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

когда олагодаря их преимуществам повышается экономичность про­ изводства горных работ на карьере в целом.

Размеры забоя при работе экскаватора с верхней погрузкой устанавливаются в зависимости от рабочих параметров экскаватора п устойчивости уступа. Более полное использование экскаватора обеспечивается при наибольшей высоте уступа, которая ограничи­ вается максимальной вы­ сотой и радиусом разгрузки экскаватора. Наибольшая высота забоя II (рис. 14)

из условия использования максимальной высоты разгрузкиЯртах определяется

по формуле

Н-- Н р шах ^в‘ ■е, м,

где hB— высота вагона или кузова автосамосвала от кровли уступа м; е — бе­ зопасный зазор между ку­ зовом и ковшом в момент разгрузки.

Наибольшая высота забоя при полном использовании радиуса разгрузки определяется по формуле

Н — (Rp—і?„. у—с) tg а, м,

где і?р — радиус разгрузки при максимальной высоте разгрузки, м; 7?,. у — радиус черпания на уровне стояния, м; с — безопасное расстояние от оси путей до верхней бровки уступа, м; а — угол откоса уступа, градус.

Таким образом, допустимая высота забоя для данной модели экскаватора зависит от угла а, величина которого определяется устойчивостью пород. Чем больше угол откоса, тем большей может быть принята высота забоя.

Наибольшая высота уступа при угле откоса, равном 70°, соста­ вляет 12 м для экскаваторов ЭВГ-4И, 18 м для ЗВГ-6И и 24 м для ЭВГ-15.

Ширина забоя при верхней погрузке определяется так же, как и при нижней погрузке. При работе вскрышных экскаваторов в ту­ пиковом забое (рис. 15) поперечное сечение траншеи зависит от рабо­ чих размеров экскаваторов и физико-механических свойств пород.

Наименьшая ширина траншеи понизу должна обеспечить безопас­ ное размещение экскаватора в забое траншеи с учетом радиуса пово­ рота кузова RK и зазоров между кузовом и откосом уступа ег при высоте кузова hK. Ширина эта составляет 15—16 м для экскаватора ЭВГ-4И и 20—22 м для ЭВГ-6И.

48

Наибольшая ширина траншеи понизу определяется исходя из значения радиуса черпания экскаватора на уровне стояния

Ь = 27?ч<у, м.

Она составляет 22 м для экскаватора ЭВГ-4И и 27,2 м для экска­

ватора ЭВГ-6И.

Наибольшая ширина траншеи понизу должна удовлетворять, кроме того, условию

j= * R p — (c+ # c tg a), м.

Наибольшая возможная глубина траншеи должна соответство­ вать максимальной высоте разгрузки экскаватора # ргаах и радиусу разгрузки Rp.

Эти условия выражаются зависимостями

Я ^ Я р , „ а х '

Я ss (Rp —R 4 у —с) tga,

где Ьъ — высота вагона и рельсового пути, м; е — зазор между кузо­ вом и ковшом, м/

В устойчивых скальных породах (когда а >* 70°) глубина траншеи ограничивается максимальной высотой разгрузки и составляет 12 м для экскаватора ЭВГ-4 и 18 м для ЭВГ-6. В мягких породах (когда а <70°) наибольшая глубина траншеи ограничивается радиусом разгрузки и имеет меньшее значение, чем в первом случае.

§ 5. Схемы работы и размеры забоев драглайнов

Драглайны применяют при разработке угольных, железорудных и других месторождений, главным образом для перевалки мягких пород. Широко используются они на земляных работах при стро­ ительстве каналов, дорог, гидросооружений и т. п. Драглайнами выполняется около 20% объемов горных и земляных работ.

В отдельных случаях небольшие машины с емкостью ковша до 4—6 м3 применяют для погрузки породы в транспортные сосуды. Соотношение емкости кузова транспортного средства и емкости ковша должно быть не менее 3—4.

Драглайны с емкостью ковша более 10—15 м3 могут применяться в полускальных и скальных, но хорошо разрыхленных породах.

Ковш драглайна не крепится жестко к рукояти, как у лопаты, а подвешен к стреле на стальных канатах. Рабочее оборудование драглайна состоит из ковша 6 (рис. 16), упряжи подъемного каната 3, тягового каната 5 и разгрузочного каната 4. Ковш открыт спереди и сверху. Его боковые стенки соединены для жесткости аркой. Упряжь ковша, придающая ему, рабочее положение, состоит из системы цепей и канатов. К обойме на подъемном канате подвешены

две подъемные цепи 2, которые расперты коромыслом 1 для пред­ отвращения трения о ковш. Они присоединены вторыми концами к боковым стенкам ковша. К передней, выступающей вперед части боковых стенок прикреплены тяговые цепи 7, соединяющиеся с тяго­ вым канатом. Разгрузочный канат 4, присоединенный к тяговому канату п к арке ковша, огибает блок обоймы.

Перемещение ковша по забою происходит посредством тягового

иподъемного канатов. Через тяговый канат ковшу передается уси­ лие, необходимое для его перемещения, а подъемным канатом регу­ лируется величина угла, под которым ковш перемещается вдоль забоя.

Перемещаясь по забою, ковш отделяет (срезает) стружку породы

изаполняется. Заполненный ковш поднимается к голове стрелы. При этом подтягивается подъемный канат при постепенно отпуска­

емом, но натянутом тяговом канате. Угол между горизонталью и днищем ковша при его подъеме должен составлять 15—20°. Прп большей или меньшей величине этого угла положение ковша стано­ вится неустойчивым. Регулируется угол изменением длины разгру­ зочного каната.

Разгрузка ковша происходит при свободном опускании тягового каната.

Поворот экскаватора на разгрузку происходит при ковше, под­ тянутом к голове стрелы. Это предотвращает раскачивание ковша.

Длительность черпания зависит в основном от крепости породы и толщины стружки, срезаемой драглайном. При увеличении тол­ щины стружки сокращается путь, проходимый ковшом при черпании

50

но вследствие повышенного сопротивления резанию уменьшается скорость перемещения ковша.

Минимальная толщина стружки должна быть такой, чтобы ковш заполнялся за одно черпание. Толщину стружки регулируют изме­ нением длины разгрузочного каната и места крепления тяговых цепей; С уменьшением длины разгрузочного каната и поднятием точки крепления тяговых цепей толщина срезаемой стружки при черпании ковша будет увеличиваться, но при этом увеличивается сопротивление грунта, что может привести к опрокидыванию ковша. Поэтому толщина стружки не должна быть чрезмерной. Большая толщина стружки допускается в мягких грунтах, меньшая — в тя­ желых.

Продолжительность поворота зависит главным образом от угла поворота, т. е. места выгрузки породы. При перемещении породы в отвал ковш иногда разгружается на ходу, без остановки экскава­ тора, .который делает круговой поворот на 360°. Продолжительность цикла при этом наименьшая, так как разгрузка совмещается с пово­ ротом и происходит без опускания ковша и остановки экскаватора для перемены направления движения.

При погрузке горной массы в кузов транспортного сосуда необ­ ходимы остановка и опускание ковша, что значительно увеличивает длительность всего цикла.

Данные о продолжительности цикла драглайнов приведены в табл. 3.

Т а б л и ц а 3

Технологические параметры драглайнов

Обычный наклон стрелы драглайна 20—35°. Ходовое устройство у крупных драглайнов выполняется шагающим, у малых — гусе­ ничным.

Основными рабочими размерами драглайна являются (рис. 17): максимальный радиус черпания 7?чтах, минимальный радиус черпа­ ния па уровне стояния 7?ч у, радиус разгрузки і?р, максимальная глубина черпания Нч, максимальная высота разгрузки Н ртах.

Радиус разгрузки при работе в отвал и радиус черпания могут у больших драглайнов с емкостью ковша более 10—15 м3 увеличи­ ваться на величину заброса ковша. Дальность заброса в зависимости от модели драглайна и опыта машиниста составляет около V« длины

связных доходит до 40—45°.

Высоту забоя при нижнем черпании устанавливают по глубине черпания. При этом следует учитывать, что драглайн, расположен­ ный на кровле уступа, должен находиться вне призмы обрушения.

Ширина забоя драглайна определяется способом его работы и радиусом черпания. Ее принимают с таким расчетом, чтобы углы разворота экскаватора в каждую сторону от его оси не превышали 30-45°.

52

Верхнее черпание эффективно только у крупных моделей драг­ лайнов с емкостью ковша 10—15 м3 н более. При этом производитель­ ность драглайна на 30% ниже, чем при нижнем черпании. При верхнем черпании высота верхнего подуступа не долита пре­ вышать 0,3—0,4 высоты разгрузки драглайна. Угол откоса забоя верхнего подуступа не должен превышать 20—25°, иначе возможно неполное наполнение или опрокидывание ковша.

Наиболее часто драглайны применяют при разработке горизон­ тальных и пологих залежей для непосредственной перевалки вскрыш­ ных пород в выработанное пространство. Такие технологические схемы имеют ряд достоинств, связанных с тем, что драглайны могут работать как с нижним, так и с верхним черпанием, имеют больший радиус черпания п разгрузки, могут быть установлены на свежеотсыпанных отвалах и могут поочередно использоваться для вскрыш­ ных и добычных работ.

§6. Особенности работы одноковшовых экскаваторов

всложных забоях

Простые забои представлены однородной пустой породой или полезным ископаемым одного сорта. В сложном забое может встре­ чаться несколько видов горной массы, например полезное ископа­ емое может перемежаться с прослойками пустой породы. Степень сложности забоя определяет­ ся мощностью рудных или породных включений, числом прослойков полезного иско­ паемого или пустой породы, формой и углом падения руд­ ных или породных включе­ ний, числом сортов полезного ископаемого в забое, требу­ ющих раздельного извлече­ ния.

Можно выделить четыре основных типа,сложных за­ боев (рис. 18):

1. По высоте забоя имеется два слоя рудных разновидностей или один слой руды и один

слой породы (рис. 18, а). Это наиболее простая структура слож­ ного забоя, и при разработкеможно достичь почти полного извле­ чения руды при незначительном разубоживании;

2)в забое многократно перемежаются слои руд и пород небольшой мощности (до 5 м) горизонтального или слабонаклонного залегания (рис. 18, б). При этом потери и разубоживание тем выше, чем чаще перемежаемость прослоев;

3)в забое часто перемежаются прослои руд и пород вертикаль­

ного или наклонного падения (рис. 18, в);

53

4) в забоях различные типы или сорта руд и пород представлены телами неправильной формы (рис. 18, г).

Раздельная разработка сложных забоев повышает качество добы­ ваемого полезного ископаемого, обеспечивает наиболее полное извле­ чение его из недр при меньшем разубожнваппи, уменьшает затраты на обогащение пли металлургическую плавку. Однако при раздель­ ной выемке усложняются буровзрывные и экскаваторные работы, снижается производительность труда и повышается себестоимость добычи. Поэтому целесообразность раздельной разработки должна быть подтверждена технико-экономическими расчетами.

Раздельная выемка пластов сложного строения легко осуще­ ствляется при мощности горизонтальных или пологих слоев больше

Рпс. 19. Схема раздельной разработки:

я — узкими заходками; б — с раздельной выемкой в забое; 1 , 2 , 3 — очередность выемки слоев

2 м. На предприятиях железорудной и цветной металлургии мини­ мальная мощиость раздельно извлекаемого рудного включения при­ нята равной 2 м, на апатито-фосфоритовых и ряде нерудных место­ рождений — 5 м, на угольных разрезах — 1 м. Экскаваторами ЭКГ-4 в ряде случаев удавалось раздельно извлекать пласты мощ­ ностью до 0,5 м.

Методы раздельной экскаваторной разработки сложных забоев можно разделить на простые и сложные.

Простая раздельная разработка заключается в обособленной выемке и погрузке различных типов и сортов руд по длине уступа без сортировки их в вертикальной плоскости. При этом могут при­ меняться методы выемки узкими пли нормальными заходками, выбо­ рочной погрузки, разработки ступенчатым уступом.

М е т о д з а х о д о к заключается в разделении забоя по ширине на две — три обособленные заходкн и последовательной их отра­

стки, а затем породные, или наоборот (рис. 20). Наиболее часто этот метод применяют на карьерах цветной и редкометальной промышлен­ ности, использующих автомобильный транспорт.

54