Тема: Применение бульдозеров, скреперов и одноковшовых погрузчиков.

Скрепер относится к выемочно-транспортным машинам, совмещающим процессы выемки породы, перемещение ее на расстояние 0,2-6 км и укладки ее в отвал. Он используется в дорожном строительстве и на карьерах для разработки мягких или полускальных, предварительно разрыхленных механическим способом, пород. Скреперы выпускаются прицепные и самоходные. Преимущество скреперов заключается в их мобильности. Поэтому их применение эффективно для разработки небольших объемов горных пород или, при большой концентрации этой техники, для выполнения больших объемов работ за короткое время.

Скрепер применяется для рекультивационных работ на разрезах, т.е. для снятия плодородного слоя, а затем и планирования отвалов с нанесением на рекультивируюмую площадь плодородного слоя и т.п.

Рабочий цикл скрепера состоит из срезания слоя породы с заполнением ковша, транспортирования породы на необходимое расстояние, разгрузки ковша и возвращения в забой.

Загрузка и разгрузка ковша скрепера осуществляется свободно и принудительно. При свободной погрузке слой снимаемой породы заполняет ковш, перемещая часть загружаемой породы внутрь ковша. В этом случае около 40 % тягового усилия скрепера затрачивается на преодоление сопротивления породы в ковше. Принудительная загрузка производится с помощью скребкового погрузчика, который устанавливается вместо передней заслонки и принудительно поднимает породу в верхнюю часть ковша.

Отечественные скреперы выпускаются с емкостью ковша от 6 до 15 м³, зарубежные – от 4 до 60 м³. Ширина полосы резания 2200-2800 мм. Величина заглубления 250-400 мм. Расстояние транспортирования от 0,2 до 6 км.

Выемка пород скрепером на наклонной площадке эффективнее вследствие движения под уклон. Эта технология применяется при проведении разрезных и глубоких (до 18 м) капитальных траншей. Угол наклона забоя устанавливается в зависимости от физико-механических свойств разрабатываемых пород и изменяется от 10º до 30º. Длина наклона забоя должна соответствовать расстоянию, на котором происходит заполнение ковша. Это расстояние определяется по формуле:

l = E·k_э·(b·h),

где Е – емкость ковша, м³;

k_э – коэффициент скреперования, экскавации;

b – ширина полосы резания;

h – толщина срезаемого слоя.

Производительность колесного скрепера зависит от емкости ковша, длительности цикла, расстояния и скорости транспортирования и свойств разрабатываемых пород.

Рабочий цикл складывается из следующих операций: наполнение ковша, транспортирование горной массы до отвала, разгрузка и возвращение скрепера в забой. Наполнение ковша и его разгрузка выполняются во время движения скрепера. Скорость движения скрепера с грузом 20-30 км/час, в порожнем состоянии – 50-70 км/час, во время разгрузки скорость – 10-20 км/час.

Производительность колесного скрепера:

теоретическая (м³/час)

Q_tt=Е·ν;

техническая (м³/час)

Q_t= Q_tt·k_с;

эксплуатационная за смену (м³/смена)

Q_см.= Q_t·Т·k_и;

эксплуатационная за год (м³/год)

Q_год= Q_см.·n·N;

где Е – емкость ковша, м³;

ν – количество рабочих циклов в час (ν=3600/t_ц);

t_ц – длительность рабочего цикла скрепера, сек;

k_с– коэффициент скрепирования (экскавации) (k_с= k_н/ k_р);

k_н – коэффициент наполнения (0,6÷1,25);

k_и– коэффициент использования скрепера в течение смены (0,7÷0,8);

k_р – коэффициент разрыхления в ковше (1,1÷1,7);

Т – длительность смены, час;

n – число рабочих смен за сутки;

N – число рабочих дней скрепера в год.

Среднегодовая производительность скрепера 5-7,5 тыс. м³ на 1 м³ емкости ковша.

Бульдозеры для разработки горных пород применяются на карьерах на основных работах по планированию горных пород на отвалах, на рекультивационных и вспомогательных работах, зачистке пласта полезного ископаемого перед выемкой, планировки поверхности забоя и очистке дорог от просыпей и т.д.

Для производства вскрышных и добычных работ бульдозеры применяются при разработке россыпей, на карьерах строительных материалов, т.е. в тех случаях, когда объем вскрышных работ не велик, а длина транспортирования составляет 80-100 м.

Выпускаются бульдозеры, отличающиеся мощностью двигателя, конструкцией и способом крепления отвала (поворотный и неповоротный), на гусеничном или на колесном ходу. Поворотный отвал может устанавливаться под углом до 60º к оси движения бульдозера. Такой бульдозер называется англозер.

Отечественные бульдозеры: Т-170, Т-2501, Т-35 и т.д.

Зарубежные – Сатерсиммер, Команду, Либхер и др.

Технология разработки горных пород бульдозером заключается в снятии стружки толщиной 0,3-0,5 м на горизонтальной или наклонной (до 30º) поверхности.

Операции рабочего цикла: снятие стружки, набор породы перед отвалом, перемещение с грузом и холостой ход.

Объем породы перед отвалом зависит от мощности бульдозера, изменяется от 2 до 15 м³ и определяется по формуле:

,

где B – ширина отвала;

h – высота отвала;

α – угол откоса породы перед отвалом 35º-60º.

Производительность бульдозера определяется по формулам:

теоретическая (м³/час)

Q_tt=V·ν;

техническая (м³/час)

Q_t= Q_tt·k_п;

эксплуатационная за смену (м³/смена)

Q_см.= Q_t·Т·k_и;

эксплуатационная за год (м³/год)

Q_год= Q_см.·n·N;

где V – объем ковша, м³;

ν – количество рабочих циклов в час;

k_п– коэффициент производительности (k_п= k_у/ k_р);

k_у– коэффициент, учитывающий влияние уклона поверхности забоя;

k_и– коэффициент использования бульдозера в течение смены (0,8÷0,9);

k_р – коэффициент разрыхления породы (1,2÷1,4);

Т – длительность смены, час;

n – число рабочих смен за сутки;

N – число рабочих дней бульдозера в год.

При работе на подъеме 5, 10, 15 % k_у принимается, соответственно, 0,67; 0,5; 0,4.

При работе под уклон 5, 10, 15, 20 % k_у принимается, соответственно, 1,33; 1,94; 2,25; 2,68.

Техническая производительность, м²/час, бульдозера на планировочных работах при рекультивации им в забое определяется по формуле:

Q=(B-b)·v·k,

где b – ширина перекрытия полос при планировании поверхности, м;

v – рабочая скорость движения бульдозера при планировки, 0,3-1 м/сек.;

k – коэффициент, учитывающий развороты бульдозера или холостой ход.

Одноковшовый колесный погрузчик представляют собой самоходную мобильную и маневренную погрузочно-транспортную машину, оборудованную навесным рабочим органом – ковшом, шарнирно закрепленном на конце стрелы и разгружающимся вперед (отсюда название фронтальный).

Отечественные погрузчики на базе БелАЗов.

Зарубежные: Катерниммер, Команду, Дреста, Либхер и т.д.

Преимущество колесных погрузчиков:

1. Высокая скорость передвижения;

2. Небольшие габариты и большая маневренность;

3. Независимость производительности от высоты забоя (невысокие развалы);

4. Универсальность применения при зачистке подошвы забоя и уборке негабаритов;

5. Сменное рабочее оборудование (ковш, отвал и т.д.).

Современные погрузчики с емкостью ковшей до 20 м³ предназначены для работы с автосамосвалами грузоподъемностью до 200 тонн, а с усиленным рабочим оборудованием – до 350 тонн.

Основной критерий оценки эффективности погрузчиков – их производительность, которая определяется геометрической емкостью ковша V_п, коэффициентом его наполнения k_н, продолжительностью рабочего цикла t_ц, коэффициент разрыхления породы в ковше k_р, плотностью разрабатываемых пород ν, видами выполняемой работы и транспорта.

Q_тех.=3600·V_п·k_н· ν /t_ц·h_р,

где V_п в м³; ν в т/м³.

t_ц= 87,8-10,65g_п+0,52g_п²,

где g_п – грузоподъемность погрузчика.

Лекция 10