книги из ГПНТБ / Хохряков, В. С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых учебник

но вследствие повышенного сопротивления резанию уменьшается скорость перемещения ковша.

Минимальная толщина стружки должна быть такой, чтобы ковш заполнялся за одно черпание. Толщину стружки регулируют изме­ нением длины разгрузочного каната и места крепления тяговых цепей; С уменьшением длины разгрузочного каната и поднятием точки крепления тяговых цепей толщина срезаемой стружки при черпании ковша будет увеличиваться, но при этом увеличивается сопротивление грунта, что может привести к опрокидыванию ковша. Поэтому толщина стружки не должна быть чрезмерной. Большая толщина стружки допускается в мягких грунтах, меньшая — в тя­ желых.

Продолжительность поворота зависит главным образом от угла поворота, т. е. места выгрузки породы. При перемещении породы в отвал ковш иногда разгружается на ходу, без остановки экскава­ тора, .который делает круговой поворот на 360°. Продолжительность цикла при этом наименьшая, так как разгрузка совмещается с пово­ ротом и происходит без опускания ковша и остановки экскаватора для перемены направления движения.

При погрузке горной массы в кузов транспортного сосуда необ­ ходимы остановка и опускание ковша, что значительно увеличивает длительность всего цикла.

Данные о продолжительности цикла драглайнов приведены в табл. 3.

Т а б л и ц а 3

Технологические параметры драглайнов

Обычный наклон стрелы драглайна 20—35°. Ходовое устройство у крупных драглайнов выполняется шагающим, у малых — гусе­ ничным.

Основными рабочими размерами драглайна являются (рис. 17): максимальный радиус черпания 7?чтах, минимальный радиус черпа­ ния па уровне стояния 7?ч у, радиус разгрузки і?р, максимальная глубина черпания Нч, максимальная высота разгрузки Н ртах.

Радиус разгрузки при работе в отвал и радиус черпания могут у больших драглайнов с емкостью ковша более 10—15 м3 увеличи­ ваться на величину заброса ковша. Дальность заброса в зависимости от модели драглайна и опыта машиниста составляет около V« длины

связных доходит до 40—45°.

Высоту забоя при нижнем черпании устанавливают по глубине черпания. При этом следует учитывать, что драглайн, расположен­ ный на кровле уступа, должен находиться вне призмы обрушения.

Ширина забоя драглайна определяется способом его работы и радиусом черпания. Ее принимают с таким расчетом, чтобы углы разворота экскаватора в каждую сторону от его оси не превышали 30-45°.

52

Верхнее черпание эффективно только у крупных моделей драг­ лайнов с емкостью ковша 10—15 м3 н более. При этом производитель­ ность драглайна на 30% ниже, чем при нижнем черпании. При верхнем черпании высота верхнего подуступа не долита пре­ вышать 0,3—0,4 высоты разгрузки драглайна. Угол откоса забоя верхнего подуступа не должен превышать 20—25°, иначе возможно неполное наполнение или опрокидывание ковша.

Наиболее часто драглайны применяют при разработке горизон­ тальных и пологих залежей для непосредственной перевалки вскрыш­ ных пород в выработанное пространство. Такие технологические схемы имеют ряд достоинств, связанных с тем, что драглайны могут работать как с нижним, так и с верхним черпанием, имеют больший радиус черпания п разгрузки, могут быть установлены на свежеотсыпанных отвалах и могут поочередно использоваться для вскрыш­ ных и добычных работ.

§6. Особенности работы одноковшовых экскаваторов

всложных забоях

Простые забои представлены однородной пустой породой или полезным ископаемым одного сорта. В сложном забое может встре­ чаться несколько видов горной массы, например полезное ископа­ емое может перемежаться с прослойками пустой породы. Степень сложности забоя определяет­ ся мощностью рудных или породных включений, числом прослойков полезного иско­ паемого или пустой породы, формой и углом падения руд­ ных или породных включе­ ний, числом сортов полезного ископаемого в забое, требу­ ющих раздельного извлече­ ния.

Можно выделить четыре основных типа,сложных за­ боев (рис. 18):

1. По высоте забоя имеется два слоя рудных разновидностей или один слой руды и один

слой породы (рис. 18, а). Это наиболее простая структура слож­ ного забоя, и при разработкеможно достичь почти полного извле­ чения руды при незначительном разубоживании;

2)в забое многократно перемежаются слои руд и пород небольшой мощности (до 5 м) горизонтального или слабонаклонного залегания (рис. 18, б). При этом потери и разубоживание тем выше, чем чаще перемежаемость прослоев;

3)в забое часто перемежаются прослои руд и пород вертикаль­

ного или наклонного падения (рис. 18, в);

53

4) в забоях различные типы или сорта руд и пород представлены телами неправильной формы (рис. 18, г).

Раздельная разработка сложных забоев повышает качество добы­ ваемого полезного ископаемого, обеспечивает наиболее полное извле­ чение его из недр при меньшем разубожнваппи, уменьшает затраты на обогащение пли металлургическую плавку. Однако при раздель­ ной выемке усложняются буровзрывные и экскаваторные работы, снижается производительность труда и повышается себестоимость добычи. Поэтому целесообразность раздельной разработки должна быть подтверждена технико-экономическими расчетами.

Раздельная выемка пластов сложного строения легко осуще­ ствляется при мощности горизонтальных или пологих слоев больше

Рпс. 19. Схема раздельной разработки:

я — узкими заходками; б — с раздельной выемкой в забое; 1 , 2 , 3 — очередность выемки слоев

2 м. На предприятиях железорудной и цветной металлургии мини­ мальная мощиость раздельно извлекаемого рудного включения при­ нята равной 2 м, на апатито-фосфоритовых и ряде нерудных место­ рождений — 5 м, на угольных разрезах — 1 м. Экскаваторами ЭКГ-4 в ряде случаев удавалось раздельно извлекать пласты мощ­ ностью до 0,5 м.

Методы раздельной экскаваторной разработки сложных забоев можно разделить на простые и сложные.

Простая раздельная разработка заключается в обособленной выемке и погрузке различных типов и сортов руд по длине уступа без сортировки их в вертикальной плоскости. При этом могут при­ меняться методы выемки узкими пли нормальными заходками, выбо­ рочной погрузки, разработки ступенчатым уступом.

М е т о д з а х о д о к заключается в разделении забоя по ширине на две — три обособленные заходкн и последовательной их отра­

стки, а затем породные, или наоборот (рис. 20). Наиболее часто этот метод применяют на карьерах цветной и редкометальной промышлен­ ности, использующих автомобильный транспорт.

54

М е т о д р а з р а б о т к и , с т у п е н ч а т ы м з а б о е м заключается в том, что взорванный блок отрабатывают двумя или несколькими подуступами. Для отработки верхней части блока устраивают въезд с почвы уступа на кровлю нижнего подуступа,

ются с попутной отгрузкой требуемых руд.

Впутризабойиая экскаваторная сортировка может осуществляться методами управляемого обрушения, раздельной выемки и комбини­ рованными.

У п р а в л я е м о е о б р у ш е н и е осуществляется подработ­ кой нижней части забоя в порядке, зависящем от расположения по­

щины стружки и степени наполнения ковша. Отработка забоя, как правило, начинается с верхних слоев (рис. 19, б).

К к о м б и н и р о в а н н ы м относят методы послойной сор­ тировки, сортировки по фракциям, комбинацию раздельной выемки с управляемым обрушением. Комбинированные методы применяют в забоях со сложной структурой. Сложную раздельную экскавацию используют па предприятиях черной, цветной и редкометальной промышленпости.

55

Высокое качество отгружаемой руды прп сложных забоях дости­ гается не только правильным выбором приемов сортировки и по­ рядка разработки. Необходимо также тщательно подготовить забой к взрыву, произвести раздельное рыхление, правильно установить экскаватор и применить мобильный транспорт. При раздельной вы­ емке целесообразно свободное время при ожидании транспортных средств использовать для подготовки и сортировки горной массы в забое. Необходимо также правильно подобрать емкость ковша. Снижение производительности экскаватора с ковшом меньшей емко­ сти может быть компенсировано повышением качества отгружаемой руды и уменьшением потерь и разубожпвания.

Всесторонний учет горно-геологпческпх условий залегания, пра­ вильный выбор выемочных и транспортных средств, а также подбор соответствующих методов разработки обеспечивают извлечение полез­ ного/ ископаемого с максимальной экономической эффективностью.

§ 7. Распределение времени и производительность одноковшовых экскаваторов

Сменное время экскаватора разделяется на рабочее и простои. В рабочее время входят затраты времени на погрузку породы п на замену груженых составов порожними. Таким образом, оио делится на время чистой работы (погрузки) и на регламентированное ожида­ ние транспорта.

Простои эскаватора в течение смены делятся на неизбежные и устранимые. К первым относятся задержки и перерывы в работе, обусловленные технологическим процессом или конструктивными особенностями экскаватора, а также вспомогательными работами. Неизбежные простои включают также затраты времени на прием и сдачу смены, на’ мелкий ремонт и смазку экскаватора, на очистку ковша и т. п.

К устранимым относятся простои, вызванные организационными причинами: ожидание транспорта в течение более длительного вре­ мени, чем это предусмотрено, аварии, перебои в подаче электро­ энергии и т. п. Эти простои прп хорошей организации работы могут совершенно отсутствовать или могут быть сведены до минимума.

В соответствии с этим разделением времени вводится коэффи­ циент использования сменного времени экскаватора на чистой работе Кч р, учитывающий неизбежные внутрисмеиные задержки, вызы­ ваемые передвижками экскаватора по мере отработки забоя, сменой транспортных средств, передачей смены; он также учитывает устра­ нимые потери — ожидание транспортных средств сверх технологи­

56

коэффициент влияния транспорта (см. стр. 62); К в = -— — коэф-

У

фициент использования сменного времени на работе; tnp — смен­ ные простои по организационным причинам.

Значения К ч р в зависимости от условий работы колеблются в значительных пределах. При семичасовой смене К ч р составляет при погрузке на железнодорожный транспорт 0,5—0,6, конвейерный и автомобильный 0,75—0,8.

Распределение суточного времени зависит главным образом от числа рабочих смен. При семичасовой смене может быть принята трехсменная или двухсменная работа в сутки. Обычно для мощного оборудования принимают трехсменную работу, а для менее мощного при сложной технологии горных работ — двухсменную.

Годовое время экскаватора распределяется на рабочее время и простои в праздничные и выходные дни, из-за производства капи­ тального, среднего и текущего ремонта, климатических условий, переводов экскаватора из одного забоя в другой. В среднем экска­ ваторы находятся в работе 240—270 дней в году.

Виды и продолжительность ремонта экскаваторов на карьерах регламентированы специальными нормативами. Капитальный ремонт должен производиться через 3—5 лет, средний — ежегодно, теку­ щий — раз в 3 или 4 месяца. Кроме того, ежемесячно производится осмотр или крепежный ремонт. Продолжительность ремонта опре­ деляется в каждом отдельном случае в зависимости от состояния и модели экскаватора, а также от состояния ремонтной базы.

В среднем один экскаватор находится в ремонте в течение года 63 дня.

Выработка экскаватора за единицу времени называется его про­ изводительностью. Она определяется по объему горной массы в плот­ ном теле, реже — по весу горной массы и измеряется за час, смену, сутки, месяц и год (м3/ч, т/ч, м3/смену и т. д.).

За исходную следует принимать часовую производительность экскаватора, так как, зная ее величину и число часов работы в смену, сутки и год, легко определить сменную, суточную и годовую произ­ водительность.

Различают теоретическую техническую и эксплуатационную производительность экскаватора.

По = 60Еп, м3/ч,

где Е — геометрическая емкость ковша экскаватора, м3; п — кон­ структивно-расчетное число циклов в минуту.

(лС\

Так как п = -— , где гцт — теоретическая продолжительность

*ЦТ

цикла в секундах, то

57

Теоретическая продолжительность цикла, определяется расчет­ ным путем исходя из конструктивных данных экскаватора при высо­ те забоя, равной высоте напорного вала, угле поворота ß = 90° п выгрузке породы в отвал. Значение £цт указывается в паспорте экскаватора.

Т е х н и ч е с к а я п р о и з в о д и т е л ь н о с т ь — это мак­ симально возможная производительность экскаватора дайной модели в конкретных условиях его работы.

Техническая производительность экскаватора определяется по ■формуле

где К а — коэффициент наполиеиия ковша экскаватора; £ц — тех­ ническая продолжительность цикла (табл. 4); К р — коэффициент разрыхленпя породы в ковше экскаватора (для мягких пород 1,2— 1,4; для скальных 1,4—1,6).

Коэффициент наполнения ковша механической лопаты при работе в различных породах составляет:

Для драглайна, работающего в легких влажных песках, К н =

=1,05 —0,9, а в песчано-глннистых породах средней плотности К„ —

=0,7ң-'0,4.

Техническая производительность экскаватора служит критерием для оценки работы экскаватора в данных условиях.

58

= 25 сек, коэффициент наполнения ковша Я„ = 0,8, коэффициент разрыхления

Эксплуатационная производительность экскаватора

Сменная производительность экскаватора

Я см =220 ■7 = 1540 мз/смену.

Суточная производительность экскаватора при трехсменной работе

Я сут = 1540 • 3 = 4620 мз/сут.

Годовая производительность экскаватора при прерывной рабочей неделе (240 рабочих дней в году) будет

Дгод= 4620-240=1110 тыс. мз/год,

апри непрерывной рабочей неделе (292 рабочих дня)

Ягод = 4 6 2 0 -2 9 2 = 1350 тыс. м3/год.

59

Средняя фактическая производительность экскаваторов на угольных разрезах Урала составляет: на вскрышных работах для ЭКГ-4,6 — 1020—1360 тыс. м3/год; для ЭВГ-15 — 2850 тыс. м3/год; для ЭШ-14/75 — 3024 тыс.- м3/год, а на добычных работах для ЭКГ-4,6 — 700—1200 тыс. т угля на одну машину в год.

На железорудных карьерах производительность экскаваторов ЭКГ-4,6 составляет 1200—1380 тыс. т на одну машину в год. Годовая производительность экскаваторов ежегодно возрастает в среднем на угольных разрезах на 8%, на рудных — на 5%. Следует отметить, что максимальная годовая выработка экскаваторов значительно пре­ вышает средние показатели. .

. Основные факторы, определяющие производительность экскавато­ ров, можно разделить на конструктивные, горно-геологические и ор­ ганизационно-технические.

К первым относятся к о н с т р у к т и в н ы е п а р а м е т р ы экскаватора: размер рабочего оборудования, мощность двигателей, рабочие скорости, кинематические схемы, емкость ковша, усилия на зубьях ковша, форма ковпіа п др. Конструктивные параметры обычно не могут быть изменены непосредственно на карьере. Исклю­ чением является емкость ковша: для некоторых моделей экскавато­ ров предусмотрена возможность навески ковшей различной емкости.

К г о р н о - г е о л о г и ч е с к и м факторам относятся кре­ пость породы, качество разрыхления, обводненность пород и др. Чем мягче порода и чем лучше она разрыхлена, тем меньше времени потребуется для заполнения ковша при черпании и тем выше про­ изводительность экскаватора. Обводненность породы затрудняет передвижение экскаватора, в зимнее время способствует намерза­ нию породы на ковш экскаватора и таким образом вызывает сниже­ ние производительности. Затруднена работа экскаватора в жирных глинах, так как они плохо выгружаются и необходима периодиче­ ская остановка экскаватора для очистки ковша от налипшей породы. Резко снижается производительность экскаватора при наличии круп­ ных (негабаритных) кусков в скальных породах, а также при необ­ ходимости раздельной выемки полезного ископаемого.

Влияние физико-механических свойств пород на производитель­ ность экскаватора сказывается также через коэффициент наполнения ковша экскаватора. Однако величина этого коэффициента зависит не только от свойств пород, но и от емкости и формы ковша, квалифи­ кации машиниста экскаватора и других факторов.

К о р г а н и з а ц и о н н о - т е х н и ч е с к и м ф а к т о р а м относятся размеры забоя,' вид транспорта, организация работ на уступе и в карьере, квалификация машиниста экскаватора и др.

Влияние размеров забоя на продолжительность цикла экскава­ тора было рассмотрено выше. Здесь лишь кратко отметим, что нор­ мально высота забоя механических лопат должна быть не ниже высоты напорного вала. При малой высоте забоя для заполнения ковша экскаватора требуется производить два-три черпания, что увеличивает продолжительность цикла. От ширины забоя зависит

60