Технологические схемы конвейерного транспорта

Технологические схемы конвейерного транспорта за­висят от горногеологических условий.

При разработке горизонтальных пластовых место­рождений с мягкими покрывающими породами при па­раллельном подвигании фронта работ и внутренним отвалообразованием вскрыша от экскаваторов забойны­ми конвейерами подается на сборочный, который транс­портирует ее непосредственно до отвальных конвейе­ров. Укладка породы во внутренний отвал производит­ся отвалообразователем. Для уменьшения числа пере­движений забойных конвейеров используют перегружа­тели между ними и экскаваторами. В этом случае при одном положении забойного конвейера экскаватор мо­жет отработать несколько заходок без остановки для его передвижения.

При разработке подобных месторождений с внеш­ним отвалообразованием порода со сборочного конвей­ера подается на конвейерный подъемник, расположенный во внутренней или внешней траншее, а далее маги­стральным конвейером доставляется до отвала.

Схема конвейерного транспорта полезного ископае­мого аналогична схеме транспорта с внешним отвало­образованием. Конвейерный подъемник полезного иско­паемого может располагаться вместе с породным или в специальной траншее. Магистральным конвейером полезное ископаемое доставляется на обогатительную фабрику, к бункерам погрузочных станций железной дороги или непосредственно потребителю.

Обслуживание конвейерного транспорта заключает­ся в передвижении забойных, отвальных и сборочных конвейеров, а также в периодическом осмотре состоя­ния конвейерных лент, роликоопор, всех механизмов, средств автоматики и их ремонте.

Производительность конвейерного транспорта

Техническая производительность (т/ч) конвейерно­го транспорта определяется конструкцией конвейера и свойствами транспортируемой горной массы и зависит от ширины ленты, угла наклона боковых роликов, ско­рости движения ленты и свойств транспортируемых горных пород:

, (1)

где В - ширина ленты, м;  - скорость движения лен­ты, м/с;  - плотность насыпного груза, т/м³; k - коэффициент, зависящий от угла откоса материала на движущейся ленте и угла наклона боковых роликов; при угле наклона боковых роликов 20° и углах откоса насыпного груза на ленте =25, 30, 35, 40, 45° соответственно k =280, 310, 335, 365, 380. При увеличении угла наклона боковых роликов до 30° коэффициент k увеличивается примерно на 15 %.

Для конвейерных подъемников при углах подъема от 10 до 20° значение коэффициента k. Уменьшается со­ответственно от 5 до 15%. Эксплуатационная произво­дительность (м³/смену) конвейерного транспорта учи­тывает коэффициент использования k_и и длительность смены Т:

. (2)

Коэффициент использования конвейерного транспор­та в течение смены достаточно высок: k_и=0,80,9. Он учитывает простои или холостой ход во время передви­_а_ния экскаватора в забое, остановки во время осмот­_а и обслуживания конвейерной системы, простои при перемещении отвалообразователя.

Суточная производительность конвейерного транс­порта зависит от режима работы его в течение суток.

Месячная и годовая Q_год (м³/год) эксплуатационная производительность учитывает время простоя конвейер­ного транспорта во время передвижки забойных отваль­ных и сборочных конвейеров и время текущих ремонтов:

, (3)

где n — число смен в сутки; N— число рабочих дней в году.

Создание мощных комплексов непрерывного дейст­вия с роторными или многоковшовыми экскаваторами предусматривает широкое развитие конвейерного транс­порта. В нашей стране уже успешно работают комп­лексы производительностью 5000 м³/ч, создаются ком­плексы производительностью 12 000 м³/ч и конвейерные системы для транспортирования скальных и полускаль­ных горных пород.

Литература: 1 осн. 162-186; 2 осн. 130-138; 155-171; 3 осн. 243-270, 308-343

Контрольные вопросы:

1. Технологии перемещения карьерных грузов транспортом непрерывного действия;

2. Перемещение горной массы конвейерным транспортом и технологические схемы конвейерного транспорта;

3. Дайте классификацию карьерных конвейеров;

4. Производительность конвейерного транспорта.

Лекция 10. Отвальные работы на карьерах

Технология отвалообразования вскрышных пород при железнодорожном транспорте

Характерная особенность отвалообразования при использовании железнодорожного транспорта — большой диапазон возможных средств механизации.

Разгрузку породы из думпкаров ведут непосредственно под откос отвала. Часть ее скатывается вниз, а 40—70% остается на откосе уступа (рис.1,б). После разгрузки сос­тавов по всей длине тупика (2000—2500 м) отвальный) плуг производит профилирование (вспашку) отвала (рис.1,в). После заполнения емкости отвала отвальный плуг осуществляет планировку трассы под передвижку пути с таким расчетом, чтобы спланированная поверхность была выше старой трассы на 0,2—0,5 м для компенсации неизбежной просадки пути при продвижении поездов.

Рисунок 1 - Схема плужного отвалообразования

Наибольший шаг передвижки путей

с=а_к – в, (1)

где с — шаг передвижки путей, м; а_к — вылет главного крыла отвального Плуга, м; в — безопасное расстояние от оси пути до верхней бровки откоса уступа, м.

По правилам безопасности в1,8 м при отсыпке взор­ванных пород, а в разнопрочных породах ее величину увели­чивают на 25% и более. Обычно с= 1,5—2,5 м, реже 3–4 м. Передвижку пути ведут путепередвигателями цикличного действия. Высота уступов ограничена их устойчивостью и составляет 10—25 м.

Количество составов, разгружаемых на отвальном тупи­ке за смену,

, (2)

где f = 0,85—0,95 — коэффициент неравномерности работы транспорта; _n = 0,6—0,8 — коэффициент, учитывающий вре­мя на профилирование отвала; t_p и t_o — соответственно, время разгрузки и обмена состава, ч.

Сменная приемная способность отвального тупика (м³)

(3)

где n_в — количество вагонов в составе; V_ф — фактический объем породы в кузове вагона, м³.

Приемная емкость отвального тупика (м³)

, (4)

где h_о — высота отвального уступа, м; L_о — длина от­вального тупика, м; К_ро — коэффициент остаточного раз­рыхления пород в отвале.

Общее количество отвальных тупиков

, (5)

где А_в — годовой объем вскрыши, поступаемой на отвал, м³; t_nT — продолжительность переукладки пути на отвальном тупике, смен; n_см — количество рабочих смен отвально­го тупика за сутки; N_Р — число рабочих дней карьера за год.

Основные достоинства плужных отвалов: низкие стоимость отвального оборудования и себестоимость отвалообразования; недостатки: ограниченная высота отвалов, малая приемная способность, большой объем путепередвижных и ремонтно-путевых работ, трудность обеспечения нормального состояния пути на свежеотсыпанном отвале из-за его проса­док и перекосов.

Наиболее широко распространено на карьерах экскава­торное отвалообразование. В качестве отвального оборудо­вания применяют мехлопаты, драглайны, отвальные много­ковшовые экскаваторы-абзетцеры. При использовании мехлопат отвальный уступ разделяют на два подуступа. Транс­портные пути располагают на кровле верхнего подуступа, мехлопату — на кровле нижнего (рис.2). Разгрузку поро­ды из думпкаров ведут в бункер-приямок, создаваемый эк­скаватором. Длина его равна 16—20 м, а глубина—1,0— 2,0 м. Расстояние между верхней бровкой бункера и осью пути по правилам безопасности должно быть не менее 1,6 м.

Рисунок 2 - Схема отвалообразования с использованием мехлопаты

Экскаватор перемещает породу из приемного бункера вперед по ходу в нижний подуступ, сбоку под откос отвала и сзади себя в верхний подуступ (рис.2), если складируе­мые породы устойчивы, то заполняют одновременно оба подуступа. Затем осуществляют перегон экскаватора, переукладку пути, и начинают отсыпку новой заходки. В слабоустой­чивых породах сначала укладывают породу в нижний под­уступ при прямом ходе экскаватора. При обратном движе­нии мехлопаты ведут заполнение верхнего подуступа.

Такая схема позволяет избежать холостых перегонов и сводит к минимуму возможность оползневых явлений, так как экскаватор перемещается но уплотнённому отвалу. Рациональная длина отвального тупика 1—2 км.

Высота нижнего подуступа зависит от устойчивости по­род и составляет 15—60 м. Высота верхнего подуступа h₁ ( не должна превышать максимальной высоты разгрузки:

, (6)

где h₃ = 1,5 - превышение вновь отсыпаемого отвала над старым, м; h₄ — высота отвального забоя, м.

Обычно высота отвального забоя составляет половину максимальной высоты черпания экскаватора. Шаг переук­ладки пути (рис.2) можно определить по формуле

, (7)

где R_Р — максимальный радиус разгрузки экскаватора, м; R_ч—максимальный радиус черпания экскаватора, м; l₆ — длина приемного бункера, м.

Планировку трассы на экскаваторных отвалах осуществляют бульдозерами. Переукладку путей ведут стреловыми кранами на рельсовом, реже на гусеничном ходу и трактор­ными путепереукладчиками-планировщиками.

Объем путепереукладочных и путеремонтных работ на отвалах может быть значительно снижен при использовании драглайнов (рис.3). Применяемые схемы драглайнового отвалообразования, различают по числу тупиков, обслуживаемых одним экскаватором, способам отсыпки отвальных яру­сов и порядку их заполнения. Ширина отвальной заходки для экскаваторов ЭШ-10/70, ЭШ-13/50, ЭШ-15/90 может до­стигать 90—162 м. Недостатки драглайнового отвало­образования: меньший производительность по сравнению с мехлопатами, затруднительность работы при тумане, снего­паде или сильном ветре.

При размещении в отвалах мягких вскрышных пород используют также отвальные многоковшовые экскаваторы-абзетцеры с роторным или цепным заборным механизмом, консольным ленточным конвейером и планирующим устрой­ством длиной 19—12 м. Благодаря возможности поворота от­вальной консоли на 180—360° абзетцер может отсыпать от­валы в два яруса, общей высотой до 70—90м.

Рисунок 3 - Схема отвалообразования с использо­ванием драглайна: h_к — глубина приемного котлована; l_б — длина приемного котлована; h_н — высота первоначальной насыпи; Н_o — высота отвала

Породу из думпкаров разгружают в приемную траншею длиной в 1—2 состава и глубиной 2—3 м, которую образует сам абзетцер. При отсыпке отвалов в два яруса экскаватор, приемную траншею и железнодорожные пути размещают на кровле нижнего подуступа. Двигаясь вдоль траншеи, абзетцер ведет выемку породы и укладывает ее попеременно в нижний и верхний ярусы отвала. По мере заполнения ниж­него яруса его поверхность планируют, засыпают траншею, после чего путепередвигатель непрерывного действия пере­мещает приемные и подэкскаваторные пути в новое поло­жение. Затем вновь создают траншею, и цикл повторяется.

Ширина отвальной заходки зависит от длины отвальной консоли и составляет 40—60 м. Длина отвального тупика обычно равна 1—2 км. Производительность абзетцеров дости­гает 8500 м³/ч. Их широко применяют на карьерах ГДР и ФРГ, а в СНГ используют лишь на ряде карьеров Украины. К недостаткам этого способа отвалообразования относит зависимость от климатических условий высокую трудоемкость строительства и содержания абзетцерных путей.

Бульдозерное отвалообразование получает широкое рас­пространение на отвалах высотой более 20 м при складировании мягких и полускальных хорошо разрыхленных пород. Его основные достоинства: невысокая стоимость (по сравне­нию с экскаваторами) отвального оборудования и малые эк­сплуатационные расходы, большой шаг переукладки путей, гибкая связь отвальных и транспортных работ. Недостатки: зависимость производительности бульдозеров от климатиче­ских условий и типа складируемых пород, повышенный износ ходовой части бульдозеров и большой расход жидкого топ­лива.

Отвальный уступ с общей высотой 30—50 м при этом способе отвалообразования разделяют на два подуступа (рис.4). Высоту верхнего подуступа h_в (м) выбирают с таким расчетом, чтобы вся разгружаемая порода была размещена ниже рельсового пути. Обычно h_в=1,7–2,0 м. Длина отвального тупика составляет 1,2—1,5 км. Экономически целесообразная ширина отвальной заходки 30—60 м.

Применяют несколько технологических схем (см.рис.4). Наиболее эффективна комбинированная с двумя бульдозерами (схема а), один из которых, оснащенный уни­версальным отвалом, занят на перемещении породы из навала в промежуточное положение (на шаг до 4—7,5 м), а вто­рой сдвигает ее под откос. Сменная производительность первого бульдозера достигает 6000 м³, второго—1500—2800 м³. Нижний подуступ отсыпают при движении от въезда к концу тупика, верхний — в обратном направлении.

Интенсификации разгрузки составов большой вместимо­сти и уменьшению объема путевых работ способствует так­же скреперное отвалообразование. В этом случае породу за­гружают в приемную яму, предварительно планируют мощ­ными бульдозерами, а затем укладывают в отвале больше­грузными колесными скреперами при кольцевой схеме дви­жения (схема б). Отвальные работы ведут от­дельными блоками длиной 200—300 м. Наиболее эффективна двублочная схема, когда в одном из блоков идет разгрузка составов, а в другом — скреперование.

Рисунок 4 - Схема бульдозерного (а) и скреперного (б) отвалообразования при использовании железнодорожного транспорта

Для увеличения приемной емкости отвалов используют гидроотвалообразование. Раз­гружаемую из вагонов породу смывают с откоса струями во­ды из водовода с насадками, проложенного вдоль откоса, из гидромониторов, расположенных с боков раз­грузочной площадки или из ак­кумулирующей емкости, соору­жаемой на насыпи за разгру­зочной площадкой. Расход воды на 1 м породы, ук­ладываемой в отвал, составля­ет от 0,25 до 0,4 м³. Этот спо­соб применяют при необходи­мости возведения отвалов из малоустойчивых пород: торф, рыхлые суглинки и супеси.