Для бокового забоя величина Вmax, как видно из расчетной схемы (см. Рис. 2.1,а), составит

В_max = В + В_п ,

где В – расстояние от оси стоянки экскаватора до верхней кромки забоя;

В_п – расстояние от оси стоянки экскаватора до бровки у погрузочного пути.

Из расчетной схемы следует, что

;

В_п = R_в – (b_т/2 + 1м).

Здесь R_пр – практический радиус копания.

В курсовом проекте можно принимать

R_пр ≈ (0,85…0,90) ∙ R_max,

где R_max – наибольший радиус копания на уровне напорного вала экска-

ватора (принимается из технической характеристики экскаватора);

– длина передвижки экскаватора,

 0,75,

где – длина рукояти экскаватора (принимается из технической харак-

теристики);

R_в – радиус выгрузки при наибольшей высоте выгрузки (принимается из технической характеристики экскаватора);

b_т – ширина колеи транспортных средств (принимается по справоч-ным данным);

1 м – запас из условия необрушения откоса яруса.

Наименьшая ширина бокового забоя В_min составит (см. рис. 2.1,а):

В_min = B₁ + B₂,

где B₁ – расстояние от оси стоянки экскаватора до подошвы откоса забоя.

В курсовом проекте для двухъярусного бокового забоя можно принимать

B₁  R_ст ,

где R_ст – радиус копания на уровне стоянки экскаватора (принимается из технической характеристики);

B₂ – расстояние от оси стоянки экскаватора до нижней кромки откоса яруса.

Как видно из рис. 2.1,а, расстояние

B₂ = B_п + h_я,

где h_я – высота яруса (превышение уровня погрузочного пути над уровнем стоянки экскаватора).

В свою очередь

h_я = H_т – (h_т + 0,5 м),

где H_т – наибольшая высота выгрузки грунта из ковша экскаватора;

h_т – высота автосамосвала до верха кузова (принимается по справоч-нику);

0,5 м – запас высоты над бортом автосамосвала, учитывающий неров-

ности пути и возможность погрузки грунта "с шапкой".

При расчете параметров лобового забоя наибольшая ширина забоя B_max, как это следует из расчетной схемы (рис. 2.1,б), будет равна:

B_max = 2B = 2,

а величина В_min = 2B_ст.

Из подобия треугольников oac и ode следует, что

B_ст/В = R_ст/ R_пр,

откуда

B_ст = В ∙ (R_ст/ R_пр) .

Выполнив необходимый расчет забоя, на листе миллиметровой бумаги в масштабе 1:100 или 1:200 вычерчивают его поперечное сечение и план. Затем поперечный профиль забоя переносится на более плотную бумагу или картон и по нему вырезается шаблон для проектирования экскаваторных проходок.

Проектирование поперечного и продольного профилей экскаваторных проходок. Основная цель проектирования заключается в размещении проходок на поперечных сечениях и продольном профиле заданного участка выемки.

Для этого на продольном профиле выемки намечаются одно-два сечения в наиболее характерных местах, а затем в масштабе, одинаковом с тем, в котором сделан шаблон забоя, вычерчиваются указанные поперечные сечения выемки. Накладывая построенный шаблон забоя на поперечный профиль выемки, намечают различные варианты размещения проходок (рис. 2.2).

При этом, с точки зрения технологии производства работ, вскрытие выемки целесообразно начинать с устройства первой или пионерной лобовой проходки траншеи, которая в дальнейшем используется как временный путь для движения автосамосвалов или другого вида транспорта. Поэтому ее ширина по низу должна быть не менее 4 м [3]. Глубина пионерной траншеи h_п.т зависит от соотношения глубины выемки Н_в и высоты яруса h_я, определяемого как

n = (Н_в – 0,2)/h_я,

где n – расчетное количество ярусов.

При n, равном целому числу, пионерная траншея фактически становится первой лобовой проходкой, разрабатываемой в соответствии с имеющимся шаблоном экскаваторного забоя. Если величина n оказывается не кратной целому числу, то глубина пионерной траншеи определяется из выражения:

h_п.т = Н_в – nh_я – 0,2 м,

где n – целое число ярусов.

Пионерные траншеи глубиной до 1,0–1,5 м целесообразно разрабатывать бульдозером или скрепером. Эти же машины рекомендуется использовать и для разработки участков выемки от нулевой отметки до глубины 2 м, так как применять экскаватор в подобных местах неэффективно.

Рис. 2.2. Варианты размещения проходок на поперечных сечениях выемки:

а – с пионерной траншеей (ПТ) по оси выемки;

б – с пионерной траншеей со стороны откоса;

в – то же, с двумя пионерными траншеями;

1–8 – номера экскаваторных проходок;

Н – недобор грунта до проектной отметки, учитывающий

последующую нарезку сливной призмы (принимается равным 0,2 м)

Выбирая наилучший вариант размещения проходок на поперечном профиле выемки, необходимо учитывать следующие рекомендации [3]:

число проходок должно быть по возможности минимальным;

более предпочтительной является разработка выемки (карьера) боковым забоем с погрузкой грунта в транспортные средства, располагаемые на уровне стоянки экскаватора;

наименьшая высота (глубина) забоя должна быть не менее 1/3 высоты до напорного вала экскаватора;

недобор грунта на откосах не должен превышать 8–10% от площади поперечного сечения выемки.

Далее вычерчивают продольный профиль заданного участка в масштабе горизонтальном 1:5000, 1:2500 и вертикальном, равном масштабу шаблона забоя.

Проектирование продольного профиля экскаваторных проходок начинается с разбивки массива выемки на ярусы с учетом рельефа местности и вида грунта. Так, если выемка имеет пологие продольные склоны и уклон проектной линии более 0,003, то целесообразно разбить ее на ярусы, расположенные параллельно проектной линии. При этом подошва нижнего яруса должна располагаться с некоторым превышением Н над проектной линией (рис. 2.3), учитывающим высоту сливной призмы с минимальным запасом на планировочные работы.

Рис. 2.3. Схема размещения экскаваторных проходок

на поперечном сечении, продольном профиле и плане выемки:

1–8 – номера проходок на поперечном сечении выемки;

I–VIII – номера проходок на продольном профиле выемки

В случае, когда выемка имеет крутые склоны, исключающие движение по ней экскаватора и транспортных средств, более эффективной оказывается разбивка ее лучевыми или веерообразными проходками, направленными под углом к проектной линии. При этом крутизна уклонов для передвижения экскаватора и транспорта не должна превышать 17–24.

Длинные выемки с большими рабочими отметками могут разрабатываться одновременно с двух концов. В подобных случаях наиболее целесообразной оказывается разбивка на ярусы ломаного профиля, состоящего из двух концевых участков веерообразного профиля и центрального участка с параллельными ярусами. Все эти и другие случаи расположения проходок на продольном профиле выемки приведены в учебнике [1], а ниже (см. рис. 2.3) дан конкретный пример решения этой задачи для одного из поперечников, рассмотренных ранее (см. рис. 2.2,а), и участка продольного профиля.

Как видно из рис. 2.3, план выемки с размещенными на ней проходками фактически представляет из себя третью проекцию, построенную (восстановленную) по известным двум. При этом все проходки пронумерованы с учетом последовательности их разработки, а недобор грунта определяется заштрихованными треугольниками на поперечном сечении выемки.

Технология производства экскаваторных работ. Технологический процесс состоит из разработки грунта в забое экскаватором прямая лопата, погрузки его на автосамосвалы или другие транспортные средства, перемещения и разгрузки грунта в насыпь, кавальер или отвал, послойного разравнивания грунта бульдозером и уплотнения специальными уплотняющими средствами (катками, уплотняющими машинами и др.).

Разработка выемки ведется отдельными проходками в соответствии с ранее составленной схемой их размещения (см. рис. 2.3) и в пределах конкретного рабочего участка продольного профиля.

Типовая технологическая схема производства работ для рассматриваемого примера приведена на рис. 2.4.

При выполнении курсового проекта необходимая грузоподъемность автосамосвалов, технические характеристики и ориентировочное число самосвалов в составе экскаваторного комплекта можно принимать из первой части методических указаний [2, прил. 1]. Точное количество транспортных средств определяют расчетом для каждого конкретного случая с учетом фактических условий работы и дальности возки:

N = T_ц / t_п = (t_п + t_гр.х + t_p + t_м.р + t_пор.х + t_м.п) / t_п,

где N – искомое число транспортных средств;

t_п – продолжительность погрузки, мин;

t_гр.х, t_пор.х – соответственно продолжительность груженого и порожнего хода автосамосвала;

t_p – продолжительность разгрузки, мин;

t_м.р, t_м.п – время на маневры автосамосвала соответственно при раз- грузке и погрузке, мин.

Рис. 2.4. Схема разработки выемки экскаватором прямая лопата

Задаваясь средней скоростью движения автосамосвала V_ср [2] и дальностью возки l, можно записать:

N = (2 l/V_ср + t_п + t_p + t_м.р + t_м.п) / t_п .

В курсовом проекте продолжительность отдельных операций, точное значение которых устанавливается хронометражем, принимается ориентировочно следующей:

t_п = 1,5 мин, t_p = 1 мин, t_м.р = t_м.п = 1,5 мин.

Из приведенной формулы следует, что очередной автосамосвал должен прибыть к месту загрузки его грунтом не позднее времени окончания загрузки предыдущего автосамосвала.

При возникновении систематических простоев экскаватора в ожидании прибытия автосамосвалов к месту погрузки следует проверить элементы затрат времени, необходимых для выполнения рейса, и увеличить число автосамосвалов. При простоях транспорта в ожидании погрузки следует принять меры к ускорению работы экскаватора или уменьшить число транспортных средств.

В курсовом проекте в качестве индивидуального задания может быть поставлена задача расчета оптимального количества транспортных средств с применением современных математических методов, например теории массового обслуживания.

Техника безопасности. При производстве работ одноковшовым экскаватором с погрузкой грунта на автосамосвалы и транспортированием его в насыпь необходимо соблюдать следующие основные правила техники безопасности.

Экскаватор во время работы должен устанавливаться на спланированной площадке. Запрещается подкладывать под гусеницы бревна, камни и другие предметы.

Запрещается находиться под ковшом или стрелой экскаватора, выполнять работы со стороны забоя. Посторонним лицам запрещается находиться в радиусе действия экскаватора. Во время перерывов в работе ковш следует опускать на землю.

За участками забоя, где возможны оползни и обрушения грунта, должно устанавливаться постоянное наблюдение. Участки должны ограждаться, а работа на них разрешается только после их осмотра мастером или прорабом и получения письменного разрешения на производство работ.

При работе экскаватора в темное время суток место выгрузки грунта и забой должны иметь хорошее освещение.

Грунт на автосамосвалы следует грузить только со стороны заднего или бокового борта самосвала. Запрещается проносить ковш с грунтом и без грунта над кабиной. Водитель автосамосвала во время погрузки должен выходить из кабины.

Находящийся под погрузкой автосамосвал должен быть заторможен. Во время погрузки людям запрещается находиться между экскаватором и транспортным средством.

2.1.3. Указания по организации труда

Разработка выемки экскаватором прямая лопата с погрузкой грунта на автосамосвалы, транспортированием его в насыпь осуществляется комплексной бригадой в зависимости от емкости ковша экскаватора и дальности транспортирования грунта.

В целях более полной загрузки машин и механизмов работу целесообразно организовывать в две смены с использованием передвижной электростанции для освещения места работ в темное время суток.

В начале каждой смены машинисты и водители машин обязаны проверить готовность машин к работе, устранить мелкие неисправности, заправить машину горючим и водой. А в конце смены сообщить механику (помощнику машиниста) о замеченных неисправностях.

Участок производства работ обеспечивается вагончиками для мастера, кладовой инструмента и инвентаря, отдыха рабочих и приема пищи, а также питьевой и технической водой, медицинской аптечкой, средствами связи.

2.1.4. Материально-технические ресурсы

Материально-технические ресурсы включают ведущие и комплектующие машины и механизмы, геодезические инструменты, инвентарь, определяемые на основе разработанных ранее технологических процессов (п. 2.1.1) и представленные в табличной форме (табл. 2.1).

2.1.5. График выполнения производственного процесса по разработке

выемки экскаватором прямая лопата

На основании разработанной ранее технологии и организации строительного процесса (п. 2.1.1) в типовой технологической карте обычно приводится почасовой график выполнения работ в течение смены. В условиях курсового проектирования вместо указанного графика разрабатывается календарный график производства земляных работ на весь заданный участок. Методика его проектирования детально рассматривается в разд. 5.

2.1.6. Калькуляция затрат труда

Основными нормативными документами для составления калькуляции затрат труда обычно являются нормы времени и расценки в соответствии со сборниками ЕНиР, ВНиР, ценниками и др. Учитывая, что при разработке первой части проекта широко использовались графики единичной стоимости производства земляных работ, калькуляцию затрат труда к технологической карте в курсовом проекте можно не составлять.

2.1.7. Технико-экономические показатели

Технико-экономические показатели определяются на основании календарного графика производства земляных работ и их стоимости, подсчитанной в первой части проекта. Методика расчета технико-экономических показателей изложена в разд. 6. Результаты определения основных технико-экономических показателей привести в табличной форме (табл. 2.2).

Т а б л и ц а 2.1