Технология выемки горных пород. Типы выемочно-погрузочного оборудования, типы забоев и технологические схемы работы выемочного оборудования в мягких и скальных породах. Производительность и парк экскаваторов

Пример записи: ЭРГ -1600. 40/10. 31 или ЭРШРД 5250. 22/2.

Роторные экскаваторы (рис 5.6.) имеют рабочий орган в виде роторного колеса диаметром от 2,5 до 18 м с ковшами, установленными на конце стрелы. При вращении ротора ковши срезают в забое стружку породы и передают ее на конвейер, расположенный на стреле экскаватора сбоку от роторного колеса. Порода, перемещаемая стреловым конвейером. Перегружается на разгрузочный конвейер, а с него - в транспортные средства. Число ковшей на роторе изменяется от 6 до 12. днища ковшей могут быть жесткими или гибкими. Первые применяются для сыпучих грунтов, вторые (цепные лили кольчужные) - для вязких и липких пород. Емкость ковшей изменяется от 300 - 800 до 4000 - 8000 л. Режущая кромка ковша снабжена четырьмя - шестью зубьями, которые армированы твердыми сплавами.

По величине удельного усилия резания различают с обычным усилием резания (до 0,6 МПа), с повышенным (более 0,7) и высокими усилиями резания (более 1,4 МПа).

По способу разработки забоя различают экскаваторы верхнего черпания (с глубиной копания ниже уровня стояния машины не более Ѕ диаметра ротора) и нижнего черпания. Максимальная высота черпания, определяющая высоту разрабатываемого уступа достигает при верхнем черпании 50 м и более . Максимальная глубина нижнего черпания роторных экскаваторов составляет 25 м.

Роторные экскаваторы могут быть неповоротными и поворотными Неповоротные работают в комплексе с транспортно-отвальными мостами и оснащаются железнодорожным ходом. Поворотные экскаваторы имеют гусеничный ход.

Забои роторных экскаваторов

Основные технологические параметры роторных экскаваторов(рис) - это глубина черпания IЧ, высота черпания Нч, радиусы черпания Rmax и Rmin, величина выдвижения стрелы l, радиус разгрузки RP, высота разгрузки максимальная HP. max, высота разгрузки минимальная HP. min, диаметр роторного колеса D.

Высота отрабатываемых подуступов ограничивается максимальным углом наклона стрелы: при верхнем черпании 27 градусов, при нижнем - 18 градусов. Эти величины указываются в технических характеристиках экскаватора.

Наиболее высокая производительность экскаватора достигается за счет сокращения времени на передвижку экскаватора.

Забой роторного экскаватора (схема 3) обычно располагается с торца уступа, реже со стороны откоса.

При расположении забоя с торца уступа экскаватор во время экскавации стоит на месте, а роторная стрела поворачивается вокруг оси экскаватора на угол ц = 90о - 135о. При этом забой разрабатывается при повороте стрелы в прямом и обратном направлении. После отработки забоя на ширину заходки экскаватор передвигается вдоль заходки на расстояние, равное величине подачи роторной стрелы на забой. Угол поворота роторной стрелы в сторону уступа ц1 зависит от высоты уступа и достигает 90о. Величина поворота роторной стрелы в сторону откоса ц2 определяется условиями полной отработки забоя в основании уступа и не превышает 45о - 50о.

Форма стружки (в плане), снимаемой экскаватором, зависит от конструкции роторной стрелы. Экскаватор с выдвижной стрелой снимает концентрические стружки (толщина стружки постоянна), при невыдвижной стреле стружка имеет серповидную форму.

Выемка горной массы из забоя производится роторным экскаватором вертикальными и горизонтальными стружками (см. схему).

При разработке вертикальными однорядными стружками вначале вынимается стружка толщиной t по всей ширине забоя. После этого, последовательно опускаясь вниз, ротор снимает стружки 2, 3 и 4. Затем ротор перемещается в исходное положение, и цикл повторяется. Такая схема используется при отработке плотных горных пород

Схема разработки вертикальными многорядными стружками отличается от предыдущей тем, что в этом случае в каждом горизонтальном слое снимается последовательно несколько стружек. Такая схема также применяется в плотных горных породах.

В рыхлых горных породах применяется схема разработки горизонтальными слоями сверху вниз с увеличенной глубиной захвата роторным колесом (до 0,7 D). Обычно такая схема используется при отработке фронтальным забоем.

Толщина снимаемой стружки t зависит от мощности экскаватора; у средних экскаваторов она достигает 0,3 - 0,5 м. у мощных до 1 м.

На схеме изображены основные технологические схемы забоев роторных экскаваторов.

На схемах а и б изображена работа роторного экскаватора с верхним и нижним черпанием без изменения направления вращения роторного колеса в торцевом забое без перегружателя

На схеме д приведена последовательная отработка торцевого забоя роторным экскаватором верхнего и нижнего уступа без перегружателя.

На схеме в приведены параметры торцевого забоя при работе роторного экскаватора без перегружателя. Ширина заходки В (м) определяется минимальным радиусом черпания и рабочим углом поворота экскаватора ц:

В = Rmin(1 - cos ц),

где ц = 90о - для экскаватора с поворотной стрелой и ц = 135о - для экскаватора с поворотным корпусом.

С целью увеличения ширины заходки используют перегружатели, что сокращает затраты и время на передвижку конвейера - схема г.

На схемах е и ж приведена отработка фронтального забоя на всю длину заходки горизонтальными слоями и блоками.

При отработке блоками ширина забоя составляет : В = 2Rminsin ц/2.

Энергоемкость выемки, динамика нагрузок на ротор и удельное сопротивление копанию при выемке, вертикальных стружек на 10 - 30 5 меньше, чем при выемке горизонтальных. Однако выемка вертикальными стружками, особенно плотных глин, приводит к увеличению размера куска экскавируемой породы, что может существенно снизить производительность экскаватора.

Способ выемки также влияет на коэффициент использования экскаватора во времени из-за переездов и перемещения стрелы после выемки каждой стружки. Затраты времени на эти операции будут различными у экскаваторов с выдвижной и невыдвижной стрелой, а также в различных горно-геологических условиях. Поэтому учитывая кусковатость пород, расход электроэнергии и другие факторы при выборе способа выемки, эффективность каждого способа выемки характеризуется также коэффициентом использования экскаватора во времени kч.р.:

kч.р= tP/t0 = tP/(tP + t1 + t2),

где tP - время полезной работы экскаватора; t0 - общее время использования экскаватора; t1 - время вспомогательных операций (зависит только от принятого способа выемки); t2 - время простоев экскаватора (зависит от условий и организации транспортирования горной массы.

Параметры забоя определяются линейными параметрами экскаватора (длиной роторной стрелы, высотой ее подвески, диаметром ротора и т. д.), а также физико-механическими свойствами разрабатываемых пород.

Роторные экскаваторы являются совершенными машинами для раздельной выемки сложных пластов (схема). Они, в отличии от многоковшовых экскаваторов с многошарнирной ковшовой рамой, не требуют установки дополнительных лебедок и при разработке некрепких бурых углей могут вынимать слой практически любой мощности.

Производительность многоковшовых экскаваторов

Теоретическая производительность многоковшовых экскаваторов (в м3/ч) определяется геометрической емкостью ковшей Е и числом разгрузок их nР в единицу времени:

QO = 60EnP/

Число разгрузок ковшей цепных экскаваторов определяется скоростью движения цепи VЧ и ее шагом l : nР = VЧ/l.

Число разгрузок ковшей у роторных экскаваторов nP = nЧ nО,

где nЧ - число ковшей на роторе; nО - частота вращения роторного колеса, об/мин.

Конструктивно-расчетное число разгрузок ковшей в минуту указывается в технических характеристиках экскаваторов.

Техническую производительность экскаваторов (в м3/ч) в целике определяют с учетом коэффициента экскавации. Такие коэффициенты приведены в справочной литературе.

Для нижнего черпания коэффициент наполнения ковшей цепного экскаватора принимается на 10 - 15 % больше, чем для верхнего.

Эксплуатационная производительность многоковшовых экскаваторов зависит от коэффициента использования времени на чистой работе, который при разгрузке на железнодорожный транспорт равен 0,5 - 0,6, на конвейерный - 0,7 - 0, 8, и от числа рабочих часов в год.

Длительность рабочего сезона зависит от горно-геологических условий, климатических, технических и организационных факторов. Такие данные в настоящее время приводятся в справочной литературе.

В период низких температур многоковшовые экскаваторы не работают. Это связано с рядом причин. Это время используется для ремонта и подготовки оборудования для интенсивной работы в теплое время года.

Разработка горных пород гидромониторами

Разработка мягких пород гидромониторами основана на разрушении их струей воды из насадки.

Впервые в России гидромониторная установка была применена в 1867 году для разработки грунта на Восточносибирском золотом прииске.

Разработка забоя обычно осуществляется либо встречными либо попутными забоями (рис 30 из Анистр. рисую сам) Во встречных забоях забоях разработку ведут с образованием вруба в нижней части уступа для обрушения основной массы горной породы. Разрушенная порода насышается водой и самотеком направляется в зумпф, откуда грунтонасосом по трубопроводу транспортируется в гидроотвал.

В попутном забое разрушенная порода транспортируется до зумпфа этой же струей воды.

В Германии предложены схемы разработки горных пород с встречным и попутным забоем с направлением пульпы в зумпф по предварительно пройденной траншее.

Гидромониторные струи разделяют на низко - (до 1 МПа), средне - (1 - 5 МПа), высоко - (5 - 50 МПа) и сверх высоконапорные (более 50 МПа).

На открытых горных работах промышленное применение получили средненапорные струи с давлением 1,5 - 3 МПа.

На гидромониторах используются насадки диаметром от 52 до 220 мм, которые придают струе нужную форму и размер.

По способу управления гидромониторы могут быть с ручным, дистанционным и программным управлением, по способу перемещения - несамоходными и самоходными, имеющими гусеничные или шагающие органы перемещения.

На карьерах используются несамоходные гидромониторы с ручным ГМН - 250С и с дистанционным управлением ГМД 250, ГМДУ250. Созданы также гидромониторы на шагающем ходу - ГМСШД300, ГМСШД500 с дистанционным управлением.

При выборе мощности насосов рассчитывают необходимый напор Н (м) и расход воды Q (м3/ч):

H = h1 + h2 + h3 + h4 ,

где h1 - напор, необходимый для разработки породы;

h2 - напор на потери в водопроводе и гидромониторе (0,4 - 0,8 м на 100 м);

h3 - напор, необходимый на преодоление высоты подъема воды от уровня насосной станции до гидромонитора (разность геодезических отметок);

h4 - напор, необходимый на преодоление высоты всасывания, принимают 0,4 - 0,6 м.

Расход воды определяется из выражения Q = VQ1, где V - объем породы, разрабатываемый одним гидромонитором в час; Q1 - расход воды необходимый для разработки 1 м3 породы воды.

Диаметр насадки (м) определяется по выражению d = vq/(0,769v), где q - расход воды, м3/с; v - скорость струи воды при выходе из насадки гидромонитора, м/см; v = 4,1vh1.

Разработка горных пород скреперами

Скрепер относится к землеройно-транспортным машинам, совмещающим процессы выемки породы, перемещения ее на расстояние до 6 км и укладки ее в отвал. Он используется в дорожном строительстве и на карьерах для разработки мягких или полускальных предварительно разрыхленных механическим способом пород. Скреперы выпускаются прицепные и самоходные.

Размещено на Allbest.ru