§ 3. Транспортные способы проведения траншей

При транспортных способах проведения траншей породу переме­щают с помощью железнодорожного, автомобильного, конвейерного или комбинированного транспорта. Выемку породы ведут механиче­скими лопатами, реже драглайнами и многоковшовыми экскавато­рами сплошным забоем на полное сечение траншеи или послойно.

Транспортные способы прове­дения траншей могут применять­ся в любых горно-геологических условиях. Однако необходимость использования транспорта удоро­жает стоимость проходки тран­шей и снижает производительность экскаваторов по сравнению с бес­транспортными способами проведе­ния траншей.

Рис. 158. Схемы проведения траншей сплошным забоем механической ло­патой с нижней погрузкой при же­лезнодорожном транспорте.

В зависимости от типа приме­няемых экскаваторов и способа экс­кавации различают следующие транспортные способы проведения траншей: сплошным забоем меха­нической лопатой с нижней по­грузкой; сплошным забоем меха­нической лопатой с верхней по­грузкой; сплошное проведение ме­ханической лопатой; сплошным за­боем драглайном; сплошным забоем многоковшовыми экскаваторами.

Проведение траншей сплошным забоем м е х лопатой с нижней погрузкой в средсва железнодорожного транспорта обычно применяют при разработке скальных пород с использова­нием железнодорожного транспорта и экскаваторов с неудлиненным рабочим оборудованием. При этом способе железнодорожные пути располагают на подошве траншеи и доводят их до забоя. Так как экскаватор в забое траншеи может загрузить только один думпкар, составы перед погрузкой расформировывают и подают к экскаватору по одному вагону. Для этого на расстоянии 50—200 м от забоя тран-

шеи устраивают выставочный тупик (рис. 158, а), который служит для размещения груженых думпкаров и формирования их в составы. По мере продвижения экскаватора выставочный тупик переносят ближе к забою траншеи.

Организация работы транспорта при этом способе следующая. Порожний состав подают к экскаватору думпкарами вперед. После загрузки заднего думпкара состав отводят к выставочному тупику, на котором оставляют груженый вагон. Затем к экскаватору подают следующий думпкар, и операции повторяют. После загрузки по­следнего думпкара прицепляют груженые вагоны, и состав выводят из траншеи.

Сложные маневры транспорта в траншее вызывают значительные простои экскаватора в ожидании порожняка, что снижает его про­изводительность по сравнению с работой в боковом забое на 40—50%.

о 6

Рис. 159. Схемы к определению ширины траншеи при проведении сплошным забоем с нижней погрузкой в думпкары.

Для уменьшения простоев экскаватора иногда применяют схему проходки с двумя тупиками в забое траншеи (рис. 158, б). В этом случае во время смены думпкаров в одном тупике экскаватор загру­жает думпкар, поданный в другой тупик. При такой схеме произво­дительность экскаватора несколько повышается, но значительно уве­личивается объем путевых и маневровых работ, возрастает ширина траншеи и ее объем.

Для увеличения скорости проведения траншеи ширину ее обычно принимают минимальной из условия размещения проходческого об­орудования. Минимальная ширина траншеи понизу при одном по­грузочном тупике (рис. 159, а)

b_mia = R_K + m+l_min + l_T – 0,5l'_T, м, (178)

где R_к — радиус вращения кузова экскаватора, м;

т — минимальный зазор между кузовом экскаватора и ниж­ней бровкой борта

траншеи (0,4—0,6), м;

l_min — минимальное расстояние между осями экскаватора и же­лезнодорожного

пути, м;

1_Т — ширина транспортной полосы (при электровозной тяге в нее входит

также полоса, отводимая для установки опор контактной сети), м;

1'_т — ширина земляного полотна пути, м.

Для экскаваторов типа ЭКГ-4 и стандартных думпкаров b_min = 18 ÷ 22 м. При использовании экскаваторов ЭГК-8 минимальная ширина траншеи возрастает до 26 м.

При погрузке на два тупика (рис. 159, б) минимальная ширина траншеи понизу

b_min = 2(l_min+l_T-0,5l'_т), м. (179)

В этом случае для экскаватора ЭКГ-4 b_min = 25 м.

Проведение траншей сплошным забоем м е ­ханической лопатой с нижней погрузкой

Рис. 160. Схемы подачи автосамосвалов под погрузку в забой

траншеи.

в автосамосвалы позволяет значительно улучшить покаг затели проходческих работ. Сокращается время простоев экскава­торов в ожидании порожняка, возможно сокращение времени рабо­чего цикла экскаватора за счет уменьшения угла поворота экскава­тора на погрузку. Производительность экскаватора в этом случае обычно составляет 80—90% производительности его при работе в боковом забое.

Применение автотранспорта для проведения траншей целесооб­разно даже тогда, когда он не является основным видом карьерного транспорта. При этом автосамосвалы могут применяться в комбина­ции с железнодорожным или другими видами транспорта.

При автомобильном транспорте применяют следующие схемы подачи автосамосвалов в забой траншеи под погрузку: кольцевую, тупиковую и тупиковую с нишами.

При кольцевой схеме подачи автосамосвалов под погрузку (рис. 160, а) достигается наиболее высокая производительность эк­скаваторов (коэффициент использования составляет 0,75—0,90) и авто­транспорта, но вместе с этим несколько увеличивается ширина тран-

шеи и, следовательно, объем проходческих работ. Минимальная ширина дна траншеи при этой схеме

b_min = 2(R_a + 0,5b_a + m), м, (180)

где R_a — минимальный радиус поворота автосамосвала, м;

b_a — ширина кузова автосамосвала, м;

т — минимальный зазор между автосамосвалом и нижней бровкой

траншеи (0,4—0,6), м.

П ри использовании автосамосвалов с минимальным радиусом поворота 11—12 м ширина траншеи понизу должна быть не менее 25-27 м.

Несмотря на увеличение объема траншеи, стоимость проходческих работ в результате высокой производительности экскаваторов и ав­тосамосвалов при коль­цевой схеме наименьшая.

Рис.161. Схема проведения траншеи механи­ческой лопатой с верхней погрузкой.

При тупиковой схеме подачи автосамосвалов под погрузку (рис. 160, б) коэффициент использова­ния экскаваторов сни­жается до 0,5—0,8, но уменьшается ширина тран­шей, что позволяет увели­чить скорость ее проведе­ния. Для автосамосвалов с радиусом поворота 11 — 12 м минимальная ширина дна траншеи при этой схеме составляет 20—22 м и определяется по формуле

b_min = R_a + 0,5b_a + 0,5l_a + 2m, (181)

где l_a — длина автосамосвала, м.

При необходимости проведения более узких траншей (15—17 м) в бортах траншеи через каждые 50—60 м устраивают ниши для разво­рота автомашин (рис. 160, в). Из-за сложности проходческих работ эту схему применяют в редких случаях.

К основным преимуществам проведения траншеи сплошным за­боем механическими лопатами с нижней погрузкой относят: возмож­ность проведения траншеи сразу на полное сечение, что позволяет в отдельных случаях начать вскрышные или добычные работы до окончания проходческих работ; возможность использования экс­каваторов с нормальными рабочими параметрами; взаимозаменя­емость проходческого и эксплуатационного оборудования.

Недостатками этого способа проведения траншей являются: большой объем маневров и стгутезых работ при железнодорожном транспорте, что снижает производительность экскаваторов; слож­ность размещения оборудования в траншее.

Несмотря на указанные недостатки, этот способ является основ­ным при проведении траншей в скальных породах.

Проведение транше й сплошным забоем м е ­ханической лопатой с верхней погрузкой (рис. 161) применяется при наличии механических лопат с удлинен­ным рабочим оборудованием и железнодорожном, реже автомобильном или конвейерном транспорте.

Преимуществом проведения траншей этим способом является нормальное обеспечение экскаватора порожняком, что позволяет значительно повысить его производительность и увеличить скорость проведения траншеи. При железнодорожном транспорте этот способ обычно является наиболее рациональным.

Размеры поперечного сечения траншеи при верхней погрузке зависят от рабочих параметров экскаваторов, размеров транспорт­ных сосудов и физико-механических свойств пород.

Максимально возможная глубина траншеи Н_тах определяется из условия

H_max ≤ H_p._max – h_t – h₃, м, (182)

где Н_р._мах — максимальная высота разгрузки экскаватора, м;

h_T — высота транспортного сосуда от кровли уступа, м;

h₃ — безопасный зазор между открытым днищем ковша и верхней кромкой

стрелы экска­ватора иногда увеличивают до 55—60°.

Максимальная глубина траншеи при применении экскаваторов ЭВГ-4 составляет 12 м, при экскаваторах ЭВГ-6 18 м.

Наибольшая ширина траншеи понизу зависит от величины ра­диуса черпания экскаватора на уровне стояния Л_ч. _у и определяется по формуле

b_max = 2R_ч.у., м (183)

Она составляет 22 м для экскаватора ЭВГ-4 и 27,2 м — для ЭВГ-6. Наибольшая ширина траншеи понизу должна удовлетворять также условию

b_max≤ 2(R_p-Hctgα – c - 0,5d), м, (184)

где R_p — радиус разгрузки при фактической высоте разгрузки, м;

Н — глубина траншеи, м;

α — угол откоса борта траншеи, град;

с — безопасное расстояние от верхней бровки уступа до транс­портной полосы

(2,5—3), м;

d — ширина транспортной полосы, м.

Наименьшая ширина траншеи понизу зависит от размеров экс­каваторов и определяется по формуле

b_min = 2(R_K + m), м (185)

где R_K — радиус вращения кузова экскаватора, м;

т - минимальный зазор между кузовом экскаватора и ниж­ней бровкой борта траншеи (0,5—1), м.

Н аименьшая ширина траншеи понизу для экскаваторов ЭВГ-4 составляет 15—16 м, для ЭВГ-6 21-22 м.

Рис. 162. Схема послойной проходки траншеи.

Послойную п р о­ ходку траншейприменяют при использо­вании карьерных механи­ческих лопат для верхней погрузки в средства же­лезнодорожного транс­порта.

Рис.163. Схема проведения траншеи роторным экскаватором с по­грузкой в думпкары.

Поперечное сечение траншеи при этом способе по высоте и ширине делят на ряд отдельных заходок, которые последовательно отрабаты­вают экскаватором (рис. 162). Сначала экскаватор отрабатывает заходку i, производя погрузку составов, расположенных на пути А.

После отработки первой заходки на всю длину траншеи рельсовый путь переносят из положения Л в положение Б на подошву прой­денной заходки, и экскаватор отрабатывает заходку 2. Остальные заходки 3, 4 отрабатывают аналогично.

При скоростной проходке траншеи одновременно в работе могут находиться несколько экскаваторов, каждый из которых отрабатывает

отдельную ваходку и производит погрузку на отдельный железнодо­рожный путь.

Высота каждого слоя h_1, h₂ , h₃ определяется рабочими парамет­рами экскаватора. При железнодорожном транспорте максимальная высота слоя для экскаватора ЭКГ-4 составляет 3—3,2 м, для ЭКГ-8 4,5—4,7 м. Траншеи глубиной 10 м экскаватором ЭКГ-4 обычно про­ходят в четыре слоя.

При послойной проходке траншей использование экскаваторов приближается к их использованию в боковом забое, значительно по­вышается скорость проведения траншей. Однако наряду с этим в несколько раз увеличивается объем путевых работ и повышается с тоимость проходки траншей.

Проведение траншей сплошным забоем драглайном с погруз­кой в средства транс­порта обычно применяется в мягких породах, разрабатываемых без применения буровзрывных ра­бот. Драглайны с емкостью ковша 3—6 м³ можно применять также в хорошо разрыхленных взрывом полу скальных породах.

Рис. 164. Схема проведения траншеи цепным экскаватором с нижним чер­панием с погрузкой в думпкары.

Большие, по сравнению с меха­ническими лопатами, рабочие пара­метры драглайнов позволяют про­водить сплошным забоем траншеи значительной глубины в сухих и обводненных породах без предва­рительного их осушения. Недостат­ком этого способа проведения траншей является увеличение продол­жительности рабочего цикла экс­каватора из-за необходимости наводки ковша над транспортным со­судом.

Траншею проводят торцовым, реже боковым забоем. Преимуще­ством торцового забоя является большая ширина траншеи (до 1,8 R_{ч мах}), меньший угол поворота экскаватора при разгрузке, возмож­ность проведения траншей с крутыми откосами их бортов. При работе боковым забоем породу можно перемещать на большее расстояние от оси траншеи.

Проведение траншей многоковшовыми экскаваторами применяют в мягких породах на тех карье­рах, где эти экскаваторы являются основным вскрышным или добычным оборудованием.

Для проведения траншей обычно используют роторные экскава­торы (рис. 163), реже цепные на гусеничном ходу с нижним черпа­нием (рис. 164).

При проходке траншей многоковшовыми экскаваторами породу грузят в думпкары или на ленточные конвейеры. В отдельных слу­чаях используют консольные отвалообразователи или транспортно-отвальные мосты.