- •МОСКВА «НЕДРА» 1984
- •ВИДЫ И СРЕДСТВА ТРАНСПОРТА
- •1.1. Назначение и классификация транспорта
- •1.2. Условия эксплуатации и требования, предъявляемые к средствам транспорта
- •1.3. Классификация средств транспорта
- •1.4; Виды и физико-механические свойства грузов
- •1.6. Грузооборот и грузопотоки
- •2.2. Методика определения расчетных грузопотоков
- •2.3. Силы и уравнения движения
- •ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН
- •3.3. Сравнительная характеристика грузонесущих элементов
- •ТЯГОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ СИЛЫ ТЯГИ
- •4.1. Общие сведения и классификация тяговых элементов
- •5.2. Кинематика и динамика тяговых цепей
- •ТЕОРИЯ ПЕРЕДАЧИ СИЛЫ ТЯГИ ТРЕНИЕМ ГИБКИМ ТЯГОВЫМ ЭЛЕМЕНТАМ
- •6.1. Общие сведения о гибких тяговых элементах
- •8.2. Физические основы передачи силы тяги колебаниями
- •9.3. Силы сопротивления движению гидро- и аэросмесей и способы их снижения
- •10.2. Основы теории магнитного транспорта
- •ТЕОРИЯ ГРАВИТАЦИОННОГО ТРАНСПОРТА
- •11.2. Основы теории гравитационного транспорта
- •МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ КОМПЛЕКСОВ
- •14.5. Расчет электровозной откатки
- •15.1. Общие сведения и классификация
- •СКРЕБКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ
- •16.1. Общие сведения и классификация
- •16.2. Устройство и основные элементы
- •16.5. Эксплуатация и охрана труда
- •17.1. Общие сведения и классификация
- •17.2. Устройство и основные элементы
- •17.4. Эксплуатационный расчет
- •17.5. Эксплуатация и охрана труда
- •ЛЕНТОЧНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ
- •18.1. Общие сведения и классификация
- •18.3. Типы подземных конвейеров
- •19.3. Типы машин
- •20.3. Ленточно-канатные конвейеры
- •20.4. Ленточные конвейеры для крупнокусковых грузов
- •21.3. Основные направления автоматизации
- •ГИДРО- И ПНЕВМОТРАНСПОРТНЫЕ УСТАНОВКИ
- •22.1. Общие сведения и классификация
- •22.3. Оборудование пневмотранспортных установок
- •22.4. Оборудование для закладки выработанного пространства
- •23.1. Общие сведения и классификация
- •23.3. Автосамосвалы и самоходные вагоны
- •24.1. Общие сведения
- •25.2. Рельсовые средства вспомогательного транспорта
- •25.8. Организация вспомогательного транспорта
- •ОБОРУДОВАНИЕ ПОГРУЗОЧНЫХ, ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ И РАЗГРУЗОЧНЫХ ПУНКТОВ
- •26.1. Общие сведения
- •26.2. Оборудование пунктов
1.4; Виды и физико-механические свойства грузов
На шахтах различают три вида грузов: насыпные (уголь, руда, порода, закладочные материалы, цемент, инертная пыль и др.), наливные (вода, горюче-смазочные материалы, эмульсии и др.) и штучные (машины и оборудование, крепежные и другие вспо могательные материалы, а также люди). Насыпные грузы ха рактеризуются крупностью кусков, насыпной плотностью, углом естественного откоса, абразивностью, влажностью, липкостью, склонностью к самовозгоранию и слеживаемости и другими свойствами: наливные — плотностью, огнеопасностью, склонно стью к смерзанию-, штучные — формой, габаритами и массой.
Крупность транспортируемого материала определяется его гранулометрическим составом или кусковатостью, которая, в свою очередь, характеризуется линейными размерами кусков груза, замеряемыми по трем взаимно перпендикулярным на правлениям так, чтобы в одном из них размер куска был наи большим. Этот размер условно называют длиной куска а (мм).
Если взять пробу груза, выделить в ней группу наибольших кусков, имеющих длину от amax до 0,8атах, и если масса этой группы кусков окажется менее 10 % массы пробы, то наиболь шим типичным будет кусок, длина которого a/max = 0,8amax. Если масса группы наибольших кусков превышает 10 % массы пробы, то наибольшим типичным считают кусок, длина кото рого a'max = flmax. Насыпные грузы представляют собой разно родный по крупности материал — от частиц мельче 0,05 мм до глыб размером более 1 м. Наибольшую крупность имеют руды и скальные породы при взрывном способе добычи, наимень шую— угольная пыль и мелочь (штыб) при комбайновой вы емке. В зависимости от однородности состава насыпные грузы разделяют на рядовые, характеризующиеся максимальным раз мером куска а'шах, и сортированные — средним а'ср, причем
а'сР = (ашах 4- ат\п)/2.
К рядовым относят грузы, у которых отношение максимального Umax размера куска к минимальному amin равно или более 2,5; к сортированным — грузы, у которых это отношение меньше 2,5.
По крупности кусков и частиц насыпные грузы разделяют на пылевидные — с размерами частиц менее 0,05 мм; порошко
образные— от 0,05 до 0,5 мм; зернистые — от 0,5 до |
10 |
мм; |
|||||
мелкокусковые — от |
10 до 60 мм; среднекусковые — от |
60 |
до |
||||
160 мм; крупнокусковые — более 160 мм. |
|
рудная |
|||||
Для руды |
принята другая |
градация |
кусковатости: |
||||
мелочь— до |
100 мм; |
средней |
крупности — от |
100 до 300 |
мм; |
||
крупнокусковая — от |
300 до |
600 мм; |
очень |
крупная — более |
600 мм. Иногда при разработке жильных месторождений из отбитой рудной массы выбирают пустую породу. В этом случае выделяют особую градацию — несортированную мелочь с раз мерами кусков менее 50 мм. Кусок руды с максимально допу
стимым размером, выдаваемый из блока для погрузки в сред ства транспорта, называют кондиционным. Его размер обычно бывает в пределах 300—1000 мм. Кусок руды с размерами, пре вышающими кондиционные, называют негабаритом. Количество таких кусков в общей массе отбитой руды, выраженное в про центах, называют выходом негабарита (обычно не превышает 5—10 %, но при особо неблагоприятных условиях отбойки мо жет достигать 25—30 %). Большой выход негабарита приводит к резкому увеличению расходов в связи с необходимостью вто ричного дробления и сложностью доставки таких кусков к сред ствам транспорта. По максимальному размеру кусков ^ЬГбираЮТ ширину грузонесущих элементов конвейеров и других средств транспорта, а также вместимость вагонеток, размеры выпускных отверстий бункеров и другие параметры транспорт ного оборудования.
Пылевидные, порошкообразные и ядовитые грузы требуют применения специальных средств транспорта, предотвращаю щих распыление и потери груза при транспортировании.
Насыпная плотность у (т/м3) — масса единицы объема сво бодно насыпанного груза— зависит от физических свойств, сте пени измельчения и уплотнения материала. Насыпная плотность всегда меньше плотности у' (т/м3) материала в натуральном виде, т. е. в целике или массиве, и между ними имеется зави симость
у'/у = kp > 1,
где kр — коэффициент разрыхления, изменяющийся |
|
от |
1,1—1,4 |
||||||
I |
(для |
мягких |
пород |
и |
углей) |
||||
* |
до 1,6—1,8 |
(для |
крепких |
руд |
|||||
|
и скальных пород). |
|
|
|
|
||||
|
В зависимости от насыпной |
||||||||
|
плотности |
грузы |
|
|
разделяют |
||||
|
на легкие |
(до |
0,6 |
т/м3), сред |
|||||
|
ние |
(0,6—1,1 |
т/м3), |
тяжелые |
|||||
|
(1,1—2 т/м3) и весьма тяже |
||||||||
|
лые (более 2 т/м3). Знать на |
||||||||
|
сыпную плотность |
грузов |
не |
||||||
|
обходимо |
при |
определении |
||||||
|
производительности |
|
|
транс |
|||||
|
портных установок. |
|
Значения |
||||||
|
насыпной |
плотности |
некото |
||||||
|
рых |
грузов |
приведены |
в |
|||||
|
табл. |
1.1. |
|
|
|
|
|
откоса |
|
|
Угол естественного |
||||||||
|
р (градус)— угол, |
образован |
|||||||
|
ный |
боковой |
поверхностью |
||||||
Рис. 1.4. Угол естественного откоса |
свободно насыпанного |
штабе |
|||||||
ля материала с горизонтальной |
|||||||||
при различных условиях образования |
плоскостью |
(рис. |
1.4)— зави- |
||||||
штабеля насыпного груза |
|
|
|
Насыпная |
Угол естественного откоса, |
||
|
Груз |
|
|
град |
|
|
|
|
плотность, |
|
|
|
|
|
|
|
т/м'* |
1 |
п- |
1 Г».» |
|
|
|
|
|||
Угольная пыль |
высушенный, |
0,40—0,60 |
22—28 |
14—17 |
24—30 |
|
Уголь |
каменный |
0,60—0,70 |
25—30 |
16—25 |
27—32 |
|
измельченный |
|
0,65—0,75 |
27—33 |
18—26 |
29—35 |
|
Бурый уголь |
уголь, мел |
|||||
Рядовой |
каменный |
0,80-0,95 |
30—40 |
19—28 |
33—42 |
|
кий антрацит |
|
0,95—1,00 |
34—40 |
23—28 |
35—42 |
|
Антрацит крупнокусковой |
||||||
Бурый железняк |
|
1,20—2,00 |
45—50 |
30—36 |
47—52 |
|
Красный железняк |
|
2,00-2,80 |
45—52 |
30—37 |
46-54 |
|
Магнитный железняк |
2,50—3,50 |
50—55 |
32—40 |
51—56 |
||
Известняк мелкокусковой |
1,30—1,50 |
40—45 |
26—30 |
41—46 |
||
Глина мергелистая |
|
1,45—1,55 |
32—35 |
19—27 |
34—39 |
|
Глина серая |
|
1,85-1,90 |
38—40 |
25—30 |
39—43 |
|
Песок углистый |
|
1,70—1,80 |
37—41 |
24—30 |
38-42 |
|
Скальные породы |
|
1,85—2,35 |
40—45 |
29—31 |
41—46 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
сит от внутренних сил трения между частицами или кусками материала и, следовательно, от их формы и размеров, а также от влажности и липкости материала и поэтому не является постоянным даже для одного и того же материала. Чем меньше крупность кусков и больше влажность материала, тем меньше угол естественного откоса. При встряхивании опорной поверх ности с насыпным грузом, как это имеет место, например, при транспортировании материала на ленте конвейера, движу щейся по роликовым опорам, угол естественного откоса умень шается. При осыпании материала, например, при отгребании его у подошвы штабеля или при высыпании через выпускное отверстие, расположенное под штабелем, угол естественного откоса становится более крутым. Поэтому различают углы естественного откоса в покое р' (рис. 1.4,а), движении р" (рис. 1.4,6) и угол обрушения р0 (рис. 1.4,в), причем в зави симости от условий движения р"= (0,35—0,7) р'
Угол естественного откоса влияет на площадь поперечного сечения груза, размещенного на грузонесущих элементах, и сле довательно на производительность транспортной установки. От величины угла обрушения зависят геометрические параметры бункеров и складских помещений. Значения углов естественного
откоса и углов обрушения для некоторых |
грузов приведены |
в табл. 1.1. |
при загрузке, раз |
Абразивность — свойство грузов истирать |
грузке и во время движения соприкасающиеся с ними элементы транспортных установок (кузова вагонеток, желоба, ленты и др.). По степени абразивности грузы разделяют на четыре ка тегории: А — неабразивные (в горной промышленности нет); В — малоабразивные (мокрая глина, угли, гравий); С — средне-
абразивные (песок, антрацит); Д — сильно абразивные (руда, бокситы и некоторые другие). Абразивность грузов влияет на выбор средств транспорта и оборудования, предотвращающего ускоренный износ частей транспортной машины. Для этого при меняют защитные футеровки грузонесущих элементов, надеж ные уплотнения для подшипников и шарниров и др.
Влажность — содержание воды в материале — определяется высушиванием в сушильном шкафу предварительно взвешенной порции груза при температуре +105° в течение 4 ч, и выража ется в процентах:
w= 100 (mj — m2)/m2,
где w — искомая влажность, %; т { и т 2— масса порции груза соответственно до и после просушивания, г.
Влажность способствует слеживаемости материалов и уве личивает их липкость, а при влажности более 3 % насыпные грузы склонны к смерзанию, поэтому ее следует учитывать при выборе средств транспорта и способов хранения грузов.
Склонность к самовозгоранию проявляется у некоторых сор тов каменных углей и сульфидных руд, которые, будучи раз дробленными, интенсивно окисляются на воздухе, в результате чего происходит нагревание с выделением большого количества тепла и образование очагов самовозгорания. Поэтому при дли тельном хранении таких грузов необходимо предусматривать профилактические противопожарные меры (ограничение высоты штабеля, систематический контроль температуры и др.).
Склонность к сводообразованию, т. е. самопроизвольному возникновению сводов над выпускными отверстиями бункеров, рудоспусков, блоков и т. п., препятствующих свободному исте чению насыпного груза из отверстий, обусловливается слеживаемостью, смерзаемостью и липкостью насыпного груза. Имеют значение также кусковатость груза и размеры выпуск ного отверстия, так как крупные куски при малых размерах вы пускного отверстия способствуют сводообразованию.
Поэтому при выборе размеров выпускного отверстия учиты вают не только склонность материала к сводообразованию, но и его кусковатость. В целях предотвращения сводообразования в конструкциях бункеров предусматривают обрушающие уст ройства, например пневмоотбойники и др.
При транспортировании следует учитывать также хрупкость, ядовитость и другие особые свойства грузов.
Перевозка насыпных грузов неизбежно сопровождается их измельчением. Особенно интенсивно грузы измельчаются в пунктах перегрузки, бункерах, рудоспусках, на складах и при транспортировании по почве выработок или желобам скольже нием или волочением. Повышенный выход мелочи для ряда гру зов нежелателен, так как при этом значительно снижается их стоимость, увеличиваются затраты на обогащение и технологи ческую переработку. Это прежде всего относится к коксую
щимся и энергетическим углям, слюде и некоторым другим материалам, измельчение которых резко снижает их стои мость.
Снизить измельчение грузов можно соответствующим вы бором средств и схем транспорта, при которых отсутствуют или сведены к минимуму промежуточные перегрузки и истирание транспортируемого материала на грузонесущих элементах транспортных установок, а пункты неизбежных перегрузок, бун кера и склады продукции выполнены с соблюдением условия минимального дробления и истирания груза.
Не менее важное значение имеет предотвращение чрезмер ного засорения грузов породой при перемещении их по почве выработок, что достигается соответствующим выбором режима работы транспортной установки, применением специальных на правляющих для скреперов и другими мероприятиями.
Наливные грузы — вода, горючие и смазочные материалы для самоходного оборудования, масло и эмульсии для механи зированных крепей, пусковых и предохранительных гидромуфт конвейеров и другое — перевозят в канистрах, специализирован ных вагонетках или автоцистернах. При транспортировании и хранении горюче-смазочных материалов в шахтах должны строго выполняться предусмотренные правилами безопасности меры предосторожности.
Штучные грузы разделяют на непосредственно штучные и тарные. К непосредственно штучным грузам относят машины и оборудование, рельсы, трубы и др. Эти грузы характеризуются формой, габаритами и массой, которые определяют тип и раз меры грузонесущих элементов средств транспорта для их пере возки. К тарным грузам относят насыпные или мелкие штучные грузы, перевозимые в контейнерах, пакетах или другой специа лизированной таре. Применение контейнеров, пакетов и т. п. для перевозки массовых вспомогательных материалов сокращает число промежуточных перегрузок и способствует сокращению трудоемкости транспорта.
Для перевозки людей к месту работы и обратно применяют специализированные средства транспорта: пассажирские ваго нетки, канатно-кресельные дороги, грузо-людские ленточные конвейеры и другие средства транспорта.
1.5. Комплексы и схемы транспорта
Под комплексом шахтного транспорта понимают управляемую систему, объединяющую транспортные машины, установки и вспомогательное оборудование (включая перегрузочные, погру зочно-разгрузочные устройства, а также средства диспетчери зации и автоматизации) и предназначенную для перемещения полезного ископаемого, породы, закладочного материала и вспомогательных грузов по определенным транспортным ком муникациям в заданном направлении.
В зависимости от места размещения транспортных средств и их назначения различают:
участковые транспортные комплексы, которые размещены в горизонтальных, наклонных и вертикальных выработках, рас положенных в пределах выемочной панели или выемочного уча стка этажа, и предназначены для транспортирования полезного ископаемого от очистных забоев до основного горизонта шахты, полезного ископаемого и породы или только породы от подго товительных забоев до основного горизонта, оборудования и вспомогательных грузов к очистным и подготовительным за боям и для перевозки людей;
магистральные — размещенные в главных горизонтальных и капитальных наклонных выработках, предназначенные для транспортирования полезного ископаемого и породы от участ ковых транспортных комплексов до околоствольного двора, вспомогательных грузов и перевозки людей от околоствольного двора к участковым выработкам;
транспортные комплексы околоствольных дворов — для при ема полезного ископаемого и породы и перегрузки их в сред ства подъема, а также для приема вспомогательных грузов с поверхности и направления их к забоям;
транспортные комплексы поверхности шахт — для транспор тирования полезного ископаемого и породы от ствола шахты до средств внешнего транспорта или до мест их складирования (складов полезного ископаемого, отвалов породы);
комплексы, предназначенные для транспортирования закла дочных материалов с поверхности до мест закладки выработан ного пространства в шахте.
Под схемами транспорта понимают совокупность схем транс портных выработок и других транспортных коммуникаций, на которых условными обозначениями показываются виды и наи менования типов применяемого транспортного оборудования и» устройств. Различают схемы подземного транспорта и транс порта поверхности шахт. Схемы подземного транспорта в связи с периодическим изменением места положения очистных и под готовительных забоев в пределах шахтного поля и замены транспортного оборудования должны корректироваться в про цессе эксплуатации шахт. Схемы транспорта поверхности шахт также корректируются в случае замены средств транспорта или изменения транспортных коммуникаций.
Разнообразие горнотехнических условий на шахтах предоп ределяет возможность применения большого числа схем под земного транспорта.
В зависимости от числа видов основного транспорта разли чают простые (с одним видом) и комбинированные схемы транс порта. К простым схемам (с одним видом) транспорта относят: схемы с гидротранспортом (на гидрошахтах); конвейерные (на шахтах со сплошной конвейеризацией транспорта); с локомо тивным транспортом (обычно на рудниках и на угольных шах