Экскаваторные работы при разработке карьеров

Как вскрыша, так и полезная порода могут разрабатываться различного рода экскаваторами. Имеется несколько основных типов экскаваторов, которые делятся по роду исполнительного механизма на одночерпаковые (рис. 5) и многочерпаковые (рис. 6). (Одночерпаковые называются еще механическими лопатами).

Одночерпаковый экскаватор (рис. 5), как показывает само название, имеет исполнительным механизмом черпак Ч, укрепленный на рукояти Р. Рукоять черпака ходит в стреле экскаватора С. Черпак по отношению к ней делает два движения: первое — вдоль оси рукояти и второе — вращательное. Рукоять в этом случае является радиусом, вращающимся вокруг центра — точки опоры рукояти в стреле. Этот поворот совершается при помощи тросов Т, перекинутых через блоки. Черпание совершается опусканием ковша при помощи троса, затем движением рукояти к месту забоя и, наконец, подъемом черпака вверх. При подъеме черпак забирает породу. Наполненный черпак поворачивается вместе со стрелой и устанавливается над вагонеткой, в нем открывается днище, и порода высыпается в кузов вагонетки.

Многочерпаковые экскаваторы (рис. 6) имеют рабочий механизм в виде бесконечной цепи Ц, на которой укреплены черпаки Ч. Бесконечная цепь вращается вокруг рамы Р, являющейся ее опорой. Принцип работы здесь иной, нежели у одночерпакового экскаватора. Раму опускают так, что она прижимается к откосу забоя. Бесконечная цепь, вращаясь вокруг рамы, снимает с помощью черпаков стружку с откоса забоя. Наполненные черпаки, двигаясь с цепью вокруг рамы, опрокидываются над бункером Б экскаватора и высыпают туда породу. Пустые черпаки движутся по верху рамы, огибают нижний конец ее, и весь процесс начинается снова. Благодаря тому, что черпаки укреплены на одинаковых расстояниях друг от друга по всей длине цепи, процессы загрузки, выгрузки черпаков и их движение на погрузку идут непрерывно.

На кирпично-черепичных заводах, где желательно возможно лучшее перемешивание глины различных слоев, часто считают необходимым применение многочерпакового экскаватора. Однако, этому условию удовлетворяют и одночерпаковые экскаваторы.

Ширина уступа при работе одночерпаковым экскаватором определяется габаритными размерами последнего. Высота уступа берется в пределах 4—10 м. Чем слабее и чем более сыпуча разрабатываемая порода, тем меньше высота уступа.

На разработке вскрыши возможно применение обоих типов экскаваторов.

Экскаваторы различают еще и по способу их передвижения. Так, имеются экскаваторы на колесном ходу (движение по рельсам, рис. 6) и на гусеничном ходу (рис. 5). Московский завод «Красный металлист» выпускал до войны экскаваторы на автомобильном ходу.

По роду двигателя экскаваторы бывают паровые, электрические и внутреннего сгорания. Двигатели подбираются в зависимости от местных условий.

В кирпичном производстве, при средних мощностях заводов около 20 млн. шт. стандартного кирпича в год, многочерпаковые экскаваторы обычно оказываются загруженными лишь на 40—50% их проектной мощности.

На кирпичных заводах следовало бы всесторонне испытать обычные одночерпаковые экскаваторы. Они проще по конструкции, имеют меньше трущихся частей, изготовляются разных размеров. Есть кирпичные заводы уже оборудованные одночерпаковыми экскаваторами. Мощность экскаватора подбирают такую, чтоб одна машина выдавала потребное количество глины для всего завода. Поскольку же кирпичная промышленность в настоящее время обслуживается в основном многочерпаковыми экскаваторами, необходимо остановиться на методах правильной их эксплоатации. В очень многих случаях вследствие неправильного использования, экскаваторы дают чрезмерно высокую себестоимость 1 м3 разработанной породы.

Первым условием нормальной работы экскаватора является своевременное обслуживание его транспортом. Расход времени на загрузку вагонетки должен быть сведен до минимума; необходимо организовать непрерывную подачу пустых и откатку наполненных вагонеток.

Многочерпаковый экскаватор характерен большим количеством трущихся частей. Работая в тяжелых условиях карьера, части эти быстро изнашиваются. Для доведения простоев из-за смены частей до минимума рекомендуется наплавка сталинитом трущихся элементов (реек, ползунков, режущей части ковшей, звездочек). Наплавка сталинитом увеличивает срок службы детали в 4—6 раз и дает возможность возобновлять несколько раз наплавку. Общий срок службы деталей увеличивается примерно в 30 раз. Естественно, работающие машины должны быть обеспечены запасными частями; очень большую роль играет и квалифицированное обслуживание машины.

Правильная работа исполнительного механизма (цепи с ковшами) заключается в том, чтобы ковши наполнялись целиком лишь при выходе из откоса забоя. Если черпак заполняется в начале забоя и в середине его, то порода будет бесполезно разбрасываться, черпак будет волочить ее по откосу. На эту работу бесполезно затрачивается энергия двигателя, при чем ковши и трущиеся части машины преждевременно изнашиваются. Регулируется работа черпаков подъемом и опусканием рамы.

Черпак должен входить из забоя в жолоб машины по возможности с минимальным перерывом в пространстве. При большом расстоянии между забоем и жолобом экскаватор будет насыпать гребешок, потери на который составляют 10—15% всей разрабатываемой массы. Угол откоса забоя по отношению к горизонту также играет большую роль: чем больше этот угол, тем лучше заполняются черпаки, тем продуктивнее будет работа экскаватора. Скорость движения исполнительного механизма должна быть такова, чтобы черпаки полностью опорожнялись в бункер. Слишком быстрое или медленное для данной породы движение черпачной цепи приводит к разбрасыванию и потере разрабатываемого грунта. Многочерпаковый экскаватор может работать как верхним, так и нижним черпанием.

При верхнем черпании рама экскаватора поднята вверх относительно его основания, и черпаки срезают породу, двигаясь сверху вниз по откосу забоя. При нижнем черпании рама, наоборот, опущена вниз относительно основания экскаватора, и наполнение черпаков грунтом происходит при движении их снизу вверх, как показано на рис. 6.

Нижнее черпание дает лучшие результаты, так как черпаки при этом заполняются больше.

Многочерпаковый экскаватор, разрабатывая откос забоя, снимает с него глину под разными углами наклона. Вследствие этого невозможно достигнуть одинакового, постоянного в различное время, соотношения слоев глины в разрабатываемом забое. Желая избежать этого недостатка, теперь строят многочерпаковые экскаваторы с дополнительным приспособлением. Обычно рама экскаватора соединяется с корпусом при помощи шарнира, вокруг которого происходит вращение рамы и опускание ее по мере разработки забоя. В новых экскаваторах шарнир заменяется короткой рамой — вставным звеном, а эта часть уже соединяется шарнирно с рамой экскаватора и корпусом его. Меняя при работе угол наклона звена, можно сохранить постоянный угол наклона черпанной рамы по отношению к горизонту. Соотношение слоев глины в шихте тогда будет постоянным.

Работая электромоторами, многочерпаковые экскаваторы расходуют от 0,3 до 0,8 квт*ч на 1 м3 разрабатываемой породы в зависимости от рода ее.

При разработке карьера многочерпаковыми экскаваторами ширина уступов резко возрастает по сравнению с ручной разработкой. Ширина уступа должна быть такой, чтоб можно было расположить экскаватор с путями. Обычно ширина площадки в этом случае принимается не менее 15 м, а часто бывает и больше, в зависимости от габаритных размеров экскаватора.

Понятно, что и предельная высота уступов в 3 м, принимаемая для ручной разработки, не может быть обязательной для экскаваторов. Здесь высота уступа берется максимально возможной для данной конструкции экскаватора, работающего в карьере. Высота эта определяется длиной рамы экскаватора. При разработке карьера необходимо следить за направлением слоев глины и их толщиной.

Экскаватор, имея большое количество трущихся частей, работающих в тяжелых условиях, нуждается в хорошем обслуживании и уходе. Только тогда машина работает бесперебойно, не создавая простоев в цехе формовки. Ежесменное обслуживание экскаваторов осмотром, смазкой, текущие и капитальные ремонты в общих чертах описаны в разделе «Организация бесперебойной работы оборудования».

На сезонном заводе, осенью, по окончании работ в карьере, производится капитальный ремонт экскаватора. Раму опускают на деревянные подкладки, снимают трос. Производят тщательный осмотр и сплошную поверку состояния всех движущихся и трущихся частей: цепей, пальцев, планок ковшевой рамы, роликов ковшевой цепи, каретки, всех подшипников и валов, шестерен, звездочек, шкивов и т. п. Делается ремонт деталей и замена пришедших в негодность новыми. Проверяется состояние болтовых, шплинтовых и шпоночных креплений, а также клиновых соединений; осматривают и проверяют состояние стопорных колец, троса пусковых приспособлений и пружин. Также производят необходимый ремонт или замену.

Большинство карьеров наших заводов оснащено экскаваторами типа «Красный металлист». Для него всегда наготове должен храниться следующий комплект запасных частей:

Независимо от способа разработки необходимо всегда принимать меры от затопления карьера грунтовыми водами или дождями.

Весной затоплением угрожают талые воды. Для ограждения от вод вокруг карьера выкапывают водосточные (нагорные) канавы с уклоном в одну сторону от карьера. Если такой возможности не имеется, в самом карьере в наиболее низком месте выкапывают сборный колодец, куда собирают при помощи канав с уклоном воду со всей площади карьера.

У колодца устанавливается будка с насосом для перекачивания за пределы карьера воды, стекающей в сборный колодец. Заливание водой карьера вызывает остановки в работе, а весной и длительную задержку в пуске завода.