Лекция №10
Выемка и погрузка горных пород
Технологические схемы выемки и погрузки
Выемочно-погрузочные работы заключаются в перемещении горной массы из забоя выемочно-погрузочным оборудованием в средства транспорта или в отвал. В качестве выемочно-погрузочного оборудования на карьерах используются экскавационные машины цикличного и непрерывного действия.
В машинах цикличного действия (одноковшовые экскаваторы, погрузчики, колесные скреперы, бульдозеры и др.) рабочий орган состоит только из одного ковша или режущего инструмента (лемех бульдозера), периодически выполняющего функции выемки и перемещения горной массы.
В машинах непрерывного действия (многоковшовые цепные и роторные экскаваторы и др.) рабочий орган состоит из нескольких ковшей, перемещающихся по замкнутой траектории и создающих непрерывный поток груза.
Забой представляет собой торец, откос или площадку уступа.
По структуре пород забои могут быть однородными (простыми) и разнородными (сложными). В однородных забоях горные породы имеют одинаковые свойства, а в разнородных забоях – различные. Разработка простых забоев осуществляется валовым (сплошным) способом. В сложных забоях выемка полезного ископаемого и вскрыши или полезного ископаемого различных сортов производится 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 верхнюю, нижнюю и смешанную погрузку.
Классификация экскаваторов и их технологическая характеристика
Для выемочно-погрузочных работ на карьерах наибольшее распространение получили экскаваторы. Черпание горной массы, ее перемещение к месту разгрузки и разгрузка осуществляются одноковшовыми экскаваторами последовательно. В совокупности эти операции составляют рабочий цикл экскаватора. Поэтому одноковшовый экскаватор является машиной цикличного действия.
Многоковшовыми экскаваторами эти операции выполняются одновременно, поэтому многоковшовый экскаватор относится к машинам непрерывного действия.
Как одно- так и многоковшовые экскаваторы состоят из рабочего, механического, ходового и силового оборудования, рамы, кузова и механизмов управления.
По признаку конструктивной связи ковша со стрелой различают одноковшовые экскаваторы с жесткой связью (прямая мехлопата, обратная мехлопата) и одноковшовые экскаваторы с гибкой связью (драглайн, грейфер).
Многоковшовые экскаваторы разделяются на цепные (с ковшами, укрепленными на бесконечной цепи), скребково-ковшовые со скребковым рабочим органом и ковшовой цепью для черпания горной массы и перемещения ее к месту разгрузки, фрезерно-ковшовые с фрезерным рабочим органом и ковшовой цепью, роторные, у которых рабочим органом является роторное колесо с ковшами для черпания горной массы.
По типу ходового оборудования одноковшовые экскаваторы разделяют на гусеничные, пневмоколесные, шагающие, плавучие.
Многоковшовые экскаваторы бывают гусеничные, шагающе-рельсовые, рельсово-гусеничные, пневмоколесные и на железнодорожном (рельсовом) ходу.
По типу силового оборудования как одноковшовые, так и многоковшовые экскаваторы бывают электрические, дизель-электрические и дизель-гидравлические. На карьерах в основном применяются электрические экскаваторы.
Технологические параметры мехлопат и драглайнов
Одноковшовые экскаваторы в зависимости от назначения и конструктивных особенностей делят на пять типов:
тип ЭС - экскаваторы строительные гусеничные и пневмоколесные с ковшом емкостью 0,16 – 2,5 м3;
тип ЭКСГ – экскаваторы карьерно-строительные гусеничные с ковшом емкостью 1,25 – 8,0 м3;
тип ЭКГ - экскаваторы карьерные гусеничные с ковшом емкостью 2,0 – 20,0 м3;
тип ЭВГ - экскаваторы вскрышные гусеничные с ковшом емкостью 4,0 – 100,0 м3;
тип ЭШ – экскаваторы шагающие и драглайны с ковшом емкостью 4,0 – 120,0 м3.
Основными технологическими параметрами одноковшовых экскаваторов являются рабочие параметры, емкость ковша, габариты, масса, преодолеваемый уклон, удельное давление.
Рабочими параметрами мехлопат являбтся радиус и высота черпания и разгрузки, зависящие от длины рукояти и стрелы и размеров экскаватора.
Радиус черпания Rч – горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до режущей кромки ковша при черпании. Максимальный радиус черпания Rч.max соответствует максимально выдвинутой в горизонтальном положении рукояти. Минимальный радиус черпания Rч.min соответствует подтянутой к гусенице рукояти с ковшом на горизонте установки экскаватора. Радиус черпания на горизонте установки экскаватора Rч.у максимальный радиус на горизонте установки экскаватора.
Высота черпания Нч – вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до режущей кромки ковша при черпании. Максимальная высота Нч.max соответствует максимальному поднятию рукояти. Различают высоту Нч при максимальном радиусе черпания, а также максимальную глубину Нк черпания ниже горизонта установки экскаватора.
Радиус разгрузки Rр – горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до центра ковша при выгрузке из него горной массы. Максимальный радиус разгрузки Rр.max соответствует максимально выдвинутой горизонтально расположенной рукояти при разгрузке.
Высота разгрузки Нр – вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до нижней кромки днища открытого ковша. Максимальная высота черпания Нр.max разгрузки соответствует максимально поднятому ковшу при разгрузке.
Рабочими параметрами шагающих драглайнов являются радиус черпания Rч, глубина черпания Нч, и высота разгрузки Нр. Различают радиус черпания Rч без заброса ковша и радиус черпания Rч.з с забросом ковша. Дальность заброса зависит от модели драглайна и квалификации машиниста и изменяется от 2,5 до 15 м. отклонение подъемного каната от вертикали при забросе ковша составляет 12 – 15о.
Глубина черпания Нч – вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до нижней площадки разрабатываемого уступа (дна выработки). Глубина черпания зависит от длины и угла наклона стрелы, установки драглайна в забое, физических свойств пород, длины канатов и квалификации машиниста. Угол наклона стрелы составляет 30 – 35о. Уменьшение угла наклона ведет к увеличению радиуса и глубины черпания драглайна.
Операции рабочего цикла драглайна выполняются в следующей последовательности:
заброс ковша в забой;
установка ковша в рабочее положение;
черпание (наполнение ковша);
выведение ковша из забоя;
поворот к разгрузке;
разгрузка ковша;
поворот к забою.
Операции опускания ковша в забой и выведения его из забоя совмещаются с поворотом экскаватора.
При перемещении породы в отвал возможна разгрузка ковша без остановки экскаватора, который делает поворот на 360о. В этом случае продолжительность цикла уменьшается, так как разгрузка ковша совмещается с поворотом и без остановки экскаватора для изменения направления поворота.