Процессы открытых горных работ

При цикличной передвижке пути одновременно двумя тракторами расстояние между ними по фронту равно 2 - 5 м, а шаг перецепки увеличивается в 1,5 - 2 раза. Область применения цикличной передвижки путей тракторами ограничена ввиду малого шага передвижки, возникающих при этом деформаций рельсов, их соединений и скреплений, перекоса шпал и большой трудоемкости их выправки.

Способ передвижки путей путепередвигателями непрерывного действия распространен при выемке мягких пород цепными экскаваторами и перемещении их железнодорожным транспортом или транспортно-отвальными мостами; этот способ передвижки применяется и на абзетцерных отвалах.

Принцип действия путепередвигателей непрерывного действия заключается в том, что рельсо-шпальная решетка роликовыми захватами приподнимается на высоту 0,2 - 0,4 м и непрерывно сдвигается в сторону при движении путепередвигателя со скоростью 5 - 15 км/ч. Ход машин рельсовый.

Различают три типа путепередвигателей: мостовые, консольные и комбинированные в зависимости от расположения механизма подъема и смещения пути. Шаг передвижки пути мостовыми путепередвигателями составляет не более 0,3 - 0,5 м, так как передняя по ходу тележка движется по новой трассе, а задняя - по старой; невозможна передвижка тупиковых участков пути длиной 10 - 15 м. Консольные путепередвигатели позволяют перемещать путь сразу на расстояние до 1,5 м (обе ходовые тележки движутся по одной трассе), однако для избежания сильного расшатывания рельсовых скреплений обычно шаг передвижки принимают не более 0,4 - 0,5 м.

Мостовые путепередвигатели имеют массу 25 - 100 т, а консольные (при той же мощности) - до 120 т. Комбинированные (консольно-мостовые) путепередвигатели обладают достоинствами машин обоих типов.

Путепередвигателями возможна передвижка путей с радиусом кривых более 700 м при отсутствии стрелочных переводов. При этом применяют специальные скрепления рельсов (например, клиновые), обеспечивающие подвижность решетки, предотвращение ее деформаций, сохранение размерности колеи, быструю замену шпал. Требуется тщательная планировка межпутного пространства. Большие масса и мощность путепередвигателей дают возможность передвигать путевую решетку из семи-восьми рельсовых ниток (тяжелые рельсы Р-50 и Р-65), связанных общими шпалами или тягами. Обслуживают машину два-три человека.

Техническая производительность путепередвигателей определяется длиной передвигаемого участка пути, шагом передвижки, скоростью движения машины, устройством и массой пути, свойствами пород и временем года.

Производительность путепередвигателей обычно составляет 200 - 500 м² /ч, а в отдельных случаях достигает 1200 - 1500 м² /ч на прямолинейных и 700 - 800 м² /ч на криволинейных участках пути. Благоприятно на технико-экономических показателях сказывается увеличение общего шага передвижки пути до 8 м и более. Продолжительность вспомогательных операций в начале и конце каждого прохода путепередвигателя равна 5 - 10 мин. Стремление к снижению массы и увеличению производительности путепередвижных машин непрерывного действия привело к распространению способа передвижки путей турнодозерами при разработке мягких пород многоковшовыми и одноковшовыми экскаваторами. Турнодозер - гусеничный трактор или колесный тягач с навесным оборудованием в виде крана, подъемной лебедки и рельсозахватной головки.

Передвижка пути турнодозером заключается в захвате головки ближнего или дальнего рельса, подъеме одного края рельсо-шпальной решетки на 15 - 20 см, отъезде турнодозера на шаг передвижки и многократном маятниковом движении его вдоль пути. При захвате ближнего рельса производится подтягивание путевой решетки к турнодозеру (подтяжный способ), а при захвате дальнего рельса - толкание пути от турнодозера (напорный способ). Подтяжной способ производительнее вследствие уменьшения сопротивления перемещению решетки.

Вследствие большой подвижности свободной путевой решетки при использовании турнодозеров возможный шаг передвижки гораздо больше, чем при работе путепередвигателей, и определяется прочностью изгибаемой решетки. Рабочая скорость турнодозера составляет 3,8-5,8 км/ч.

Переукладка путей после подготовки новой трассы включает; подготовку пути к переукладке ; собственно переукладку звеньев путевой решетки; устройство пути на новой трассе (сболчивание стыков, подъемка пути, засыпка шпальных ящиков балластом и подбивка шпал). Перед переукладкой целесообразна предварительная подъемка путевой решетки путепередвигателями цикличного действия. Собственно переукладка звеньев путевой решетки производится кранами, тракторами или специальными путепереукладочными машинами.

Крановая переукладка, широко распространенная на карьерах при выемке и складировании пород одноковшовыми экскаваторами, состоит из операций: установки крана, захвата звена прицепным приспособлением (лучше рельсозахватной рамой), отрыва путевой решетки от балластного слоя, подъема и переноса на новую трассу, спуска звена, отцепки захватного приспособления, переезда крана для переукладки следующего звена. Звенья электрифицированных путей передвигают вместе с опорами контактной сети; шарнирные опоры перед переносом складывают.

Основные технологические параметры путепереукладочного крана: максимальный вылет стрелы и грузоподъемность при максимальном вылете стрелы.

Необходимый вылет стрелы крана определяется шагом переукладки пути (шириной экскаваторной заходки) и равен: в карьере при работе экскаваторов ЭКГ-5 и ЭКГ-8 соответственно 14 - 16 и 19 - 21 м; на отвалах при применении экскаваторов ЭКГ-5 и ЭКГ-8 соответственно 20 - 22,5 и 25 - 30 м. Требуемая грузоподъемность крана определяется сопротивлением отрыву путевой решетки от породы. Масса звена решетки длиной 12,5 м составляет 3 - 3,5 т. В зимнее время вследствие примерзания породы масса звена увеличивается до 4 - 5 т; при этом усилие отрыва составляет 60 - 80 кН.

В зависимости от требуемого шага переукладки и схемы путевого развития на уступе применяют непосредственную переукладку пути со старой трассы на новую, кратную переукладку, переукладку с перевозкой рельсовых звеньев.

Непосредственная переукладка пути на новую трассу, возможная при шаге переукладки, не превышающем радиуса действия крана, производится при отступающем или наступающем ходе крана. При переукладке отступающим ходом кран перемещается по находившемуся в эксплуатации обкатанному пути от тупика к пункту примыкания, осуществляя отрыв звеньев при минимальном вылете стрелы.

Работа крана отступающим ходом производительна. Однако до врезки экскаватора в новую заходку у пункта примыкания необходимо переуложить весь путь, произвести его выправку, балластировку и ремонт не менее чем на длину локомотивосостава (150 - 250 м). При длине фронта работ уступа 1500 - 2000 м переукладка пути отступающим ходом обычно занимает 2 - 3 дня. Одновременно производят перегон экскаватора к началу заходки и его профилактический ремонт.

При отработке экскаватором заходки отступающим ходом от тупика к въездной стрелке путь переукладывают на новую трассу одновременно с выемкой, не дожидаясь ее окончания. При врезке в новую заходку экскаватор простаивает только одну смену, когда участок пути переукладывают на длину состава.

При переукладке наступающим ходом кран движется по настилаемому пути. Преимущество схемы - возможность врезки экскаватора в новую заходку при небольшом объеме путевых работ. Основной недостаток - низкая производительность крана из-за необходимости чернового ремонта пути и отрыва звеньев при полном вылете крановой стрелы. Стрелочный перевод при переукладке разъединяется на рамные рельсы с остряками и крестовину с примыкающими отрезками рельсов и контррельсов.

Кратная переукладка пути кранами с переброской звеньев на промежуточную трассу применяется при несоответствии общего шага переукладки вылету стрелы крана (обычно на отвалах). Возможны две схемы: переукладка звеньев как на промежуточную, так и на основную новую трассу отступающим ходом (рис. а); движение крана по временному пути требует тщательной планировки промежуточной трассы, соединения звеньев, рихтовки пути, что трудоемко и малопроизводительно; переукладка звеньев на промежуточную трассу отступающим ходом, а разобранных звеньев с промежуточной трассы на основную наступающим ходом (рис. б).

Иногда переукладку звеньев производят экскаватором при движении его между старой и новой трассами во время перегона, что позволяет увеличить шаг переукладки в 2 раза. На ряде карьеров при шаге переукладки путей более 15 - 16 м (до 25 - 28 м на отвалах) применяются краны на гусеничном ходу, имеющие максимальную грузоподъемность от 15 до 30 т и длину стрел от 12,5 до 25 м.

Крановая переукладка характеризуется значительными трудоемкостью и затратами вследствие большого удельного веса ручного труда при подготовке звеньев к переносу и ремонту пути после переукладке его.

Путевая бригада состоит из 8 - 12 чел., включая машиниста и его помощника. Непосредственная переукладка рельсовых звеньев длиной 25 м на шаг 18 - 28 м позволяет увеличить производительность крановой переукладки на 60 - 75 %, уменьшить ее трудоемкость на 30 - 40 % и затраты на 15 - 30 %. Это возможно при использовании железнодорожных кранов с вылетом выдвижной стрелы 30 - 33 м.

При расположении между старой и новой трассами переукладываемого пути других действующих путей, линий электропередач, контактной сети и связи (обычно при работе на уступе двух-трех экскаваторов) рельсовые звенья перевозят путеукладочными поездами. Поезд включает локомотив, четырехосную платформу, на которую укладывают 6 - 8 звеньев, и кран для погрузки звеньев на платформу, разгрузки и укладки их в новый путь. Демонтаж пути производится отступающим ходом, сборка - -наступающим. Производительность такого способа невелика, а трудоемкость и затраты выше, чем при крановой переукладке.

При больших объемах работ и шаге переукладки путей более 28 - 30 м, а также для укладки новых путей в траншеях и на уступах экономически эффективно использование путеукладочных поездов, включающих помимо локомотива и крана пять-шесть четырехосных платформ, оборудованных роликовыми конвейерами. На головной и хвостовой платформах установлены тяговые лебедки для перетягивания пакетов рельсовых звеньев: при укладке пути - от хвоста поезда к голове, при разборке, наоборот, - от головной платформы к хвосту поезда. Иногда на карьерах применяют укладочные краны, используемые на железных дорогах МПС.

На ряде карьеров небольшие объемы путепереукладочных работ при значительном шаге перемещения выполняют тракторными путеукладчиками - кранами-бульдозерами, оборудованными подъемными рельсозахватными каретками. Сменная производительность этих переукладчиков обычно не превышает 200 - 250 м. Известны конструкции путепереукладочных машин (для звеньев длиной 25 м) на базе стандартных одноосных и двухосных тягачей, оборудованных подъемными рельсозахватами с гидравлическим управлением. Для планировки трасс и переукладки путей на шаг 30 - 40 м применяется тракторный путеукладчик-планировщик с дистанционно управляемой рельсозахватной рамой производительностью до 120 м/ч.

ПРИМЕНЕНИЕ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА

Автомобильный транспорт применяют на рудных карьерах при разработке крутопадающих месторождений с ограниченными размерами в плане, в период строительства карьеров, при сложной топографии рельефа местности и при необходимости селективной выемки многосортных руд, при разработке небольших по запасам месторождений.

Автомобильный транспорт мобилен, имеет автономное питание, допускает сравнительно крутые подъемы автодорог в грузовом направлении (до 80 - 100%о), имеет малые радиусы поворота автодорог ( 20 - 25 м ).

К недостаткам карьерного автотранспорта относят: сложность организации и частоту ремонта автомашин, большой штат водителей и ремонтных рабочих, значительный износ и высокую стоимость автопокрышек, трудные условия эксплуатации в зимних условиях.

Автомобильный транспорт применяют на рудных карьерах; производительностью по горной массе до 25 - 30 млн. т/год до глубины 200 - 250 м при расстояниях транспортирования до 2 - 5 км. С увеличением грузоподъемности область применения. автомобильного транспорта расширяется.

Основными средствами карьерного автомобильного транспорта являются автосамосвалы БелАЗ-7548 - 40 т, БелАЗ-7549 - 80 т, БелАЗ-7519 - 110 т.

Карьерные автомобильные дороги по условию эксплуатации. подразделяют на постоянные и временные. К постоянным относят автодороги со сроком службы, превышающим 3 - 5 лет. Эффективное использование карьерного автотранспорта в значительной степени зависит от схемы движения автосамосвалов в пределах забой - пункт разгрузки - забой, а также от схемы подъезда и установки машин в экскаваторном забое.

Схемы подъезда и установки экскаваторов под погрузку должны обеспечивать: минимальные затраты времени на маневрирование и загрузку автосамосвалов; безопасность работ; быстрый обмен автосамосвалов; маневренность; минимальную ширину рабочих площадок.

Пропускная способность определяется количеством автосамосвалов, проходящих за час через определенный пункт в карьере в одном направлении. С учетом неравномерности движения

,

где V - скорость движения, км/ч; n_п - число полос движения водном направлении; S_д - допустимый интервал движения между самосвалами (40 - 60 м);

k_нер - коэффициент неравномерности движения машин (0,5 - 1,0).

Провозная способность автодорог (т/ч) в карьере

,

где Q_а - грузоподъемность автосамосвала, т.

Определение показателей работы автомобильного карьерного транспорта.

Модель автосамосвала выбирается по оптимальному соотношению между емкостью кузова автосамосвала и ковша экскаватора

,

где V_а- вместимость кузова автосамосвала, м³ ; Е- емкость ковша экскаватора,м³.

Техническая характеристика автосамосвалов БелАЗ

Показатели	БелАЗ- 7540	БелАЗ- 7548	БелАЗ- 7509	БелАЗ- 7549	БелАЗ- 7519	БелАЗ- 7521
Грузоподъемность, т	30	42	75	80	110	180
Объем кузова, м3	15	21	35	39	41	80
Объем кузова, («с шапкой»), м3	18	26	46	46	56	108
Ширина кузова, м	3,5	3,8	5,4	5,4	6,1	7,6

Продолжительность рейса автосамосвала

,ч

где t_п - продолжительность погрузки автосамосвала, мин; t_р - продолжительность разгрузки автосамосвала, мин; t_гр - продолжительность движения груженого автосамосвала, мин; t_пор - продолжительность движения порожнего автосамосвала, мин; t_м - продолжительность маневровых операций и ожидания, мин; Продолжительность погрузки автосамосвала

, мин

где V_а - вместимость кузова автосамосвала, м³ ; t_ц - продолжительность рабочего цикла экскаватора, сек ; Е - емкость ковша экскаватора, м³ ; k _э - коэффициент экскавации;

Продолжительность движения груженого и порожнего автосамосвала

,мин

где L_гр,L_пор - длина пути соответственно в грузовом и порожнем направлении, км;

V_гр,V_пор - скорость движения соответственно груженого и порожнего автосамосвала, км/ч; ( V_гр = 30 км/ч_,V_пор = 40 км/ч )

k _раз = 1,1 - коэффициент учитывающий разгон и торможение автосамосвала.

Продолжительность разгрузки автосамосвала составляет 1,0 мин.

Продолжительность маневровых операций и ожидания за рейс - 2,0 мин.

Эксплуатационная производительность автосамосвала

,м³ / смен.

где Т_см - продолжительность рабочей смены, ч; V_а - вместимость кузова автосамосвала, м³ ; k_тг = 0,9 - коэффициент использования грузоподъемности.

Проверяется возможность перевозки установленного объема горной массы выбранной моделью автосамосвала

,т

где G _ф - вес груза фактически перевозимого автосамосвалом, т; _р(в) - плотность полезного ископаемого или вскрышных пород соответственно, т/м³ ; V_а - вместимость кузова автосамосвала, м³ ;

Количество автосамосвалов, необходимых для обслуживания экскаватора

,авт.

Суточный грузооборот карьера по горной массе

,т/ сут.

где А_гм - годовая производительность карьера по горной массе, т / год;

N_га - количество суток работы автотранспорта в год.

Рабочий парк автосамосвалов, обеспечивающий суточный грузооборот карьера

,авт.

где G_кс - суточный грузооборот карьера, т/ сут.; k_нер = 1,1 - коэффициент неравномерности работы автотранспорта; Q_а - эксплуатационная производительность автосамосвала, т / смен.; n_см - количество смен работы экскаватора в сутки, смен.

Полученное дробное значение не округляя до целого.

Инвентарный парк ( списочный ) автосамосвалов

,авт.

где n_сп = 1,15 - коэффициент резерва автосамосвалов.

Полученное списочное количество автосамосвалов округляем до целого в большую сторону.

КОНВЕЙЕРНЫЙ ТРАНСПОРТ НА КАРЬЕРАХ

Конвейеры являются перспективным видом карьерного транспорта. Они обеспечивают высокую производительность предприятий и позволяют значительно улучшить использование оборудования.

Конвейерный транспорт наиболее целесообразно применять на карьерах с мощной толщей покрывающих мягких пород при грузообороте 20 - 30 млн. т и более горной массы в год, в районах с умеренным климатом. При выемке взорванных пород конвейеры применяют на карьерах глубиной более 150 м при расстоянии транспортирования до 2,5 - 3 км. Допустимый угол подъема конвейерных линий в грузовом направлении зависит от физико-механических свойств транспортируемого материала и составляет 20 - 22° и 16 - 18° соответственно при транспортировании рыхлых и взорванных скальных пород.

При спуске пород допустимый угол па 2 - 3° меньше, чем при подъеме. Длина става конвейера с одним приводом составляет 400 - 1500 м.

Конвейерный транспорт получил наибольшее распространение на угольных разрезах. Конвейеры чаще всего используют в комплексе с роторными и многочерпаковыми цепными экскаваторами. В комплексе с одноковшовыми экскаваторами и передвижными дробильно-грохотильными агрегатами они используются в схемах циклично-поточной технологии горных работ при разработке полускальных и скальных пород. Недостатки конвейерного транспорта: повышенные требования, предъявляемые к крупности и однородности состава горных пород; зависимость работы конвейеров от природных условий; высокая стоимость конвейерных лент.

Наибольшее распространение на карьерах получили ленточные и канатно-ленточные конвейеры. Применяемые схемы конвейерных установок выбираются исходя из горно-геологических условий разработки месторождения, производительности карьера и расстояния транспортирования. В общем виде в состав технологической схемы карьерного транспорта входят: забойные, сборочные, подъемные магистральные, отвальные и складские конвейерные установки.

Забойные конвейеры располагают на рабочей площадке уступа для перемещения горной массы из забоев экскаваторов к сборочным конвейерам. Сборочные конвейеры служат для транспортирования руды и породы от одного или нескольких забойных конвейеров к подъемной конвейерной установке. Располагаются на нерабочем борту карьера или в торцевой части в полустационарном или стационарном положении. Подъемные конвейеры являются стационарными. Они принимают горную породу от сборочных конвейеров и перемещают ее на поверхность карьера. Подъемные конвейеры обычной конструкции преодолевают угол подъема от 12 - 14 до 18°. Увеличить угол подъема можно, применяя специальные конструкции конвейеров: с прижимной лентой, с цепными сетками и т.п.

Магистральные конвейеры являются стационарными установками, с помощью которых горную массу транспортируют по поверхности карьеров от подъемных конвейеров к отвалам или приемным бункерам обогатительных фабрик.

Отвальные конвейеры конструктивно аналогичны забойным установкам и служат для перемещения породы от магистральных конвейеров к отвалообразователям. Складские конвейеры используют для сортировки и перемещения руды на обогатительных фабриках.

При эксплуатации конвейерных установок необходимо: периодически передвигать и наращивать конвейерные линии, производить техническое обслуживание и своевременный ремонт, убирать просыпи породы в местах перегрузки и т. п.

Передвижку забойных и отвальных конвейеров осуществляют вслед за перемещением фронта горных и отвальных работ в процессе разработки месторождения. Ленточные конвейеры разнообразных моделей имеют производительностью от 100 до 5000 м³ /ч.

Ширина ленты конвейера В (мм) зависит от производительности, выбранной в допустимых пределах скорости движения ленты и кусковатости транспортируемых пород. Для стационарных конвейеров с постоянными перегрузочными пунктами (по А. О. Спиваковскому)

В > 2а +200,

где а - максимальный размер транспортируемых кусков, мм.

Ширина применяемых на карьерах конвейерных лент находится в пределах 400 - 3600 мм. Транспортирование ленточными конвейерами крупнокусковатых тяжелых пород характеризуется большим провесом ленты между роликоопорами, сильными ударными нагрузками на них, интенсивным износом ленты. Поэтому, как показывает опыт, максимальный размер кусков тяжелых и абразивных взорванных пород не должен превышать 350 - 450 мм. Для уменьшения износа и повышения долговечности ленты в транспортируемой горной массе должно быть не менее 30% фракций ( - 200) - ( - 250 мм), создающих «постель» для более крупных кусков. Наиболее эффективно транспортирование раздробленных и мелкораздробленных пород. Скорость движения конвейерной ленты выбирается с учетом физико-технических характеристик транспортируемых пород, ширины ленты, оборудования погрузочных и перегрузочных узлов и на практике изменяется от 0,7 до 5 - 6 м/с. У подъемных конвейеров скорость движения ленты обычно не превышает 3,5 - 4 м/с (при ширине ленты до 2500 мм).

Равномерная загрузка ленты позволяет увеличить угол подъема полустационарных и стационарных конвейеров на 1 - 2°. При спуске груза максимальная величина наклона конвейера на 2 - -3° меньше допустимого подъема. Обычно на практике углы подъема и спуска конвейерами на 2 - 3° меньше допустимых.

Для увеличения преодолеваемого подъема разработан ряд конструкций крутонаклонных ленточных конвейеров: с дополнительным прижатием породы к ленте внешней силой (конвейеры с прижимной лентой-сеткой, с прижимаемой лентой и дополнительными прижимными роликами и др.); у таких конвейеров ограничение угла наклона до 35 - 45° обусловливается ростом массы прижимных элементов и сложностью всей установки; с лентой глубокой желобчатости, что позволяет увеличить угол до 25 - 30° благодаря возрастанию нормального давления породы на ленту из-за возникновения дополнительных распорных усилий; с высокими подпорными элементами (металлическими, пластмассовыми, резиновыми поперечными перегородками).

Длина ставов забойных ленточных конвейеров с однобарабанным приводом на практике изменяется от 80 - 100 до 900 - 1000 м. Длина ставов магистральных конвейеров изменяется в широких пределах (0,4 - 3 км, иногда до 4 - 5 км); при длинных ставах применяют двух- и трехбарабанный привод с независимыми двигателями или головной и хвостовой приводы (с двумя и более двигателями каждый).

Секции станины (рамы) конвейера, выполненные из швеллеров, уголков или штампованной листовой стали, имеют длину от 3 до 10 м. Секции передвижных конвейеров устанавливают обычно шарнирно на деревянных или металлических шпалах, а стационарных - на железобетонных шпалах. Шпалы передвижных конвейеров по обеим сторонам секций соединяют двумя (иногда одним) рельсами, которые служат для перемещения погрузочно-загрузочных устройств и непрерывной передвижки конвейера.

У канатно-ленточных конвейеров функции грузонесущего и тягового органов разделены. Благодаря этому срок службы ленты увеличивается в 1,5 - -2 раза и более, число роликоопор сокращается в 4 - 5 раз, транспортируемая порода гораздо меньше измельчается и просыпается. Мощность привода на 20 - -40 % меньше, чем у ленточных конвейеров, при одинаковой ширине и скорости движения ленты. Предельная длина става достигает 4 - 6 км, а штат обслуживающего персонала сокращается на 30 - 40 %. Вместе с тем у канатно-ленточных конвейеров ограничены ширина ленты и скорость ее движения (соответственно 1100 - 1200 мм и 2 - 2,5 м/с), что лимитирует их производительность (800 - 1000 т/ч). Ограничен и угол подъема (12°, максимум 15 - 16^ а при спуске до 14 - 15°), необходима централизованная и равномерная загрузка ленты. Указанные достоинства и недостатки канатно-ленточных конвейеров определили область их применения; они используются как стационарные (подъемные и магистральные) при сроке службы не менее 4 - 5 лет для транспортирования как мягких, так и взорванных пород на расстояние не менее 500 м.

Ленточно-цепные конвейеры, принцип действия которых подобен принципу действия канатно-ленточных, допускают установку промежуточных приводов (благодаря чему длина става не ограничивается), имеют меньшую энергоемкость, допустимый угол наклона их до 35 - -40° и поэтому они иногда используются в качестве подъемных. Их производительность ограничена шириной и скоростью движения конвейерной ленты (не более 1,2 - 1,5 м/с). Приемные устройства при подаче на забойный конвейер разрыхленных мягких пород с разгрузочной консоли многоковшового экскаватора или перегружателя представляют собой передвижные (самоходные или передвигаемые лебедкой) приемные воронки с ленточными питателями или валковыми (вибрационным) грохотами-питателями для уменьшения высоты падения и сообщения поступающему потоку породы требуемой скорости. Колесные пары передвижных загрузочных устройств устанавливаются на рельсах шпальной решетки станины конвейера.

При эксплуатации конвейеров в комплексе с одноковшовыми экскаваторами в качестве загрузочного устройства применяют бункера-дозаторы. Ход их рельсовый (самоходный или несамоходный) или гусеничный. Бункер может быть также установлен на стальных лыжах и перемещаться бульдозерами или забойным экскаватором по мере подвигания забоя. Размеры верхнего приемного а и b,нижнего выпускного с и d отверстий бункера-дозатора (м)

;

;

,

где Е - емкость ковша экскаватора,м³ ; h - высота полезной части бункера-дозатора, м; - угол наклона стенок бункера, градус;

B - ширина конвейерной ленты, м. Общая высота Н_б (м) дозатора

Н_б = (0,75 - 0,8) Н_р,

где Н_р - высота разгрузки экскаватора при максимальном ее радиусе, м.

Объем бункера должен быть кратен емкости ковша экскаватора, обычно (2-5) Е.

Простейшие бункера имеют свободный выпуск породы на ленту. Современные бункера-дозаторы оснащены питателями (кареточными, вибрационными, валковыми, пластинчатыми, ленточными).

Аналогичным является загрузочное устройство при работе конвейерных поездов. Бункер-дозатор может быть оборудован разгрузочным консольным конвейером (рис. а), в этом случае он является разновидностью перегружателя.

При погрузке на ленточный конвейер взорванных или разнородных пород бункер-дозатор является составной частью грохотильного или дробильного агрегата.

Применяемые при разработке легковзрываемых и разнородных пород, когда выход негабарита (по условиям перемещения конвейерами) не превышает 3 - 5%, грохотильные агрегаты представляют собой бункера-дозаторы с неподвижными (горизонтальными или наклонными) или приводными грохотами (рис. б). Неподвижные грохоты колосникового типа имеют щели шириной до 300 - 350 мм. Производительность передвижных бункеров-дозаторов с приводными грохотами качающегося и вибрационного типов достигает 1000 т/ч. Надрешетный продукт с горизонтальных грохотов (до 1 - 2 %) периодически сбрасывается ковшом экскаватора, а с наклонных грохотов поступает на подошву уступа или в автосамосвалы.

Так как использование грохотильных установок связано с привлечением дополнительных видов транспорта (автомобильного и др.) либо со вторичным дроблением негабаритных кусков и погрузкой, при содержании негабарита свыше 3 - 5 % целесообразно применять забойные передвижные или самоходные дробильные агрегаты (рис. в). Существуют собственно дробильные агрегаты (вся горная масса проходит через дробилку), грохотильно-дробильные (дробятся только негабаритные куски, а подрешетный продукт грохочения поступает на конвейер) и дробильно-солртировочные, позволяющие получить два и более класса пород по крупности

Поперечное перемещение передвижных конвейеров на новую трассу включает само перемещение и подготовительно-заключительные работы. Применяют два способа поперечного перемещения: непрерывный (без разборки става на секции) и цикличный (с разборкой става). По характеру перемещения несущей конструкции конвейеров различаются непрерывная передвижка волочением, качением и шаганием. Непрерывная передвижка волочением осуществляется с помощью турнодозеров, а также путепередвигателей непрерывного действия. Для передвижки турнодозерами установленные на шпалах секции конвейера или отдельные стойки с роликоопорами связывают в единую систему (с помощью шарнирных скреплений) один-двумя боковыми рельсами. Перемещение конвейерного става аналогично непрерывной передвижке железнодорожных путей турнодозерами.

Шаг передвижки при многократных проездах турнодозера вдоль конвейера в прямом и обратном направлениях принимается одинаковым. Величина его 0,4-1,5 м. При шаге передвижки 1 - 1,5 м рабочая скорость движения турнодозера ограничивается 1,4 - 1,9 м/с для предотвращения деформации рельсо-шпальной решетки и несущих металлоконструкций конвейера. Среднечасовая эксплуатационная производительность турнодозеров составляет 500 - 800 м² /ч в благоприятных условиях при предварительно отделенных от почвы шпалах она достигает 1200 - 2000 м² /ч. При непрерывной поперечной передвижке качением опорами секций конвейера являются самоходные или неприводные тележки на катках, колесном или гусеничном ходу. Несамоходные тележки перемещаются тракторными тягачами. Такие ходовые устройства возможны и у расположенных на соединительных бермах передаточных конвейеров, передвигаемых вдоль продольной оси вслед за подвиганием фронта работ. При передвижке шаганием секции конвейера устанавливают на ряд тележек с шагающим ходом.

Цикличная переукладка отдельных секций конвейера осуществляется с помощью автомобильных и тракторных кранов. Конвейерную ленту наматывают на самоходные или установленные на полозьях барабаны. Иногда отдельные секции на полозьях перемещают волочением тракторами, автомашинами или лебедками.

Приводные и хвостовые станции конвейеров устанавливают на металлические лыжи и перемещают тягачами, или они имеют рельсовый, гусеничный или шагающий ход. В последнем случае обеспечиваются значительно меньшая масса конструкции, чем при гусеничном ходе, и меньшая трудоемкость перемещения.

Подготовительные работы при непрерывной передвижке конвейеров включают подготовку новой трассы (планировку), настил рельсовых путей для перемещения приводной и хвостовой станций (при рельсовом ходе), установку ограничителя схода ленты, очистку рельсов от просыпей, отключение станции, снятие натяжения (ослабление) ленты, перегон загрузочного устройства в зону приводной станции или его демонтаж. При цикличном перемещении, кроме этого, производятся снятие ленты и демонтаж станины конвейера.

Заключительно-наладочные работы включают: монтаж рамы и навешивание ленты (при цикличном перемещении), рихтовку конвейерного става в горизонтальной и вертикальной плоскостях, установку и подключение станций, перегон (или монтаж) загрузочного устройства, натяжение ленты, опробование конвейера на холостом ходу и регулирование его, демонтаж рельсовых путей и др. Аналогичные работы выполняют при монтаже новых конвейерных линий.

Удлинение конвейеров при выемке в тупиковых заходках производится вслед за подвиганием забоя путем установки секций необходимой длины (автокранами, экскаваторами строительного типа, бульдозерами) и наращивания ленты. Когда став конвейера достигает предельной длины, устанавливают следующий конвейер.

При навеске новой ленты, поступающей от заводов-поставщиков в виде отрезков длиной 70 - 115 м (иногда до 150 - 180 м) на деревянных барабанах, ее обычно укладывают на почву вдоль конвейерного става, вводят с помощью прикрепленного к концу каната (тяговое средство - трактор) на приводную станцию, пропускают через барабаны и нижние, а затем верхние ролики со стороны концевой станции и производят стыковку ленты у приводной станции.

При замене старой ленты на новую первую около приводной станции разрезают и к одному концу ее прикрепляют новую ленту, а к другому - канат, соединенный с трактором. Навеска новой ленты осуществляется с помощью конвейерного привода. Старая лента стягивается трактором со става, разрезается на куски и скатывается в бухты. Для ускорения навески применяют козловые и роликовые опоры для барабанов с новой лентой, прицепные тележки на пневмоколесном ходу или салазках с приводными бобинами для сматывания новой и наматывания старой ленты и телескопической стрелой с блоком и лебедкой для протягивания ленты по роликам.

Соединение концов прорезиненных многопрокладочных лент осуществляется холодной или горячей склейкой, сшивкой, металлическими соединителями. Подтягивание и состыковка концов лент выполняются с помощью небольших лебедок, талей и стальных зажимов. Очистка и предохранение конвейерной ленты от налипания и примерзания пород увеличивают срок ее службы, предотвращают пробуксовку, сбег ленты, просыпание породы. Используются механические очистители, очистка переворачиванием нижней ветки ленты, химическими веществами, обогревом, а также комбинация способов. Рабочую поверхность ленты очищают скребками, вращающимися очистителями, вибро- и гидроочистителями и специальными роликами. Наиболее распространены скребки с рабочими элементами из резины или пластмассы, прижимаемые к ленте пружиной или контргрузом. Удельное давление скребка равно 1 - 1,5 Н на 1 см ширины ленты.

Гладкие барабаны очищают стальными скребками,режущая кромка которых отстоит от поверхности барабана на 2 - 3 мм (под действием противовеса). У резцовых очистителей суппорт с одним или несколькими резцами совершает возвратно-поступательное движение. Для очистки барабанов от пород невысокой липкости предназначен роторный очиститель в виде беличьего колеса из вертикальных дисков и набора (четырех-пяти) парных ножей; ротор не имеет привода и автоматически включается при появлении на барабане слоя породы. Эффективными средствами являются вращающиеся лопастные очистители с приводом от разгрузочного барабана или дополнительного двигателя. Для отделения крупных налипших кусков применяют зубчатые резиновые щетки, спирально закрепленные по окружности барабана (для самоочистки вследствие их изгиба и пружинности), а для удаления остающегося загрязнения ленты - капроновые щетки с диаметром нитей 1 - 2 мм. Окружная частота вращения щеток должна в 3 - 6 раз превышать линейную скорость движения ленты. Удаление породных кусков с холостой ветви ленты осуществляется плужковыми сбрасывателями. Налипшая порода отделяется от холостой ветви ленты нижними очистительными спиральными и дисковыми роликоопорами (диаметр 16 - 19 мм, шаг спирали 50 - 120 мм).

Для предотвращения примерзания породы к ленте в отдельных случаях применяют орошение ленты раствором хлористого кальция (магния) и, обогрев ее, наносят слой силиконовой смазки. Для очистки ленты от примерзшей породы могут быть использованы специальные очистители. Удаление примерзшей породы происходит под ударным воздействием лопастей очистителя, вращающихся в направлении, противоположном движению ленты, или посредством плотного прижима к ленте (под действием центростремительной силы) ролика с туго натянутым вдоль него проволочным кольцом.

КОМБИНИРОВАННЫЙ КАРЬЕРНЫЙ ТРАНСПОРТ

Применение комбинированных схем транспорта связано с эксплуатацией двух или более видов транспортных средств.

Комбинированный транспорт в карьерах применяют в тех случаях, когда один из видов транспорта не обеспечивает эффективной и экономичной разработки месторождения. Целесообразность применения комбинированных схем карьерного транспорта вызывается: большой скоростью углубки карьера; сложным залеганием полезного ископаемого; значительным расстоянием транспортирования, ограниченными размерами карьера в плане. В этих условиях переход на комбинированные схемы транспорта позволяет снизить затраты на транспортирование, уменьшить трудоемкость, металлоемкость и энергоемкость горных работ.

Применение комбинированных схем затрудняет обслуживание, ремонт и содержание оборудования, требует строительства перегрузочных пунктов в карьерах, что усложняет технологические процессы.

В комбинированных схемах обычно выделяют три звена: транспорт на уступах карьера; подъем на поверхность и транспорт на поверхности до пунктов разгрузки. Наибольшее распространение получили следующие сочетания транспорта: автомобильного с железнодорожным; автомобильного со скиповым или конвейерными подъемниками.

Применение комбинированного автомобильно-железнодорожного транспорта наиболее целесообразно па рудных карьерах при больших расстояниях транспортирования на поверхности, при разработке глубоких горизонтов месторождений со сложным составом и неправильной конфигурацией рудных тел, разработке маломощных залежей с быстрым подвиганием фронта горных работ.

При этой схеме автомобильный и железнодорожный виды транспорта обслуживают определенную зону карьера, соответствующую рациональным границам их применения. На границах этих зон сооружают перегрузочные пункты для перегрузки горной массы из автосамосвалов в думпкары локомотивосоставов.

В настоящее время применяют три типа перегрузочных пунктов: экскаваторный: эстакадный; бункерный. Наибольшее применение получили перегрузочные пункты экскаваторного типа, обеспечивающие возможность усреднения руды в процессе перегрузки и уменьшающие динамические ударные нагрузки на думпкары.

Пункты перегрузки горной породы из одного вида транспорта в другой называют перегрузочным и, располагают как на поверхности карьера, так и в карьере на одном из горизонтов. Горизонт расположения перегрузочного пункта называют концентрационным. Пункты на концентрационных горизонтах обслуживают группу уступов. По мере понижения горных работ пункты переносят на нижерасположенные горизонты. Расчеты показывают, что величина шага переноса пунктов по глубине карьера зависит от конкретных условий и колеблется от 50 до 100 м.

ТЕХНОЛОГИЯ ОТВАЛЬНЫХ РАБОТ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОТВАЛЬНЫХ РАБОТАХ

Отвалообразование - комплекс производственных операций по приему и размещению вскрышных пород на специальном участке горного отвода.

Технические сооружения и средства механизации отвальных работ составляют отвальное хозяйство карьера.

На рудных карьерах объем отвальных работ в несколько раз превышает объем добываемой руды. Расходы на отвалообразование достигают 12 - 15% расходов на вскрышные работы. Отвалы различают: по месту расположения; количеству действующих отвальных уступов; рельефу местности, отведенной под отвал; средствам механизации отвальных работ. В зависимости от места расположения отвалы бывают: внутренние расположенные в отработанном пространстве карьера; внешние, размещенные за пределами карьерного поля; комбинированные - с частичным размещением пород в отработанном пространстве карьера и за пределами карьерного поля. Внутренние отвалы формируют при разработке горизонтальных и пологих пластообразных залежей, внешние - при разработке наклонных и крутых месторождений.

Внутренние и внешние отвалы отсыпают в один или несколько уступов (ярусов). Внешние отвалы располагают в непосредственной близости от карьеров.

На участке местности, предназначенном для складирования вскрышных пород, проводят дополнительные гидрогеологические исследования для определения физико-механических характеристик горных пород, слагающих основание будущих отвалов, и изучение степени обводненности этого участка. При выборе места для размещения внешних отвалов учитывают также, что недра под отвалами не должны содержать промышленных запасов полезного ископаемого.

К средствам механизации отвальных работ относятся: отвальные плуги, одноковшовые экскаваторы, бульдозеры, отвальные многочерпаковые экскаваторы (абзетцеры), консольные отвалообразователи, транспортно-отвальные мосты и средства гидравлического отвалообразования. Выбор средств механизации отвальных работ зависит от горно-геологических, климатических и технологических факторов. Комплексная механизация отвальных работ непосредственно связана с видом карьерного транспорта, доставляющего вскрышные породы на отвалы.

Строительство отвалов на равнинной местности начинается с формирования первоначальной насыпи, которую возводят из вскрышных пород, находящихся у основания отвала. При доставке породы из карьера автосамосвалами эту работу выполняют непосредственно бульдозерами. По способу развития фронта работ на отвальных уступах с вывозкой вскрыши из карьера железнодорожным транспортом различают параллельную, веерную и криволинейную схемы.

Схему выбирают с учетом размеров и конфигурации участка местности, отведенного под отвалы, а также в зависимости от необходимой приемной способности отвалов. При выборе схемы необходимо усчитывать, что параллельная и веерная схемы характеризуются постепенным сокращением фронта отвальных работ, криволинейная - -постепенным увеличением фронта работ.

ПЛУЖНОЕ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕ

Отвалообразование вскрышных пород железнодорожными плугами применяют при складировании скальных пород, доставляемых на отвалы думпкарами, не требующих балластировки путей и допускающих высоту отвалов более 10 - 15 м.

Технология плужного отвалообразования включает: разгрузку породы из думпкаров; формирование откоса отвала: планирование полотна для рельсового пути и его передвижку. Все операции выполняются последовательно. Этапы формирования плужного отвала показаны на рис.

Порода, доставленная из карьера в думпкарах, разгружается под откос отвального уступа, при этом 50 - 70% ее скатывается вниз, а часть остается на отвальной бровке. Оставшуюся на верхней площадке породу сталкивают под откос лемехами отвального плуга. Операцию по разгрузке составов и последующую планировку отвала повторяют 5 - -8 раз, после чего вдоль железнодорожных путей формируется площадка шириной 3,5 м, на которую укладывают железнодорожный путь. Думпкары на отвалах разгружают по одному, группами или всего состава поезда одновременно. Среднее время разгрузки одного думпкара на отвале 0,6 - 1 мин. Планировку верхней площадки лемехами плуга производят таким образом, чтобы она была на 0,3 - 0,5 м выше уровня железнодорожных путей. Шаг передвижки железнодорожного пути составляет 4 - 5 м.

К основным достоинствам плужного отвалообразования относят: сравнительно небольшую стоимость отвального оборудования; простоту устройства и управления процессами отвалообразования; возможность получения после планировки отвала ровной и подготовленной площадки для передвижки железнодорожного пути, к недостаткам: небольшую высоту отвала (10 - 15 м в полускальных и 15 - 20 м в скальных породах); ограниченную приемную способность отвалов: малый шаг передвижки железнодорожного пути и трудоемкость путевых работ; невозможность применения при складировании рыхлых и глинистых пород.

Приемная способность отвального тупика между двумя передвижками рельсового пути определяется по формуле

,

где с - шаг передвижки рельсового пути, м;

Н_о - высота отвала, м; L - длина отвального тупика, м;

k_р - коэффициент разрыхления пород в отвале.

Количество железнодорожных составов, разгружаемых на отвальном тупике в сутки,

,

где k_н - коэффициент неравномерности работы транспорта (0,85 - 0,95);

T_сут - время работы отвального тупика в сутки, ч; k_пр - коэффициент, учитывающий затраты времени на профилирование отвала (0,6 - 0,8); t_р - время на разгрузку одного состава, ч; t_о - время на обмен одного состава, ч.

Приемная способность отвального тупика,

,м³ / сут

где n - количество думпкаров в составе поезда; V_д - вместимость кузова одного думпкара, м³.

Время между передвижками отвального пути, сут.

.

Необходимое число рабочих тупиков при плужном отвалообразовании (из условия приема суточного грузопотока пород вскрыши)

где k_рез - коэффициент резерва (1,25 - 1,75);

V_п - объем вскрышных пород, поступающих из карьера на отвал, м³ / сут.

ЭКСКАВАТОРНОЕ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕ

На крупных карьерах, разрабатывающих полускальные и скальные горные породы с использованием железнодорожного транспорта, в качестве отвального оборудования широко применяют одноковшовые экскаваторы и драглайны. В этом случае процесс отвалообразования включает в себя прием и размещение пород в отвальные уступы экскаваторами, перевод экскаватора на новую заходку, переукладку железнодорожного пути. При отвалообразовании механической лопатой уступ делят на два подуступа; на верхнем подуступе укладывают железнодорожные пути, экскаватор устанавливают на промежуточном горизонте. Разгрузку породы из думпкаров осуществляют перед экскаватором, начиная с хвостового думпкара. Переукладку железнодорожного пути в новое положение ведут железнодорожными кранами с шагом передвижки 20 - 25 м. При пород пород экскаваторами ЭКГ-5 и ЭКГ-8И высота отвалов, расположенных на равнинной местности, достигает 25 - 30 м. Драглайны применяют при складировании мягких горных пород, которые имеют меньшее удельное давление на грунт и больший радиус действия. Это позволяет увеличить в соответствии с линейными параметрами применяемых экскаваторов шаг переукладки железнодорожных путей и высоту отвала.

При заданной продолжительности обмена поездов, а также при установленной приемной способности отвального тупика в сутки выбирают тип и определяют параметры отвального экскаватора по необходимой вместимости (м³) его ковша:

,м³

где f - коэффициент неравномерности работы отвального тупика (0,85 - 0,95); n - число вагонов в составе поезда; V_д - вместимость кузова думпкара,м³; n_ц - число рабочих циклов экскаватора в минуту; k_в - коэффициент экскавации; k_э - коэффициент использования экскаватора во времени. К достоинствам экскаваторного отвалообразования относят: большую величину приемной способности отвального тупика; уменьшение трудоемкости путевых работ; возможность применения более тяжелого (в сравнении с плужным способом) подвижного состава. Недостатками способа являются: большая стоимость отвального оборудования; небольшой фронт разгрузки вагонов на отвальном тупике, необходимость двукратной переэкскавации всего объема вскрышных пород в забое и на отвале.

БУЛЬДОЗЕРНОЕ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕ

Отвалообразование бульдозерами применяют обычно при доставке породы в отвалы автосамосвалами. Отвалообразование включает в себя разгрузку породы из транспортных средств на отвальную площадку; перемещение породы под откос отвального уступа бульдозерами, устройство и содержание транспортных коммуникаций на отвале. В соответствии с правилами безопасности разгрузку породы из автосамосвалов производят по периферии отвального фронта на расстоянии 3 - 5 м от верхней бровки отвала, за возможной призмой обрушения.

Высота бульдозерных отвалов, расположенных на равнинной местности, зависит от свойств складируемых пород и составляет 25 - 30 м для скальных пород, 15 - 20 м для песчаных, 10 - 15 м для суглинков и глин.

Расчеты бульдозерных отвалов заключаются в определении общего числа рабочих и резервных участков па отвале, необходимых параметров применяемых па отвалах бульдозеров в зависимости от суточного объема вскрышных работ, выполняемых на карьере. Бульдозерный способ отвалообразования отличается простотой, дешевизной и высокой производительностью.

При автомобильном транспорте наибольшее распространение получил бульдозерный способ отвалообразования. Развитие отвала принимается периферийное, отвал - одноярусный. Высота отвала для полускальных пород согласно рекомендациям НТП составляет 40 м. В целях безопасности ведения работ ширина отвала должна быть не менее 100 м, а в пределах фронта разгрузки автосамосвала предусматривается отсыпка предохранительного вала из породы высотой 0,8 м и шириной основания 2 м. Для ведения работ на отвале, учитывая технические характеристики принятой модели автосамосвала, выбираем модель бульдозера.

Техническая характеристика бульдозеров

Показатели	ДЗ-118	ДЗ-124ХЛ	ДЗ-125	ДЗ-158	ДЗ-141ХЛ	ДЗ-159УХЛ
Базовый трактор	ДЭТ- 250М	ТТ-330 Р-1-01	Т-330	Т-25.01 БР-1	Т-500 Р-1	Т-50-01
Мощность двигателя, кВт	243	250	244	272	367	523
Длина отвала, м	4,31	4,73	4,73	4,53	4,8	6,05
Высота отвала,	1,55	1,55	1,75	1,74	2,0	2,3

Суточный вскрышной грузопоток карьера

,м³ / сут.

где А_в - годовая производительность карьера по вскрыше, м³ / год;

N^в _г - количество суток работы отвала в год.

Приемная способность 1 м длины отвального фронта

,м³

где V_а - вместимость кузова автосамосвала, м³ ; k_к = 1,5 - коэффициент кратности разгрузки; ш_к - ширина кузова автосамосвала, м.

Количество автосамосвалов разгружающихся на отвале в течение часа

,авт.

где n_см - число рабочих смен в сутки отвального цеха, смен; k_нер = 1,3 - коэффициент неравномерности работы; Т_см - продолжительность рабочей смены, ч; V_а - объем породы, перевозимой автосамосвалом за рейс, м³ ; k_ра = 1,4 - коэффициент разрыхления породы в кузове автосамосвала.

Количество одновременно разгружающихся на отвале автосамосвалов

,авт.

где t_ра = 60 с - продолжительность разгрузки автосамосвала на отвале;

t_мо = (60100) с - время на маневры автосамосвала при разгрузке отвале.

Длина фронта разгрузки

,м

где ш_п = 40 м - ширина полосы по фронту, занимаемой одним автосамосвалом при маневрировании, м.

Количество участков участков, на которых одновременно осуществляется разгрузка автосамосвалов

,уч.

где l_p = (6080) м - длина фронта одного разгрузочного участка, м.

Количество участков, находящихся в одновременной планировке

,уч.

Количество резервных участков

,уч.

Общая длина отвального фронта

,м

Сменная эксплуатационная производительность бульдозера ( в целике )

,м³/ смен.

где Т_см - продолжительность рабочей смены, ч; Т_пз = 0,6 ч - продолжительность подготовительно-заключительных операций; k_и = 0,8 - коэффициент использования бульдозера во времени; k_ро = 1,3 - коэффициент разрыхления отсыпанной породы; k_ук = 1,0 - коэффициент учитывающий уклон на участке работы; k_пт = (0,920,97) - коэффициент учитывающий потери породы в процессе работы бульдозера; t_рц = (4060) с - продолжительность рабочего цикла бульдозера, с; объем породы в плотном теле, перемещаемый отвалом бульдозера

...