10. Bиймання та вантаження гірських порід

10.1. Засоби механізації виймально-навантажувальних робіт, область їх застосування

В практиці відкритих гірничих робіт для виймання і завантаження гірських порід найбільше розповсюдження отримали екскаватори циклічної і безперервної дії, але застосовуються також одноковшові навантажувачі, колісні скрепери, бульдозери і шнекобурові машини та ін. (рис. 10.1). Технічна можливість і економічна доцільність використання на кар’єрах різноманітного виймально-навантажу-вального обладнання залежать від міцності порід, умов залягання родовища, продуктивності однієї машини і кар’єру в цілому, виду механізації суміжних процесів (підготовка порід до виймання і транспортування гірської маси) та інших чинників.

Робочий процес екскаваторів циклічної дії – прямих і зворотних механічних лопат, драглайна (рис. 10.1, а, б, в) передбачує черпання гірської маси (екскавацію), переміщення її до місця розвантаження, саме розвантаження і поворот до вибою. Ці операції здійснюються

послідовно і в сукупності вони складають одиничний цикл, причому на черпання (екскавацію) витрачається в середньому 20–30 % загального часу циклу.

Робочий процес екскаваторів безперервної дії – роторних і ланцюгових багаточерпакових (рис. 10.1, г, д) складається з 212 аналогічних операцій, однак, на відміну від одноковшевих

екскаваторів, операції виконуються паралельно.

Прямі механічні лопати застосовують на відкритих роботах, переважно для відпрацювання розкривного уступу верхнім черпанням; зворотні механічні лопати нижнього черпання застосовують здебільшого в будівництві. У зв’язку з високим зусиллям копання, великою міцністю робочого обладнання і великою кількістю типорозмірів (місткість ковша Е = 0,25...100 м 3 і більше) прямі механічні лопати знайшли успішне застосування для вибирання як м’яких, так і скельних розрихлених порід, з наступним завантаженням їх в засоби транспорту або безпосередньо у відвал.

На сьогодні освоюються нові гідрофіковані екскаватори, які порівняно з канатними механічними лопатами мають меншу металомісткість і більш широкі технологічні можливості.

Драглайни (рис. 10.1, в) мають значно більші робочі параметри, ніж механічні лопати, тому вони забезпечують переміщення гірської маси на більшу відстань. Завдяки гнучкій підвісці робочого органу і достатньо значним зусиллям копання (особливо у потужних драглайнів) вони широко застосовуються для вибирання і перевалки м’яких і розрихлених напівскельних, а інколи і добре розрихлених скельних порід. Драглайни використовують також для проведення траншей, канав, зведення насипів, для вторинної переекскавації порід на відвалах і на допоміжних роботах. Нижнє черпання дає можливість розробляти драглайнами обводнені гірські породи і підводні ділянки.

Невеликі і середні драглайни з ковшем місткістю Е < 10 м 3 інколи використовують для завантаження гірської маси у транспортні засоби, а також для роздільнго виймання корисної копалини. Драглайн також можна використати як грейфер. Зі збільшенням місткості ковша область застосування драглайнів збільшується. Загальним недоліком механічних лопат і драглайнів є переривність (циклічність) їхнього

робочого процесу.

Роторні екскаватори (рис. 10.1, г) використовуються для виймання м’яких, щільних, інколи мерзлих гірських порід. Широкий діапазон модифікацій товщини стружки і висоти вийнятого шару дозволяє застосовувати роторні екскаватори для роздільного виймання. Процес екскавації роторного екскаватора найбільш легко піддається автоматизації. Недоліком роторних екскаваторів є сезонність їхнього застосування, значні динамічні коливання роторної стріли у великих моделей і складність очистки конвеєрних стрічок при екскавації вологих і в’язких порід.

Ланцюгові багаточерпакові екскаватори (рис. 10.1, д), як і роторні, застосовують для виймання м’яких і щільних порід в умовах м’якого клімату. У більшості випадків ці багаточерпакові екскаватори працюють в комплексі з транспортно-відвальними мостами. Зважаючи

на безперервність і безударність завантаження в транспортні посудини, можливе застосування полегшених вагонів (з більш низьким коефіцієнтом тари). До недоліків багаточерпакових екскаваторів слід віднести невеликі зусилля черпання, значне спрацювання черпакового

ланцюга та направляючих і підвищена енергоємкість процесу екскавації.

Одноковшеві завантажувачі (рис. 10.1, ж) використовують для роботи як виймально-навантажувальне, а також транспортне обладнання. Завантажувачі мають невелику масу (в 6...8 разів меншу, ніж у екскаваторів тієї ж місткості ковша), просту конструкцію, високу маневреність і більшу швидкість руху. Ці переваги уможливлюють використання їх для екскавації гірських порід зі складних вибоїв, виконання виймання в інших вибоях і швидке переміщення на безпечні відстані при підготовці кар’єру до вибухових робіт.

Застосування одноковшевих завантажувачів поліпшує економічні

показники підприємства. Їхня вартість і експлуатаційні витрати нижчі,

а продуктивність у вибоях висотою до 3 м вища порівняно з

одноковшевими екскаваторами. До недоліків слід віднести невелике

зусилля натиску на вибій (в моделях малої і середньої місткості) і

невеликі параметри робочого обладнання.

Колісні скрепери (рис. 10.1, з) в основному використовують при розробці м’яких порід. У більш важких умовах завантаження скрепера здійснюється, переважно, з підштовхуванням бульдозером-штовхачем. Скрепери використовуються при виробництві розкривних та добувних робіт, проходженні траншей і спорудженні насипів, зачистці покрівлі пласта корисної копалини, на роботах з рекультивації та ін.

Бульдозер (рис. 10.1, і) – це гусеничний або колісний трактор, обладнаний лемiшем. Як і скрепер, може виконувати виймання, переміщення і складування породи. Робота бульдозера ефективна при розробці м’яких ґрунтів і переміщенні їх на невеликі відстані (до 80...100 м).

Шнеко-бурові машини (рис. 10.1, к) застосовують для виймання горизонтальних, пологих і похилих (до 12.. 15) тонких пластів (менше 2...2,5 м) корисної копалини без вилучення вміщуючих порiд напівпідземним способом.