Выемка и погрузка горной массы.
Сущность выемочно-погрузочных работ.
Выемка и погрузка горных пород является одним из основных процессов технологии добычи полезных ископаемых открытым способом. От выбора выемочно-погрузочных машин и их соответствия конкретным гидрогеологическим условиям в значительной степени зависят основные технико-экономические показатели работы карьера.
На рудных карьерах для выемки и погрузки горных пород чаще всего применяют машины цикличного действия — одноковшовые экскаваторы и фронтальные погрузчики. При удалении из карьерного поля мягких вскрышных пород используют также технику непрерывного действия — многочерпаковые цепные и роторные экскаваторы. Землеройно-транспортные машины (бульдозеры, колесные скреперы и т. п.) применяют на вспомогательных работах (строительство автодорог, планирование рабочих и отвальных площадок и т. д.).
Выемка горных пород — отделение мягких пород от массива уступа или черпанье разрыхленных скальных пород из развала горной массы рабочим органом машины.
Погрузка горных пород — процесс перемещения пород из забоя уступа в транспортные средства или непосредственно в отвал.
Технологические схемы выемки и погрузки.
Выемку и погрузку горных пород выполняют, как правило, одной машиной или комплексом машин.
В качестве выемочно-погрузочного оборудования на карьерах используются экскавационные машины цикличного и непрерывного действия (рис. 4.1).
В машинах цикличного действия (одноковшовые экскаваторы, погрузчики, колесные скреперы, бульдозеры и др.) рабочий орган состоит только из одного ковша или режущего элемента (лемех бульдозера), периодически выполняющего функции выемки и перемещения горной массы. В машинах непрерывного действия (многоковшовые цепные и роторные экскаваторы и др.) ковши (черпаки) перемещаются по замкнутой траектории и создают непрерывный поток груза.
Рисунок 4.1 — Схемы выемочно-погрузочных машин:
а – прямая мехлопата;
б – обратная мехлопата;
д — цепной многоковшовый экскаватор;
е — роторный экскаватор;
ж — колесный скрепер;
и — шнекобуровая машина;
Типы забоев горных машин и выемка пород уступа.
Поверхность горных пород в массиве или развале, являющаяся объектом выемки, называется забоем.
При выемке пород мехлопатами различают следующие типы забоев:
Боковой забой обеспечивает максимальную производительность экскаватора, что объясняется небольшим средним углом поворота к разгрузке (не более 90 о ), удобной подачей транспортных средств под погрузку и минимальными простоями при перемещении и наращивании транспортных коммуникаций.
Тупиковый забой применяется при проведении траншей в основном при использовании автомобильного и конвейерного транспорта. В случае проведения траншей с использованием железнодорожного транспорта экскаватор, как правило, работает с верхней погрузкой.
При фронтальном забоесредний угол поворота экскаватора составляет 120 – 140 . Из-за малой ширины заходки возникает необходимость более частого наращивания и перемещения транспортных коммуникаций, что значительно снижает производительность экскаваторов. Поэтому фронтальный забой применяется сравнительно редко (при обработке разнородных заходок с использованием автотранспорта).
При выемке пород из массива забоем могут являться следующие поверхности уступа или подуступа: торец уступа, т. е. боковой его откос, образованный при выемке части полосы уступа (рис. 4.2,а, е, ж); площадка уступа (рис. 4.2,б); продольный откос уступа (рис. 4.2, в).
При выемке разрушенных пород забоями также являются торцовый (рис. 4.2, д) или продольный откос развала, а иногда и его верхняя поверхность. Соответственно забой называется торцовым, продольным и забоем-площадкой. Чаще всего продольный откос уступа совпадает с фронтом его работ, и продольный забой называется фронтальным. Разновидностью торцового забоя является траншейный забой. Иногда применяются комбинированные забои, когда одновременно разрабатываются две поверхности уступа или развала, например площадка и продольный откос (рис. 4.2, г). Продольный и торцовый откосы относятся к разрабатываемой части уступа или развала.
Рисунок 4.2 — Типовые схемы забоев
а, д, е, ж — торцовый,
б — забой площадка;
Экскавируемость горных пород.
По структуре пород забои могут быть однородными (простыми) и разнородными (сложными). В однородных забоях горные породы имеют одинаковые свойства, а в разнородных — различные (вскрышные породы с различными свойствами, вскрышные породы и полезное ископаемое, полезное ископаемое разных сортов).
Разработка простых забоев осуществляется валовым (сплошным) способом. В сложных забоях выемка полезного ископаемого и вскрыши или полезного ископаемого различных сортов осуществляется раздельно (селективно).
В зависимости от взаимного расположения забоя и горизонта установки выемочно-погрузочной машины различают выемку верхним, нижним и смешанным (верхним и нижним) черпанием. Аналогично различают и погрузку нижнюю, верхнюю и смешанную (рис. 4.3).
Рисунок 4.3 — Схемы работы экскаваторов:
а — с верхним черпанием и нижней погрузкой; б — С верхним черпанием и верхней погрузкой;
в — с верхним и нижним черпанием и с верхней и нижней погрузкой
Техническая возможность и экономическая целесообразность использования на карьерах различного выемочно-погрузочного оборудования зависит от крепости пород, условий залегания полезного ископаемого, требуемой производительности одной машины и карьера в целом, вида механизации смежных процессов (подготовка пород к выемке и транспортирование горной массы), климатических условий, способа выемки (валовой или селективной) и от других факторов.
Полосы уступа или развала, отработка которых связана с подвиганием выемочно-погрузочных машин, называют заходками. Отработка каждой полосы характеризуется новым положением транспортных коммуникаций на уступе. По длине фронта работ на уступе может быть установлено несколько экскаваторов. В этом случае отрабатываемый уступ делят на экскаваторные блоки.
При всех типах забоев заходки по ширине делят на нормальные, узкие и широкие.
По характеру движения транспортных средств под загрузку при выемке пород в пределах экскаваторных блоков выделяют тупиковые и сквозные схемы движения.
Тупиковые схемы характеризуются движением транспортных средств только в пределах выработанного пространства.
Сквозные схемы позволяют организовать движение транспортных средств вдоль всего экскаваторного блока (рис. 4.4).
Рисунок 4.4 — Типовые схемы заходок:
а — тупиковая траншейная продольная; б — тупиковая эксплуатационная продольная; в — сквозная нормальная
Источник
Погрузка горной массы при проведении горизонтальных горных выработок. Призабойный транспорт
Погрузку горной массы в основных горизонтальных выработках горных предприятий осуществляют ковшовыми машинами периодического действия, погрузочными машинами типа ПНБ непрерывного действия с нагребающими лапами и частично скреперными установками.
Производительность погрузки породы ковшовыми машинами типа ППН
| — при погрузке породы в отдельные вагонетки, м 3 /ч |  | (35) |
| — при применении перегружателей и с поточной загрузкой партии вагонеток, м 3 /ч |  | (36) |
| — при погрузке породы на конвейер, м 3 /ч |  | (37) |
Производительность погрузки машинами непрерывного действия типа ПНБ
| — при погрузке породы в отдельные вагонетки, м 3 /ч |  | (38) |
| — при применении перегружателей и с поточной загрузкой партии вагонеток, м 3 /ч |  | (39) |
| — при погрузке породы на конвейер, м 3 /ч |  | (40) |
где Ртех — техническая производительность погрузочной машины, м 3 /ч;
tз — время замены груженной вагонетки на порожнюю, ч (0.01 — 0.02Ч);
Vв — вместимость вагонетки, м 3 ;
kз — коэффициент заполнения (0.9);
a — доля объема породы в первой фазе погрузки (0.6 — 0.8);
b — коэффициент учитывающий одновременность ручной подкидки породы и работы погрузочной машины (0.6 — 1.0);
Pр — производительность труда рабочих по разборке породы и зачистке призабойной зоны (0.8 — 1.6 м 3 /чел-час);
nр — число рабочих на разборке породы и зачистке забоя (около2 шт);
kдр — коэффициент, учитывающий дополнительное разрыхление породы при погрузке (1.1 — 1.15);
j — коэффициент учитывающий проведение подготовительно- заключительных работ (1.12 — 1.15);
tс — время замены груженной партии вагонеток на порожнюю, (0.02 — 0.03ч);
nс — число вагонеток устанавливаемых под перегружателем (обычно 5);
k — коэффициент снижения производительности машины, учитывающий состояние подошвы выработки (0.25)
Производлительность понгрузочно транспортной машины.
, т/ч (41)
где: V — вместимость грузонесущего органа (кузова или ковша), м 3 ;
Kз — коэффициент заполнения (0.6 — 0.7);
g — плотность горной массы, т/м 3 ;
tпог — продолжительность погрузки, сек;
tдв — продолжительность движения машины от забоя до пункта разгрузки и обратно, сек;
tраз — продолжительность разгрузки, сек;
, мин (42)
где: L — пробег машины от забоя до пункта разгрузки и обратно, м;
Ксх — коэффициент учитывающий среднеходовую скорость движения (0.6 — 0.75);
vгр — скорость движения в грузовом состоянии, км/ч;
vпор — скорость движения в порожняковом состоянии, км/ч;
Производительность погрузки машинами непрерывного действия типа ПНБ.
— при обслуживании одного автосамосвала:
где: tр — длительность однлго рейса транспортной машины, с.
— при обслуживании нескольких самосвалов работающих без простоев:
где: tпог — продолжительность погрузки одной транспортной машины, с;
tман — время затрачиваеммое на смену транспорта под погрузкой,с.
где: Qт — техническая производительность погрузочной машины, т/мин.
Выбор оборудования для погрузки породы
При выборе типа погрузочной машины учитываются следующие факторы: размеры поперечного сечения выработки, крепость пород, вид энергии, наличие рельсовых путей и их число.
Погрузочная машина должна свободно перемещатся по выработке, при этом зазоры между крепью и наиболее выступающей частью машины должны соответствовать требованиям ПБ.
Ковшовые погрузочные машины могут применятся при погрузке пород любой крепости. Машины с загребающими лапами типа ПНБ-1 и 1ПНБ-2 целесообразно применять при погрузке породы с крепостью f
Перегружатели делятся на ленточные и скребковые.
В качестве скребковых конвейерных перегружателей могут быть использованы конвейеры С-53, С-53Л, СР-70А, СП-63/1 или скребковые перегружатели КСП-2, ПС-1м. По мере продвиганния забоя конвейер наращивается. При достижении проектной длины конвейер переносится. Для погрузки породы из скребковых перегружателей в вагонетки применяют поперечный перегружатель ГШ-2.
Применение ленточных перегружателей обеспечивает погрузку породы в нерасцепляеммые составы вагонеток.
По способу поддержания ленточные перегружатели разделяются на перегружатели с колесными (лыжными) опорами, подвесные, консольные.
К перегружателям с колесными опорами относятся ППЛ-1К, ПЛ-3, УПЛ-2,Кривбас-8,УПЛ-1с, Радиус-1п (1э) и др. К подвесным относится перегружатель ППЛ-1. Под перегружателем помещается обычно 5 вагонеток типа УВГ-3,3.
При всех типах перегружателя маневровые операции производятся по аналогичной схеме. Перед погрузкой перегружатель перемещается к забою. Под перегружатель устанавливается состав вагонеток. В начале порода грузится в последний от забоя вагон. По мере загрузки вагона состав передвигается. Передвижка состава осуществляется электровозом, маневровой лебедкой или маневровой тележкой типа ТМ-1.
Обмен вагонеток в однопутных выработках.
При проведении однопутных выработок обмен груженных вагонеток на порожние осуществляется с использованием замкнутой накладной стрелочной разминовки, тупиковых и замкнутых разминовок, горизонтальных и вертикальных перестановщиков и роликовых платформ.
Накладная замкнутая разминовка монтируется на плите и укладывается на рельсовый путь. По мере подвигания забоя разминовку подвигают электровозом или погрузочной машиной.
Порожние вагонетки размещаются на одном пути, груженные на втором. Обмен вагонеток производится электровозом или маневровой лебедкой.
Тупиковые и замкнутые разминовки делаются на одну вагонетку или на партию вагонеток. Для разминовки производится расширение выработки, в которой укладывается рельсовое ответвление от основного пути.
Расстояние между разминовками принимается 100-200 м.
При применении роликовых платформ или горизонтального перестановщика время замены одной вагонетки составляет 2-5 мин.
При проведении однопутных выработок наиболее эффективным способом обмена груженых вагонеток на порожние является применение ленточных перегружателей и накладных замкнутых разминовок. Тупиковые и замкнутые разминовки, роликовые платформы и перестановщики характеризуются значительной (от 2 до 10 мин) затратой времени на обмен одной вагонетки, большой трудоемкостью работ и дополнительными затратами средств и времени на их сооружение. Эти способы могут применятся как вынужденное решение при отсутствии перегружателей и замкнутых накладных разминовок.
Обмен вагонеток в двухпутевых выработках
В двухпутевых выработках обмен вагонеток производится при помощи накладных съездов, плит разминовок и роликовых платформ. Накладные съезды и роликовые платформы укладываются на постоянные пути и позволяют перемещать груженные и порожние вагонетки с одного пути на другой. Организация маневров в двухпутевых выработках производится по следующей схеме. Состав порожних вагонеток оставляется на одном из путей. Электровозом или маневровой лебедкой порожняя вагонетка подается в забой и после загрузки через накладной съезд или плиту разминовку отвозится на второй путь.
При погрузке в одиночные вагонетки коэффициент использования погрузочных машин составляет 0.3-0.6, обеспечивая грузопоток горной массы из забоя выработки 2-6 м 3 / ч. Наибольшее влияние на величину грузопотока оказывают вместимость вагонегок, конструкции обменных устройств и расстояние их переноса по мере подвигания забоя.
Широкое распространение при проведении выработок большой протяженности получила технология обмена вагонеток на тупиковых и замкнутых разминовках. В зависимости от площади поперечного сечения выработки и размеров вагонеток может возникнуть необходимость в расширении выработки. Расстояние между разминовками зависит от площади сечения выработки, вместимости вагонеток, сцепной массы электровозов и др. Ориентировочно это расстояние принимается равным 100-150 м или определяется по формуле:
L = A — 11.2 Sсв , м (46)
где: А — коэффициент, принимаемый равным 225 для вагонеток вместимостью 2.5 м 3 и 240 для вагонеток вместимостью3.3 м 3 .
Sсв — площадь сечения выработки в свету, м 2 .
Накладная разминовка передвигается через 15-20 м, по мере подвигания забоя, с помощью погрузочной машины. Накладные разминовки не получили широкого распространения из-за загруженности призабойного участка, отсутствия свободных проходов в выработках ограниченного поперечного сечения, больших трудозатрат на обмен вагонеток.
При наличие в выработке грузового и порожнего рельсового пути, на расстоянии до 60 м от забоя укладывают накладные плиты разминовки (или врезные стрелы). После плиты разминовки к забою подводят один, расположенный по оси выработки, или два параллельных рельсовых пути.
Для замены груженных вагонеток на порожние применяют одну или две Перекатные платформы роликового типа, а также горизонтальные вагоноперестановщики. Время обмена одной вагонетки составляет 2-5 мин. Перекатные платформы размещают на расстоянии 15-25 м от забоя и переносят через 5-10 м.
Применение схемы призабойного транспорта с промежуточной бункеризацией позволяет повысить эффективность работы погрузочной машины. Между первой к забою вагонеткой и погрузочной машиной ставят вагон емкостью 3-4 м 3 с установленным по его днищй конвеером (например бункер-перегружатель БП-3). Под консоль конвеера ставят порожнюю вагонетку.
Производительность погрузки значительно возростает при увеличении вместимости транспортных средств обмениваеммых за один прием.
Схемы обмена одиночных вагонеток в призабойной зоне с использованием:
а — тупиковой разминовки; б — замкнутой разминовки; в — накладной разминовки; г — накладной плиты-разминовки; д — накладной двухсторонней плиты-разминовки; е — перекатной платформы или вагоноперестановщика; ж — промежуточной емкости и перекатной платформы.
1 — погрузхочная машина; 2 — порожняя вагонетка; 3 — груженная вагонетка; 4 — маневровая лебедка; 5 — электровоз (маневровая тележка); 6 — промежуточная емкость.
Схемы транспортирования горной массы в призабойной зоне с применением перегружателя (а) и конвеера (б).
1,2 — загрузочное и разгрузочное устройства; 3 — доставочный конвеер; 4 — конвеер-перегружатель; 5 — поперечный перегружатель; 6 — бункер-контейнер.
Откатка породы подземными автосамосвалами.
Автосамосвалы работают в комплексе с погрузочными машинами непрерывного действия, погрузчиками на пневмоколесном ходу. Подъезд автосамосвала к погрузочному средству производят с петлевым разворотом, с использованием ниш или с помощью металической плиты укладываемой на почву. Автосамосвал, который опирается передними колесами на плиту, разворачивается в рабочее положение с помощью лебедки грузоподъемностью 1,5-2 т.
Источник
