 |
2.5. Карьерное погрузочное оборудование.
|
|
|
|
Выемку и погрузку руд и пустых пород в карьерах осуществляют одно- и многоковшовыми экскаваторами. В рудной промышленности наибольшее распространение имеют одноковшовые экскаваторы; многоковшовые экскаваторы применяют только при разработке мягких руд и пород. По конструкции рабочего оборудования одноковшовые экскаваторы подразделяются на следующие типы: прямая механическая лопата; драглайн (канатно-ковшовый экскаватор); обратная механическая лопата (канавокопатель); струг; грейферный экскаватор. Обратная механическая лопату, грейферный экскаватор и струг имеют ограниченное применение в горнорудной промышленности.
Рис. 2. 19. Экскаватор ЭКГ-5А
Экскаватор типа п р я м о й м е х а н и ч е с к о й л о п а т ы ЭКГ-5А (экскаватор карьерный гусеничный с ковшом вместимостью 5 M3) состоит из ходовой тележки 14 на гусеничном ходу, на которой установлена поворотная платформа 13 с кузовом 1 (рис. 2. 19). На стреле 5 размещен напорный механизм 4, служащий для перемещения двух рукоятей 12. На
концах рукоятей расположен ковш 9 с зубьями 8, Подъем ковша осуществляется канатом 7,
который перекинут через головной блок 6 и навивается на барабан подъемной лебедки,
установленной на поворотной платформе. Днище 10 ковша откидное. При опускании ковша вниз оно автоматически захлопывается. Открывание его происходит при натяжении троса 11 с помощью электродвигателя, установленного на стреле.
Стрела имеет коробчатое сечение и в рабочем положении устанавливается под углом 45°. Подъем и опускание стрелы в необходимых случаях производят специальной лебедкой, расположенной на платформе. Канат 3 от этой лебедки, пропущенный через полиспасты, крепится к двуногой стойке 2.
|
|
|
На поворотной платформе расположены два двигателя с редукторами, шестерни которых входят в зацепление с зубчатым венцом 15, неподвижно соединенным с рамой ходовой тележки. Эти шестерни перекатываются по зубчатому венцу и корпус экскаватора поворачивается на любой угол.
Рис. 2. 20. Гидравлический экскаватор ЭГ-12А
Один рабочий цикл погрузки экскаватором предусматривает следующие операции: копание, поворот для разгрузки, разгрузку ковша, поворот к забою, опускание ковша. Копание заключается в подъеме ковша с одновременным выдвижением рукояти в начале подъема. Некоторые операции (например, поворот к забою и опускание ковша) совмещают, что позволяет сократить продолжительность цикла.
В последние годы созданы и Уралмашзаводом выпущены г и д р а в л и ч е с к и е э к с к а в а т о ры с оборудованием типа прямой лопаты и ковшами вместимостью 12 и 20 м3. У гидравлического экскаватора (рис. 2. 20) стрела 1, рукоять 2 и ковш 3 челюстного типа соединены друг с другом шарнирно и имеют независимый гидравлический привод. Стрела также соединена
шарнирно с корпусом экскаватора. Рабочее давление в гидросистеме 30 МПа. При выдвижении штоков гидроцилиндра 6 рукояти и гидроцилиндра 4 ковша происходит копание породы. Разгрузка производится при подъеме передней подвижной части ковша. Установка ковша на определенной высоте достигается работой гидроцилиндров 5 и 6.
Для машиниста экскаватора в кабине созданы комфортные условия путем установки кондиционера, системы тепло- и звукоизоляции, усовершенствованной системы колонок управления, требующих небольших усилий. Кабина установлена на высоте 2 м над поворотной платформой, что обеспечивает хороший обзор забоя и транспортных средств и безопасность работы.
Гидравлические экскаваторы ЭГ-12А и ЭГ-20 имеют меньшие массу и установленную мощность электродвигателей и более высокую (на 10—-15 %) производительность по сравнению с экскаваторами ЭГ-12, 5 и ЭКГ-20
|
|
|
Кроме прямых механических лопат к а р ь е р н о г о типа (типа К), предназначенных для погрузки в транспортные средства, отечественными заводами выпускаются в с к р ы ш н ы е э к с к а в а т о р ы типа В, отличающиеся большими рабочими параметрами. Вскрышные экскаваторы служат в основном для перевалки пустых пород в выработанное пространство и для погрузки в транспортные сосуды, установленные на верхней площадке уступа.
Д р а г л а й н ы (канатные экскаваторы) предназначены для выемки и погрузки относительно мягких пород. Значительные рабочие параметры этих экскаваторов позволяют применять их при бестранспортных системах разработки. Драглайны выпускают на гусеничном и шагающем ходу. Мощные драглайны имеют шагающий ход,
Рис. 2. 21. Схема драглайна (а) и ковш драглайна (б): RK max — максимальный радиус копания; Rp max — максимальный радиус разгрузки; Нк тах — максимальная глубина копания; Нр тах — максимальная высота разгрузки
В отличие от прямой механической лопаты ковш 2 драглайна подвешен на двух канатах: подъемном /и тяговом 3 (рис. 2. 21, а). Драглайн осуществляет копание пород преимущественно ниже уровня своего стояния. Конструкция драглайнов позволяет осуществлять поворот корпуса на любой угол.
Мощные отечественные шагающие драглайны передвигаются с помощью гидравлического механизма, состоящего из четырех гидравлических цилиндров (двух подъемных 6 и двух вспомогательных 4) и двух опорных башмаков 7, шарнирно подвешенных с каждой стороны экскаватора. Нагнетание масла в цилиндры производят насосами высокого давления. Во время работы экскаватор стоит на опорной раме 5, представляющей собой круглую сварную плиту.
Ковш (рис. 2. 21, б) соединен с тяговым канатом цепями 1, а с подъемным — цепями 5. К арке 2 ковша крепится разгрузочный канат 3. Второй конец каната перекинут через блок 4 и прикреплен к тяговому канату. Если тяговый канат ослаблен, то теряет натяжение и разгрузочный канат, при этом передняя часть ковша опускается вниз (как более тяжелая) и происходит разгрузка ковша. При натяжении тягового каната натягивается разгрузочный канат, который через блок поднимает переднюю часть ковша, — происходит копание. Характеристика некоторых отечественных одноковшовых экскаваторов типа прямой механической лопаты и драглайна приведена в табл. 2. 6.
|
|
|
Многоковшовые экскаваторы бывают цепные и роторные. Цепные многоковшовые экскаваторы выпускают на рельсовом и гусеничном ходу
Рис. 2. 22. Многоковшовый цепной экскаватор
М н о г о к о в ш о в ы й ц е п н о й экскаватор на рельсовом ходу (рис. 2. 22) состоит из корпуса 5, установленного на раме 5, ковшовой рамы 1 с бесконечной цепью, на которой укреплены ковши 2. Основное и планирующее 9 звенья рамы подвешивают через систему полиспастов 3 к укосине корпуса экскаватора. С помощью системы лебедок рама может перемещаться в вертикальной плоскости. Ковшовая цепь приводится в движение ведущим барабаном, установленным в корпусе экскаватора. Ковши с породой разгружаются у ведущего барабана и порода через разгрузочные люки поступает в вагоны, подаваемые по рельсовым путям 8.
Т а б л и ца 2. 6
| Показатели | Карьерные экскаваторы | Вскрышные экскаваторы | Драглайны | ||||||||||
| ЭКГ-5А (ЭКГ-4, 6) | ЭКГ-8И | ЭКГ-12, 5 | ЭГ-12А (ЭГ-12) | ЭГ-20 | ЭКГ-20 | ЭВГ-4И | ЭВГ-15 | ЭВГ-35/65 | ЭШ-6/45М-У | ЭШ-20/90 | ЭШ-40/85 | ЭШ- 100/100 | |
| Вместимость ковш, м3 | 5 (4, 6) | 6, 3; 8 | 12, 5 | 16; 20; 25 | 80; 90; 100 | ||||||||
| Длина стрелы, м | 10, 6 | - | 20, 6 | 19, 5 | |||||||||
| Угол наклона стрелы, градус | - | - | 25-35 | ||||||||||
| Максимальный радиус копания, м | 14, 4 | 17, 7 | 22, 5 | 21, 6 | 23, 5 | 42, 5 | |||||||
| Максимальный радиус разгрузки, м | 12, 6 | 15, 7 | 19, 9 | 13, 5 | 19, 4 | 20, 9 | 37, 8 | 43, 5 | |||||
| Максимальная высота (глубина для драглайнов) копания, м | 10, 2 | 15, 6 | 17, 9 | 21, 7 | 42, 5 | ||||||||
| Максимальная высота разгрузки, м | 6, 3 | 8, 3 | 10, 5 | 14, 5 | 19, 5 | 38, 5 | |||||||
| Радиус вращения задней части кузова, м | 5, 2 | 7, 2 | 8, 7 | 7, 5 | 9, 7 | 19, 7 | 21, 5 | ||||||
| Радиус копания на уровне стояния, м | 8, 2 | 10, 3 | 14, 8 | 13, 5 | 13, 7 | 14, 3 | - | - | - | - | |||
| Масса, т | |||||||||||||
| Скорость передвижения, км/ч | 0, 55 | 0, 5 | 0, 61 | 1, 3 | 0, 85 | 0, 9 | 0, 5 | 0, 31 | 0, 2 | 0, 48 | 0, 08 | 0, 06 | 0, 06 |
| Преодолеваемый подъем, градус | 7, 5 | ||||||||||||
| Мощность сетевого двигателя, кВт | 630х2 | 1450х2 | 2250х2 | 3600х4 | |||||||||
| Продолжительность цикла, с | |||||||||||||
|
|
|
Небольшие многоковшовые цепные экскаваторы на рельсовом и гусеничном ходу имеют боковую погрузку, которая осуществляется через выносной консольный погрузочный конвейер в транспортные сосуды, находящиеся сбоку от экскаватора. Экскаватор во время работы железнодорожными тележками 7 перемещается вдоль уступа и срезает слой породы толщиной 0, 1—0, 2 м. Вслед за выемкой слоя передвигают железнодорожные пути встроенными в тележки путепередвижными машинами непрерывного действия. Кран 4 служит для механизации монтажных и ремонтных работ.
Многоковшовые экскаваторы могут располагаться на верхней площадке уступа и копать породу ниже уровня своего стояния. Такие экскаваторы называют экскаваторами с нижним копанием. При необходимости применяют сдвоенные экскаваторы для нижнего и верхнего копания.
Размеры и мощность многоковшовых цепных экскаваторов зависят от вместимости ковша, которая изменяется от 250 до 2240 л.
Ниже приведена характеристика многоковшового цепного экскаватора на рельсовом ходу с нижним копанием и вместимостью ковша 1500 л.
| Число ковшей | 30 |
| Скорость движения ковшовой цепи, м/с | 1, 25 |
| Число разгрузок ковшей в минуту | 22 |
| Глубина копания, м | 24-29 |
| Рабочая масса, т | 2400 |
| Число ходовых колес | 178 |
| Скорость рабочего хода, м/мин | 4 |
| Мощность двигателей, кВт | 2300 |
Рис. 2. 23. Роторный экскаватор ЭРШРД- 5250
Р о т о р н ы е э к с к а в а т о р ы (рис. 2. 23) отличаются от цепных конструкцией рабочего органа. Ковши этого экскаватора расположены на рабочем колесе — роторе 1, которое крепится к роторной раме 2.
|
|
|
Копание породы происходит при вращении ротора. Порода из ковшей разгружается на ленточный конвейер; установленный на роторной раме, и далее поступает на разгрузочный конвейер 3.
Роторная стрела при работе может выдвигаться или задвигаться, подниматься или опускаться.
Крупные роторные экскаваторы в настоящее время выпускаются преимущественно с невыдвигаемой стрелой, способной подниматься, опускаться или поворачиваться на угол 90—120° относительно экскаватора.
Большинство роторных экскаваторов выпускается на гусеничном или шагающе- рельсовом ходу. В последнем случае при работе экскаватор передвигается по рельсам, укрепленным на специальных лыжах на длину хода около 10 м. Затем экскаватор
устанавливается на круглую опорную раму? а лыжи с рельсами выдвигаются вперед.
Роторные экскаваторы по сравнению с цепными обладают более высокой производительностью, могут применяться для разработки более плотных пород и вести селективную выемку. При вязких влажных породах роторные экскаваторы имеют худшие показатели, чем цепные.
Вместимость ковшей роторного экскаватора составляет 0, 2— 5 м3, диаметр ротора — 4—21
м. Высота черпания у мощных роторных экскаваторов достигает 50 м, а глубина копания ниже уровня стояния — 25 м.
Характеристика некоторых отечественных роторных экскаваторов приведена в табл. 2. 7.
Т а б л и ца 2. 7
|
Q = 60TVkН kИ
|
где Т — продолжительность смены, ч; V — вместимость ковша, м3; kH — коэффициент наполнения ковша; kИ — коэффициент использования рабочего времени в течение смены; t - продолжительность цикла, мин; kp — коэффициент разрыхления породы.
Величина указанных коэффициентов зависит от многих факторов и изменяется в широких пределах. Коэффициент наполнения ковша принимается в зависимости от качества дробления породы в пределах 0, 6—0, 9. Коэффициент разрыхления определяется крепостью породы и колеблется от 1, 3 до 2. Коэффициент использования рабочего времени (отношение времени работы экскаватора на погрузке к общей продолжительности смены) зависит от организации работ, вида транспорта, организации его движения и равен 0, 4—0, 8.
Продолжительность цикла определяется характером пород в забое, углом поворота экскаватора, квалификацией машиниста и т. п. Для экскаваторов ЭКГ-5А (ЭКГ-4, 6), ЭКГ-8И при расчетах она принимается равной 0, 5 мин.
Практически сменная производительность экскаватора ЭКГ-5 (ЭКГ-4, 6) колеблется в пределах 400—1200 м3, экскаватора ЭКГ-8И — от 700 до 2000 м3. Сменная производительность крупных шагающих драглайнов составляет 2000—4000 м3.
Сменную производительность многоковшового экскаватора можно определить по приведенной выше формуле, заменив t величиной 1/n (n — число ковшей, разгружающихся в минуту).
Сменная производительность крупных многоковшовых экскаваторов достигает 5000 - 10000 м3. Особенно высока производительность роторных экскаваторов. Например, роторный экскаватор с ковшами вместимостью 3600 л на угольном карьере имеет суточную производительность до 100 тыс. м3 породы в массиве.
На рис. 2. 24 приведены схемы установки в забое прямой механической лопаты и драглайна. На рис. 2. 24, а показаны форма забоя и расположение прямой механической лопаты при выемке мягких пород с погрузкой их в вагоны или автосамосвалы, расположенные на нижней площадке уступа. Высота забоя h в этом случае не должна превышать максимальной высоты копания экскаватора. При большей высоте в верхней части уступа возможно образование навесов или козырьков породы, представляющих опасность для людей и экскаваторов. Ширина забоя А принимается равной от одного до полутора радиусов копания экскаватора Rк на уровне стояния. При А = 1, 5Rк ось движения экскаватора располагается от нижней бровки уступа на
расстоянии радиуса копания на уровне стояния (а = 0, 5Rк ; b = Rк ). Расстояние от оси железнодорожного пути зависит от радиуса разгрузки экскаватора.
Рис. 2. 24. Схемы установки в забое прямой механической лопаты и драглайна: Rp - радиус разгрузки
Переноска путей осуществляется после выемки каждой заходки. Если заходка имеет постоянную ширину, то фронт работ уступа в процессе разработки перемещается параллельно. Более простая организация буровзрывных и экскаваторных работ составляет основное достоинство этого способа по сравнению с веерным перемещением, при котором каждая заходка имеет в плане треугольную форму. Веерное перемещение фронта работ упрощает переноску рельсового пути и применяется чаще при многоковшовых экскаваторах. При сложной конфигурации вскрышного или добычного участка применяют смешанное перемещение фронта работ, представляющего собой сочетание параллельного и веерного.
При выемке и погрузке скальных пород ширина развала В взорванной массы значительно превышает ширину заходки А (рис. 2. 24, б). Поэтому экскаватор убирает породу за два, три или более ходов. На рис. 2. 24, б показана выемка первой заходки шириной b1. Погрузка породы из второй заходки шириной b2 осуществляется при обратном ходе экскаватора после передвижки железнодорожных путей в новое положение (ближе к забою). Для экскаватора ЭКГ-4, 6 при
ширине развала В, равной 25— 28 м, принимают b1= 15—16 м, b2 = 10—12 м. Высота уступа в скальных породах не должна превышать полуторной высоты копания экскаватора.
Ширина и высота забоя драглайна зависят от его рабочих размеров (рис. 2. 24, в). Угол рабочего разворота драглайна j обычно принимают равным 30-45°. Разгрузку породы драглайн может осуществлять в отвал (на нижнюю или верхнюю площадку уступа) и в транспортные средства, расположенные на верхней площадке уступа. В последнем случае производительность его снижается, так как увеличиваются простои (вследствие ожидания порожняка) и длительность разгрузки ковша. Транспортные пути должны располагаться на определенном расстоянии С от верхней бровки уступа, обеспечивающем безопасность транспорта.
Вскрышной экскаватор может работать с погрузкой породы в отвал или в вагоны, расположенные на верхней площадке (рис. 2. 24, г). При этом высота разгрузки ковша экскаватора Нр должна быть больше высоты уступа.
Во всех рассмотренных случаях разгрузка породы — боковая (фронтальная). В тупиковых забоях (рис. 2. 24, д) экскаватор для разгрузки должен поворачиваться на угол 150—180°, что удлиняет цикл. Кроме того, увеличиваются простои экскаватора вследствие более сложных маневров при подаче порожняка. Все это снижает производительность экскаватора, из-за чего тупиковые забои применяют редко.
Для погрузки горной массы в карьерах применяют также одноковшовые погрузчики . Рабочее оборудование погрузчика состоит из подвижной (опускающейся и поднимающейся) стрелы, на конце которой шарнирно закреплен ковш совкового типа. Корпус погрузчика установлен чаще всего на колесном самоходном шасси с дизельным приводом. Движение стрелы и ковша осуществляется с помощью гидроцилиндров.
Загрузка ковша происходит при опущенной стреле под действием ходового механизма и некотором повороте ковша. После заполнения ковша стрелу поднимают в транспортное положение и погрузчик перемещается к месту разгрузки; Разгрузка производится при поднятой на необходимую высоту стреле путем опрокидывания ковша.
Современные отечественные погрузчики (ПГ-10, ПК-15, ПК-25) имеют вместимость ковша 6—14 м3, максимальную высоту разгрузки 4, 1—5, 5 м, мощность двигателя 265—882 кВт, минимальный радиус поворота 7, 5—13 м и массу 36—125 т.
По сравнению с экскаваторами погрузчики характеризуются следующими основными достоинствами: более простой конструкцией, меньшей массой и меньшей (в 2—3 раза) стоимостью, высокой маневренностью и большой скоростью перемещения, позволяющей осуществлять не только погрузку, но и транспортирование горной массы.
Небольшое напорное усилие не позволяет применять погрузчики для погрузки крупнокусковой горной массы. Кроме того, их параметры ограничивают высоту разрабатываемых уступов (10—11 M).
Применение погрузчиков целесообразно в карьерах годовой производительностью до 3—5 млн. т в качестве основного погрузочного оборудования, а при расстоянии транспортирования до 0, 3—0, 5 км и в качестве транспортного оборудования. В последнем случае они оказываются более эффективными, чем экскаваторы и автосамосвалы.
Колесные скреперы являются универсальными и предназначены для выемки породы, транспортирования и размещения ее в отвал. Они работают на прицепе с гусеничными тракторами или чаще двухосными колесными тягачами мощностью 100—600 кВт для загрузки передняя часть ковша 1 скрепера опускается, а передняя стенка 2 поднимается (рис. 2. 25). При движении скрепера зубья ковша срезают слой породы толщиной 10—35 см. После заполнения ковша передняя его стенка опускается и он принимает горизонтальное транспортное положение. При разгрузке передняя стенка вновь поднимается, а, перемещающаяся вперед задняя стенка 3 выталкивает породу из ковша. Скрепером управляют с трактора канатами или гидравлической системой.
Рис. 2. 25. Схема колесного скрепера.
Скреперы выпускают с ковшами вместимостью от 3 до 45 м3. Колесные скреперы применяют при вскрышных работах, проведении траншей, зачистке кровли пластов от породы. Широкое применение они получили на строительстве каналов и различных гидротехнических
сооружений. Производительность скреперов зависит от расстояния транспортирования и составляет в среднем 30—250 м3/ч. Применение скреперов целесообразно при длине доставки 250—2000 м. Крупные скреперы применяют и при больших расстояниях транспортирования (до 4 км).
Бульдозером называют гусеничный или колесный трактор, который снабжен рабочим оборудованием в виде отвала (лемеха), расположенного в передней части трактора. Этим отвалом бульдозер срезает и транспортирует породу на расстояние до 100—150 м. Бульдозеры используют как на вспомогательных (планировка площадки, зачистка кровли пласта), так и на основных горных работах (при разработке россыпей). Мощность бульдозеров 100—450 кВт,
длина лемеха 2, 5—5, 7 м. За один ход бульдозер перемещает от 1 до 10 м3 породы.
|
|
|
