ПРОЦЕССЫ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ. Процессы открытых горных работ
 Скачать 1.74 Mb.
|
3. ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ВЫЕМОЧНО-ПОГРУЗОЧНЫХ РАБОТОДНОКОВШОВЫМИ ЭКСКАВАТОРАМИ Общие сведения Непосредственная разработка горных пород в карьере, пред- ставляющая собой выемку и погрузку в средства транспорта или от- вал, называется выемочно-погрузочными работами или экскавацией горной массы. Для механизации этого процесса наиболее часто ис- пользуют одноковшовые экскаваторы цикличного действия.Экскавационные машины являются, как правило, определяющими в комплекте горных и транспортных машин технологического потока. По- этому выбор основного выемочно-погрузочного оборудования, от кото- рого в значительной степени зависят технико-экономические показатели разработки месторождения, является важным этапом при проектирова- нии карьера. Производительность экскавационных машин зависит от каче- ства подготовки экскавируемых пород, транспортного оборудования, климатических условий и др. Но особое влияние на производитель- ность выемочно-погрузочных машин оказывают параметры экскава- торного забоя и принятой технологии разработки месторождения.Технологические параметры экскаваторов Основными технологическими параметрами одноковшовых экскава- торов являются: вместимость ковша, габариты, масса, преодолеваемый уклон, удельное давление и рабочие параметры. К рабочим параметрам экскаватора относят радиус и высоту черпания и разгрузки, глубину ко- пания (рис.3.1). Радиус черпания (Rч) – горизонтальное расстояние от оси вра- щения экскаватора до режущей кромки ковша.Радиусчерпаниянагоризонтеустановкиэкскаватора(Rчу) – максимальный радиус черпания на уровне установки экскаватора.Высота черпания (Нч) – вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до режущей кромки ковша. Глубина копания (Нк) – вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до режущей кромки ковша при нижнем чер- пании.52  Рис. 3.1. Рабочие параметры одноковшовых экскаваторов: а – прямая мехлопата; б – прямая гидравличе- ская лопата; в – обратная гидравлическая лопата; г – драглайн Параметры одноковшовых экскаваторов
Таблица 3.1
Радиусразгрузки(Rр) – горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до середины ковша в момент разгрузки.Высота разгрузки (Нр) – вертикальное расстояние от горизон- та установки экскаватора до нижней кромки открытого днища ковша при разгрузке. Рабочие параметры экскаватора зависят от длины и угла на- клона стрелы и рукояти (см. табл. 3.1) и могут быть минимальными (min) и максимальными (max).Типы забоев Различают три типа забоев: торцевой (боковой), тупиковый (траншейный), фронтальный(продольный). Наибольшее распространение получил торцевой забой, при кото- ром обеспечивается максимальная производительность экскаваторов. Это объясняется небольшим средним углом поворота экскаватора к разгрузке (не более 90 градусов), удобной подачей транспортных средств под по- грузку и минимальными простоями при перемещении и наращивании транспортных коммуникаций. Тупиковыйзабойприменяют при проведении траншей. Фронтальный забой используют редко, в основном при разработке разнородных забоев. При этом типе забоев из-за большого среднего угла поворота экскаватора к разгрузке, малой ширины заходки, частого пере- мещения экскаватора и транспортных коммуникаций производитель- ность экскаватора является низкой. По взаимному расположению забоя и горизонта установки экска- ватора различают следующие способы выемки: с верхним черпанием (а, б); с нижним черпанием (в); смешанным черпанием (г) (рис.3.2). Аналогично различают и способы погрузки: нижнюю (рис.3.2, а, в); верхнюю (рис.3.2, б) и смешанную (рис.3.2, г). Смешанная погрузка одновременно или поочередно включает нижнюю и верхнюю погрузку на промежуточный горизонт.  Рис. 3.2. Способы выемки и погрузки Типы заходок В результате перемещения забоев в пределах определенного участ- ка развала взорванной горной массы или массива последовательно отра- батывают породные полосы, которые называют заходками. По расположению относительно фронта работ на уступе заходки разделяют на продольные (рис. 3.3, а), ориентированные вдоль фронта работ уступа; поперечные (рис. 3.3, б), ориентированные вкрест фронта работ уступа; диагональные (рис. 3.3, в), ориентированные под углом, меньшим 90 градусов к фронту работ уступа (рис. 3.3).  Рис. 3.3. Типы заходок по отношению к фронту работ на уступе:а– продольные; б– поперечные; в - диагональные Продольные заходки применяют при всех видах транспорта, попе- речные - при автомобильном и конвейерном, диагональные - при желез- нодорожном и автомобильном транспорте. По ширине заходки делятся на узкие (рис. 3.4, а), широкие (рис. 3.4, б) и нормальные (рис. 3.4, в). Ау (0,5 1,0)Rчу; Ашf 1,7Rчу; А (1,5 1,7)Rчу. (3.1) Рис. 3.4. Типы заходок в зависимости от их ширины: а – узкие; б – широкие; в - нормальные В нормальных заходках выемку породы производят при постоянном положении оси движения экскаватора по длине заходки и рациональном использовании их рабочих параметров. Узкие заходки, когда Ау < А, отличаются от нормальных неполным использованием рабочих парамет- ров экскаваторов. Широкие заходки (Аш > А) характеризуются перемен- ным положением оси движения экскаватора в плане по длине заходки. Виды выемочно-погрузочных работ  В процессе эксплуатации месторождения полезного ископаемого выполняют следующие виды выемочно-погрузочных работ согласно за- данию (рис.3.5).Рис. 3.5. Последовательность выполнения вскрышных работ в карьере В начале разработки предстоит проведение разрезной траншеи по наносам тупиковым забоем 1 (рис.3.5, а). Затем осуществляют отгон бор- та по наносам боковым забоем 2. При создании достаточного опережения этих работ начинают работы по проведению разрезной траншеи 3 по ко- ренным породам, с этой целью осуществляют их предварительное рых- ление буровзрывным способом. При применении железнодорожного транспорта экскаватор в разрезной траншее работает, как правило, с верхней погрузкой, при автомобильном транспорте – с нижней. В результате подготавливают к выемке пласт полезного ископаемо- го, отработку которого осуществляют боковым забоем 4. Одновременно начинают работы (рис.3.5, б) по отгону борта по коренным породам 5. При этом в результате обуривания и взрывания буровзрывной заходки шириной Абврформируется развал взорванной горной массы шириной Вр, который отрабатывают экскаватором боковым забоем 6. При доста- точном опережении работ по очередному уступу вновь начинают работы по проведению разрезной траншеи 3 на нижележащем горизонте и т.д. Заданием предусматривается либо использование на отгоне борта по скальным породам в боковом забое 6 по взорванной горной массе конкретной модели экскаватора, либо задается высота уступа по скаль- ным породам. Соответственно студент должен либо обосновать вы- соту уступа по массиву скальных пород для заданной марки экскаватора, либо подобрать марку экскаватора для работы на уступе по скальным по- родам при заданной высоте уступа. При этом обосновывают ширину буровзрывной заходки по массиву скальных пород и необходимую ширину развала, при которой обеспечи- вается эффективная работа экскаватора. На основании этого по методике, изложенной в разд. 2, определяют параметры буровзрывных работ, обес- печивающие качественную подготовку пород. Рассчитывают требуемую ширину рабочей площадки по скальным породам. Затем выбирают марку экскаватора для проведения разрезной траншеи 3 и ведения добычных работ в забое 4. Устанавливают парамет- ры траншеи и добычного забоя. Принимают экскаватор для разработки рыхлых отложений, уста- навливают параметры торцевого 2 и тупикового 1 забоев экскаватора по этим породам. При выборе марки экскаватора для различных типов по- род стремятся к унификации оборудования. Определяются параметры рабочей площадки по наносам. С учетом принятого оборудования, особенностей работы экскавато- ров в различных забоях и свойств пород определяют часовую, сменную и годовую производительности экскаваторов. Ниже приведена методика расчета параметров забоев для механиче- ских лопат и драглайнов. Технологические схемы выемки пород мехлопатами в торцевом забое Расчет параметров забоев технологических схем, указанных на рис. 3.6, заключается в определении высоты уступа, ширины заходки, уг- лов откоса уступа и параметров места расположения экскаватора. 59  Рис. 3.6. Технологические схемы выемки пород мехлопатами в боковом забое с погрузкой горной массы Для всех приведенных технологических схем фактические радиус черпания и радиус разгрузки определяют по формулам: Rч=(0,7-0,8) Rчmax ; Rр=(0,8-0,9) Rрmax. (3.2) При этом экскаватор устанавливают на расстоянии Rчуот нижней бровки уступа. Схема работы мехлопаты с нижней погрузкой горной массы в средства транспорта при разработке мягких пород (рис. 3.6, а) Высота уступа, м: максимальная по условию предупреждения образования нави- сей и козырьков hнmax Hчmax. (3.3) минимальная по условию наполнения ковша экскаватора
табл. 3.1), м. Ширина заходки экскаватора: Аэ= 1,5Rчу. (3.5) где А– ширина заходки экскаватора, м. Углы откоса уступа, град: устойчивый ну=35 - 45; рабочий н= 70 - 80. (3.6) Схема работы механической лопаты с нижней погрузкой горной массы в средства транспорта при разработке взорванных пород Параметры забоя экскаватора зависят от высоты и ширины развала взорванной горной массы. Обычно развал убирают в один или два прохо- да экскаватора. Высота уступа, м: в массиве коренных пород h 1,5 Нчmax; (3.7) в развале h=hр Нчmax, (3.8) где hр– высота развала, м. Ширину заходки в массиве принимают такой, чтобы ширина развала взорванной горной массы была равной или кратной ширине заходки экскаватора по развалу, которую определяют по формуле (3.1). Углы откоса уступа, град: в массиве коренных пород - устойчивый у 600 , в развале - устойчивый у - рабочий 35 40, 750 ; - рабочий 500 . (3.9) Схема работы мехлопаты с верхней погрузкой горной массы в средства транспорта при разработке мягких пород (рис. 3.6, в) Высота уступа, м: максимальная по условию использования максимальной высо- ты разгрузки экскаватора hнmax Нр.max– hв– е; (3.10) минимальная по условию наполнения ковша экскаватора hнmin 2/3Ннв, (3.11) где hв– высота транспортного средства, м; е – безопасный зазор между открытым днищем ковша экскаватора и кузовом транспортного средства в момент разгрузки (е= 0,7-1,0), м. Радиус разгрузки, м: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||