Технологические параметры и забои механических лопат и драглайнов

Основные технологические параметры мехлопат и драглайнов: вместимость ковша, габариты, масса, удельное давление на грунт, преодолеваемый уклон, рабочие параметры, скорость перемещения. Рабочие параметры мехлопат включают радиусы и высоты черпания и разгрузки, которые зависят от длины рукояти, стрелы, угла наклона последней, а также положения мест черпания и разгрузки (рис. 4.5).

Радиус черпания R_ч – горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до режущей кромки ковша при черпании. Различают: максимальный радиус R_{ч max} – при максимально выдвинутой горизонтально расположенной рукояти, минимальный радиус R_{ч min}– при подтянутой к гусеницам рукояти с ковшом на горизонте установки экскаватора, радиус черпания экскаватора на уровне установки R_чy – максимальный радиус черпания на уровне стояния. Радиус разгрузки R_P – горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до центра тяжести ковша при разгрузке; максимальный радиус разгрузки R_{р max} соответствует горизонтальному положению максимально выдвинутой, рукояти. Высота черпания Н_ч – вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до режущей кромки ковша при черпании; максимальная высота черпания Н_{ч mах}соответствует максимально поднятой рукояти. Различают также высоту черпания при максимальном его радиусе Н_чр и максимальную глубину черпания ниже горизонта установки экскаватора h_к.

Высота разгрузки Н_р – вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до нижней кромки открытого днища ковша (у экскаваторов с опрокидным ковшом – до нижней кромки откинутого ковша). Максимальная высота разгрузки Н_{р mах} соответствует максимально поднятой рукояти.

Габаритные размеры включают: радиус вращения задней (хвостовой) части кузова R_к,ширину гусеничного хода Ш_х, высоту кузова экскаватора Н_к,высоту экскаватора Н_э – вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до верхнего края наиболее выступающей его части (двуногой стойки).

Рабочими параметрами драглайнов являются радиус черпания R_ч, глубина черпания Н_ч, радиус разгрузки R_P и высота разгрузки (рис. 4.6). Они зависят от длины стрелы и угла ее наклона. Различают радиус черпания без заброса и радиус черпания с забросом ковша R_чз. В последнем случае отклонение подъемного каната от вертикали составляет 12–15°, а дальность заброса достигает 1/4 длины стрелы (2,5–15 м). Габаритные размеры включают те же элементы, что и у мехлопат. Наклон стрелы обычно составляет 25–30°.

Механические лопаты работают в торцовых (рис. 4.7, а, б)или фронтальных забоях. Торцовый забой наиболее предпочтителен, так как обеспечивает максимальную производительность экскаватора, в связи с небольшим углом поворота под погрузку. Во фронтальном забое средний угол поворота возрастает до 110–140° и возникает необходимость частых передвижек экскаватора. Профиль забоя в мягких и плотных породах соответствует траектории движения ковша с углом откоса 70–80°. Толщина срезаемых стружек составляет 0,2–1 м. При работе канатных экскаваторов высота забоя (уступа) в мягких и плотных породах по правилам безопасности не должна превышать максимальной высоты черпания [16]. В противном случае возникают козырьки, и нависи, обрушение которых приводит к авариям и травмам людей. Минимальная высота забоя по условиям наполнения ковша за одно черпание составляет не менее 2/3 высоты напорного вала. При использовании гидравлических экскаваторов безопасную высоту уступа определяют расчетами с учетом траектории движения ковша экскаватора [15].

В случае верхней погрузки в средства транспорта минимальная высота уступа по условию использования максимальной высоты разгрузки составит (рис. 4.8):

h ≤ (H_max – h_в – h_з), (4.1)

по условию использования полного радиуса разгрузки

h ≤ (R_{p max} – R_чу – с)·tgα, (4.2)

где h_в – расстояние от верхней площадки уступа до верхней кромки кузова вагона (самосвала); h_з = 0,7–1 – безопасный зазор между кузовом и открытым днищем ковша при разгрузке; с – минимальное расстояние от оси пути до верхней бровки уступа (не менее ширины возможной призмы обрушения); α– угол откоса уступа, град.

В устойчивых породах величину h ограничивает высота разгрузки экскаватора, а в менее мягких породах при пологих углах откоса – радиус разгрузки.

Ширина заходки в мягких и плотных породах соответствует ширине забоя и зависит от рабочих параметров и положения оси хода экскаватора относительно заходки. Если ось хода экскаватора расположена внутри заходки (рис.4.7, а), то

A = R_чy ·(sinψ + sinφ), (4.3)

где А – ширина, экскаваторной заходки, м; R_чy – радиус черпания экскаватора на уровне стояния,м; ψ – угол поворота экскаватора в сторону откоса уступа, град; φ – угол поворота экскаватора в сторону выработанного пространства.

Обычно ψ = 90°, а φ = 30–45°, тогда А=(1,5÷1,7) R_чy

Такую заходку называют нормальной, и она наиболее соответствует условиям погрузки в средства транспорта. При перевалке породы в выработанное пространство или необходимости интенсификации работ уступа, ось хода экскаватора смещают в сторону выработанного пространств, ширину заходки уменьшают, и она может составить (0,5–1,0)·R_чy. По правилам безопасности экскаваторы с ковшами вместимостью менее 5 м³ (базовая модель) располагают в заходке таким образом, чтобы кабина машиниста находилась в стороне, противоположной откосу уступа.

Выемку скальных и полускальных пород из развала ведут, как правило, в несколько заходок. В зависимости от ширины развала их количество составит n_з = В/А. Если значение n_з дробное, его корректируют до ближайшего целого с соответствующим изменением величины А. При этом заходку наименьшей ширины размещают вблизи массива (рис. 4.7, б). Для уменьшения угла поворота под разгрузку транспортные средства располагают в непосредственной близости от нижней бровки отрабатываемого уступа или развала. Расстояние между нижней бровкой развала (откоса уступа) и осью железнодорожного пути составляет 3,5–8,0 м в зависимости от модели экскаватора (3,5 – для ЭКГ-5А, 8,0 – для ЭКГ-20).

Выемку породы из заходок ведут последовательно с холостыми перегонами экскаватора к началу блока, после отработки каждой из них. Параллельно зачищают трассу и начинают перемещение железнодорожных путей. При использовании автомобильного транспорта и при большой ширине развала отработку его осуществляют нормальными, поперечными или диагональными заходками.

По правилам безопасности при разработке пород с применением буровзрывных работ допускается увеличение высоты уступа до полуторной высоты черпания экскаватора при условии разделения развала по высоте на подуступы или применения специальных мероприятий по безопасному обрушению козырьков и навесей. [15].

Основной забой драглайна – торцовый (рис. 4.8, в)Ширина экскаваторной заходки может быть найдена по формуле (4.3). Обычно при работе в отвал ψ = 0°, а φ = 30–45˚. Высота отрабатываемого уступа зависит от расположения экскаватора, его рабочих параметров и принятой схемы черпания. При нижнем черпании h ≤ H_{ч max}, при верхнем – h≤H_рmax. Расположение драглайна на промежуточном горизонте характерно для перемещения пород в выработанное пространство и позволяет увеличить общую высоту отрабатываемого уступа. Так как производительность экскаватора при нижнем черпании на 10–15% выше, чем при верхнем, то с целью равномерного подвигания фронта работ подуступов высота верхнего подуступа должна составлять h_в ≤ (0,6–0,7)·H_{р max}, а нижнего – h_н ≤ (0,5–0,6)·H_{ч max}.

Угол откоса забоя верхнего подуступа для предотвращения соскальзывания ковша при черпании и обеспечения его наполнения не должен превышать 20–25°.