Одноковшовые экскаваторы

Наибольшее распространение на открытых разработках получили одно-ковшовые экскаваторы, а из одноковшовых — механические лопаты (рис. 2.4.)

С точки зрения техники безопасно­сти особенное значение имеет наличие у одноковшовых экскаваторов поворотной платформы с кабиной, вращающейся вокруг оси во время рабочего цикла, а также периодическое перемещение экска­ватора по фронту работы. Кроме того, рабочий орган экскаватора — ковш, совершая погрузочно-разгрузочные операции, обусловливает наличие опасной зоны в радиусе его действия. Опасные условия ра­боты возникают при несоответствии размеров экскаватора высоте разрабатываемого забоя.

Рис. 2.4. Погрузка породы экскаватором

Основные причины травматизма при работе экскаватора:

Несчастные случаи: всего, легкие, тяжелые(%):

Обрушения при экскавации уступов или

падение с них кусков угля, руды или породы........................... 2733 39

Обвалы задожаренных уступов и

породо-угольных навалов при экскавации............................... 8 20 8

Нахождение людей вблизи гусениц экска­ватора

во время его работы и перемеще­ния........................................ 7 10 20

Нахождение людей в радиусе вращения

ходовой части кузова экскаватора.............................................. 3 5 13

Ремонт, очистка и смазка экскаватора

во время работы............................................................................. 8 10 2

Падение кусков угля,

руды и породы из ковша экскаватора.......................................... 10 6 5

Падение инструментов и других предметов

со стрелы и крыши кузова экскаватора………………………… 6 3

Падение людей с крыши кузова,

стрелы и лестниц экскаватора……………………………………..2 1 3

Подъем на экскаватор и спуск с него во время работы................ 6 1 3

При разборочно-сборочных работах

во вре­мя ремонта экскаватора в забое………………………… 25 5 5

Прочие............................................................................................. 14 6 2

Случаи обрушения в забоях, где работали экскаваторы, происхо­дили главным образом от оставления в верхней части разрабаты­ваемого уступа козырьков. К этой причине относятся 75% всех тяже­лых и 68% всех смертельных случаев, происшедших при обрушении уступов в экскаваторных забоях, а из общего количества случаев обрушения козырьков 70—75% произошли на уступах, превыша­ющих максимальную высоту черпания экскаватора.

Более 30% всех тяжелых и смертельных случаев на экскаватор­ных работах происходят вследствие нахождения пострадавших в опасной зоне вращения кузова экскаватора или вблизи его гусениц. Цикличность в работе экскаватора и периодические остановки иногда создают кажущуюся безопасность нахождения людей в радиусе его действия или вблизи ходовых гусениц, что снижает требовательность к соблюдению Правил безопасности при работе вблизи экскаватора. Известны случаи, когда рабочие располагались на отдых под кабиной экскаватора, спрыгивали на ходу экскаватора из кабины, зале­зали в ковш и т. д.

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 (рис. 2.5.).

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. Забой представляет собой торец, откос или площадку уступа. По струк­туре пород забои могут быть однородными (простыми) и разнородными (сложными). В однородных забоях горные породы имеют одинаковые свойства, а в разнородных - различные (вскрышные породы с различны­ми свойствами, вскрышные породы и полезное ископаемое, полезное ископаемое разных сортов). Разработка простых забоев осуществляется валовым (сплошным) способом. В сложных забоях выемка полезного ископаемого и вскрыши или полезного ископаемого различных сортов осуществляется раздельно (селективно).

В зависимости от взаимного расположения забоя и горизонта уста­новки выемочно-погрузочной машины различают выемку верхним, нижним и смешанным (верхним и нижним) черпанием. Аналогично различают и погрузку нижнюю, верхнюю и смешанную (рис. 2.6).

Рис. 2.5. Схемы выемочно-погрузочных машин:

а - прямая мехлопата; б - обратная мехлопата; в - драглайн; г - грейфер; д – цепной многоковшовый экскаватор; е - роторный экскаватор; ж - колесный скрепер; з – бульдозер; и - шнекобуровая машина; к – погрузчик.

Рис. 2.6. Схемы работы экскаваторов:

а - с верхним черпанием и нижней погрузкой; б - с верхним черпанием и верхней погруз­кой; в - с верхним и нижним черпанием и с верхней и нижней погрузкой.

Техническая возможность и экономическая целесообразность ис­пользования на карьерах различного выемочно-погрузочного оборудо­вания зависит от крепости пород, условий залегания полезного ископа­емого, требуемой производительности одной машины и карьера в целом, ^вида механизации смежных процессов (подготовка пород к выемке и транспортирование горной массы), климатических условий, способа выемки (валовой или селективной) и от других факторов.

Радиус R_{ч max} черпания соответствует максимально выдвинутой в горизонтальном положении рукояти (рис.2.7.). Минимальный радиус R_{ч mix}черпания соответствует подтянутой к гусенице рукояти с ковшом на горизонте установки экскаватора. Радиус R_ч.у. черпания на горизонте установки экскаватора - максимальный радиус черпания на горизонте установки экскаватора.

ВысотаН_ч черпания - вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до режущей кромки ковша при черпании максимальная высота Н_{ч max} черпания соответствует максимально поднятой рукояти. Различают высоту Н_ч черпания при максимальном радиусе черпания, а также максимальную глубину Н_к черпания ниже горизонта установки экскаватора.

Рис. 2.7. Параметры работы экскаватора

Радиус R_р разгрузки -горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до центра ковша при выгрузке из него горной массы Мак­симальный радиус R_{p max} разгрузки соответствует максимально выдвинутой (рис.) Рабочие параметры мехлопаты выдвинутой горизонтально расположенной рукояти при разгрузке.

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

Радиус черпания и радиус разгрузки соответствуют определенным значения R_ч и Н_р . Максимальные значения радиусов черпания и разгрузки не совпадают с максимальными значениями высоты черпания я разгрузки.

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

Габариты экскаватора определяются радиусом R_K вращения кузова и высотой Н_э экскаватора (см. рис. 2.7.). 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. Она определяет возможность прохода экскаватора под препятствием (перекрытие, эстакада, ЛЭП и др.) при снятом или опущенном в транспортное положение рабочем оборудова­нии.

Мехлопаты массой до 1000т преодолевают подъем до 12°, а мехлопаты с большей массой - до 7°.

Основные технологические параметры карьерных и вскрышных мехлопат приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1.

Мехлопата, устанавливается на рабочей площадке уступа и по мере отработки заходки перемещается вперед. Рабочий цикл мехлопаты включает следующие основные операции: черпание (наполнение ковша), поворот к месту разгрузки, разгрузку породы из ковша и поворот в забой. Выдвижение и опускание ковша для разгрузки совмещаются поворотом экскаватора. На повороты экскаватора затрачивается примерно 55-60% времени цикла. Поэтому при уменьшении угла поворот экскаватора продолжительность его цикла уменьшается, а технически производительность возрастает.

Рабочими параметрами драглайна являются радиусR_ч черпания глубинаН_р черпания, радиусR_р, разгрузки, высотаН_р разгрузки (рис.2.8). Они зависят от длины стрелы и угла ее наклона.

Рис. 2.8. Рабочие параметры драглайна

Различают радиус R_ч черпания без заброса ковша и радиус R_ч.з. черпания с забросом ковша.

Дальность заброса ковша зависит от модели драглайна и квалификации машиниста и изменяется в пределах 2,5-15м. Угол отклонения подъёмного каната от вертикали при забросе ковша составляет 12—15°.

Рис. 2.9. Драглайн в забое

По Правилам безопасности высота уступа не должна превышать:

- при разработке экскаваторами типа механическая лопата без применения взрывных работ — максимальную высоту черпания экскаватора;

- при разработке экскаваторами типа, механическая лопата с применением взрывных работ — более чем в 1,5 раза высоту чер­пания;

- при разработке драглайнами, цепными и роторными экскаваторами — высоту или глубину черпания;

- при разработке ручным способом рыхлых и сыпучих пород — 3м, мягких, но устойчивых, а также крепких монолитных пород — 6м.

Высота уступов при применении механических лопат обычно составляет 10—15м, достигая иногда 30м, драглайнов— 10-25м, достигая 40м, многоковшовых экскаваторов верхнего чер­пания — 10—20м, реже 30м, нижнего черпания — 10—30м, реже 40м. Например, высота уступа для ЭКГ-4,6Б в мягких порода равна 10м, а в скальных 15м, для ЭКГ-8И — соответственно 12 и 20м, а для ЭКГ-12,5 — соответственно 16,5 и 25м. При применении многоковшовых экскаваторов оптимальной является такая высота уступов, которая создает условия для полного наполнения ковшов.

Углы откосов рабочих уступов в соответствии с правилами безопасности не должны превышать:

- при работе экскаваторов типа механической лопаты, драглайна, роторных экскаваторов — 80°;

- при работе цепных экскаваторов с нижним черпанием — не более угла естественного откоса разрабатываемых пород;

- при ручной разработке рыхлых и сыпучих пород — не угла естественного откоса; мягких, но устойчивых — не 50°; скальных — не более 80°. Предельные углы откосов нерабочих уступов устанавливают проектом или расчетным способом с учетом крепости, трещиноватости, обводнённости и других свойств горных пород.

Ширина рабочей площадки уступа должна обеспечить размещение горного и транспортного оборудования, проход и свободный проезд за пределами призмы обрушения пород. Минимальная ширина рабочей площадки, обеспечивающая безопасность работ, определяется размерами принятых экскаваторов, видом карьерного транспорта и параметрами буровзрывных работ.

При передвижении гусеничного экскаватора по горизонтальному участку или на подъем привод ходовой тележки должен находиться сзади, а при спусках с уклона - впереди. Ковш должен быть опорожнен и находиться не выше 1 м от почвы, а стрела должна быть установлена по ходу экскаватора.

При движении шагающего экскаватора ковш должен быть опорожнен, а стрела - установлена в сторону, обратную направлению движения экскаватора.

При движении экскаватора на подъем или при спусках необходимо предусматривать меры, исключающие самопроизвольное скольжение.

Перегон экскаватора должен осуществляться по трассе, расположенной вне призм обрушения, с уклонами, не превышающими допустимые по техническому паспорту экскаватора, и имеющей ширину, достаточную для маневров. Перегон экскаватора должен производиться по сигналам помощника машиниста или специально назначенного лица, при этом должна быть обеспечена постоянная видимость между ними и машинистом экскаватора. Для шагающих экскаваторов допускается передача сигналов от помощника машиниста к машинисту через третьего члена бригады.

Экскаватор необходимо располагать на уступе или отвале на выровненном основании с уклоном, не превышающим допустимого техническим паспортом экскаватора. Расстояние между откосом уступа, отвала или транспортным средством и контргрузом экскаватора устанавливается паспортом забоя в зависимости от горно-геологических условий и типа оборудования, но в любом случае должно быть не менее 1 м.

При работе экскаватора с ковшом вместимостью менее 5 м3 (базовая модель) его кабина должна находиться в стороне, противоположной откосу уступа.

При погрузке экскаваторами в железнодорожные вагоны и разгрузке их на экскаваторных отвалах поездная бригада должна подчиняться сигналам машиниста экскаватора, подаваемым в соответствии с сигналами, установленными при эксплуатации железнодорожного транспорта.

При погрузке в автотранспорт водители автотранспортных обязаны подчиняться сигналам машиниста экскаватора, значение которых устанавливается руководством организации.

Таблицу сигналов следует вывешивать на кузове экскаватора на видном месте, с ней должны быть ознакомлены машинисты экскаватора и водители транспортных средств.

Запрещается во время работы экскаватора пребывание людей (включая и обслуживающий персонал) в зоне действия экскаватора.

Применяющиеся на экскаваторах канаты должны соответствовать паспорту и иметь сертификат завода - изготовителя. Канаты подвески стрелы подлежат осмотру не реже одного раза в неделю механиком участка. На длине шага свивки допускается не более 15% порванных проволок от их общего числа в канате. Торчащие концы оборванных проволок должны быть отрезаны.

Подъемные, тяговые и напорные канаты подлежат осмотру в сроки, установленные на предприятии.

Результаты осмотра канатов заносятся в журнал приема - сдачи смены, а записи об их замене с указанием даты установки и типа вновь установленного каната заносятся в агрегатный журнал горной машины.

В случае угрозы обрушения или оползания уступа во время работы экскаватора или при обнаружении отказавших зарядов взрывчатых материалов (ВМ) машинист экскаватора обязан прекратить работу, отвести экскаватор в безопасное место и поставить в известность технического руководителя смены.

Для вывода экскаватора из забоя необходимо всегда иметь свободный проход. Негабаритные куски горной массы должны укладываться устойчиво в один слой, не создавая препятствий для перемещения горно-транспортного оборудования на площадке.

При работе экскаватора на грунтах, не выдерживающих давления гусениц, должны осуществляться специальные меры, отражаемые в паспорте забоя, обеспечивающие его устойчивое положение.

Погрузка горной массы экскаватором в забоях с контактными сетями электрифицированного транспорта в думпкары или другие емкости допускается при условии осуществления мероприятий по безопасным методам работы, включая защиту от прикосновения ковшом к контактному проводу. Мероприятия утверждаются техническим руководителем организации