Лекции открытые горные работы

А_max=R_ч(sinw₁+sinw₂), м

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).

Гис. 3.5. Типы забоев мехлопаты:

и - тупиковый; б - торцовый; в - фронтальный

Рис. 3.6. Схемы работы мехлопат в торцовом забое с погрузкой  горной массы в средства транспорта на горизонте установки экскаватора (а\, выше горизонта установки экскаватора (о), с разгрузкой в отвал (в\

 

Рис. 3.11. Схемы работы драглайна: а, б, в - торцовым забоем с расположением драглайна соответственно на кровле уступа, промежуточной площадке и почве уступа; г - тупиковым забоем с расположением драглайна на кровле уступа

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

В последние годы наметилась тенденция широкого внедрения практику открытых горных работ нового типа выемочно-погрузочных машин - гидравлических экскаваторов с рабочим оборудованием прям и обратной мехлопаты (наибольшую долю будут составлять гидравлические экскаваторы с гидроприводом рабочего оборудования, повороты платформы, механизма хода). В отечественной и зарубежной практики уже созданы гидравлические экскаваторы с ковшом вместимостью 2 20 м , массой 60-500 т, усилием копания 200-125 кН. Тенденция широкого внедрения гидравлических экскаваторов в практику открытых горных работ объясняется наличием у этих экскаваторов конструктивных и технологических преимуществ по сравнению с мехлопатами. Основными из них являются:

• дополнительная степень свободы рабочего оборудования (одновременная подвижность стрелы, рукояти и ковша), обеспечивающая получение регулируемой траектории черпания| слоевую (сверху вниз) разработку пород;
• в 1,5-2,5 раза меньшая удельная металлоемкость конструкции;
• большее (реализуемое на зубьях ковша) усилие копания;
• быстрый монтаж (демонтаж) рабочего оборудования, позволяющий использовать на одной машине различные его конструкции, что обеспечивает в заданный момент соответствие технологических параметров экскаватора условиям разработки.

Обратные гидравлические мехлопаты по сравнению с прямыми  мехлопатами имеют следующие преимущества:

• большой радиус черпания на уровне стояния экскаватора;

• возможность верхнего и нижнего черпания и погрузки транспортных средств на уровне стояния экскаватора, ниже и выше него;

• лучшую возможность  селективной выемки пород при  установке экскаватора на кровле разрабатываемого уступа и возможность выемки из-под слоя воды.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ МНОГОКОВШОВЫХ  ЭКСКАВАТОРОВ

Многоковшовые экскаваторы  по конструкции рабочего органа делятся на цепные и роторные. У цепных многоковшовых экскаваторов (рис. 3.13) рабочим органом является ковшовая цепь, которая движется по направляющей раме. Рама одним концом шарнирно соединена с корпусом, а другой ее конец подвешен к укосине. Угол наклона рамы меняется с помощью канатной подвески. При движении по забою ковши наполняются и перемещают породу к верхнему барабану, где они разгружаются в бункер. Из бункера порода поступает в вагоны ил] разгрузочный конвейер. Вместимость ковша 250-4500л.

Цепные многоковшовые  экскаваторы выпускаются на железнодорожном, гусеничном и пневмоколесном ходу. Пневмоколесным ходом снабжаются только малые модели.

Различают цепные экскаваторы  с одной ковшовой цепью для  верхнего или нижнего черпания, а  также для последовательного  верхнего и нижнего черпания. При  верхнем черпании уменьшается расход энергии на подъем и резание породы. Экскаваторы нижнего черпания рационально использовать при разработке плотных глинистых пород.

Экскаваторы могут быть неповоротными, неполно- и полноповоротными. У полноповоротных  экскаваторов верхняя часть с  направляющей рамой может поворачиваться на 360°, что обеспечивает возможность попеременной разработки уступа верхним черпанием с одной рабочей площадки. По способу разгрузки различают экскаваторы с портальной и боковой разгрузкой. Портальная разгрузка применяется при погрузке в средства железнодорожного транспорта.

Направляющая рама может быть жесткой или шарнирной. Экскаваторы с жесткой рамой применяются для валовой выемки, а с шарнирной - для раздельной выемки. У большинства экскаваторов рама имеет санирующее звено.

У роторных экскаваторов (рис. 3.14) рабочим органом является роторное колесо с ковшами, установленное на конце роторной стрелы. При вращении роторного колеса ковши, срезая стружку породы, заполняются и разгружаются на конвейер, расположенный на стреле экскаватора сбоку от роторного колеса. Далее порода поступает на разгрузочный конвейер и в транспортные средства.

По удельному усилию черпания (на 1 см режущей кромки ковша  различают экскаваторы с нормальным усилием черпания (600-900 Н/см) и с повышенным (1200-2100 Н/см). Экскаваторы с повышенным усилием черпания используются для разработки каменного угля, поля скальных и мерзлых пород.                                  

Различают роторные экскаваторы  верхнего и нижнего черпания Максимальная высота черпания определяет высоту разрабатываемого уступа. У современных экскаваторов она не превышает 50 м. Максимальная глубина черпания не превышает 10м.                   

Роторные экскаваторы  бывают с невыдвижной и выдвижной  стрелой. Экскаваторы с невыдвижной стрелой имеют на 20-25% меньшую.

Высота забоя цепных экскаваторов зависит от высоты черпания, длины направляющей рамы и угла ее наклона и изменяется в пределах 5-40 м. Угол наклона рамы определяется устойчивостью разрабатываемых пород и не превышает 45°.

При раздельной выемке горизонтальных и пологих пластов наиболее эффективны многоковшовые цепные экскаваторы с многошарнирной рамой.

 

Рис. 3.14. Схема роторного экскаватора:                       

1 - роторное колесо; 2 - стрела; 3 - гусеницы; 4 - разгрузочная  консоль; 5 - противовесе поворотная платформа                                                     

Роторные экскаваторы  на гусеничном и шагающе-рельсовом  ходу разрабатывают уступы в основном торцовым забоем. Фронтальным забой  применяется при использовании  экскаваторов на рельсовом xoj а также в случае раздельной выемки. При торцовом забое экскаватор стоит на месте, а стрела с ротором поворачивается относительно а экскаватора на угол w = 90—135°. Применение торцовых забоев позволяет уменьшить затраты электроэнергии на передвижение экскаватора.

Роторными экскаваторами можно вынимать горную массу вертикальными и горизонтальными стружками. При горизонтальных стружках уменьшается возможная высота разрабатываемого уступа, увеличиваются энергоемкость выемки (до 30%) и нагрузки на (на 10-30%). Давление экскаватора на основание при выемке горном массы вертикальными стружками выше, чем горизонтальными. Поэтому в устойчивых породах применяются вертикальные стружки. Горизонтальные стружки применяются при экскавации рыхлых и сыпучих горных пород. Комбинация вертикальных и горизонтальных стружек применяется для создания пологих откосов в неустойчивых породах л при раздельной выемке тонких слоев.                   

Рис. 3.16. Схемы выемки горной массы роторными экскаваторами (цифрами показана очередность выемки стружек: а - вертикальными однорядными стружками; б - то же, многорядными; в - горизонтальными стружками; г - комбинацией вертикальных и горизонтальных стружек

 

МЕХАНИЗАЦИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ РАБОТ  ПРИ ВЫЕМКЕ И ПОГРУЗКЕ ГОРНОЙ МАССЫ

При выемке и погрузке горной массы наиболее трудоемкими вспомогательными работами являются:

• очистка ковшей и ходовой части экскаваторов от налипания и намерзания горной массы;
• зачистка кровли полезного ископаемого от просыпей и  бора вскрыши;
• уборка просыпавшейся при погрузке горной массы;
• обрушение козырьков в экскаваторных забоях и ликвидация местных превышений уступов;
• подавление пыли в экскаваторных забоях;
• планировка трассы экскаваторов и выравнивание подошвы уступов после отгрузки горной массы;
• перемещение питающего кабеля вслед за движущимися э каваторами.
• мелкий ремонт и смазка оборудования.

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ КАРЬЕРНОГО ТРАНСПОРТА.

ГРУЗООБОРОТ И ГРУЗОПОТОКИ КАРЬЕРА

Карьерный транспорт  предназначен для перемещения горной массы (вскрыши и полезного ископаемого) от забоев до пунктов разгрузки. Он является связующим звеном в технологическом процессе. От четкой работы карьерного транспорта зависит эффективность разработки месторождения. Трудоемкость процесса перемещения (транспортирования) весьма высока, а затраты на собственно транспорт и связанные с ним вспомогательные работы составляют 45-50%, а в отдельных случаях 65-70% общих затрат на добычу. Специфику горных работ обусловливает следующие основные особенности работы карьерного транспорта:

• значительный объем и сосредоточенная (односторонняя) направленность перемещения карьерных грузов при относительно небольшом расстояний транспортирования;
• периодическая передвижка транспортных коммуникаций в связи с постоянным изменением положения пунктов погрузки и разгрузки горной массы;
• движение в грузовом направлении происходит, как правило, с преодолением значительных подъемов;
• повышенные прочность и мощность двигателей транспортного оборудования, что вызвало большой плотностью, повышен-. ной крепостью, абразивнстстью, неоднородной кусковатостью горной массы.

Интенсивность работы карьерного транспорта характеризуется грузооборотом  карьера, который определяется количеством груза (в кубометрах или тоннах), перемещаемого в единицу времени (час, смена и т.д.). Масштаб горных работ на карьере определяется величиной грузооборота. Он слагается из объемов перевозок вскрыши, полезного ископаемого и хозяйственно-технических грузов. Основной объем в грузообороте обычно составляет вскрыша. Минимальный объем приходится на хозяйственно-технические грузы.

Грузооборот (или часть его), характеризуемый устойчивым во времени направлением перемещения, называется грузопотоком. Грузопоток называется сосредоточенным, если все грузы перемещаются из карьера на поверхность в одном направлении по одним транспортным коммуникациям, в противном случае грузопоток называется рассредоточенным. С точки зрения лучшего использования транспортных коммуникаций и оборудования минимальное число грузопотоков является боле желательным. Однако при значительном грузообороте, большой протяженности карьерного поля, наличии нескольких пунктов разгрузки и разобщенности, а также в некоторых других случаях рассредоточена потока является технически необходимым и экономически целесообразным. При формировании грузопотоков обычно стремятся к разделению грузов по качественному признаку вскрыша и полезное ископаемое) 1 пунктам назначения. Грузооборот карьера и отдельные грузопотоки из' меняются по мере развития горных работ. Вопрос о выделении отдельных грузопотоков решается при проектировании карьера на основании

В зависимости от принципа действия различают транспорт цикличного (прерывного) и непрерывного действия. Продолжительность цикла оборота складывается из продолжительности погрузки, продолжительности движения с грузом к пункту разгрузки, продолжительности движения к месту погрузки и продолжительности пауз между перечисленными операциями. При цикличном транспорте (железнодорожный, автомобильный) погрузка, движение с грузом, разгрузка и движение без груза осуществляются последовательно. При транспорте непрерывного действия (конвейерный, гидравлический) эти операции совмещаются.

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ КАРЬЕРНОГО ТРАНСПОРТА И ИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА

Основными видами железнодорожного транспорта являются железнодорожный, автомобильный, конвейерный и гидравлический.

Железнодорожный транспорт  целесообразно применять на карьерах с большим годовым грузооборотом (15 млн.т и более) при значительной длине транспортирования (4 км и более). По сравнению с другими видами карьерного транспорта железнодорожный требует наибольших радиусов кривых (100 – 120 м), значительной протяженности фронта работ (700 – 800 м) и допускает наименьшие подъемы пути (40-60 ^о/_оо ). Эти условия обеспечиваются при больших размерах карьера в плане и незначительной глубине (150-250 м). При железнодорожном транспорте относительно велики объемы горно-капитальных работ, капитальные затраты, затраты на содержание транспортных коммуникаций и их эксплуатацию и наиболее сложная организация труда.

Автомобильный транспорт  применяется главным образом  на карьерах с небольшим годовым грузооборотом (15-20 млн.т) при расстоянии транспортирования до 4 км. С появлением автосамосвалов большой грузоподъемности (120-180 т и более) область применения автотранспорта значительно расширилась. Его особенно эффективно применять в период строительства карьеров, при интенсивной разработке месторождения с большой скоростью подвигания забоев и высокими темпами углубки горных работ. Отсутствие рельсовых путей и контактной сети, менее жесткие требования к профилю и плану автомобильных дорог (допустимый радиус кривых составляет 15-20 м, а подъем пути 80-100 ^о/_оо) снижают объем горнокапитальных работ и уменьшают сроки и затраты на строительство карьеров. К основным недостаткам автомобильного транспорта относится резкое снижение эффективности при увеличении расстояния транспортирования и зависимость от климатических условий.