Открытые горные работы

Автосамосвалы: рейс и парк

Число ковшей на погрузку, время рейса, производительность самосвала и потребный парк автосамосвалов.

Физический смысл

Самосвал работает рейсами: погрузка, движение с грузом, разгрузка, движение порожняком, манёвры и ожидание. Чем длиннее рейс, тем меньше породы машина перевозит за час. Число самосвалов подбирают так, чтобы их суммарная производительность покрывала грузопоток карьера, а инвентарный парк больше рабочего из-за ремонтов.

Формулы

mк=E⋅kн⋅ρkрm_{\text{к}} = \dfrac{E \cdot k_{\text{н}} \cdot \rho}{k_{\text{р}}}
nк=qmкn_{\text{к}} = \dfrac{q}{m_{\text{к}}}
tп=nк⋅tц60t_{\text{п}} = \dfrac{n_{\text{к}} \cdot t_{\text{ц}}}{60}
tдв=60⋅Lvгр+60⋅Lvпорt_{\text{дв}} = \dfrac{60 \cdot L}{v_{\text{гр}}} + \dfrac{60 \cdot L}{v_{\text{пор}}}
Tр=tп+tдв+tраз+tмT_{\text{р}} = t_{\text{п}} + t_{\text{дв}} + t_{\text{раз}} + t_{\text{м}}
Qа=60⋅qф⋅kиTрQ_{\text{а}} = \dfrac{60 \cdot q_{\text{ф}} \cdot k_{\text{и}}}{T_{\text{р}}}
Nр=⌈QкQа⌉N_{\text{р}} = \left\lceil \dfrac{Q_{\text{к}}}{Q_{\text{а}}} \right\rceil
Nинв=⌈Nрkтг⌉N_{\text{инв}} = \left\lceil \dfrac{N_{\text{р}}}{k_{\text{тг}}} \right\rceil

Исходные данные

ВеличинаЕд.По умолчанию
Грузоподъёмность самосвала, q Паспортная грузоподъёмность автосамосвала. Обычно: БелАЗ: 30–450 т т 55
Вместимость ковша экскаватора, E Геометрическая вместимость ковша погрузочного экскаватора. Обычно: рационально 3–6 ковшей на самосвал м³ 5
Коэффициент наполнения ковша, kн Отношение объёма разрыхлённой породы в ковше к его вместимости. Обычно: 0,6–1,1 0,9
Коэффициент разрыхления в ковше, kр Отношение объёма породы в ковше к её объёму в целике. Обычно: 1,1–1,6 1,4
Плотность породы в целике, ρ Плотность перевозимой горной массы в массиве. Обычно: 1,6–3,5 т/м³ т/м³ 2,5
Цикл экскаватора, tц Фактическая длительность цикла экскаватора при погрузке. Обычно: 23–40 с с 25
Расстояние транспортирования, L Расстояние от забоя до пункта разгрузки в одну сторону. Обычно: обычно 1–5 км км 2
Скорость с грузом, vгр Средняя техническая скорость гружёного самосвала по трассе. Обычно: 15–25 км/ч км/ч 20
Скорость порожняком, vпор Средняя техническая скорость порожнего самосвала. Обычно: 25–40 км/ч км/ч 30
Время разгрузки, tраз Время разгрузки с подъёмом и опусканием кузова. Обычно: 0,8–1,5 мин мин 1
Манёвры и ожидание, tм Суммарное время манёвров у экскаватора и на разгрузке, ожидания погрузки. Обычно: 2–5 мин мин 3
Коэффициент использования во времени, kи Доля чистого времени работы самосвала в смене. Обычно: 0,7–0,9 0,8
Требуемый грузопоток, Qк Часовой грузопоток, который должен вывозить парк. Обычно: по календарному плану т/ч 1500
Коэффициент технической готовности, kтг Доля исправных машин в парке. Обычно: 0,7–0,9 0,8

Результаты

ВеличинаЕд.В примере
Масса породы в ковше, mк mк = E·kн·ρ/kр. т 8,036
Число ковшей на самосвал, nк q/mк, округлённое до целого (не менее 1). шт 7
Фактическая загрузка, qф qф = nк·mк. т 56,25
Коэффициент использования грузоподъёмности, kq kq = qф/q. Допустимая перегрузка — обычно до 10 %. 1,023
Время погрузки, tп tп = nк·tц/60. мин 2,917
Время движения, tдв tдв = 60·L/vгр + 60·L/vпор. мин 10
Время рейса, Tр Tр = tп + tдв + tраз + tм. мин 16,917
Производительность самосвала, Qа Qа = 60·qф·kи/Tр. т/ч 159,606
Самосвалов на один экскаватор, Nэ Nэ = Tр/tп — число машин для работы экскаватора без простоев (дробное значение, округляют по условиям организации работ). шт 5,8
Рабочий парк, Nр Nр = Qк/Qа, округление вверх. шт 10
Инвентарный парк, Nинв Nинв = Nр/kтг, округление вверх. шт 13
Пример расчёта со значениями по умолчанию — 8 шагов
mк=5⋅0,9⋅2,51,4=8,036 тm_{\text{к}} = \dfrac{5 \cdot 0{,}9 \cdot 2{,}5}{1{,}4} = 8{,}036\ \text{т}

Масса породы в ковше: 8,036 т

nк=558,036=6,844≈7n_{\text{к}} = \dfrac{55}{8{,}036} = 6{,}844 \approx 7

Ковшей на самосвал: 7; загрузка 56,25 т (kq = 1,023)

tп=7⋅2560=2,917 минt_{\text{п}} = \dfrac{7 \cdot 25}{60} = 2{,}917\ \text{мин}

Время погрузки: 2,917 мин

tдв=60⋅220+60⋅230=10 минt_{\text{дв}} = \dfrac{60 \cdot 2}{20} + \dfrac{60 \cdot 2}{30} = 10\ \text{мин}

Время движения: 10 мин

Tр=2,917+10+1+3=16,917 минT_{\text{р}} = 2{,}917 + 10 + 1 + 3 = 16{,}917\ \text{мин}

Время рейса: 16,917 мин

Qа=60⋅56,25⋅0,816,917=159,606 т/чQ_{\text{а}} = \dfrac{60 \cdot 56{,}25 \cdot 0{,}8}{16{,}917} = 159{,}606\ \text{т}/\text{ч}

Производительность самосвала: 159,606 т/ч

Nр=⌈1500159,606⌉=10N_{\text{р}} = \left\lceil \dfrac{1500}{159{,}606} \right\rceil = 10

Рабочий парк: 10 шт

Nинв=⌈100,8⌉=13N_{\text{инв}} = \left\lceil \dfrac{10}{0{,}8} \right\rceil = 13

Инвентарный парк: 13 шт

Допущения

  • Загрузка ограничена грузоподъёмностью; вместимость кузова проверяйте отдельно для лёгких пород.
  • Скорости — средние технические по всей трассе.

Источники

  • Ржевский В.В. Открытые горные работы. Ч. 1. Производственные процессы: учебник для вузов. — М.: Недра, 1985. — 509 с. — Производительность экскаваторов, транспорт, отвалообразование.
  • Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, механизация и организация открытых горных работ: учебник для вузов. — 3-е изд. — М.: Изд-во МГИ, 1992. — 463 с. — Расчёт производительности выемочно-погрузочного и транспортного оборудования.
  • СП 37.13330.2012. Промышленный транспорт. Актуализированная редакция СНиП 2.05.07-91*. — Карьерные автомобильные дороги: ширина проезжей части, уклоны, радиусы.
Esc — закрыть