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

аккумуляторного хозяйства; по сравнению с контактными — отсут­ ствие блуждающих токов и истирания приемника энергии и энергоподводящей сети. К недостаткам этого типа электровоза следует отнести более сложное устройство электровоза, опасность искрообразованпя в оболочках обычных силовых кабелей и между дета­ лями металлической крепи выработок.

Одной из основных характеристик электровоза является сцепной вес, т. е. вес, приходящийся на ведущие оси. В настоящее время на большинстве горнодобывающих предприятий применяют электро­ возы сцепным весом 14, 20, 25 и 35 тс.

У рудничных электровозов различают механическое оборудова­ ние: рама, колесные пары с буксами, тяговые передачи, рессорное подвешивание, тормозная и песочная системы; электрическое обо­ рудование: электродвигатели, аппаратура управления, питание и защита двигателей, токоприемники (в контактных электровозах), осветительная арматура и аккумуляторная батарея (в аккумуля­ торных электровозах).

Вкачестве тяговых двигателей на рудничных электровозах установлены электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением. Они обеспечивают большой пусковой момент, имеют высокую перегрузочную способность, малую чувствительность к ко­ лебаниям напряжения в сети. В рудничных электровозах обычно применяют индивидуальный привод, т. е. каждую ось вращает отдельный двигатель.

Ваккумуляторных электровозах для батарей применяют ще­ лочные аккумуляторы, в которых в качестве электролита служит 20%-ный раствор гидроокиси калия КОН или натрия NaOH .

На горнодобывающих предприятиях страны для подземной откатки грузов применяют следующие типы рудничных вагонеток (рис. 7): с глухим неопрокидным кузовом (а), с опрокидным кузовом (б), саморазгружающиеся через боковую откидную стенку (в), с от­ кидным днищем.

Основными элементами конструкции грузовых вагонеток явля­ ются рама, скаты, кузов, сцепные устройства и буфера.

Рама представляет собой несущую конструкцию. Ее изготовляют из двух продольных швеллеров специального профиля. Рама с полу­ скатами может соединяться жестко или при помощи резиновых амортизаторов. В большегрузных глухих рудничных вагонетках рама опирается на полускаты через рессорные пружины, что смяг­ чает удары при движении и равномерно распределяет нагрузку от колес на рельсы. Кузов вагонетки изготовляют из стальных листов толщиной 5—6 мм. С рамой его соединяют жестко (глухие вагонетки) или шарнирно.

Т а б л и ц а 1

Техническая характеристика рудничных вагонеток

вагонеток следует отнести громоздкость и высокую стоимость обору­ дования для их разгрузки.

Вагонетки с глухим кузовом разгружают в круговом опрокиды­ вателе ОПЭ-2. Он представляет собой ротор, вращающийся от при­ водных фрикционных катков. Вагонетки по две или по одной, в зави­ симости от размеров ротора, подают электровозом в опрокидыватель. Руда разгружается в бункер при круговом вращении ротора. К концу полного оборота ротор останавливают, и операции по разгрузке состава повторяют.

Конструкция опрокидывателя ОПЭ-2 позволяет электровозу проходить через ротор, что исключает дополнительные маневровые операции электровоза и ускоряет разгрузку составов.

Для разгрузки рудничных вагонеток с откидной стенкой при­ меняют пневматические или гидравлические опрокидыватели. На рис. 8 показан пневматический опрокидыватель ОУП. Он состоит из двух опрокидывающих цилиндров 1 со штоками 2. В нерабочем

положении опрокидывающие цилиндры отведены от рельсового пути в положение 6. При разгрузке вагонетки подающий цилиндр 4 устанавливает опрокидывающие цилиндры в положение, удобное для захвата крюком 3 втулки кузова вагона. При подаче воздуха в цилиндр штоки опрокидывают кузов вагонетки на 50°, одновре­ менно откидывается боковая стенка, и руда высыпается в бункер. Для удерживания рамы вагона в нормальном положении на опроки­ дывателе имеется крюк 5.

Рис. 8. Пневматический опрокидыватель ОУП.

По сравнению с круговыми, пневматические и гидравлические опрокидыватели имеют более простую конструкцию и менее гро­ моздки.

Вагонетки с опрокидным кузовом разгружают вручную наклоном кузова. К недостаткам этих вагонеток относят высокое расположение центра тяжести, большой вес и необходимость применения ручного труда при разгрузке.

Вагонетки с откидными днищами разгружают при протягивании состава над приемным бункером. Дно таких вагонеток состоит из трех откидывающихся секций. При подходе вагонетки к приемному бункеру установленный возле рельсового пути упор поднимает вверх рычаг и откидывает защелку первой секции, которая, пово­ рачиваясь вокруг оси, освобождает конец второй секции; последняя, поворачиваясь вокруг оси, освобождает конец третьей секции. После разгрузки вагонетки секции закрываются в обратном порядке при набеганиина уложенный между рельсами брус.

Достоинством вагонеток с откидными днищами является быстрая и автоматическая разгрузка состава, не требующая никаких меха­ низмов. Недостаток — сложность конструкции, меньшая надежность работы по сравнению с вагонетками с глухим кузовом и необхо­ димость подачи вагонеток для разгрузки всегда одной стороной.

Особую группу составляют самоходные вагоны, которые в по­ следние годы начали применять на отечественных горных пред­ приятиях.

Для проходческих работ институтом Гипрорудмаш создан само­

40 м. Для транспортировки горной массы из очистных и проход­ ческих забоев применяется самоходный вагон ВС-20Д с дизельным приводом.

Применение самоходных вагонов на проходческих и очистных работах с каждым годом расширяется, так как это один из резервов увеличения производительности труда при некоторых системах разработки.

§ 5. Скреперная доставка руды

Основным видом транспорта полезного ископаемого на очистных и нарезных работах в горнорудной промышленности является скреперная доставка.

Скреперная установка состоит из ковша, называемого скрепером, рабочего и холостого канатов, скреперной лебедки и концевого скреперного блока.

При рабочем ходе рабочий канат наматывается на барабан ле­ бедки, в результате чего скрепер с зачерпнутой рудой перемещается по выработке в направлении скреперной лебедки. Холостой канат в это время сматывается со второго барабана лебедки. При холостом ходе рукоятками тормозных лент разъединяют барабан рабочего каната и вал лебедки, в результате чего холостой канат наматывается на барабан лебедки и перемещает скрепер в направлении забоя. Затем вновь переключают рукоятки тормозных лент и следует рабочий ход скреперной установки.

В широких забоях применение обычных двухбарабанных лебедок нецелесообразно, так как при этом необходимо часто переносить концевой скреперный блок. Этого недостатка лишены трехбарабанные лебедки, два холостых каната которых позволяют направлять скрепер в любой участок площади забоя.

Основным элементом скреперной установки, определяющим еепроизводительность, является скрепер. Скреперы изготовляют свар­ ными, клепаными и литыми. В отечественной горной промышлен­ ности широко применяют литые скреперы (рис. 9, а). Они более производительны, имеют низкую стоимость и значительно экономич­ нее сварных и клепаных скреперов. В -зависимости от физико-

механических свойств руды и породы применяют гребковые, ящичные и гребково-ящичные скреперы.

Гребковые скреперы хорошо внедряются в руду, но хуже удержи­ вают ее при движении, гребково-ящичные скреперы несколько хуже внедряются в руду, но лучше удерживают ее при движении.

Тяжелые гребковые скреперы при холостом ходе перемещают впереди себя значительный объем руды. Этого недостатка лишены шарнирно-складывающиеся скреперы (рис. 9, б), у которых задняя стенка при холостом ходе складывается, уменьшая этим сопроти­ вление движению.

Для транспортирования хорошо разрыхленных пород с относи­ тельно небольшим насыпным весом применяют ящичные скреперы.

Канаты скреперных лебедок должны иметь хорошую гибкость и высокую степень устойчивости на истирание. Для их изготовления

Рис. 9. Рудничные скреперы:

1 — корпус скрепера; 2 — съемная зубчатая гребенка; 3 — серьга.

применяют стальную проволоку диаметром 0,6—1,1 мм. Чаще всего применяют канаты диаметром 12,5; 14; 17,5; 25 мм.

Для перегиба хвостового каната в забое и его движения при­ меняют концевые скреперные блоки. В зависимости от способа скреперования и условий доставки применяют блоки различных типов. Они должны быть относительно легкими и прочными, не заклинивать канат, пропускать по ручью канат с узлами. В забое скреперные блоки прикрепляют к распорным стойкам или штырям, закладываемым в шпур.

§ 6. Конвейерный транспорт

Конвейерный транспорт широко применяют при разработке пластовых месторождений и россыпей (уголь, марганец, золото). В горнорудной промышленности конвейеры используют для доставки полезного ископаемого по очистному пространству, транспортиро­ вания его как по горизонтальным, так и по наклонным выработкам.

Для доставки руды из очистных забоев применяют скребковые, пластинчатые, качающиеся и вибрационные конвейеры. При зна­ чительных запасах руды и длине доставки более 18 м наиболее

Для доставки руды по аккумулирующим выработкам применяют ленточные, пластинчатые и ленточно-цепные конвейеры. Из очистных забоев руду доставляют скреперами, а также вибрационными и ка­ чающимися питателями.

Вибрационный питатель состоит из желоба, подвешенного на эластичных подвесках с упругими элементами в виде пружин или резиновых пакетов. К днищу желоба жестко крепят вибратор с вмонг тированным или вынесенным приводом. В месте подачи горной массы на ленту устанавливают направляющие пластины, армированные резиновой полосой. При включении вибратора руда сползает по наклонному днищу на ленту конвейера.

Для транспортирования полезного ископаемого по магистральным и наклонным выработкам применяют ленточные конвейеры. Такая схема транспорта характерна для подземной разработки россыпных месторождений Якутии и Магаданской области. В горнорудной промышленности накоплен большой опыт применения ленточных конвейеров для транспортирования полезного ископаемого по на­ клонным выработкам. В Кривбассе построена крупнейшая в мировой практике шахта № 2 им. Артема на руднике им. Кирова с кон­ вейерным подъемом руды производительностью 14 млн. т руды в год. На поверхность руду подают конвейером с шириной ленты 2000 мм при скорости движения 3,5 м/сек.

Рудничная подъемная установка предназначена для подъема полезного ископаемого и пустой породы, а также для спуска и подъ­ ема людей, оборудования и материалов.

Подъемные установки бывают бадьевые, клетевые, скиповые и скипо-клетевые. Бадьевой подъем применяют при проходке и углубке стволов шахт. Остальные типы подъемных сосудов применяют при эксплуатации месторождений.

Современная шахта оборудована минимум двумя подъемами — главным и вспомогательным. Главный, или скиповой, подъем пред­ назначен для выдачи полезного ископаемого из шахты, вспомога­ тельный, или клетевой, подъем выполняет все перечисленные выше функции.

Подъемная установка (рис. 10, а) состоит из подъемной машины 1, надшахтного копра 2, направляющих шкивов 3, подъемных ка­ натов 4 и подъемных сосудов 5. Скиповая подъемная установка,

кроме того, включает в себя опрокидыватель с бункером, дозаторное устройство и приемный бункер на поверхности.

Подъемная машина состоит из привода и органа навивки каната. В качестве привода применяют асинхронные двигатели мощностью до 700 квт. Органы навивки каната бывают постоянного радиуса и переменного. К установкам с постоянным радиусом навивки относятся подъемные машины с цилиндрическими барабанами и ма­ шины со шкивами трения.

Рис. 10. Подъемные установки.

К установкам с переменным радиусом навивки относятся подъемные машины с коническими и бицилиндроконическими барабанами. Такая форма барабанов позволяет частично или полностью ликви­

50 т) применяют многоканатный подъем. Орган навивки многоканат­ ной подъемной машины выполнен в виде многожелобчатого шкива трения 6 (рис. 10, б), называющегося барабаном трения. Подъемные сосуды 7 подвешивают на нескольких канатах 8, что позволяет уменьшить диаметры канатов и барабанов подъемных машин. Не­ большой вес машины позволяет устанавливать ее непосредственно на копре. Многоканатный подъем более безопасен, чем одноканатный, так как меньше вероятности одновременного обрыва всех канатов,

В Криворожском железорудном бассейне шахта «Гигант-Глу­ бокая» с годовой производственной мощностью 7,4 млн. т имеет

восьмпканатную подъемную установку с 50-тонными скипами. На шахте «Гвардейская» подъемная установка имеет четыре головных каната при грузоподъемности скипа 25 т и обеспечивает произво­ дительность 5,5 млн. т руды в год.

мощности их используют и для главного подъема. Неопрокидные клети имеют один или два этажа и в зависимости

от этого состоят из двух пли трех клепаных рам, связанных между собой вертикальными стойками из швеллеров и уголков. На полу клети укладывают стальные листы с прикрепленными к ним рельсами.

Вагонетки в клети удерживаются стопорами. Крыша клети откидная для удобства транспортирования длинных предметов. На короткие стороны клети навешены открываемые внутрь двери, запираемые снаружи затворами.

Подъемный канат соединяется с клетью прицепным устройством, состоящим из стержня и коуша. Коуш с клетью соединяется также предохранительными цепями.

Направляющие шкивы устанавливают на копре для направления канатов в стволе. Шкивы малых размеров (до 4 м) изготовляют литыми чугунными со спицами велосипедного типа. Крупные шкивы имеют штампованный пли литой обод со спицами-швеллерами. Для уменьшения износа шкива и подъемного каната внутреннюю по­ верхность обода футеруют деревом или другими материалами.

Копры поддерживают направляющие шкивы и воспринимают нагрузку от натяжения подъемных канатов. Изготовляют их из дерева, стали и железобетона. Наиболее широко распространены металлические копры. Для многоканатного подъема строят железо­ бетонные копры башенного типа, на которых располагают подъемные машины.

РАЗДЕЛ I I

ПРОВЕДЕНИЕ И КРЕПЛЕНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Г л а в а I V

ГОРНОЕ ДАВЛЕНИЕ И МАТЕРИАЛЫ РУДНИЧНОЙ КРЕПИ

§ 1. Основы механики горных пород и горное давление

Горные породы земной коры под воздействием веса вышележащих толщ находятся в состоянии напряженного равновесия. Это объ­ ясняется тем, что породы нетронутого горными работами массива земной коры не могут перемещаться или изгибаться без влияния каких-либо внешних воздействий.

При проведении горной выработки в таком массиве происходит сложное перераспределение напряжений во времени и пространстве. Эти новые напряжения вызывают деформацию горных пород, окру­ жающих выработку. В зависимости от величины и характера распре­ деления напряжений и прочности окружающих пород, обнаженные породы могут приходить в новое состояние равновесия без разру­ шений и с разрушениями. В первом случае выработку можно со­ держать без крепления, во втором случае ее необходимо крепить. Рудничная крепь, препятствуя обрушению горных пород, будет воспринимать на себя горное давление.

Горным давлением называют механическое воздействие на руд­ ничную крепь со стороны окружающих выработку горных пород в результате их деформации.

Величина и характер проявления горного давления зависят от многих факторов, основными из которых являются: физикомеханические свойства горных пород; формы и размеры поперечного сечения выработки; глубина расположения выработки относительно земной поверхности; конструкция и материал рудничной крепи; способ и скорость проведения выработки; наличие выработанных пространств вблизи рассматриваемой выработки.

§ 2. Горное давление в горизонтальных и наклонных выработках

Изучению горного давления посвящены работы многих оте­ чественных и зарубежных ученых. Наиболее известными являются гипотезы горного давления профессоров М. М. Протодьяконова и П. М. Цимбаревича.