4.11. Технологические схемы работы и производительность выемочно-погрузочных машин

Технология скреперных работ состоит в срезании последовательных слоев породы на горизонтальной или наклонной поверхности. Поэтому скреперными забоями являются площадка, откос или торец уступа (рис. 4.18, а, б). Выемка под уклон позволяет на 20–30 % уменьшить время загрузки. Длину наклонного забоя обычно принимают равной расстоянию, на котором происходит заполнение ковша. Угол наклона забоя не должен превышать 6–8° для песчано-глинистых и 10–12° для плотных пород. Забой-площадка характерен при разработке мерзлых пород, так как создает благоприятные условия для использования солнечной радиации, а также при малой мощности вскрыши, снятии плодородного слоя, подготовке поверхности карьерного поля. Отсыпку отвалов ведут горизонтальными или наклонными слоями толщиной от 0,2–0,3 м до 2–3 м.

П

а б

Рис. 4.18. Скреперный забой при выемке наклонными (а) и горизонтальными (б) слоями

роизводительность колесных скреперов рассчитывают по формулам (4.8) – (4.9), (4.l3) – (4.16) или принимают по нормам [25]. Разница будет лишь в продолжительности цикла и расчетных коэффициентах. Рабочий цикл скрепера включает: время наполнения ковша (0,5–1,5 мин), продолжительность движения с грузом и холостым ходом, время разгрузки, продолжительность вспомогательных операций (1,0–1,5 мин. на повороты, переключение передач). Время движения скрепера находят делением расстояния транспортировки на скорость движения груженой (6–50 м/мин) или порожней (10–80 м/мин) машины. Коэффициент наполнения ковша составляет 0,75–1,1 а коэффициент разрыхления и ковше – 1,1–1,4, коэффициент использования в течение смены – 0,7–0,8.

Бульдозеры, как и скреперы, ведут выемку горной массы горизонтальными или наклонными слоями с толщиной стружки 0,3–0,5 м. Плотные, трещиноватые, полускальные и мерзлые породы предварительно подготавливают к выемке механическим рыхлением. Перемещение горной массы бульдозерами ведут до штабеля или бункера, из которого она поступает в средства транспорта. На отвалах они разгружают породу под откос уступа или разравнивают ее по площадке. Рабочий цикл бульдозера включает: набор породы (создание призмы волочения), движение с грузом, холостой ход и вспомогательные операции (подъем и опускание отвала, переключение передач). Как правило, холостой ход выполняется задним ходом, без разворота машины. Объем перемещаемой породы (объем призмы волочения) (м³) можно определить по формуле

, (4.17)

где В_a, h_a – ширина и высота отвала бульдозера, м; α = 35–60° – угол откоса породы в призме волочения, град.

Для вычисления производительности бульдозера на выемке и перемещении породы в расчетные формулы для машин цикличного действия (4.8) – (4.9) и (4.13) – (4.16) вместо вместимости ковша подставляют объем призмы волочения, а вместо коэффициента наполнения ковша – коэффициент изменения производительности бульдозера, учитывающий уклон и дальность перемещения породы (табл. 4.9). Коэффициент разрыхления породы перед отвалом составляет 1,2–1,4.

Средние скорости движения бульдозера при расчете продолжительности его цикла следует принимать по рекомендациям акад. В.В. Ржевского [29] или акад. Н.В. Мельникова [25]. С увеличением дальности транспортирования породы производительность бульдозера резко снижается, поэтому прибегают к разбивке участка перемещения на две-три части. В конце каждой части породу штабелируют в виде промежуточного вала, последовательно перемещаемого к месту разгрузки. Продолжительность цикле при этом возрастает, и производительность бульдозера также растет за счет уменьшения потерь и улучшения набора породы.

На планировочных работах часовая техническая производительность бульдозера (м²):

, (4.18)

где L_пл – длина планируемого участка, м; а = 0,3–0,5 – ширина перекрытия планируемой полосы, м; n – число проходов бульдозера по одной полосе; V_пл = 0,3–0,7 – средняя скорость движения бульдозера при планировке, м/с; t_п = 8–12 – время, затрачиваемое на разворот машины при каждом проходе, с.

В отличие от мехлопат, у погрузчика нет напорного механизма. Поэтому технология выемки им горной массы состоит во внедрении ковша в забой (или развал) на уровне подошвы и наполнении его при подъеме стрелы с одновременным поворотом ковша в вертикальной плоскости. Напорные усилия создают ходовые механизмы погрузчика. После наполнения ковш слегка поднимают, и погрузчик отъезжает к месту разгрузки. При раздельной выемке уступ отрабатывают слоями.

Таблица 4.9. Коэффициент изменения производительности бульдозера (по Ю.В.Дейнего)

Расстояние перемещения породы, м	Горизонтальный участок	Наклонный участок
		уклон 10 %	уклон 20 %	подъем 10 %
15	1	1,8	2,5	0,6
30	0,6	1,1	1,6	0,37
65	0,3	0,6	0,9	0,18
100	0,2	0,36	0,55	0,12

При раздельном способе выемки внедрение ковша осуществляют на уровне подошвы забоя при поступательном движении погрузчика (0,6–1,1м/с). Затем ковш поворачивается на полный угол запрокидывания без продвижения. Потом производят подъем ковша на 0,3–0,4м. и отъезд от забоя.

Этот способ применяют для выемки пород малой плотности из развала.

Совмещенный способ: опущенный ковш внедряют на уровне подошвы забоя на глубину (0,2–0,5) длины ковша, после чего одновременно осуществляют подъем стрелы и поворот ковша при непрерывном поступательном движении погрузчика. Этот способ используют при выемке мягких и мелко взорванных пород, обеспечивая высокую степень наполнения ковша и сокращение времени черпания. Он является самым экономичным.

При экскавационном способе выемки совмещают внедрение в породу на 0,3 длины ковша и его подъем за счет одновременного подъема стрелы и поступательного движения погрузчика.

Послойный способ представляет собой разновидность раздельного способа при тонких горизонтальных или наклонных слоях (похоже на работу скрепера или струга). Забой погрузчиков: торцовый, фронтальный или забой-площадка.

Максимальная ширина заходки на 0,4–0,6 м больше ширины ковша.

Высота забоя не превышает максимальной высоты выгрузки. В случае забоя-площадки, высота забоя равна толщине выемочного слоя.

Наиболее распространена высота уступа 8–15м. Различают низкие (до 2м), нормальные (2–5м.) и высокие (более 5 м) забои.

При загрузке автосамосвалов погрузчик совершает ряд маневров. Наиболее распространены схемы движения с разворотом на 30–45° (рис. 4.19, а), челноковая (схема б) и с двумя разворотами (схема в). Первая и третья схемы требуют широких заходок, вторая осуществима в узких.

П

а б в

Рис. 4.19. Схемы работы одноковшовых погрузчиков

родолжительность рабочего цикла и производительность погрузчика устанавливают так же, как и для колесных скреперов. Время разгрузки ковша – 3–4 с. Коэффициент наполнения К_н в зависимости от степени дробления горных пород и вместимости ковша погрузчика варьирует от 0,6–0,7 (при среднем размере куска 0,40–0,45 м) до 1,2–1,25 (при среднем размере куска меньше 0,35 м), а коэффициент разрыхления – от 1,2 до 1,35. Коэффициент использования во времени составляет 0,8.

Вследствие небольшой массы и стоимости погрузчиков, их высокой мобильности и универсальности эксплуатационные затраты могут быть существенно уменьшены по сравнению с одноковшовыми экскаваторами, особенно на карьерах с малой производственной мощностью и сложными забоями.

Основные недостатка, ограничивающие область их применения: относительно малое напорное усилие, недостаточное для разработки крупнокусковатых пород, небольшие рабочие параметры, ограничивающие высоту уступов.