CC BY
29
© Н.П. Снитка, Э.Х. Халикулов, К.С. Мальский, 2012
УЛК 622.271:62-752:621.879
Н.П. Снитка, Э.Х. Халикулов, К.С. Мальский
ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ ВОЗНИКАЮЩЕЙ В ГОРНОМ МАССИВЕ ПРИ РАБОТЕ КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА
Дана оценке динамического воздействия оказываемого на горный массив в процессе погрузке горной массы карьерным экскаватором в кузов автосамосвала, с помощью виброметра анализатора спектра.
Ключевые слова: колебания, вибрация, динамическое воздействие, виброметр, анализатор спектра, карьер, горный массив, обнаженная поверхность горного массива, экскаватор, карьерный автосамосвал.
Интенсификация добычи полезных ископаемых сопровождается внедрением высокопроизводительного технологического оборудования в частности карьерных экскаваторов увеличенных размеров и масс.
Эксплуатация карьерных экскаваторов связана с периодическими остановками и возобновлением движений формирующих инерционные силы вызывающие повышенные колебания, передающиеся горному массиву и его обнаженным поверхностям. Переходные режимы при пуске, остановке и изменении направления движения сопровождаются переменными динамическими нагрузками, приводящими к изменению амплитудно-частотных характеристик вибрации и в период их совпадения с собственными частотами колебания горного массива приводят к возникновению в нем резонансных колебаний.
Динамическое воздействие в общем случае может рассматриваться как вибрация распространяющиеся вглубь массива и по его обнаженным поверхностям, оказывая при этом негативное влияние на прочностные свойства слагающих пород и в ряде
случаев приводящее к нарушению устойчивости массива.
В качестве примера развития деформационных процессов при работе экскаватора можно привести ситуацию, возникшую в карьере Мурунтау, где с помощью маркшейдерских измерений зафиксировано смещение реперов, установленных на предохранительных бермах.
Анализ результатов инструментальных наблюдений показал, что работа экскаватора по отгрузке горной массы вдоль нижней границы деформации на горизонте +165 м оказывает различное влияние на характер смещения реперов. Репера, заложенные вдоль верхней границы участка деформирования горизонта +286 м практически не двигались. Смещение реперов, заложенных на берме горизонта +225 м при неработающем экскаваторе происходило со скоростью 0,05—0,1 мм/сут. При работающем экскаваторе смещение реперов увеличивалось в 3—4 раза и достигало значений 0,2—0,5 мм/сут. Наибольшее влияние работа экскаватора оказала на скорость смещения реперов, заложенных на предохранительной берме горизонта +195 м.
Таблица 1
Длина стрелы 10500 мм
Длина рукояти 5500 мм
Высота копания 16700мм
Глубина копания 9300 мм
Эксплуатационная масса 483000 кг
Максимальный объем ковша 26 м3
Двигатель СитттБ
КТА 38 С
Эксплуатационная мощность 1334,8
двигателя кВт
Скорость смешения реперов при работе экскаватора достигала значений 5-8 мм/сут. При прекрашении работы экскаватора она резко падала до значений 0,05—0,15 мм/сут, то есть уменьшалась в 8—10 раз (3).
Учитывая вышеизложенное, для опенки степени влияния динамических процессов, при работе экскаватора, на горный массив, было проведено ис-
следование уровней вибрации возни-каюшей на уступе горизонта +138 м восточного борта карьера Мурунтау. Вибрация создавалась перемешаюши-мися массами частей экскаватора ТЕИЕХ ИИ-200 установленного на плошадке бермы горизонта +135 м восточного борта карьера Мурунтау.
Характеристики экскаватора ТЕИЕХ ИИ-200 влияюшие на параметры его вибрации приведены в табл. 1.
Место проведения экспериментальных исследований приведено на рис. 1.
Цикл работы экскаватора проиллюстрирован рис. 2 и состоит из:
1. внедрения ковша в разрушенный горный массив;
2. заполнение его горной массой;
3. поднятие ковша выше кузова автосамосвала;
4. разворот к кузову автосамосвала;
Рис. 3: 1 — уступ карьера, 2 — горная масса, 3 — виброметр, 4 — автосамосвал, 5 — экскаватор
Таблица 2
Виброметр анализатор спектра Ассистент УЗ-КТ Частотный диапазон измерений Гц от 0,8 до 1250 Предельное отклонение частотной от 0,5 до 1000
характеристики анализатора спектра виброускорения Гц
Время непрерывной работы вибро- не менее 48
метра от аккумулятора 6 У:12 А, ч
Масса блока измерителя-анализатора не более - 0,8
Ассистент УЗ-КГ без аккумулятора кг
Габаритные размеры блока измерите- 190*37*117
ля-анализатора Ассистент УЗ-КГ мм
Датчик вибрации (вибропреобразователь) АР-38
Тип пьезоэлектрического датчика Чисто каналов измерения вибрации Осевая чувствительность, пКл/д Погрешность% Масса, г
трехкомпонентныи 3 10 ±3 38
Измерение параметров вибрации возникающей на поверхности горного массива при работе экскаватора производилось с помощью прибора виброметра анализатор-спектра Ассистент УЭ-ИТ с датчиками вибрации АР-38.
Основные технические характеристики виброметра Ассистент УЭ-ИТ и датчика вибрации АР-38 приведены в табл. 2.
Размещения измерительного оборудования произведено на небольшой горизонтальной площадке, на откосе борта карьера горизонта +138 м, в 35 метрах от работающего экскаватора. На этой площадке устанавливался защитный домик, в котором размещался виброметр, предохраняющий его от воздействия внешних факторов (пыли, камнепада, атмосферного воздействия и т.п.). В 10 см от защитного домика
5. разгрузка горной массы в кузов;
6. разворот ковша в сторону забоя и его опускание.
Горная масса грузилась в карьерный автосамосвал Белаз-75131 грузоподъёмностью 130 тонн.
Схема расположения экскаватора, карьерного автосамосвала и размещения измерительной аппаратуры приведена на рис. 3.
в горизонтальный горный массив вертикально внедрялся металлический штырь длинной 150 мм, диаметров 20 мм с одного конца заостренный, а с другого имеющий ровную металлическую площадку диаметром 20 мм на которой с помощью магнита крепился датчик вибрации. Провод между прибором и датчиком прижимался к горному массиву кусками породы. Оси координат датчика ориентировались следующим образом: ось X - вглубь массива, ось Y - параллельно поверх-
Рис. 4
Рис. 5
ности уступа в месте установки, ось Ъ - вертикально вверх.
Прибор работал в режиме непрерывной записи в течение 20 часов. Запись производилась на АезЬ-карту объемом 4 Гб.
Цикл работы экскаватора, записанный диаграмме виброускорения в широкополосном диапазоне частот представлен на рис. 4.
Участки диаграммы до начала цикла и после его завершения характери-
зуют уровень собственной (фоновой) вибрации горного массива.
Уровень виброускорения на частоте 1000 Гц при работе экскаватора в режиме погрузке горной массы в кузов автосамосвала представлен на диаграмме (рис. 5).
Обработанные статистическими методами измеренные максимальные параметры колебаний горного массива (виброускорения (1,2), виброскорости (3), виброперемещения (4))
Рис. 7
при работе эксковатора приведены на рис. 7.
Выводы
1) Вибрация горного массива, возникающая при работе экскаватора, носит цикличный характер повторяющий цикл его работы.
2) Максимальные значения уровней вибрации горного массива возникают при выгрузке горной массы в кузов автосамосвала из ковша экскаватора.
1. Трубецкой К.Н. «Технология применения и параметры карьерных погрузчиков». — М.: Недра, 1985, 265 с.
2. Щадов М.Ш., Подэрни Р.Ю. «Справочник механика открытых горных работ. Эксковационно-транспортные машины цикличного действия». — М: Недра, 1989. — 408 с.
3) При отработке прибортовых запасов карьера и расположении подземных горных выработок вблизи его борта, в районе которого ведутся погрузочные работы, необходимо учитывать фактор циклично вибрации возникающей при работе горных машин и по возможности ограничить интенсивность ведения горных работ в этом районе.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Жиянов Ю.А., Кольцов В.Н., Кудинов A.A. Расчетный способ установления положения поверхности сдвижения на участках деформирования откосов уступов, — Горный вестник Узбекистана — №3, 2005, С. 74—79.
4. Анализатор шума и вибрации ассистент. Руководство по эксплуотации. БВЕК.438150-005РЭ. — М„ 2010. — 106 с. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Снитка Н.П. — главный инженер Навоийского горно-металлургического комбината, Халикулов Э.Х. — директор Центрального рудоуправления Навоийского горно-металлургического комбината,
Мальский К. С. — преподаватель Российского государственного геологоразведочного университета.
