6.5. Отвальные работы с использованием вибротехники

Широкое применение отвальных экскаваторов значительно повысило эффективность отвалообразования. Однако анализ практических и научных материалов, проведенный ИГД СО РАН [17] показал, что дальнейшее совершенствование экскаваторного отвалообразования ограничено относительно высокой стоимостью и значительной энергоемкостью (табл. 6.4).

Таблица 6.4. Технико-экономическая оценка способов механизации отвальных работ (по П. Э. Зуркову)

Способ отвалообразования	Трудоемкость на 1000 м3, чел.-смен	Удельная производительность, м3/ч на 1т массы	Затраты на отвалообразование, %
Одноковшовыми экскаваторами: мехлопатами драглайнами	9,0–2,0 7,8–2,3	0,76–1,54 0,57–0,69	290–270 280–300
Многоковшовыми экскаваторами	6,0–1,7	0,91–1,62	140–230
Консольными отвалообразователями	2,8–2,0	1,39–1,61	100
Бульдозерный с железнодорожным транспортом	6,3–4,2	1,41–3,8	190–248
Бульдозерный с автотранспортом	5,5–3,8	1,45–5,0	115–150
Отвальными плугами	18,5–5,7	0,01–0,83	290–540

Бульдозерное отвалообразование при вывозке вскрыши автотранспортом не обеспечивает в достаточной степени безопасной работы автосамосвалов, а наличие заколов и оползней в районе отвальной бровки зачастую приводит к падению машин под откос отвала. При сталкивании пород под откос бульдозер также находится в возможной зоне обрушения отвала. Ежегодно на разрезах Кузбасса происходит до 18–20 случаев падения автосамосвалов, а в некоторых случаях и бульдозеров [17].

Весьма перспективным направлением в совершенствовании процесса отвалообразования может стать вибрационная техника.

Одна из возможных схем применения вибрационного отвалообразователя приведена на рис.6.10 [17].

Укладку породы в отвал по этой схеме (рис.6.10, а) производят с помощью вибрационного отвалообразователя 1, состоящего из виброплощадки 2, установленной под углом наклона 10–15° на металлической раме 5, опирающейся на салазки из полых труб 4. Отвалообразователь размещают на берме 5, создаваемой по всей длине отвального фронта. Ширина бермы и высота выемки зависят от габаритов отвалообразователя. Разгрузку породы из автосамосвалов производят непосредственно на виброплощадку отвалообразователя, к раме которой прикреплен откидной упорный башмак 6. С виброплощадки 2 горную массу перемещают вибропитателями 7 под откос отвального яруса.

Объем полосы отсыпки породы с одной стоянки отвалообразователя зависит от высоты отвального яруса, длины разгрузочной консоли виброплощадки, ширины движущегося потока породы и силы его напора. Передвигают отвалообразователь вдоль фронта работ с помощью бульдозера 8. Вслед за передвижением отвалообразователя производят планировку бермы и засыпку выемки на ширину отвальной заходки для подготовки обратного прохода отвалообразователя (рис.6.10, б). С целью уменьшения простоев автосамосвалов в период передвижек отвалообразователя необходимо иметь в работе как минимум два комплекта отвалообразователей.

Технико-эксплуатационные параметры подобной схемы отвалообразования разработаны для условий разреза «Талдинский» в Кузбассе при укладке породы во внутренний отвал на Западном участке. Число отвальных ярусов, их высота и ширина отвальной заходки приняты в соответствии с проектом. На каждом ярусе предусмотрено по одному отвалообразователю, работающему в комплекте с бульдозером Т-35.01. Вскрышу вывозят автосамосвалами БелАЗ-7521 грузоподъемностью 180 т. Годовой объем вскрыши 7,6 млн.м³ [17].

Установлено, что для обеспечения заданной производительности виброплощадки должны быть оборудованы семью вибролентами – питателями длиной 8 м и шириной 1,2 м. Расчетная годовая эксплуатационная производительность такого отвалообразователя составляет 10,2 млн.м³. Время разгрузки одного автосамосвала – 2,0–2,6 мин.

По сравнению с классической схемой бульдозерного отвалообразования пропускная способность отвального фронта повышается в 4,2 раза, а парк бульдозеров может быть сокращен на 83 % [17]. При наличии в работе нескольких бульдозерных отвалов эффект от применения этой схемы может быть выше за счет сокращения числа отвалов и ярусов.

При значительных грузопотоках породы, перевозимой на отвалы железнодорожным транспортом, также возможно применение вибрационных комплексов (рис. 6.11).

В состав комплекса входят три независимых секции 1, каждая из которых представляет собой самоходный отвалообразователь, основным рабочим органом которого является виброплощадка, монтируемая из вибролент-питателей 2. Производительность виброплощадки и ее ширину подбирают из условия обеспечения бесперебойной разгрузки состава.

Секции вибрационного комплекса устанавливаются одна под другой в специально созданных на откосе отвального яруса транспортных бермах 3. В комплект вибрационного комплекса входят один - два бульдозера, которые занимаются планировкой транспортных берм, а на последней стадии формирования отвальной заходки – и укладкой породы в отвал. Отвальную заходку отсыпают за шесть проходов вибрационного комплекса. Схема организации отвалообразования показана на рис. 6.11, б. Производительность вибрационного комплекса может быть значительно увеличена при организации кольцевого движения транспорта или при устройстве на отвале второго железнодорожного пути и применении поочередной разгрузки локомотивосоставов с обоих путей. Разгрузка локомотивосостава со второго пути осуществляется с помощью виб ролотка 4 на железнодорожном ходу, перемещающегося по первому пути. [17].

Технико-эксплуатационные параметры схемы отвалообразования разработаны для условий разреза «Талдинский» при укладке породы во внешний Северный отвал при высоте отвальных ярусов 40–60 м. Годовой объем породы, укладываемый в отвал виброкомплексом – 81,4 млн.м³. За счет применения виброкомплексов приемная способность отвальных тупиков увеличивается вдвое, а число отвальных экскаваторов ЭКГ-20 может быть уменьшено в 9 раз [17].

Вибрационные перегружатели могут быть использованы и на отвалах с драглайнами 1 (рис. 6.12).

Вибрационный перегружатель 2 применяют для приема и перемещения породы из разгружающихся думпкаров 3 в приемный «карман» 4. Устанавливают перегружатель 2 в специально созданной выемке 5. В этом случае железнодорожный путь 6 отодвигают от верхней бровки «кармана» на ширину перегружателя.

Перегружатель представляет собой виброплощадку, укрепленную под углом 10–15° на металлической раме, установленной на специальные салазки из полых труб. Виброплощадку оборудуют вибролентами-питателями 7, позволяющими по своим параметрам производить без задержек разгрузку одного думпкара 3. Передвигают вибрационный перегружатель бульдозерами или драглайном.

Технико-экономические параметры схемы разработаны для условий отвалообразования экскаваторами ЭШ 10/60 при наличии в составе 10 думпкаров типа 2ВС-105. Для обеспечения разгрузки одного думпкара за 1,5 мин производительность вибрационного перегружателя должна составлять 4200 т/ч.

Применение вибрационных перегружателей на железнодорожных отвалах, в связи с увеличением на 5,7 м расстояния между верхней бровкой «кармана» 4 и осью железнодорожного пути 6, позволит сократить число аварий, возникающих вследствие просадки пути у кромки «кармана» 4, что, в свою очередь, даст возможность перевести карьерный транспорт на работу в «режиме тяги» и тем самым увеличить грузоподъемность локомотивосоставов, сократить число их сходов, уменьшить износ рельсов и обеспечить возможность применения на отвалах кольцевого движения транспорта.