Экскаваторные отвалы

Стремление увеличить приемную способность и устойчивость отвалов и сократить объем работ по передвижке отвальных железнодорожных путей привело к организации экскаваторных отвалов.

На этих отвалах применяются экскаваторы-механические лопаты и многочерпаковые отвальные экскаваторы.

А. Отвалы с экскаваторами-механическими лопатами

Механические лопаты на породных отвалах могут быть применимы при любой крепости пород, в любых климатических условиях и независимо от типа вскрышных машин.

Схема отсыпки и развития отвала при помощи механическом лопаты представлена на рис. 159.

Отвал по высоте разделяется на два подуступа — верхний и нижний (рис. 159). На кровле нижнего подуступа располагается экскаватор (рабочая площадка экскаватора); на кровле верхнего подуступа укладываются железнодорожные разгрузочные пути (транспортная площадка).

Высота верхнего подуступа определяется высотой разгрузки экскаватора и составляет для СЭ-3—5—6 м.

Высота нижнего подуступа устанавливается в зависимости от устойчивости вскрышных пород в отвале и радиуса разгрузки экскаватора-механической лопаты. Большой радиус разгрузки экскаватора позволяет при одних и тех же грунтах иметь большую высоту нижнего подуступа и наоборот. В практике высота нижнего подуступа экскаваторного отвала составляет около 15 и реже 20 м.

Отсыпка отвала экскаватором может производиться при прямом и обратном его ходе.

Породные составы подаются по разгрузочному пути к рабочей площадке отвального экскаватора и разгружаются там по 1—2 думпкара.

Укладка выгруженной породы в отвал экскаватором производится в трех направлениях: вперед и влево по ходу экскаватора для отсыпки нижнего подуступа и назад на ширине отвальной заходки для отсыпки верхнего подуступа высотой 5—6 м. Верхний подуступ отсыпается выше горизонта транспортной площадки на величину усадки грунта в процессе его уплотнения, чем обеспечивается сохранение высоты отвала.

Ширина отсыпаемого шага перекладки железнодорожного пути на отвале определяется двойным радиусом разгрузки экскаватора. Ширина заходки экскаваторного отвала для экскаватора СЭ-3 составляет 18—24 м.

После отсыпки отвала на полную ширину заходки производится переукладка отвального рельсового пути краном на железнодорожном ходу. Переукладка производится сразу на полный шаг передвижки, если вылет стрелы крана для этого достаточен. При вылете стрелы, требующей двойной переукладки пути, применяется следующая организация работ: кран, отступая от конца разгрузочного тупика к ею началу (к стрелке), укладывает отдельные звенья разобранного пути посредине отсыпанной заходки, используя для этого максимальный вылет стрелы. Перейдя затем на новую стрелку в начале тупика и передвигаясь по вновь укладываемому пути от стрелки к концу тупика, кран захватывает оставленные на площадке звенья рельсов и укладывает их впереди себя в путь.

По мере отсыпки отвала и приближения экскаватора к концу отвального тупика укладка породы в отвал становится все более затруднительной и, в конце концов, невозможной, если железнодорожный разгрузочный путь уложен на всей длине прямолинейно. При подходе экскаватора к концу тупика порода под выгрузку может подаваться составами всего в 1—2 думпкара. Кроме того, рабочая площадка экскаватора в этом месте вообще не может быть засыпана до горизонта разгрузочного пути, а для самого экскаватора нет возможности перейти на новую заходку для отсыпки отвала. При такой схеме работ длина разгрузочного тупика будет сокращаться в лучшем случае на 20—25 м за каждую передвижку, т. е. на величину, равную длине рабочей площадки экскаватора или длине двух думпкаров.

Сохранение постоянной длины фронта работ отвального тупика и обеспечение возможности выхода экскаватора на очередную новую заходку достигается устройством первоначальной, пионерной, насыпи с закруглением ® конце отвального фронта и прямолинейного постоянного тупика, равного длине состава.

Преимущество отвалов, оборудованных экскаваторами-механическими лопатами заключается:

1) в значительном увеличении (с 2 до 20—25 м), по сравнению с плужными отвалами, шага передвижки отвальных железнодорожных путей, позволяющем применить более эффективную звеньевую переукладку путей железнодорожными кранами;

2) в увеличении приемной способности отвального тупика между двумя передвижками железнодорожных путей в 10—15 раз против плужного отвала;

3) в возможности балластировки рельсовых путей и применения более мощного подвижного состава и увеличения скорости его движения.

Последнее особенно важно при наличии в отвале слабых неустойчивых грунтов, исключающих возможность обращения в период длительных дождей породных составов по разгрузочным путям, уложенным без балласта. К недостаткам экскаваторных отвалов в первую очередь следует отнести необходимость использования на отсыпке отвалов дорогостоящих машин — экскаваторов и значительные трудности при работе их на неустойчивых глинистых грунтах.

Б. Отвалы, оборудованные многочерпаковыми отвальными экскаваторами

Отвальные многочерпаковые экскаваторы (рис. 160) по своей конструкции являются разновидностью многочерпаковых вскрышных экскаваторов и по характеру своей работы выполняют операции противоположного свойства, т. е. вскрышные экскаваторы отделяют грунт от целика и грузят его в думпкары, а отвальные экскаваторы, наоборот, выгруженный из думпкаров грунт укладывают в тело отвала. Применяются многочерпаковые отвальные экскаваторы только на отсыпке мягких пород. Конструкция многочерпаковых отвальных экскаваторов разнообразна, но в общем принцип их работы сводится к следующему: под порталом экскаватора или сбоку его уложен откаточный железнодорожный путь, вдоль которого имеется разгрузочный приямок 1 (типа канавы), в который разгружаются прибывающие породные поезда; глубина приямка делается, в зависимости от емкости думпкара, 2—3 м; выгруженная из думпкаров в приямок порода захватывается черпаками 2 экскаватора и сбрасывается ими непосредственно под откос отвала или передается на разгрузочный конвейер 3 (рис. 160) и далее в отвал. При черпании породы из приямка и размещении ее в отвале отвальный экскаватор непрерывно движется по рельсам и таким образом освобождает приямок от выгруженной в него породы.

После многократного рабочего прохода экскаватора в прямом и обратном направлениях отвал обычно полностью отсыпается и производится передвижка подэкскаваторных и откаточных железнодорожных путей в новое положение, на свежеотсыпанный отвал, ближе к его верхней бровке. Перед передвижкой путей приямок заполняется породой, поверхность отвала между отвальным экскаватором и бровкой отвала планируется черпаками экскаватора или его специальным приспособлением и затем уже производится передвижка путей путепередвигателем непрерывного действия. Длина фронта отвала многочерпакового экскаватора устраивается достаточно большой — редко меньше 1—1,5 км; поэтому при длине породного состава, например, 100—150 м, указанная протяженность фронта обеспечивает последовательную разгрузку в приямок 10—15 породных составов. Это дает возможность независимой работы отвального экскаватора на отвалообразовании и разгрузки породных поездов.

Для передачи породы в отвал многочерпаковые отвальные экскаваторы могут быть оборудованы ленточными конвейерами (рис. 160, 161). По способу отсыпки породы они разделяются на отвальные экскаваторы с нижней отсыпкой (рис. 160) и с верхней (рис. 161); некоторые их конструкции приспособлены для одновременной нижней и верхней отсыпки или последовательной отсыпки. Отвальные экскаваторы, оборудованные только черпаками, приспособлены для нижней отсыпки. Некоторые конструкции отвальных многочерпаковых экскаваторов имеют поворотный корпус, который обеспечивает отсыпку верхнего и нижнего отвалов в тупиковой его части. Ленточные конвейеры неповоротных отвальных экскаваторов устраиваются вращающимися на угол +20—45°, что позволяет производить беспрепятственную отсыпку на всю ширину заходки и отсыпку отвала в тупиках.

Длина разгрузочного устройства отдельных экскаваторов различна и определяется свойствами пород и способом их отсыпки в отвал.

Слабые неустойчивые породы, склонные к оползням, требуют расположения отвального экскаватора и откаточных железнодорожных путей по возможности дальше от бровки отвала, что и обязывает иметь длину разгрузочного устройства и планирующих приспособлений достаточно большими. Достаточно устойчивые породы (крупнозернистые и гравелистые пески и пр.) гарантируют успешную работу отвалов и при меньшей длине разгрузочных устройств, которая вообще колеблется в пределах 18—20 м для разгрузочного устройства черпачного типа и 25—60 м для ленточного конвейера. Большой вылет разгрузочного устройства обеспечивает помимо дальности отсыпки отвала также и большую его высоту. Некоторые модели отвальных многочерпаковых экскаваторов верхней и нижней отсыпки могут образовывать отвалы общей высотой до 70 м, при высоте нижнего отвала 50 и верхнего 20 м. Расстояние между верхней бровкой отвала и железнодорожными путями экскаватора должно быть не меньше высоты отсыпаемого отвала.

Производительность отвальных многочерпаковых экскаваторов значительна и колеблется от 850 до 2350 м3 породы в час и выше. Указанная производительность позволяет организовать отвальное хозяйство карьера так, чтобы на один отвальный экскаватор приходилось, по возможности, не менее двух вскрышных многочерпаковых экскаваторов. Значительная производительность экскаваторов не исключает необходимости иметь на карьерах, кроме рабочего, также и резервный отвал с многочерпаковым экскаватором. Ниже в табл. 37 приводятся данные о многочерпаковых отвальных экскаваторах.

Применение многочерпаковых экскаваторов на отвале и одноковшевых на вскрыше нецелесообразно, так как последние могут подавать большие куски вскрышной породы (например, плотной глины), которые не будут захватываться черпаками отвального экскаватора.