Выбор рациональных параметров ударного инструмента для дробления негабаритов

• Автор: Федосеев, Алексей Петрович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 111 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Обзор методов и средств ударного разрушения негабаритных кус- 9 ков горной массы

1.1. Техническая характеристика и сравнение эффективности

средств разрушения негабаритов

1.2. Анализ известных моделей ударного разрушения горной по-

роды.

1.3. Анализ конструкций инструмента для ударного разрушения.

1.4. Цели и задачи исследования ^

Глава 2. Определение геометрических параметров рабочей части инстру- 42 мента для дробления негабаритов при расчете на статическую прочность
2.1. Аналитическое определение контактных напряжений рабочего 42 инструмента эллипсоидного типа.
2.2. Определение контактных напряжений методом конечных эле- 45 ментов и общая характеристика модели
2.3. Результаты расчета инструмента на статическую прочность
2.4. Выводы
Г лава 3. Напряженно-деформированное состояние ударника для дробления 57 негабаритов при динамическом нагружении
3.1. Общая характеристика расчетной модели
3.2. Результаты расчета на прочность при динамическом нагруже-

Выводы

Глава 4. Исследование дробимости ударом отдельных кусков горных пород 80 на физической модели
4.1. Стенд для исследования процесса разрушения горных пород
ударом
4.2. Методика проведения исследований
4.3. Результаты исследований разрушения горных пород ударом
4.4. Методика расчета параметров рабочего инструмента дизель-
молота для разрушения негабаритов
4.5. Выводы
Заключение
Библиографический список
Приложение 1
Приложение 2

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. До настоящего времени важнейшими проблемами для большинства горнодобывающих предприятий остаются повышение эффективности производства, конкурентоспособности выпускаемой продукции и уменьшение вредного воздействия на окружающую среду. Даже применением прогрессивных способов ведения буровзрывных работ не удается полностью исключить выход крупной фракции (негабаритов), о чём свидетельствует опыт разрушения крепких и особо крепких горных пород при ведении горных работ. Выход негабаритов от взорванной массы, в зависимости от горно-геологических условий горных предприятий, может изменяться от 2-КЗ до 15-^20 %. Загромождение негабаритными кусками рабочей площадки ведет к снижению эффективности ведения горных работ. Попадание негабаритного куска в приемную щель головной дробилки сопряжено с остановкой всей технологической цепочки предприятия [27, 28, 116].
Дробление негабаритов до требуемых размеров может осуществляться либо с помощью взрыва, как шпуровым способом, так и накладными зарядами, либо невзрывными способами: термическими - за счет электроэнергии, превращаемой в тепло; электрофизическими - за счет энергии электромагнитного поля. Однако эти способы имеют ограниченное применение, так как их эффективность зависит от физических свойств горных пород - теплоемкости, тепло-, электропроводности, магнитной проводимости. На горных предприятиях в основном используется механическое разрушение, осуществляемое устройствами воздействия на разрушаемую среду сосредоточенными динамическими нагрузками - молотами [116].
Традиционный буровзрывной способ, наряду с определёнными преимуществами, имеет и ряд недостатков, важнейшими из которых являются негативные воздействия на окружающую среду, сейсмические воздействия на здания и сооружения, повреждение кабелей и оборудования разлетающимися кусками породы, пыле- и газовыделения. Кроме того, взрывные работы вызывают остановку горного производства, эвакуацию людей и оборудования из опасной зоны, что приводит к существенным экономическим потерям.

коловшиеся от массива куски грунта можно откинуть в сторону забоя, используя гидроцилиндры рабочего оборудования экскаватора [46].
Исходя из выше сказанного, инструменты в виде пирамиды (четырехгранной, трехгранной) или пики с плоским концом в основном применяется для разрушения и приобретает в процессе эксплуатации форму полусферы. Тогда, соответственно, клиновой инструмент с различным углом заострения, который применяется при устройстве траншей, при рыхлении вязких пород или, например, мерзлых грунтов по мере его износа будет принимать форму, образованную криволинейной поверхностью напоминающую эллиптическую.
Из практики известно, что инструменты клиновидной формы наиболее эффективны при разрушении негабаритных кусков крепких скальных горных пород, но, тем не менее, не применяются при ведении таких работ. Это объясняется тем, что они быстро затупляются, неравномерно изнашиваются, а также наблюдается выкрашивание лезвия вплоть до преждевременного разрушения самого инструмента.
В связи с этим появляются предпосылки создать такой инструмент для разрушения скальных пород, который бы сочетал в себе, с одной стороны, преимущества плоского, а в дальнейшем - сферического инструмента, а с другой - преимущества клиновидной формы инструмента и, соответственно, возможность управления процессом разрушения, т. е. задавать направление раскола негабарита.
Обычно инструмент эксплуатируется и после того, как его контактная поверхность примет закругленную форму. Рабочая часть инструмента на всей длине (за исключением своего конца) выполнена в виде цилиндра [46]. Но, при этом, рабочую часть целесообразно выполнять в виде эллипса, поперечное сечение которого уменьшается в направлении к рабочему концу, т. е. к острию.
Во-первых, при заглублении конусной части эллипса в обрабатываемую породу возникают большие радиальные силы, способствующие возникновению трещин в разрушаемом материале. Во-вторых, эллиптический инструмент легче извлекать из отверстия в грунте, чем цилиндрический. В-третьих, масса конического инструмента меньше, чем масса цилиндрического такой же длины. И, нако-