§ 3. Экскаваторные отвалы

Экскаваторными называются отвалы, на которых породу после выгрузки ее из транспортных средств размещают одноковшовыми экскаваторами.

Наиболее широко при экскаваторном способе отвалообразования применяют прямые механические лопаты. Отвальный уступ при этом делят на два подуступа: верхний − высотой 4÷7 м и нижний − высотой 10÷25 м. На кровле верхнего подуступа раз­мещают транспортные пути, на кровле нижнего − экскаватор.

Технология отвалообразования механической лопатой заключа­ется в следующем. Пароду из думпкаров разгружают в специаль­ный приемный котлован (приямок), создаваемый экскаватором у нижней бровки верхнего подуступа, откуда ее экскаватором переваливают в двух направлениях: вперед по ходу экскаватора под откос ниж­него подуступа и назад в верхний подуступ (рис. V.8). С учетом усадки пород в отвале верхний подуступ отсыпается на 0,5÷1 м выше уровня расположения железнодорожных путей.

Длину приемного котлована принимают не менее длины одного-двух думпкаров (обычно 15÷20м), глубину 0,8÷1м, что увели­чивает его вместимость и предохраняет экскаватор от ударов круп­ных кусков породы при разгрузке вагонов.

При неустойчивых отвалах сначала отсыпают нижний подуступ на длину до 100 м и более, после чего экскаватор отсыпает верх­ний подуступ, затем операции повторяют.

После отсыпки заходки по всей длине отвального тупика экска­ватор поднимается на кровлю верхнего подуступа, возвращается в исходное положение и начинает отсыпать следующую отвальную заходку. На некоторых карьерах в исходное положение экскавато­ры перевозят на специальных железнодорожных платформах, что значительно сокращает время на переход экскаватора и сохра­няет его ходовую часть.

Переукладка железнодорожного пути в новое положение после отсыпки отвальной заходки обычно производится краном на рель­совом и реже на гусеничном ходу. Шаг передвижки пути равенширине отвальной

Рис. V.8 Схема отвалообразования механиче­ской лопатой

заходки и составляет при экскаваторах ЭКГ 22÷30 м. Число переукладок путей зависит от шага передвижки, высоты отвала и длины тупика; обычно при длине отвального тупика 1000÷2000м их бывает три-четыре в год.

Приемная способность 1м отвального тупика достигает 600÷ 700м³ и более.

Производительность механических лопат на отвалах, как пра­вило, значительно выше, чем однотипных лопат в карьере, что объ­ясняется как снижением трудоемкости экскавации пород, так и увеличением рабочих параметров отсыпки: ширины заходки, высо­ты уступа, длины блока.

Рис. V.9. Схема отвалообразования драглайном

Для размещения в отвал мягких пород часто применяют экскаваторы-драглайны с ковшами емкостью 4÷10м³. При наиболее распространенной нижней отсыпке породы в отвал драглайны и железнодорожный путь располагают на кровле отвального уступа, отсыпаемого сразу на всю высоту. Чер­пая породу из приемного котлована длиной 20÷30 м и глубиной 5÷6 м, драглайн размещает ее впереди себя и под откос уступа (рис. V.9). Угол поворота драг­лайна при этом изменяется от 0 до 110÷120°. Иногда применяют схему отвалообразования с верх­ней отсыпкой или с последовательной нижней и верхней отсып­кой. В первом случае отсыпка по­роды производится в отвальный уступ, расположенный выше горизонта установки экскаватора, во втором порода отсыпается в два яруса при прямом и обрат­ном проходе экскаватора, распо­ложенного на кровле нижнего от­вального уступа. Выбор рацио­нальной схемы отвалообразова­ния производят в каждом конкретном случае на основе технико-экономических расчетов.

Применение на отвалах драглайнов позволяет увеличить высо­ту отвалов до 30÷40 м и шаг передвижки пути до 70÷100 м, в результате чего приемная спо­собность отвала на 1м пути до­стигает 2000÷3000 м³. В связи с большой приемной способностью отвального фронта пути обычно передвигают через год и более, что позволяет их хорошо балластировать и увеличить полезный вес и скорость движения железнодорожных составов на отвалах. Наряду с этим при применении драглайнов на отвальных работах увеличиваются капитальные затраты и снижается надежность ра­боты по сравнению с механическими лопатами, резко уменьшается производительность экскаваторов в зимний период, повышаются требования к квалификации обслуживающего персонала. При не­достаточно четкой организации отвальных работ производитель­ность драглайнов на 1м³ емкости ковша может оказаться ниже по сравнению с производительностью механических лопат.

Расчет экскаваторных отвалов при применении одноковшовых экскаваторов, как и при плужных отвалах, в основном сводится к определению необходимого числа отвальных тупиков.

Приемная способность отвального тупика между двумя пере­движками пути определяется по формуле (V.2). При этом шагпе­редвижки пути (см.рис. V.8)

, м, (V.6)

где R_ч и R_р– соответственно радиусы черпания и разгрузки экскаватора;l_ф– длина фронта разгрузки (обычно принимается равнойдлине думпкара), м.

Производительность отвального тупика в смену при экскаватор­ном отвалообразовании определяют по формуле (V.4) без учета коэффициента η. При этом продолжительность разгрузки и обмена состава:

; (V.7)

, (V.8)

гдеt_Д– время на разгрузку одного думпкара (в среднемt_Д=0,02ч); L– расстояние от обменного пункта до места разгрузки, км; υ– средняя скорость движения составов на отвале (10÷12), км/ч; – время на связь при обмене состава ( = 0,05ч).

Необходимое число отвальных тупиков в работе определяют по формуле (V.5).

Число смен работы отвального тупика между двумя передвижками пути

, (V.9)

Общее число отвальных тупиков на отвале с учетом тупиков, на которых производят переукладку пути,

, (V.10)

где Т_пер– число смен, затрачиваемых на переукладку пути отваль­ного тупика.

Основными достоинствами отвалообразования одноковшовыми экскаваторами по сравнению с плужным являются: более высокие производительности отвальных тупиков и рабочих, занятых на от­вальных работах; значительно меньший объем путевых работ; воз­можность применения более тяжелого подвижного состава в связи с большей устойчивостью железнодорожных путей.

К недостаткам экскаваторных отвалов относятся: необходи­мость применения на отвалах дорогостоящих экскаваторов; увели­чение времени разгрузки составов в связи с коротким фронтом разгрузки на отвальном тупике (1÷2 думпкара), невозможность иметь в резерве отвальный тупик с экскаватором.

Достоинства экскаваторных отвалов в большинстве случаев значительно преобладают над их недостатками, и поэтому при применении

Рис. V. 10. Схема поворотного абзетцера 1– ковшовая рама, 2–разгрузочный барабан, 3 – дисковый питатель, 4 – разгрузочная консоль, 5 – контргруз, 6– планирующая рама

железнодорожного транспорта наиболее широкое распространение получили экскаваторные отвалы.