Учебное пособие: Горные породы и полезные ископаемые

Значения а и b подбирают таким образом, чтобы наиболее равномерно распределить ВВ в массиве. Они зависят от взрываемости пород, диаметра скважины, требуемой степени дробления, высоты уступа и схемы взрывания.

На карьерах используют мгновенный порядок взрывания, когда все заряды взрываются одновременно, или короткозамедленный, когда интервалы между взрывами соседних зарядов измеряют миллисекундами. По сравнению с мгновенным взрыванием короткозамедленное обеспечивает повышение равномерности дробления, уменьшение выхода негабарита, снижение расхода ВВ на 10-15 %, сокращение ширины развала в 1,2-1,3раза. Наиболее эффективно многорядное короткозамедленное взрывание (МКЗВ)

Рисунок 2.8. Схемы расположения скважин на уступе: а - однорядная; б и в - многорядная по квадратной и шахматной сетке; г - с парносближенными скважинами в первом ряду

Однорядное взрывание применяют при малых объемах взрывных работ, узких рабочих площадках или в случае ограничения массы заряда по сейсмическому воздействию на расположенные по соседству с карьером здания и сооружения.

При выборе схемы соединения зарядов (рисунок 2.9) учитывают взрываемость пород и число рядов скважин (таблица 2.2).

Таблица 2.2. Условия применения различных схем коммутации

К вспомогательным процессам при взрывном разрушении относятся погрузочно-разгрузочные работы, транспортирование ВВ к месту заряжания, заряжание и забойка скважин.

Рисунок 2.9. Схемы коммутации скважинных зарядов: а - порядная продольными рядами; б - порядная через скважину; в - с продольным врубом; г - с клиновым врубом; д - порядная поперечными рядами; е - диагональная; 1 - детонирующий шнур; 2 - пиротехническое реле РП;
3 - электродетонатор

Доставка ВВ в карьер и заряжание скважин осуществляются с помощью зарядных машин МЗ-3, МЗ-4 и др. Сменная производительность машин по зарядке составляет 15-20 т. Забойка скважин производится буровой мелочью или с помощью забоечных машин-бункеров ЗС-2 и ЗС-1Б, транспортирующих и засыпающих в скважину забоечный материал. Производительность их до 150 скважин в смену.

ВЫЕМОЧНО-ПОГРУЗОЧНЫЕ РАБОТЫ

Выемочно-погрузочные работы заключаются в выемке горной массы из забоя и погрузке ее в средства транспорта или перемещении в отвал. В качестве выемочно-погрузочного оборудования на карьерах используются экскавационные машины цикличного и непрерывного действия. В машинах цикличного действия (одноковшовые экскаваторы, погрузчики, колесные скреперы, бульдозеры и др.) рабочий орган состоит только из одного ковша или режущего элемента (лемех бульдозера), периодически выполняющего функции выемки и перемещения горной массы. В машинах непрерывного действия (многоковшовые цепные и роторные экскаваторы и др.) ковши (черпаки) перемещаются по замкнутой траектории и создают непрерывный поток груза.

Для выемочно-погрузочных работ на карьерах наибольшее применение получили экскаваторы (выемочно-погрузочные машины). Черпание горной массы, ее перемещение к месту разгрузки, разгрузка и поворот к месту очередного черпания осуществляется одноковшовым экскаватором последовательно. В совокупности эти операции составляют рабочий цикл экскаватора. Многоковшовыми экскаваторами эти операции выполняются одновременно. Поэтому одноковшовые экскаваторы являются машинами цикличного действия, а многоковшовые - машинами непрерывного действия.

Как одноковшовые, так и многоковшовые экскаваторы состоят из рабочего, механического, ходового и силового оборудования, рамы, кузова и механизмов управления.

Рисунок 2.10. Одноковшовые экскаваторы: а - прямая мехлопата; б - обратная мехлопата; в - дранлайн

По признаку конструктивной связи ковша со стрелой различают одноковшовые экскаваторы с жесткой связью (прямая механическая лопата, обратная механическая лопата, гидравлический экскаватор) и одноковшовые экскаваторы с гибкой связью (драглайн, грейфер) (рисунок 2.10).

По типу ходового оборудования одноковшовые экскаваторы разделяются на гусеничные, пневмоколесные, шагающие, плавучие, а многоковшовые - на гусеничные, шагающе-рельсовые, рельсо-гусеничные и на железнодорожном ходу.

В зависимости от силового оборудования как одноковшовые, так и многоковшовые экскаваторы бывают электрические, дизель-электрические и дизель-гидравлические. На карьерах в основном применяются электрические экскаваторы.

Отечественная промышленность выпускает шесть типов одноковшовых экскаваторов: строительные, карьерно-строительные, карьерные, гидравлические, вскрышные, шагающие.

Наибольшим разнообразием отличаются строительные экскаваторы с вместимостью ковша от 0,15 до 4 м3. Их оснащают дизельным, дизель-электрическим, электрическим приводом, сменным рабочим оборудованием прямой и обратной мехлопат, драглайна, крана, грейфера. Ходовое устройство гусеничное или пневмоколесное. Они предназначены в основном для производства земляных работ при сооружении различных объектов и вспомогательных работ в карьерах. В качестве основного выемочно-погрузочного оборудования их применяют на карьерах по добыче строительных горных пород с производственной мощностью 0,5-2 млн. м3/год. Строительные экскаваторы имеют индекс ЭО (экскаватор строительный одноковшовый).

Карьерно-строительные гусеничные экскаваторы (ЭКСГ) выпускаются с вместимостью ковша 1,25-8 м3. Карьерные экскаваторы (ЭКГ) выпускают только с электрическим многодвигательным приводом на гусеничном ходу и оснащают рабочим оборудованием прямой мехлопаты. Их типоразмерный ряд представлен базовыми моделями с вместимостью ковшей от 2 до 20 м3. Их индекс, например, ЭКГ-8И, означает: экскаватор карьерный на гусеничном ходу с вместимостью ковша 8 м3 Ижорского завода. Ряд моделей имеет удлиненное оборудование для верхней погрузки (ЭКГ-4у, ЭКГ-6,Зу). Техническая характеристика карьерных экскаваторов приведена в прил.1.

Рисунок 2.18. Экскаватор ЭКГ 5А

У гидравлических экскаваторов (ЭГ) все виды рабочих органов шарнирно связаны с полноповоротной или частично поворотной платформой и перемещаются с помощью гидроцилиндров. Отечественный параметрический ряд карьерных гидравлических экскаваторов включает базовые модели с вместимостью ковшей от 8 до 50 м3. Их ходовое устройство - гусеничное, основное рабочее оборудование - прямая мехлопата, привод - электрический много двигательный. Группа цифр, расположенная за буквенным индексом, указывает на вместимость ковша в кубометрах (индекс ЭГ-12 означает: экскаватор гидравлический с вместимостью ковша 12 м3). Наряду с карьерными выпускается несколько моделей универсальных строительных гидравлических экскаваторов с вместимостью ковша до 4 м3 и сменным рабочим оборудованием: обратная мехлопата (реже прямая), грейфер, кран, гидромолот, зуб-рыхлитель и др. Ковш гидравлического экскаватора имеет три степени свободы, поэтому обладает разнообразной траекторией движения, обеспечивающей более эффективное использование мощности для внедрения и наполнения ковша, а также извлечения из за-боев негабаритов. Большой интерес к гидравлическим экскаваторам обусловлен их главным технологическим преимуществом перед канатными - значительным увеличением усилий на рабочем органе без нарастания массы машины (экскаватор ЭГ-12 имеет массу 260-280 т при напорном усилии 1100 кН, а ЭКГ-12,5 - соответственно 684,5 т и 588 кН).

Вскрышные гусеничные экскаваторы (ЭВГ) оснащены прямой мехлопатой и многодвигательным электроприводом. Они снабжены удлиненными стрелой и рукоятью и предназначены в основном для перемещения породы в отвал. Ввиду большой массы экскаваторов их ходовое устройство многогусеничное с четырьмя спаренными гусеничными тележками. Вскрышные экскаваторы с вместимостью ковша до 15м3 маркируют подобно карьерным (ЭВГ-6, ЭВГ-15), а в индексе более мощных машин присутствуют две группы цифр - ЭВГ-35/65 (числитель означает вместимость ковша в м3, знаменатель - длину стрелы в м).

Шагающие экскаваторы (ЭШ) имеют рабочее оборудование драглайна. Ряд отечественных машин включает модели с ковшами вместимостью от 5 до 100 м3. Драглайны оснащены удлиненными стрелами и предназначены главным образом для непосредственной перевалки вскрышных пород в выработан-ное пространство карьера. Их маркировка схожа с маркировкой вскрышных экскаваторов - ЭШ-10/70 (числитель - вместимость ковша в м3, знаменатель - длина стрелы в м).

Основными технологическими параметрами одноковшовых экскаваторов являются рабочие параметры, вместимость ковша, габариты, масса, преодолеваемый уклон, давление на основание.

Рабочими параметрами мехлопат являются радиус и высота черпания и разгрузки, зависящие от длины рукояти и стрелы, угла наклона стрелы и размеров экскаватора (рисунок 2.11).

Радиус черпания Rч - горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до режущей кромки ковша при черпании. Максимальный радиус черпания Rч.max соответствует максимально выдвинутой в горизонтальном положении рукояти. Минимальный радиус черпания Rч.min соответствует подтянутой к гусенице рукояти с ковшом на горизонте установки экскаватора. Радиус черпания на горизонте установки экскаватора Rч.у - максимальный радиус черпания на горизонте установки экскаватора.

Рисунок 2.11. Рабочие параметры мехлопаты

Высота черпания Нч - вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до режущей кромки ковша при черпании. Максимальная высота черпания Нч.max соответствует максимально поднятой рукояти. Различают высоту черпания при максимальном радиусе черпания, а также максимальную глубину черпания Нк ниже горизонта установки экскаватора.

Радиус разгрузки Rр - горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до центра ковша при выгрузке из него горной массы. Максимальный радиус разгрузки Rр.max соответствует максимально выдвинутой горизонтально расположенной рукояти при разгрузке.

Высота разгрузки Нр - вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до нижней кромки днища открытого ковша при разгрузке. Максимальная высота разгрузки Нр.max соответствует максимально поднятому ковшу при разгрузке.

Рабочие параметры экскаватора ограничивают сферу его действия и определяют размеры забоя.

Рисунок 2.12. Типы экскаваторных забоев: а - боковой с нижней погрузкой; 6 - то же с верхней погрузкой; в -траншейный с нижней погрузкой; г -то же с верхней погрузкой

Габариты экскаватора определяются радиусом вращения кузова Rк и высотой экскаватора Нэ (см. рисунок 2.11). Радиус вращения кузова определяет возможное положение экскаватора в забое и ширину проводимых траншей. Высота экскаватора соответствует вертикальному расстоянию от горизонта установки экскаватора до верхнего края наиболее выступающей вверх несъемной его части.

Карьерные механические лопаты с электрическим много-двигательным приводом, на гусеничном ходу применяются для выемки мягких и разрушенных пород любой кусковатости. Они используются на карьерах любой производственной мощности с применением наиболее распространенной нижней погрузки.

Выемка пород мехлопатами ведется торцевым (боковым), продольным (фронтальным) или тупиковым забоями (рисунок 2.12).

Для верхней погрузки предпочтительны экскаваторы с удлиненным рабочим оборудованием. При равном объеме ковша техническая производительность экскаватора с удлиненным оборудованием на 20-40 % ниже, чем обычных лопат. Верхняя погрузка эффективна в тех случаях, когда в результате улучшения транспортного обслуживания повышается эксплуатационная производительность экскаваторов, сокращаются затраты на транспортирование пород, улучшаются показатели горных работ карьера.

Рисунок 2.13. Рабочие параметры драглайна

Рабочими параметрами драглайнов являются радиус черпания Rч, глубина черпания Нч, радиус разгрузки Rр, высота разгрузки Нр (рисунок 2.13). Они зависят от длины стрелы и угла ее наклона. Различают радиус черпания без заброса ковша и радиус черпания с забросом ковша Rч.з.

Главным для многоковшовых и роторных экскаваторов является то, что их работа основана на поточности всего комплекса производственных процессов выемки, транспортирования, разгрузки и отвалообразования. Применение этих машин возможно только на рыхлых или сыпучих породах и лишь в теплое время года.