Способы работы одноковшевых экскаваторов

Размеры уступов и способы их отработки определяются в основном типом экскаватора и видом его рабочего оборудования.

Экскаваторы-механические лопаты разрабатывают уступы отдельными заходками, забои которых расположены с торца (рис. 53). При отработке уступа механическая лопата черпает породу снизу вверх, впереди и с боков, перемещаясь постепенно по мере выемки заходки вперед. Во время работы экскаватора зубья опущенного вниз ковша внедряются в грунт, затем ковш канатом поднимается вверх при одновременном нажиме его, при помощи напорного механизма, на забой. Таким образом, черпание осуществляется совместным действием напорного и подъемного механизмов экскаватора.

Поднимаемый канатом вверх по забою ковш срезает стружку породы и постепенно наполняется. Затем кузов экскаватора вместе со стрелой, рукоятью и ковшом поворачивается к месту разгрузки ковша, днище его открывается и грунт высыпается. После этого кузов экскаватора поворачивается обратно к забою, ковш опускается, и цикл работы повторяется снова.

Таким образом, работа экскаватора-механической лопаты слагается из следующих операций: 1) наполнения ковша; 2) поворота ковша к месту разгрузки; 3) опоражнивания ковша; 4) обратного поворота ковша в первоначальное рабочее положение.

Экскаватор-механическая лопата приспособлен для выемки грунта выше того уровня, на котором он стоит, и должен располагаться на подошве разрабатываемого уступа. Выемку грунта ниже уровня своего стояния этот тип экскаватора может производить на весьма незначительную глубину. Механическая лопата применяется для разработки разнообразных горных пород — от мягких до скальных включительно. Однако на практике механическую лопату используют на разработке без рыхления взрывными работами только мягких пород; плотные, средней крепости и крепкие породы предварительно разрыхляются буро-взрывными работами, и механическая лопата работает в это время как погрузочная машина.

Для получения достаточно высокой производительности экскаватора необходимо, чтобы в забое всегда находился запас взорванной породы, так как недостаток ее вызовет остановку экскаватора. Запас взорванной породы должен обеспечить работу экскаватора не менее чем на 10 дней. При рыхлении мерзлоты опережение взрывными работами устанавливается опытным путем с учетом предупреждения повторного промерзания породы.

Успешная работа экскаватора зависит также от размеров кусков взорванной породы в забое: на мелко раздробленной породе экскаватор имеет наиболее высокую производительность, так как черпание проходит быстрее и ковш наполняется лучше. При наличии в забое крупных кусков породы работа экскаватора осложняется необходимостью отдельной выемки их из общей массы на зубьях ковша. Такие куски — «негабариты» осторожно грузятся в вагон, если их размер допускает разгрузку вагона и приемлем по условиям потребителя или же оставляются позади экскаватора для последующего дробления их взрывчатым веществом.

При правильно и хорошо поставленных буро-взрывных работах количество «негабарита» в забое не должно составлять более 10% от взорванной массы.

Наибольший размер кусков взорванной породы или угля определяется:

а) размерами ковша экскаватора, допускающими свободный проход через него указанных кусков;

б) прочностью и емкостью транспортных сосудов и

в) требованиями потребителей, например обогатительных фабрик, когда необходимо получить для дробления куски, соответствующие приемным устройствам дробилок.

Для обеспечения безопасной работы экскаватора и полного заполнения его ковша большое значение имеет правильно установленная высота забоя.

Согласно § 29 ПТЭ, «При экскаваторной вскрыше высота уступа (забоя) не должна превышать максимальной высоты или глубины черпания экскаватора.

При разработке сыпучих и хорошо разрыхленных буровзрывными работами крепких и устойчивых пород, не образующих нависей, высота уступа при отработке его механической лопатой может превышать высоту черпания, но не более чем в полтора раза. Большая высота уступов допускается только в отдельных случаях с разрешения ГГТИ».

Таким образом, например, для экскаватора СЭ-3 наибольшая высота черпания которого равна 9,7 м, высота забоя не должна превышать 15 м.

Для полного заполнения породой ковша экскаватора высота забоя может быть и меньше, чем высота черпания; необходимо только, чтобы объем снимаемой стружки за одно черпание по всей высоте забоя соответствовал емкости ковша экскаватора. Практикой установлены средние высоты забоев, обеспечивающие полное заполнение ковша за одно черпание (табл. 11).

Табл. 11 показывает, что высота забоя или уступа не обязательно должна быть равна высоте черпания экскаватора: для полного заполнения ковша она может быть значительно меньшей, что, в свою очередь, улучшает безопасность работ. Однако нарезка уступов небольшой высоты, меньшей чем высота черкания экскаватора, значительно увеличивает путевые работы, которые на карьерах являются самыми трудоемкими, увеличивает число рабочих горизонтов карьера и общую длину железнодорожных путей или забойных ленточных конвейеров, усложняет организацию вывозки из забоев на поверхность угля и породы и увеличивает парк горнотранспортного оборудования карьера. Поэтому на угольных карьерах считается правильной и целесообразной высота уступов в 10—15 м. Уступы меньшей высоты принимаются при слабых неустойчивых породах.

Отработка забоя должна производиться так, чтобы подошва его была достаточно ровной, так как при неровностях гусеницы экскаватора будут лежать на подошве только частью своей опорной поверхности и испытывать большие напряжения, влекущие за собой поломки ходового устройства.

При работе экскаваторов забои не должны иметь так называемых нависей или козырьков, которые при внезапном обрушении могут вызвать поломку стрелы или ходового устройства экскаватора; поэтому нависи, если они образуются, должны своевременно обрушаться.

В скальных породах экскаватор производит погрузку из развала взорванной породы. В высоких уступах после взрыва получается достаточно широкий развал, который должен убираться за два хода экскаватора (рис. 54).

Экскаваторы с рабочим оборудованием драглайна устанавливаются при работе на кровле уступа. Драглайн работает следующим образом: при ослабленном тяговом канате (см. рис. 52) ковш опускают на подошву забоя, затем начинают подтягивать его тем же канатом к корпусу экскаватора; во время этого движения происходит наполнение ковша. Нагруженный ковш, сохраняя горизонтальное положение, поднимается вверх при натянутом тяговом канате и вместе с кузовом экскаватора поворачивается к месту разгрузки. Для опоражнивания ковша отпускают тяговый канат, и ковш опрокидывается, занимая вертикальное положение. Далее кузов драглайна поворачивается к забою, ковш опускается, и цикл работы экскаватора повторяется снова.

Ковш драглайна черпает породу под действием собственного веса и от натяжения тягового каната. Следовательно, он не имеет такого напорного усилия, как, например, ковш механической лопаты. Ковш драглайна не может врезаться в плотные породы на достаточную глубину. Поэтому производительно работать в плотных породах драглайн не может.

Способы работы одноковшевых экскаваторов

При проходке траншей драглайн может работать лобовым или боковым забоем. При проходке траншей лобовым забоем (рис. 55) драглайн черпает породу в направлении продольной оси траншеи, вследствие чего ковш для зачерпывания опускается на дно уже ранее образованной выработки. Это обеспечивает проходку траншей и канав с более крутыми стенками откоса и более узкого сечения, а самое главное, глубина траншеи может быть наибольшей для данного типа экскаватора. Работа драглайна лобовым забоем на уступе показана на рис. 56. При проходке траншей боковым забоем (рис. 57) драглайн зачерпывает породу в направлении, поперечном к продольной оси траншеи. В этом случае экскаватор стоит несколько в стороне от траншеи, в силу чего стенки имеют более пологий откос и глубина траншеи получается меньшей, поскольку ковшу постоянно приходится врезаться вглубь. Глубина траншеи или канавы здесь зависит от плотности проходимых пород и от допускаемой крутизны откоса забоя, определяемой устойчивостью пород.

Для увеличения глубины черпания драглайна необходимо увеличить радиус черпания за счет уменьшения угла наклона стрелы, а также забросить ковш возможно дальше от экскаватора. Дальность забрасывания ковша по отношению к линии его подвески во многом зависит от опытности машиниста и составляет примерно 1/3—1/2 высоты разгрузки экскаватора. Ширину заходки А драглайна (рис. 56) на отработке уступов необходимо принимать большей при погрузке породы в железнодорожные составы и меньшей при работе в отвал. В первом случае более широкие заходки сокращают число передвижек железнодорожных путей и во втором случае узкие заходки значительно увеличивают производительность драглайна за счет меньшего угла поворота стрелы.

Транспортирование угля и породы от одноковшевых экскаваторов из карьера на поверхность производится железнодорожным транспортом, автосамосвалами большой грузоподъемности и ленточными конвейерами.

Погрузка в указанные виды транспорта может осуществляться: а) с нижней погрузкой (см. рис. 53, а) и б) с верхней погрузкой (см. рис. 53, б, 58).

При работе экскаватора с нижней погрузкой, рельсовый путь (см. рис. 53, а) настилается на расстоянии 2—3 м от нижней бровки уступа или развала; по этому пути производится подача в забои порожних составов под погрузку и вывоз груженых составов на отвалы или на склады.

При погрузке породы в вагоны рельсовые пути не должны засыпаться породой, для чего ковш экскаватора должен разгружаться над вагоном. Время, необходимое на установку ковша над вагоном, удлиняет цикл работы экскаватора, и таким образом снижается его производительность. Чем меньше вагон, тем точнее должна быть наводка над ним ковша, иначе порода будет сыпаться мимо вагона.

Для предупреждения этого емкость вагона должна быть не менее чем в 5 раз больше емкости ковша. Поэтому необходимо для погрузки применять вагоны большой емкости.

Применение составов из большегрузных вагонов позволяет увеличивать чистое время работы экскаватора за счет уменьшения числа передвижек и времени маневров у экскаватора для замены груженого вагона порожним.

При погрузке в автосамосвалы большой грузоподъемности подача порожних машин в забой и выезд груженых производятся по транспортным площадкам, располагаемым на подошве уступа.

При достаточном количестве автосамосвалов, обслуживающих экскаватор, простои последнего в ожидании порожних машин могут быть незначительными и меньшими, чем при погрузке в железнодорожные вагоны.

При погрузке на ленточные конвейеры последние также располагаются на подошве уступа. Погрузка производится в специальные загрузочные бункеры, через течки которых порода или уголь поступают на ленты.

Для выдачи угля из карьера на поверхность применяются ленточные конвейры (забойные конвейеры и наклонные конвейеры, подъемники). На вскрышных работах ленточные конвейеры применяются для передачи вскрышной породы в выработанное пространство карьера при помощи отвалообразователей (рис. 59) и транспортно-отвальных мостов.

Эффективное использование конвейерного транспорта достигается в том случае, если на конвейер будет поступать хорошо разрыхленный материал без крупных кусков.

При верхней погрузке (см. рис. 53 и 58) транспортные средства — железнодорожные вагоны, автосамосвалы и конвейеры — располагаются на кровле разрабатываемого уступа, а экскаватор устанавливают на почве уступа. С верхней погрузкой могут работать экскаваторы, имеющие удлиненные размеры рабочего оборудования, у которых высота разгрузки в 2—3 раза больше, чем у экскаваторов обычных типов. Высота уступа, отрабатываемого с верхней погрузкой, определяется высотой разгрузки экскаватора и высотой транспортных сосудов.

Для производительной работы одноковшевого экскаватора необходим фронт работ по длине уступа протяженностью не менее 300 м. На месторождениях, имеющих большое простирание, фронт работ на один экскаватор устанавливается в 600—800 м.