Транспортирование горной массы рельсовым, безрельсовым и конвейерным оборудованием

Самоходное оборудование на погрузке и доставке руды используют как безрельсовое, так и рельсовое. Безрельсовое принято называть самоходным оборудованием.

На подземных рудниках его применяют с тридцатых годов. При разработке мощных и средней мощности залежей крепких руд оно во многих случаях оказывается более рациональным по сравнению с другими имеющимися видами оборудования.

Используют в основном следующие машины или комплексы: 1) погрузочно-доставочиые машины; 2) погрузочные (или погру- зочно-доставочные, используемые как погрузчики) машины в комплексе с автосамосвалами; 3) экскаваторы в комплексе с ав­тосамосвалами, а также бульдозерами или легкими погрузочно- доставочными машинами для зачистки дорог и почвы очистных камер; 4) бульдозеры; 5) самоходные скреперные грузчики; 6) са­моходные вагоны.

Самоходное оборудование применяют в следующих случаях:

1) при отработке пологих и наклонных залежей с естествен­ным поддержанием очистного пространства; самоходное оборудо­вание работает в очистном пространстве на почве залежи или слоя;

2) на этажном горизонте или на подэтажах при самотечном выпуске руды из очистного пространства — донном или торцевом;

при отработке блока горизонтальными (или слабонаклонны­ми) слоями; самоходное оборудование работает в слоевых очист­ных выработках или на закладочном массиве.

Самоходные машины выпускают на пневмошинном и реже на гусеничном ходу с дизельным, электрическим или пневматическим приводом.

В табл. У.З приведен ряд самоходных машин для погрузки и доставки руды и транспортирования людей и материалов. При до­ставке руды самоходным оборудованием обычно перевозят в ав­томашинах людей и материалы.

Основными особенностями современных мощных самоходных машин являются универсальность (возможность выполнения не­скольких основных и вспомогательных функций, например погруз­ка и доставка руды, доставка материалов, зачистка дорог и т. п.), лневмошинный ход и дизельный привод.

Гусеничному ходу свойственны малая маневренность, частые поломки, большие ремонтные расходы. Начиная с шестидесятых годов преимущественное применение у погрузочных машин полу­чает пневмоколесный ход, позволивший (при дизельном приводе) намного увеличить скорость и маневренность, обслуживать в те­чение смены несколько забоев. Это же относится к буровым ка­реткам и различным самоходным машинам вспомогательного на­значения.

Транспортные машины для перевозки руды (автосамосвалы, вагоны) уже с первых образцов выполняются на пневмоколесном ходу.

Привод. Преобладающее и все более широкое применение име­ет дизельный привод (как автономный), хотя он и требует очист­ки выхлопных газов и увеличения расхода воздуха для провет­ривания выработок. Электрический привод получает энергию через кабель. Кабель наматывается на барабан, установленный на самоходной машине. Наличие кабеля значительно снижает скорость и маневренность, вызывает простои машины из-за его порывов.

Пневматический привод питается через шланг, что еще больше снижает скорость машин и безопасность труда. Кроме того, к. п. д. пневматических машин относительно невысок. Поэтому пневмати­ческий привод используют лишь для машин легкого класса с не­большим радиусом действия.

Если будут созданы достаточно экономичные малогабаритные аккумуляторные батареи большой емкости, то автономный элек­трический привод может оказаться предпочтительнее. Пока же электрический привод применяют, как правило, при ограниченном радиусе действия машин.

Очистка выхлопных газов дизельного привода. Газоочистители для очистки выхлопных газов применяют каталитические и жид­костные, устанавливают их на самих машинах. Наиболее распро­странены каталитические, они действуют по принципу окисления горючих составляющих выхлопных газов. В жидкостных отделяют вредные примеси путем пропуска выхлопных газов через воду (или, реже, через химические растворы — обычно 5—10%-ный рас­твор двууглекислой соды).

Для мощных погрузочно-доставочных и транспортных машин применяют двух- и трехступенчатую комбинированную очистку: 1) в каталитических платиновых нейтрализаторах; 2) промывка в жидкостном скруббере, фильтрация газов путем пропуска их через горную массу в кузове.

При работе дизельных машин необходимо помимо обычного количества воздуха для проветривания подавать дополнительно по действующим нормам 5 м³/мин на 1 л. с. мощности дизельного двигателя. Контроль рудничной атмосферы обязателен каждые сутки, а лабораторный анализ.выхлопных газов от каждой маши­ны— обычно через день (как, например, па рудниках Джезказган­ского комбината). Если санитарная норма пе выполняется, ма­шину снимают с эксплуатации до исправления газоочистительной системы.

Применение самоходных погрузочных машин. Типы машин.

Рабочий орган в основном ковшовый или в виде нагребающих ры­чагов.

При крепкой руде первоначально наиболее широко применяли машины с нагребающими рычагами па гусеничном ходу, но теперь их используют преимущественно при мягких рудах или на проход­ческих работах, а на смену им пришли ковшовые пневмоколесные. При мягких рудах и небольшой мощности залежей применяют также барабаино-лопастные погрузочные машины.

Ковшовые пневмоколесные погрузчики па зарубежных рудни­ках применяются дизельные с ковшом емкостью 1—4,6 м³ (табл. У.4) для погрузки автосамосвалов. Имеют небольшие раз­меры, высокую скорость (до 45 км/ч) и маневренность. Значитель­ные их масса (до 20 т) и мощность (до 260 л. с.) обеспечивают удовлетворительное внедрение и заполнение ковша даже на круп нокусковой абразивной руде. Производительность при емкости ковша 2—3 м³ достигает 1200—1800 т/смену.

Эти же погрузчики применяют для зачистки и профилирования почвы выработок и подземных дорог.

Погрузочные машины с загребающими рычагами. Наиболее распрост^чены отечественные электрические погрузочные машины

Рис. У.15. Погрузочные маши­ны с нагребающими рычагами:

а — ПНБ-ЭДЗ 6 — ДжОЙ-14; 1 -

приемная плнта; 2 — нагребающие рычаги; 3 — скребковый конвейер

серий ПНБ и зарубежные фирмы «Джой» (США) непрерывного действия на гусеничном ходу с парными загребающими рычагами и со скребковым конвейером (рис. У.15).

Можно выделить в основном два типоразмера этих машин: 1) среднего класса массой 18—22 т с установленной мощно­стью электродвигателей 80—90 кВт (ПНБ-3 и 18-НР фирмы «Джой»);

2) тяжелого класса массой 27—30 т с установленной мощно­стью электродвигателей 230 кВт (ПНБ-4 и 19НР-2 фирмы «Джой»).

Машины среднего класса могут работать в выработках неболь­шого сечения (не менее 4x3 м) и используются ие только на очистных, но и на подготовительных работах. Они хорошо рабо­тают, если наличие кусков крупнее 400 мм не превышает 5—6% по весу, а куски крупнее 600 мм предварительно раздраб- ливают. Производительность машины изменяется от 200 до 900 т/смену; большие значения — при хорошем дроблении руды, ширине выработки 4—5 м, самотечном поступлении в нее руды.

Тяжелые машины этого типа используются для погрузки руды в очистном пространстве пологих залежей при крупности руды до 600—800 мм. Производительность машины 400—1500 т/смену.

Машинам с загребающими рычагами свойственны высокая стоимость, частые поломки нагребающих рычагов и конвейеров при крепкой руде, а также гусениц, сложность обслуживания и ремонта. Использование их целесообразно преимущественно при мягкой руде и па подготовительных работах.

Применение погрузочно-доставочных машин (ПДМ). Типы ПДМ. В качестве ПДМ могут использоваться ковшовые колесные погрузчики. Но более распространены специализированные ПДМ (табл. У.5). Привод их дизельный, а для легких машин пневмати­ческий. Типы машин следующие (рис. У.16):

1) ковшовые ПДМ — перевозят породу в ковше на весу, при необходимости могут погружать ее в автосамосвалы;

2) бункерные ПДМ — с ковшовым погрузочным органом и ак­кумулирующим устройством — бункером;

3) с совмещенным ковшом-бункером — ковш опирается на ко­леса, машина не может использоваться для погрузки автосамо­свалов.

Ковшовые погрузочно-доставочные машины вытеснили скрепер­ную доставку руды на многих рудниках Канады, Австралии, США и других стран и внедряются на отечественных рудниках. Это — отечественные машины ПД-8 (рис. У.17) и зарубежные машины серий СТ (см. рис. У.17), ГСТ, «Эймко», «Фандрома» (см. рис. У.17), «Вабко». Машины серии ПД и фирмы «Вагнер» — ди­зельные, имеют фронтальный ковшовый механизм.

Ковшовые ПДМ бывают легкие с полезной емкостью ковша до 2—3 т, среднего веса — 4—б т и тяжелые — 7—8 т и больше. На 1 т полезного груза приходится около 3 т собственного веса средних и тяжелых машин. На 1 т веса машины требуется мощ­ность около 10 л. с.

Для машин с ковшом емкостью от 1 до 5,6 м³ минимальная ширина доставочной выработки составляет соответственно от 2,4 до 4,9 м, а высота —от 2,4 до 2,75 м.

При зачерпывании руды с почвы выработки ковш движется под действием напорного усилия машины (около 20 т для ПДМ мощ­ностью 200 л. е.). Чтобы увеличить усилие, на некоторых рудни­ках, в частности на рудниках Ачисайского комбината, ниши для работы машин проходят с уклоном вниз около 10°.

Почву постоянных мест погрузки руды, например заездов при донном выпуске, можно покрывать бетоном или железобетоном.

Машины с ковшом емкостью более 3 м³ удовлетворительно работают и при крупнокусковой абразивной руде. В выработках достаточного сечения они имеют преимущества перед другим са­моходным оборудованием при отвозке на расстояние 150—400 м. Машины с ковшом 4—7 м³ применяются и при большем расстоя­нии, например-—до 500 м на Шведском железном руднике «Грен- гесберг» и до 1000 м на рудниках США.

При больших расстояниях перевозки эти машины, имеющие вы­соту погрузки до 3900 мм, применяют в комплексе с автосамосва- лами грузоподъемностью 15—40 т. Производительность машины с ковшом 3,8 м³ в комплексе с двумя автосамосвалами грузоподъ­емностью по 25 т составляет более 800 т/смену при отвозке на 1 км. На загрузку автосамосвала машиной ПДМ с ковшом 4 м³ затрачивают 2,5—3 мин, а при ковше 2 м³ — 6—7 минут.

ПДМ с ковшом до 3—4 м³ используют также на вспомогатель­ных работах по зачистке почвы камер, прокладке и очистке дорог, сгребанию горной массы в навал.

Для снижения (примерно в 2 раза) износа колесных покрышек одевают на них цепи. Последние требуют тщательного ежесмен­ного осмотра п не дают возможности использовать прижимные ролики, с помощью которых увеличивают усилие при врезании ковша в навал руды.

Ковшовым ПДМ свойственны универсальность, хорошие ходо­вые качества, надежность работы при различной крепости руды.

При самотечном выпуске руды в погрузочную выработку боль­шое усилие внедрения ковша позволяет машине ликвидировать часть зависаний руды без взрывных работ. Внутрисмепное дроб­ление негабаритных кусков устраняют путем доставки их в сво­бодную выработку для взрывания в междусменный перерыв.

Применение экскаваторов. Экскаваторы (электрические) для погрузки руды при отработке пологих залежей с открытым очист­ным пространством применяют с ковшом емкостью 1—2 м³ в комп­лексе с автосамосвалами и бульдозерами. Для стесненных условий выпускают экскаваторы с укороченной стрелой и рукоятью по ти­пу экскаваторов шведской фирмой «Ландсверк».

Электрические экскаваторы ЭП-1А с ковшом 1 м³, изготовляе­мые Костромским экскаваторным заводом, погружают руду в ав­тосамосвалы в выработках высотой 6 м и более (рис. У.20). Ис­пользуются на рудниках Джезказганского комбината при коэффи­циенте крепости руды 12—14; производительность экскаватора до 700 т/смену.

Экскаватор с однокубовым ковшом погружает 20-тонную авто­машину за 2,5—3 мин (как и ПДМ с ковшом 4 м³, у которой про­должительнее маневры).

Применять экскаваторы целесообразно главным образом в ка­мерах с широким фронтом работ, где не требуются большие пере­гоны экскаватора. На зачистке дорог и сгребании руды в навал используются бульдозеры (лучше — пневмоколесные), погрузчики или ПДМ среднего по мощности класса, например ЛК-1, как это практикуют на Джезказганском комбинате.

Применение самоходного оборудования для доставки и транс­портирования руды. Типы машин. Это — автосамосвалы и пневмо­колесные самоходные вагоны. Нагружают их погрузочными или ковшовыми погрузочно-доставочными машинами, экскаваторами или вибропитателями.

Первоначально для отвозки руды из забоя применяли преиму­щественно самоходные вагоны. Теперь они используются главным образом при мягких рудах. С шестидесятых годов их начали вы­теснять автосамосвалы.

Автосамосвалы применяют для отвозки рудной массы на рас­стояние 300—1000 м до рудоспусков или других пунктов перегруз­ки на рельсовый транспорт, но все чаще используют их как основ­ной вид транспорта на несколько километров. (При большом рас­стоянии доставка и транспорт как бы совмещаются).

Используют и специализированные автосамосвалы с шарнир­ным соединением кузова грузоподъемностью до 40—50 т (табл. У.7). Они обладают относительно малой высотой, большой маневренностью, пониженными требованиями к качеству дорог, так как состоят из двух шарнирно соединенных частей. Оборудо­ваны дизельными двигателями мощностью 125—500 л. с. с катали­тической и мокрой очисткой выхлопных газов. Кузов обычно опро­кидной (рис. У.21) и реже—• телескопический, сдвигающийся. Ис­пользуют также самосвалы с жесткой базой грузоподъемностью до 60—80 т, но они приемлемы лишь при большом сечении выработок.

Применение бульдозеров. Бульдозеры (табл. У.10) применяют для доставки руды в расположенные поблизости рудоспуски, а также для вспомогательных целей: зачистки забоев перед бурени­ем, сооружения и обслуживания подземных дорог, сгребания ру­ды в навал для последующей погрузки экскаваторами. (Примене­ние ковшовых погрузчиков и погрузочно-доставочных машин ис­ключает надобность в бульдозерах для вспомогательных целей.)

Бульдозеры бывают дизельные и электрические; ход — колес­ный или гусеничный; последний применяют все реже, так как гу­сеницы снижают маневренность и разбивают дороги.

На Джезказганских рудниках применяют дизельные и электри­ческие гусеничные бульдозеры собственного производства на базе тракторов общего назначения

Улучшение условий труда, автоматизация и дистанционное управление самоходными машинами. Помимо газоочистки и про­ветривания при дизельном оборудовании, работают над устране­нием вредного воздействия сотрясений и вибрации на обслужива­ющий машины персонал. Основное здесь: улучшение дорог; уста­новление пределов скорости движения в зависимости от состояния дороги; совершенствование конструкций амортизирующих сидений; разработка технических методов надзора и контроля за параметра­ми вибронагрузок на водителей.

В ГДР создан прибор, который показывает величину ускорения колебательного движения; в соответствии с показаниями прибора водитель может уменьшить скорость.

Радикальное улучшение условий "труда и повышение про­изводительности достигаются при автоматическом и дистанционном управлении. Осуществить это, конечно, сложнее, чем на стацио­нарных и нолустационарных установках, но некоторые результаты уже получены.

ВЫПУСК И ДОСТАВКА РУДЫ ПИТАТЕЛЯМИ И КОНВЕЙЕРАМИ

Питатели (конвейеры длиной до 8—10 м) применя­ют при взрывной отбойке руды для следующих целей:

1) для донного выпуска руды в вагон, автосамосвал, рудоспуск, на конвейер или в скреперный штрек; 2) для торцевого выпуска руды на конвейер; 3) вместо люка для погрузки руды из рудо­спусков в вагон.

Используются главным образом вибрационные питатели (плас­тинчатые питатели в связи с громоздкостью и металлоемкостью не получили применения). Испытывают плунжерные питатели ПРУ.

Вибрационные питатели (вибропитатели). Удельный объем до­ставки руды вибропитателями продолжает существенно возрас­тать, особенно в черной металлургии. Характеристика вибропита­телей дана в табл. V. 12. Под действием вибрации насыпные ма­териалы получают свойство текучести, так как в них уменьшается внутреннее сопротивление.

Колебания лотка бывают направленные, подбрасывающие материал в направлении перемещения, и ненаправленные.

В установках с ненаправленными колебаниями угол наклона лотка составляет от 12—15 до 17° при погрузке в вагоны и на грохот {в этих случаях надо останавливать поток быстро) и до 22—24° при подаче руды в рудоспуски. Чем больше наклон, тем выше производительность, по при наклоне более 24° возможно самопроизвольное скатывание крупных кусков руды. Для ликвида­ции зависаний требуются для подхода к ним специальные выработ­ки, проходка которых трудоемка и которые ослабляют основание блока.

Питатели с ненаправленными колебаниями удерживаются в выработках канатами. Они разделяются на виброплощадки — с ко­лебанием металлической платформы как жесткой конструкции (более распространенные) и виброленты — с волнообразными ко­лебаниями металлического листа против хода разгрузки.

Привод вибратора первоначально использовали электрический, при этом двигатель устанавливали на неподвижном основании.

Конвейеры широко применяются при механической отбойке руд и сравнительно редко при взрывной отбойке.

При механической отбойке используют конвейеры ленточные и скребковые.

Калийные соли и марганцевые руды доставляют ленточными конвейерами шириной 500—1000 мм. Так, в Никопольском марган­цевом бассейне применяют в забое конвейеры КЛЗС с шириной ленты 500 мм, длиной до 40 м; мощность двигателя 5,5 кВт; про­изводительность 125 т/ч. Далее по штреку доставляют руду кон­вейером Л-65 с шириной ленты 650 мм, длиной до 335 м; мощность двигателя 34 кВт; производительность 180 т/ч.

При взрывной отбойке конвейеры применяют главным образом вибрационные, реже скребковые н ленточные, испытываются лен-

Рис. У.29. Виброконвейер самоуравновешивающийся: /— приводная секция; 2 — основные секции; 3 — загрузочная секция; 4 — дебаланс; 5 — от­верстия для просыпания мелкой руды па нижний лоток

точно-тележные (пластинчатые испытывались, но применения не получили).

Вибрационные конвейеры (табл. У.13) загружаются вибропи­тателями— одним питателем с торца при торцевом выпуске (см. рис. У.28) или несколькими с боков при донном выпуске — и до­ставляют руду в рудоспуск.

Все они имеют направленные колебания, собираются из секций длиной по 1,5—2 м; привод один для всего конвейера или, реже, индивидуальные приводы для каждой секции.

Самоуравннвающийся вибрационный конвейер (рис. У.29) раз­работан и внедрен на Зыряновском свинцовом комбинате. Кон­вейер не крепится к почве выработки; состоит из двух лотков (верхнего и нижнего), синхронно колеблющихся в противополож­ных направлениях (см. рис. У.29). Руду подают на верхний лоток, а на нижний поступает более мелкая руда через отверстие в нача­ле верхнего лотка. Из этого отверстия, в конце его, слегка высту­пает штырь, снижающий возможность заклинивания кусков руды. По сравнению с однолотковым вибрационным конвейером затра­ты на монтаж снижаются в 2 раза и почти во столько же раз воз­растает производительность. Однако равномерная загрузка обоих лотков не всегда обеспечивается.

Скребковые конвейеры могут работать под завалом. Использу­ют их преимущественно при малой н средней крепости руды для доставки к рудоспуску непосредственно из-под выпускных отвер­стий, а также по аккумулирующим выработкам. При большой длине аккумулирующей выработки (от 50 м и более) устанавли­вают последовательно 2—3 конвейера. Скребковыми конвейерами доставляют руду также по очистному пространству вдоль забоя в маломощных пологих залежах (рис. У.30).

Конвейеры бывают двух- и трехцепные, чаще с верхней рабочей ветвью, тогда скребки движутся по металлическому лотку, под которым проходит холостая ветвь.

Ленточные конвейеры загружаются вибропитателями. Конвей­еры обычного типа удовлетворительно (т. е. без интенсивного изно­са) работают при крупности руды не более 200 мм. Поэтому ими доставляют лишь сравнительно мягкие руды, отбитые механиче­скими способами, а при крепкой руде используют только на транс­порте или подъеме с предварительным пропуском руды через ме­ханическую дробилку с измельчением до минус 100—200 мм.

На доставке взорванной руды ленточные конвейеры обычного типа применяют главным образом в аккумулирующих выработках при крупности руды до 200—300 мм, ширине ленты около 1 м; ско­рость доставки 1—1,5 м/с.

Сравнительная оценка конвейерной доставки руды. Достоинст­ва: высокая производительность; независимость производительно­сти от расстояния доставки, что дает возможность сократить чис­ло рудоспусков и пунктов перегрузки; относительно небольшое (4—6 м²) сечение конвейерных выработок; непрерывная работа; благоприятные условия для автоматизации работ.

Однако конвейеры вибрационные и ленточные нуждаются в до­полнительных машинах или устройствах для загрузки; конвейеры скребковые и обычной конструкции (ленточные) надежно работа­ют лишь при малой и средней крепости руды; требуются повышен­ные монтажные расходы; конвейер загромождает выработку, что затрудняет механизацию вспомогательных работ.

Область применения конвейерной доставки руды. Конвейеры скребковые и обычной конструкции ленточные наиболее эффек­тивно используются при механической отбойке руды. Скребковые конвейеры применяют также в аккумулирующих выработках и в маломощных пологих залежах.

Конвейеры вибрационные целесообразно применять в комплек­се с вибропитателями в условиях, благоприятных для применения этих питателей.