Технология проведения канав скреперными установками

Канатно-скреперные установки являются одним из специальных средств механизации проведения открытых горно-разведочных выработок.

Сооружение канав скреперными установками может осуществляться в породах I–IV категорий, а также в разрыхленных взрывом скальных и мерзлых породах. Скреперные установки в основном применяются на объектах (участках), имеющих сильно пересеченную местность со значительной крутизной склонов, удаленных от стационарных источников электроснабжения и недоступных для работы серийной землеройной техники. Скреперные установки могут быть стационарными или самоходными. Самоходные прицепные и навесные скреперные установки смонтированы на базе гусеничных тракторов, передвигаются собственным ходом и могут преодолевать продольные уклоны до 25^о.

Длина скреперуемой секции выбирается из условия удобства наблюдения скрепериста за ходом скрепера по всей длине. Эта длина обычно составляет 20 – 30 м. Отклоняющую опору рекомендуется устанавливать на расстоянии 0,5 – 1,5 м от предполагаемого откоса борта выработки.

Проведение открытых выработок канатно-скреперными установками может производиться по двум технологическим схемам: по схеме "от привода", когда скрепер при рабочем ходе перемещается от привода к концевому блоку, и по схеме "на привод", когда скрепер движется от концевого блока к приводу.

При скреперовании "от привода" конец рабочей ветви тягового каната пропускают через отклоняющий и концевой (обводной) блоки, а конец холостой ветви присоединяют к скреперу. При скреперовании ''на привод" конец рабочей ветви тягового каната подсоединяют к скреперу, а конец холостой ветви пропускают через отклоняющий и концевой (обводной) блоки. Первая схема обеспечивает хорошую видимость и меньший износ канатов. Вторая схема применяется при невозможности обеспечения высокой надежности крепления концевой опоры.

При проведении выработок на склонах скреперование породы следует производить сверху вниз.

Длина хода скрепера, на котором происходит набор породы в призму волочения, зависит от глубины внедрения скрепера в грунты в интервале 2–5 м.

После окончания рабочего хода скрепера и его выхода к месту отвалообразования скрепер отводится назад, и на первых метрах его холостого хода происходит освобождение его полости от породы. Скрепер возвращается в исходное положение, после чего рабочий цикл повторяется.

Учитывая, что длина активного внедрения скрепера в разрабатываемую поверхность составляет в среднем 10–20% полной длины его рабочего хода, рекомендуется внедрение начинать с заходок, расположенных у места отвалообразования, постепенно приближая начальную точку очередной заходки скрепера к исходной точке полного рабочего хода. Такая последовательность заходок обеспечивает минимальную энергоемкость процесса скреперования.

В зависимости от рельефа и залесённости производственных участков, технических характеристик установок и других факторов могут быть рекомендованы различные варианты технологических схем проведения открытых выработок.

По технологической схеме скреперования "от привода'' и засыпки пройденной секции во время скреперования рекомендуется схема с переездом установки после проведения каждой секции выработки (рис. 53, а).

Когда отсутствует возможность крепления привода в отдельных точках по оси выработки или требуется сократить затраты времени на переезд и монтажно-демонтажные операции и обеспечить более высокую производительность, рекомендуется предусматривать переезды установки после проведения нескольких секций или всей выработки (рис. 53, б). Использование этого варианта связано с периодическим увеличением длины тягового каната, ухудшается обзорность и в отдельных случаях требуется выполнение основных операций по специальным меткам на тяговом канате или по сигналам помощника скрепериста.

При проведении выработок по технологической схеме "на привод" с перебазировкой привода после проведения каждой секции породный отвал может быть размещен в полости ранее пройденной выработки или вне ее. Эта схема может быть рекомендована при проведении поперек склонов короткометражных неглубоких выработок. В случае проведения выработок по этой схеме на нижележащемборту канавы образуется породный отвал, который препятствует сползанию канатного скрепера по склону в процессе его рабочего хода.

Известны схемы проведения открытых выработок, при которых скрепер осуществляет рабочие движения не только в направлении, перпендикулярном оси привода.

Передвижные канатные скреперные установки состоят из привода, опорного устройства, холостого и рабочего канатов, отклоняющей и концевой опоры. Рабочим органом канатно-скреперных установок служат скреперы различного типа и формы, в том числе гребковые, односекционные жесткие скреперы и ящичные (табл. ).

Вместимость канатного скрепера рассчитывается по формуле

V = K·h²·b,

где К – коэффициент, учитывающий тип скрепера (для гребкового К = 0,85, для ящичного К = 1,6); h – высота скрепера, м; b – ширина скрепера, м.

Оптимальные соотношения между размерами скреперов:

для гребкового м;

для ящичного ,

где l – длина скрепера.

Привод установки монтируется обычно на раме арочного типа и состоит из серийно изготовляемой скреперной лебедки, дизеля или электродвигателя.

Для механизации работ по проведению канав в условиях гористой местности ОЭИ ЦНИГРИ созданы малогабаритные скреперные установки МСУ-0,1 (МСУ-0,1М), СУ-0,2 (рис. 54).

Таблица 42

Вместимость скрепера, м3	Размеры скрепера, мм			Масса скрепера, кг
	длина	ширина	высота	легкого	тяжелого
0,10	950/-	710/-	400/-	85/-	160/-
0,16	1250/800	860/700	500/360	160/85	265/160
0,25	1400/950	950/850	560/400	265/160	400/265
0,40	1700/1120	1120/950	670/450	400/265	560/400
0,60	2000/1400	1250/1120	800/500	560/400	800/560

Примечание. В числителе даны размеры для гребкового скрепера, в знаменателе − для ящичного.

Использование этих установок позволяет повысить производительность труда по сравнению с применяемым ручным способом в 3 − 5 раз, уменьшить стоимость проходки разведочных канав, значительно снизить урон, наносимый окружающей среде при ведении геологоразведочных работ.

Рис. 54. Схема проходки канав установкой МСУ-0,1М (стр.158-159)

Технические характеристики малогабаритных скреперных установок

Марка установки	МСУ-0,1М	СУ-0,2
Длина скреперования с одной установки, м	15–20	15–20
Глубина канавы, м	3	3
Ширина канавы по низу, м	0,7	0,8
Масса скреперного ковша, кг	190	300
Диаметр скрепера, м	0,65	0,75
Вместимость скрепера, м	0,1	0,18
Тип двигателя	Д-21	Д-37Е
Мощность двигателя, кВт	14,7	29,4
Тип скреперной лебедки	10ЛС-2с	17ЛС-2с
Среднее тяговое усилие каната, Н:
холостого	7350	1960
рабочего	10800	15700
Средняя скорость рабочего каната, м/с	1	1,18
Средняя скорость холостого каната, м/с	1,38	1,64
Канатоемкость барабанов, м	60	60
Диаметр каната, мм	8,5	14
Среднее давление на грунт, Па	27400	27400
Масса, кг	1500	2300

Технические характеристики самоходных установок

Марка установки	ССУ-0,4	УСБСУ-0,4	ССУ-0,25
Базовая машина (трактор, бульдозер)	ДТ-75	Д-535	ТДТ-40
Вариант установки скреперной лебедки	Прицепной	Навесной	Навесной
Длина скреперования без передвижки, м	30	25	20
Ширина основания канавы, м	1	1	1
Глубина канавы, м	<6	<6	<3
Тип скрепера	Ящичный	Ящичный	Зонтообразный
Вместимость скрепера, м3	0,3–0,4	0,4	0,25
Мощность двигателя, кВт	55	55	29,3
Тип скреперной лебедки	17ЛС-2С	17ЛС-2С	ЛУ-15
Среднее тяговое усилие каната, кН:
холостого	11,6	11,6	-
рабочего	15,5	15,5	-
Средняя скорость каната, м/с:
холостого	1,54	1,54	1,4
рабочего	1,12	1,12	0,9
Канатоемкость барабанов, м	60	60	140
Диаметр каната, мм	14,5	14,5	12,5
Масса установки, кг	6500	6800	6800
Марка установки Базовая машина (трактор, бульдозер)	ССУ-0,2 ТДТ-40	ОСУ-0,15 ТДТ-75
Вариант установки скреперной лебедки	Навесной	Навесной
Длина скреперования без передвижки, м	20–25	25
Ширина основания канавы, м	1	1
Глубина канавы, м	<3	<3
Тип скрепера	Гребковый	Гребковый
Вместимость скрепера, м3	0,2	0,15
Мощность двигателя, кВт	29,3	55
Тип скреперной лебедки	17ЛС-2С	17ЛС-2С
Среднее тяговое усилие каната, кН:
холостого	9,8	11,6
рабочего	12,6	15,5
Средняя скорость каната, м/с:
холостого	1,5	1,54
рабочего	1	1,12
Канатоемкость барабанов, м	60	60
Диаметр каната, мм	14,5	14,5
Масса установки, кг	6800	10800

Эксплуатационная сменная производительность скреперной установки при предварительном оттаскивании породы от забоя определяется по формуле

Q_э = (3600 T_с V_с К_з К_и)/t_ц

при одновременном оттаскивании породы от забоя и погрузке ее в транспортное средство – по формуле

где V_с = 0,016 N_дв – вместимость скрепера, м³; N_дв – мощность электродвигателя лебедки, кВт; К_з – коэффициент заполнения скрепера (для крупнокусковатой породы К_з = 0,7–0,8; для мелкокусковатой К_з = (0,9 – 1,1); К_н= 0,5− 0,8 – коэффициент использования скреперной установки во времени; t_ц – продолжительность одного цикла скреперования, с; Т_c – продолжительность смены, ч.

t_ц = l/v_px +1/v_xx +t_n,

где l – длина скреперования, м; v_px, v_xx – скорость соответственно грузового и холостого хода скрепера, м/с;

v_px = 0,004N_дв +1,02,

v_xx = 1,38v_px.

t_n – время загрузки и разгрузки скрепера (по данным хронометражных наблюдений ~ 10− 15 с); V_в – вместимость транспортного средства, м; v_cр = 90−120 с – средняя скорость откатки транспортных средств при обмене.

Размеры элементов скреперных установок при различной мощности лебедок приведены в табл. 43.

Мощность привода скреперной установки

где Z – тяговое усилие на барабане лебедки, кг; v_ср – средняя скорость навивки каната на тяговой барабан, м/с; η – КПД лебедки.

Ориентировочно тяговое усилие

Z = K (G_п+G_м)(f' cosβ ± sinβ),

где K = 1,35−1,45 – коэффициент, учитывающий добавочное сопротивление; G_п – масса породы, перемещаемой скрепером, кг; G_m – масса скрепера, кг; f' = 0,68− 0,8 – суммарный коэффициент трения породы, скрепера и канатов о породу; β – угол наклона пути скреперования.

Условия применения канатно-скреперных установок определяются технико-организационными, горно-геологическими и экономическими факторами. Первые определяют эффективность скреперной проходки. Конструктивная простота и надежность скреперных установок упрощают процесс организации работ, создают возможность привлечения к эксплуатации персонала сравнительно низкой квалификации. При решении вопроса применения типа скреперной установки необходимо учитывать трудозатраты при ее перемещении с объекта на объект или на объекте и монтаже. Из экономических в первую очередь необходимо учитывать объемы работ, капитальные вложения, трудозатраты на подготовку и ввод установки в эксплуатацию.

18