Параметры механических лопат и технология разработки в забое

Основными технологическими параметрами механических лопат (рис.2) являются:

Рисунок 2 – Схемы и технологические параметры экскаваторов механических лопат:

а — канатного экскаватора; б — гидравлического экскаватора;

в — гидравлического экскаватора, оборудованного обратной лопатой

радиус черпания R_ч — горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до режущей кромки ковша;

максимальный радиус черпания R_{ч max} — соответст­вует максимально выдвинутой рукояти;

минимальный радиус черпания R_{ч min} — соответству­ет подтянутой к гусеницам рукояти на горизонте уста­новки экскаватора;

радиус черпания на горизонте установки экскаватора R_{ч. у} — максимальный радиус черпания на уровне установки экскаватора;

высота черпания Н_ч — вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до режущей кромки ковша;

высота черпания максимальная Н_{ч max} — соответст­вует максимально поднятой рукояти;

глубина черпания I_ч — расстояние от горизонтали установки экскаватора до режущей кромки зубьев ков­ша при нижнем черпании;

радиус разгрузки R_Р — горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до середины ковша в момент разгрузки;

R_{p max} — максимальный радиус разгрузки;

высота разгрузки H_р — вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до нижней кромки откинутого днища ковша;

максимальная высота разгрузки Н_{p max} — соответст­вует максимально поднятому ковшу.

Для канатных механических лопат радиусы и высо­ты черпания и разгрузки изменяются с изменением уг­ла наклона стрелы, которая, как правило, устанавливается под углом 45°. Габариты определяются по мак­симально выступающим частям экскаватора.

Рабочие параметры экскаватора определяют параметры забоя и технологическую схему его работы. При установлении ширины забоя механической лопаты оп­ределяющим является радиус черпания на уровне стоя­ния. Максимальная производительность экскаватора до­стигается при минимуме передвижек в забое и возмож­но меньшем среднем угле поворота экскаватора от ме­ста черпания к пункту разгрузки.

Ширина торцевого забоя обеспечивается при 1,5R_{ч. у} (рис.3, а).

Ширина заходки экскаватора в породах, разраба­тываемых без предварительного рыхления, соответству­ет ширине забоя.

В крепких породах с буровзрывным рыхлением ши­рина заходки В по целику определяется параметрами буровзрывных работ (рис.3, б).

Рисунок 3 – Схемы и параметры забоев механической лопаты

При разработке горных пород вскрышными мехлопатами с перевалкой в выработанное пространство (рис.4) ширина заходки определяется емкостью внутренних отвалов, максимальная ширина заходки состав­ляет 1,75R_ч.у. При небольшой емкости внутренних отва­лов ширина заходки может быть уменьшена:

(1)

где с_х – ширина хода экскаватора, м

Минимальная ширина тупиковой заходки при про­ведении траншеи без учета транспортного обслуживания определяется радиусом вращения кабины R_к и расстоянием безопасности до откоса с:

. (2)

Она может быть обеспечена при применении экскава­торов с удлиненным рабочим оборудованием с верхней погрузкой в средства транспорта или расположением отвалов на бортах траншеи.

Максимальная ширина заходки

. (3)

При погрузке горной массы в средства транспорта на уровне стояния экскаватора ширина тупиковой заходки определяется с учетом размещения транспорт­ных коммуникаций 'и схемы подачи транспортных средств под погрузку. Высота забоя ограничивается высотой черпания экскаватора. Минимальная высота за­боя механической лопаты принимается из условия наполнения ковша за одно черпание.

Высота уступа в массиве, разрабатываемом без бу­ровзрывного дробления, соответствует высоте забоя. В крепких породах высота уступа допускается равной 1,5 Н_{ч max} при условии, что высота развала будет равна максимальной высоте черпания экскаватора.

Минимальная ширина тупиковой заходки при проведении траншеи без учета транспортного обслужива­ния определяется радиусом вращения кабины R_к и расстоянием безопасности до откоса с:

. (4)

Рисунок 4 – Технологические схемы работы механической лопаты:

а — с перевалкой вскрыши в выработанное пространство; б — проведение траншей с верхней погрузкой в средства транспорта; в — проведение траншей с расположением отвалов на их бортах; г — проведение траншей с расположением отвалов на их бортах; г — проведение траншей с погрузкой в сред­ства транспорта на уровне стояния экскаватора; и — разработка торцевого забоя с верхней погрузкой в средства транспорта; е — разработка торцевого забоя с погрузкой в средства транспорта на уровне стояния экскаватора; ж — разработка торцевого забоя в породах гидравлическим экскаватором; з — разработка торцевого забоя в скальных породах гидравлическим экска­ватором; и — разработка торцевого забоя гидравлическим экскаватором с нижним черпанием

Минимальная ширина тупиковой заходки при про­ведении траншеи без учета транспортного обслужива­ния определяется радиусом вращения кабины R_к и рас­стоянием безопасности до откоса с:

. (5)

Она может быть обеспечена при применении экскава­торов с удлиненным рабочим оборудованием с верхней погрузкой в средства транспорта или расположением отвалов на бортах траншеи.

Максимальная ширина заходки

. (6)

При погрузке горной массы в средства транспорта на уровне стояния экскаватора ширина тупиковой за­ходки определяется с учетом размещения транспорт­ных коммуникаций 'и схемы подачи транспортных средств под погрузку. Высота забоя ограничивается вы­сотой черпания экскаватора. Минимальная высота за­боя механической лопаты принимается из условия на­полнения ковша за одно черпание.

Высота уступа в массиве, разрабатываемом без буровзрывного дробления, соответствует высоте забоя. В крепких породах высота уступа допускается равной 1,5 Н_{ч max} при условии, что высота развала будет равна максимальной высоте черпания экскаватора.

Большая высота уступа в массиве допускается при разработке горизонтальных пластов полезного ископаемого по разрешению Госгортехнадзора.

Высота уступа h (м) при верхней разгрузке меха­нической лопатой с удлиненным рабочим оборудованием устанавливается из условия высоты транспортного сосуда h_т и необходимого зазора с между ним и ковшом:

. (7)

Угол откоса поверхности забоя зависит от свойств разрабатываемого массива и составляет, как правило, 70—80°.

При разработке забоя с погрузкой горной массы в средства железнодорожного транспорта ось пути рас­полагают на расстоянии 0,8 R_{p max} от оси экскаватора.

При разработке трудновзрываемых горных пород, когда развал горной массы имеет большую ширину, его убирают в несколько заходок с передвижкой путей. В этом случае для уменьшения времени простоев экска­ватора из-за передвижки пути возможно увеличение ширины заходки до 1,7R_ч.у. При автомобильном транс­порте автосамосвалы могут располагаться сбоку (рис.5, а и б) или позади (рис.5, в и г) экскаватора в зоне разгрузки ковша с минимальным углом раз­ворота от места черпания, по условию безопасности ковш не должен перемещаться над кабиной водителя. При конвейерном транспорте горная масса загружается экскаватором в бункер-питатель, который располагает­ся сбоку экскаватора или внутри заходки позади экскаватора.

Рисунок 5 - Схемы установки автосамосвала в забое механической лопаты

Литература: 1 осн. 104-114; 2 осн. 94-114; 3 осн. 151-190

Контрольные вопросы:

1. Опишите область применения, достоинства и недостатки механических лопат;

2. Перечислите рабочие параметры механических лопат;

3. Опишите виды забоев механических лопат и последовательность выемки породы.

Лекция 5. Технология выемки и погрузки одноковшовыми экскаваторами

Разработка горных пород драглайнами

Драглайн является экскаватором цикличного действия, следовательно, производительность его на тонну конструкции меньше, чем у экскаваторов непрерывного действия, однако область его применения гораздо шире. Продолжительность сезона его работы намного превышает продолжительность сезона работы машин непрерывного действия и во многих климатических зо­нах страны эффективна круглогодичная работа его.

Драглайном можно разрабатывать полускальные породы с предварительным буровзрывным рыхлением, производить экскавацию в обводненных горизонтах и при сложной гипсометрии пластов.

Благодаря этим преимуществам разработка горных пород драглайнами у нас в стране в соответствующих условиях нашла широкое распространение.

Рабочим органом драглайна является стрела с подвешенным на канатах ковшом. Стрелы отечественных экскаваторов имеют легкую вантовую конструкцию, американских экскаваторов фирмы «Дрессер-Марион» — вид металлической фермы.

Принцип экскавации заключается в срезании стружки ковшом во время перемещения его по поверхности забоя под действием тягового каната. Ковш заглубляется и производит резание породы под действи­ем собственного веса. В плотных породах при затруд­ненном внедрении задняя часть ковша немного припод­нимается подъемным канатом, образуя большой угол между поверхностью забоя и зубьями ковша, что об­легчает его заглубление. Рабочий цикл включает поворот и одновременное опускание ковша в забой, затем наполнение ковша, подъем его из забоя с одновременным поворотом на разгрузку.

В горизонтальном положении наполненный ковш удерживается тяговым канатом. Во время работы экс­каватор опирается на круглую поворотную платформу большой площади, благодаря чему независимо от мас­сы экскаватор имеет малое удельное давление на грунт—от 0,410⁵ до 2,310⁵ Па, что позволяет ему успешно работать на насыпных породах в отвалах.

Для перемещения все отечественные экскаваторы имеют шагающий или шагающе-рельсовый ход.

В РФ ПО «Уралмаш» и Ново-Краматорским заводом выпускается ряд экскавато­ров с ковшами емкостью от 4 до 100 м³ и стрелой дли­ной 40—125 м. Фирма «Дрессер-Марион» выпу­скает экскаваторы на шагающем и гусеничном ходу с ковшом емкостью от 10 до 138 м³ и стрелой длиной от 55 до 122 м.