Механизированная погрузка породы в подземных горизонтальных выработках

23.12.2016

Скреперная погрузка и уборка породы. Скреперные установки (скреперные грузчики) на горных предприятиях применяют сравнительно редко в связи с их невысокой производительностью, однако на горноразведочных работах, особенно при проведении выработок небольших размеров, скреперная погрузка породы является целесообразной.
В условиях производства горноразведочных выработок применение скреперов для погрузки или уборки породы определяется следующим: 1) небольшой мощностью, массой и габаритами оборудования; 2) возможностью погрузки породы в выработках небольшого сечения; 3) возможностью транспортировки породы из выработок относительно небольшой длины; 4) простотой оборудования и возможностью изготовления его (за исключением скреперных лебедок и приводов) на месте производства работ.
Механизированная погрузка породы в подземных горизонтальных выработках

Скреперная установка (рис. 48) состоит из лебедки 4, скрепера 2, полка 5, головного и хвостового канатов 3 и блока 1.
Характеристика электрических скреперных лебедок, применяемых при горноразведочных работах, приведена в табл. 21.
Скреперы изготовляют двух видов — ящечные (рис. 49, а) и гребковые (рис. 49,б). Первые целесообразно применять для погрузки некрепких или мелкодробленых пород, вторые для крупнокусковых пород.
Механизированная погрузка породы в подземных горизонтальных выработках
Механизированная погрузка породы в подземных горизонтальных выработках

При проведении горных выработок применяют небольшие скреперы емкостью 0,1—0,3 м3 и более. Скреперные погрузочные полки изготовляют передвижными (на колесно-рельсовом ходу) или стационарными, сооружаемыми из дерева непосредственно в горной выработке. Для погрузки породы скреперную установку монтируют в проводимой выработке в конце рельсового пути в нескольких метрах от забоя. В забое над развалом породы укрепляют скреперный блок. После установки вагонетки под полок приступают к скреперованию. В тех случаях, когда ширина забоя значительно больше ширины скрепера, скреперный блок для уборки всей породы необходимо перевешивать. Из торцовой части и углов забоя породу приходится перелопачивать вручную на «скреперную дорожку» в зону действия скрепера. В связи с тем, что расстояние скреперования, определяемое длиной канатов, может быть значительным, скреперные полки передвигают не после каждого проходческого цикла, а при подвигании забоя на 20—40 м, предварительно наращивая рельсовый путь. Стационарные полки сооружают на несколько больших, чем передвижные, расстояниях, однако следует иметь в виду, что с увеличением длины скреперования производительность погрузки снижается.
Производительность скреперной погрузки породы зависит от емкости скрепера, а также от емкости и режима замены вагонеток, в которые погружается порода. С учетом изложенного производительность скреперной погрузки определяют по формуле
Механизированная погрузка породы в подземных горизонтальных выработках

где Qв — емкость вагонетки, м3;
qc — емкость скрепера, м3;
L — длина откатки вагонетки, м;
vср — средняя скорость откатки, м/с (при ручной 0,6—1 м/с, при электровозной 1,5—2 м/с);
tс — продолжительность одного цикла скреперования, с (зависит от длины скреперования и скорости перемещения скрепера при рабочем и холостом ходе). Порода при погрузке перемещается скреперами по выработке на расстояние, измеряемое десятками метров. Эта особенность позволяет исключать из процесса проведения выработок небольшой длины самостоятельную операцию транспортировки. С помощью скреперов может осуществляться уборка породы из выработок небольшой длины и выдача ее к устью этих выработок. Если устье проводимой выработки выходит на поверхность, то выдаваемая скрепером порода может разгружаться непосредственно в отвал. В тех случаях, когда выработка не имеет непосредственного выхода на земную поверхность, порода доставляется скрепером до другой, ранее пройденной выработки (например, восстающего, шурфа или штрека).
Если скреперная установка работает без перерывов, связанных с заменой груженых вагонеток на порожние (порода скреперуется в отвал или в восстающий), то ее производительность определяют по формуле
Механизированная погрузка породы в подземных горизонтальных выработках

где ψ1 — коэффициент наполнения скрепера (0,5—0,8);
ψ2 — коэффициент использования скреперной установки (0,6—0,8).
Производительность скреперной уборки достигает 4—8 м3/ч.
Погрузка и уборка породы погрузочными машинами. Погрузочные машины являются удобным и эффективным средством механизации погрузки породы в горизонтальных выработках на горных предприятиях и при разведке месторождений полезных ископаемых. Выделяют две группы погрузочных машин: машины периодического действия и машины непрерывного действия. Рабочим органом погрузочных машин периодического действия является ковш (рис. 50), внедряемый в развал породы, зачерпывающий породу и затем разгружающийся или непосредственно в вагонетку, или на конвейер.
Рабочим органом погрузочных машин непрерывного действия являются парные нагребающие лапы, расположенные на наклонной приемной плоскости, внедряемой в развал породы (рис. 51).
Механизированная погрузка породы в подземных горизонтальных выработках

Погрузочные машины периодического действия более пригодны для погрузки крепких, тяжелых и крупнокусковых пород. Погрузочные машины имеют колесный или гусеничный ход и оборудуются пневматическими или электрическими приводами. Некоторые из погрузочных машин имеют конвейеры, перемещающие породу от рабочего органа к вагонетке.
По массе погрузочные машины, применяемые в горной промышленности, делят на легкие, средние, тяжелые и особотяжелые. При проведении разведочных выработок применяют преимущественно легкие погрузочные машины массой до 6 т; реже используют средние машины.
Основные данные легких и средних погрузочных машин приведены в табл. 22.
Механизированная погрузка породы в подземных горизонтальных выработках

Из данных таблицы следует, что многие погрузочные машины имеют значительные габариты и мощность приводов. Высота и ширина погрузочных машин предопределяют их применение в выработках, имеющих сравнительно большую площадь поперечного сечения. Погрузочные машины, которые могут производить погрузку в выработках с площадью сечения 4—4,5 м2, называют малогабаритными; к ним относятся погрузочные машины ППН-1, МПЗ-2м и 1ПНБ-1.
Малогабаритные погрузочные машины находят применение при проведении разведочных выработок сечением до 5,3 м2; при большей площади сечения выработок целесообразно применять погрузочные машины ППН-2 и ПНБ-2. Более мощные погрузочные машины используются при горноразведочных работах в исключительных случаях.
В табл. 22 приведены данные о технической производительности погрузочных машин. Она может быть достигнута в производственных условиях за короткий промежуток времени непрерывной погрузки.
В процессе погрузки кромка развала породы постепенно перемещается к забою, за ней должна перемещаться погрузочная машина, при применении погрузочных машин на колесно-рельсовом ходу для этого необходимо вслед за фронтом погрузки наращивать рельсовый путь.
Наращивание путей осуществляется с помощью временных звеньев скрепленных между собой рельсов или уголков (рис. 52), выдвигаемых из последнего звена основного пути.
Механизированная погрузка породы в подземных горизонтальных выработках

Концы выдвижного звена пути заострены, и при необходимости наращивания пути погрузочная машина опущенным ковшом проталкивает это звено вперед, загоняя концы в развал породы. Использование выдвижных временных путей обеспечивает более высокую производительность погрузочной машины (за счет повышенного коэффициента заполнения ковша). При выдвижении временных путей на всю длину звена производится наращивание постоянного рельсового пути.
Ширина фронта погрузки для машин на колесно-рельсовом ходу (см. табл. 22) имеет большое значение. В тех случаях, когда ширина горной выработки больше ширины фронта погрузки, появляется необходимость подкидки или погрузки части породы вручную, или прокладки в выработке второй колеи. При проведении разведочных выработок в связи с относительно небольшим их сечением такие обстоятельства возникают сравнительно редко, главным образом при сооружении разминовок (двухколейных участков выработки, предназначенных для разъезда встречных вагонеток или поездов).
Исключение частого наращивания рельсового пути, а также ручной уборки породы из выработки значительной ширины достигается с использованием так называемых погрузочно-доставочных машин на колесном ходу с пневматическими шинами. Эти машины передвигаются по участку выработки, не имеющему рельсовых путей, осуществляют погрузку породы при любой ширине выработки и транспортируют эту породу на небольшие расстояния.
Механизированная погрузка породы в подземных горизонтальных выработках

На рис. 53 показана одна из погрузочно-доставочных машин ПДВ-2 с рабочим органом гребкового типа, предназначенная для погрузки породы и доставки ее на расстояние до 50 м; емкость кузова этой погрузочной машины равна 1 м3.
Применение таких машин может быть целесообразным при проведении комплекса коротких выработок без устройства откаточных путей.
При проведении горизонтальных горных выработок погрузка породы осуществляется в вагонетки, предназначенные для ее транспортировки; время загрузки погрузочной машиной обычно не превышает 1 мин. Заполненную вагонетку необходимо заменить порожней; во время этой замены погрузочная машина простаивает; если длительность простоев велика, то, естественно, производительность погрузки резко снижается.
В практике горнопроходческих работ применяются различные способы и средства обмена вагонеток, позволяющие сократить время простоя погрузочных машин.
При погрузке породы в забое, находящемся на небольшом расстоянии от устья выработки или от пересечения ее с другой выработкой, замену вагонеток можно осуществить за устьем или в пересекающей выработке. В процессе горноразведочных работ такой способ замены вагонеток применим, например, при проведении штольни с рассечками, расположенными на небольшом расстоянии одна от другой. При погрузке в забое штольни порожние вагонетки размещаются в близлежащей рассечке, а при проведении очередной рассечки штольня служит местом маневровых операций. Однако по мере удаления проходческого забоя от устья или места пересечения с другой выработкой увеличивается расстояние до места обмена вагонеток и длительность простоев погрузочной машины будет постепенно возрастать. Для сокращения простоев обмен груженых вагонеток на порожние производят в проводимой выработке в непосредственной близости от погрузочной машины.
Практикуемое в некоторых случаях устройство стационарных тупиковых и замкнутых разминовок со стрелочными переводами не может быть рекомендовано в качестве типового решения для условий горноразведочных работ в связи с большими расстояниями между разминовками, принимаемыми равными 50—75 м, и значительными затратами времени на монтаж, демонтаж и переноску стрелочных переводов.
Механизированная погрузка породы в подземных горизонтальных выработках

Более рациональным следует признать применение накладных разминовок, накладных плит, передвижных роликовых тележек. Накладные разминовки, изготовляемые из рельсов, закрепляемых на металлических шпалах, укладываются на колею откаточных путей. На рис. 54 изображена накладная разминовка, применяемая при проведении однопутных выработок. Для перехода колес вагонетки с основного пути на разминовку концы рельсов последней срезаются под углом. При проведении двухпутных выработок пользуются накладным съездом, монтируемом на плите. Передвижка накладных разминовок осуществляется электровозом или погрузочной машиной. Накладные разминовки и съезды, располагаемые на расстоянии 10—20 м от погрузочной машины, дают возможность обменивать вагонетки в течение 1—1,5 мин.
В двухпутной выработке для перестановки вагонеток вместо накладного съезда может применяться накладная плита из котельного железа толщиной 8—10 мм. Время, затрачиваемое на обмен вагонеток при применении накладной плиты, составляет 1,5—3 мин.
Механизированная погрузка породы в подземных горизонтальных выработках

Конструкция передвижной роликовой тележки, используемой для обмена вагонеток при проведении двухпутных выработок, представлена на рис. 55. На сварной раме 1, укладываемой поперек рельсовых путей 2, размещается передвижная роликовая тележка 3, на которую по наклонным направляющим 4 закатывается вагонетка. Тележка с вагонеткой перекатывается с одного рельсового пути на другой, фиксируется в необходимом положении при упоре продольных балок 5 в швеллеры рамы 6; при перекатывании вагонетка удерживается на тележке откидными стопорами. Подача порожней вагонетки на передвижной тележке непосредственно к погрузочной машине обеспечивает возможность обмена вагонеток менее чем за 1 мин.
С учетом затрат времени на обмен вагонеток и организации работ определяется производительность машинной погрузки по формуле
Механизированная погрузка породы в подземных горизонтальных выработках

где tп — продолжительность цикла черпания (15—20 с);
q — емкость ковша машины, м3;
kн — коэффициент наполнения ковша (0,5—0,7);
tп — время простоя машины по технологическим причинам (около 5% общего времени уборки);
L — расстояние между пунктами погрузки и обмена вагонеток (20—50 м);
vcp — средняя скорость откатки вагонеток при их обмене (0,6—1 м/с);
tp — время на сцепку и расцепку вагонеток при их обмене (30—40 с);
tc — продолжительность откатки груженого состава, с;
z — число вагонеток в составе.
При описанных выше способах вагонетки обмениваются по одной, при этом общее время простоев погрузочной машины, вызванных обменом вагонеток при уборке породы в забое, оказывается все же значительным. Одновременный обмен нескольких груженых вагонеток на порожние или даже погрузка всей породы в забое без обмена вагонеток могут быть достигнуты при применении так называемых перегружателей, являющихся промежуточным звеном между погрузочной машиной и вагонетками.
Перегр ужателем называют транспортер на колеснорельсовом ходу, снабженный электрическим или реже пневматическим приводом конвейера.
Передняя наклонная часть конвейера, оборудованная загрузочным бункером, предназначается для приема породы, подаваемой погрузочной машиной части конвейера, тем больше можно поместить под ней вагонеток, и, следовательно, в процессе погрузки всей породы будет затрачено меньше времени на замену составов груженых на составы порожних вагонеток. В различных конструкциях перегружателей удлиненная горизонтальная часть конвейера опирается на концевую тележку с колесно-рельсовым ходом, на стойки или подвешивается. Схема работы подвесного перегружателя с погрузочной машиной ковшового типа показана на рис. 56.
Механизированная погрузка породы в подземных горизонтальных выработках

Техническая характеристика перегружателей, предназначенных для загрузки состава вагонеток при проведении однопутных выработок, приведена в табл. 23.
Механизированная погрузка породы в подземных горизонтальных выработках

Для исключения простоев, связанных с маневровыми операциями, на горных предприятиях получают применение так называемые «бункерные поезда». Бункерный поезд предназначен для приема всей породы, отбиваемой при взрыве в проходческом забое; он состоит из шарнирно соединенных между собой секций вагонеток, не имеющих торцовых стенок, корпуса которых образуют сплошной желоб-аккумулятор для породы. Для осуществления загрузочно-разгрузочных операций в комплекс бункерного поезда входит скреперное или конвейерное оборудование. На рис. 57 изображен бункерный поезд со скреперной установкой.
Механизированная погрузка породы в подземных горизонтальных выработках

Для погрузки, транспортировки и разгрузки породы при проведении горноразведочных выработок рекомендуется скреперный бункерный поезд БПС-3. Погрузка и разгрузка породы осуществляется скреперной установкой с производительностью 30 м3/ч. Емкость поезда 10 м3, длина бункер-поезда 17,8 м, ширина 1,04 м, высота в рабочем положении при загрузке 2—2,3 м, минимальный радиус закругления пути при движении поезда 8 м, при погрузке и разгрузке 20 м.