Основные технологические процессы на разрезе "Томусинский"

Рисунок 5.13 - Схема цепного многоковшового экскаватора:

1 - направляющая рама; 2 -ковшовая цепь; 3 - верхний барабан;4-планирующее звено; 5 - подвижной противовес; 6 - канат для подвески стрелы; 7- тяги для подвески рамы к стреле; 8- канат для управления планирующим звеном; 9-стрела; 10-загрузочные люки; 11-порталы под экскаватором; 12-кран-укосина для ремонта экскаватора.

Цепные многоковшовые экскаваторы выпускаются на железнодорожном,

гусеничном и пневмоколесном ходу. Пневмоколесным ходом снабжаются только малые модели. Рельсовые пути для передвижения многоковшовых экскаваторов укладываются совместно с путями для подвижного состава на общих шпалах. При холостом ходе экскаваторы способны преодолевать уклон до 5°/₀₀ , а при рабочем - 2,5—3°/₀₀ . Мощные цепные экскаваторы выпускаются с электрическим приводом. Небольшие модели снабжаются дизельным и дизель-электрическим приводом. 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. Экскаватор с жесткой рамой применяются для валовой выемки, а с шарнирной - для раздельной выемки. У большинства экскаваторов рама имеет планирующее звено.

Многоковшовые цепные экскаваторы изготавливались в Германии. На карьерах многоковшовые цепные экскаваторы применяются для разработки рыхлых пород (карьеры горно-химического сырья, буроугольные карьеры Украины и др.).

Технологическая характеристика многоковшовых цепных экскаваторов приведена в табл. 5.3. У роторных экскаваторов (рис. 5.14) 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.

Рабочий орган роторного экскаватора по сравнению с рабочим органом цепного экскаватора имеет следующие преимущества. Операции черпания и перемещения породы на разгрузку выполняются разделами более высокого усилия черпания (в 1,5-2 раза выше, чем у цепного), надежность и к.п.д. На роторе устанавливаются от 6 до 12 ковшей, которые снабжены зубьями, армированными твердыми сплавами.

Рис. 3.14. Схема роторного экскаватора:

1 - роторное колесо; 2 - стрела; 3 - гусеницы; 4 - разгрузочная консоль; 5 - противовес; 6- поворотная платформа.

По удельному усилию черпания (на I см режущей кромки ковши) различают экскаваторы с нормальным усилием черпания (6ОО-900 Н/см) и с повышенным (1200-2100 Н/см). Экскаваторы с повышенным усилием черпания используются для разработки каменного угля, полускальных 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 10 м.

Роторные экскаваторы бывают с невыдвижной и выдвижной стрелой. Экскаваторы с невыдвижной стрелой имеют на 20-25% меньшую массу и более надежны. Однако при раздельной разработке забоев на добычных работах наиболее приемлемы экскаваторы с выдвижной стрелой. Максимальное выдвижение стрелы составляет 25-31 м.

Ход роторных экскаваторов бывает гусеничный, шагающе-рельсовый, рельсово-гусеничный. Шагающе-рельсовый ход имеют мощные экскаваторы с невыдвижной стрелой. Шагающе-рельсовый ход по сравнению с гусеничным позволяет повысить проходимость и улучшить маневренность экскаватора благодаря возможности поворота на месте на любой угол. Малые экскаваторы, большинство средних и некоторые мощные имеют гусеничный ход. Малые и средние модели массой до 600т имеют ход из двух гусеничных тележек. Мощные экскаваторы выпускаются многогусеничными..

Технологические параметры отечественных роторных экскаваторов приведены в табл. 5.4. Значительное число роторных экскаваторов выпускаются за рубежом (Германия, Польша и др.).

Таблица 5.4 – характеристика роторных экскаваторов

5.2.5 Применение бульдозеров, скреперов и одноковшовых погрузчиков

Бульдозеры, скреперы и одноковшовые погрузчики относятся к выемочно-транспортным машинам, которые при производстве вскрышных, добычных и вспомогательных работ на карьерах отделяют горную массу от массива или навала, перемещают (транспортируют) ее в рабочем органе и укладывают в отвал или грузят в транспортные средства. Погрузка транспортных средств бульдозерами и скреперами осуществляется с использованием специальных бункеров. Погрузчики производят непосредственную погрузку транспортных средств.

Бульдозер представляет собой агрегат, состоящий из базового гусеничного или колесного трактора (тягача) и навесного бульдозерного оборудования (отвала, устройства для подвески отвала к базовой машине, системы привода отвала). Некоторые конструкции допускают поворот отвала в плане относительно трактора. В зависимости от условий работы применяются отвалы различной конструкции. Наиболее распространен сварной отвал коробчатой формы, в нижней части которого закреплен стальной нож. Для увеличения прочности отвал снабжается ребрами жесткости, а при работе в сыпучих породах - открылками-удлинителями. В условиях плотных пород отвал снабжается съемными зубьями, позволяющими рыхлить породу в процессе работы.

Бульдозеры имеют гусеничный или пневмоколесный ход. Колесные бульдозеры оснащены шинами низкого давления (0,15-0,175 МПа), что обеспечивает их высокую проходимость и большую скорость передвижения (до 30 км/ч).

По мощности тягача бульдозеры разделяются на сверхмощные (мощность более 250 кВт), мощные (150-250 кВт), средней мощности (75-150 кВт) и легкие (до 75 кВт).

Бульдозеры имеют гидравлическое и канатное управление. Заглубление отвала у канатных бульдозеров происходит под действием силы тяжести, а при гидравлическом управлении - с помощью гидравлических систем

На карьерах бульдозеры используются как для производства вспомогательных работ (зачистка кровли пласта, планировка трассы транспортных коммуникаций и рабочих площадок уступов, понижение их высоты, сооружение насыпей и др.), так и вскрышных и добычных работ. В тяжелых условиях наибольшее применение получили гусеничные бульдозеры с неповоротным в плане отвалом. Применение колесных бульдозеров целесообразно при большой разбросанности участками с малыми объемами работ.

Рабочий цикл бульдозера при разработке пород состоит из операций зарезки горизонтального или наклонного слоя, резания этого слоя для получения призмы волочения и перемещения ее к месту разгрузки. Для эффективной работы плотные, трещиноватые и мерзлые породы необходимо готовить к выемке механическим рыхлением. Производительность бульдозера зависит в основном от мощности базового трактора, размеров отвала, расстояния транспортирования и свойств разрабатываемых пород.

Часовая техническая производительность бульдозера (м³ ) при выемки и перемещении породы определяется по формуле:

П_б.тех .=3600V_п k_и.п ./(Т_ц.р .k_р.п .), (5.7)

где: V_п – объем породы, перемещаемый бульдозером за один цикл, м₃ ;

k_и.п – коэффициент изменения производительности бульдозера, учитывающий уклон и расстояние перемещения породы (табл. 5.5);

kр.п – коэффициент разрыхления породы;

Тц.р – продолжительность рабочего цикла бульдозера, с.

Таблица 5.5 – коэффициент и расстояние перемещения гонной породы

Примечания. По данным Ю.В. Дейного.

Объем породы (м3), перемещаемый бульдозером за один цикл (объемы призмы волочения), можно определить с достаточной точностью как объем треугольной призмы. Приняв h_л ≈h₁ (рис. 5.15), найдем, что:

V_n =b_п.р h_л B_л /2, (5.8)

где: b_пр – ширина призмы волочения, м;

b_пр =hл/tg α;

hл – высота отвала (лемеха), м;

α=35/60° - угол откоса породы в призме волочения;

B_л – ширина отвала, м.

Рис. 5.15. Схема к определению объема призмы

1 - отвал; 2 - горная масса

Подставив в формулу (5.8) вместо b_пр выражение h_л /tg α, найдем, что:

V_п =B_л h_л ² /2tgα(5.9)

Максимальный поперечный уклон при работе бульдозеров не должен превышать 30%. Бульдозер может преодолевать подъем 15-18 и35-40% соответственно с грузом и без груза, а также спуск 45%.

Сменная эксплуатационная производительность бульдозера (м )

П_б.см =3600V_п k_и.п Т_см k_и.б /(Т_ц.р k_р.п ), (5.10)

где: Т_см – продолжительность смены, ч;

k_и.б =0,7/0,8 – коэффициент использования бульдозера во времени.

Работа бульдозеров эффективна при перемещении горной массы на небольшое расстояние (до 80 м). При разработке россыпей и работе под уклон иногда рационально перемещать горную массу на расстояние 100 м и более. Производительность бульдозеров зависит в основном от их мощности, типа разрабатываемых пород и расстояния их перемещения. При расстоянии L_{n п} перемещения пород 15-20 м сменная производительность бульдозеров мощностью 75-200 кВт в мягких породах составляет 800-1300 м , при L_п.п = 100 м она находится в пределах 200-350 м .

Часовая техническая производительность бульдозера на планировочныхработах (м₃ ) определяется по формуле:

(5.11)

где: L_пл - длина планируемого участка, м;

Ь_пол - ширина полосы планировки за один проход бульдозера, м;

а =0,3/0,4 - ширина перекрытия полосы, м;

n_пр - число проходов бульдозера по одной полосе;

V_пл - скорость движения бульдозера при планировке (на первой передачи V_пл =0,3/0,7),м/с;

t_{n ов} = 8/12 - продолжительность поворота бульдозера при каждом

проходе, с.

Колесный скрепер- самоходный или прицепной к тягачу агрегат, служащий для зачерпывания, перемещения и разгрузки породы. Рабочим органом скрепера является ковш, имеющий на передней кромке днища нож, с помощью которого срезается слой породы. Ковш скрепера бывает телескопическим и грейферным. По способу разгрузки ковша различают скреперы со свободной, принудительной и полупринудительной разгрузкой породы. При свободной разгрузке порода разгружается путем опрокидывания ковша вперед или назад. Принудительная разгрузка состоит в выталкивании породы задней стенкой ковша. Полупринудительная разгрузка осуществляется опрокидыванием ковша вперед и частичным выталкиванием.

Скреперы бывают одноосные и двухосные. По способу управления различают скреперы гидравлические и с механическим (канатным) управлением.

Наиболее перспективны для открытых разработок мощные самоходные или полуприцепные скреперы, созданные на базе колесных одно и двухосных тягачей и обладающие большой скоростью (40-60 км/ч безгруза и 20-30 км/ч с грузом) и маневренностью. Скреперы с гусеничными тягачами используются лишь при плохих дорожных условиях и небольшом расстоянии транспортирования (до 300 м).

Скреперы используются при производстве вскрышных и добычных работ, проходке траншей и сооружении насыпей, зачистке пластов полезных ископаемых, производстве работ по рекультивации и при различных вспомогательных работах. Скреперы в основном используются при разработке мягких пород. В последние годы мощные скреперы находят применение при разработке мелкораздробленных скальных пород. В тяжелых условиях загрузка скреперов осуществляется, как правило, с подталкиванием бульдозером-толкачом.

Разработка пород скрепером осуществляется следующим образом. При подходе скрепера к забою поднимается передняя его заслонка, а ковш опускается. В процессе дальнейшего движения скрепера по забою его нож срезает слой породы, толщина которого в мягких породах составляет 0,2-0,3 м, а в плотных и хорошо разрушенных - 0,1-0,15 м. После наполнения ковш поднимается, закрывается заслонка и скрепер перемещается к месту разгрузки. На отвале ковш опускается, поднимается передняя заслонка и задняя стенка, перемещаясь по ковшу, выталкивает породу. После разгрузки ковш поднимается, задняя стенка сдвигается в исходное положение и опускается передняя заслонка. В таком положении скрепер возвращается в забой и цикл повторяется.

Разработка породы скрепером производится горизонтальными слоями (при заполнении ковша на горизонтальной площадке) и наклонными слоями (в основном при проведении траншей) с заполнением ковша на наклонной поверхности при движении скрепера под уклон. В последнем случае время разгрузки ковша сокращается на 20-30% благодаря большой толщине срезаемого слоя. Угол наклона забоя изменяется в пределах 10—20°. Длина наклонного забоя (м) определяется по формуле:

l_з =Ek_ск /(b_к h_ск ) (5.12)

где: Е - вместимость ковша скрепера, м³ ;

k_ск - коэффициент скреперования (экскавации);

b_к - ширина режущей кромки ковша, м;

h_ск - толщина слоя, срезаемого скрепером, м.

Коэффициент скреперования равен отношению коэффициента k_н.к наполнения ковша (k_н.к =1,1/1,4) к коэффициенту k_р.к разрыхления пород.

Часовая техническая производительность скреперами (м₃ ) зависит от свойств породы, вместимости ковша, расстояния и скорости транспортирования и определяется по формуле:

(5.13)

где: Тц.р – продолжительность рабочего цикла скрепера, мин;

Т_ц.р =t_н +t_д.г +t_p +t_д.п +t_в , (5.14)

t_н =0,7/1,5 – продолжительность наполнения ковша, мин;

t_д.г , t_д.п – продолжительность движения скрепера соответственно с грузом и без груза, мин;

t_р =0,3/1 – продолжительность разгрузки, мин;

t_в =1/1,5 – продолжительность вспомогательных операций (повороты и переключение передач), мин;

t_д.г =l_г /v_г ;

l_г – расстояние движения скрепера с грузом, м;

v_г – 6/50 – скорость движения скрепера с грузом, м/мин;

t_д.п =l_п /v_п ;

l_п – расстояние движения скрепера без груза, м;

v_п =10/80 – скорость движения скрепера без груза, м/мин.

Сменная эксплутационная производительность колесного скрепера (м₃ ) определяется по формуле:

П_ск.см =60ЕТ_см k_cк k_и.ск /Т_ц.р , (5.15)

где: Т_см – продолжительность смены, ч;

k_и.ск =0,7/0,85 – коэффициент использования скрепера во времени.

Колесные скреперы выгодно отличаются от других выемочных машин простотой конструкции, надежностью, небольшой массой и стоимостью.

Производительность мощных колесных скреперов зависит от расстояния транспортирования. Сменная эксплуатационная производительность скреперов с ковшом вместимостью 15 м при расстоянии транспортирования 200 м составляет 1000-1500 м (при транспортировании на расстояние 1000 м она снижается до 300 м).

Одноковшовый погрузчик представляет собой самоходное шасси с короткой стрелой, на конце которой шарнирно закреплен ковш. Черпание породы происходит при опущенной стреле под действием усилия ходового механизма или под действием гидравлического напора при застопоренном ходовом механизме. После наполнения ковш слегка поднимается, и погрузчик отъезжает к месту разгрузки. Разгрузка может быть передняя, задняя и боковая. Различают разгрузчики неповоротные (ковшпри разгрузке не поворачивается), полуповоротные и полноповоротные. Погрузчики бывают на пневмоколёсном и гусеничном ходу, обладаютбольшой скоростью передвижения и используются как для погрузки автосамосвалов в забоях, так и в качестве самостоятельных транспортных средств. Скорость их движения по дорогам с покрытием достигает 25 и 45 км/ч соответственно с грузом и без груза, а по карьерным дорогам она составляет 10-15 км/ч. Погрузчики на гусеничном ходу используются для погрузки транспортных средств, удаленных от забоя на 10-15 м.

Погрузчики могут быть с дизельным, дизель-электрическим и дизель-гидравлическим приводом. По мощности привода различают погрузчики малой мощности (мощность до 75 кВт), средней (75-150 кВт) и большой (более 150 кВт). Управление погрузчиком может быть канатно-блочным и гидравлическим.

Высота забоя погрузчика ограничивается высотой черпания и составляет 1-5 м. Для мощных погрузчиков с ковшом вместимостью более 5 м она может достигать >9 м. Высота разгрузки для мощных погрузчиков достигает 5 м.

Часовая техническая производительность погрузчика (м₃ ) определяется по формуле:

П_п.тех =60Еk_э /Т_ц.р (5.16)

Рабочий цикл включает следующие операции: наполнение ковша, подъем ковша в транспортное положение, перемещение погрузчика к, месту разгрузки, разгрузку ковша, возвращение погрузчика в забой.

Погрузчики имеют небольшую массу (в 6-8 раз меньшую, чем у экскаваторов с той же вместимостью ковша), простую конструкцию, высокую маневренность и большую скорость движения, что позволяет их использовать не только для погрузки в сложных забоях, но и для транспортирования горной массы и многозабойного обслуживания. По сравнению с одноковшовыми экскаваторами эксплуатационные затраты при использовании погрузчиков и их стоимость в 2-3 раза ниже.

Основными недостатками, ограничивающими применение погрузчиков, являются небольшие параметры рабочего оборудования (что ограничивает высоту разрабатываемых уступов до 10 м) и относительно небольшое напорное усилие (в моделях малой и средней мощности), которое недостаточно для разработки крупнокусковатых пород.

Погрузчики целесообразно применять на карьерах строительных материалов и цветных металлов, а также при разработке сложных забоев небольшой высоты, сложенных рыхлыми и хорошо раздробленными скальными и полускальными породами.

Глава 6 ТРАНСПОРТИРОВКА ГОРНОЙ МАССЫ

6.1 Общие сведения

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:

1 - значительный* объем и сосредоточенная (односторонняя) направленность перемещения карьерных грузов при относительно небольшом расстоянии транспортирования;

2 - периодическая передвижка транспортных коммуникации в связи с постоянным изменением положения пунктов погрузки (забоев) и разгрузки горной массы;

3 - движение в грузовом направлении происходит, как правило, с преодолением значительных подъемов;

4 - повышенные прочность и мощность двигателей транспортного оборудования, что вызвано большой плотностью, повышенной крепостью, абразивностью, 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 более желательным. Однако при значительном грузообороте, большой протяженности карьерного поля, наличии нескольких пунктов разгрузки и их разобщенности, а также в некоторых других случаях рассредоточение потока является технически необходимым и экономически целесообразным.

При формировании грузопотоков обычно стремятся к разделению грузов по качественному признаку (вскрыша и полезное ископаемое) и пунктам назначения. Грузооборот карьера и отдельные грузопотоки изменяются по мере развития горных


29-04-2015, 00:50