Технологические и технические основы выемочно-погрузочных работ Исполнитель

Тема: Технологические и технические основы выемочно-погрузочных работ.

План:

1. Типы забоев
2. Типы заходок
3. Общие сведения о производительности выемочных машин

Цель занятия – формирование знаний о технологических и технических основах выемочно-погрузочных работ и их производительности

{spoiler=Продолжать Читать}

Типы забоев

Выемка мягких, сыпучих и плотных пород обычно производиться непосредственно из массива, а выемка разрушенных (взорванных) пород – из развала или разрыхленного слоя. Поверхность горных пород в массиве или развале, являющаяся объектом выемки, называется забоем.

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. 4.1, а, е, ж); площадка уступа (рис. 4.1, б); продольный откос уступа (рис. 4.1, в).

При выемке разрушенных пород забоями также являются торцовый (рис. 4.1, 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. 4.1, г). Продольный и торцовый откосы относятся к разрабатываемой части уступа или развала.

Забои всех типов по структуре могут быть однородными (простыми), если в их пределах породы имеют сравнительно одинаковые свойства, и разнородными (сложными), если в их пределах перемежаются вскрышные породы с существенно разными свойствами, вскрышные породы с полезным ископаемым разных типов и сортов.

При сложном строение залежи структура забоя зависит от формы контактных поверхностей между полезным ископаемым вмещающими породами в массиве или в развале и расположения относительно забоя различных типов ископаемого. Забои при этом простые только в случаях, когда они параллельны контактам между разнотипными компонентами (см. рис. 4.1, б, в).

В простых забоях производится валовая (сплошная) выемка пород. В сложных забоях выемка вскрышных пород с различными свойствами также обычно валовая, а выемка полезного ископаемого и вскрышных пород или различных сортов полезного ископаемого чаще всего раздельно (раздельная выемка). Выбор типа забоя зависит как от свойств разрабатываемых вскрышных пород и полезного ископаемого и условий их залегания, так и от используемого выемочного оборудования. Обычно стремятся применять простые забои.

По взаимному расположению забоя и горизонта установки экскаватора различают способы выемки: верхним черпанием (забой расположен выше горизонта установки машины), нижним черпанием, смешанным (нижнем и верхним) черпанием. Аналогично различают и способы погрузки: нижнюю, верхнюю и смешанную. Смешанная погрузка одновременно или поочередно включает верхнюю и нижнюю погрузку на промежуточный транспортный горизонт.

Рис. 6.1. Типы забоев:

а, д, е, ж – торцовый; б – забой-площадка; в – фронтальный; г – комбинированный.

Типы заходок

В результате перемещения забоев в пределах определенного участка развала или массива уступа последовательно отрабатываются породные полосы, называемые заходками.

Часть заходки длинно Р, выемка которой характеризуется законченным технологическим циклом основных и вспомогательных операций выемочной машины, называется забойным блоком.

По расположению относительно фронта работ уступа заходки подразделяются (рис. 6.2.) на продольные (ориентированные вдоль фронта работ уступа), поперечные (направлены вкрест фронта) и диагональные (ориентированные в промежуточном направлении). Продольныезаходки возможны при всех видах транспорта, диагональные заходки – при железнодорожном и автомобильном, а поперечные – при автомобильном и конвейерном.

По ширинезаходки подразделяются на нормальные, узкие  и широкие  (см. рис. 6.2.)

В нормальных заходках выемка породы производится при постоянном положении оси движения выемочных машин по длине заходки и максимальном использовании их рабочих параметров. Например, при торцовом забое эта ширина равна длине лемеха бульдозера или (1,5-1,7) – радиуса черпания мехлопат, а при продольном забое – максимальной толщине одного или нескольких слоев выемки.

Узкие заходки отличаются от нормальных неполным использованием рабочих параметров выемочных машин при постоянном положении оси перемещения их вдоль заходки.

Широкие заходки при всех типах забоев характеризуется переменным положением оси движения выемочных машин в плане при выемке породы по длине заходки.

По характеру движения транспортных средств при выемке пород в пределах заходок последние подразделяются на тупиковые и сквозные.

Тупиковые заходки (рис. 6.2, а, б) характеризуются возможностью движения транспортных средств только в пределах выработанного пространства. Они подразделяются на траншейные и эксплуатационные; последние применяются при ограниченной ширине рабочих площадок уступа.Работа выемочных машин в тупиковых заходках обычно связана с увеличением продолжительности цикла погрузки транспортных средств, времени обмена последних в забое и с наращиванием транспортных коммуникаций по мере подвигания забоя.

Сквозные заходки (см. рис. 6.2, в, г) позволяют организовать движение транспортных средств в пределах всей длины заходки и типичны для эксплуатационного периода отработки уступа. Верхняя погрузка при проходке траншей позволяет работать экскаватору в сквозной траншейной заходке.

По структурезаходки могут быть однородными и разнородными, а также сложноразнородными в зависимости от условий залегания и степени разнотипности пород в пределах уступа или развала, ориентирования фронта работ уступа относительно залежи и заходок относительно фронта, а также ширине заходок.

Разнородные заходки характеризуются последовательной перемежаемостью по длине отдельных блоков пустых пород, полезного ископаемого и его отдельных сортов, поэтому забои в этих заходках простые и выемка валовая.

Сложноразнородными называются заходки, в пределах которых невозможно выделить блоки только с пустыми породами или отдельными сортами полезного ископаемого; в этих заходках забои сложные, а выемка в них раздельная.

Любой уступ отрабатывается панелями – полосами породного массива вдоль фронта работ уступа. Отработка каждой такой полосы характеризуется новым положением транспортных коммуникаций вдоль фронта работ уступа. В результате отработки панелей происходит перемещение фронта работ уступа.

Часть панели, разрабатываемая отдельной выемочной машиной, называется блоком панели. Часто блок панели называют по виду выемочного оборудования, например экскаваторный блок, скреперный блок и т. п. Понятия панели и блока панели относится только к массиву горных пород в пределах уступа, но не к развалу.

Рис. 6.2. Типы заходок:

а, б – тупиковые траншейная и эксплуатационная продольные; в, г – сквозные нормальная и узкая; д – сквозная диагональная; е – сквозная поперечная.

Общие сведения о производительности выемочных машин

Производительность карьерных выемочных машин является одним из важнейших технико-экономических показателей открытых горных работ. Она определяет требуемый парк выемочного оборудования и в большей степени влияет на производительность и требуемый парк транспортного оборудования, производительность труда горнорабочих и затраты на производство горных работ.

Различают паспортную, техническую, эффективную и эксплуатационную производительность выемочных машин.

Паспортная производительность  зависит только от конструктивных факторов: мощности двигателей, линейных размеров рабочего оборудования, расчетной емкости и формы экскавирующего органа (ковша, лемеха и т. д.), кинематической схемы и расчетно-конструктивных скоростей движения рабочего органа.

Паспортная производительность всех выемочных машин цикличного действия (скреперов, бульдозеров, одноковшовых погрузчиков и экскаваторов)

                                                                       (6.1)

где  - паспортная продолжительность рабочего цикла машины.

Паспортная производительность является основой определения других категорий производительности и служит для сравнения отдельных видов и типоразмеров выемочных машин между собой.

Техническая производительность является наибольшей возможной часовой производительностью выемочной машины при непрерывной ее работе в конкретных горнотехнических условиях – при конкретных экскавируемых породах, видах и типоразмерах средств механизации смежных производственных процессов (в первую очередь транспортирования) и параметрах забоев.

В общем виде техническая производительность выемочных машин

,                                            (6.2)

где  - минимальная продолжительность рабочего цикла выемочной машины в конкретных горно-технических условиях, с;  и  - соответственно коэффициенты наполнения ковша и разрыхления породы в ковше;  - коэффициент экскавации;  - коэффициент влияния технологии выемки.

Техническая производительность необходима для определения эффективной и эксплуатационной производительности, а также для оценки эффективности применения данной выемочной машины в конкретных горнотехнических условиях.

Эффективная производительность является фактической часовой производительностью выемочной машины при непрерывной ее работе в конкретных горнотехнических условиях. Она учитывает изменение продолжительности основных и вспомогательных операций по сравнению с расчетными значениями из-за неоднородности экскавируемых пород, изменения параметров забоя, ручного управления машиной, а также потери экскавированной породы.

В общем виде эффективная производительность выемочных машин

                                        (6.3)

где  - средневзвешенный коэффициент влияния пород в сложном забое (сложенном неодинаковыми по трудности экскавации породами);  - коэффициент влияния однородной породы;  - коэффициент, учитывающий потери экскавированной породы;  - коэффициент управления, учитывающий несоответствие паспортных и фактических параметров забоя, квалификацию машиниста и т. д.;  - коэффициент влияния параметров забоя (коэффициент забоя).

Эффективная производительность в большинстве случаев (в том числе в первую очередь при использовании данных фактических хронометражных наблюдений) является основой определения эксплуатационной производительности выемочных машин.

Эксплуатационная производительность характеризует объем работы, который выполняет или реально может выполнить выемочная машина с учетом затрат времени на технические, технологические и организационные работы и перерывы.

В свою очередь, зависимости от длительности рассматриваемого периода различают эксплуатационную сменную, месячную и  годовую производительность машин.

Эксплуатационная сменная производительность является основой оперативного планирования горных и транспортных работ. Показатели годовой и месячной производительности необходимы для определения потребности карьера в выемочно-погрузочном оборудовании, текущего и перспективного планирования горных работ.

Ключевые термины:

торцовый забой                                         забой площадка

фронтальный забой                                   комбинированные забои

траншейный забой                                              однородный

разнородный                                             валовая выемка

раздельная выемка                                              верхняя черпание

нижняя черпание                                       заходка

забойный блок                                           продольная

поперечная                                                 диагональная

тупиковые                                                  сквозные

панель                                                                  блок

Контрольные вопросы

1. Перечислите типы забоев.
2. По каким критериям подразделяются заходки.
3. При каких видах транспорта применяются продольные, поперечные и диагональные заходки.
4. Виды заходки по ширине и их различия.
5. Какая бывает производительность выемочных машин и их техническая характеристика.

Рекомендуемая литература по разделу

1. Гончаров С.А. Термическое расширение взрывных скважин на карьерах: Учеб. Пособие. – М., Изд. МГГУ, 2002. 89 с.
2. Коваленко В.С., Голик Т.В. Рекультивация нарушенных земель на карьерах: Учебное пособие в 2-х частях. Ч. 1. Основные требования к рекультивации нарушенных земель. – М., Изд. МГГУ, 2003. 65 с.
3. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом (взрывные технологии в промышленности): Учебник. – 1994. – 448 с.
4. Мельников Н. В. Краткий справочник по открытым горным работам. М., «Недра», 1974. 424 с.
5. Открытые горные работы: Справочник. – М. : Горное бюро. – 1994. – 519 с.
6. Ржевский В. В. Открытые горные работы. Часть 1. – М., Недра, 1985.
7. Ржевский В. В. Процессы открытых горных работ. М., «Недра», 1978. 542 с.
8. Томаков П. И., Манкевич В. В. Открытая разработка угольных и рудных месторождений. М., Изд. МГГУ, 1995. 611 с.
9. Теория и практика открытых разработок. Под общей ред. Н. В. Мельникова. М., «Недра», 1979. 512 с.
10. Щадов В.М. Открытая разработка сложноструктурных угольных месторождений Восточной Сибири и Дальнего Востока: 2 – е изд., стер. М., Изд. МГГУ 2004. 300 с.
11. Ялтанец И.М., Щадов М.И. Практикум по открытым горным работам: Учебное пособие. 2 – е изд., доп. и перераб. М., Изд. МГГУ 2003. 510 с.

{/spoilers}