Evaluation of various mining equipment used for roadway development in coal mines

• Autorzy: Su Okan

Identyfikatory

DOI

10.24425/ams.2019.131067

Warianty tytułu

PL

Ocena efektywności specjalistycznego sprzętu górniczego używanego do drążenia chodników w kopalniach węgla

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This study attempts to evaluate the field performance of various mining equipment used at the development galleries of coal mines. These are hand-held and jumbo rock drills, and a road header used in mechanical excavation. For this purpose, the penetration rates of rock drills were monitored and measured in the field. The physical, mechanical, and drillability properties were determined through the collected samples in order to understand the complex interactions between the rock and bit/pick. The abrasive mineral content was also analyzed with XRD analysis to examine the wear on the cutting/drilling tools. Besides, the specific energy of the equipment was calculated relying on the operational parameters. A comparison of the monthly advance and production rates of the drilling rigs and roadheader was made. The relations among operating power, specific energy, and design of buttons/picks were investigated. It has been found that the average advance and production rates of the mining equipment are consistent with the penetration rate. The results verified that the roadheader used in mechanical excavation and the jumbo drill used in drilling and blasting technique are the machines maximizing the advance and production rates.

PL

W artykule podjęto próbę oceny efektywności pracy sprzętu górniczego rozmaitego typu, wykorzystanego do drążeniach chodników w kopalniach węgla, np. wszelkiego rodzaju urządzeń wiertniczych od wiertarek ręcznych po wozy wiertnicze oraz urządzenia do drążenia tuneli i wyrobisk. W tym celu monitorowano i mierzono skuteczność i tempo penetracji skał przy użyciu urządzeń ręcznych oraz wozów wiertniczych w warunkach terenowych. Własności fizyczne, mechaniczne oraz urabialność skał określano na podstawie badania zebranych próbek, co umożliwia pełniejsze zrozumienie złożonych oddziaływań pomiędzy skałą a wiertłem/ końcówką. Zawartość substancji ściernych określono w oparciu o metodę analizy rentgenowskiej dyfrakcyjnej (XRD) i na tej podstawie określano zużycie narzędzi wiertniczych i urabiających. Poziom energii rozporządzalnej obliczono w oparciu o parametry eksploatacyjne sprzętu. Porównano miesięczne wyniki postępu i wydajności pracy poszczególnych urządzeń wiertniczych i urządzenia do drążenia tuneli. Zbadano zależności pomiędzy wydajnością roboczą i energią rozporządzalną a konstrukcją końcówek odpowiednich narzędzi. Stwierdzono że średni postęp i średnia wydajność robocza urządzeń idą w parze z tempem wnikania (penetracji skał). Uzyskane wyniki potwierdziły, że maksymalny postęp pracy i wydajność produkcji osiągnąć można dzięki zastosowaniu urządzenia do drążenia tuneli wykorzystywanego do drążenia wyrobisk, wozów wiertniczych do prac otworowych oraz technik strzałowych.

Słowa kluczowe

EN

production rate; penetration rate; blasthole drilling; mine roadway; rock excavation

PL

wydajność produkcji; tempo penetracji skał; prace strzałowe; wyrobiska skalne; drążenie tuneli

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 64, no. 4
• Strony: 797--812
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Su Okan

• Zonguldak Bulent Ecevit University, Department of Mining and Mineral Extraction, 67100, Zonguldak, Turkey

Bibliografia

• [1] Acaroglu O., Ergin H., 2006. A new method to evaluate roadheader operational stability. Tunnelling and Underground Space Technology 21, 2, 172-179.
• [2] Balci C., Demircin M.A., Copur H., Tuncdemir H., 2004. Estimation of optimum specific energy based on rock properties for assessment of roadheader performance. Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy 104, 11, 633-641.
• [3] Bates R.E., 1965. Field results of percussion air drilling. Journal of Petroleum Technology, March, 257-262.
• [4] Bicer N., 2011. Coalbed methane project in Zonguldak coalfield. 22nd World Mining Congress & Expo. Eskikaya, Ş. (Ed). Turkish National Committee, Istanbul, Turkey, 623-629.
• [5] Bilgin N., Dincer T., Copur H., Erdogan M., 2004. Some geological and geotechnical factors affecting the performance of a roadheader in an inclined tunnel. Tunnelling and Underground Space Technology 19, 6, 629-636.
• [6] Bilgin N., Temizyurek I., Copur H., Balci C., Tumac D., 2010. Cuttability characteristics of TTK Amasra thick seam and some comments on mechanized excavation. Proceedings of the 17th Coal Congress of Turkey, Zonguldak, Turkey, 217-229.
• [7] Bilgin N., Copur H., Balci C., 2014. Mechanical Excavation in Mining and Civil Industries. 1st edn. CRC Press, New York.
• [8] Brino G., Cardu M., Gennaro S., Gianotti A., 2013. Technical-economical comparison between excavation by D&B and by roadheader in two underground gypsum quarries. Proceedings of the 23rd International Mining Congress of Turkey. Celik I.B. and Kilic M.G. (eds). Antalya, Turkey. 813-824.
• [9] Erarslan N., Ghamgosar M., 2016. An innovative and effective approach to hard rock cutting. Proceedings of Rock Mechanics and Rock Engineering: From Past to the Future, Cappadocia, Turkey. 913-916.
• [10] Hustrulid W.A., Fairhurst C., 1971. A theoretical and experimental study of the percussive drilling of rock. part II forcepenetration and specific energy determinations. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts 8, 4, 341-356.
• [11] Kahraman E., Erarslan O., 2011. Evaluation of roadway drivage works in G field at Cayirhan underground mine. Proceedings of 3rd Mining Machinery Symposium. Kose H. and Gonen A. (eds.) 83-96, Izmir, Turkey.
• [12] Kalyan B., Murthy C.S.N., Choudhary R.P., 2015. Estimation of specific energy in rock indentation test. International Journal of Research in Engineering and Applied Sciences 5, 8, 33-47.
• [13] Kricak L., Negovanovic M., Mitrovic S., Miljanovic I., Nuric S., Nuric A., 2015. Development of a fuzzy model for predicting the penetration rate of tricone rotary blasthole drilling in open pit mines. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy 115, 11, 1065-1071.
• [14] Mcfeat S., Fowell R.J., 1979. The selection and application of roadheaders for rock tunneling. Proceedings of 4th Rapie Excavation and Tunneling Conference. Maeviss A.C. and Hustrulid W.A. (eds.), American Society of Civil Engineers, Atlanta 1, 261-279.
• [15] Ocak I., Bilgin N., 2010. Comparative studies on the performance of a roadheader, impact hammer and drilling and blasting method in the excavation of metro station tunnels in Istanbul. Tunnelling and Underground Space Technology 25, 2, 181-187.
• [16] Pan J.N., Wang H.C., Wang K., Niu Q.H., 2014. Relationship of fractures in coal with lithotype and thickness of coal lithotype. Geomechanics and Engineering 6, 6, 613-624.
• [17] Saeidi O., Elyasi A., Torabi S.R., 2015. Wear Assessment of the WC/CO cemented carbidetricone drillbits in an open pit mine. Geomechanics and Engineering 8, 4, 477-493.
• [18] Salsani A., Daneshian J., Shariati S., Yazdani-Chamzini A., Taheri M., 2014. Predicting roadheader performance by using artificial neural network. Neural Computing and Applications 24, 7-8, 1823-1831.
• [19] Su O., Yarali O., Akcin N.A., 2013. Comparison of Drilling Performance of Chisel and Button Bits On the Electro Hydraulic Driller. Rock Mechanics and Rock Engineering 46, 6, 1577-1587.
• [20] Tokiwa T., Tsusaka K., Ishii E., Sanada H., Tominaga E., Hatsuyama Y., Funaki H., 2011. Influence of a fault system on rock mass response to shaft excavation in soft sedimentary rock, Horonobe area, northern Japan. Int J of Rock Mechanics and Mining Sciences 48, 5, 773-781.
• [21] Yavuz M., 2015. Equipment selection based on the AHP and Yager’s method. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy 115, 5, 425-433.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020)