Руководство по практическим занятиям и самостоятельной работе по дисциплине «Перемещение и складирование горной массы»

московский 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Р Е Д А К Ц И О Н Н Ы Й 

С
О
В
Е
Т 

И З Д А Т Е Л Ь С Т В О 
м о с к о в с к о г о 
Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н О Г О 
ГОРНОГО 
У Н И В Е Р С И Т Е Т А 

Председател ь 

.1.4. 
ПУЧКОВ 
президент МГГЛ', 
чл. -корр. 
РАН 

Зам. председателя 

Л.Х. 
ГИТИС 
директор 
Издательства 
МТТУ 

Члены 
редсовета 

ИВ. 
ДЕМЕНТЬЕВ 
академик 
РАЕН 

АЛ. 
ДМИТРИЕВ 
академик 
РАЕН 

Б.А. КАРТОЗИЯ 
академик 
РАЕН 

А.В. КОРЧАК 
академик 
М.4Н 
ВШ 

М.В. КУРЛЕНЯ 
академик 
РАН 

В. И. ОСИПОВ 
академик 
РАН 

В.Л. ПЕТРОВ 
академик 
МАИ 
ВШ 

Э.М. СОКОЛОВ 
академик 
МАН 
ВШ 

К Н. ТРУБЕЦКОЙ 
академик 
РАН 

В.А. ЧАНТУРИЯ 
академик 
РАН 

Е.И. ШЕМЯКИН 
' 
академик РАН 

Б . Ю . 
Д а в и д е н к о 
ВЫСШЕЕ ГОРНОЕ 
О Б Р А З О В А Н И Е : 
УЧЕБНОМЕТОДИЧЕСКОЕ 
ИЗДАНИЕ 

РУКОВОДСТВО ПО ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ 

И САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ 

«ПЕРЕМЕЩЕНИЕ 
И СКЛАДИРОВАНИЕ 
ГОРНОЙ МАССЫ» 

2-е издание, стереотипное 

Допущено 
Учебно-методической 
комиссией 
по 
специальности 
^Физические 
процессы 
горного 
производства' 
в качестве 
методических указаний для студентов 
МГГУ, 
обучающихся по специальности 
70600.01 -Физические 
процессы 
горного 
производства
М О С К В А 

И З Д А Т Е Л Ь С Т В О М О С К О В С К О Г О 
Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н О Г О Г О Р Н О Г О 
У Н И В Е Р С И Т Е Т А 
А 

2008 

УДК 622.693.25 
ББК33.1 
Д 13 

Экспертиза проведена Учебно-методической комиссией по специальности 70600.01 «Физические процессы горного производства» 
Московского государственного горного университета (выписка из 
протокола № 5 от 27.05.2004 г.) 

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к издания» 
книжным для взрослых. СанПиН 1.2.1253—03», утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. 
(ОСТ 29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей 
№ 77.99.60.953.Д.008501.07.07 

Давнденко Б.Ю. 

Д 13 
Руководство по практическим занятиям и самостоятельной работе по дисциплине «Перемещение и складирование 
горной массы»: Методические указания. — 2-е изд., стер. — 
М.: Издательство МГГУ. —41 с: ил. 

Кратко изложены теоретические сведения, необходимые для выполнения каждого практического занятия. Даны формулировки заданий для 
практических занятий и самостоятельной работы. Для выполнения расчетов при решении задач, вынесенных на практические занятия и для самостоятельной работы, рекомендуется воспользоваться пакетом прикладных 
компьютерных программ, разработанных на кафедре «Физики горных пород и процессов» специально для дисциплины «Перемещение и складирование горной массы». 

Для студентов МГГУ, обучающихся по специальности «Физические 
процессы горного производства». 

УДК 622.693.25 
ББК33.1 

© Б.Ю. Давиденко, 2004, 2008 
© Издательство МГГУ, 2004, 2008 
© Дизайн книги. 
Издательство МГГУ, 2004, 2008 

Целью практических занятий и самостоятельной работы по 
дисциплине «Перемещение и складирование горной массы» является закрепление теоретических знаний физической сущности процессов, происходящих при перемещении и складировании горной 
массы, и приобретение практических навыков расчета параметров 
этих процессов в зависимости от физических и технологических 
свойств горной массы, характера действующих сил и условий 
транспортирования. 

Данное руководство состоит из двух частей. В первой части 
для каждого практического занятия сформулирована его цель, приведены необходимые теоретические сведения, дано содержание 
задания и изложена методика его выполнения. При выполнении 
заданий на практических занятиях рекомендуется пользоваться соответствующими прикладными компьютерными программами из 
пакета «PEREM». 

Вторая часть руководства содержит формулировку задач для 
самостоятельной работы и исходные данные для их решения. На 
самостоятельную проработку вынесен раздел «Осаждение горной 
массы на гидроотвалах и хвостохранилищах». При решении задач, 
включенных во второй раздел руководства, рекомендуется пользоваться прикладными компьютерными программами из пакета 
«SAM». 

Пакеты прикладных компьютерных программ «PEREM» и 

«SAM» разработаны на кафедре Физики горных пород и процессов 
специально для решения задач, включенных в настоящее руководство. Все программы работают в диалоговом режиме и требуют 
лишь ввода исходных данных для расчетов, которые необходимо 
получить у преподавателя на каждом практическом занятии. Все 
программы дорабатываются по мере совершенствования вычислительной техники. 

В основу данного руководства положены «Методические указания по практическим занятиям и самостоятельной работе в курсе 
«Процессы перемещения и складирования горной массы», подготовленные В.А. Винниковым и С.А. Гончаровым в 1990 году . 

1. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ 

Практическое занятие № 1 
ВИБРАЦИОННОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ГРУЗОВ 

Цель занятия: изучить закономерности движения рыхлой горной массы при вибротранспортировании, определить наиболее 
экономичные с точки зрения перемещения грузов параметры виброколебаний для конкретных условий, заданных преподавателем. 

Исследуется одномассная вязко-упруго-пластичная 
модель 
горной массы. Схема модели представлена на рис. 1.1. 

Масса груза (рыхлой горной массы), лежащего на вибрирующей грузонесущей площадке т . При вибротранспортировании на 
слой горной массы действуют как вггутренние силы, так и внешние 
(последние моделируются демпферами). 

В этой модели упругие Кху и вязкие Сх> элемент ы моделируют 
внутренние силы в слое горной массы при ее вибротранспортировании (индексы х, у относят соответствующие сопротивления к 
подвижным осям X—Г, связанным с вибрирующей грузонесущей 
площадкой). Внешние сопротивления моделируются демпферами с 
сопротивлениями соответственно С'г (сопротивление перемещению груза вдоль грузонесущей площадки, пропорционально абсолютной скорости деформации горной массы) и С" (сопротивление 

перемещению груза в направлении, перпендикулярном грузонесущей площадке; пропорционально относительной скорости деформации горной массы). 

Кроме того, на рисунке обозначены: а — угол наклона виброплощадки, р — угол вибрации. 

Оси т) и \ выбраны в соответствии с направлением вибрации. 
Пусть грузонесущий орган совершает прямолинейные колебания по гармоническому закону с частотой w и амплитудой А : 

л = Asin(wt). 

Тогда дифференциальные уравнения движения вязко-упругопластичной модели груза будут таковы (все уравнения даны в проекции на подвижные оси Л"—У): 

б 

Рис. 1.1. Схема 
одномассной 
вязко-упруго-пластичной 
модели 
горной 
массы 

1) на участке упругой деформации слоя 

У + 2и">'~ р\у = -gcos(a) + ^U'

2sin(a + P)sin(uT) , 

х" + 2п"х' + р\х = Aw

1 cos(a + P)sin(irt) -r^sin(a)
-2n'tAwcos(a + P)cos(mv); 

2) на участке скольжения вдоль грузонесущего органа 

у' + 2п"у' + р

2у = -gcos(a)-i-^ii'

: sin(a + P)sin(n>() 

х" + 2п"х' + р\х = Aw

2 cos(a + P)sin(w/) + gsin(a)
-2л' * Awcos(a + P)cos(vt'0-sin(x')ii(pvy + 2н" * у') 

3) на участке свободного движения 

у" + 2л" у' = -gcos(a) + Aw

2 sin(a + p)sin(vi'i) 

х" + 2п"х' = Aw

2 cos(a + 0) sin( w/) -г gsin(a) 
-2n'x Aw cos(a - P)cos(u'f) 

С 
С 

В этих уравнениях, п"* = —и"* 
= —- — коэффициенты 
2тя 
2т 

демпфирования, обусловленные внутренними сопротивлениями 

С 
С 

модели; п" = 
, п". = — 
коэффициенты демпфирования, обу
2т 
2т 

словленные 
внешними 
сопротивлениями 
модели; 
рх = 
/—-, 

V т 

ру= К 
-собственные частоть, колебаний. 
V т 
При упругой деформации слоя рыхлой горной массы (груза) 
сила, стремящаяся сдвинуть груз, определяется выражением: 

F* = Cxx' + кхх. 

Груз не будет проскальзывать относительно грузонесущего органа, если найденная сила F* не превысит силы статического трения p.N*, где N* — нормальная реакция груза на поверхность грузонесущего органа, ц — коэффициент трения. 

-— + С/, cos(wr)+ £/,£"" 
+U,e~ 
A

r* = M

wsin(a + P) 

+£/4sin(wf)]
Если решить полученное уравнение, то определим, что 

F* = u^ivcos(a-i-P) 

1 
^»<w„, 
^и.-и 

— + (y5cos(wf) + J/6e"' 
+U1e"' 
+ 

G 

-rUs sin(w/)] 

В приведенных выше формулах Г, G, Uu U2, U3, £/а, Us, U6, U, 
Us — численные величины, рассчитываемые программой и зависящие от параметров модели. 
8 

Содержание задания: в соответствии с полученными от преподавателя исходными данными определить такую частоту колебаний грузонесущего органа (или диапазон частот — с точностью 
до 1 Гц), при которой проскальзывания груза по грузонесущей поверхности не происходит. Использовать для этого программу 
PEREM1.EXE из пакета программ «PEREM». 

Сформулировать условия отрыва груза от грузонесущей поверхности и падения груза на грузонесущую поверхность. 

Практическое занятие Л? 2 
ВЫПУСК РУДЫ ИЗ БЛОКОВ (часть I) 

Цель занятия: ознакомиться с геометрическими фигурами выпуска, изучить их уравнения. Построить для данных своего варианта эллипсоиды разрыхления и выпуска и воронку прогиба. 

Поверхность эллипсоидов выпуска — геометрическое место 
таких частиц сыпучего материала, время движения которых к выпускному отверстию одинаково. 

Поверхность эллипсоидов разрыхления — геометрическое место таких частиц и кусков горной массы, которые начинают двигаться к выпускному отверстию одновременно. 

Объем эллипсоида выпуска определяется выражением: 

V = —h'(l-e

2) 
+ — R

2h, 

' 
6 
2 

где h — высота эллипсоида выпуска; е — эксцентриситет эллипсоида выпуска; R — радиус выпускного отверстия. 

Объем эллипсоида разрыхления можно определить с помощью 
коэффициента вторичного разрыхления с,: 

Коэффициент вторичного разрыхления горной массы при выпуске зависит от коэффициента первичного разрыхления руды 
(разрыхления после отбойки) и с увеличением последнего уменьшается. Вообще говоря, величина с, изменяется в диапазоне 1,02... 
1,14, и для сыпучих неуплотненных материалов в среднем может 
быть принята равной 1,073. Для такого значения коэффициента 
вторичного разрыхления нетрудно подсчитать, что объем эллипсоида разрыхления превышает объем эллипсоида выпуска примерно в 15 раз. 

Геометрические характеристики эллипсоида выпуска выражаются через показатель сыпучести: 

П с = А

: / а , 

где Ь и а — полуоси эллипсоида выпуска, м, 
10