книги из ГПНТБ / Егурнов, Г. П. Выбор оптимальной мощности угольных и железорудных карьеров

В данном случае, как это видно из табл. 21, с увеличением ширины заходки угол поворота экскаватора 0 на разгрузку умень­ шается, причем при применении экскаватора ЭВГ-6 с увеличением

подуступа, который образуется при увеличении ширины заходки и не отрабатывается с непосред­

ственной отвалкой в выработанное пространство, должна произ­ водиться по менее эффективной усложненной системе с переэкскавацией или с применением средств транспорта для перемещения

породы.

С увеличением -ширины заходки высота уступа, отрабатывае­ мого в отвал, уменьшается: при работе экскаватора ЭВГ-6 с уве­ личением ширины заходки в 1,5 раза она уменьшается на 6—10%, при работе экскаватора ЭВГ-35/65 с увеличением ширины заходки в 1,67 раза — на 5,5—7%.

75

Известно, что себестоимость выемки 1 м3 горной массы при применении транспортных средств значительно .выше, чем в бес­ транспортных системах (в зависимости от вида применяемых средств транспорта в 3—5 раз). Приведенные выше рассуждения и расчеты позволяют ответить на вопрос, при какой ширине заходки выгоднее всего разрабатывать месторождение с переэкскавацией породы в отвал.

Удорожание вскрышных работ с увеличением ширины заходки

где Су — себестоимость выемки 1 м3 горной массы при увеличен­ ной ширине заходки по сравнению с какой-либо, например с А, коп.; Со— то же, при ширине заходки А\ si — снижение стоимости выемки 1 м3 горной массы при увеличении ширины заходки за счет изменения угла поворота экскаватора; s2— удорожание 1 м3 горной массы при транспортной системе разработки по сравнению с бес­ транспортной; р1— высота породного уступа, отрабатываемого

вотвал при увеличенной ширине заходки; рг — высота уступа, от­ рабатываемого на транспорт при увеличенной ширине заходки.

Снижение величины s4 (за счет изменения угла поворота экс­ каватора) при величинах угла поворота, приведенных в табл. 21, средней скорости поворота платформы для экскаватора ЭВГ-6—7°

в1 сек и экскаватора ЭВГ-35/65— 4,8° в 1 сек и при постоянном времени цикла соответственно 18 и 29 сек составит: у экскаватора ЭВГ-6—8% и у экскаватора ЭВГ-35/65—7%.

Пользуясь приведенными выше данными и формулой (71), мо­ жно определить удорожание стоимости выемки 1 м3 горной массы при увеличении ширины заходки при бестранспортных системах разработки с применением экскаваторов—механических лопат (при увеличении ширины заходки в 1,5 и 1,67 раза):

для ЭВГ-6

Су= С 0(0,92 • 0,92+4 ■0,08) = 1,17С0;

для ЭВГ-35/65

Су= С 0(0,93 • 0,94+4 • 0,06)=1,12С0.

Поэтому для улучшения технико-экономических показателей от­ работки месторождения с перевалкой породы в выработанное про­ странство ширина заходки должна приниматься возможно мень­ шей: для экскаваторов ЭВГ-6 и ЭВГ-15— 10—15 м, для экскавато­

76

02, величина которого определяется шириной заходки:

При верхнем черпании (рис. 24) угол поворота драглайна опре­ деляется как сумма углов:

Угол 0'2 можно определить из геометрических размеров схемы,

представленной на рис. 24, и его величину, так же как и для ниж­ него черпания, можно определить из выражения (73).

. 77

В табл. 22 приведены значения углов поворота драглайна при разной ширине заходки для отечественных моделей экскаватора, применяемых при бестранспортных системах разработки.

Т а б л и ц а 22

Значения углов 0Ь 02 и 0 для драглайнов при работе их в отвал, градус

П р и м е ч а н и е . В числителе приведены значения углов при /*=5 м, в знаменателе — при h = 10 м.

Из данных табл. 22 следует, что при работе драглайна с ниж­ ним черпанием угол поворота его не превышает 90°, а при работе с верхним черпанием этот угол всегда больше 90°. С увеличением ширины заходки угол поворота © драглайна возрастает. Так, с уве­ личением ширины заходки в два раза угол © при нижнем черпании

78

верхнем черпании он увеличивается на 5—7%.

Кроме того, угол поворота драглайна при нижнем черпании зна­ чительно меньше, чем при верхнем; при верхнем черпании он уве­ личивается по сравнению с нижним от 55 до 75%.

Увеличение угла поворота приведет к увеличению продолжи­ тельности цикла экскаватора, а следовательно, и к снижению его производительности. Например, у экскаватора ЭШ-10/60 при Konst= 15,3 сек и средней скорости поворота платформы 7° в 1 сек производительность экскаватора при увеличении ширины заходки в два раза уменьшается на 9%; снижение производительности этой

и скорости поворота 4,7° в 1 сек производительность его снизится на 6,5 % , а у экскаватора Э Ш -25/90 при Konst'= 24,2 сек и скорости поворота 5° в 1 сек — на 4 % .

Следовательно, с увеличением ширины заходки драглайна при работе его в отвал по наиболее экономичной бестранспортной си­

Себестоимость выемки 1 м3 горной массы при увеличенной ши­ рине заходки Су можно определить по формуле (71).

Пользуясь данными табл. 22, а также указанными выше сооб­ ражениями о влиянии угла поворота экскаватора на его произво­ дительность и подставляя данные в формулу (71), рассчитаем рост себестоимости выемки 1 м3 горной массы при увеличении ширины заходки:

для экскаватора ЭШ-10/60

СУ=С„(1,09 • 0,92+4 • 0,08) = 1,32С0;

для экскаватора ЭШ-15/90

Су= С 0(1,065 • 0,95+4 • 0,05)=1,21 С0;

для экскаватора ЭШ-25/100

Су= С 0(1,О4 • 0,95+4 • 0,95)=1,19С0.

Следовательно, и при работе экскаваторов-драглайнов ширина заходки должна приниматься минимально возможной: для экска­ ваторов ЭШ-10/60— 10 м, для экскаваторов ЭШ-15/90— 15 м и для ЭШ-25/100 — 20 м.

Увеличение высоты вскрышного уступа, отрабатываемого в от­ вал, экскаватором — механической лопатой может быть достигнуто, как это видно из формулы (65), за счет уменьшения величины а% при отработке малообводненных месторождений (когда по почве

79

пласта не проходится водоотводная канава), небольшой мощности пласта (когда потери полезного ископаемого в треугольнике Д не­ велики) и при подсыпке последнего (рис. 25). В этом случае высота вскрышного уступа определится из выражения

Пренебрегая последним членом правой части выражения (76) (из-за его незначительной величины) и сравнивая выражения (65)

Ось экскаба/пора

Рис. 25. Схема работы механической лопаты с под­ сыпкой пласта

и (76), получим, что высота уступа при работе с подвалкой пласта возрастает на величину

В зависимости от крепости разрабатываемых пород эта вели­ чина составит:

для мягких пород

При отработке тупиков карьерного поля, где фронт отвальных работ, а следовательно и приемная способность выработанного про­ странства за счет размещения транспортной площадки для вы­ воза полезного ископаемого снижается, происходит уменьшение вы­ соты породного уступа, отрабатываемого в отвал.

Возможная к отработке в этих условиях высота вскрышного уступа Ят при работе экскаваторов — механических лопат может быть определена из следующего неравенства (рис. 26):

Ят^р-(-0.25Л tg р < (]/Л (2/?ч. у — Л) — # 0ctg р + /? ч. у — /т) tg р + А,

(78)

где Н0 — высота отвала при высоте уступа Я; /т — ширина транс­ портной площадки (при автотранспорте /т = 10 м).

80

Решая это неравенство относительно # т и подставляя значение Н0 из уравнения (68), получим

В зависимости от крепости разрабатываемых пород это увели­ чение составит:

для мягких пород

ДЯ=0,35 (а, + 2,27А);

для крепких пород

Д //=0,44(а, + 1,78А).

Системы с переэкскавацией (разработка с применением двух экскаваторов-—одного на вскрыше,

другого на переэкскавации)

В этих схемах для переэкскавации вскрышных пород в вырабо­ танном пространстве применяется второй экскаватор, который уста­ навливается на предотвале. В основу построения рациональных схем работы экскаваторов с переэкскавацией положен принцип обеспечения наибольшей высоты отрабатываемого в отвал пород­ ного уступа.

Максимально возможная высота породного уступа, разрабаты­ ваемого экскаваторами, зависит от его высоты (при использовании механической лопаты) или глубины черпания (при использовании драглайна), схемы работы (при применении драглайна) и физико­ механических свойств разрабатываемых пород. Высота породного уступа не должна превышать: для механических лопат высоту чер­ пания Нч при разработке мягких пород и 1,5 Нч — при разработке крепких пород; для экскаваторов-драглайнов-—Нч при работе по схеме № 1 (см. рис. 32) и Нч+ Нв при работе по схеме № 2 (см. рис. 33).

Вместимость выработанного пространства в общем случае опре­ деляется радиусом разгрузки экскаватора, мощностью пласта по­

82

лезного ископаемого, величиной его подвалки или засыпки кровли

иобъемами дополнительно переэкскавируемой породы.

Вбестранспортных системах с переэкскавацией породы воз­ можны две схемы работы, отличающиеся объемами переэкскавадии, а следовательно, и вместимостью выработанного пространства.

Впервой схеме (рис. 28) объемы переэкскавации и вместимость

выработанного пространства максимально возможны; в этом случае переэкскавируется порода первичного отвала, размещаемая в че­ тырехугольнике 1, 2, 3 и 4, объем выработанного пространства определяется площадью четырехугольника 1, 5, 6 и 7 (на единицу фронта работ).

Ось экскаватора (I)

Во второй схеме (рис. 29) объемы переэкскавации минимально возможные и, следовательно, вместимость выработанного простран­ ства меньше, чем в первой схеме. Переэкскавации подлежат объемы породы, заключенные в многоугольнике 4, 3, 5, 6 я 7, а вмести­ мость выработанного пространства определяется площадью много­ угольника 1, 2,5 ,6 и 7.

Эти схемы работ неравноценны в технико-экономическом отно­ шении. Очевидно, что в первой схеме имеет место большая высота отрабатываемого в отвал породного уступа, во второй — стоимость выемки вскрышных пород будет несколько ниже, чем в первой схеме, за счет меньших объемов переэкскавации.

Как показали исследования, первую схему работы целесооб­ разно применять на месторождениях с мягкими породами при раз­ работке их экскаваторами-драглайнами (особенно для схем экска­ вации с расположением машины на кровле уступа и большой ши­ рине заходки).

При разработке месторождений механическими лопатами воз­ можна работа по второй схеме.

Увеличение вместимости выработанного пространства при бес­ транспортных системах с переэкскавацией достигается также сте-

Ось экскаватора

Ось экскаватора

Рис. 30. Схемы работы в системах с переэкскава­ цией породы в выработанном пространстве

Рис. 31. Схема работы механической лопаты (усложненная)

пенью подсыпки пласта и засыпки его кровли. В этих случаях воз­ можны следующие схемы работы:

без подсыпки пласта (рис. 30,а);

счастичной или с полной подсыпкой пласта (рис. 30,6);

счастичной или с полной засыпкой кровли пласта (рис. 30,в). При разработке уступа механической лопатой (рис. 31) засыпка

кровли пласта практически исключается, так как расстояние от

84