Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Горное дело учеб. пособие для горных техникумов

.pdf
Скачиваний:
94
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
22.23 Mб
Скачать

разгрузки и простоями в ожидании транспорта ниже, чем при раз­ грузке в отвал. Обычно для погрузки в транспортные сосуды исполь­ зуют драглайны небольшой мощности с емкостью ковша до 4—6 м3 .

Расположение драглайна на промежуточном горизонте или на подошве уступа применяют при перевалке вскрышных пород в выра­ ботанное пространство, когда необходимо максимально приблизить

Рпс. 122. Основные схемы работы драглайна в тупиковом забое.

экскаватор к отвалам, а также при неровной кровле уступа или низкой несущей способности разрабатываемых пород. Применение этих схем позволяет в ряде случаев увеличить мощность отрабаты­

 

ваемого

 

вскрышного

уступа,

 

но при этом снижается про­

 

изводительность

экскавато­

 

ра, так

как

условия

напол-

_

нения

ковша

при

 

верхнем

 

черпании

 

хуже,

чем

при

 

нижнем.

Верхнее

черпание

 

достаточно

эффективно

толь­

 

ко при применении

крупных

 

моделей

драглайнов

с

ем­

 

костью ковша 10—14 м 3 и

 

больше.

 

 

 

 

 

 

 

 

Схемы

работы драглайна

 

в тупиковых

забоях

приме­

 

няют главным

образом

при

Рис. 123. Схема бокового забоя драглайна

проходе

траншей. При

рас­

при нижнем черпании.

положении

траншеи

за пре­

 

делами карьерного

поля по­

роду обычно размещают на бортах

траншеи.

Если

же

траншея

расположена ,в пределах карьерного поля, породу в большинстве случаев разгружают в транспортные средства. Производительность драглайна в тупиковых и боковых забоях практически одинакова.

Форма и размеры забоя драглайна определяются его рабочими параметрами, схемой работы и свойствами разрабатываемых пород.

Профиль забоя драглайна соответствует траектории движения ковша и имеет прямолинейную или слегка вогнутую форму (рис. 123). Угол откоса забоя в зависимости от свойств горных пород составляет 30—50° при нижнем черпании и 10—20° при верхнем.

Высота забоя при нижнем черпании определяется глубиной и радиусом черпания, углом откоса забоя, условиями разгрузки ковша. При этом учитывают, что драглайн, расположенный на кровле уступа, должен находиться за пределами призмы обрушения.

При верхнем черпании высота уступа не должна превышать 0,8 максимальной высоты разгрузки, чтобы исключить задевание ковша за уступ при повороте драглайна.

Для предупреждения скольжения ковша по забою и сокраще­ ния продолжительности наполнения ковша угол откоса забоя при верхнем черпании должен быть не более 20°.

Ширина забоя драглайна определяется схемой его работы, ра­ диусом черпания и углами рабочего разворота экскаватора в каждую сторону от его оси со1 и со2 (см. рис. 123), величина которых прини­

мается

не более 45°:

 

 

 

 

 

J4 =

7? 4 (sinco 1 +sina 2 ), м.

(116)

Для драглайнов с ковшами емкостью 1,5—4

м 3 глубина забоя

обычно

равна 10—25 м,

ширина

10—20

м.

 

 

§ 6. Производительность

одноковшовых

экскаваторов

Производительностью

одноковшовых

экскаваторов называется

объем горной породы в массиве, извлекаемый экскаватором в еди­ ницу времени (час, смену, сутки, месяц, год).

Производительность одноковшовых экскаваторов зависит от многих факторов, основными из которых являются тип машины, физико-механические свойства разрабатываемых пород, схемы ра­

боты, форма

и

размеры забоя, общая организация горных работ

и транспорта

в

карьере.

Различают теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность экскаватора.

Т е о р е т 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 экска­ ватора соответствует полному использованию его конструктивных возможностей:

 

От = 60Еп = ^ ^ ,

м3 /ч,

(117)

где

Е — геометрическая

емкость ковша

экскаватора,

м3 ;

 

п — конструктивное

расчетное число рабочих циклов в минуту;

іц

т — теоретическая

продолжительность рабочего

цикла, с.

Теоретическую продолжительность рабочего цикла определяют расчетным путем, исходя из конструктивных данных экскаватора, при высоте забоя, равной высоте расположения напорного вала, угле поворота 90° и разгрузке породы в отвал. Величина <?т указы­ вается в паспорте экскаватора.

о о ю о о о

Т е х н и ч е с к а я

п р о -

5 ! 5 ? ? S t 2

и з в о д и т е л ь н о с т ь

яв-

 

ляется максимально

возмож­

ГО СО 1П LO СО ной

для модели экскаватора

со о о г-^

при

непрерывной

работе

в

00 V? чр Ю СО

оосоююсо

КОНКретНЫХ Г0рН0-ГЄ0Л0ГИЧЄ-

^ Й с о 5 § 5

ских условиях. Она определя-

°-C D .v *a 51 0 .

ется с учетом свойств разра-

батываемых пород и пара-

смсомчгсо

метров забоя по

формуле

 

ГО со ч* in со vji об со оо со

СМ СМ СМ СОЮ

oq со •* in ^

SacQ?qco§

.

oeoseaoin

о со-с? т. со со о

СМГО СОCM -г*СО VP со

o q c o v r i n T ^

г~гооб об sj< СМ СМ СМ СО 4J<

О СО 00 го смcocoas об см -< чг" см

ГО СОЧГЮ С";

югооб о c~ см см см ч}чп

~

00 О ч? 4fin сосоїгію^;

СМ СМ СМ СО ч}<

ocqvijoqog см см см ° ю

2 S3; 2 to

00см смCO смVtJinNfсою ГО CM чн- >н t> •w CM CM CO CO

^оо^со^

^иііііІЗ

КгосогоЕЗ

тго

п

ЗбООЙ&Н

 

3

VTex —

ТІ

л м3

/ч,

*

 

 

Гц/С,

(118)

 

где kH коэффициентнапол-

 

нения ковша

экска-

 

ватора;

 

 

раз­

к Р — коэффициент

 

рыхления породы в

 

ковше

экскаватора;

£ц фактическая

про­

 

должительность ра­

 

бочего цикла в кон­

 

кретных

условиях,

 

СЄК

 

 

 

 

Продолжительность

рабо­

чего

цикла

одноковшовых

экскаваторов

при

надлежа-

щем

совмещении

операций

слагается из

продолжитель­

ности

черпания,

поворота к

месту

разгрузки,

разгрузки

и поворота

назад

в

забой.

г

 

"

 

 

Зависит она от типа экскава-

г

тора, свойств разрабатываеМЫХ ПОрОД, СХЄМ работы, Па­ раметров забоя, квалификации машиниста экскаватора и изменяется в широких пределах — от 20 до 80 сек (табл. 19).

Коэффициент наполнения ковша экскаватора равен отношению объема породы в ковше экскаватора к геометрической емкости ковша. Ве - личина его зависит от фи- зико-механических свойств

горных пород, а также от типа экскаватора, формы и размеров забоя, квалификации машиниста (табл. 20).

Т а б л и ц а 20

. Коэффициент наполнения конша одноковшовых экскаваторов (по Н. Г. Домбровскому)

Коэффициепт наполнения

ковша

Породы

 

механичес­

драглайнов

ких лопат

0,95—1,02

0,80-0,90

1,15-1,23

1,10-1,20

1,05-1,12

0,80-1,00

1,20-1,32

1,15-1,25

1,08-1,18

0,98-1,06

1,30—1,50

1,18—1,28

1,00-1,10

0,95-1,00

1,25—1,40

1,10—1,20

0,95—1,02

0,80-0,90

0,75-0,90 0,55-0,80

 

Коэффициент разрыхления представляет собой отношение объ­

 

ема породы

в разрыхленном состоянии к объему,

занимаемому

 

этой породой в массиве. Величина его зависит от свойств и степени

 

дробления горных пород при взрывных работах. При этом наиболь­

 

ший коэффициент разрыхления породы имеет место в момент напол­

 

нения ковша. При транспортировании породы коэффициент разрых­

 

ления уменьшается, а у породы, размещенной в отвал, он является

 

наиболее низким (табл. 21).

 

у

При расчете производительности экскаватора иногда применяют

 

коэффициент экскавации, который показывает степень использова­

 

ния емкости ковша Е относительно объема загружаемой в ковш

 

породы VK, обмеренной в массиве, и "равен отношению

коэффициента

 

наполнения

ковша к коэффициенту разрыхления породы:

Э к с п л у а т а ц и о н н а я

п р о и з в о д и т е л ь н о с т ь

определяется с учетом

использования

экскаватора

во времени

<?э =

• т- Т ^

 

м'/смену,

(120)

где Т — продолжительность рабочей

смены, ч;

 

г\ — коэффициент

использования

экскаватора во

времени.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 21

 

 

 

Коэффициент

разрыхления горных пород

 

 

 

 

 

 

 

(по Н. В. Мельникову)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент разрыхления

 

 

Породы

 

 

первона­

в вагоне

остаточный

 

 

 

 

 

 

 

чальный

Растительный

грунт,

торф

 

1,05-1,2

1,1—1,2

1,05-1,05

 

1,2—1,3

1,2-1,25

1,03-1,1

Лёссовидные суглинки, рыхлый влаж-

1,2-1,25

1,02—1,1

Жириая

глина,

тяжелый

 

1,15-1,3

суглинок,

 

 

крупный гравий,

лёсс естественной

 

 

влажности,

ломовая глпиа, суглинок

1,3

1,07—1,15

с щебнем

лёсс,

 

 

 

1,25-1,35

Отвердевший

мягкпй мергель,

 

 

Крепкий

мергель,

 

 

 

 

1,3-1,4

1,35

[1,1—1,2

трещиноватая ска­

1,4

1,1-1,25

листая

порода

 

 

 

при

1,3-1,5

Скала различной твердости

коли-'

 

 

честве кусков размером до 0,4—0,7 м

1,3-1.4

1,15-1,35

до 25%

 

 

 

 

кусков

1,25-1,5

То же, при количестве

разме­

1,4

1,2-1,4

ром до і м до 25%

 

кусков

1,45-1,55

То же, при количестве

разме­

1,6-1,8

1,4-1,6

ром до 1,7 м до

40%

 

 

1,6—1,8

Величина коэффициента использования экскаватора во времени зависит в основном от общей организации работ в карьере и опреде­ ляется по формуле

 

г і = Г ~ Г п р

,

(121)

где Тпр — продолжительность простоев

экскаватора

в -течение ра­

бочей смены,

ч.

 

 

Простои экскаватора

в течение смены делятся

на неизбежные

и устранимые. К первым относят простои, обусловленные технологи­ ческим процессом или конструктивными особенностями экскава­ тора: прием и сдача смены, смазка и профилактический ремонт экс­ каватора, очистка ковша, передвижка экскаватора, замена груже­ ных транспортных сосудов порожними, простои, связанные с про­ изводством взрывных работ, и т. п. Ко вторым относятся простои, вызванные организационными причинами: внеплановые ремонты, аварии,ожидание транспорта в течение более значительного времени, чем это предусмотрено нормами, и т. п.

Коэффициент использования экскаватора во времени будет максимальным при работе с разгрузкой в отвал или на конвейер, минимальным — при разгрузке в железнодорожный транспорт в тупиковом забое (табл. 22).

Т а б л и ц а 22'

Примерные значения коэффициента использования экскаватора во времени (по В. В. Ржевскому)

 

Способ подачи

Коэффициент

использования

экска­

Транспорт

ватора при

организации

работ

транспортных средств

средней

хорошей

 

 

Конвейерный

Поточный

0,7

0,9

Автомобильный

»

0,7

0,8

Железнодорожный

Тупиковый

0,6

0,7

Поточный

0,7

0,8

 

Тупиковый

0,5

0,7

Суточную (<?с у т ), месячную

мес)

и годовую гоп)

производи­

тельность экскаватора определяют по формулам:

 

(?сут =

<?э"см,

м3 /сутки;

(122)

<?мес = <?сут"суТ 1

м3 /месяц;

( 1 2 3 )

 

<?ГОД = <?С У Т Л Г , м3 /год,

( 1 2 4 )

где пш — число

рабочих

смен

в

сутки;

 

Гссут число

рабочих

суток

в

месяц;

 

N — число рабочих дней в году.

 

Количество рабочих смен в сутки определяется принятой органи­ зацией экскаваторных работ. При восьмичасовой смене может быть принята трехсменная или двухсменная работа в сутки. Обычно для мощных экскаваторов применяют трехсменную работу, для менее мощных и при сложной технологии горных работ — двухсменную.

Высокие технико-экономические показатели работы экскавато­ ров достигаются при организации ремонтно-подготовительной смены. В этом случае экскавацию горных пород производят в пер­ вые две смены, а в третью нерабочую для транспорта смену выпол­ няют различные ремонтно-подготовительные работы: профилакти­ ческий ремонт, переукладку железнодорожных путей, взрывные работы и т. п.

При расчете месячной производительности экскаватора учиты­ вают время, необходимое для текущего и среднего ремонта экска­ ватора. В зависимости от состояния ремонтной базы оно составляет от 2—3 смен до 2—5 суток.

При расчете производительности учитывают время, необходимое для годового ремонта экскаватора, составляющие от 20 до 70 суток, а также простои из-за праздничных и выходных дней, переводов экскаваторов из одного забоя в другой, климатических условий. В среднем экскаваторы находятся в работе 240—280 дней в году (табл. 23).

 

 

 

Т а б л и ц а 23

Среднегодовое число рабочих дней экскаваторов

 

 

(по I I . В.

Мельникову)

 

 

 

 

 

 

Число рабочих дней

 

Средне­

Число

в году

по

районам

Экскаваторы

годовое

празд­

 

 

 

число

ничных

 

 

 

 

дней в

и выход­

к

 

 

 

ремонте

ных дней

 

 

 

СЭ-Зу, ЭКГ-/,,6. ЭШ-4/40. ЭШ-5/45

38

60

253

256

263

ЭКГ-SH, ЭВГ-4И

43

60

247

250

259

ЭКГ-12,5, ЭШ-Ю/60, ЭВГ-G

53

60

242

245

247

ЭВГ-15

56

8

292

295

297

ЭШ-14/75, ЭШ-15/90, ЭШ-20/65

58

8

288

291

293

ЭВГ-3565, ЭШ-25/100

71

8

275

278

280

ЭШ-50/125, ЭШ-80/100

77

8

269

272

274

Средние фактические значения производительности экскаваторов на железорудных и марганцевых карьерах Украины приведены в табл. 24.

 

 

 

Т а б л и ц а 24

Годовая производительность

одноковшовых экскаваторов, тыс. мз

Экскаватор

 

Породы

мягкие

скальные

 

 

ЭКГ-4

(4,6)

1050-1120

730-850

ЭКГ-8

(8И)

1170-1300

1020—1100

ЭШ-15/90

3100-3400

ЭШ-25/1000

4000-4500

Максимальная годовая производительность экскаваторов зна­ чительно выше средней. Наибольшая годовая производительность экскаватора ЭКГ-4,6 на карьере ЮГОКа в 1968 г. составила на руде 1200 тыс. м 3 , против средней по карьеру 917 тыс. м3 .

Определяющими элементами передовых методов работы маши­ нистов экскаваторов являются:

тщательный уход за экскаватором и содержание его в исправном состоянии;

рациональное распложение экскаваторов в забое, обеспечива­ ющее быстрое наполнение ковша, минимальный угол поворота при разгрузке и наименьшее число передвижек экскаватора;

применение эффективных приемов черпания и совмещение во времени отдельных операций рабочего цикла.

§ 7. Типы многоковшовых экскаваторов Многоковшовые экскаваторы являются машинами, у которых

процесс выемки горных пород из массива

и их разгрузки происхо­

дит непрерывно. Они применяются

при

погрузке горных

пород

в железнодорожные вагоны или на

ленточные конвейеры, а

также

в комплексе с транспортно-отвальными мостами или конвейерными отвалообразователями при перевалке вскрышных пород в выработан­ ное пространство карьера. Сочетание экскаватора с конвейерами, транспортно-отвальным мостом или конвейерным отвалообразователем называется комплексом горнотранспортного оборудования непрерывного действия.

Многоковшовые экскаваторы по сравнению с одноковшовыми более экономичны в работе и позволяют значительно повысить производительность труда. Однако применение их, в отличие от одноковшовых экскаваторов, эффективно только при разработке некрепких пород: песков, глин, мергелей, бурых углей, бокситов, фосфоритов и др.

По-конструкции рабочего оборудования многоковшовые экска­

ваторы делятся на цепные и роторные.

 

Рабочее оборудование

ц е п н ы х

м н о г о к о в ш о в ы х

э к с к а в а т о р о в (рис.

124) состоит

из ряда ковшей-черпаков,

укрепленных на бесконечной цепи и движущихся по черпаковой раме, которая шарпирно соединена с корпусом экскаватора и служит направляющей опорой для бесконечной черпаковой цепи. Наклон рамы регулируется опусканием или подъемом подвесного каната.

При работе экскаватора порода забирается ковшами, находящи­ мися на нижней ветви черпаковой цепи, прижатой к забою весом рамы. Наполненные черпаки поднимаются к верхнему приводному барабану и разгружаются в бункер, откуда порода поступает в ва­ гоны или на разгрузочный конвейер.

Расстояние между двумя смежными ковшами на черпаковой цепи называется черпаковым шагом. Он измеряется числом промежуточ­ ных холостых звеньев и бывает четырех-, шести-, восьми- и одиннадцатизвенным. При разработке рыхлых, легкоэкскавируемых и свободно разгружаемых пород черпаки располагают чаще. Для нали­ пающих и трудноэкскавируемых пород применяют восьмиили реже одиннадцатизвенную черпаковую цепь.

К цепным многочерпаковым экскаваторам относятся также скребково-черпаковые и фрезерно-черпаковые экскаваторы, предназ­ наченные Для разработки более плотных пород. Первые отличаются на­ личием в рабочем органе двух одновременно действующих цепей — скребковой, снабженной зубьями для отделения породы от забоя, и черпаковой, на которой укреплены черпаки. .Вторые разрушают .. породу в забое специальными вращающимися фрезами, укреплен­

ными на черпаковой раме. Скатывающаяся к подошве уступа

порода

подбирается черпаками и перемещается к погрузочному

бун­

керу.

 

17 Заказ 50

257

Мощные экскаваторы на рельсовом ходу разгружаются на кон­ вейер или в вагоны, которые поступают под погрузку через специаль­ ные проезды под корпусом экскаватора. Таких проездов бывает один или два и соответственно экскаваторы называют одноили двухпортальными. Двухпортальные экскаваторы имеют двухколейный путь, что позволяет упростить подачу составов под погрузку.

Экскаваторы на гусеничном ходу и частично малые модели экска­ ваторов на рельсовом ходу имеют разгрузочную консоль, с помощью которой осуществляется боковая погрузка в транспортные сосуды. Разгрузочная консоль может поворачиваться на НО—130°, что поз­ воляет сократить объем путепередвижных работ.

Привод цепных экскаваторов обычно электрический. Напряжение основных двигателей 3000 и 6000 в, остальных — 380 в. Дизельный привод применяют только на экскаваторах небольших моделей.

Черпаковая рама у цепных экскаваторов бывает жесткая, без планирующего звена или с планирующим звеном, и многошарнир­ ная. Экскаваторы с жесткой рамой применяют для валовой выемки, с многошарнирной — для селективной.

Планирующие звенья, располагаемые в конце рамы (при нижнем черпании) и в начале (при верхнем), используют для уборки гребней и планировки площадок. Их можно устанавливать горизонтально или по оси рамы для ее удлинения.

В зависимости от емкости черпаков цепные экскаваторы делят на траншейные (канавокопатели) с черпаками емкостью менее 100 л, малой мощности (до 300 л), средней мощности (300—600 л), мощные (600—1000 л) и весьма мощные (более 1000 л).

Наибольшее распространение на карьерах получили экскава­ торы средней мощности и мощные с нижним черпанием на рельсовом ходу. Малые модели применяют главным образом на добыче глин, песков и на вспомогательных горных работах.

Рабочим органом р о т о р н ы х э к с к а в а т о р о в явля­ ется роторное колесо с черпаками, укрепленное на конце стрелы экскаватора. При вращении роторного колеса черпаки срезают в забое стружку породы и наполняются, а затем при достижении верхнего положения разгружаются, и порода поступает на конвейер, расположенный на стрелке экскаватора сбоку от роторного колеса.

Роторные экскаваторы отличаются от цепных меньшим весом и более низкими эксплуатационными раходами при равной производи­ тельности, а также большим радиусом действия и повышенным

режущим усилием на зубьях черпаков,

что позволяет применять

их при разработке более плотных горных

пород.

Емкость черпаков у современных роторных экскаваторов изме­ няется от 40 до 4000 л, производительность их достигает 100 тыс. м 3 в сутки. Диаметр роторного колеса составляет 2,5—18 м, скорость вращения его 1—5 м/сек.

Число черпаков на роторном колесе изменяется в зависимости от свойств разрабатываемых пород от 6 до 12. При разработке нали­ пающих рыхлых пород применяют роторные колеса с меньшим

17*

259