Файл: Егурнов, Г. П. Выбор оптимальной мощности угольных и железорудных карьеров.pdf

Угол т, определенный по формуле (2), не должен превышать ве­ личины расчетного угла, который определяется одним из указанных выше методов с учетом физико-механических свойств разрабаты­ ваемых пород. С увеличением глубины карьера устойчивость его бортов снижается, поэтому для обеспечения безопасной работы угол откоса уменьшается. Например, согласно данным Гипроруды, ве­ личина этого угла при увеличении глубины карьера от 90 до 300 м (для пород с коэффициентом крепости 8—14) уменьшается с 50— 60° до 42—48°.

В ы б о р в ы с о т ы ус т у па . Высота уступа определяется мно­ гими факторами: параметрами применяемых для отработки экска­ ваторов и способами их работы, физико-механическими свойствами пород, мощностью разрабатываемого пласта и др.

В Единых правилах безопасности (ЕПБ) устанавливаются пре­ делы безопасных величин высоты уступов, которые не должны пре­ вышать:

для экскаваторов — механических лопат при разработке мягких пород (без применения буровзрывных работ) — максимальную вы­ соту черпания экскаватора;

' для этих же экскаваторов при разработке крепких нетрещинова­

грузкой высота уступа определяется в зависимости от высоты его разгрузки, высоты транспортного сосуда и угла откоса уступа.

Значения максимальной высоты уступов (табл. 7), отрабаты­ ваемых наиболее распространенными экскаваторами, установлены с учетом рассмотренных положений.

Кроме того, максимальная высота уступа может определяться мощностью пласта или залежи полезного ископаемого.

20

Увеличение высоты уступа, как правило, обеспечивает более вы­ сокие экономические показатели за счет уменьшения числа уступов в карьере. При этом сокращается общая длина транспортных ком­ муникаций (железнодорожных путей, автодорог, конвейерных ли­ ний) и снижаются затраты на их строительство и содержание, по­ вышается производительность экскаваторов, так как уменьшается число их передвижек в забое и сокращаются объемы вскрышных работ.

По вопросу определения оптимальной высоты уступа в литера­ туре известно несколько работ [6, 29, 42], в которых приводились результаты исследования влияния последней на себестоимость вы­ емки 1 м3 горной массы. Для различных условий (производствен­ ной мощности карьера, длины его фронта, грузоподъемности со­ става и др.) Б. А. Симкиным определена оптимальная высота уступа для наиболее распространенных на карьерах экскаваторов ЭКГ-4,6, которая, по данным автора, находится в пределах от 24 до 34 м.

Если учесть, что максимально возможная по Единым правилам безопасности высота уступа при использовании экскаватора этого типа не может быть больше 10 м при разработке мягких пород и 15 м — при разработке крепких, то станет очевидным практическая ценность определения оптимальной высоты уступа. В данном слу­ чае оптимальные ее значения превышают реально возможные более чем в два раза.

Следовательно, при р а б о т е о д н о к о в ш о в ы х э к с к а в а ­ т о р о в — м е х а н и ч е с к и х л о п а т и т р а н с п о р т н ы х с и с т е ­ м а х о п т и м а л ь н о й в ы с о т о й у с т у п а я в л я е т с я в е л и ­ чина, у с т а н а в л и в а е м а я п р а в и л а м и б е з о п а с н о с т и .

При разработке мягких пород высота уступа, соответствующая требованиям Единых правил безопасности, также будет наиболее рациональной.

Разработка крепких пород, как известно, производится с пред­ варительным рыхлением их с помощью буровзрывных работ, при этом высота и ширина развала породы должны соответствовать ра­ бочим параметрам экскаваторов. Высота развала не должна превы­ шать максимальную высоту черпания экскаватора, а ширина его должна быть кратна (1,5ч-1,75) R4.у, где R4.у — радиус черпания экскаватора на уровне стояния.

При ширине развала Вр= (1,5ч- 1,71)^ч.у (рис. 2) погрузку по­ род целесообразнее'всего осуществлять за один проход экскава­ тора; при этом ж.-д. пути перемещаются на ширину развала.

Если £р = 2(1,5-г-1,71)#ч. у, то уборка пород развала лучше всего может быть осуществлена за два прохода экскаватора (рис. 3) заходками, равными Ai = A 2 = (1,5ч-1,71)/?ч.у; ж.-д. пути перемеща­ ются на величину, равную ширине заходки А по целику; расстоя­ ние бровки развала второй заходки до середины путей

21

всей ширины заходки (с двукратным переносом ж.-д. путей) воз­ можна только при ширине заходки по целику, которая соответст-

Для экскаваторов ЭКГ-4,6 и ЭКГ-8 ширина заходки при этом должна быть не меньше 21 и 26 м. Передвижка железнодорожных путей в этом случае производится через расстояние ta=

3(1,5-*-1,71)/?,. у+ C i-/?,. у — Rp

= — ------------------—------------ -------— и для указанных выше экска­

ваторов составит соответственно 10,6 и 14,8 м.

Как следует из приведенных выше рассуждений, при разработке крепких пород рациональная ширина развала, при которой обес­ печиваются наименьшие затраты на передвижку ж.-д. путей на уступе, должна удовлетворять условию кратности ее величине (1,5-г-1,71)/?ч. у- Численные значения рациональной ширины развала для различных типов экскаваторов при использовании ж.-д. транс­ порта приведены в табл. 7.

Ширина развала зависит от многих факторов: высоты уступа, параметров буровзрывных работ, физико-механических свойств разрабатываемых пород и др.

По данным различных исследований и натурных наблюдений при ведении буровзрывных работ ширина развала находится в пре­

22

условий обеспечивается наиболее рациональная уборка развала за один, два и три прохода экскаватора при однократной или дву­ кратной передвижке ж.-д. путей на уступе.

Выбор ширины заходки. На выбор ширины экскаваторной заходки влияют: параметры экскаватора, способ отработки уступа, система разработки и физико-механические свойства разрабаты­ ваемых пород. При выборе ширины заходки в случае применения механических лопат определяющим параметром является величина радиуса черпания на уровне стояния R4.y. Общепринято считать, что ширина заходки у этих экскаваторов при нижней погрузке

Рис. 5. Схема забоя экскаватора—механической лопаты

втранспортные средства не должна превышать 1,5/?ч. у. В этом слу­ чае считается, что ширина внешней части заходки Z (рис. 5) дол­ жна приниматься с таким расчетом, чтобы угол а не превышал 45°;

впротивном случае (если а>45°) будет наблюдаться сталкивание породы ковшом экскаватора на ж.-д. пути (или на автодорогу, кон­ вейер) по внешней части забоя и недобор последней. На практике, однако, предпочитают, чтобы этот угол не превышал 30°, поэтому ширина внешней части заходки получается равной 0,5R4.y, а ши­ рина всей заходки — 1,5^ч.у-

Ширина заходки оказывает большое влияние на производитель­ ность экскаватора, так как с изменением последней меняется угол поворота машины, а следовательно, и продолжительность экскава­ торного цикла. Поэтому для выбора рациональной ширины заходки необходимо исследовать влияние ее на производительность экска­ ватора.

Ширина заходки и производительность экскаватора. С измене­ нием ширины заходки изменяется угол поворота экскаватора на разгрузку и черпание, причем под углом поворота понимается сред­

24

ний угол поворота между местом разгрузки и центром тяжести элемента забоя Ц, разрабатываемого при одном стоянии экскава­

тора.

По данным Н. Г. Домбров­ ского [13], можно принять, что между углом поворота и про­ должительностью поворота экс­ каватора имеет место почти прямо пропорциональная зави­ симость.

Следовательно, продолжи­ тельность экскаваторного цик­ ла /ц при изменении угла пово­ рота экскаватора 0 или шири­ ны заходки составит

фс — угол поворота хвостовой части кузова.

25