Основы Горного Производства. Калиниченко О. И., Зыбинский П. В., Хохуля А. В. Основы горного производства
 Скачать 18.24 Mb.
|
|
2.6. Уборка породы в горных выработках Порода, отделенная от массива, должна быть выдана на поверхность, или удалена из призабойного пространства. Работы по уборке горной массы связаны с погрузочными и транспортными операциями, которые выполняют различными способами с использованием разнообразных машин и оборудо- вания. Погрузка породы - процесс перемещения взорванной (отбитой) гор- ной массы в средства транспорта (подъема) является одним из основных технологических процессов при проведении подземных горных выработок и занимает до 50-70% времени в цикле проходки выработок. В горизонталь- ных и наклонных горных выработках этот процесс осуществляется: скре- перными установками; породопогрузочными машинами; погрузочно- доставочными машинами; вручную. В вертикальных горных выработках погрузка производится: погрузочными машинами с грейферным забираю- щим ковшом или вручную. Перемещение горной породы по горизонтальным или наклонным (до 30 о ) горным выработкам называется в общем случае транспортировкой, а при использовании колесных транспортных средств – откаткой. Перемещение горной породы вниз по наклонным (свыше 30 о ) и вер- тикальным горным выработкам называется спуском, а вверх до поверхности или до вышележащего горизонта расположенных выработок – подъемом. Процесс перемещения грузов по стволам шахт называют шахтным подъе- мом. При проведении разведочных канав, траншей и шурфов транспорти- ровка горных пород из забоев на поверхность может не выделяться в само- стоятельную операцию, а совмещаться с их отбойкой, например, при прове- дении разведочных канав с помощью канавокопателя или скрепера. В целом, комплекс операций, предназначенных для перемещения гор- ных пород из выработок на поверхность или в другие горные выработки, на горных предприятиях носит название рудничного транспорта. Перемещение горных пород на поверхности от устья ствола или штольни до складов, погрузочных устройств или отвалов называют поверх- ностным транспортом. 81 Основные сведения об оборудовании для погрузки породы в горных выработках. Механизированная погрузка породы при проведении горизонталь- ных и наклонных выработок выполняется погрузочными машинами и скре- перными установками. По характеру работы погрузочного органа, погрузочные машины подразделяются на машины периодического и непрерывного действия. Оте- чественные погрузочные машины периодического действия имеют погру- зочный орган в виде ковша, а непрерывного действия – в виде двух парных нагребающих лап. По направлению захвата (зачерпывания) погружаемой массы различают машины с нижним, боковым и верхним захватами. Погрузочные машины имеют колесно-рельсовую или гусеничную ходовую часть. Ковшовые погрузочные машины успешнее, чем машины непрерыв- ного действия, работают при погрузке крепких, крупнокусковых, неравно- мерно раздробленных и тяжелых горных пород. Машины непрерывного действия являются более производительными, чем машины периодического действия, но их целесообразнее применять при погрузке пород некрепких, средней крепости и хо- рошо раздробленных. Погрузочные ма- шины периодического действия по способу пе- редачи груза на транс- портное средство делятся на машины прямой и сту- пенчатой погрузки. Машина прямой погрузки с нижним за- хватом (ППН) (рис. 2.54) состоит из механизма пе- ремещения, поворотной платформы с механизмом поворота, погрузочного органа и механизма подъ- ема ковша. Механизм пе- ремещения машины (хо- довая часть) состоит из массивной рамы, пневма- тического или электриче- ского двигателя и двух пар колес для передвиже- ния по рельсовому пути. Рис. 2.54. Погрузочная машина периодического действия: а) - общий вид; б) - схема работы 82 Погрузочный орган представлен ковшом, укрепленным на двух кулисах, и механизмом подъема ковша Процесс погрузки породы погрузочной машиной включает следую- щие операции (рис. 2.54, б). Шахтную вагонетку 3 прицепляют к хвостовой части машины. Перед зачерпыванием породы машина 2 вместе с прицеп- ленной вагонеткой отходит от отвала породы на 1—2 м для разгона, после чего ковш 1 опускается на почву выработки, и в таком положении машина совершает ход вперед. При движении вперед ковш внедряется в отвал поро- ды, одновременно с внедрением ковша в породу включается механизм подъема ковша. Дальнейший подъем ковша происходит до опрокидывания его через верх, когда порода высыпается в вагонетку. Верхняя часть маши- ны с механизмом подъема ковша может поворачиваться в обе стороны на 30° от осевой линии, чем обеспечивается увеличение фронта погрузки по- роды. У машин ступенчатой погрузки с нижним захватом (рис. 2.55) раз- грузка ковша производится не непосредственно в вагонетку, а в бункер, из которого порода поступает на конвейер и затем в вагонетку. Рис. 2.55. Погрузочная машина 2ППН-5 Рис. 2.56. Погрузочная машина для проходки уклонов и наклонных шахтных стволов (КНС-1) 83 Для погрузки горной массы в двухпутных уклонах и стволах, прохо- димых с уклоном до 55 о, используется погрузочная машина (рис. 2.56), ко- торая в зависимости от угла наклона, крепости и кусковатости пород может быть оборудована съемным многолопастным грейфером, прямой или об- ратной лопатой. Рабочий орган зачерпывает породу в забое, и вместе с ма- шиной перемещается вдоль пути к месту разгрузки в скип, стоящий на дру- гом пути. Машина непре- рывного действия боко- вого захвата (ПНБ) с за- гребающими лапами (рис. 2.57) состоит из забирающего механиз- ма, скребкового пере- грузочного конвейера, ленточного транспорте- ра, гусеничного хода, гидравлической уста- новки, электрооборудо- вания и пульта управле- ния. Загребающие лапы и скребковый перегру- зочный конвейер приво- дятся в движение в од- них моделях обособлен- ными двигателями, а в других—через редукто- ры от одного двигателя. Ленточный транспортер предназначается для транспортировки горной массы от скребкового конвейера машины в ва- гонетки. Процесс погрузки породы состоит в сле- дующем. Два рычага-лапы 1 загребают породу на наклонный полок 2 и дальше на желоб приемного цепного скребкового конвейера 3; далее порода перемещается ленточным конвейером 4, и ссыпается в вагонетку. Конвейер может подниматься и опускаться до требуемой высоты, а также поворачи- ваться в стороны на угол до 45° от продольной оси, что позволяет осущест- влять погрузку в вагонетки, стоящие на разных путях. К погрузочным машинам непрерывного действия нижнего захвата Рис. 2.57. Погрузочная машина непрерывного дей- ствия бокового захвата (ПНБ-3) Рис. 2.58. Погрузочная машина непрерывного дей- ствия нижнего захвата 84 относятся машины с исполнительным органом 1 барабанно-лопастного типа (рис. 2.58). Они также перемещаются на гусеничном ходу 2 и осуществляют загрузку вагонетки с помощью ленточного перегружателя 3 Для уменьшения простоев машин и достижения большей производи- тельности при погрузке породы применяют перегружатель (рис. 2.59). Пе- регружатель монтируется на колесном ходу и перемещается по рельсам, яв- ляясь промежуточным звеном между погрузочной машиной и основным транспортным средством. От погрузочной машины порода поступает в при- емный бункер 1, расположенный на основной тележке 2, а из него по лен- точному транспортеру, размещенному на портальной части (консоли) 4 – в состав, включающий пять – восемь вагонеток. Портальная часть во время передвижения из забоя (или в забой) опи- рается на вспомогательную тележку 3, на которой установлено два пневмо- цилиндра. Во время уборки породы консоль поддерживается при помощи четырех телескопических опорных стоек 5. При проведении выработок небольшой протяженности (до 100 м) с площадью сечения 2,7—4,0 м 2 при уборке породы широко применяют скре- перные установки. При их использовании исключается необходимость на- стилки рельсовых путей в горных выработках. Скреперная установка состоит из: скрепера (рис. 2.60 - 2.61), пневматической или электри- ческой лебедки , головного (грузово- го) каната , прикрепляемого к перед- ней части скрепера, хвостового ка- ната , забойного и направляющего роликов. При работе скрепер соверша- ет периодическое движение от забоя к месту разгрузки и обратно. К за- бою порожний скрепер перемещает- ся хвостовым канатом. При движе- Рис. 2.59. Ленточный перегружатель ПЛ-3 Рис. 2.60. Внешний вид скреперов 85 нии от забоя, с помощью головного каната скрепер, внедряясь в разрыхлен- ную горную массу, самозагружается и доставляет ее волоком по почве вы- работки к месту разгрузки. Если погрузка породы осуществляется в ваго- нетку, то в состав установки входит также скреперный полок, под которым размещается загружаемая вагонетка. Скреперные установки могут быть: передвижными (рис. 2.61), когда скреперные лебедки устанавливают на специальных платформах, смонтиро- ванных на колесах, которые подкатывают к забою перед каждой уборкой породы и отгоняют после окончания уборки породы в безопасное место; и переносными, (рис. 2.62), когда скреперные лебедки устанавливают на более или менее длительный срок на одном месте. При этом, как правило, пере- носные скреперные полки применяются при проведении рассечек. Рис. 2.61. Схема передвижной скреперной установки Рис. 2.62. Переносные скреперные полки: а) – неподвижный скреперный полок; б) – шарнирно откидывающийся полок; 1 - лебедка; 2 – скрепер; 3 – полок; 4 – разгрузочный люк; 5 – вагонетка; 6 – шарнир; 7 – брусья; 8 - забойный ролик 86 При скреперной погрузке породы через полок в вагонетку, полок со- оружают таким образом, чтобы обеспечить удобство его перемещения в следующую рассечку, а также возможность доставки в забой рассечки не- обходимых материалов. Погрузка породы в наклонных выработках в зависимости от угла наклона и направления проходки (снизу вверх или сверху вниз) выполняет- ся в основе своей теми же техническими средствами, что и при проходке горизонтальных выработок. При углах наклона выработок (уклона, наклон- ного ствола) до 5-8 о для погрузки породы возможно применение погрузоч- ных машин с удерживающим приспособлением, чаще всего в виде дополни- тельной лебедки с канатом, предохраняющим машину от сползания в забой и облегчающим ее перемещение вверх. Погрузка породы погрузочными машинами в наклонных выработках осуществляется в вагонетки или скипы, которые также перемещаются по выработкам с помощью лебедок и канатов. Основным техническим средством механизированной уборки породы при проведении наклонных выработок являются скреперные установки, включающие скреперные полки, если уборка породы выполняется с пере- грузкой ее в вагонетки или скипы. Рис. 2.63. Проходка наклонной выработки со скреперной уборкой породы 87 При проходке выработок при наклоне менее 35 о взорванная (отбитая) порода доставляется до откаточного штрека скрепером. При этом скрепер- ная лебедка устанавливается напротив проводимой выработки по одному из способов, показанных на рис.2.63. Погрузка породы в вертикальных горных выработках производится пневматическими грейферными грузчиками и стволовыми породопогрузоч- ными машинами. Грейферы подвешиваются на высо- те 12—15 м от забоя на канатах лебедок, устанавливаемых на подвесном проходче- ском полке, (рис. 2.64) или на поверхно- сти. Перемещение подвешенного грейфера по забою осуществляется вручную или с помощью механизмов. При проходке разведочных вырабо- ток, характеризующихся ограниченной площадью сечения возможно применение только легких, сравнительно небольших размеров грейферных грузчиков с ручным вождением (КС-3, ПГШ-15). Пневматический грейферный груз- чик КС-3 (рис. 2.65, а) включает: шестило- пастной грейфер 1; пневматический затвор 2, служащий для открывания и закрывания грейфера; пневматический подъемник 3, для подъема грейфе- ра при выгрузке по- роды в бадью и опус- кания на забой для зачерпывания поро- ды; водило 4 с орга- нами управления 5 пневмозатвором и пневмоподъемником. Рабочий цикл погрузки пневмати- ческим грейферным грузчиком состоит в следующем. После взрывания шпуров, проветривания и при- ведения ствола шах- ты в безопасное со- Рис. 2.64. Схема размещения пневмопогрузчика в стволе Рис. 2.65. Грейферные пневмопогрузчики: а) – КС-3; б) – ПГШ-15 88 стояние грейферный грузчик опускают лебедкой к забою, и оставляют в подвешенном состоянии на расстоянии 1,5—2 м от породы. При помощи пневматического подъемника грейфер с раскрытыми лопастями опускается на разрыхленную взрывом породу и под действием собственного веса, вне- дряется в нее. Загрузка грейфера (захват породы) происходит в период за- крытия лопастей усилием пневматического затвора. После зачерпывания породы грейфер при помощи пневматического подъемника поднимается на 1,0—1,5 м (в зависимости от высоты бадьи), и далее, используя водило 4, устанавливается над бадьей и, раскрыв лопасти, разгружает породу в бадью, после чего цикл повторяется. Продолжительность одного цикла составляет 30 - 40 с. В отличие от КС-3 в пневмопогрузчике ПГШ-15 (рис. 2.65, б) отсут- ствует пневмоподъемник. Подъем и опускание грейфера во время работы осуществляются лебедкой 6, устанавливаемой на натяжной раме. Управле- ние лебедкой дистанционное с водила грейфера. Для полной механизации процесса погрузки породы в бадьи при про- ведении вертикальных стволов диаметром более 5,5, м применяетсяунивер- сальная стволовая погрузочная машина КС-2у/40 (рис. 2.67). Применение этой машины полностью исключает тяжелый ручной труд при вождении грейферного грузчика по забою. При этом механизм вождения включает та- кие элементы как круговой монорельс, тележка поворота с пневмоприводом и тельфер с кареткой его радиального перемещения. Универсальная ма- шина КС-2у/40 выпускается в двух модификациях: с од- ним грейфером для стволов диаметром 5,5—6,5 м и с двумя грейферами для стволов диаметром 7—8 м. Машина КС-2у/40 имеет пневматический грейфер 1 , подвешенный на канате к тельферу 2. Тельфер поме- щается в раме 3, которая одним концом шарнирно соединена с центральной опорой 4, а другим концом прикреплена к тележке по- ворота 5, перемещающейся по круговому монорельсу 6. Круговой монорельс и центральная опора при- крепляются к нижнему эта- Рис. 2.66. Грейфер машины КС-2у/40 89 жу подвесного полка. Управ- ление машиной осуществля- ется дистанционно с кабины машиниста 7. Благодаря ра- диальному и круговому пере- мещению грейфера породу можно забирать в любой точ- ке забоя ствола. Питание ме- ханизмов производится сжа- тым воздухом. В процессе по- грузки породы выделяют две фазы, отличающиеся по ин- тенсивности погрузки. Это связано с тем, что степень разрушения массива по глу- бине взорванных шпуров не- одинакова. В верхней зоне порода разрушена так, что ее погрузка производится только машиной, без применения ручного труда (первая фаза). Вторая фаза наступает, когда качество дробления породы снижается настолько, что по- грузка производится с приме- нением ручного труда – пред- варительного рыхления, под- кидки породы, зачистки. За- чистка забоя производится для исключения попадания мелких кусков породы в шпу- ры при их бурении. Объем породы во вто- рой фазе погрузки зависит от качества взрывных работ, свойств породы и типа погру- зочной машины. Высота слоя породы во второй фазе для КС-3 составляет 0,2 м; для КС-2у/40 – 0,3 м. Рис. 2.67. Погрузочная машина КС-2у/40 90 Организация работ по погрузке породы в горизонтальных горных выработках. При использовании породопогрузочных машин на колесно- рельсовом ходу для их перемещения, за передвигающимся к забою пород- ным развалом, возникает необходимость в наращивании рельсового пути. Поэтому в непосредственной близости от забоя применяется временный рельсовый путь в виде пары выдвижных рельсов длиной 4 или 8 м, которые укладываются повернутыми на 90 о внутри ранее уложенного звена основ- ного пути . Во время работы машины реборды ее колес перемещаются по шейкам выдвижных рельсов. Проталкивание (выдвигание) рельсов произ- водится ковшом погрузочной машины. После того, как звено выдвижных рельсов продвинется на величину, равную нормальной длине рельсов, вме- сто выдвижного укладывают постоянное звено пути. В процессе погрузки возникает ситуация, когда ширина выработки превосходит фронт погрузки используемой машины. В этом случае часть породы может быть погружена только после перекидки ее вручную в зону действия ковша. При проведении горно-разведочных выработок такие усло- вия встречаются сравнительно редко, поскольку эти выработки имеют пре- имущественно небольшое поперечное сечение. Объемы породы, убираемой с применением ручного труда, возрастают при проходке различного назна- чения уширений, камер и т.д. При погрузке в одиночные вагоны обязательной операцией процесса является обмен груженых вагонеток на порожние. В однопутных выработках такой обмен производится с использова- нием тупиковых и замкнутых разминовок, накладной разминовки, специ- альных вогоноперестановщиков и др. Тупиковые и замкнутые разминовки представляют собой ответвле- ние от основного рельсового пути на одну вагонетку или на их состав. При недостаточной ширине выработки в месте разминовки производят расшире- ние выработки. Маневровые операции выполняют с помощью электровоза или вручную. Расстояние между разминовками составляет 40-60, реже 100 м. При использо- вании тупиковой раз- миновки (рис. 2.68) по- рожний состав подает- ся электровозом в за- бой выработки и про- изводится загрузка первой вагонетки. За- тем этот состав заго- няют в тупик, где гру- женая вагонетка отце- Рис. 2.68. Схема обмена вагонеток в забое при помощи тупиковой разминовки 91 пляется, и затормаживается на разминовке. Порожние вагонетки снова по- даются в забой, где производится загрузка. Такая последовательность опе- раций повторяется до тех пор, пока не будет загружен весь состав, который впоследствии забирается электровозом и подается к стволу. Замкнутые раз- миновки так же, как и тупиковые, устраива- ются обычно через 40 – 75 м. Состав порожних вагонеток ставится на разминовку (рис. 2.69). Электровозом подго- няют к погрузочной машине одну вагонет- ку и после загрузки ставят ее на разминов- ку в хвост состава; ка- ждая последующая порожняя вагонетка берется от головы состава, а гру- женная загоняется на разминовку в хвост. После загрузки всех вагонеток состав откатывается электровозом. Горизонтальный вагоноперестановщик (рис. 2.70) представляет со- бой простейший подъемный кран. В выработке на небольшом расстоянии от забоя (не меньше длины состава) укрепляется на штырях двутавровая балка 3, или укрепляется горизонтальная колонка. На балках устанавливается пе- редвижная роликовая тележка 4, снабженная пневматическим подъемником в виде вертикально действующего пневматического цилиндра 2. На выхо- дящем конце штока поршня имеется траверса 1 с приспособлениями, позво- ляющими захватывать вагонетку, приподнимать ее с рельсового пути на вы- соту до 150 мм и перемещать в сторону, чтобы освободить рельсовый путь и пропустить по нему другие вагонетки, электровоз или погру- зочную машину. Организация маневров при этом следующая. После подъема и отвода в сторону одной ваго- нетки из пришедшего состава головная ваго- нетка устанавливается под погрузку. По окончании ее загрузки, Рис. 2.69. Схема обмена вагонеток на замкнутой разминовке Рис. 2.70. Горизонтальный вагоноперестановщик: 1 – траверса; 2 – пневматический цилиндр; 3 – балка; 4 - тележка 92 состав с этой вагонеткой откатывается от забоя электровозом за вагонопере- становщик, а вагонетка, отведенная ранее в сторону , ставится на рельсовый путь впереди состава и электровозом проталкивается под погрузку. Во вре- мя погрузки этой вагонетки при помощи вагоноперестановщика следующая порожняя вагонетка отводится от состава в сторону. Операция продолжает- ся до тех пор, пока не будет загружен весь состав. Обмен вагонеток с применением накладных разминовок (рис. 2.71). Такой способ рационален в однопутных выработках. Накладная разминовка изготовляется из легких рельсов 2, смонтированных на плите или приварен- ных к металлическим шпалам 3. Разминовка укладывается на основной путь 1. Одна ее ветвь используется как грузовая, а другая – как порожняковая. Концевые секции разминовки имеют стрелочные переводы для съезда на основной рельсовый путь. На порожняковую ветвь электровозом подается состав порожних вагонеток, откуда по одной они подаются вручную к по- грузочной машине. Груженые вагонетки с помощью маневровой лебедки или вручную откатывают на грузовую ветвь разминовки. По мере подвига- ния забоя разминовку перемещают лебедкой или погрузочной машиной. Обычно применяют разминовки на 4 – 6 вагонеток. Основные сведения о транспортировании породы при проведении горных выработок |