Effect of blast induced rock fragmentation and muckpile angle on excavator performance in surface mines

Abstract

Purpose. A fit excavator in a surface mine gives a trouble free production. To maintain the condition and safety of an excavator, proper sizes of rock fragmentation and muckpile parameters are crucial besides its maintenance. Optimum size of fragmentation and muckpile shape parameters increases the production hours of an excavator so study was conducted to investigate the effect of blast induced rock fragmentation and muckpile angle on excavator performance. Methods. The study was conducted in two different surface coal mines namely A and B of India. Drilling, blasting and shovel-Dumper combination were used in mines for overburden removal and as well as coal production. The trial blasts were conducted in surface mines to investigate the effect of rock fragmentation and muckpile angle on excavator performance. Findings. The results obtained from this study indicate that the fragmentation size should be optimum with respect to bucket size of the excavator so that the excavator can load more material in less time. Also, muckpile should be loose, with proper muckpile angle. The results of this study show that the cycle time of the excavator is minimum at fragment size of 0.30 – 0.45 and 0.15 – 0.20 m for mine A and B respectively and muckpile angle in the range of 52 – 58 degree for both mine. Originality. This study is a field based study and the results are based on the data collected and analyzed. Similar type of studies have been done by few researchers though to improve the productivity of the mine for different conditions. The results are condition, machinery, method and mine specific. Practical implications. This study was conducted for surface coal mines but it is applicable for limestone and stone quarry also.

Мета. Дослідження впливу вибухового руйнування породи і кута її навалу на продуктивність та безпеку роботи екскаватора. Методика. Дослідження проводилися на базі двох вугільних кар’єрів в Індії – А і В. У комплексі були використані технології буріння, підривання, риття та відвалоутворення для видалення порід розкриття та видобутку вугілля. У кар’єрах були проведені експериментальні вибухи для того, аби вивчити вплив вибухового руйнування породи і кута її навалу на продуктивність екскаватора. Результати. Встановлено, що ступінь подрібнення породи повинен бути оптимальним по відношенню до розміру ковша екскаватора для можливості завантаження більшої кількості породи за менший час. Також важливо, щоб навал мав оптимальний кут і був досить рихлим. В результаті даного дослідження з’ясувалося, що мінімальний час одного циклу роботи екскаватора відповідає наступному ступеню подрібнення: 0.30 – 0.45 м у кар’єрі А та 0.15 – 0.20 м у кар’єрі В, відповідно при куті навалу 52 – 58 градусів в обох кар’єрах. Наукова новизна. Для геотехнологічних умов відкритої розробки вугільних родовищ Індії виявлені нові закономірності зміни продуктивності видобутку від умов, механізмів та обладнання, методу виїмки та стану кар’єра. Практична значимість. Використання встановлених закономірностей дозволить оптимізувати технологічні параметри при проектуванні вибухових і видобувних робіт на кар’єрах з розробки різних видів корисних копалин (вугілля, будівельних матеріалів та ін.).

Цель. Исследование влияния взрывного разрушения породы и угла ее навала на производительность и безопасность работы экскаватора. Методика. Исследования проводились на базе двух угольных карьеров в Индии – А и В. В комплексе были использованы технологии бурения, взрывания, рытья и отвалообразования для удаления вскрыши и добычи угля. В карьерах были произведены экспериментальные взрывы для того, чтобы изучить влияние взрывного разрушения породы и угла ее навала на производительность экскаватора. Результаты. Установлено, что степень измельчения породы должна быть оптимальной по отношению к размеру ковша экскаватора для возможности загрузки большего объема породы за меньшее время. Также важно, чтобы навал имел оптимальный угол и был достаточно рыхлым. В результате данного исследования выяснилось, что минимальное время одного цикла работы экскаватора соответствует следующей степени измельчения: 0.30 – 0.45 м в карьере А и 0.15 – 0.20 м в карьере В, соответственно при угле навала 52 – 58 градусов в обоих карьерах. Научная новизна. Для геотехнологических условий открытой разработки угольных месторождений Индии выявлены новые закономерности изменения производительности добычи от условий, механизмов и оборудования, метода выемки и состояния карьера. Практическая значимость. Использование установленных закономерностей позволит оптимизировать технологические параметры при проектировании взрывных и добычных работ на карьерах по разработке различных видов полезных ископаемых (угля, строительных материалов и др.).