1. Комплексная механизация открытых горных работ

1.1. Общие сведения об оборудовании для открытых горных работ

Для открытых горных работ характерен большой объем вскрышных и добычных работ, переработки и транспортирования горной массы. Эти работы на карьерах выполняются с помощью различного горного и транспортного оборудования.

Производственные процессы на карьерах состоят из основных и вспомогательных операций, связанных между собой во времени и пространстве единой технологической схемой. Операции выполняются последовательно отдельными машинами в определенном темпе на основе сохранения непрерывности общего процесса. Основной машиной технологического процесса на карьере является выемочно-погрузочная или транспортная машина.

Машины и механизмы, с помощью которых проводят горные работы, образуют технологический комплекс. Он представляет собой технологически связанную совокупность горного и транспортного оборудования, которая обеспечивает максимальную производительность добычной машины и выполняет все операции производственного процесса, начиная с подготовки горных пород к выемке и заканчивая отвалообразованием или переработкой полезных ископаемых.

Для того, чтобы получить наивысшие технико-экономические показатели при разработке месторождений полезных ископаемых, необходимо не просто механизировать все основные и вспомогательные рабочие операции, но обеспечить комплексную механизацию работ. Под комплексной понимают такую механизацию, при которой механизированы все основные и вспомогательные операции и полностью исключен ручной труд. При этом все основные и вспомогательные машины увязаны между собой по производительности и соответствуют друг другу по основным параметрам. Например, производительное использование экскаваторов и автотранспорта взаимосвязано. Наилучшие показатели обеспечивает соотношение объемов ковша и вместимости кузова автомобиля, равное 1 : 5.

Все большее применение на карьерах находят поточная технология, совмещение или разделение отдельных производственных процессов.

Применяемое на открытых горных работах горное и транспортное оборудование делят по роду выполняемой работы на семь классов [3] .

К первому классу относят машины для подготовки горных пород к выемке: рыхлители; бульдозеры; буровые станки; электросверла, бурильные молотки, многошпиндельные буровые агрегаты; камнерезные машины; машины для заряжания и забойки скважин; установки для разрушения негабаритных кусков (бутобой, электроконтактные установки); средства механизации осушения горных пород (станки для бурения дренажных скважин, стационарные и передвижные насосные установки); траншейные экскаваторы; драглайны и другое оборудование.

Ко второму классу – выемочно-погрузочные машины: экскаваторы-мехлопаты; драглайны; роторные, цепные и роторно-гребковые экскаваторы; колесные и канатные скреперы; бульдозеры; башенные экскаваторы; грейферы; шнеко-буровые машины.

К третьему классу – выемочно-транспортирующие машины: бульдозеры; струги; грейдеры; фронтальные погрузчики; скреперы.

К четвертому классу – транспортные машины: конвейеры различных типов; конвейерные перегружатели. Консольные отвалообразователи; транспортно-отвальные мосты; средства гидротранспорта – землесосы, гидроэлеваторы, трубопроводы, сгустмтели и др.; подвижной состав железнодорожного транспорта – электровозы, тяговые агрегаты, тепловозы, думпкары, гондолы, хопперы, платформы; подвижной состав автотракторного транспорта – автосамосвалы, автопоезда с прицепами и полуприцепами, дизель-троллейвозы, тракторные тягачи и поезда; канатные подвесные дороги; подъемные устройства – подъемные машины, скипы, клети, платформы, кабельные краны и др.

К пятому классу – отвалообразующие машины: одноковшовые экскаваторы (мехлопаты, драглайны); многочерпаковые отвальные экскаваторы; самоходные и прицепные отвальные плуги; бульдозеры; консольные отвалообразователи; одноковшовые погрузчики; большегрузные скреперы; гидроотвальные установки.

К шестому классу – дробильно-сортировочное и обогатительное оборудование: дробилки конусные, щековые, роторные, зубчатые с питателями и приемными устройствами; грохота различных типов; гравиемойки, пескомойки.

К седьмому классу – машины для вспомогательных работ: краны; путепередвигатели; бульдозеры; вагоны дозаторы; путеподъемные и шлакоподбивочные машины; универсальные машины для ремонта железнодорожных путей; ремонтные поезда и передвижные мастерские; грейдеры; кюветокопатели; катки; профилактические пункты обработки кузовов; поливочные и снегоуборочные машины; машины для подготовки и рекультивации поверхности; оборудование для водоотлива и энергообеспечения.

Машины и оборудование каждого класса делят на группы, которые, в свою очередь, подразделяют на типы и типоразмеры (модели). При выборе типа и мощности горного оборудования учитывают физико-механические свойства покрывающих и вмещающих пород, полезного ископаемого, мощность покрывающих пород, элементы залегания и параметры залежи полезного ископаемого, а также их запасы. Мягкие породы разрабатывают машинами различных типов без предварительного рыхления, плотные породы – мощными машинами без предварительного рыхления или машинами небольшой мощности с предварительным рыхлением. Крепкие горные породы разрабатывают после предварительного разрушения с использованием буровзрывных или других работ. При выборе оборудования для поточного производства горных работ основным критерием является производительность выемочно-погрузочных работ.

Модели экскаваторов определяют с учетом размеров забоя, протяженности фронта горных работ и скорости их продвигания, высоты погрузки, типа и вместимости транспортных средств, производительности карьера по полезному ископаемому и т. д. Выбор вида транспорта и типа транспортного оборудования зависит от конфигурации и размеров карьера в плане, объема горных работ, расстояния транспортирования горной массы, глубины карьера, мощности экскаватора и т. д. Количество и параметры бурового оборудования должны соответствовать производительности экскаваторы.

Структура механизации определяет мощность и расстановку комплекса оборудования, обеспечивающего горные работы в установленном порядке и объеме. Структуру комплексной механизации, а, следовательно, и состав комплекса на карьере устанавливают с учетом анализа природных, технологических, организационных и экономических данных. Основное влияние на состав и структуру комплекса оказывают природные и горнотехнические условия и особенно крепость горных пород, определяющая необходимость буровзрывных работ, тип выемочного оборудования, вид транспорта, способ отвалообразования. Технические характеристики машин, входящих в состав комплекса, должны соответствовать не только свойствам разрабатываемых горных пород, но и условиям их залегания.

Комплексы оборудования можно комплектовать как серийно выпускаемыми машинами, так и изготовленными по специальным заказам. Нежелательно иметь в одном комплексе машины непрерывного и циклического действия. Применение одной машины в структуре механизации при полном использовании ее мощности и производительности обеспечивает больший экономический эффект, чем несколько машин меньшей мощности. Для сравнения комплексов и комплектов оборудования используются такие показатели, как стоимость и трудоемкость производства, удельные капитальные затраты, металлоемкость и энергоемкость.

С уменьшением числа отдельных машин в комплексе система становится надежней и производительней.

В зависимости от характера выполняемых работ комплексы могут быть непрерывными, в которых весь технологический процесс выполняют машины непрерывного действия; дискретными, когда всю работу обеспечивают машины циклического действия; смешанными, когда часть операций – чаще всего подготовку пород к выемке, выемку и погрузку производят машины циклического действия, а транспортирование – машины непрерывного действия.

Более эффективна комплексная механизация горных работ на карьерах машинами непрерывного действия. В основном в состав комплексов непрерывного действия входят выемочные, транспортирующие и отвалообразующие машины.

Предложенная В.В. Ржевским классификация комплексов для открытых горных работ (табл.1.1) объединяет шесть схем комплексной механизации,

Таблица 1.1.