвейерный 7-12 1-3 10-13

Преимущество конвейерного транспорта было доказано при выборе способа доставки щебня в тело Саянской плотны конвейерный транспорт оказался самым экономичным по капитальным вложениям

60

50

40 ■

Структура транспорта нерудных карьеров

80

60 40

20 с ВТС ран мобшц >НЩ 1

Т СПС »рг

Ж1 зле зно Дор ожн лй тра нсп ОрЗ ? ков == [веиер! ь=±= шй транс] —г— юр' 1

1970

1975 1980

Рис. 15

1985

Изменение эксплуатационных расходов на транспорт породы с увеличением глубины карьера

1960

1965

1970 1975

Рис. 1.6

1980

1985 и по эксплуатационным расходам (табл. 1.2) 1101.

Таблица 1.2

Вид транспорта Каптальные затраты на транспортирование щебня при строительстве Саянской плотины, млн.руб.

Канатная подвесная дорога 60.3

Автомобильный 46,8

Конвейерный. 42,6

На карьере Ахан-1й райского цемзавоца для транспортирования известняка крупностью 80 мм применение ленточных конвейеров оказалось целесообразным, даже несмотря на сравнительно большие капитальные затраты конвейерный транспорт обеспечивает более низкие эксплуатационные затраты и позволяет в 2,6 раза увеличить производительность рабочих по сравнению с автомобильным транспортом (табл.1.3) [66].

Таблица 1.3.

Затраты при различных видах транспорта сырья на карьере Ахан-Еэранского цемзавода . - Ей л транспорт, а

Автомобильный ~ Железнодорожный Конвейерный

Эксплуатационные, тыс.руб/год Капитальные, тыс.руб. Удельные капитальные вложения, коп/т 352 1180 8,5 389,5 2861 23 326,2 2012 "16 '

Наиболее широко распространен конвейерный транспорт на песчаных и песчано-гравийных карьерах, производительность отдельных конвейеров достигает 1000 т/ч и более при ширине ленты от 500 до 1200 м.

На Чеховском карьере драглайн с ковшом ёмкостью 1,5 м3 ведет погрузку осушенной песчано-гравийной массы на забойный конвейер через самоходный бункер, Песчано-гравийную массу доставляют на ДСФ. Ленточные конвейеры установлены о поземом 4-8°, их длина изменяется от 65 до 117 м [10].

На карьере "Аризона сенд" (США) песчано-гравийная масса из карьера доставляется забойным конвейером длиной 20 м с шириной ленты 1080 мм на передаточный конвейер длиной 150 м.

Конвейерный транспорт целесообразно применять и для транспортирования отходов от ДСФ в отвалы. Работающая с I960 года в Каракубском рудоуправлении линия конвейеров длиной более 2 км с шириной ленты 800 мм заменила вывоз отходов от ДСФ (3,3 км) по железной дороге. За год перемещается 1,7-2,0 млн.тонн отходов. Новая схема транспорта обеспечила годовую экономию в размере 87,3 тыс.руб. и повышение производительности труда рабочего на выход с ПО до 150 тонн [бб].

На одном из карьеров йтчинского комбината Главленстройма-териалов вывоз отходов от ДСФ производился автосамосвалами. Отходы, составлящие 20-25$ от добытой горной массы (150-160 тыс.тонн/год) ранее укладывались в конус, из которого отгружались в автосамосвалы. Применение системы ленточных конвейеров, установленных в галереях, позволило снизить эксплуатационные затраты на 20 тыс.руб. в год [бб].

Одним из факторов, обеспечивающих высокие технико-экономические показатели применения конвейерного транспорта в рассмотренных примерах, является значительное сокращение расстояния транспортирования по сравнению с автомобильным и, особенно, железнодорожным транспортом. Использование конвейерного транспорта на карьерах промышленности строительных материалов позволяет: повысить производительность экскаваторов (на 20-25 и 35-40$ по сравнению с применением соответственно автомобильного и железнодорожного транспорта); сократить штат обслуживающего персонала; увеличить допустимый уклон вскрывавдих выработок, что резко уменьшит объемы горнокапитальных работ и сроки подготовки новых горизонтов,

К недостаткам конвейерного транспорта относится его избирательная способность эффективно перемещать породы с определенными свойствами (сухие, связные, сыпучие и раздробленные). Транспортирование влажных и тиксотропных, а также абразивных пород приводит к длительным простоям и преждевременному износу конвейерных лент и ропикоопор.

При устранении этих недостатков конвейерный транспорт получит более широкое распространение на карьерах промышленности строительных материалов. Для этого ведутся работы по разработке специальных типов конвейеров в зависимости от вида транспортируемого груза.

Таким образом, учитывая сокращение длины транспортирования, повышения производительности труда, избавления от дорогостоящего жидкого топлива, уменьшения обслуживащего персонала, уменьшения горнокапитальных работ, конвейерный транспорт обуславливает высокие технико-экономические показатели, ликвидирует избирательную способность его к физико-механическим свойствам транспортируемого груза, что позволит сделать его перспективным видом транспорта.

Для транспортирования крупнокусковых скальных пород разработан и внедрен специальный тип конвейера - ленточно-тележеч-ный, производительность которого более 2000 т/ч. Этот конвейер более экономичен, чем обычные ленточные конвейеры, благодаря тому, что срок службы ленты выше, чем у ленточных, а энергоемкость ниже, вследствие более низкого коэффициента сопротивления движению [35]*

При транспортировании насыпных и тиксотропных пород в настоящее время применяются серийно выпускаемые ленточные конвейеры, которые не приспособлены для этих условий и поэтому не получили широкого распространения. При сооружении Нурекской ГЭС использовалась магистральная конвейерная линия длиной 4,6 км, В ее состав входило II конвейров со скоростью транспортирования 2,2 м/с, производительность ее была не высокая 700 м3/ч [69].

При транспортировании насыпных и тиксотропных пород ленточными конвейерами происходит колебание ленты конвейера при ее движении по рояикоопорам, что, соответственно, вызывает колебание транспортируемого материала. Под действием вибрации насыпной груз расслаивается, крупные куски породы перемещаются вверх, а мелкие - вниз (рис. 1.7), последние, вследствие ударных нагрузок со стороны роликоопоры, разрушаются и происходит интенсивное налипание материала на ленту. При транспортировании тиксотропных пород под действием вибрации происходит разжижение материала и его налипание не только к ленте, но и ко всем вращающимся частям конвейера (рис.1.8)и образование просыпи . Во время разгрузки конвейера на склады или в блоки происходит разделение крупных кусков от мелких по ширине блоков. Для широкого внедрения конвейерного транспорта на карьерах предприятий промышленности строительных материалов необходимо исключить или свести до минимума нежелательные явления: налипание, разжижение, расслоение, которые возникают вследствие несоответствия параметров конвейера виду транспортируемого материала, и кроме того, обеспечить сохранность ленты и роликоопор при транспортиро

Рис. 1.7

Рис. 1.8 ьанид насыпных грузов с крупными включениями.

В некоторых странах, таких как США, 1ДР, ведется создание и начали применяться специальные ленточные конвейеры для транспортирования тиксотропных пород, на которых соответствие параметров конве^ра типу транспортируемой породы, а также установление специальных перегрузочных пунктов для соответствующей транспортируемой породы сводит расслоение и налипание к минимуму [76].

Начинает интенсивно применяться конвейерный транспорт и для транспортирования заполнителей и бетонных смесей. При строительстве плотины Дворшак с 1969 по 1971 год с помощью конвейерной системы было уложено 142290 м3 бетона. Для доставки к месту укладки применялся передающий конвейер длиной 201 м с шириной ленты 460 мм и скоростью 3,6 м/с. При использовании этой системы не требовалось дополнительного перемешивания материала перед укладкой после транспортирования, т.к. состояние транспортируемой породы регулировалось выбранными параметрами конвейерной системы [76,77].

Процесс проектирования конвейерного транспорта для предприятий промышленности строительных материалов должен решаться комплексно, учитывая не только экономические критерии при выборе вида транспорта, но и изменение состояния транспортируемого материала при его перемещении по конвейерной линии, а также социальные проблемы - охрану окружающей среды. Одним из перспективных направлений проектирования конвейерного транспорта является системный подход к проектированию, заключающийся в рациональном сочетании при проектировании и создании конвейерных систем для конкретного объекта процессов проектирования "сверху вниз" и "снизу вверх" при условии, что процесс "сверху вниз" начинается первым. Поясним введенные понятия.

Ранее господствующим было второе направление в проектировании ("снизу вверх"), когда при разработке и создании конвейерч ных систем для карьеров и строительных объектов исходили из ее компонент и их свойств. Конвейерные системы в этом случае создаются, как правило из конвейеров, которые выпускаются промышленностью на момент проектирования системы. Данные конвейеры, конвейерные перегружатели, отвалообразователи имеют общий характер применения и как обычно имеют большую металлоемкость. При их создании не учтено влияние параметров конвейеров на свойства транспортируемого материала, особенно для тиксотропных пород, что привадит к простою конвейерного транспорта за счет налипания горной массы. Более того, в проектах создания новых промышленных предприятий предусматривается использование только оборудования и технических систем, освоенных промышленностью на момент разработки проекта. В результате этого только что введенное в строй предприятие монет оказаться уже морально устаревшим.

Подход "от целого" или подход "сверху вниз", заключается в проектировании и выборе параметров элементов конвейерной системы от конкретного вида транспортируемого материала, его свойств. Данный подход включает еще одну из наиболее важных государственных проблем - охрану окружающей среды. С нашей точки зрения решение вопроса о виде транспорта на карьерах и строительных объектах, должно исходить из обеспечения минимума принесенного ущерба окружавдей среде. Применение конвейерного транспорта на карьерах промышленности строительных материалов при перемещении вскрышных пород во внутренние отвалы, совместно с передважными дробильно-сортировочными комплексами непосредственно в карьере, закладка отходов в выработанное пространство карьера позволит получить не только экономическую выгоду при добыче нерудных строительных материалов, но и вести параллельно основному процессу мероприятия по охране окружающей среды - рекультивацию я другие работы. * - - . •

5.5. Выводы

1. Предложено в качестве критерия оптимизации параметров ленточных конвейеров для карьеров промышленности строительных материалов нринимать минимум удельных приведенных затрат при максимальной длине транспортирования горной массы, обусловленной процессом налипания, которая достигается определенным соотношением следу щах параметров: скорости транспортирования, ширины ленты, шага роликоопор, угла наклона боковых роликов.

2. Разработана методика выбора параметров ленточных конвейеров для транспортирования нерудных строительных материалов и бетонных: смесей, которая использована при разработке отрас

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуально^ научной задачи разработки методики выбора рациональных параметров ленточных конвейеров для карьеров промышленности строительных материалов, обеспечивающих снижение металлоемкости конвейера, уменьшение налипания транспортируемого материала на ленту с целью экономии затрат на транспортирование.

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Существующие ленточные конвейеры для карьеров промышленности строительных материалов имеют относительно высокую металлоемкость, а для тиксотропных и липких пород при транспортировании возникают дополнительные трудности, вызванные налипанием горной массы на ленту и образованием просыпи, поэтому в этих условиях конвейеры имеют большую стоимость и высокие затраты на эксплуатацию. Уменьшение удельной металлоемкости за счет увеличения скорости и изменения других параметров конвейера, приводит к возрастанию динамических нагрузок на материал и изменению его состояния, перераспределению фракций и налипанию, а значит невозможно без изучения процессов происходящих внутри материала в процессе транспортирования.

2. При прохождении роликоопоры в транспортируемом материале возникают динамические напряжения в виде треугольного импульса с временем действия равным времени прохождения через роликоопору и имеющим затухающий характер по высоте транспортируемого слоя от ленты до свободной поверхности материала. Вертикальные напряжения в материале уменьшаются по высоте транспортируемого слоя по экспотенциапьному закону, а боковые -при увеличении расстояния от центра сечения материала возрастают по тому же закону.

Процесс сегрегации фракций материала в основном зависит от частоты и амплитуды импульсного воздействия на материал от роликоопоры и разброса фракций по крупности. В процессе транспортирования, осевшая на ленте мелочь уплотняется и содержащаяся в ней связная вода переходит в несвязную, которая отжимается вверх под действием импульсного воздействия от роликоопоры и тем самым нарушает водяную пленку между материалом и лентой, что приводит к увеличению сил прилипания материала к ленте.

4. Процесс сегрегации материала на конвейерной ленте целесообразно описывать функцией сегрегации, зависящей от коэффициента роста сегрегации, времени транспортирования, коэффициента разрыхления, начальной степени сегрегации материала. Начальная степень сегрегации материала, поступившего на конвейер, определяется типом и параметрами перегрузочного устройства и равна: для перегрузочного устройства с подсыпкой мелкой фракции С0 = -0,4; без подсыпки - С0 = -0,65.

5. Предельная длина транспортирования горной массы склонной к налипанию складывается из предельной длины транспортирования по процессу сегрегации и предельной длины по процессу разжижения пограничного слоя, осевшей на ленту мелочи.

6. Предельная длина транспортирования горной массы по процессу сегрегации зависит от параметров конвейера: скорости движения ленты, шага установки роликоопор, угла наклона боковых роликов, натяжения ленты, отношения длины бокового ролика к среднему, типа перегрузочного устройства и параметров транспортируемого груза: коэффициента разрыхления, максимального размера кусков, влажности.

7. Предельная длина транспортирования горной массы по процессу разжижения пограничного слоя, осевшей на ленту мелочи, зависит от параметров конвейера: скорости ленты, шага установки роликоопор, диаметра роликов и физико-механических характеристик груза: модуля упругости на растяжение, модуля упругости на сдвиг, коэффициента вязкости, предельного напряжения на сдвиг и растяжение.

8. Во избежание интенсивного налипания насыпных грузов с глинистыми включениями и тиксотропных пород предельную длину транспортирования необходимо выбирать такой, когда за время движения произойдет полностью перераспределение фракций и разжижение пограничного слоя с лентой, но до полного выделения несвязной воды с пограничного слоя между лентой и материалом.

9. Критерием оптимизации параметров ленточных конвейеров для карьеров промышленности строительных материалов принят минимум удельных приведенных затрат при максимальной длине транспортирования горной массы, обусловленной процессом налипания, которая достигается определенным соотношением следующих параметров: скорости транспортирования, ширины ленты, шага роликоопор, угла наклона боковых роликов.

10. Разработана методика выбора параметров ленточных конвейеров для транспортирования нерудных строительных материалов и бетонных смесей, которая использована при разработке отраслевых методических указаний "Конвейеры ленточные мобильные для транспортирования заполнителей и бетонных смесей. Методика расчета". (Оргэнергострой, 1983).

1. Аканов Х.Г. Исследование физических процессов очистки конвейерных лент в условиях налипающих материалов (на примере карьеров RMA). - Автореф.канд.дисс. М.: ЖИ, 1970. - 16 с.

2. Андреев A.B., Дьяков В.А., Шешко Е.Е. Транспортные машины и автоматизированные комплексы открытых разработок. М.: Недра, 1975. - 464 с.

3. Алексеев А.Ф. Исследование процесса подсушивания горной массы с целью предотвращения ее налипания на конвейерные ленты.-Дисс.кавд.тех.наук. М.: МГИ, 1977. 171 л.

4. Бабков В.Ф., Безрук В.М. Основы грунтоведеления и механики грунтов. Учебник для студентов автодорожных вузов. М.: Высшая школа, 1976. - 328 с.

5. Безухов Н.И. Введение в теорию упругости и пластичности.- М.: Наука, 1950. 321 с.

6. Елехман И.И., Хайнман В.Я. 0 теории вибрационного разделения сыпучих смесей. Изв. АН СССР. Механика, 1965, $ 5,с.22-30.

7. Елехман И.И., Джаналидзе Г.Ю. Вибрационное перемещение.- М.: Наука, 1964. 410 с.

8. Елехман И.И., Хайнман В.Я. 0 теории разделения сыпучих смесей под действием колебаний. Изд. АН СССР. Механика твердого тела, 1968, Jfc 6, с.5-13.

9. Буянов Ю.Д., Авееренков А.П., Бессметрный К.С. Песчано-гравийные, щебеночные и глиняные карьеры. М.; Недра, 1964. -359 с.

10. Буянов Ю.Д., Буткевич Г.Р., Харо O.E. Конвейрный транспорт на .карьерах нерудных строительных материалов. Обзор. М.: ВНИИЭСМ, 1970. - 82 с.

11. ЗЗуянов Ю.Д., Краснопольский A.A. Разработка месторождений нерудных полезных ископаемых. М.: Недра, 1980. 427 с.

12. Васильев М.В., Смирнов В.П., Нуликов A.A. Эксплуатация карьерного автотранспорта. М.: Недра, 1979. - 200 с.

13. Васильев М.В., Волотковский B.C., Кармаев Г.Д. Конвейеры большой протяженности на открытых работах. М.: Недра, 1977. -248 с.

14. Верховский И.М., Виноградов H.H., Арутюнов В.М. Исследование кинетики процесса осадки. Изв.вузов. Горн.журн., 1959, № 10, с. 141-148.

15. Верховский И.М., Виноградов H.H. Новые представления о сущности расслоения материалов в процессе гидравлической отсадки. "Вопросы теории гравитационных методов обогащения полезных ископаемых". Госгориздат, i960, с.68-78.

16. Вейнцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969.576 с.

17. Виноградов H.H. Анализ движения материала в отсадочных машинах с повышенной частотой пульсации и теоретическое обоснование выбора приводного механизма. Автореф.канд.дисс. МГИ, 1953. - 16 с.

18. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. Учеб. пособие для строительных вузов. М.: Высшая школа, 1978. - 447 с.

19. Гончаров С.А. Способы и технические средства борьбы с адгезионными явлениями при разработке связных пород роторными комплексами. В кн.: Совершенствование техники и технологии открытых горных работ / Научные труды МИ. М.: МИ, 1978, с.70-76.

20. Гончаров С.А., Алексеев А.Ф. Подсушивание горной массы, как способ предотвращения ее налипания на горно-транспортные средства. Горный журнал. Изв. вузов, № 6, 1876, с.103-107.

21. Гончаревич И.Ф. Виброреояогия в горном деле. М.: Наука, 1977. - 144 с.

22. Даффин Р., Питерсон Э., Зенер К. Геометрическое программирование. М.: Мир, 1972. - 311 с.

23. Давранбеков У.Ю. Установление рациональных параметров и режимов работы ленточных конвейеров, транспортирующих влажные меловые и мело-мергельные породы. Дисс.канд.техн.наук. М.: Ш, 1976. - 184 л.

24. Ершова В.В. Импульсные функции. Функции комплексной переменной. Операционное исчисление. Под ред. В.И.Азаматовой. -Минск, Вышэйшая школа, 1976. 256 с.

25. Зажигаев Л.С., Кишьян A.A., Романиков Ю.И. Методы планирования и разработки физического эксперимента. М.: Атомиздат, 1978. - 232 с.

26. Зенер К. Геометрическое программирование и техническое проектирование. М.: Мир, 1973. - 112 с.

27. Комар В.Л. Состояние конвейерного транспорта на предприятиях промышленности строительных материалов и перспективы его развития. М., 1983. - 14 с. - Рукопись представлена Моск.горн, ин-том. Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, 1983, № Ш9тм-Д83.

28. Комар В.Л. К вопросу о моделировании процесса расслоения материала при транспортировании на конвейере. М., 1984. - 9 с.-Рукопись представлена Моск.горн.ин-том. Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, 1984, № 1237тм-Д84.

29. Комар В.Л. Моделирование процесса расслоения материала при транспортировании на конвейере. М., 1984. -13 с. - рукопись представлена Моск.горн, ин-том. Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, 1984, № 1238ТМ-Д84.

30. SO. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). М.: Наука, 1977. - 831 о.

31. Калур К., Ламберсон. Надежность и проектирование систем. М.: Мир, 1980. - 605.с.

32. Куннос Г.Я. Вибрационная технология бетона. Л.: Стройиздат, 1967. - 168 с.

33. Куннос Г.Я. Реологические задачи вибрационной технологии бетона. Автореф.дисс. докт.техн.наук. Рига, 1971.29 с.

34. Левенсон Л.Б., Прейгерзон Г.И. Дробление и грохочение полезных ископаемых. М.: Недра, i960. 772 с.

35. Ленточные конвейеры в горной промышленности. В.А. Дьяков, Л.Г.Шзхмейстер, В.Г.Дмитриев и др. Под ред. чл.-кор. АН СССР А.О.Спиваковского. - М.: Недра, 1982. - 349 с.

36. Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики. М.: Наука, 1983, т.2. - 640 с.

37. Лившиц В.И., Виштак В.И. Устройства для очистки конвейерных лент (Обзор). ЦНИЭИуголь, M., 1971. - 73 с.

38. Лурье А.И. Операционное исчисление и его приложениек задачам механики. М.: Изд. Технико-теоретическая литература, 1950. - 432 с.

39. Лэрмит Р. Проблемы технологии бетона. М.: Стройиздат, 1957. - 112 с.

40. Шлышева H.A., Сидоренко В.Н. Технология разработки месторождений нерудных строительных материалов. М.: Недра, 1977. - 392 с.

41. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. М.: Политиздат, 1981. -223 с.

42. Методика определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: Изд-во Госкомитета по науке и технике СССР, 1977. - 54 с.

43. Методика определения экономической эффективности использования в угольной промышленности новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: ЦНИИЭИуголь, приложение 3, т.З, 1979. - 655 с.

44. Непомнящий Е.А. Распределение минеральных частиц в разрыхленной массе. Обогащение руд. № 2, 1966, с.32-35.

45. Никитин В.В., Комар В.Л., Ненахов С.С. Выбор параметров конвейерной системы с учетом состояния транспортируемой горной массы. Сб. "Научные основы шахт будущего". М.: Изд. МГИ, 1983, с.124-127.

46. Никитин В.В., Комар В.Л., Ненахов С.С. О возможности управлением состоянием горной массы при транспортировании ее ленточными конвейерами. М., 1983 9 с. - Рукопись представлена Моск. горн, ин-том. Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, 1983, № П17тм-Д83.

47. Никитин В.В., Комар В.Л. Моделирование состояния насыпного материала при транспортировании на конвейере. М., 19845 с. Рукопись представлена Моск. горн, ин-том. Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, 1984, № 1239тм-Д84.

48. Никитин В.В., Комар В.Л. Влияние параметров ленточного конвейера на сохранение физико-механических свойств транспортируемого материала. М., Промышленный транспорт, № 8, 1984,с. 18-19.

49. Никитин В.В., Комар В.Л. Задачи и методы управления состоянием горной массы при ее транспортировании ленточными конвейерами. Тезисы докладов, Донецк, 1984, с.49-50.

50. Определение эффективности транспорта на открытых разработках. Нечитайло A.A., Андреев A.B., Дьяков В.А., Шешко Е.Е., Локоть Г.В. - М.: Изд-во МИ, 1971. - 54 с.

51. Орнатский Н.В. Механика грунтов. М.: Изд. МГУ, 1962.447с.52. 1уленко Г.В. и др. Устройства для очистки и переворота конвейерных лент: обзор. М.: 1980. 47 с. (Обзор информ.) ВДИИТЭИтяжмаш).

52. Прагер В. Введение в механику сплошных сред. М.:Мир, 1963. - 211 с.

53. Пуго A.M. Связь процессов налипаемости и смешивание с гранулометрическим составом пород. В сб. трудов НИИКМА. "Разработка рыхлых пород комплексами непрерывного действия". вып.З, 1^бкин, 1974, с.56-59.

54. Птичников Е.В. Исследование и формирование комплексов оборудования добычи строительных горных пород. Автореф.канд. дисс., М.: МГИ, 1983. - 16 с.

55. Разработка месторождений нерудных строительных материалов открытым способом за рубежом. (Обзор) Берштейн Р.Л. Москва, Недра, 1967. 69 с.

56. Рафалес -Ламарка Э.Э. К теории процесса отсадки. Изв. вузов, Горный журнал, 1962, 1& 10, с.171-177.

57. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. М.: Недра, 1980. - 630 с.

58. Ржевский В.В. Физико-техничеекие параметры горных пород. М.: Недра, 1975. - 212 с.

59. Рогатин H.H. Технология и механизация открытых горных работ. M.s Недра, 1982. - 277 с.

60. Смирнов Б.Н. Исследование путей повышения эффективности применения техники непрерывного действия на карьерах КМА. -Автореф. канд.дисс., М.: МГО, 1973. 15 с.

61. Спиваковский А.О., Потапов М.Г., Приседский Г.В. Карьерный конвейерный транспорт. 2-е изд.перераб. и доп. - М.: Недра, 1979. - 264 с.

62. Способы борьбы с налипанием и намерзанием влажных грунтов на рабочие органы строительных машин. Заднепровский Р.П., Шершицкий Ю.С., Лукьяненко Л.Ф. и др. М.: Стройиздат, 1976.-32 с.

63. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород. Под редакцией Н.В.Мельникова, В.В.Ржевского, М.М.Протодьяконо-ва. М.: Недра, 1975. 279 с.

64. Справочник горного мастера нерудных карьеров. М.: Недра, 1977. 357 с./Авт.: Читаев Г.И., Бернштейн В.А., Головко В.А.,и другие).

65. Степанов М.Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний. М.: Машиностроение, 1972. - 232 с.

66. Теория и практика открытых разработок. Под общ.ред. Мельникова Н.В., М.: Недра, 1973. - 636 с.

67. Технологические параметры и эффективность применения конвейерной подачи грунтовых материалов в плотину Нурекской ГЭС. В.И.Вуцель, Г.Ф.Еиянов, В.Н.ОДухамедиев и другие. Энергетическое строительство. № 12, 1981, с.П-12.

68. Третьяков Л.Д., Русанова Н.Г. Теоретические предпосылки влияния физико-механических свойств на режим уплотнения бетонных смесей. Известие вузов. Строительство и архитектура,6, 1965, с.57-63.

69. Факторович A.M., Серебрянников О.Д., Тымовский Л.Г., Исследование основных способов очистки конвейерных лент. Записки Л1И, т.XXII, 1967, с.43-49.

70. Цытович H.A. Механика грунтов (краткий курс). Учебник для строительных вузов. 4-е изд. перераб. и дополн. М.: Высшая школа, 1983. - 288 с.

71. Шейкин А.Е. Строительные материалы. М.: Стройиздат, 1978. 432 с.

72. Шлаин И.Б. Состояние и перспективы развития транспорта на карьерах нерудных строительных материалов. В сб.: 4-я Всесгозная научно-техническая конференция по карьерному транспорту. (Тезисы докладов), Свердловск, 1978, с.23-26.

73. Шире использовать специальные виды транспорта. -Промышленный транспорт, № 12, 1983, с.25-27.

74. Амепсап Concrete Institute ЗоигпаЕ,т. Concrete Report, Dworshak Dam and Reservoir, A/orth Fork Cfearwater River, 3d.aho, U.S. Army Corps of Engineers, WaEÜa District, Washington, Apr. \Ъ-\7.

75. Mayer FW. Fundamentals of a potential! theory ofthQ jigging process. У 3nt. Min. Proc. Ccingr., /Vew-Уогк, 76-80.