Вскрышные работы — схемы совместной работы драглайна и бульдозера
В практике выполнения вскрышных работ в карьерах применяют несколько вариантов совместной работы драглайна и бульдозера. Применяют схемы, в которых разработка и перемещение вскрышных грунтов осуществляются бульдозером, а укладка грунта в отвал — экскаватором (рис. 7, а). Используют схемы, в которых разработка вскрыши осуществляется экскаватором, а перемещение грунта в отвал — бульдозером (рис. 7, б). Применяют комбинированные схемы работ.
Рисунок 7 — схемы вскрышных работ экскаваторами, оборудованными драглайнами:
а — укладка грунта в отвал экскаватором; б — укладка грунта в отвал бульдозером; в — перекидка грунта экскаватором и разравнивание бульдозером
По первой схеме вскрышные работы выполняются в следующем порядке. Бульдозер снимает верхний слой вскрышных грунтов на всей площади участка и перемещает его за пределы разрабатываемого участка непосредственно в отвал. С увеличением глубины выемки, когда бульдозер не сможет транспортировать грунт за пределы участка, он перемещает вскрышные грунты до границ вскрываемого контура по всей его длине. Далее грунт перемещается и отвал экскаватором, который устанавлнвают за пределами вскрываемого участка. Перемещаясь параллельно границе участка, экскаватор отсыпает перемещенный бульдозером грунт в отвал 1. Затем экскаватор устанавливают на этом отвале и он, двигаясь по оси О2, перемещает доставленный бульдозером грунт в отвал 2. В заключение экскаватор, двигаясь по оси О3, расположенной непосредственно у границы вскрываемого участка, перемещает, перемещает оставшийся в выемке грунт в отвал 3.
При такой схеме организации работ бульдозер вынужден транспортировать грунт к границе вскрываемого участка, преодолевая длинные крутые подъемы, что снижает его производительность. Эта схема находит применение при разработке участков шириной 50-60 м с глубиной залегания вскрышных пород 3-4 м.
При второй схеме с использованием экскаватора на разработке вскрышных пород, а бульдозера на отвалообразовании вскрываемый участок разбивают на проходки максимальной для данного экскаватора ширины. Разрабатывая грунт боковыми проходками, экскаватор перемещает его во временные отвалы. Бульдозер транспортирует грунт из временных отвалов в постоянные, расположенные за пределами вскрываемого участка. Из последней проходки экскаватор перемещает грунт в постоянный отвал. Существенным недостатком этой схемы является малоэффективный способ отвалообразования бульдозером, так как основной объем грунта в постоянном отвале размещается на большой площади. Бульдозер, как и в первом случае, вынужден преодолевать длинные и крутые подъемы, перемещаясь по разрыхленному грунту, что снижает его производительность.
Комбинированная схема вскрышных работ
Третья схема выполнения вскрышных работ (комбинированная) заключается в следующем. Бульдозер снимает верхний слой вскрышных грунтов и транспортирует их за пределы вскрываемого участка в постоянный отвал. Затем вводят в работу экскаватор, который, передвигаясь вдоль откоса выработки, перемещает грунт, доставленный бульдозером к этому откосу, в отвал 1 Последующее перемещение грунта в отвал 2 экскаватор производит, перемещаясь по отвалу 1. Высокий уровень стоянки экскаватора способствует увеличению объема отвала 2. Если в отвал 2 нельзя уложить весь грунт, дальнейшее перемещение грунта в отвал 3 осуществляет бульдозер.
Комбинированная схема выполнения земляных работ находит применение при разработке участков шириной 30. 40 м мощностью вскрышных грунтов 4. 5 м. При этой схеме достигается высокая производительность обеих машин, входящих в комплект, так как бульдозер перемещает грунт на сравнительно небольшое расстояние без преодолевания больших подъемов, а экскаватор разрабатывает разрыхленный грунт.
Примером применения комбинированных схем вскрышных работ может служить строительство канала Северный Донец – Донбасс, где почти вся разработка грунта на участках канала, на которых залегали песчаные грунты, выполнялась драглайнами.
Источник
Бульдозерные системы вскрышных работ
Система определяет порядок ведения вскрышных выработок, что взаимосвязано с расположением забоя и отвалов и направлением их перемещения. Системы вскрышных работ классифицируют по трем признакам: последовательности перемещения забоя, направлению рабочего пути в заезде и расположению заезда на россыпи.
По порядку перемещения забоя необходимо различать системы с постоянным направлением его перемещения и системы с поблочным перемещением забоя; по направлению рабочего пути системы подразделяют с одинарным и сдвоенным заездом; по расположению заезда различают системы с параллельными, веерными и угловыми заездами.
При постоянном направлении перемещения вскрышные забои сосредотачивают на одном борту разреза, где концентрируют все вскрышные машины 6, 7 (рис. 28, а, сечение А — А). Забои при этом перемещаются в одном направлении, и вскрышные работы производят сразу на полную глубину. Концентрация забоев и машин обеспечивает быстрое перемещение вскрышных выработок, вследствие чего быстрее подготавливаются нижележащие запасы к добыче, что позволяет проводить вскрышные работы с меньшим опережением. Такая система предпочтительна при разработке месторождений с талыми породами, имеющими коэффициент крепости 0,5—1, когда не требуется предварительной подготовки пород к выемке.
При системах с поблочным перемещением забоев за машиной закрепляют площадь 0,5—5 га, на которой поддерживают несколько запасных забоев для предварительной подготовки пород к выемке. Так, при выемке пород повышенной крепости с коэффициентом крепости 1—3 запасные забои необходимы для рыхления пород тракторными рыхлителями. Во время разработки месторождений с мерзлыми породами, когда применяют слоевую выемку с естественной оттайкой, запасные площади для забоев необходимы для накопления за сутки оттаянных мерзлых пород в объеме, соответствующем производительности машин (рис. 28, б). При этом следует учитывать неравномерную глубину суточного оттаивания в зависимости от погодных условий (см. табл. 11).
Перемещать разжиженные торфа на льдистых россыпях малопроизводительно, бульдозеры в них вязнут. В таких условиях на каждый бульдозер приходится выделять большие площади (4—5 га), с тем чтобы породы смогли не только оттаять, но и были осушены. Для этого осенью проходят бульдозером осушающую (разрезную) водосточную канаву, которую постепенно углубляют по мере оттайки дна. Затем весной приступают к послойным вскрышным работам по мере оттайки торфов на площади, обеспечивающей полную загрузку бульдозера. При углублении вскрышных работ постоянно обеспечивается сток почвенных вод в канаву, однако при этом площадь вскрыши постепенно сокращается, поскольку скорость оттаивания пород возрастает. На определенной глубине, когда сток почвенных вод замедлится и бульдозер начнет вязнуть, его переводят на соседнюю площадь, и вскрышные работы вновь начинают с поверхности. На каждый бульдозер выделяют 3—4 таких забоя, на которых он поочередно работает, пока смежные не подсохнут.
При таком порядке ведения вскрышных работ удалось увеличить глубину вскрыши мерзлых торфов с естественной оттайкой на алмазных россыпях до 1,7 м за сезон и обеспечить более высокую производительность машин при выемке льдистых торфов. Однако при этом машины рассредотачиваются, вскрышные забои перемещаются более медленно и вскрышные работы начинают с большим опережением (3—6 лет).
При одинарных заездах бульдозером перемещают вал породы только в одном направлении, обратно бульдозер передвигается порожняком (см. рис. 28, а и 10, б, верхний план), поэтому за замкнутый заезд (оборот) бульдозером доставляют только один вал породы. При небольших расстояниях перемещения и при высоких задних скоростях движения такой порядок обеспечивает более высокую производительность машин, поэтому и получил наибольшее распространение.
В системах со сдвоенными (челночными) заездами у места разгрузки бульдозер разворачивают на 180° (см. рис. 10, б, нижний план) и при обратном движении вновь набирают бульдозером вал и перемещают его на противоположный борт разреза. За один оборот (замкнутый заезд) в этом случае доставляют бульдозером два вала породы. Системы со сдвоенными заездами имеет смысл применять при малых скоростях заднего хода и при больших расстояниях перемещения, когда время, затрачиваемое на разворот бульдозера, окупается сокращением времени холостого пробега и доставкой второго вала. На россыпных месторождениях системы сдвоенными заездами применяют редко.
При системах с параллельными заездами их проводят поперек или реже вдоль продольной оси россыпи; порядок выемки пород указан на рис. 28, а, положения 1—5. При этом поддерживают прямолинейность заездов, благодаря чему при вскрыше сплошными выездами протяженность сокращается до наименьших размеров, а производительность машин возрастает.
Технология вскрышных работ при системах с одинарными параллельными заездами наиболее проста, ходовая часть машин изнашивается меньше и при бульдозерах с большой задней скоростью достигается высокая производительность. Данная система получила широкое распространение на вскрышных работах.
Средние расстояния перемещения бульдозера в пределах разреза по вертикали и горизонтали при сплошных выездах и горизонтальной поверхности определяются уравнениями:
где Hc — среднее расстояние перемещения в разрезе по вертикали (высота подъема), м;
Bc — среднее расстояние перемещения в разрезе по горизонтали, м;
B1 = АВ + е — ширина разреза, с которой производится выдача торфов на один борт разреза; е = 0,5/1,5 м — запасная площадка, м;
А — часть ширины россыпи, с которой выдают торфа на один борт.
При неровной поверхности и кровле пласта средние расстояния перемещения рассчитывают графоаналитическим способом по теореме равенства произведения площади на расстояние перемещения (см. рис. 26, г). Для этого на профиле всю площадь сечения торфов подразделяют на простейшие фигуры и определяют их площади и расположение центра тяжести. Среднее расстояние перемещения подсчитывают по уравнению
где f1, . n — площадь простейшей фигуры, м2;
f — площадь сечения торфов по всему профилю, м2;
x1, . n — расстояние от борта разреза до центра тяжести простейшие фигуры, м.
При системах с веерными (радиальными) заездами (рис. 28, б, верх) предусматривается доставка пород к одному месту — отдельному выезду, канаве, котловану, поэтому заезды располагают веером. Веерные заезды в условиях доставки пород к определенной выработке вскрытия обеспечивают наименьшую длину заездов. По сравнению с параллельной системой длина таких заездов больше на 20-40%.
Системы с угловыми заездами (рис. 28, б, низ) отличаются тем, что заезд разделяется на две части, расположенные под углом друг к другу. Основной заезд размещают в борозде, по которой, как и при веерной системе, породы доставляют к месту расположения вскрывающей выработки. Сначала от выдачной канавы 4 проходят разрезную поперечную борозду 4; 5 глубиной 0,8 м, которой придают уклон для стока воды в сторону канавы. Выемку торфов производят продольными заездами 6, расположенными примерно под прямым углом к основной борозде, в которую и сбрасывают торфа для образования вала большого объема (4—8 м3). Этот большой вал и перемещают под уклон по борозде 4; 5, которую по мере выемки торфов углубляют. Общая протяженность заездов по сравнению с веерной увеличивается на 25 —40%. Данную систему применяют при разработке россыпей с льдисто-илистыми торфами, когда бульдозером по основной борозде возможно перемещать вал большого объема, благодаря чему производительность машин возрастает даже при несколько увеличенной длине заездов. Среднее расстояние перемещения бульдозера в пределах разреза при угловой системе вскрыши, одностороннем вскрытии и постоянной мощности торфов определяется по уравнению
где L — размер (длина крыла) отрабатываемой площади по восстанию или падению россыпи от оси вскрывающей выработки, м.
Предпочтение отдают системе вскрыши, при которой для выбранного способа вскрытия может быть достигнута наибольшая производительность бульдозера.
Ширина россыпи и другие величины, определяющие расстояние доставки, изменяются во время отработки россыпи, поэтому производительность бульдозера подсчитывают на среднее расстояние доставки. Во время работы бульдозеров расстояния доставки пород и порожнякового хода обычно равны, поэтому производительность удобнее вычислять не по полной длине замкнутого заезда, а по средней длине грузового хода.
Средняя длина грузового хода бульдозера lc при доставке торфов от забоя в отвал при параллельной системе (см. рис. 26) определяется по уравнению
где Bc — среднее расстояние перемещения бульдозера в пределах разреза, м;
р — расстояние от основания откоса борта разреза до основания отвала, м;
dc — среднее расстояние перемещения бульдозера в пределах отвала, м;
lд = 2/3 м — средневзвешенное расстояние, учитывающее заезд
бульдозера вдоль борта при выемке прибортовой полосы.
Среднее расстояние перемещения бульдозера в пределах разреза Bс зависит от способа вскрытия, системы вскрышных работ, мощности торфов, ширины россыпи и определяется по уравнениям (39), (40) и (44).
Источник
Экскаваторно-бульдозерной способ вскрыши мерзлых россыпей
За последние годы на мерзлых россыпях вскрышные работы часто производят, используя экскаваторы-драглайны совместно с бульдозерами. Различают следующие основные разновидности этого способа: раздельная вскрыша бульдозерами и экскаваторами при установке их на различных горизонтах — уступах; бульдозерноэкскаваторный способ вскрыши, когда выемка торфов производится бульдозером, а экскаватор переваливает торфа из разреза в отвалы на поверхности вдоль бортов; экскаваторно-бульдозерный способ, когда выемка торфов производится экскаваторами, а бульдозер переваливает торфа в отвалы за границу россыпи.
При совместной работе бульдозеров и экскаваторов в определенных условиях можно более производительно использовать эти машины, выполняя каждой из них такие процессы вскрышных работ, к которым она более приспособлена. Так, на выемке мерзлых торфов с послойной оттайкой наиболее производительно работают бульдозеры, а на перевалке и размещении торфов в отвалы — экскаваторы. В течение теплого времени года мощность талого слоя торфов возрастает, а следовательно выемка торфов экскаватором становится более производительной, и может оказаться целесообразным поменять машины местами.
Бульдозерно-экскаваторный способ вскрыши с выемкой торфов бульдозером и перевалкой экскаватором (рис. 61) применяют в теплое время года, когда выемку мерзлых торфов можно производить с естественной оттайкой. Вскрытие горизонта осуществляют без выработок. При этом способе вскрыши различают две основные системы: с бортовым рвом (рис. 61, а); с бортовым окучиванием (рис. 61, б).
При системе вскрыши с бортовым рвом (канавой, аккумулирующей траншеей) экскаватором вдоль границы россыпи с положения I проходят широкую канаву (ров) на глубину талого слоя с размещением торфов на борт разреза. Ров проходят боковым забоем возможно большей ширины насколько это позволяет радиус и высота разгрузки экскаватора, но не менее 4—5 м в основании. Отвал торфов отсыпают с плоской вершиной, допускающей перемещение по нему экскаватора. Poв проходят летом или осенью, в два или три слоя по мере оттайки торфов; этим осушают торфа и к вскрыше приступают весной на следующий год.
Бульдозером подают торфа в ров поперечными заездами; перемещая их по горизонтальной поверхности или под уклон. Все это способствует высокопроизводительной работе бульдозеров. Экскаватор, располагаясь на отвале, забирает разрыхленные торфа из рва и размещает их в конечном отвале на борту разреза с небольшим углом поворота. Частота передвижки также сокращается, поэтому производительность экскаватора возрастает. Наибольшая ширина россыпи, на которой возможно провести вскрышу торфов этой системой, определяется предельным объемом торфов, размещаемых в конечном отвале при однократной их перевалке.
Объем перевалки при этой системе вскрыши составляет 70—90%. Себестоимость вскрыши невысокая даже при больших объемах перевалки, поскольку производительность вскрышных машин большая.
При системе вскрыши с бортовым окучиванием (рис. 61, б) бульдозером подгребают торфа (окучивают) непосредственно к борту разреза, размещая их во временном отвале. Торфа во временный отвал необходимо перемещать на подъем 5—15 град, отчего несколько снижается производительность бульдозера. Экскаватор, вначале перемещают по поверхности, занимая положение I, а после отсыпки отвала 1 предельной высоты приступают к укладке торфов в плоский отвал 2. Далее экскаватор переводят на плоский отвал в положение II, что позволяет увеличить высоту и емкость конечного отвала.
Объем перевалки при этой системе больше, чем в предыдущей, и достигает 95—100%. При системе вскрыши с окучиванием к вскрышным работам можно приступить без проведения подготовительных выработок; применяют эту систему при малольдистых торфах. На илисто-льдистых россыпях, если поверхность не осушена, экскаватор может перемещаться только по матам. Секцию мата изготовляют из трех бревен длиной на 2—3 м больше ширины хода экскаватора, скрепляют бревна металлическими планками и болтами.
Способ вскрыши с выемкой торфов экскаватором и перевалкой бульдозером приведен на рис. 62. Экскаваторные заходки проходят от середины россыпи, и торфа от первых трех заходок отсыпают на поверхность во временные отвалы. В дальнейшем бульдозером перемещают эти отвалы за границу россыпи, для этого устраивают пологий спуск (съезд), по которому и перемещают торфа в конечный отвал. После перевалки временного отвала экскаватор переводят на отработку бортовой заходки 3, причем торфа сразу размещают в конечные отвалы за границей россыпи.
Экскаваторно-бульдозерный способ вскрыши имеет небольшое распространение. В основном им пользуются тогда, когда вскрыша торфов производится зимой с рыхлением торфов взрывом.
Источник
