Лекция № 6,7. Выемка и погрузка горных пород.
Типы забоев. Выемка мягких, сыпучих и плотных пород обычно производится непосредственно из массива, а выемка разрушенных (взорванных) пород – из развала или разрыхленного слоя. Поверхность горных пород в массиве или развале, являющаяся объектом выемки, называется забоем. При выемке пород из массива забоем могут являться следующие поверхности уступа или подуступа: торец уступа, т.е. боковой откос, образованный при выемке части полосы уступа (рис. 6.1, а, е, ж); площадка уступа (рис. 6.1, б); продольный откос уступа (рис. 6.1, в). При выемке разрушенных пород забоями также являются торцовый (рис. 6.1, д) или продольный откос развала, а иногда и его верхняя часть. Соответственно забой называется торцовым, продольным и забоем-площадкой. Чаще всего продольный откос уступа совпадает с фронтом его работ, и продольный забой называется фронтальным. Разновидностью торцового забоя является траншейный забой. Иногда применяются комбинированные забои, когда одновременно разрабатываются две поверхности уступа или развала, например площадка и продольный откос (рис. 6.1, г). продольный и торцовый откосы относятся к разрабатываемой части уступа или развала.
Рис. 6.1. типовые схемы забоев:
а, д, е, ж – торцовый; б – забой площадка; в – фронтальный; г – комбинированный.
Забои всех типов по структуре могут быть однородными (простыми), если в их пределах породы имеют сравнительно одинаковые свойства, и разнородными (сложными), если в пределах перемежаются вскрышные породы с существенно разными свойствами, вскрышные породы с полезными ископаемыми или полезные ископаемые различных типов и сортов. Забои простые только в случаях, когда они параллельны контактам между разнотипными компонентами (рис. 6.1, б, в).
В простых забоях производится валовая (сплошная) выемка пород. В сложных забоях выемка вскрышных пород с различными свойствами также валовая, а выемка полезного ископаемого и вскрышных пород или различных сортов полезного ископаемого производится чаще всего раздельно (раздельная выемка). Выбор типа забоя зависит как от свойств разрабатываемых вскрышных пород и полезного ископаемого и условий их залегания, так и от используемого выемочного оборудования. Обычно стремятся применять простые забои.
Выемка пород любого типа осуществляется послойно. Толщина каждого слоя выемки t (рис. 6.2.) определяется глубиной внедрения в забой рабочих органов выемочных машин и обычно измеряется десятками сантиметров. Такие слои называются слоями выемки.
Рис. 6.2. слои выемки и стружки при работе:
а – прямой мехлопаты; б – бульдозера; в – роторного экскаватора.
В пределах слоя выемки высотой hс (hс ≤ Hу) порода извлекается стружками, максимальная ширина которых b зависит от ширины режущего рабочего органа выемочной машины (ковша экскаватора, лемеха, бульдозера и др.). при разработке слоя выемки забой любого типа перемещается в нормальном к нему направлении (рис. 6.1): фронтальный и торцовый забои смещаются в плане на толщину слоя (стружки) (рис. 6.2, а), а забой - площадка – вниз (рис. 6.2.б). торцовый забой, разрабатываемый бульдозерами, имеет клинообразную форму (рис. 6.1, е) и т.д.
По взаимному расположению забоя и горизонта установки экскаватора различают способы выемки: верхним черпанием (забой расположен выше горизонта установки машины), нижним черпанием, смешанным (нижним и верхним) черпанием. Аналогично различают и способы погрузки: нижнюю, верхнюю и смешанную (рис. 6.3). смешанная погрузка одновременно или поочередно включает нижнюю и верхнюю погрузку на промежуточный транспортный горизонт.
Рис. 6.3. способы выемки и погрузки:
а – верхнее черпание и нижняя погрузка; б - верхнее черпание и погрузка; в – нижнее черпание и погрузка; г – смешанная схема.
В результате перемещения забоев в пределах определенного участка развала или массива уступа последовательно отрабатываются породные полосы, называемые заходками.
Часть заходки длиной Р, выемка которой характеризуется законченным технологическим циклом основных и вспомогательных операций выемочной машины, называется забойным блоком.
По расположению относительно фронта работ уступа заходки подразделяются (рис. 6.4) на продольные (ориентированные вдоль фронта работ уступа), поперечные (направлены вкрест фронта) и диагональные (ориентированы в промежуточном направлении). Продольные заходки возможны при всех видах транспорта, диагональные заходки – при железнодорожном и автомобильном, а поперечные – при автомобильном и конвейерном.
Ширина заходки А при торцевом забое и забое-площадке соответствует ширине этих забоев; при продольном забое ширина заходки равна толщине одного или нескольких слоев выемки (А=t или А=Εt).
Высота заходки Нзх обычно равна высоте уступа (подуступа) или развала в пределах заходки.
По ширине заходки подразделяются на нормальные Ан , узкие Ау и широкие Аш (рис. 6.4).
Рис. 6.4. типы заходок.
а,б – тупиковые траншейная и эксплутационная продольные; в,г – сквозные нормальная и узкая; д – сквозная диагональная; е – сквозная поперечная.
В нормальных заходках при торцевом выпуске эта ширина равна длине лемеха бульдозера или (1,5 ÷ 1,7) Rч (Rч – радиус черпания мехлопат), а при продольном забое – максимальной толщине одного или нескольких слоев выемки.
Узкие заходки отличаются от нормальных неполным использованием рабочих параметров выемочных машин при постоянном положении оси перемещения их вдоль заходки.
Широкие заходки при всех типах забоев характеризуются переменным положением оси движения движения выемочных машин в плане при выемке породы по длине заходки.
По характеру движения транспортных средств при выемке пород в пределах заходок последние подразделяются на тупиковые и сквозные (рис. 6.4).
Тупиковые заходки (рис. 6.4, а,б) характеризуются возможностью движения транспортных средств только в пределах выработанного пространства отрабатываемой залежи. Они подразделяются на траншейные и эксплутационные, последние применяются при ограниченной ширине рабочих площадок.
Сквозные заходки (рис.6.4, в-е) позволяют организовать движение транспортных средств в пределах всей длины заходки и типичны для эксплутационного периода отработки уступа. Верхняя погрузка при проходке траншей позволяет работать экскаватору в сквозной траншейной заходке.
По структуре заходки могут быть однородными и разнородными, а также сложноразнордными.
Разнородные заходки характеризуются последовательной перемежаемостью по длине отдельных блоков пустых пород, полезного ископаемого и его отдельных сортов, поэтому забои в этих заходках простые и выемка валовая.
Сложноразнородными называются заходки, в пределах которых невозможно выделять блоки только с пустыми породами или отдельными сортами полезного ископаемого, в этих заходках забои сложные, а выемка в них раздельная.
Любой уступ отрабатывается панелями-полосами породного массива вдоль фронта работ уступа.
Часть панели, разрабатываемая отдельной выемочной машиной, называют блоком панели. Часто блок панели называют по виду выемочного оборудования, например, экскаваторный блок, скреперный блок и т.д. понятия панели и блока панели относятся только к массиву горных пород в пределах уступа, но не к развалу.