Комбинированный и специальный карьерный транспорт

     Достоинства автомобильных подъемников: отсутствие разрыва грузопотока, сравнительно высокий подъем, относительно небольшие  капитальные затраты. Недостатки: ограниченная производительность и сравнительно высокие эксплуатационные расходы. Область возможного применения –  карьеры небольшой производственной мощности глубиной 100-200м с ограниченными  размерами в плане.

     Канатные  подвесные дороги состоят из погрузочной и разгрузочной станций (бункера, питатели, дозатор, рельсовые круговые обгонные пути, приводные механизмы или кольцевые шкивы тягового каната, механизмы присоединения и отсоединения вагонеток к тяговому канату), линейных опор для несущего и тягового канатов (одноканатные дороги), подвижного состава (вагонетки), приводных и натяжных устройств, промежуточных и угловых станций. Обычно применяются двухканатные подвесные дороги с кольцевым движением вагонеток.

           Достоинства канатных дорог при грузообороте до 5 млн.т\год : небольшая энерго- и металлоемкость (примерно в два раза меньше, чем  при конвейерном, железнодорожном  и автомобильном транспорте); высокий  допустимый угол наклона (до 45⁰) и кратчайшая протяженность трассы в сложных топографических условиях; минимальные объемы горных работ при сооружении; практически одинаковые  с другими видами транспорта капитальные затраты и в2 – 3 раза меньше эксплуатационные расходы. Недостатки:  ограниченная производительность; недостаточная надежность ремонтных работ; необходимость предварительного дробления взорванных пород; относительно низкая производительность  труда(в 1,5 – 2 раза меньше, чем при конвейерном транспорте). Основная область распространения – нагорные карьеры, где канатные дороги применяют в качестве соединительного звена транспорта между карьером и поверхностным комплексом при большом перепаде высоты между ними.

     Ценное  полезное ископаемое может перевозиться в специальных контейнерах вертолетами.  Контейнеры загружают экскаватором при однопутном прицепном устройстве, а разгружают в приемный бункер. Основной показатель вертолетов – их полезная грузоподъемность. Для карьеров необходимы вертолеты полезной грузоподъемностью не менее 5 – 7 т. Вертолеты могут применяться на труднодоступных нагорных карьерах малой мощности, а также иногда в карьерах глубинного типа (200 м и более) при выемке отдельных рудных тел, когда нецелесообразен разнос бортов для прокладки наземных транспортных коммуникаций.

     Перемещение породы реактивной струей воздуха осуществляется с помощью реактивной установки, на раме которой установлен загрузочный бункер с направляющей трубой в нижней части. Напротив трубы расположен турбореактивный двигатель. Порода загружается в бункер и мощной газовой струей выбрасывается из трубы на расстояние до 200 м. Производительность установки до 4000 м³\ч, масса 20 т, наибольший размер куска 200 мм. Возможная область применения реактивных метателей – отвалообразование мягких пород в местностях пустынного типа.

     При монорельсовом транспорте подвижной состав перемещается по одному рельсу специальной конструкции. Горную массу вывозят из забоев карьера автосамосвалами до монорельсовой дороги, по которой поднимают на поверхность снятые с шасси машины кузова. Далее производится разгрузка их в приемные устройства или (после установки шасси) дальнейшее движение машин. Комбинированный автмобильно-монорельсовый транспорт может быть эффективен на карьерах с годовой производственной мощностью до 5 – 6 млн.т при общем расстоянии перевозок до 3 км.

     Кабельные краны состоят из двух башен: машинной (головной) и хвостовой (контрбашни), между которыми натянута система несущих и тяговых канатов.

     Кабельные (башенные) экскаваторы также имеют две башни с несущими и тяговыми канатами между ними. Тележка с ковшом достигает забоя при опускании всей системы канатов. Черпание осуществляется при натяжении тягового каната. Наполненный ковш поднимается посредством натяжения несущего и тягового канатов, а затем тележка с ковшом перемещается по несущим канатам аналогично кабельному крану.

     У канатных скреперов  , также имеющих две опоры, ковш перемещается волочением в обоих направлениях. Черпание и движение наполненного ковша осуществляются при натяжении тягового (головного) каната, а обратное движение ковша к забою обеспечивается натяжением хвостового каната при растрможеном барабане тяговой лебедки.

           Башенные экскаваторы  и канатные скреперы применяются  при подводном способе выемки (до глубины 30 м), а также пр разработке сильнообводненных и нарушенных залежей. Кабельные краны используют при добыче штучного камня (гранит, мромор и др.), нерудных ископаемых и  руд редких металлов в карьерах небольшой  производственной мощности (300 – 500 тыс.м³\год). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. ВЫЕМКА  ПОРОД  ОДНОКОВШОВЫМИ  ЭКСКАВАТОРАМИ

2.1. Введение

      В практике открытых горных работ используют различные виды выемочного оборудования с широким диапазоном технологических  качеств. Карьерные выемочные машины по принципу действия разделяются на оборудование цикличного  и непрерыв-ного действия, а по функциональному признаку – на выемочно-погрузочные и выемочно-транспортирующие машины. К выемочно-погрузочным машинам относятся все экска-ваторы, а к выемочно-транспортирующим – скреперы и бульдозеры. К оборудованию цикличного действия относятся одноковшовые экскаваторы (лопаты, драглайны) и выемочно-транспортирующие машины, а к оборудованию непрерывного действия – многоковшовые экскаваторы (роторные, цепные), различного рода гребковые машины, др.

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

      Целесообразно различать паспортную, техническую, эффективную и эксплуатационную производительность машин.

      Паспортная  производительность  Q_п зависит только от конструктивных факторов: мощности двигателей, линейных размеров рабочего оборудования, расчетных объема и формы экскавирующего органа.

      Техническая производительность  Q_т  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 и параметрах забоев.

      Эффективная производительность  Q_эф является максимальной часовой эксплуатационной производительностью выемочной машины в конкретных горнотехнических условиях.

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

2. Технологические параметры механических лопат

Механические  лопаты подразделяются на три основных типа: С – строительные,  

К –  карьерные, В – вскрышные.

      Карьерные механические лопаты с электрическим  многодвигательным приводом, на гусеничном ходу применяются для выемки мягких и разрушенных пород любой  кусковатости. Емкость ковшей 2 – 20 (до 25) м³. Высота уступов 6 – 20м. Применяются на карьерах любой производственной мощности. Наиболее распространена нижняя погрузка.

      Механические  лопаты вскрышного типа с ковшом емкостью до 100 м³ и более применяют для перевалки пород в выработанное пространство и реже – для погрузки. Высота уступа 10 – 50м.

      Основные  технологические параметры механических лопат: емкость ковша, рабочие параметры, габариты, преодолеваемый уклон, масса, удельное давление на грунт.

К рабочим  параметрам относятся радиус и высота черпания и разгрузки, которые зависят  от длины рукояти и стрелы, угла наклона последней, а также от положения мест черпания и разгрузки.

      Радиус  черпания Rч – горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до режущей кромки ковша при черпании.

      Высота  черпания Нч – вертикальное расстояние от уровня установки экскаватора до режущей кромки ковша при черпании.

      Радиус  разгрузки – горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до оси ковша при разгрузке.

      Высота  разгрузки Нр –  вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до нижней кромки открытого днищуа ковша.

      Габариты  экскаватора определяются радиусом вращения задней части кузова, высотой  экскаватора – вертикальным расстоянием  от горизонта установки экскаватора  до верхнего края наиболее выступающей  вверх несъемной его части, высотой  кузова экскаватора. Скорость движения мехлопат на гусеничном ходу составляет 0,2 – 1,1 м\с. Преодолеваемый подъем достигает 12⁰ при массе экскаватора до 100 т и 7⁰ для более крупных моделей.

      2.3. Выемка мягких и плотных пород карьерными мехлопатами

      Наиболее  рациональна выемка торцовым забоем при сквозной заходке, так как средний угол поворота экскаватора часто не превышает 90⁰, наиболее удобна подача транспортных сосудов под погрузку, минимальны простои из-за наращивания и перемещения транспортных коммуникаций.

      При выемке фронтальным забоем средний  угол поворота экскаватора возрастает до 110 – 140⁰ и, кроме того, необходимы частые передвижки его из-за малой ширины забоя. Все это существенно снижает производительность экскаватора. Поэтому фронтальный забой применяют часто только при раздельной выемке мехлопатами в комплексе с автотранспортом.

      Отличительные особенности выемки мягких пород: постоянство  высоты забоя, относительно легкие условия  экскавации (по условиям копания, динамическим нагрузкам, ввиду отсутствия негабаритных кусков) и возможность применения ковшей увеличенной емкости.

      Профиль забоя в мягких и плотных породах  соответствует траектории движения ковша и имеет угол откоса 70 – 80⁰.  Высота забоя в мягких породах не должна превышать максимальной высоты черпания экскаватора во избежание образования нависей и козырьков. В сыпучих породах допускается увеличение высоты забоя до безопасного предела в зависимости от конкретных условий. Минимальная высота забоя, обеспечивающая наполнение ковша экскаватора за одно черпание, составляет не менее 2/3 высоты напорного вала экскаватора.

      Положение экскаватора относительно забоя  и ширина заходки определяются экскавируемостью породы и видом применяемого транспорта. Минимальное расстояние между нижней бровкой забоя и экскаватором по условиям черпания R_чmin – 0,5 l_x (0.5C_x), где l_x и С_х – соответственно длина и ширина хода, а по условиям поворота машины

R_x – 0,5С_х + m,  где m – зазор, равный 0,4 – 0,6м. Чтобы избежать преждевременного износа и поломок рукояти, черпание обычно производят при радиусе

R_ч =  (0,7 – 0,8)R_чmax, а разгрузку – при R_р = (0.8 – 0.9)R_рmax.

      При железнодорожном  транспорте могут применяться продольные и диагональные нормальные и узкие заходки. Ширина нормальной заходки ограничивается радиусом черпания экскаватора на уровне стояния. Различают внутреннюю и внешнюю части торцового забоя. Ширина внутренней части l₁≤ R_ч.у. Ширину внешней части l₂ принимают из условия нормального заполнения ковша без выталкивания породы из забоя. Это достижимо, если угол поворота экскаватора в сторону выработанного пространства не превышает 45⁰; при этом l₂ = 0.7R_ч.у. Ширина нормальной заходки А_н = 1,7R_ч.у. Удаленную часть забоя часто отрабатывают с круговым поворотом экскаватора или с предварительной переэкскавацией породы в ближнюю часть забоя в период ожидания составов.

      При автомобильном транспорте применяют продольные заходки – панели или поперечные заходки. По ширине заходки могут быть нормальными (А_н = 1,7R_ч.у. ), узкими

(А_у< А_н) и широкими (А_ш > А_н). Для подъезда автомашин может быть использовано выработанное пространство сбоку или сзади экскаватора.

      Погрузка  мягких пород на конвейеры осуществляется через бункеры-питатели, вместимость которых в 1,5 раза и более превышает емкость ковша экскаватора. Распространены сквозные продольные нормальные заходки-панели, когда бункер-питатель располагается сбоку от забойного конвейера или над ним. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.   Выемка взорванных пород карьерными  мехлопатами

Забоем  карьерной мехлопаты обычно является весь торец развала или его  часть.

Профиль забоя изменяется вследствие осыпания породы. Высота забоя конкретного экскаватора Н_з зависит от  кусковатости и связности взорванной породы. В сыпучих взорванных породах, когда отсутствует возможность их внезапного обрушения,