SVEUČILIŠTE U ZAGREBU GEOTEHNIČKI FAKULTET

LUKA OSREČAK

ODREĐIVANJE TEHNIČKOG I EKSPLOATACIJSKOG KAPACITETA CIKLIČKIH

BAGERA

ZAVRŠNI RAD

VARAŽDIN, 2011.

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

GEOTEHNIČKI FAKULTET

ZAVRŠNI RAD

ODREĐIVANJE TEHNIČKOG I EKSPLOATACIJSKOG KAPACITETA CIKLIČKIH

BAGERA

KANDIDAT: MENTOR: LUKA OSREČAK Prof.dr.sc.JOSIP MESEC

VARAŽDIN,2011.

Sadržaj:

1. Uvod...............................................................................................................1

2. Općenito o načinima eksploatacije mineralnih sirovina..................................2

2.1. Miniranje...............................................................................................5

2.1.1. Eksplozivi i minersko-tehničke značajke eksploziva.................5 2.1.2. Načini miniranja stijenskih masa...............................................6

2.2. Strojno dobivanje..................................................................................8

2.2.1. Geotehnički parametri radne sredine.........................................8 2.2.2. Utjecajni parametri kod procesa kopanja.................................11 2.2.3. Podjela stijena obzirom na mogućnost kopanja.......................11 3. Ciklički bageri...............................................................................................14

3.1. Vrste...................................................................................................14

4. Kapaciteti cikličkih bagera...........................................................................20

4.1. Tehnički kapacitet...............................................................................20

4.2. Eksploatacijski kapacitet....................................................................22

5. Primjeri iz prakse.........................................................................................23

5.1. Glinokop Rečica kraj Karlovca...............................................................23

5.1.1. Postojeće stanje i izgled kopa.....................................................23

5.1.2. Dobivanje gline hidrauličkim bagerom........................................24

5.2. Glinokop Slavonka kraj Vinkovaca........................................................26

5.2.1. Postojeće stanje i izgled kopa....................................................26

5.2.2. Koncepcija projektnog rješenja napretka fronte rudarskih

radova na otkrivanju i dobivanju u smjeru otkopavanja.............29

5.2.3. Razrada otkopavanja donjeg glinenog sloja sa dvije podetaže..31

5.2.4. Proračun kapaciteta dobivanja, utovara i transporta...................36

5.3. Glinokop Novačica kraj Zagreba..........................................................37 5.3.1. Projektirani kapacitet i trajanje eksploatacije...............................38

5.4. Glinokop Kukljaš kraj Našica.................................................................41

5.4.1. Postojeće stanje i izgled kopa......................................................41

5.4.2. Kapacitet proizvodnje i trajanje eksploatacije..............................42

5.4.3. Dobivanje gline hidrauličnim bagerom ...................................44

5.5. Odnos tehničkog kapaciteta prema volumenu lopate..............................45

6. Zaključak...................................................................................................46

7. Literatura...................................................................................................47

8. Sažetak.....................................................................................................48

1

1. Uvod

Površinskom se eksploatacijom danas dobiva više od dvije trećine ukupne

svjetske proizvodnje mineralnih sirovina. Za dobivanje i utovar materijala na

radnim etažama površinskog kopa rabe se bageri. Prema načinu rada bageri se

dijele na bagere s cikličkim načinom rada i bagere s kontinuiranim načinom

rada.

Ciklički bageri su osnovni strojevi za dobivanje na kamenolomima, kopovima

šljunka, pijeska i glinokopima. Od cikličkih bagera danas se na površinskim

kopovima najčešće rabe hidraulični bageri lopatari i bageri tipa „dragline“.

Kapacitet cikličkog bagera najviše ovisi o obujmu lopate ili skreperske

posude, a izražava se u jedinicama m3/h, t/h, m3/smjenu, m3/godinu.

Određivanje kapaciteta cikličkih bagera od velike je važnosti za utvrđivanje što

realnijeg vremena trajanja eksploatacije. Načini izračunavanja kapaciteta polaze

od uvjeta radne sredine.

Ovim radom su opisani općenito načini eksploatacije mineralnih sirovina,

primjena cikličkih bagera u eksploataciji i kroz primjere iz prakse prikazano

određivanje tehničkog i eksploatacijskog kapaciteta cikličkih bagera.

2

2. Općenito o na činima eksploatacije mineralnih sirovina

Eksploatacija predstavlja tehnološki proces vađenja mineralnih sirovina iz

ležišta i oplemenjivanje istih. Mineralne sirovine se dobivaju površinskim,

podzemnim, podvodnim ili drugim načinima.

Površinsko dobivanje mineralnih sirovina je najstariji način, jer je prema

literaturi jedan od prvih površinskih kopova u mlađem kamenom dobu bio kop

kremena Mauer kraj Beča, otvoren oko 4000 godina prije Krista. Površinsko

dobivanje podrazumijeva vađenje mineralnih sirovina površinskim

kopovima.Prema položaju ležišta u odnosu na referentnu razinu okolnog terena,

razlikuju se sljedeći tipovi površinskih kopova:

• plitki → do cca 100 m dubine,

• duboki →do cca 1000 m dubine,

• brdski → kada se ležište nalazi iznad referentne razine terena,

• brdsko – dubinski → kada se ležište nalazi iznad i ispod referentne

razine terena.

Površinski kopovi na kojima se dobivaju građevni materijali kao tehničko-

građevni ili arhitektonski kamen, šljunak, pijesak te glina nazivaju se

kamenolomi, tupinolomi, šljunčare, pješčare i glinokopi. Stijene koje pokrivaju

mineralne sirovine predstavljaju krovinu(otkrivku), a stijene koje leže ispod

mineralne sirovine su podina nalazišta. U svrhu dobivanja mineralnih sirovina

izvode se rudarski radovi a to podrazumijeva sve radove na otkrivanju,

otvaranju i otkopavanju kako bi se mineralna sirovina iz kopa iscrpila do

projektiranih konačnih kontura. Način otkrivanja i otkopavanja odnosno

tehnologija kojom će se rudarski radovi izvoditi odabire se prvenstveno prema

fizikalno mehaničkim svojstvima mineralne sirovine i popratnih stijena ali i

radove treba izvoditi prema zadanoj godišnjoj proizvodnji te utvrđenoj dinamici i

vremenskom planu otkopavanja. Ovisno o tipu površinskog kopa odabire se

mjesto i način otvaranja, te sistem eksploatacije i vođenja čela projektiranih

rudarskih radova. Nakon što se mineralna sirovina iscrpi do konačnih kontura,

površinski kop mora biti tehnički i biološki saniran.

3

Prvi izvedbeni korak u procesu eksploatacije mineralnih sirovina je

otkrivanje. Pokrovna jalovina koja pokriva mineralnu sirovinu te jalovina unutar

mineralne sirovine zahtijevaju posebne prostore unutar ili izvan prostora

otkopavanja. Takvi prostori nazivaju se jalovišta ili odlagališta, a mogu biti

privremena ili stalna. Formiranje odlagališta na kamenolomima, kopovima

šljunka, pijeska i glinokopima izvodi se strojno. Kod privremenih jalovišta radi se

najčešće o buldozerskom preguravanju jalovine do jalovišta. Kod stalnih

jalovišta često puta se mora angažirati više vrsta strojeva, kao naprimjer

buldozeri, utovarivači, kamioni i slično.

Nakon otkrivanja slijedi otvaranje površinskog kopa, pri otvaranju ležišta

koriste se zasjeci i usjeci otvaranja a točan način otvaranja ovisi o vrsti

mineralne sirovine koja će se otkopavati, tipu površinskog kopa i topografiji

terena. Mjesto otvaranja treba izabrati tamo gdje je :

- najpovoljniji odnos krovine prema mineralnoj sirovini,

- uvjeti odvodnjavanja što povoljniji,

- omogućeno što ranije odlaganje jalovine u otkopani prostor, kako bi se

izbjegao transport otkrivke na udaljeno jalovište,

- ostvarena najkraća srednja transportna udaljenost otpreme mineralne

sirovine ili jalovine za cijeli vijek trajanja eksploatacije,

- ostvarena najveća trenutna stabilnost radnih kosina, treba izbjegavati

otvaranje i napredovanje otkopnih fronti tako da je pad slojeva u kop, ili

otvaranje na tektonski poremećenim zonama, odnosno u rudarski

nepovoljnim radnim sredinama.

Sistem eksploatacije odabiremo ovisno o topografiji terena, mjestu

otvaranja, ali najviše o vrsti i tehnologiji otkopavanja mineralne sirovine. U

rudarskoj praksi potvrdili su se slijedeći sistemi eksploatacije na kopovima

kamena, pijeska, šljunka i gline:

- odozgo prema dolje s uskim etaznim ravninama (alpska metoda),

- odozgo prema dolje s širokim etaznim ravninama,

- kombinirano.

4

Podvodna eksploatacija podrazumijeva dobivanje mineralnih sirovina ispod

vodene površine iz aluvijalnih ležišta nastalih razaranjem, transportom i

odlaganjem primarnih stijena, te ostalih potopljenih sedimentnih ležišta vrijednih

mineralnih sirovina. To su najčešće ležišta pijeska, šljunka, ugljena, ali i zlata,

srebra i dijamanata. Otkopavanje se izvodi strojno, raznim vrstama bagera

cikličkog ili kontinuiranog načina rada:

• sa obale:

- skeperskim bagerima,

- hidrauličkim teleskopskim bagerima s dubinskom lopatom,

- bagerima vedričarima,

- skreperima.

• sa vodene površine:

- plovnim bagerima→rotornim, vedričarima, usisnim(refulerima) i

grablicama,

- bagerima smještenim na brodu ili pontonu.

Kako se iskop izvodi ispod razine vode, zahvat materijala radnim elementom

(lopatom, vedricama, skreperskom posudom ili grabilicom) u dubini nije vidljiv.

Radi toga su strojevi za otkopavanje opremljeni sonarima i GIS uređajima za

praćenje pozicije uz mogućnost ispisa pozicije i konfiguracije dna na pisač.

Podzemna eksploatacija (jamsko pridobivanje) podrazumijeva dobivanje

mineralnih sirovina koje se nalaze ispod površine, a najčešće u dubljim

dijelovima Zemljine kore. Podzemna eksploatacija je složenija i zahtjevnija od

površinske jer se kopanje izvodi u podzemlju. U rudnicima (jamama) treba

uspostaviti djelotvoran sistem vjetrenja, podgrađivanja, poseban način

transporta i izvoza iskopane rude, opažanja i otkrivanja štetnih plinova i drugih

opasnosti specifičnih za podzemnu eksploataciju. Koraci u tehnološkom

procesu podzemne eksploatacije su:

• otvaranje,

• priprema,

• otkopavanje,

• otprema.[1]

5

2.1. Miniranje

Stijene otkrivke i mineralne sirovine koje su veće čvrstoće, treba u praksi

često puta minirati, jer ih se ne može otkopati strojno.

Miniranje je postupak u kojemu se detonacijom eksploziva razara i drobi

stijenska masa. Kao način dobivanja mineralnih sirovina danas ima

nezamjenjivo značenje jer se čvrste mineralne sirovine danas uglavnom

dobivaju energijom eksploziva.

Detonacija eksploziva je vrlo brza reakcija koja razvija visoki tlak, seizmičke

valove, toplinu i plinove. Eksplozija je zvučni efekt, posljedica brzog

oslobađanja mehaničke energije i topline, te pojave plinova pod visokim tlakom.

Količina oslobođene energije u jedinici vremena jest snaga, koja je jedno od

bitnih svojstava svakog eksploziva. Budući da je taj tlak veći od tlaka sredine

koja se minira, potencijalna energija eksploziva pretvara se u mehanički rad.

Posljedica tog rada je drobljenje stijenske mase.

Osnovna svrha primjene miniranja je:

• usitnjavanje stijenske mase kako bi se odminirana i usitnjena stijenska

masa mogla lako transportirati do mjesta preradbe i ugradbe,

• izrada prostorija u stijenskoj masi za temeljenje objekata, u tunelogradnji,

• selektivno dobivanje sirovina u rudarstvu, kada se miniranje izvodi za

odvajanje mineralne sirovine od jalovine, kao i pri dobivanju mineralnih

sirovina,

• specijalna miniranja koja se izvode za rušenje objekata, u cestogradnji,

pri podvodnim miniranjima i dr.

2.1.1. Eksplozivi i minersko-tehni čke značajke eksploziva

Eksplozivi su kemijski spojevi ili smjese koje detoniraju pod djelovanjem

vanjskog impulsa, koji može biti mehanički, toplinski ili eksplozivni. Nakon

početnog impulsa, eksplozivi se kemijski razlažu i prelaze u plinovito stanje, te

razvijaju visoku toplinu i tlak, koji su sposobni izvesti mehanički rad. Za

eksploziju je bitna velika količina energije koja se razvija i brzina kojom se ta

6

energija oslobađa. Prema načinu uporabe i namjeni, eksplozivi se dijele na:

inicijalne, brizantne, gospodarske, barutne i specijalne.

Primjena eksploziva u određenoj sredini i efikasnost njegovog djelovanja

ovisi o njegovim fizikalno-kemijskim i minersko-tehničkim značajkama.

Najvažnije minersko-tehničke značajke eksploziva su:

• brzina detonacije,

• brizantnost,

• snaga(radna sposobnost),

• prijenos detonacije,

• energija eksploziva,

• radni činitelj eksploziva,

• volumen plinova,

• specifični tlak,

• temperatura eksplozije,

• gustoća eksploziva,

• gustoća eksplozivnog punjenja,

• bilanca kisika,

• osjetljivost na udar i trenje,

• osjetljivost na iniciranje,

• vrijeme trajanja,

• otpornost na vodu,

• otpornost na mraz.

2.1.2. Načini miniranja stijenskih masa

Pri eksploataciji mineralnih sirovina na površinskim kopovima i

kamenolomima glavna je zadaća odabrati najpovoljniju metodu miniranja tj.

odabrati najpovoljniju vrstu eksploziva za miniranje određene vrste stijene.

Odabir metode ovisi o nizu elemenata kao što su:

• značajke ležišta ili stijenske mase,

• predviđeni kapacitet ili dinamika radova,

7

• tražena granulacija odminirane mase,

• predviđena mehanizacija,

• mjere sigurnosti pri minerskim radovima.

Ovisno o navedenim elementima, kao i ostalim mogućim specifičnim

prilikama, primjenjuju se ove metode miniranja:

• miniranje s plitkim minskim bušotinama,

• miniranje s dubokim minskim bušotinama,

• kotlovsko miniranje,

• komorno miniranje,

• sekundarno miniranje za usitnjavanje prevelikih odvaljenih komada

stijene,

• specijalna miniranja.

Plitke minske bušotine su bušotine do 6 m i promjera do 60 mm. Miniranje

plitkim minskim bušotinama primjenjuje se:

• pri otkopavanju niskih etaza,

• za rastresanje stijenske mase,

• za iskop temeljnih jama,

• za iskop plitkih usjeka i zasjeka,

• za sekundarno usitnjavanje velikih blokova odvaljene stijene,

• za dobivanje mineralnih sirovina u jamskim otkopima,

• pri izradbi podzemnih prostorija i tunela.

Duboke minske bušotine su bušotine dublje od 6 m i promjera većeg od 60

mm. Miniranje dubokim minskim bušotinama je najraširenija metoda dobivanja

čvrstih mineralnih sirovina. Primjenjuje se za miniranje svih stijena za čije se

dobivanje koristi eksploziv. Na kamenolomima prevladavaju etaže visine od 20

do 30 m, a ponegdje i do 50 m, dok na površinskim kopovima ostalih mineralnih

sirovina prevladavaju niske etaže visine 10-20 m.

Fragmentacija odminirane stijenske mase je vrlo bitna jer mora udovoljiti

utovarnim, prijevoznim i ostalim sredstvima preradbenih i ugradbenih

kapaciteta. Na fragmentaciju najviše utječu slijedeći čimbenici: geološki sklop i

8

inženjersko-geološke značajke stijenske mase, vrsta eksploziva, promjer

minskih bušotina, specifična potrošnja eksploziva, raspored bušenja minskih

bušotina, način aktiviranja minskih bušotina.[2]

2.2. Strojno dobivanje

Osnovni strojevi za kopanje i utovar stijenske mase (otkrivke i mineralne

sirovine) su bageri. Po načinu rada ih dijelimo na bagere sa diskontinuiranim

radom (ciklički) i sa kontinuiranim radom.

Bageri cikličkog načina rada, ili bageri sa jednim radnim elementom (lopatom,

grabilicom, skreperskom posudom) su osnovni strojevi za dobivanje mineralnih

sirovina na kamenolomima, kopovima šljunka, pijeska i glinokopima. Na velikim

površinskim kopovima metalnih ruda, ugljena i ostalih mineralnih sirovina oni su

uglavnom pomoćni strojevi. Bageri kontinuiranog načina rada, ili bageri sa više

radnih elemenata (vedrica) rabe se u rudarstvu na velikim površinskim

kopovima sa velikim zalihama, za kopanje raznih ruda, a poglavito ugljena i

pokrovne jalovine male, srednje ili velike čvrstoće. Zahvaljujući tehničkim

značajkama i kontinuiranosti radnog ciklusa, uporabom ovih bagera u procesu

dobivanja na površinskim kopovima postižu se ogromni dnevni, mjesečni i

godišnji kapaciteti.

2.2.1. Geotehni čki parametri radne sredine

Poznavajući radnu sredinu dolazimo do saznanja bitnih za izbor opreme,

strojeva, načina otvaranja te cijelokupne tehnologije eksploatacije mineralnih

sirovina. Za određivanje osnovnih parametara eksploatacije najbitnija su

geomehanička svojstva od stijena koje pokrivaju korisnu mineralnu sirovinu, od

korisne mineralne sirovine kao i od pratećih naslaga krovine i podine. Kao

osnovna geomehanička svojstva uzimamo: koheziju, kut unutarnjeg trenja,

gustoću, obujamsku i nasipnu masu, porozitet, rastresitost, vlažnost,

vodopropusnost, abrazivost, čvrstoću, tvrdoću, raspucanost, elastičnost,

plastičnost.

9

Kohezija (c) je posljedica veze među česticama, značajna je u glinama, a

jednaka je nuli u čistim pijescima.

Kut unutarnjeg trenja ( φ) je posljedica trenja među česticama a veći je što

su čestice tla veće, nepravilnijeg oblika, oštrijih rubova i manjeg sadržaja vode.

Gusto ća (ρ0), obujamska masa ( ρ) i nasipna masa ( ρn) su svojstva stijena

bitna kod izbora određenog stroja, a služe za proračun stabilnosti, kapaciteta,

obujma, snage i dimenzija određenog stroja.

Porozitet (n) predstavlja ukupni obujam pora u jedinici obujma stijena

izražen u postocima.

Rastresitost se prikazuje preko koeficijenta (kr) koji se izražava kao omjer

volumena stijene nakon vađenja iz prirodnog sklopa i volumena stijenske litice.

Čvrsto ća je osnovno svojstvo stijene i predstavlja otpor prema vanjskim

silama koje je žele deformirati. Razlikujemo čvrstoću na tlak, vlak, savijanje,

uvijanje i smicanje.

Tvrdo ća je otpor koji stijena pruža prodiranju nekog tvrđeg tijela, pri čemu

dolazi do plastičnog ili krtog razaranja površinskog sloja u blizini mjesta

prodiranja. Jedna od najstarijih klasifikacija je Mohsova skala koja je prikazana

tablicom 1, čiji redni brojevi predstavljaju stupanj relativne tvrdoće.

Tablica 1. Mohsova skala tvrdoće

MINERAL TVRDOĆA

TALK 1

GIPS 2

KALCIT 3

FLUORIT 4

APATIT 5

FELDSPAT 6

KVARC 7

TOPAZ 8

KORUND 9

DIJAMANT 10

10

Elasti čna i plasti čna svojstva karakterizirana su: Yung-ovim modulom

elastičnosti (E), modulom smicanja (G), obujmnim modulom elastičnosti (K) i

Poisson-ovim koeficijentom (ν).

Vlažnost i vodopropusnost su hidrofizička svojstva stijena osobito važna

kod poluvezanih (plastičnih), nevezanih (sipkih) i tekućih (žitkih) stijena.

Raspucanost stijena je veoma važna za stabilnost kosina a i kod rudarskih

strojeva zbog komadnosti i potrebne snage. Stupanj raspucanosti se određuje

vizualno fotoplanimetrijskom metodom, seizmičkim mjerenjima itd.

Abrazivnost je sposobnost stijene da troši alat i pribor (bušaće krune, zube

bagera). Stupanj abrazivnosti se određuje po količini materijala koju izgubi

cilindar etalon u standardiziranom vremenu. Klasifikacija po Baronu ima

pokazatelj za izgubljenu masu (a) u miligramima, klasifikacija je prikazana

tablicom 2.[3]

Tablica 2. Klasifikacija stijena po abrazivnosti[3]

Stupanj abrazivnosti

Pokazatelj

abrazivnosti

a[mg]

Karakteristi čne

stijene

I izrazito slabo abrazivne do 5 vapnenci,mramor,sulfidi

bez kvarca,kamena sol

II malo abrazivne 5-10 sulfidne rude,baritne

rude,argiliti

III nešto više abrazivne 10-18

serpentini,kvarcni

pješčenjaci,željezne

rude,kvarcni vapnenci

IV srednje abrazivne 18-30

sitnozrni

dijabaz,krupnozrni

pirit,sitnozrne

magmatske stijene

V znatno abrazivne 30-45 kvarcni pješčari,dioriti

VI povišeno abrazivne 45-65 magmatske

stijene,silificirani gnajs

VII visoko abrazivne 65-90 graniti,sijeniti

11

VII izrazito abrazivne >90 stijene s korundom

2.2.2. Utjecajni parametri kod procesa kopanja

Na proces kopanja utječe mnogo parametara. Najutjecajnija su fizičko-

mehanička svojstva radne sredine: čvrstoća, vlažnost, kut unutarnjeg trenja,

rastresitost, obujamska masa itd. Ostali utjecajni parametri kod procesa kopanja

su parametri radnog organa bagera, a to su:

• oblik i stanje oštrice,

• dužina i razmak zuba → dužina zuba minimalna, razmak treba biti 40-50

% debljine odreska,

• kut oštrenja zuba → za meke stijene 25-30˚,za čvrste stijene 30-35˚,

• kut rezanja → manji kut rezanja osigurava bolje rezultate,

• vlažnost → povećanjem vlažnosti opada potrebna sila kopanja, ali

nastaje ljepljenje, koje otežava proces kopanja,

• komadnost → smanjuje potrebnu silu kopanja.

Sve sile koje se suprotstavljaju procesu kopanja, tj. koje djeluju u

operacijama rezanja, punjenja i dizanja, obuhvaćene su pojmom→ otpori

kopanju.

Sile kopanja su sve one sile koje treba proizvesti na radnom organu da

savladaju sile koje sačinjavaju otpore kopanju.

2.2.3. Podjela stijena obzirom na mogu ćnost kopanja

Osnovni parametri fizičko mehaničkih karakteristika u radu bagera integrirani

su kroz obujmnu masu, koheziju i specifični otpor kopanju. Michael Brisser se

bavio klasifikacijom koja je vrlo praktična i upotrebljava se za određivanje otpora

kopanju ,tablica 3 [3]. Sve stijene su klasificirane u 9 grupa sa specifičnim

otporom kopanju kL i kF i otpornosti na tlak, gdje je:

12

kL – linearni specifični otpor kopanju, N/m

kF – planarni (površinski) specifični otpor kopanju, N/m2,Pa

Tablica 3. Klasifikacija stijena po Brisser-u[3]

GRUPA

TLA NAZIV TLA ILI STIJENA

SPECIFIČNI OTPOR

KOPANJU

OTPOR

NA TLAK

OPĆI PRIMJER kL, kNm -1 kF, MPa MPa

0 nasipi(drobina) ruda,ugljen - - -

I

meka i

rastresena(sipka)

tla

pijesak 10,0-65,0 0,04-0,13 <3,0

II prilično zbijena tla

rastresen,glinovit pijesak,fini i

srednji šljunak,vlažna ili

rastresita glina

20,0-65,0 0,12-0,25 3,8-8,0

III zbijena tla

čvrsti glinoviti pijesak,srednje

čvrsta glina,meki lignit,čvrsti

šljunak

25,0-80,0 0,20-0,38 8,0-10,0

IV veoma zbijena tla

čvrsta glina,glinoviti

šljunci,meki do srednje čvrsti

ugljen

40,0-120,0 0,30-0,50 10,0-15,0

V

polučvrste

stijene,veoma

raspucale

srednje čvrsti glinoviti škriljci,

jako čvrsta glina,

kreda,meki pješčenjak,meki

fosforit,jako meki vapnenac,

čvrsti ugljen, lignit,

teška ruda jako raspucana

55,0-160,0 0,50-0,70

15,0-20,0

15,0-30,0

<60,0

<80,0

VI

prilično čvrsta

stijena,meka

smrznuta

tla,srednje

raspucala stijena

meki vapnenac,lapor,kreda,

gips,srednje čvrsti pješčenjak,

čvrsti fosforit,

škriljavac,jako čvrst ugljen,

jako raspucana ruda

90,0-195,0

0,70-2,0

20,0-30,0

>30,0

>80,0

VII

čvrsta

stijena,srednje

čvrsta i čvrsta

smrznuta

tla,srednje

raspucana stijena

čvrsti i jako čvrsti vapnenac,

lapor,kreda,gips,čvrsti

pješčenjak,teška raspucana

ruda

140,0-260,0

1,80-5,0

30,0-60,0

VIII stijena male

raspucanosti teška,malo raspucana ruda

>80

IX praktično monolitna

teška stijena praktično monolitna teška ruda

>80

13

Na osnovi toga može se postaviti osnovni model radne sredine sa stajališta

mogućnosti kopanja.

Grupa I-IV direktno se kopa.

ρ ≤ 2,0 t/m3

kL ≤ 90 kN/m

kF ≤ 0,8 MPa

c ≤ 0,5 Mpa

Grupa V-VII djelomično se može kopati bez miniranja.

ρ ≤ 2,2 t/m3

kL ≤ 200 kN/m

kF ≤ 2.0 MPa

c ≤ 3,0 Mpa

Grupa VII-IX kopa se poslije izvršenog miniranja(vrši se utovar).

ρ > 2,2 t/m3

kL > 200 kN/m

kF > 2.0 MPa

c > 3,0 Mpa [3]

14

3. Cikli čki bageri

Bageri cikličkog načina rada, ili bageri sa jednim radnim elementom

(lopatom, grabilicom, skreperskom posudom) upotrebljavaju se u rudarstvu za

kopanje mekih i srednje čvrstih stijena, a neki od tipova bagera i za kopanje ili

utovar vrlo čvrstih stijena. Na kamenolomima, kopovima šljunka, pijeska i

glinokopima ciklički bageri su osnovni strojevi za dobivanje, dok su na velikim

površinskim kopovima metalnih ruda, ugljena, i ostalih mineralnih sirovina oni

uglavnom pomoćni strojevi. Osim toga, rabe se za utovar čvrstih mineralnih

sirovina, doziranje drobolica i mlinova, skidanje otkrivke, formiranje odlagališta,

kopanje odvodnih kanala, izradu nasipa i putova i ostale pomoćne radove.

Ciklus bagera sastoji se od punjenja lopate, okretanja u položaj istresanja,

istresanja lopate u transportno sredstvo i ponovnog okretanja u položaj

punjenja.[1]

3.1. Vrste

Dvije su osnovne vrste bagera cikličkog načina rada:

• bageri sa čvrsto priključenom lopatom,

• bageri sa slobodno zavješenom lopatom.

Razlikuju se po izgledu, tehničkim značajkama, tehnologiji rada i uvjetima

primjene, a jedina sličnost je u tomu što posjeduju jedan radni element, lopatu

odnosno skrepersku posudu, slika 1.

15

Slika 1. Vrste cikličkih bagera

Bageri sa čvrsto priključenom lopatom su a) klasični i c) hidraulički, a bageri

sa slobodno zavješenom lopatom su b) skreperski i d) bager grabilica.

Radni parametri bagera su:

• obujam lopate (m3),

• radijus kopanja Rk (m),

• radijus istresanja Ri (m),

• visina kopanja hv (m),

• dubina kopanja hd (m),

• visina istresanja hi (m).

16

Razlikujemo dvije vrste bagera s čvrsto priključenom lopatom:

• klasični,

• hidraulički.

Pored vrste pogona, osnovne karakteristične razlike između klasičnih i

hidrauličkih bagera je u pokretanju radnog organa. Radni organ kod klasičnih

bagera pokreće se užadima i vitlima i to samo kao potisna sila u jednom pravcu.

Trajektorija kopanja kod klasičnih bagera je približno kružna, bez mogućnosti

promjene, što proces kopanja svodi na struganje. Pored toga klasični bageri su

konstrurani za kopanje iznad nivelete bagera. Hidraulički bageri pomoću

hidrauličkih cilindara ostvaruju potisnu silu u dva smjera, snaga prodiranja u

stijenu ne zavisi od vlastite mase, več isključivo od potisne snage hidrauličkih

cilindara. Hidraulički pogoni se u principu sastoje od hidrauličke crpke,

spremnika za radnu tekućinu, razvodnika, hidrauličkog crijeva ili cijevi za

transport radne tekućine i hidrauličkog cilindra. Princip rada: hidraulička crpka

pokrenuta elektromotorom ubrizgava u sustav radnu tekućinu (najčešće ulje ili

emulziju) pod tlakom od 200-400 bar. Razvodnik usmjerava tekućinu prema

određenom izvršnom organu(cilindar za lopatu, cilindar za katarku i sl.). Tlak

radne tekućine se u cilindrima na principu Pascal-ovog zakona pretvara u silu

potiska. Kod hidrauličkih bagera tlak od 1 bar može ako djeluje na površinu od

1000 cm2 stvoriti silu od 1 MN, odnosno tlak od 50 bar djelovanjem na površinu

od 100 cm2 (10x10 cm) može stvoriti silu od 5 MN. Uvlačenjem i izvlačenjem

hidrauličkih cilindara postiže se željena trajektorija. Neke vrste lakših

hidrauličkih bagera manje snage imaju podvozje sa gumenim kotačima dok se

na manjim površinskim kopovima kao što su kamenolomi, šljunčare, pješčare i

glinokopi isključivo upotrebljavaju hidraulički bageri gusjeničari. Hidraulički

bageri imaju mogućnost kopanja iznad i ispod nivelete stajanja. Ovisno o

načinu kopanja kod hidrauličkih bagera razlikujemo rad s visinskom lopatom

(bager kopa odozdo prema gore), slika 2, i rad s dubinskom lopatom (bager

kopa odozgo prema dolje), slika 3. Visine etaža na manjim površinskim

kopovima koje se izrađuju hidrauličkim bagerima iznose u visinskom zahvatu do

12 m, a u dubinskom oko 9 metara.[3]

17

Slika 2. Hidraulički bager sa visinskom lopatom

Slika 3. Hidraulički bager s dubinskom lopatom

Za rad na kamenolomima, tupinolomima, šljunčarama i glinokopima volumen

lopate kreće se u rasponu od 0,5 do 3,0 m3 . Eksploatacijski kapacitet dobivanja

izravno ovisi o snazi stroja, volumenu lopate, vrsti i stanju materijala koji se

18

kopa, kutu okretanja bagera od položaja zahvata do položaja istovara

nakopanog materijala iz lopate.

Prvi tip bagera sa slobodno zavješenom lopatom je skreperski ili povlačni

bager (dragline),slika 4. Karakteristika bagera s povlačnim košem je što radne

operacije kopanja i utovara obavlja lopata koja je obješena o čeličnu užad preko

vitala i koloturnika. Drugi tip bagera sa slobodno zavješenom lopatom se naziva

bager grabilica. U rudarstvu se upotrebljavaju uglavnom za kopanje aluvijalnih

mineralnih sirovina, šljunaka i pijesaka te skidanje otkrivke.

Slika 4. Skreperski ili povlačni bager

Skreperski ili povlačni bageri izvode otkopavanje u dubinskom radu, ali se

mogu primijeniti s manjim kapacitetom i kod visinskog rada. Slobodni ovjes

posude ima prednost pri nailasku na prepreku (veći blok, panj ili slično) kod

otkopavanja. Ciklus rada je oko 20 % duži nego kod bagera s čvrsto

priključenom lopatom, iako je proces kopanja kraći. Dva su osnovna pravca

putanje povlačne lopate (skrepera) odnosno reza (zahvata); horizontalni,slika

5., kosi slika 6. Kod horizontalnog reza utrošak energije je manji, jer pri

otkopavanju nema rada na dizanju posude. Kod iste vučne sile koristi se veća

sila kopanja. Kod kosog reza ciklus rada je kraći, ali se bager poslije svakog

reza mora pomaknuti u smjeru otkopavanja. Kapacitet skreperskog bagera na

dobivanju izračunava se isto kao i kapacitet bagera s čvrsto priključenom

lopatom, obzirom da se radi o bagerima istog, cikličkog načina rada, u kojem

koraci u otkopavanju teku jedan za drugim, odnosno ciklički.

19

Slika 5. Horizontalni rez skreperskog bagera

Slika 6. Kosi rez skreperskog bagera

20

4. Kapacitet cikli čkih bagera

Kapacitet bagera izražava se u jedinicama (m3, t) i u različitom vremenskom

razdoblju (h, smjena, dan, godina).

Razlikujemo sljedeće kapacitete:

• teorijski kapacitet (Qt),

• tehnički kapacitet (Qth),

• otkopni kapacitet (Qot), za dobivanje,

• efektivni kapacitet (Qef), za transport,

• eksploatacijski kapacitet (Qeks).

Ovakva podjela omogućava promatranje stroja:

• bez opterećenja (Qt),

• sa uzimanjem fizičko-mehaničkih svojstava stijenskog masiva (Qth),

• dodavanjem sposobnosti, tehnoloških mogućnosti stroja (Qot),

• stvarnog kapaciteta u određenim uvjetima (Qeks).

4.1. Tehni čki kapacitet (Q th, m3 /h č.m.)

Predstavlja iskopanu količinu stijenske mase izraženu u m3 /h čvrstog stanja,

uzimajući u obzir fizičko-mehanička svojstva stijene, neovisno o manevarskim

gubicima vezanim za tehnologiju rada (za vrijeme tog rada). Utjecaj fizičko-

mehaničkih svojstava stijena, koje se kopaju, na tehnički kapacitet vezan je

uglavnom za: otpor kopanju, rastresitost, komadnost, abrazivnost, ljepljivost itd.

Otpor kopanju zavisi od obujma iskopanog bloka i snage radnog elementa.

Rastresitost iskopane stijene javlja se nakon njenog odvajanja od cjeline.

Sklonost komadanju ima veliki utjecaj – s povećanjem komadnosti smanjuje se

potrebna snaga radnog elementa. Sklonost stijene ljepljenju smanjuje obujam

radnog organa. U ovisnosti od tehničkih karakteristika stroja i fizičko-mehaničkih

svojstava stijenskog masiva javljaju se slijedeće mogućnosti:

• stroj radi pri punom iskorištenju snage radnog organa i s punim

iskorištenjem obujma lopate; ova mogućnost je optimalna,

21

• stroj radi pri punom iskorištenju obujma lopate, snaga pogona je

djelomično iskorištena (mnogi njemački i američki autori smatraju ovu

mogućnost optimalnom),

• stroj radi s maksimalnim iskorištenjem snage radnog organa, obujam

lopate nije potpuno iskorišten; ovo je najnepovoljnija mogućnost.[3]

Ukupno vrijeme trajanja radnog ciklusa Tc, sastavljeno je od vremena kopanja

t1, okretanja bagera radi istresanja t2, istresanja iskopanog materijala u

transportno sredstvo t3, te ponovnog oktretanja radi povrata na čelo radilišta t4:

Tc= t1 + t2 + t3 + t4 , (s)[1]

Tehnički kapacitete Qteh cikličkog bagera se računa prema izrazu:

rc

plteh kT

kVQ

⋅⋅⋅

=3600

gdje je: V1 – volumen lopate, (m3),

kp – koeficijent punjenja lopate,

Tc – ukupno vrijeme trajanja radnog ciklusa, (s),

kr – koeficijent rastresitosti iskopanog materijala, tablica 4.

Tablica 4. Koeficijenti rastresitosti[3]

STIJENA KOEFICIJENT k r

pijesak 1,08 - 1,17

pješ čar, šljunak 1,15 - 1,30

komadne mekane stijene 1,25 - 1,35

komadne polu čvrste stijene 1,30 - 1,40

polu čvrste stijene 1,35 - 1,45

čvrste stijene 1,40 – 1,50

22

4.2. Eksploatacijski kapacitet

(Qeks, m3/ smj, m 3/ dan, m 3/ mj, m3/ god č.m.)

To je iskopana stijenska masa u čvrstom stanju. Osim čimbenika uzetih u

obzir pri izračunavanju (Qot), uzimaju se u obzir svi čimbenici koji utječu na rad

stroja (neregularnost fronte rada, prelazi s etaže na etažu, organizacijski

problemi itd.). Eksploatacijski kapacitet je srednji kapacitet stroja u određenom

vremenskom razdoblju.

Eksploatacijski kapacitet cikličkih bagera računa se prema izrazu:

Qeks= Qteh * kv * T, (m3/ smj)

gdje je: Qteh – tehnički kapacitet cikličkog bagera, (m3/ h),

kv – koeficijent vremenskog iskorištenja smjene,

T – vrijeme trajanja smjene (h).[3]

23

5. PRIMJERI IZ PRAKSE

5.1 Glinokop Re čica kraj Karlovca

5.1.1. Postoje će stanje i izgled kopa

Slika 7. Postojeće stanje i izgled dijela glinokopa Rečica

Postojeće stanje i izgled kopa vidljivo je dijelom iz priložene slike 7. Iz

priložene fotografije, terenskog obilaska i situacijske karte glinokopa trenutno

stanje i izgled kopa opisuje se kako slijedi:

Promatrajući tlocrtno, unutar postojećeg smanjenog eksploatacijskog polja

Rečica razvijen je sustav od 3 bagerske etaže. Taj sustav će svoju završnu

formu postići prema rješenjima iz ovog projekta kako po prostoru tako i po

dubini. Visine pojedinih radnih etaža iznose 3 odnosno 4 metra, a nagibi radnih

kosina 50 0. Najviša točka terena 113,77 m.n.v. koja se eksploatacijom

obuhvaća nalazi se u jugoistočnom dijelu, dok je najniža kota 102,55 m.n.v.

locirana u postojećem iskopu na osnovnom platou najniže etaže u sjevernom

24

dijelu glinokopa. Otkopavanju gline predhodi skidanje jalovog pokrova koje se

izvodi hidrauličkim bagerom, a kao pomoćni stroj koristi se i buldozer.

Buldožerom se prigurava jalovina, ravnaju međuetažne ravnine i putovi koji

povezuju višeležeće etaže. Skinuta jalovina bagerom se utovaruje u kamione

istresaće.Iskopana glina odvozi se kamionima istresačima na odležavalište u

krugu tvornice. Odležavalište je od glinokopa udaljeno cca 8 kilometara.

5.1.2. Dobivanje gline hidrauli čkim bagerom

Eksploatacijski kapacitet i nadnice

Dobivanje i utovar gline u kamione istresače obavljati će hidraulični bager

cikličkog načina rada sa čvrsto priključenom lopatom, tip HYUNDAI 250,

zapremina utovarne lopate 1,8 m3.

Satni kapacitet bagera Qb pri tomu je ( metoda dr. P. Kiehla):

Qb=(3600*Vlb*kp*ko*ki*kl*ks*kz):tb=(3600*1,8*0,85*0,70*0,95*1,00*0,95*0,85):25

Qb= 117,6 m3/h → usvaja se 117 m3/h

gdje su:

kp=0,85 -koeficijent punjenja lopate bagera kreće se u granicama 0,84

do 1,30 zavisno o vrsti i granulaciji iskopine,

ko=0,70 -koeficijent zakretanja za 90o i iskop (kreće se od 0,65 do 1,35

zavisno o kutu zakretanja (0 do 210o) bagera prilikom

istresanja),

ki=0,95 -koeficijent istresanja (0,58 do 1,00) zavisi o tome gdje se

istresa (utovara), istresanje na kamion u istoj razini,

kl=1,0 -koeficijent podešenosti ležaja, kreće se od 0,95 (kratko) do

1,05 (dugo) ,

25

ks=0,95 -koeficijent koji uzima u obzir odnos zapremine sanduka

kamiona i zapremine lopate bagera,

kz=0,85 -koeficijent stanja oštrice zuba lopate (maksimalno može biti

1,00 a učinkovitost može pasti i za 50%) ,

tb=25 s -vrijeme potrebno za jedan ciklus bagera ,

Vlb=1,8 m3 -zapremina lopate bagera gusjeničara.

Godišnji efektivni sati rada bagera hb na dobivanju i utovaru gline za proizvodnju

200 000 m3 godišnje:

hg = ( Qg * kr * kn ) / Qb = ( 200 000 * 1,2 * 1,2 ) / 117 = 2 461,54 usvaja se 2 462

sata.

Qg=200 000 m3 - projektirana godišnja proizvodnja u sraslom stanju

kn=1,20 - koeficijent neusklađenosti proizvodnje (bagera i kamiona).

Ako se uzme u obzir da je godišnji fond sati 1 600 izlazi da je za

otkopavanje gline godišnje potrebno:

2462 / 1 600 = 1,54 bagera, usvaja se 2 bagera tipa HYUNDAI 250,

zapremine utovarne lopate 1,8 m3.

Utrošak goriva i maziva za rad hidrauli čnog bagera

U tablici broj 5 iskazan je godišnji utrošak goriva i maziva za rad oba

hidraulična bagera cikličkog načina rada sa čvrsto priključenom lopatom na

otkopavanju gline, tip HYUNDAI 250, zapremina utovarne lopate 1,8 m3.

26

Tablica 5.

BAGER Diesel

gorivo

Motorno

ulje

Diferencijalno

ulje

Hidrauli čno

ulje

Lis 3

Normativ(kg/h) 24 0,20 0,1 0,1 0,05

UKUPNO (kg/g) 59 088 493 247 247 124

5.2. Glinokop Slavonka kraj Vinkovaca

5.2.1. Postoje će stanje i izgled kopa

Postojeće stanje i izgled kopa se prikazuje fotografijama u nastavku projekta, i priloženom smanjenom situacijskom kartom glinokopa.

Slika 8. Skidanje humusa, kota 96 mnv

27

Slika 9. Kolosijek za bager vjedričar

Slika 10. Donji plato na kotama 85 i 87 mnv

28

Slika 11. Detalj odvodnjavanja

Slika 12. Stanje rudarskih radova na kopu Slavonka, veljača 2008. Godine

Iz priloženih fotografija i umanjene situacijske karte trenutno stanje i izgled kopa

opisuje se kako slijedi:

29

Ukupna površina odobrenog eksploatacijskog polja iznosi 26,37 ha. Prema

Glavnom rudarskom projektu iz 1997. godine, završnim kosinama treba biti

obuhvaćeno približno 680 m duljine tog polja. Širina projektiranog zahvata se

mijenja, od početnih 310 m uz južnu, do 410 m uz sjevernu granicu kopa.

Dosadašnjim eksploatacijskim radovima zahvat ima slijedeće prostorne

dimenzije:

1. U JALOVINI

Duljina zahvata, u smjeru otkopavanja (JZ - SI) iznosi približno 200 metara.

Širina zahvata iznosi 310 m. To znači, da je do krajnje sjeverne granice kopa

preostalo 480 m duljine jalovog pokrova. Trenutno, radovi na skidanju otkrivke

prethode prosječno 45 m radovima na otkopavanju.

2.U GLINI

Duljina zahvata u smjeru otkopavanja (JZ – SI) iznosi od 120 do 130 metara.

Širina zahvata iznosi prosječno 300 metara. Prosječna širina donjeg platoa I

etaže iznosi 110 m. Taj plato je na promjenljivim kotama od 87 do 85 m.n.v.

Glineni sloj 87/85 m.n.v. je također kvalitete koja se može uporabiti u

proizvodnji crijepa.

U krajnjem jugoistočnom dijelu kopa, gdje je smješten i sustav odvodnje,

započeti su rudarski radovi na otkopavanju eksploatabilnog (korisnog) sloja T-8

od kote 85 m.n.v. na niže. Taj dio kopa trenutno je potopljen. Izrađeni sustav

odvodnih kanala gravitacijski odvodi nakupljenu vodu u vodosabirnik, odakle se

prepumpava u grabu Ervenicu.

5.2.2. Koncepcija projektnog rješenja napretka fron te rudarskih radova

na otkrivanju i dobivanju u smjeru otkopavanja

Donji glineni sloj (GLINA II, sloj T - 8) označen je u Glavnom rudarskom

projektu kao II etaža, a zbog svoje važnosti (eksploatabilni, korisni sloj) je

najmjerodavniji pri utvrđivanju godišnjeg napretka fronte rudarskih radova u

smjeru otkopavanja. Nalazi se na prosječnim kotama 87,00/85,00 m.n.v. / 79,00

30

m.n.v. Kada se uzme u obzir planiran godišnji iskop od 40 000 m3 gline

podetažom 85/79 m.n.v. i potrebnih 12 500 m3 gline podetažom 87/85 m.n.v. u

sraslom stanju, prosječna duljina otkopne fronte etaže II od 265 metara za cijeli

vijek eksploatacije (vidi kartu završnih kosina glinokopa iz rudarskog projekta,

prilog 7),i preostale otkopne količine od cca 1 100 000 m3, izlazi da je:

• životni vijek kopa prema gore datim podacima 1 100 000/40 000 = 27,5

godina,

• prosječno godišnje napredovanje čela radilišta podetažama 87/85 i

85/79 m.n.v. u smjeru otkopavanja jugozapad-sjeveroistok:

52 500 / (265 . (87,00 - 79,00)) = 24,7 metara.

Gornji glineni sloj (GLINA I) je označen u Glavnom rudarskom projektu kao I

etaža, i nalazi se na prosječnim kotama 96,00 m.n.v./ 87,00 m.n.v. Ukupnog je

preostalog volumena oko 1 955 000 m3. Kada se ta količina podijeli sa

trajanjem otkopnih količina donjeg sloja za razdoblje od 27,5 godina, izlazi da

treba godišnje vjedričarima otkopati oko 71 090 m3. To nadalje znači, da

prosječno godišnje napredovanje čela radilišta gornjom (I) etažom prema

geometrijskim elementima sa visinom 9 metara i prosječnom duljinom otkopne

fronte od 340 m treba biti:

71 090/ 340 . 9 = 23,2 metra.

Jalovi pokrov (humus) ukupnog je preostalog volumena od oko 85 000 m3. To

znači, da godišnje treba odstraniti:

85 000 / 27,5 = 3 090 m3 jalovine.

Ako se uzme u obzir prosječna širina eksploatacijskog polja od 380 metara, i

prosječna debljina jalovog pokrova 0,5 metara, izlazi da godišnje otkopavanju

treba prethoditi skidanje jalovog pokrova u širini od 16,3 metra.

Kako je trenutni napredak na skidanju jalovog pokrova u smjeru otkopavanja

oko 45 metara, zaključuje se da je godišnje napredovanje skidanja otkrivke od

16,3 metra koje prethodi otkopavanju, sasvim dovoljno za nesmetano odvijanje

planiranih radova na dobivanju.

31

Na osnovi gore izračunatih vrijednosti, u ovom projektu usvajaju se osnovne

geometrijske veličine napredovanja fronte rudarskih radova u smjeru

otkopavanja na gliništu Slavonka kako slijedi:

• godišnje napredovanje radova na skidanju otkrivke koji predhode

radovima na otkopavanju iznosi 16,0 metara,

• godišnje napredovanje fronte rudarskih radova na otkopavanju gline II

(glina II) i I (glina I) etažom iznosi prosječno 24,0 metra.

Kako bi se uspostavio gore dati režim eksploatacije, potrebno je prethodno

otkopavanjem donjeg glinenog sloja, sanirati stanje II etaže ( 87-85/79 m.n.v.).

To podrazumjeva radove na iskopu II etaže, sa dvije podetaže 87/85 i 85/79

m.n.v.. Na taj će se način formirati međuetažna ravnina na koti 85 m.n.v.

optimalne širine 30 m.

5.2.3. Razrada otkopavanja donjeg glinenog sloja sa dvije podetaže 87/85

m.n.v. I 85 / 79,00 m.n.v.

Kako bi se tehnološki proces otkopavanja, utovara, transporta i odvodnjavanja

optimirao, potrebno je sukladno odabranom načinu dobivanja odrediti osnovne

geometrijske veličine glinokopa.

Prora čun potrebne (optimalne) širine me đuetažne ravnine na koti 85 m.n.v.

Optimalnom širinom etažne ravnine pri zadanoj duljini fronte rudarskih radova

se slivna površina, a izravno time povezana količina voda koje treba prepumpati

u grabu Ervenica smanjuje na najmanju moguću mjeru. Širina etažne ravnine

ovisi o tehničkim značajkama i mogućnostima radnog stroja, sigurnosnom

razmaku od ruba etaže, prilazu kamiona za utovar i potrebnom radijusu

okretanja.

32

Stroj na otkopavanju – hidraulički bager lopatar cikličkog načina rada

KOMATSU PC450/LC-8 HD, ili sličnih tehničkih značajki, slika 13.

Slika 13. hidraulički bager lopatar cikličkog načina rada KOMATSU PC450/LC-8

HD

33

34

Slika 14. Shema rada bagera u dubinskom zahvatu

35

Prema datim tehničkim značajkama odabranog stroja na dobivanju - KOMATSU

PC450/LC-8 HD, usvaja se širina međuetažne ravnine prema proračunu u

nastavku.

Slika 15. Minimalna širina etažne ravnine

Širina etažne ravnine određuje se prema izrazu:

Brer = s + x + bss + bb+ bs, (m),

gdje je:

Brer – širina etažne ravnine (m),

s – radna širina bloka bagera vjedričara (rez + ljestva s vjedricama) 1,5 (m),

x – širina obrušavanja 12,0 (m),

bss – sigurnosna širina između ruba obrušenog materijala i bagera, u praksi se

uzima obično 2,0 (m),

bb – duljina bagera 7,0 (m),

bs – širina pojasa sigurnosti od ruba etaže, 1,5 (m),

H – visina etaže 9,0 (m),

α - kut nagiba radne etaže 33,5 ( 0 ),

β - kut obrušavanja ( 0 ),

γ - kut zarušavanja ( 0 ).

36

Prema tomu, širina međuetažne ravnine iznosi:

Brer = 1,5 + 12,0 + 2,0 + 7,0 +1,5 = 24,0 m.

Kako je u Glavnom rudarskom projektu definirana minimalna širina radne

međuetažne ravninme od 30 metara, tako se i ovim Pojednostavljenim

rudarskim projektom radi uklapanja u projektna rješenja usvaja širina

međuetažne ravnine:

Brer = 30,0 metara.

5.2.4 Prora čun kapaciteta dobivanja, utovara i transporta

Tehnički kapacitet cikličkog bagera KOMATSU PC450/LC-8 HD volumena lopate 2,76 m3 u dubinskom zahvatu na podetaži 87/85 m.n.v.

rc

plteh kT

kVQ

⋅⋅⋅

=3600

= 229 m3/h

gdje je: Vl - volumen lopate, 2,76 ( m3 ),

kp – keficijent punjenja lopate, 0,9,

Tc – ukupno vrijeme trajanja radnog ciklusa bagerovanja, 30 (s),

kr – koficijent rastresitosti iskopanog materijala 1,3.

Eksploatacijski kapacitet bagera računa se prema izrazu:

Qekspl. = Qteh. . kv

. T = 229 . 0,9 . 8 = 1648 m3/smjenu

gdje je : Qteh – tehnički kapacitet bagera cikličkog načina rada (m3/h),

kv – koeficijent vremenskog iskorištenja smjene, 0,9

T - vrijeme trajanja smjene, 8 sati.

37

Tehni čki i eksploatacijski kapacitet na dobivanju gline p odetažom 85/79

m.n.v. u po četnoj fazi radova na dobivanju

U postojećoj odnosno početnoj fazi dobivanja na kopu, se iskopana glina sa

podetaže 85/79 m.n.v. ne utovaruje izravno u kamion na mjestu iskopa, već se

napunjenom bagerskom lopatom prevozi u prosječnoj duljini od 30 m do mjesta

istovara u kamione (transportni put na koti 87 m.n.v.), južno od postojećeg

transportnog puta, prilog 1. Vrijeme ciklusa bagera povećava se sa 30 na 75 s, i

zbog toga se tehnički i eksploatacijski kapacitet bagera reduciraju sa 30/75 =

0,4.

Prema tomu je:

Qteh = 229 . 0,4 = 92 m3 / h, odnosno:

Qsmj = 1648 . 0,4 = 659 m3 / smjenu.

5.3. Glinokop Nova čica kraj Zagreba

Ležište ciglarske gline “Novačica” smješteno je sjeverno od ceste Sesvete-

Dugo Selo, oko 1 km sjeveroistočno od centra Sesveta, odnosno oko 12 km od

Zagreba, prilog br. 1. Nadmorska visina ležišta je između 135 i 149 m. Cesta

Sesvete-Dugo Selo je na ovom potezu na razini cca 112 m n.m., a najniža

točka gliništa je 135 m n.m.. Teren se prema sjeveru lagano diže, tako da je

najviša kota terena kod S-46 i S-47, a dalje preko Friganovog polja, prema

naselju Popovec ima blagi pad. Glinište je s istočne strane omeđeno šumama,

dok je prema sjeveru i jugu otvoreno. Istočni jarak je duboko usječen u teren,

proteže se gotovo kroz cijelu dužinu ispitanog terena. Prema jugu, tj. Kobiljaku

potok ima blagi pad, a jarak se proširuje u dolinu. Ovaj potok se ispod Kobiljaka

veže na postojeće vodotoke, kojima se voda slijeva prema jugu, tj. prema rijeci

Savi. Potok s istočne strane može poslužiti za odvodnju površinskih voda s

gliništa.

38

5.3.1 Projektirani kapacitet i trajanje eksploataci je

Projektnom zadaćom predviđena je godišnja proizvodnja od 50 000 m3 ciglarske gline u sraslom stanju za prve tri godine iskopavanja, a nadalje do kraja životnog vijeka kopa godišnje se predviđa iskopavati 200 000 m3 ciglarske gline u sraslom stanju, tijekom 250 radnih dana godišnje u jednoj ili jednoj produženoj smjeni za dnevne vidljivosti.

U tablici broj 6 data je smjenska i godišnja proizvodnja gline u sraslom i rastresitom stanju.

Tablica 6.

PROIZVODNJA SMJENSKA GODIŠNJA

sraslo, m3 200 800 50 000

200 000

rastresito, m3 240 960 60 000

240 000

kr = 1,2 - koeficijent rastresitosti.

Trajanje eksploatacije obzirom na obračunate otkopne količine od 5 606 497 m3

i projektiranu godišnju proizvodnju za prve tri godine u visini od 150 000 m3, a

nadalje do završetka eksploatacije od 200 000 m3 u sraslom stanju biti će

prema ovom projektu:

5 456 497 / 200 000 + 3 godine = 27,28 + 3 = 30,28 godina, usvojeno 30.

Dobivanje i utovar gline u kamione istresače obavljati će se hidrauličnim

bagerom lopatarom, tipa Poclain Casse 1288, ili sličnim, volumena lopate 1,5

m3.

Proračun veli čina dobivanja i utovara

Satni kapacitet bagera na iskopu i utovaru gline Qb [ metoda dr. P. Kiehla]:

Qb=(3600*Vlb*kp*ko*ki*kl*ks*kz):tb=(3600*1,5*0,85*0,70*0,95*1,00*0,95*0,85):25 =

Qb=98,59 m3/h ⇒ usvaja se 98 m3/h

39

gdje su:

kp=0,85 -koeficijent punjenja lopate bagera kreće se u granicama

0,84 do 1,30 zavisno o vrsti i granulaciji iskopine

ko=0,70 -koeficijent zakretanja za 90o i iskop (kreće se od 0,65 do

1,35 zavisno o kutu zakretanja (0 do 210o) bagera

prilikom istresanja)

ki=0,95 -koeficijent istresanja (0,58 do 1,00) zavisi o tome gdje se

istresa (utovara), istresanje na kamion u istoj razini

kl=1,0 -koeficijent podešenosti ležaja, kreće se od 0,95 (kratko)

do 1,05 (dugo)

ks=0,95 -koeficijent koji uzima u obzir odnos zapremine sanduka

kamiona i zapremine lopate bagera

kz=0,85 -koeficijent stanja oštrice zuba lopate (maksimalno može biti 1,00 a učinkovitost može pasti i za 50%)

tb=25 s -vrijeme potrebno za utovar kamiona

Vlb=1,5 m3 -zapremina lopate bagera gusjeničara

Težina materijala u lopati bagera G b

Gb=kp*Vlb*ρr=0,85*1,5*1,67 = 2,13 tone

ρr=1,67 t/m3 -gustoća gline u rastresitom stanju

ρr=ρ:kr=2,0:1,2 = 1,67 t/m3

ρ=2,0 t/m3 -prostorna masa gline

kr=1,2 -koeficijent rastresitosti gline

Broj lopata bagera potrebnih za punjenje kamiona - po zapremini sanduka n z

nz=Vk:(kp*Vlb)=16 : (0,85*1,5)=12,50 usvaja se 13 lopata.

Vk=16,0 m3 -poravnata zapremina sanduka kamiona Mercedes

Actros tip 4143

40

Stvarna zapremina materijala u kamionu V ks

Vks=npk*Vlb*kp=13,0*1,5*0,85=16,58 m3

Stvarna težina materijala u kamionu G ks

Gks=npk*Gb=13*2,13=27,69 tona

Vrijeme utovara kamiona t uk

58,560

101325

60

)(=+∗=

+∗= ppku

uk

tntt minuta

tu=25s -vremenski ciklus bagera

tp=10s -vrijeme prilaska kamiona

Godišnji efektivni sati rada bagera h b na dobivanju i utovaru gline:

- za proizvodnju 50 000 m3 godišnje

sati 789 se usvaja 47,78998

29,12,150000*⇒=∗∗=

∗= sati

Q

kkQh

b

nrgb

Qg=50 000 m3 - projektirana godišnja proizvodnja u sraslom stanju

kn=1,29 - koeficijent neusklađenosti proizvodnje (bagera i kamiona).

Uz 250 radnih dana godišnje i 10 satno efektivno radno vrijeme trajanja smjene,

iskorištenje bagera na dobivanju i utovaru gline iznosi:

789/250 = 0,32 odnosno 32 %.

- za proizvodnju 200 000 m3 godišnje

sati 3158 se usvaja 157,89398

29,12,1200000*⇒=∗∗=

∗= sati

Q

kkQh

b

nrgb .

To znači, kada se proizvodnja u 4. godini poveća na 200 000 m3 gline u sraslom

stanju, treba u rad na dobivanju uključiti bager volumena lopate minimalno 2,0 m3,

ili po potrebi dva bagera gore opisanih karakteristika volumena lopate 1,5 m3.

41

5.4. Glinokop Kukljaš kraj Našica

5.4.1. Postoje će stanje i izgled kopa

Postojeće stanje i izgled kopa vidljivo je dijelom iz priložene slike 16.

Slika 16. Postojeće stanje i izgled dijela glinokopa Kukljaš.

Iz priložene fotografije, terenskog obilaska i situacijske karte glinokopa trenutno

stanje i izgled kopa opisuje se kako slijedi: Najviša točka terena 148,50 m.n.v.

nalazi se u jugozapadnom dijelu, dok je najniža kota odvodnog kanala 116,93

m.n.v. locirana na na sjeverozapadu kopa. Odvodnjavanje glinokopa provodi se

uspješno nagnutošću osnovnog platoa u smjeru sjeverozapada i iskopanim

kanalima, kojima se nakupljene oborine odvode u kanal za odvodnju.

Promatrajući tlocrtno, unutar vanjske granice obračuna C1 rezervi razvijen je

sustav od 4 do 5 bagerskih etaža. Taj sustav će svoju završnu formu postići

prema rješenjima iz ovog projekta kako po prostoru tako i po dubini. Naime,

ovim projektom se definira otkopavanje gline do granice C1 rezervi unutar

odobrenog eksploatacijskog polja, sa najnižom kotom otkopavanja koja je

prema dodatnim geološkim istraživanjima na 117 m.n.v.

42

5.4.2. Kapacitet proizvodnje i trajanje eksploataci je

Predviđena godišnja proizvodnja iznosi 100 000 m3 gline u sraslom stanju tijekom 250 radnih dana godišnje u jednoj ili jednoj produženoj smjeni za dnevne vidljivosti.

U tablici broj 7 data je smjenska i godišnja proizvodnja gline u sraslom i

rastresitom stanju.

Tablica 7.

PROIZVODNJA

m3

SMJENSKA

m3

GODIŠNJA

m3

GLINA

sraslo

400 100 000

rastresito

480 120 000

kr = 1,2 - koeficijent rastresitosti

Trajanje eksploatacije obzirom na obračunate eksploatacijske rezerve od 1 666 127 m3 i projektiranu godišnju proizvodnju u visini od 100 000 m3 u sraslom stanju biti će prema ovom projektu:

1 666 127 / 100 000 = 16,67 godina, usvojeno 17 godina.

Skidanje i utovar otkrivke

Na skidanju u utovaru otkrivke u kamione istresače raditi će hidraulični bager cikličkog načina rada sa čvrsto priključenom lopatom, tip Caterpillar, model 330 CL.

Satni kapacitet bagera Qb pri tomu je [ metoda dr. P. Kiehla]:

Qb=(3600*Vlb*kp*ko*ki*kl*ks*kz):tb=(3600*2,1*0,85*0,70*0,95*1,00*0,95*0,85):25 =

Qb= 138,03 m3/h ⇒ usvaja se 138 m3/h

gdje su:

kp=0,85 -koeficijent punjenja lopate bagera kreće se u granicama

43

0,84 do 1,30 zavisno o vrsti i granulaciji iskopine

ko=0,70 -koeficijent zakretanja za 90o i iskop (kreće se od 0,65 do

1,35 zavisno o kutu zakretanja (0 do 210o) bagera

prilikom istresanja)

ki=0,95 -koeficijent istresanja (0,58 do 1,00) zavisi o tome gdje se

istresa (utovara), istresanje na kamion u istoj razini

kl=1,0 -koeficijent podešenosti ležaja, kreće se od 0,95 (kratko)

do 1,05 (dugo)

ks=0,95 -koeficijent koji uzima u obzir odnos zapremine sanduka

kamiona i zapremine lopate bagera

kz=0,85 -koeficijent stanja oštrice zuba lopate (maksimalno može biti 1,00 a učinkovitost može pasti i za 50%)

tb=25 s -vrijeme potrebno za jedan ciklus bagera

Vlb=2,1 m3 -zapremina lopate bagera gusjeničara

Ukupna količina otkrivke koju treba skinuti sa postojećeg odlagališta te razastrijeti

i poravnati unutar glinokopa iznosi 121 374 m3. Prema dinamici otkopavanja izlazi

da će se taj posao izvršiti u 4,5 godine, tako da će:

godišnji efektivni sati rada bagera hb na skidanju i utovaru otkrivke za m3 godišnje:

hg = ( Qg * kr * kn ) / Qb = ( 26 972 * 1,2 * 1,2 ) / 138 = 281,45 usvaja se 282 sata.

Qg=26 972 m3 - godišnja količina otkrivke

kn=1,20 - koeficijent neusklađenosti proizvodnje (bagera i kamiona).

44

5.4.3. Dobivanje gline hidrauli čnim bagerom

Eksploatacijski kapacitet i nadnice

Dobivanje i utovar gline II u kamione istresače obavljati će hidraulični bager

cikličkog načina rada sa čvrsto priključenom lopatom, tip Caterpillar, model 330

CL.

Satni kapacitet bagera Qb [ metoda dr. P. Kiehla] izračunat je u prethodnom

poglavlju:

Qb= 138,03 m3/h ⇒ usvaja se 138 m3/h

Godišnji efektivni sati rada bagera hb na dobivanju i utovaru gline za proizvodnju

100 000 m3 godišnje:

hg = ( Qg * kr * kn ) / Qb = ( 100 000 * 1,2 * 1,2 ) / 138 = 1 043,5 usvaja se 1 044

sati.

Qg=100 000 m3 - projektirana godišnja proizvodnja u sraslom stanju

kn=1,20 - koeficijent neusklađenosti proizvodnje (bagera i kamiona).

Utrošak goriva i maziva za rad hidrauli čnog bagera

U tablici broj 8 iskazan je godišnji utrošak goriva i maziva za rad hidrauličnog

bagera cikličkog načina rada sa čvrsto priključenom lopatom, tip Caterpillar,

model 330 CL na dobivanju i utovaru gline II u kamione istresače.

Tablica 8.

DIZEL AGREGAT

Diesel

gorivo

Motorno

ulje

Diferencijalno

ulje

Hidrauli čno

ulje

Lis 3

Normativ(kg/h) 22 0,15 0,09 0,09 0,03

UKUPNO (kg/g) 22 968 157 94 94 4

45

5.5. Odnos tehni čkog kapaciteta prema volumenu lopate

Na temelju prethodno navedenih primjera iz prakse prikazati ćemo odnos tehničkog kapaciteta prema volumenu lopate bagera, slika 17. Vrijednosti tehničkih kapaciteta i volumena lopata bagera prikazane su u tablici 9.

Tablica 9.

Tehni čki kapacitet Q teh, (m3/h)

Volumen lopate V l, (m3)

Glinokop Novačica 153 1,5 Glinokop Rečica 183 1,8 Glinokop Kukljaš 214 2,1

Glinokop Slavonka 229 2,76

Slika 17. Odnos tehničkog kapaciteta prema volumenu lopate

46

6. Zaklju čak

Mineralne sirovine su osnova razvoja svakoga modernog društva. Broj stanovništva na Zemlji raste a s time i potražnja za energijom i mineralnim sirovinama. Stoga svjetsko rudarstvo mora kontinuirano povećavati proizvodnju mineralnih sirovina kako bi bilo spremno pratiti porast svjetske potražnje energije.

Površinsko dobivanje je najstariji način dobivanja mineralnih sirovina. Površinski kopovi na kojima se dobivaju građevni materijali kao tehničko-građevni ili arhitektonski kamen, šljunak, pijesak te glina nazivaju se kamenolomi, tupinolomi, šljunčare, pješčare i glinokopi.

Na takvim manjim kopovima bageri cikličkog načina rada su osnovni strojevi za dobivanje, dok su na velikim površinskim kopovima metalnih ruda, ugljena i ostalih mineralnih sirovina oni uglavnom pomoćni strojevi.

Određivanje tehničkog i eksploatacijskog kapaciteta cikličkih bagera od velike je važnosti za utvrđivanje godišnje proizvodnje i vremenskog plana otkopavanja.

Kroz primjere iz prakse u radu je prikazano kako možemo odrediti tehnički i eksploatacijski kapacitet cikličkih bagera. Na temelju stvarnih podataka iz tih primjera prikazan je odnos tehničkog kapaciteta prema volumenu lopate ciličkog bagera.

47

7. Literatura:

[1] Mesec, J. (2009): Mineralne sirovine vrste i načini dobivanja,

Sveučilište u Zagrebu, Geotehnički fakultet, Varaždin

[2] Božić, B. (1998): Miniranje u rudarstvu, graditeljstvu i geotehnici,

Sveučilište u Zagrebu, Geotehnički fakultet, Varaždin

[3] Živković, S. i Galić, I. (1999): Rudarski strojevi,

Sveučilište u Zagrebu, Rudarsko-geološko-

naftni fakultet zavod za rudarstvo i

geotehniku, Zagreb

48

8. Sažetak

Ime i prezime autora: Luka Osrečak

Naslov rada: Određivanje tehni čkog i eksploatacijskog kapaciteta cikli čkih

bagera

Eksploatacija predstavlja tehnološki proces vađenja mineralnih sirovina iz

ležišta i oplemenjivanje istih. Mineralne sirovine se dobivaju površinskim,

podzemnim, podvodnim ili drugim načinima. Površinsko dobivanje

podrazumijeva vađenje mineralnih sirovina površinskim kopovima. Za dobivanje

i utovar materijala na radnim etažama površinskog kopa rabe se bageri. Prema

načinu rada bageri se dijele na: bagere s cikličkim načinom rada i bagere s

kontinuiranim načinom rada. Bageri sa cikličkim načinom rada su osnovni

strojevi za dobivanje na kamenolomima, kopovima šljunka, pijeska i

glinokopima. Dvije su osnovne vrste bagera cikličkog načina rada:

• bageri sa čvrsto priključenom lopatom,

• bageri sa slobodno zavješenom lopatom.

U svrhu utvrđivanja vremenskog plana otkopavanja određuje se tehnički i

eksploatacijski kapacitet bagera. Tehnički kapacitet (Qteh) predstavlja iskopanu

količinu stijenske mase izraženu u m3 /h čvrstog stanja, uzimajući u obzir fizičko-

mehanička svojstva stijene, neovisno o manevarskim gubicima vezanim za

tehnologiju rada. Eksploatacijski kapacitet (Qeks) je iskopana stijenska masa u

čvrstom stanju. Osim čimbenika uzetih u obzir pri izračunavanju (Qot, otkopni

kapacitet), uzimaju se u obzir svi čimbenici koji utječu na rad stroja

(neregularnost fronte rada, prelazi s etaže na etažu, organizacijski problemi

itd.). Eksploatacijski kapacitet je srednji kapacitet stroja u određenom

vremenskom razdoblju. Kroz primjere iz prakse prikazano je određivanje

tehničkog i eksploatacijskog kapaciteta cikličkih bagera.

Klju čne rije či: eksploatacija mineralnih sirovina, ciklički bageri, tehnički

kapacitet, eksploatacijski kapacitet

49