книги / Открытая разработка месторождений
..pdfпогрузка предполагает, что транспортное средство устанавливается на верхней площадке уступа.
При разработке горных пород, имеющих невысокую прочность, прямая механиче ская лопата работает без предварительного буровзрывного рыхления пород. Заполнение ковша осуществляется черпаньем породы. Именно такой случай показан на рис. 3.3. Чер пание породы производится при движении ковша снизу вверх с одновременной подачей ковша на забой. Начальный радиус черпания на уровне нижней площадки уступа (R4y) не может быть меньше минимального радиуса черпания экскаватора по технической характе ристике. Конечный радиус черпания на уровне верхней площадки уступа (R4) не может быть больше максимального радиуса черпания экскаватора по технической характеристике. Высота уступа (hy) не должна превышать максимальную высоту черпания по технической характеристике экскаватора. Минимальная высота уступа принимается из условия, что ковш должен наполняться за одно черпание и обычно принимается равной 2.5 - 3.5 м.
На рис. 3.3. показана нижняя погрузка в транспортное средство. Для этого стрела экскаватора вместе с рукоятью и ковшом должна повернуться на 180°. Очевидно, что высо та разгрузки в этом случае определяется как
hp = h-ф + а , где
Ьф - высота транспортного средства от нижней площадки уступа; а - зазор между транспортным средством и ковшом. Величина зазора принимается в преде лах 0.7 - 1.0 м.
Очевидно, что высота разгрузки (hp) не должна превышать максимально допусти мую по технической характеристике экскаватора. Аналогично радиус разгрузки (Rp) не долен превышать максимально допустимый по технической характеристике.
Как следует из рис. 3.3, ширина рабочей площадки определяется как
В= R4y + Rp + с , где
с- безопасное расстояние от оси транспортного средства до бровки уступа. По правилам безопасности с > 3 м.
На рис. 3.4 показана прямая механическая лопата при работе без буровзрывного рыхления горных пород с верхней погрузкой на транспортные средства. Прежде всего об ращает на себя внимание небольшая высота уступа (hy). Действительно, как видно из ри сунка, высота разгрузки (hp) определяется:
hp = hy + Ьф + а , где
hyвысота уступа;
h-ф - высота транспортного средства от уровня верхней площадки уступа.
Г* R P
Рис. 3.4. Прямая механическая лопата с верхней погрузкой при работе без предварительного взрывного рыхления пород.
При этом следует иметь ввиду, что высота разгрузки не должна превышать мак симально допустимую по технической характеристике экскаватора. Отсюда максимально
возможная высота уступа определится: hy max = hp max - - a , где hp max - максимальная
высота разгрузки по технической характеристике. При этом высота уступа не должна пре вышать максимальную высоту черпания по технической характеристике.
Радиус разгрузки (Rp) складывается из конечного радиуса черпания (R4) и безо пасного расстояния от оси транспортного средства до бровки уступа (с), т.е Rp = R4 + с и не должен превышать максимально допустимого по технической характеристике. Как прави ло, в реальных условиях прямая механическая лопата с верхней разгрузкой работает с мак симально возможным радиусом разгрузки при предельном вылете рукояти относительно стрелы.
Как видно из рис. 3.4, ширина нижней рабочей площадки в этом случае определя ется: В = R4y + Rn + с , где Rn - радиус поворота экскаватора.
Малая высота уступа и разгрузка на пределе возможного не позволяют достичь высокой производительности экскаватора. Поэтому прямая механическая лопата с верхней погрузкой породы в транспортные средства на карьерах применяются очень редко, глав ным образом, при проходке траншей.
На рис. 3.5 показана работа прямой механической лопаты с нижней погрузкой при предварительном рыхлении пород буровзрывным способом. При этом максимальная высо та развала взорванной породы (hp3) не должна превышать максимальную высоту чер пания экскаватора по технической характеристике. Высота уступа (hy) при этом может быть выше высоты развала и максимальной высоты черпания экскаватора, но не более, чем в 1,5 раза больше максимальной высоты черпания экскаватора по его технической характери стике.
Рис. 3.5. Прямая механическая лопата с нижней погрузкой при работе с предвари тельным взрывным рыхлением пород.
Вотличии от выше рассмотренных случаев работы прямой механической лопаты
вданном варианте экскаватор выполняет только погрузку взорванных пород. Погрузка на чинается при минимально возможном радиусе погрузки. По мере погрузки развала экскава тор перемещается в сторону откоса уступа, увеличивая радиус разгрузки. Максимально возможный при этом радиус погрузки определяется техническими характеристиками экс каватора.
На рис. 3.3 - 3.5 показана погрузка породы в рельсовые транспортные средства. Прямая механическая лопата может осуществлять погрузку в автомобильный транспорт, на ленточные конвейеры или непосредственно в отвал.
3.2.2.Выемочно-погрузочные работы с применением обратной механической
паты.
Обратная механическая лопата предназначена для выемки и погрузки вскрышных пород и полезного ископаемого, залегающих ниже уровня установки экскаватора. Конст руктивно (рис. 3.6) обратная механическая лопата состоит из кабины, установленной на по
воротной платформе; стрелы, которая посредством тросов может менять угол наклона к горизонту в процессе работы; рукояти, шарнирно закрепленной на конце стрелы. Руко ять стрелой разделяется на два плеча. На конце рукояти жестко закреплен ковш. Тросами, закрепленными на конце верхнего плеча рукояти, ковш перемещается в направлении от ка бины. Обратная механическая лопата - экскаватор циклического действия. Цикл включает следующие процессы: сначала ковш удаляется в направлении от кабины экскаватора на расстояние радиуса черпания (R4), затем стрелой ковш опускается до нижней площадки ус тупа и тяговым канатом ковш движется в направлении к кабине, производя при этом чер пание породы. Заполненный породой ковш поднимается стрелой и при повороте кабины транспортируется к месту разгрузки.
Радиус черпания (R4) не должен превышать максимально возможный радиус чер пания по технической характеристике экскаватора, а радиус черпания на уровне установки экскаватора (R^) не может быть меньше минимального по технической характеристике. Радиус разгрузки (Rp) должен находиться в пределах между минимальным и максимальны ми значениями по технической характеристике.
Обратная механическая лопата на карьерах применяется на рельсовом ходу, очень редко, главным образом для проходки небольших канав, используют обратную механиче скую лопату на колесном ходу.
Обратная механическая лопата применяется только при работе без предваритель ного взрывного рыхления пород, т.к. ширина развала взорванной породы превышает обыч но максимальный радиус черпания. Таким образом обратная механическая лопата работает только по породам, имеющим невысокую прочность.
Рассматриваемый экскаватор может работать как с верхней погрузкой (как пока зано на рис. 3.6), так и с нижней погрузкой. Транспортные средства могут быть на рельсо вом ходу, ленточные конвейеры или автосамосвалы.
3.2.3. Выемочно-погрузочные работы с применением драглайна.
Драглайн - одноковшовый экскаватор циклического действия с гибкой подвеской ковша. Драглайны предназначены для черпания и погрузки мягких или хорошо разрых ленных пород. На карьерах драглайны, главным образом, применяются для перемещения вскрышных пород во внутренние отвалы, что объясняется большой длиной стрелы (до 125 м). Для погрузки в транспортные средства драглайны применяют сравнительно редко. Применяют драглайны также для проходки траншей, зачистке уступов и т.п.
Принципиальная схема работы драглайна с верхним черпанием показана на рис. 3.7. Радиус черпания (R4) определяется длиной стрелы и ее наклоном к горизонту. Черпа ние осуществляется тяговым канатом в направлении к экскаватору. Загруженный ковш поднимается и поворотом драглайна перемещается к месту разгрузки. Радиус черпания может быть несколько увеличен за счет заброса ковша (R43). Величина заброса определяет ся квалификацией машиниста экскаватора и может достигать 15 м.
Рис. 3.7. Драглайн, работающий с верхним черпанием.
Цикл работы драглайна включает заброс ковша, установку ковша в рабочее по ложение, черпание, подъем ковша, поворот в сторону разгрузки, разгрузку, поворот в рабо чее положение. Подъем ковша и поворот в сторону разгрузки производятся одновременно, т.е. совмещаются во времени. Часто совмещаются во времени и разгрузка ковша с поворо том в рабочее положение, при этом драглайн осуществляет полный поворот на 360°.
Показанная на рис. 3.8 работа драглайна с нижним черпанием применяется очень редко, главным образом, при проходке траншей. Это связано с тем, что усилие черпания при этом очень незначительно (практически определяется весом ковша) и работа драглайна становится не эффективной.
Сегодня промышленность выпускает драглайны с объемом ковша до 120 м3 и производительностью до 5000 м3/час. Применяемые на карьерах драглайны с объемом ковша до 4 м3 выпускаются на гусеничном ходу, а при большем объеме ковша - шагающи ми.
3.2.4. Выемочно-погрузочные работы с применением грейферных экскаваторов.
Грейферный экскаватор предназначен, главным образом, для погрузки сыпучих пород или пород, разрыхленных до сыпучего состояния, и только для весьма сыпучих пес ков экскаватор может быть использован для выемки и погрузки. Обычно погрузка грей ферным экскаватором производится из развала, образованного буровзрывным рыхлением, или из бурта, образованного бульдозером.
Погрузочный орган экскаватора - двух - четырех челюстный грейфер - гибко подвешен на канате. Грейфер захватывает породу, врезаясь в нее при падении, после чего грейфер закрывается. Наполненный породой грейфер поднимается и транспортируется к
месту разгрузки. Над местом разгрузки грей фер раскрывается и по рода из него высыпает ся. Промышленностью выпускаются грейфер ные экскаваторы с объ емом грейфера до 2 м3
3.2.5. Выемочно-погрузочные работы с применением цепных экскаваторов. Цепные многочерпаковые экскаваторы широко применяются на карьерах на
вскрышных работах и добыче рыхлых пород, не требующих предварительного взрывного рыхления. Основной рабочей частью экскаватора является ковшовая рама, по которой движется бесконечная ковшовая цепь. На ковшовой цепи закреплены ковши (черпаки), их количество составляет от 6 до 40, объем ковша колеблется от 0.25 до 4.5 м3. Ковшовая рама одним концом шарнирно закреплена на корпусе экскаватора, а другой конец подвешен на тросах. При непрерывном движении ковшовой цепи ковши забирают породу и транспорти руют ее к месту разгрузки, что обеспечивает практически непрерывную выемку и погрузку породы. Поэтому цепные многочерпаковые экскаваторы относят к машинам непрерывного действия.
Принципиальная схема цепного многочерпакового экскаватора показана на рис. 3.10. Экскаваторы этого типа выпускаются на рельсовом ходу или шагающими. Для экс каваторов на рельсовом ходу укладывается специальный рельсовый путь из двух или че тырех рельсов на тех же шпалах, на которых укладывается рельсовый путь для транспорт ных средств. Разгрузка цепного экскаватора может быть портальной (рис. 3.10) или боко вой.
Цепные многоковшовые экскаваторы выпускаются для работы с нижним чер панием, верхним черпанием и верхним и нижним черпанием. Экскаваторы с верхним чер панием устанавливаются на верхней площадке уступа и черпают породу ниже уровня уста новки экскаватора (рис. 3.10). Экскаваторы с верхним черпанием устанавливаются на ниж ней площадке уступа и черпают породу выше уровня установки. Экскаваторы, предназна
ченные одновременно для нижнего и верхнего черпаний, устанавливаются на промежу точной площадке и производят выемку породы одновременно выше и ниже уровня установ ки.
Глубина черпания цепного экскаватора достигает до 30 м при верхнем черпании и 40 м при нижнем. Огромным достоинством цепных многочерпаковых экскаваторов яв ляется их большая производи
тельность. Современные экскаваторы могут добывать до 10000 мЗ/час.
3.2.6. Выемочно-погрузочные работы с применением роторных экскаваторов.
Роторные экскаваторы также относятся к многочерпаковым машинам непрерыв ного действия. Основным исполнительным органом роторных экскаваторов является коле со (ротор) диаметром до 16 м, вращающееся на конце стрелы (рис. 3.11). На роторе закре плены от 6 до 12 черпаков (ковшей). Современные роторные экскаваторы имеют объем ковшей до 8 м3 При вращении ротора ковши снимают стружку, а затем разгружаются на ленточный конвейер, установленный на стреле. С этого конвейера порода перегружается на разгрузочный ленточный перегружатель и уже с него - на транспортные средства.
Очевидно, что роторные экскаваторы не могут работать с разрыхленной взрыв ными работами породой, и следовательно, могут применяться только при достаточно сла бых рыхлых горных породах. Наиболее широко эти экскаваторы применяются на вскрыш ных работах.
Роторные экскаваторы выпускаются на гусеничном ходу, рельсовом ходу или ша гающими. Их большим достоинством является высокая производительность. Так экскава тор ЭРГ-1600 имеет производительность до 4500 м3/час.
3.2.7. Выемочные работы с применением колесных скреперов.
Современный колесный скрепер - это землеройно-транспортная машина, которая является двухосным прицепом к мощным тракторам К-700 или автомобилям МАЗ и БелАЗ. Основным рабочим органом колесного скрепера является ковш. Мощные современные ко лесные скреперы имеют объем ковша до 40 м3.Принцип работы колесного скрепера заклю чается в последовательном снятии горизонтальных или слабонаклонных слоев пород. По мере заполнения ковша колесный скрепер транспортируется к месту разгрузки.
На карьерах колесные скреперы применяют для разработки слабых рыхлых грун тов и транспортирования их в отвал. Наиболее эффективна работа колесных скреперов при длинах доставки до 0.5 км. При больших длинах доставки производительность скрепера резко падает. Особенно широко колесные скреперы применяются на карьерах для вспомо гательных целей: зачистки уступов, планировке поверхности, планировке дорог и т.п.
3.2.8. Выемочные работы с применением бульдозеров.
Непосредственно на выемочных работах бульдозеры применяются в тех случаях, когда из-за малой мощности вынимаемых пород применение экскаваторов становится не эффективным, т.к. ковш не заполняется за одно черпание. В таких случаях бульдозер сгре бает породу в бурты, из которых погрузочные работы выполняются экскаваторами. Кроме того бульдозеры широко используются на карьерах для зачистки уступов, выполнения пла нировочных работ и т.п. Применяются бульдозеры на гусеничном ходу или колесные.
3.2.9. Выемочные работы при гидромеханизации.
Все рассмотренные выше способы ведения выемочно-погрузочных работ на карь ерах являются “сухими” способами. Гидромеханизация же предусматривает отделение по род от массива и транспортирование их с использованием воды. Гидромеханизация приме няется для разработки песков, гравия и грунтов. Разрабатываемые пески и гравий могут за
легать сухими, т.е. залегать выше уровня грунтовых вод, а могут залегать и ниже уровня грунтовых вод. Технология разработки песков и гравия в зависимости от указанных усло вий залегания существенно разнятся.
Породы, залегающие выше уровня грунтовых вод, размываются струей воды под давлением до 10 атм. Размыв пород производится с применением гидромониторов. Давле ние воды создается насосом, вода, проходя через насадку гидромонитора, вырывается с большой скоростью, размывая пески или гравий. Размытая порода в смеси с водой образует пульпу, которая по канавам, желобам транспортируется к месту складирования, где проис ходит отделение воды от породы. Иногда, особенно при больших длинах транспортирова ния, монтируется пульпопровод, в который пульпа засасывается грязевыми насосами (зем лесосами) и далее транспортируется по пульпопроводу за счет напора, создаваемого насо сом.
При разработке пород, залегающих ниже уровня грунтовых вод применяются пла вучие земснаряды. Земснаряд представляет собой понтон, на котором размещено техноло гическое оборудование. Земснаряд связан с местом разгрузки плавучим пульпопроводом. Технологическое оборудование земснаряда включает гидромонитор специальной конст рукции, позволяющий размывать породы под водой и оборудование, позволяющее загру жать пульпопровод под водой и транспортировать пульпу к месту разгрузки, где происхо дит отделение воды от твердых пород.
3.3. Перемещение карьерных грузов.
Перемещение карьерных грузов включает транспортирование добытого полезного ископаемого, перемещение в отвал вскрышных пород, доставку людей к местам работа доставку материалов, оборудования, запасных частей. Перемещение карьерных грузов осуществляется карьерным транспортом. На открытых горных работах используются поч^и все известные виды и средства транспорта. Однако наибольшее распространение получили рельсовый, автомобильный, конвейерный и трубопроводный виды транспорта. Выбор кон кретного вида транспорта определяется рядом факторов: производительностью и сроком службы карьера, дальностью транспортирования, условиями залегания полезного ископае мого, климатическими условиями и т.п. Возможно применение комбинированного транс порта, представляющего комбинацию из выше перечисленных видов транспорта. НаИ*