Технологические схемы выемки и погрузки

Выемочно-погрузочные работы заключаются в перемещении горной массы из забоя выемочно-погрузочным оборудованием в средства транспорта или в отвал. В качестве выемочно-погрузочного оборудования на карьерах используются экскавационные машины цикличного и непрерывного действия.

В машинах цикличного действия (одноковшовые экскаваторы, погрузчики, колесные скреперы, бульдозеры и др.) рабочий орган состоит только из одного ковша или режущего инструмента (лемех бульдозера), периодически выполняющего функции выемки и перемещения горной массы.

В машинах непрерывного действия (многоковшовые цепные и роторные экскаваторы и др.) рабочий орган состоит из нескольких ковшей, перемещающихся по замкнутой траектории и создающих непрерывный поток груза.

Забой представляет собой торец, откос или площадку уступа.

По структуре пород забои могут быть однородными (простыми) и разнородными (сложными). В однородных забоях горные породы имеют одинаковые свойства, а в разнородных забоях – различные. Разработка простых забоев осуществляется валовым (сплошным) способом. В сложных забоях выемка полезного ископаемого и вскрыши или полезного ископаемого различных сортов производится раздельно (селективно).

В зависимости от взаимного расположения забоя и горизонта, установки выемочно-погрузочной машины различают выемку верхним, нижним и смешанным (верхним и нижним черпанием). Аналогично различают верхнюю, нижнюю и смешанную погрузку.

Классификация экскаваторов и их технологическая характеристика

Для выемочно-погрузочных работ на карьерах наибольшее распространение получили экскаваторы. Черпание горной массы, ее перемещение к месту разгрузки и разгрузка осуществляются одноковшовыми экскаваторами последовательно. В совокупности эти операции составляют рабочий цикл экскаватора. Поэтому одноковшовый экскаватор является машиной цикличного действия.

Многоковшовыми экскаваторами эти операции выполняются одновременно, поэтому многоковшовый экскаватор относится к машинам непрерывного действия.

Как одно- так и многоковшовые экскаваторы состоят из рабочего, механического, ходового и силового оборудования, рамы, кузова и механизмов управления.

По признаку конструктивной связи ковша со стрелой различают одноковшовые экскаваторы с жесткой связью (прямая мехлопата, обратная мехлопата) и одноковшовые экскаваторы с гибкой связью (драглайн, грейфер).

Многоковшовые экскаваторы разделяются на цепные (с ковшами, укрепленными на бесконечной цепи), скребково-ковшовые со скребковым рабочим органом и ковшовой цепью для черпания горной массы и перемещения ее к месту разгрузки, фрезерно-ковшовые с фрезерным рабочим органом и ковшовой цепью, роторные, у которых рабочим органом является роторное колесо с ковшами для черпания горной массы.

По типу ходового оборудования одноковшовые экскаваторы разделяют на гусеничные, пневмоколесные, шагающие, плавучие.

Многоковшовые экскаваторы бывают гусеничные, шагающе-рельсовые, рельсово-гусеничные, пневмоколесные и на железнодорожном (рельсовом) ходу.

По типу силового оборудования как одноковшовые, так и многоковшовые экскаваторы бывают электрические, дизель-электрические и дизель-гидравлические. На карьерах в основном применяются электрические экскаваторы.

 

Технологические параметры мехлопат и драглайнов

Одноковшовые экскаваторы в зависимости от назначения и конструктивных особенностей делят на пять типов:

тип ЭС - экскаваторы строительные гусеничные и пневмоколесные с ковшом емкостью 0, 16 – 2, 5 м³;

тип ЭКСГ – экскаваторы карьерно-строительные гусеничные с ковшом емкостью 1, 25 – 8, 0 м³;

тип ЭКГ - экскаваторы карьерные гусеничные с ковшом емкостью 2, 0 – 20, 0 м³;

тип ЭВГ - экскаваторы вскрышные гусеничные с ковшом емкостью 4, 0 – 100, 0 м³;

тип ЭШ – экскаваторы шагающие и драглайны с ковшом емкостью 4, 0 – 120, 0 м³.

Основными технологическими параметрами одноковшовых экскаваторов являются рабочие параметры, емкость ковша, габариты, масса, преодолеваемый уклон, удельное давление.

Рабочими параметрами мехлопат являются радиус и высота черпания и разгрузки, зависящие от длины рукояти и стрелы и размеров экскаватора.

Радиус черпания R_ч – горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до режущей кромки ковша при черпании. Максимальный радиус черпания R_ч.max соответствует максимально выдвинутой в горизонтальном положении рукояти. Минимальный радиус черпания R_ч.min соответствует подтянутой к гусенице рукояти с ковшом на горизонте установки экскаватора. Радиус черпания на горизонте установки экскаватора R_ч.у максимальный радиус на горизонте установки экскаватора.

Высота черпания Н_ч – вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до режущей кромки ковша при черпании. Максимальная высота Н_ч.max соответствует максимальному поднятию рукояти. Различают высоту Н_ч при максимальном радиусе черпания, а также максимальную глубину Н_к черпания ниже горизонта установки экскаватора.

Радиус разгрузки R_р – горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до центра ковша при выгрузке из него горной массы. Максимальный радиус разгрузки R_р.max соответствует максимально выдвинутой горизонтально расположенной рукояти при разгрузке.

Высота разгрузки Н_р – вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до нижней кромки днища открытого ковша. Максимальная высота черпания Н_р.max разгрузки соответствует максимально поднятому ковшу при разгрузке.

Рабочими параметрами шагающих драглайнов являются радиус черпания R_ч, глубина черпания Н_ч, и высота разгрузки Н_р. Различают радиус черпания R_ч без заброса ковша и радиус черпания R_ч.з с забросом ковша. Дальность заброса зависит от модели драглайна и квалификации машиниста и изменяется от 2, 5 до 15 м. отклонение подъемного каната от вертикали при забросе ковша составляет 12 – 15^о.

Глубина черпания Н_ч – вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до нижней площадки разрабатываемого уступа (дна выработки). Глубина черпания зависит от длины и угла наклона стрелы, установки драглайна в забое, физических свойств пород, длины канатов и квалификации машиниста. Угол наклона стрелы составляет 30 – 35^о. Уменьшение угла наклона ведет к увеличению радиуса и глубины черпания драглайна.

Операции рабочего цикла драглайна выполняются в следующей последовательности:

заброс ковша в забой;

установка ковша в рабочее положение;

черпание (наполнение ковша);

выведение ковша из забоя;

поворот к разгрузке;

разгрузка ковша;

поворот к забою.

Операции опускания ковша в забой и выведения его из забоя совмещаются с поворотом экскаватора.

При перемещении породы в отвал возможна разгрузка ковша без остановки экскаватора, который делает поворот на 360^о. В этом случае продолжительность цикла уменьшается, так как разгрузка ковша совмещается с поворотом и без остановки экскаватора для изменения направления поворота.

 

Технологические схемы выемки пород и параметры забоев мехлопат и драглайнов

 

При выемке пород мехлопатами различают следующие типы забоев:

боковой (торцовый);

тупиковый (траншейный);

Фронтальный.

Боковой забой обеспечивает максимальную производительность экскаватора, что объясняется небольшим средним углом поворота к разгрузке (не более 90^о), удобной подачей транспортных средств под погрузку и минимальными простоями при перемещении и наращивании транспортных коммуникаций.

Тупиковый забой применяется при проведении траншей в основном при использовании автомобильного и конвейерного транспорта. В случае проведения траншей с использованием железнодорожного транспорта экскаватор, как правило, работает с верхней погрузкой.

При фронтальном забое средний угол поворота экскаватора составляет 120 – 140^о. Из-за малой ширины заходки возникает необходимость более частого наращивания и перемещения транспортных коммуникаций, что значительно снижает производительность экскаваторов. Поэтому фронтальный забой применяется сравнительно редко (при обработке разнородных заходок с использованием автотранспорта).

Высота h_у разрабатываемого уступа по условию обеспечения безопасности не должна превышать максимальной высоты Н_ч.max черпания экскаватора, т.е h_у£ Н_ч.max.

По условию использования максимальной высоты разгрузки высота уступа

h_у=Н_р.max –h_в – а; м (4.1)

 

где h_в – высота транспортного средства, м;

а = 0, 7 – 1 безопасный зазор между ковшом и кузовом машины в момент разгрузки, м;

По условию полного использования радиуса разгрузки высота уступа

 

h_у=(R_р – R_ч.у – С)tga; м (4.2)

 

где R_р – радиус разгрузки при максимальной высоте разгрузки, м;

С³ 3 – минимальное расстояние от оси пути до верхней бровки уступа, м;

a - угол откоса уступа, град.

В устойчивых породах (a -60-70^о) высота h_у уступа ограничивается высотой разгрузки, в мягких породах – радиусом разгрузки.

Максимальная ширина забоя определяется радиусом черпания экскаватора на горизонте установки R_ч.у. При работе боковым забоем по условиям черпания ширина внутренней области забоя не должна превышать этого радиуса. Во внешней части забоя порода эффективно охватывается ковшом при угле поворота 30-45^о , т.е ширина верхней части забоя должна находиться в пределах (0, 5 – 0, 7)R_ч.у. Таким образом, по условиям эффективного черпания ширина забоя в мягких породах должна составлять (1, 5 – 1, 7)R_ч.у. Обычно ширина бокового забоя в мягких породах принимается равной 1, 5 R_ч.у. Ширина тупикового забоя как правило составляет 2 R_ч.у.

При работе в мягких породах боковым забоем с использованием железнодорожного транспорта рельсовые пути располагаются параллельно уступу на расстоянии (0, 8 – 0, 9)R_р.max от оси экскаватора. В случае применения автомобильного транспорта возможна работа заходками шириной 50 м и более (панелями). Автосамосвалы под погрузку могут становиться сбоку экскаватора или позади него. Погрузка на ленточные конвейеры осуществляется через бункер-питатель, располагаемый сбоку или позади экскаватора. В этом случае ширина заходки А_к= 1.7 R_ч+2K_RR_р где K_R =0, 8 – 0, 9 коэффициент использования радиуса разгрузки R_р. В разрыхленных скальных породах профиль забоя устанавливается соответственно углу их естественного откоса. Забой имеет неодинаковую высоту по ширине развала взорванных пород. Ширина развала зависит от высоты уступа, ширины заходки по целику, взрываемости пород, параметров буровзрывных работ и схем взрывания. В практике ширина развала применяется в пределах (1, 3 – 5)h_у.

Схемы выемки и погрузки скальных пород зависят от вида применяемого транспорта. При использовании железнодорожного транспорта применяются следующие схемы выемки и погрузки. Взрывные работы производят перед укладкой железнодорожного пути или после его укладки. Это возможно при условии, когда ширина развала

 

В£ R_ч.у+R_р-С, м (4.3)

 

где С=2, 5 – 3 расстояние между нижней бровкой развала и осью пути. м.

При взрывании среднетрещиноватых полускальных пород развал обрабатывается двумя заходками. После отработки первой заходки путь переносится на новую трассу и отрабатывается вторая заходка, затем взрывают новый блок. При этом ширина развала

 

В£ R_ч.у+R_р+А-С, м (4.4)

 

где А – шаг переукладки пути, м.

 

При автомобильном транспорте отработка развала взорванной породы может осуществляться узкими заходками шириной А_у=(0, 5 – 0, 7)R_ч.у, нормальными заходками шириной А_н=(0, 5 – 0, 7)R_ч.у , широкими заходками (панелями).

В случае использования конвейерного транспорта погрузка взорванной горной массы осуществляется через бункеры-питатели, оборудованные колосниковыми грохотами. При значительной крупности горной массы используются передвижные дробильные агрегаты. Для уменьшения числа передвижных забойных конвейеров применяют конвейерные перегружатели.

Высота разрабатываемого уступа в скальных породах по условиям безопасности может превышать высоту черпания экскаватора не более чем в 1, 5 раза. При этом высота развала пород после взрыва не должна превышать максимальную высоту черпания экскаватора.

Драглайн может разрабатывать породы торцовым и тупиковым забоями. При этом он может располагаться на кровле уступа, промежуточной площадке и почве уступа.

В случае расположения драглайна на кровле уступа горная масса разгружается в отвал или в транспортные средства. Возможная высота уступа определяется паспортной глубиной черпания, углом откоса забоя и местом установки драглайна. Максимальная ширина заходки

 

А_max=R_ч(sinw₁+sinw₂), м (4.5)

 

где w₁=30-45, w₂=30-45 – угол поворота драглайна от оси его хода соответственно в сторону массива и выработанного пространства, град.

Обычно при работе в отвал w₁=0. Тогда общий угол поворота драглайна при черпании w= w₂=30-45^о. Угол поворота драглайна для разгрузки не превышает 90^о. Тогда ширина заходки А=R_чsinw, м. Для драглайнов ЭШ4/45, ЭШ8/60, ЭШ15/90, ЭШ80/100 ширина заходки равна соответственно 23, 29, 42, 47 м.

Схему с расположением драглайна на промежуточной площадке применяют при использовании мощных драглайнов с ковшом емкостью 8 –10 м³ и более с целью одновременной отработки более высокого подуступа, так как ось хода драглайна смещается ближе к отвалу. Угол откоса забоя при разработке верхнего подуступа для предотвращения скольжения ковша не должен превышать 25^о. высота верхнего подуступа должна удовлетворять условию h_у.в£ (0, 7 – 0, 8)Н_р. Производительность при верхнем черпании, как правило, на 10-15% ниже, чем при нижнем черпании.

На почве разрабатываемого уступа драглайн располагают редко (в основном при разработке неустойчивых пород).

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: