Файл: Хохряков, В. С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых учебник.pdf

Т а б л и ц а 5 Технологические параметры роторных экскаваторов

71

По производительности в разрыхленной массе различают ротор­ ные экскаваторы небольшой производительности (до 630 м3/ч), сред­ ней производительности (630—2500 м3/ч), большой производитель­ ности (2500—5000 м3/ч) и сверхмощные (свыше 5000 м3/ч).

§ 4. Схемы работы и размеры забоев роторных экскаваторов

Забой роторного экскаватора (рис. 27) обычно располагается с торца уступа, реже — со стороны его откоса.

При расположении забоя с торца экскаватор во время экскава­ ции стоит на месте, а роторная стрела поворачивается около оси

6

Рис. 27. Схема разработки пород роторным экскаватором с черпаками емкостью 850 л:

а — с выдвижением стрелы; б— без выдвижении стрелы

экскаватора на угол со = 90 -j- 135°; при этом разработка забоя производится при повороте роторной стрелы в прямом и обратном направлении. После отработки забоя на определенную ширину по всей высоте уступа экскаватор передвигается вдоль заходки па рас­ стояние, равпое величине подачи роторной стрелы на забой.

Угол поворота роторной стрелы в сторону уступа зависит от высоты уступа и достигает 90°. Величина поворота роторной стрелы

всторону погрузки определяется условиями полной отработки забоя

восновании уступа и не превышает 45—50°.

Форма стружки (в плане), снимаемой экскаватором, зависит отконструкции роторной стрелы. Экскаватор с выдвижной стрелой снимает концентрические стружки, при иевыдвижиой стреле стружка имеет серповидную форму. В первом случае толщина стружки посто­ янна почти по всему периметру, за исключением небольших участ­ ков, во втором случае толщина стружки изменяется. При постоян­ ной толщине стружки обеспечивается большая производительность экскаватора.

72

Выемка горной массы из забоя производится роторным экскава­ тором вертикальными или горизонтальными стружками.

При разработке вертикальными однорядными стружками вначале вынимается стружка 1 по всей ширине забоя (рис. 28, а). После этого, последовательно опускаясь вниз, ротор снимает стружки 2, 3 ж4. Затем ротор перемещается в исходное положение, и цикл повто­ ряется (отрабатываются стружки 5, 6, 7 и 8).

Схема разработки вертикальными миогорядными стружками (рис. 28, б) отличается от предыдущей тем, что в этом случае в каж­ дом горизонтальном слое снимается последовательно несколько стружек, порядок выемки которых показан цифрами 1—20.

Рис. 28. Схема разработки пород роторным экскаватором:

Высоту слоя h при валовой выемке пород принимают равной около 0,5 диаметра ротора; при раздельной разработке пород высота слоя определяется мощностью извлекаемых отдельно прослойков, но она не должна превышать 0,75 диаметра ротора.

При схеме разработки горизонтальными стружками (рис. 28, в) ротор-колесо по всей ширине забоя вынимает стружку 1, затем 2 и Т; д. После отработки последней полосы 13 по высоте уступа ротор переводят в исходное верхнее положение и приступают к разра­ ботке следующей полосы. Глубина захвата ротора достигает 0,5— 0,75 диаметра ротора.

Толщина снимаемой стружки зависит от мощности экскаватора; у средних и мощных экскаваторов она достигает 0,3—0,5 м.

Эффективность каждого способа разработки характеризуется

где tp — время полезной работы экскаватора; t0 — общее время использования экскаватора; — время вспомогательных операций (зависит только от принятого способа разработки); t2 — время

73

§5. Производительность миогочерпаковых экскаваторов

иособенности их работы в зимнее время

Т е о р е т и ч е с к а я п р о и з в о д и т е л ь н о с т ь многочерпаковых экскаваторов определяется геометрической емкостью черпаков Е и числом разгрузок их пр в единицу времени:

/7, = 60£7гр, м3/ч.

Число разгрузок у цепных экскаваторов определяется скоростью движения черпаковой цепи ѵч и ее шагом I:

Ориентировочно число разгрузок в минуту для современных моде­ лей миогочерпаковых экскаваторов составляет: при рыхлых поро­ дах — 22—26, глинистых породах — 20—24, тяжелых глинах, меле и мергеле — 18—22.

Т е х н и ч е с к у ю п р о и з в о д и т е л ь н о с т ь цепного многочерпакового экскаватора в целике определяют с учетом коэф­ фициента наполнения черпаков К н и коэффициента разрыхления породы в черпаке К р (табл. 6).

Т а б л и ц а 6

Значения коэффициентов наполнения черпаков п разрыхления породы

к н (для

Разрабатываемый групт нижнего к р черпания)

Для верхнего черпания коэффициент наполнения принимается на 10—15% меньше, чем для нижнего.

Число разгрузок ковшей у роторных экскаваторов равно

Tip = T14TIQI

где пч — число черпаков на роторе; п 0 — скорость вращения ротор­ ного колеса, об/мин.

Теоретическая производительность П 0 роторных экскаваторов малых и средних моделей составляет 70—600 м3/ч, мощных — 600—

75

Э к с п л у а т а ц и о н н а я п р о и з в о д и т е л ь н о с т ь многочерпаковых экскаваторов зависит от коэффициента использова­ ния времени на чистой работе, который при погрузке на железно­ дорожный транспорт равен 0,6—0,7, на конвейерный 0,8—0,9, и от числа рабочих часов в год.

Длительность рабочего сезона зависит от горно-геологических, климатических, технических и организационных факторов (табл. 7).

■ Т а б л и ц а 7

Примерная длительность сезона вскрышных работ для многочерпаковых экскаваторов

Рыхлые породы, легко экскавируемые многочерпаковыми экска­ ваторами, при промерзании становятся очень прочными, особенно в поверхностном слое. При промерзании грунта резко увеличивается временное сопротивление на сжатие, удельное сопротивление реза­ нию и относительная плотность. Чем больше глубина мерзлого слоя, тем прочнее становится грунт.

Обычно грунт приходит в устойчивое мерзлое состояние через 5—20 дней после наступления зимнего периода н остается в этом состоянии еще от 10 до 15 дней после его окончания.

В наибольшей степени обычно промерзают кровля и верхняя часть откоса уступа, не защищенная снегом, а в наименьшей — ниж­ няя часть уступа. Доля мерзлого грунта при увеличении высоты и ширины забоя уменьшается. Если при работе экскаватора с ем­ костью черпаков 25 л доля мерзлого грунта составляет 57—78%, то при работе экскаватора ЭРГ-1600 она уменьшается до 4,5—6%.

Глубина промерзания грунтов на карьерах Украины 1—1,3 м; на Урале 1,5—2 м; на Дальнем Востоке 2,5—3 м. Остальная часть разрабатываемого уступа находится в талом состоянии. Однако талые грунты в зимнее время примерзают к черпакам, конвейерам, гусеницам и т. д., что резко' сокращает производительность экска­ ватора. В связи с этим вскрышные мпогочерпаковые экскаваторы на карьерах СССР в зимнее время, как правило, не работают. Большая часть зимнего периода используется для ремопта экскаваторов и горнотранспортного оборудования.

На добыче угля роторные экскаваторы работают круглый год. Увеличить продолжительность сезона и улучшить показатели работы экскаваторов в зимнее время года можно за счет: увеличения усилий резания на кромке черпаков; применения бескамерной кон­ струкции роторного колеса с увеличенным числом черпаков (до 10— 12); применения морозостойких и высокопрочных конвейерных лент;

76

осуществления мероприятий по борьбе с налипанием и примерзанием грунта; предохранения разрабатываемых уступов от промерзания.

При выборе модели экскаватора исходят из необходимых усилий резания для разработки пород с данными физико-механическими свойствами. Для резания мерзлых грунтов усилия резания, раз­ виваемые экскаваторами, ориентировочно должны составлять для карьеров Южного Урала 9—10 кгс/см2, Сибири 10—12 кгс/см2.

Бескамерная конструкция роторного колеса уменьшает прилипа­ ние и примерзание пород. Этому же способствует замена задних стенок черпаков цепями.

Для предотвращения примерзания породы к черпакам роторных колес производят обогрев черпаков электричеством или газом, сжи­ гаемым в огнемете, который устанавливают с наружной стороны

колеса.

Большую роль в увеличении эффективности работы многочерпаковых экскаваторов в зимнее время играет первоочередная разра­ ботка участков -с большой влажностью и с более крепкими породами в летнее время. Таким образом, для отработки в зимний период остаются лучше осушенные и менее крепкие породы.

Фронт работы роторного экскаватора желательно располагать на северной или северо-восточной стороне карьера, где уступы больше нагреваются солнцем и меньше промерзают. За счет этого продолжительность сезона может быть увеличена на 20—25 дней. Кроме того, желательно располагать фронт работы с подветренной стороны.

Длина выемочного блока должна быть сравнительно небольшой, чтобы за время его отработки глубина промерзания уступа была меньше предельно допустимой. Из этого условия длина экскаватор­ ного блока определится по формуле

где /гд — допустимая глубина промерзания, см; Пэ — эксплуата­ ционная производительность роторного экскаватора, м3/сут; ѵ — средняя скорость промерзания грунта, которая при температуре—20°С находится в пределах 4—6 см/сутки; S — сечение забоя, м2.

Эффективность работы в зимнее время зависит также от способа разработки уступа. Минимальное промерзание обеспечивается при выемке вертикальных стружек, хотя при этом часто приходится передвигать роторную стрелу и весь экскаватор.

Чтобы обеспечить эффективность работы роторных экскаваторов в зимнее время, применяют меры по предохранению грунтов от промерзания (путем снегозадержания, а при небольших объемах работ — укрытия поверхности уступа слоем . теплоизоляционных материалов: опилок, шлака, брикетной крошки и т. д.), производят рыхление мерзлого сл,оя перед экскавацией (на глубину до 0,4— 0,6 м).

77