Производственная безопасность безопасность эксплуатации горного оборудования. Практикум

Практическая работа №  6 ИЗУЧЕНИЕ УСЛОВИЙ ВОЗНИКНОВЕНИЯ

ОПАСНОСТЕЙ И ВРЕДНОСТЕЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА КАРЬЕРАХ (КАРЬЕРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ)

Цель работы – освоение теоретических и практических навыков определения условий возникновения опасностей и вредностей при эксплуатации добычного оборудования на карьерах (карьерных экскаваторов).

6.1.  Общие теоретические положения

Классификация карьерных экскаваторов

По конструкции экскаваторы подразделяются на прямые и обратные мехлопаты [10].

Прямые мехлопаты (с обычным оборудованием) характеризуются большим усилием копания, что позволяет эффективно применять их для выемки мягких, плотных и разрушенных пород и погрузки в средства цикличного транспорта, на конвейер или отсыпки в отвал. Несущая способность пород должна позволять размещать экскаватор на нижней площадке уступа.

Универсальные экскаваторы строительного типа с вместимостью ковша 0,5–2 м3 можно применять для выемки песчаных, мягких и мелкоразрушенных пород на карьерах мощностью 0,5– 2 млн м3/год по горной массе, а также на более крупных карьерах при раздельной выемке маломощных залежей. Погрузка нижняя.

Карьерные механические лопаты (вместимость ковша – 2–25 м3) применяют для выемки мягких и разрушенных пород на карьерах любой мощности. Как правило, следует предусматривать нижнюю погрузку. Для верхней погрузки должны применяться карьерные мехлопаты с удлиненным рабочим оборудованием. При этом следует учитывать, что их производительность при эквивалентной вместимости ковша с мехлопатами обычного типа на 20–40 % меньше.

51

Вскрышные мехлопаты (вместимостью ковша до 100 м3), как правило, следует применять для непосредственной перевалки мягких плотных или разрыхленных вскрышных пород в выработанное пространство. Отработку целесообразно предусматривать сквозными продольными заходками торцовым забоем. Модели с вместимостью ковша до 15 м3 можно применять для выемки с верхней и нижней погрузкой в транспортные средства как при проведении траншей, так и при отработке уступов в период эксплуатации. При вместимости ковша до 15 м3 допускается их использование для погрузки.

Обратные мехлопаты применяют в тех же условиях, что и прямые мехлопаты, при выемке породы ниже уровня установки экскаватора.

Более совершенным видом выемочно-погрузочных машин цикличного действия являются гидравлические экскаваторы. Они выгодно отличаются от традиционных механических лопат более широким диапазоном энергосиловых, кинематических и технологических возможностей.

Использование карьерных гидравлических экскаваторов в известной мере позволяет избежать жесткой зависимости параметров отрабатываемых забоев от линейных характеристик выемочно-по- грузочных машин, так как в этом случае появляется возможность осуществлять как послойную отработку высоких забоев, так и эффективно реализовать режимы управляемого обрушения пород.

При использовании карьерных гидравлических экскаваторов представляется возможной безвзрывная отработка литотипов с пределом прочности на сжатие до 40 МПа, что практически вдвое расширяет область безвзрывных технологий по сравнению с возможной сферой применения традиционных мехлопат.

Характерно, что и при отработке предварительно разупрочненных массивов более крепких пород величина энергопотребления при эксплуатации карьерных гидравлических экскаваторов примерно на 30 % меньше, чем при работе мехлопат типа ЭКГ.

Гидравлические экскаваторы позволяют осуществлять послойную отработку пород, что создает предпосылки к эффективному управлению технологическими параметрами систем разработки в изменяющейся горнотехнической обстановке вне зависимости от линейных параметров применяемой выемочно-погрузочной

52

техники. Но при этом, к сожалению, не устраняется необходимость опережающего буровзрывного рыхления массивов крепких пород, а в забойной части сохраняется цикличный характер производства работ, даже в том случае, если одноковшовые гидравлические экскаваторы сопряженно эксплуатируются с самоходными дробильно-перегрузочными агрегатами в схемах с полной конвейеризацией транспорта.

Наряду с карьерными гидравлическими экскаваторами ЭГ (прямая лопата) применяют экскаваторы ЭГО (обратная лопата).

Драглайны можно применять для экскавации мягких пород, а модели с ковшом вместимостью 10 м3 и более – для мелко- и среднеразрушенных пород. Разработка крупноразрушенных пород драглайнами нецелесообразна.

Основной тип забоя драглайна – торцевой. Возможные параметры забоя зависят от места расположения драглайна и связанного с этим способа черпания.

При выемке с нижним черпанием драглайн располагают на кровле уступа (развала) вне призмы возможного обрушения.

Верхнее черпание эффективно только у драглайнов с ковшами вместимостью 10–15 м3 и более. Однако производительность при верхнем черпании меньше, чем при нижнем черпании.

Мощный драглайн можно располагать и на промежуточной площадке, отрабатывая две заходки подуступов верхним и нижним черпанием.

Драглайны с ковшами вместимостью 6–10 м3 можно применять и для погрузки породы в транспортные средства.

Выемка мягких пород может предусматриваться мощными драглайнами с вместимостью ковша 8–20 м3 с нижним черпанием и разгрузкой в насыпь (навал) на кровле уступа, откуда погрузку породы в транспортные средства ведут мехлопатами.

При наличии бункера-перегружателя мощные драглайны могут вести погрузку на конвейер, в железнодорожные вагоны или средства гидротранспорта.

При применении драглайнов для разработки песчаных пород в подводных забоях уменьшается угол откоса забоя и, следовательно, возможная его высота, а также интенсивно обрушается надводная часть забоя, что обусловливает частые передвижки экскаватора.

53

Размещение драглайнов возможно на грунтах с малой несущей способностью.

Технические характеристики отечественных и зарубежных экскаваторов приведены в приложении.

Одноковшовые карьерные колесные погрузчики предназначены для выемки мягких пород непосредственно из массива, механически разрушенной или взорванной породы. Они используются

вкачестве выемочно-погрузочного оборудования, как правило,

всочетании с автомобильным транспортом и выемочно-погрузоч- но-транспортного оборудования для доставки пород к рудоспускам, дробильным агрегатам, транспортным средствам.

Наиболее широко применяются неповоротные большегрузные колесные фронтальные карьерные погрузчики с передней разгрузкой ковша вместимостью 7,65–9,2 м3.

Современные карьерные погрузчики могут нормально работать, конкурируя по эффективности с экскаваторами с вместимостью ковша до 12 м3, в комплексе с автосамосвалами грузоподъемностью до 91–170 т. Помимо моделей со стандартной стрелой крупнейшие фирмы выпускают погрузчики с удлиненной стрелой, обеспечивающей возможность работы с автосамосвалами грузоподъемностью до 350 т. При этом для погрузки пород с одинаковой плотностью при увеличении высоты разгрузки ковша

вавтосамосвал на 18,4–27,4 % номинальная грузоподъемность погрузчика снижается соответственно на 20–30 %.

Структурные особенности технологических схем горных работ с использованием карьерных погрузчиков и области их применения во многом определяются конкретными горнотехническими условиями разработки месторождений, а также горным и транспортным оборудованием.

Многоковшовые цепные экскаваторы предназначены для разработки мягких горных пород. Наиболее благоприятная область их применения – разработка песчано-глинистых пород, а также бурых углей с удельным сопротивлением копанию до 0,6–0,7 МПа. Цепные экскаваторы имеют теоретическую производительность от 300–400 до 6000 м3/ч, массу – от 200–300 до 5000 т.

Тип ходового оборудования (рельсовый или гусеничный) определяет способ отработки забоя: фронтальный – при рельсо-

54

вом ходовом оборудовании и торцевой – при гусеничном. Возможна отработка забоя и комбинацией этих способов.

Цепными экскаваторами забой можно отрабатывать как верхним, так и нижним черпанием.

Торцевой забой, типичный для многоковшовых поворотных экскаваторов на гусеничном и шагающем ходу, отрабатывают обычно многорядными серповидными параллельными или веерными стружками с одной точки стояния экскаватора при повороте его ковшовой рамы.

Высота уступов (забоев), разрабатываемых цепными экскаваторами, зависит от длины их ковшовых рам и углов откоса уступов; обычно она не превышает 30 м при верхнем черпании и 40 м – при нижнем. Нижнее черпание целесообразно применять при плотных глинистых породах.

Экскаваторы с жесткими рамами без планирующего звена следует применять для валовой выемки однородных пород верхним и реже нижним черпанием, экскаваторы со свободно провисающей ковшовой цепью – для разработки мягких пород с включениями валунов (размером 200–250 мм при вместимости ковшей более 600 л). Планирующие звенья (в конце рамы при нижнем черпании и в начале – при верхнем) применяют для планировки площадок, уборки гребней и т.п.; их длина – 2–6 м. Для раздельной выемки следует применять многошарнирные рамы. Для раздельной выемки горизонтальных или пологих пластов сложного строения можно применять цепные неповоротные экскаваторы с многошарнирными телескопическими ковшовыми рамами. При невыдержанном залегании пластов для их раздельной выемки целесообразно применять поворотные экскаваторы с многошарнирными рамами.

Роторные экскаваторы можно использовать для разработки плотных и мерзлых пород и ведения селективной выемки. Область их эффективного применения ограничивается физико-меха- ническими свойствами разрабатываемых пород, климатическими условиями, целесообразной производительностью по вскрыше или добыче.

Производительность экскаваторов колеблется от 200 до 19 000 м3/ч по разрыхленной горной массе. Нижняя граница целесообразного применения роторных экскаваторов определяется

55

его технологическим назначением и видом транспорта горных пород. У добычных роторных экскаваторов эта граница составляет 500–600 м3/ч при использовании автомобильного и железнодорожного транспорта. При работе добычных и вскрышных роторных экскаваторов с конвейерным транспортом нижняя граница целесообразного применения таких комплексов оценивается

в3500–4000 м3/ч.

Вотечественной практике принята следующая градация карьерных роторных экскаваторов по их номинальной теоретической производительности, м3/ч:

По назначению роторные экскаваторы разделяются на добычные и вскрышные.

Добычные роторные экскаваторы производительностью 500–5000 м3/ч наиболее целесообразно применять при разработке угольных месторождений. Их применение обеспечивает регламентированную для энергетических углей крупность (до 300 мм), сокращает или устраняет буровзрывные работы, улучшает дозированную загрузку железнодорожных вагонов.

Вскрышные роторные экскаваторы целесообразно применять главным образом при мягких вскрышных породах в сочетании с конвейерным транспортом. Такие экскаваторы выпускаются производительностью от 500 до 11 000 м3/ч и удельным усилием копания 1,15 МПа.

Большинство роторных экскаваторов имеют невыдвижную стрелу, что требует перемещения машины при образовании каждой новой стружки.

Преобладающий тип ходового оборудования – гусеничный: двухгусеничный и трехопорный многогусеничный. Первый тип ходового оборудования характерен для машин массой до 1000– 1200 т, второй тип – для более тяжелых машин. Новокраматорским машиностроительным заводом применительно к экскаваторам массой более 2–3 тыс. т создано шагающе-рельсовое ходовое оборудование, которое по сравнению с многогусенич-

56

ным обеспечивает значительное повышение маневренности машины, уменьшение максимальных удельных давлений на грунт в 1,5–2,5 раза.

По конструкции разгрузочного устройства различают три основных типа роторных экскаваторов.

1.  С разгрузочной консолью, расположенной на поворотной платформе экскаватора и имеющей ось поворота, совпадающую

сосью поворота верхней части экскаватора с разгрузочной консолью, расположенной на нижней раме экскаватора. Такие экскаваторы имеют меньшую массу, требуют меньшую ширину рабочих площадок, более маневренны.

2.  С отдельно расположенным разгрузочным устройством, связанным с экскаватором телескопическим соединительным мостом. Такая конструкция позволяет отрабатывать на один транспортный горизонт суммарную высоту уступа, превышающую номинальную высоту черпания самого роторного экскаватора.

Оригинальная компоновка роторного экскаватора (так называемый роторный экскаватор с верхней погрузкой) разработана специалистами Новокраматорского машиностроительного завода. Экскаватор обеспечивает погрузку горной массы на транспортные средства (конвейеры), расположенные на кровле разрабатываемого уступа, выполняя функции экскаватора с нижним черпанием.

Технические характеристики отечественных и зарубежных роторных экскаваторов приведены в приложении.

Забой роторного экскаватора может быть продольным (фронтальным) или торцевым.

Фронтальный забой характерен для роторных экскаваторов на рельсовом ходу, а также при раздельной выемке.

Торцевой забой типичен для роторных экскаваторов на гусеничном и шагающе-рельсовом ходу. Отработку его производят

снепрерывным поворотом роторной стрелы в горизонтальной плоскости и периодическим – в вертикальной плоскости. Узкий торцевой (боковой) забой применяется в основном при раздельной выемке. При наличии соединительного моста или перегружателя панель включает ряд параллельных заходок, отрабатываемых при постоянном положении транспортных коммуникаций (конвейера или железнодорожных путей) вдоль фронта уступа.

57

Мероприятия по безопасности при ведении экскаваторных работ

Эксплуатируемые экскаваторы должны быть в исправном состоянии и иметь действующие сигнальные устройства, тормоза, освещение, противопожарные средства, исправную защиту от переподъема. Все доступные движущиеся части оборудования должны быть ограждены, изменения конструкций ограждений, площадок и входных трапов не должны производиться в период ремонтов без согласования с заводом-изготовителем и не должны ухудшать безопасность обслуживающего персонала.

Исправность машин должна проверяться ежесменно машинистом, еженедельно – механиком участка и ежемесячно – главным механиком или его заместителем. Результаты проверки должны быть записаны в специальном журнале.

Работа на неисправных машинах запрещается. Каждый экскаватор должен вести работы в соответствии с паспортом забоя, утвержденным главным инженером. В паспорте забоя должны быть указаны допустимые размеры рабочих площадок, берм, углов откоса, высота уступа, расстояние от горного и транспортного оборудования до бровок уступа и порядок подъезда транспорта к экскаватору.

Экскаваторы должны располагаться на уступе карьера или отвала на твердом выровненном основании с уклоном, не превышающим допустимого техническим паспортом экскаватора. Во всех случаях расстояние между бортом уступа, отвала или транспортными сосудами и контргрузом экскаватора должно быть не менее 1 м.

При работе экскаватора его кабина должна находиться в стороне, противоположной забою. В отдельных случаях (устройство съездов, зарезка уступов), когда по ряду причин не представляется возможным выполнение этого требования, работа экскаватора согласовывается с органами горного надзора.

Экскаваторы с ковшом вместимостью 8 м3 и более, учитывая высокое расположение кабины, могут работать при любом расположении экскаватора по отношению к забою.

Не допускается работа экскаваторов под «козырьками» или навесами уступов.

58

Передвижение экскаватора должно производиться по сигналам помощника машиниста, при этом должна быть обеспечена постоянная видимость между машинистом экскаватора и его помощником. Для шагающих экскаваторов допускается передача сигналов от помощника к машинисту через третьего члена бригады.

При передвижении экскаватора по горизонтальному пути или на подъем его ведущая ось должна находиться сзади, а при спусках с уклона – впереди. Ковш должен быть опорожнен и находиться не выше 1 м от почвы, а стрела должна устанавливаться по ходу экскаватора.

При движении шагающего экскаватора ковш должен быть опорожнен, а стрела установлена в сторону, обратную направлению движения экскаватора.

При движении экскаватора на подъем или при спуске должны предусматриваться меры, исключающие самопроизвольное скольжение.

При погрузке экскаваторами в железнодорожные вагоны и разгрузке их на экскаваторных отвалах поездная бригада должна подчиняться сигналам машиниста экскаватора, подаваемым в соответствии с сигналами, установленными при эксплуатации железнодорожного транспорта.

При погрузке в средства автотранспорта машинистом экскаватора должны подаваться сигналы начала и окончания погрузки.

При погрузке в средства автомобильного и железнодорожного транспорта машинистом экскаватора должны подаваться сигналы: «стоп» – один короткий; сигнал, разрешающий подачу транспортного средства под погрузку, – два коротких; начало погрузки – три коротких; сигнал об окончании погрузки и разрешении отъезда транспортного средства – один длинный.

Таблица сигналов должна быть вывешена на видном месте на кузове экскаватора и с ней должны быть ознакомлены машинисты локомотивов и водители транспортных средств.

Запрещается во время работы экскаватора пребывание людей (включая и обслуживающий персонал) в зоне действия ковша.

Применяющиеся на экскаваторах канаты должны соответствовать паспорту. Стреловые канаты подлежат осмотру не реже одного раза в неделю участковым механиком, при этом число по-

59

рванных проволок на длине шага свивки не должно превышать 15 % их общего числа в канате. Торчащие концы оборванных проволок должны быть отрезаны.

Результаты осмотра канатов, а также записи о замене их с указанием даты установки и типа вновь установленного каната заносятся в специальный журнал, который должен храниться на экскаваторе.

Подъемные и тяговые канаты подлежат осмотру в сроки, установленные главным механиком предприятия.

Вслучае угрозы обрушения или оползания уступа во время работы экскаватора или при обнаружении отказавших зарядов ВМ работа экскаватора должна быть прекращена и экскаватор отведен в безопасное место.

Для вывода экскаватора из забоя всегда должен быть свободный проход.

При работе экскаватора на грунтах, не выдерживающих давление гусениц, должны быть предусмотрены специальные мероприятия, обеспечивающие его устойчивое положение. Перегон экскаватора по слабым грунтам должен осуществляться в присутствии лиц надзора.

При перегоне экскаватора на дальние расстояния (из карьера

вкарьер или на отвал) должна быть разработана диспозиция по выполнению этой работы с мерами, обеспечивающими безопасность.

Погрузка экскаваторами типа драглайн в железнодорожные думпкары или другие емкости допускается при осуществлении мероприятий, соответствующих безопасным методам работы, утвержденным руководством предприятия.

Втех случаях, когда драглайн работает спаренно с другими экскаваторами или в комплексе с землеройными машинами других типов при бестранспортной системе вскрышных работ, кратчайшее расстояние между ними должно быть не менее суммы их наибольших радиусов действия с учетом величины заброса ковша драглайна.

Вслучае необходимости работы на более близком расстоянии должен быть составлен специальный паспорт безопасного про­ изводства работ, утвержденный главным инженером предприятия.

60