CC BY
43
- © С.Я. Левенсон, Л.И. Гендлина,
А.В. Морозов, В.М. Усольцев, 2014
УДК 622.271
С.Я. Левенсон, Л.И. Гендлина, А.В. Морозов, В.М. Усольцев
О ФОРМИРОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ОТВАЛОВ ПРИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Предложено новое решение проблемы эффективности и безопасности горных работ при формировании автомобильных отвалов с использованием самоходного гидрофицированного вибрационного отвалообразователя.
Ключевые слова: автоотвал, безопасность, отвалообразователь, вибропитатель, эффективность.
Производственные процессы на открытых горных работах включают в себя основные и вспомогательные операции, связанные единой технологической схемой, и осуществляются с помощью машин и механизмов различного назначения, образующих единый технологический комплекс. Одной из важнейших операций при этом является отвалообразование, от интенсивности и безопасности которого зависит эффективность работы предприятия в целом. В настоящее время расходы на отвалообразование достигают 15% себестоимости полезного ископаемого [1].
В соответствии с применяемыми системами разработки отвалы вскрышных пород подразделяются на автомобильные, железнодорожные, бестранспортные и гидроотвалы. Наибольшее количество вскрышных пород до-
■
Рис. 1. Отвалообразователь ОШР
ставляется на отвалы автомобильным транспортом, который используется для перевозки примерно 80% всей горной массы в мире.
Формирование автомобильных отвалов осуществляется двумя способами: площадным и периферийным. Площадное отвалообразование составляет 15-20% от общих объемов складируемых пород. В основном же автосамосвалы разгружаются вблизи бровки отвала или непосредственно под откос по периферии отвального фронта [2].
В качестве отвального оборудования на автомобильных отвалах используются механизмы непрерывного или цикличного действия [3].
На буроугольных карьерах Германии широко используется отвальное оборудование непрерывного действия, в нашей стране известны лишь отдельные предприятия, где применяется или применялось такое оборудование, в частности, на разрезе «Березовский-1» Канско-Ачинского угольного бассейна эксплуатировался отвалообразователь ОШР-5250 с приемной консолью 60 м и отвальной консолью 190 м.
На рис. 1 представлен отвалоо-бразователь ОШР ЗАО «Новокраматорский машиностроительный завод» (Украина).
К достоинствам этих отвалообра-зователей следует отнести непрерывность транспортирования, обусловливающую высокую производительность комплексов, возможность автоматизированного управления комплексами и организации безопасной работы автотранспорта при доставке горной породы к месту разгрузки, а также широкую зону действия благодаря большой длине отвальной стрелы.
Недостатками отвального оборудования непрерывного действия являются значительные затраты на его приобретение и эксплуатацию и ограниченная область использования. Оборудование применяют при разработке пологих залежей, породные отвалы должны иметь достаточную вместимость, находиться на минимальном расстоянии от мест погрузки породы. Ленточные отвалообразователи работают только с мелкодисперсными породами, что связано с низкой прочностью конвейерной ленты.
Наибольшее распространение на карьерах получило отвальное оборудование цикличного действия [3].
Одним из способов отвалообразо-вания является применение шагающих драглайнов для складирования в отвалы доставляемых автосамосвалами горных пород.
Благодаря значительным линейным параметрам экскаватора состояние бровки нижнего яруса отвала не влияет на процесс отвалообразования. Допустимая высота яруса в этом случае ограничивается параметрами экскаватора.
Схемы отвалообразования драглайнами при автомобильном транспорте особенно эффективны при использовании под отвалы площадей со слабыми и наклонными основаниями.
Недостатками отвалообразования драглайнами являются:
• значительные затраты на приобретение и эксплуатацию экскаваторов;
• необходимость переэкскавации в отвал всей породы;
• ограниченная область применения (мягкие и достаточно мелко взорванные полускальные и реже скальные породы);
• снижение производительности драглайна в зимний период.
В настоящее время основным отвальным оборудованием на автомобильных отвалах являются бульдозеры. Однако их применение при использовании автосамосвалов особо большой грузоподъемности по существующей технологии недостаточно эффективно ввиду необходимости перемещения больших объемов породы.
С ростом высоты отвала и грузоподъемности автосамосвалов снижается возможность разгрузки их на бровке из-за увеличения динамических и статических нагрузок на отвальный массив. Как правило, уже при высоте яруса 50 м автосамосвалы вынуждены полностью разгружаться на рабочую площадку отвала. В этом случае возникает необходимость перемещения в отвал всей доставленной породы с помощью бульдозеров. Но, несмотря на недостатки, бульдозерный способ отвалообразования является самым распространенным в мире вследствие своей универсальности.
Существует ряд предложений по совершенствованию процесса отва-лообразования при автомобильном транспорте. Например, предложена конструкция планировщика высоких отвалов, использование которого позволяет исключить нахождение людей и механизмов в зоне призмы возможного обрушения. Планировщик снабжен стрелой, по направляющим которой перемещается нож бульдозерного типа. Автосамосвалы разгружают породу на расстоянии 10-12 м от бровки вдоль фронта отвала. Планировщик устанавливается в 15-17 м от откоса. Рабочий ход ножа планиров-
Рис. 2. Самоходный гидрофицирован-ный вибрационный отвалообразова-тель (положение загрузки): 1 - опорная рама, 2 - грузонесущий орган с вибрационными транспортирующими устройствами, 3 -механизм передвижения
щика позволяет сталкивать породу, не приближаясь к бровке отвала. Недостатками этого устройства являются высокая металлоемкость конструкции при небольшой производительности (до 200 т/ч).
Для высоких отвалов было рекомендовано применение специального устройства в виде легкой передвижной металлической платформы, ограничивающей движение автосамосвала при разгрузке и снижающей удельное давление на кромку отвала. Перемещение такой платформы осуществляется бульдозером.
Следует отметить, что названные предложения не нашли применения в практике открытых горных работ.
Широкое распространение в последние годы на бульдозерных отвалах получил предохранительный вал из складируемой породы, который служит ориентиром для водителя автосамосвала при остановке машины. Размеры предохранительного вала непостоянны и зависят от квалификации бульдозериста.
Такие валы подвержены регулярному разрушению из-за наезда автосамосвалов, просадок отвала и в целом
не гарантируют безопасности работы мощных транспортных средств.
В связи с тем, что в перспективе сохранится тенденция преобладающего использования автомобильного транспорта при формировании породных отвалов, необходимость поиска новых решений, обеспечивающих эффективность горного производства и безопасность работы оборудования и обслуживающего персонала, является актуальной задачей.
Исследования, выполненные в ИГД СО РАН, показали, что перспективным направлением в совершенствовании процесса отвалообразования может стать применение вибрационной техники, обеспечивающей наиболее благоприятные условия для безопасного перемещения в отвал различных типов вскрышных пород, исключив при этом необходимость работы автосамосвалов и бульдозеров в опасной приконтурной зоне отвалов.
Имеющийся в Институте опыт моделирования и конструирования вибрационных устройств стал базой для создания самоходных перегрузочных площадок, использование которых целесообразно на отвалах вскрышных пород с различными прочностными характеристиками и, в первую очередь, на отвалах с неустойчивыми породами и слабым основанием [4, 5].
Предложен самоходный гидрофи-цированный вибрационный отвалоо-бразователь (рис. 2), который состоит из опорной рамы 1, грузонесущего органа 2 с вибрационными транспортирующими устройствами и механизма передвижения 3.
Отвалообразователь при помощи механизма передвижения 3 устанавливается у кромки откоса отвального яруса на спланированной горизонтальной площадке. Автосамосвал задним ходом приближается к отвало-образователю до контакта колес с упорами, расположенными внутри
грузонесущего органа, и производится разгрузка кузова. После отхода автосамосвала грузонесущий орган при помощи гидроцилиндров поворачивается относительно опорной рамы в положение разгрузки, включаются вибрационные транспортирующие устройства, и порода под действием сил вибрации и гравитации перемещается под откос отвала. Затем гру-зонесущий орган гидроцилиндрами возвращается в исходное положение и осуществляется его загрузка следующим автосамосвалом.
В конструкции отвалообразова-теля для перемещения породы под откос отвала использованы двухпри-водные вибрационные транспортирующие устройства с самосинхронизирующимися вибровозбудителями -виброленты.
При работе любых технических средств, размещенных на отвальных массивах вблизи кромки откоса отвального яруса, должна обеспечиваться устойчивость отвала. В общем случае вибрация, изменяя реологические характеристики материалов, на которые она воздействует, может спровоцировать нарушение устойчи-
вости. Разработанное и изготовленное вибрационное транспортирующее устройство отвалообразователя представляет собой вибромашину с упругим рабочим органом, совершающим волновое движение. К особенностям этих машин относится отсутствие специальной амортизационной системы, так как на опорные элементы при их эксплуатации передаются вибрации, значительно меньшие по величине, чем на рабочем органе. Для проверки этого утверждения были выполнены измерения виброскорости одновременно на рабочем органе, раме и основании, осциллограмма показана на рис. 3.
Колебания рабочего органа записывались у вибровозбудителя на разгрузочном участке, где вибрация имеет наибольшую величину. Кривые на осциллограмме представлены в одном масштабе. Размах виброперемещения в соответствии с осциллограммой составляет: рабочий орган - 3 мм, рама - 2 мм; основание - 0,07 мм, отсюда следует, что колебания рамы в 1,5 раза, а основания более чем в 40 раз меньше колебаний рабочего органа виброустройства. Эти данные могут быть использованы в качестве
1 2 3
Рис. 3. Осциллограмма вибрационной скорости колебаний: 1 - рабочего органа у вибровозбудителя на разгрузочном участке; 2 - рамы; 3 - основания
исходных при расчете устойчивости отвального массива, который формируется с помощью вибрационного от-валообразователя.
Использование самоходного ги-дрофицированного вибрационного отвалообразователя позволит повысить безопасность ведения горных работ за счет удаления места разгрузки автосамосвала от кромки откоса отвального яруса, осуществить сокра-
щение парка дорогостоящих бульдозеров, сократить число отвалов, увеличить высоту единичного отвального яруса и как следствие уменьшить длину автомобильных дорог.
В настоящее время при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации заканчивается изготовление экспериментального вибрационного отвало-образователя.
1. Трубецкой К.Н., Чантурия В.А., Малышев Ю.Н., Рубан А.Д. Проблемы и перспективы развития угольных энергоресурсов России, безопасных и экологически чистых технологий их освоения // Труды научной сессии РАН «Энергетика России: проблемы и перспективы». - М.: Наука, 2006. -С. 342-346.
2. Кортелев О.Б., Ческидов В.И., Мо-лотилов С.Г., Норри В.К. Внешнее отвало-образование на карьерах. - Новосибирск: РИЦ «Золотые слова», 2009.
3. Применение отвального оборудования непрерывного действия [Электронный ресурс] // Полезные ссылки: Горные рабо-
_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ты. - Режим доступа: http://multimails.info/ gdt8r4part2.html.
4. Левенсон С.Я., Гендлина Л.И., Морозов А.В., Алесик М.Ю., В.М.Усольцев. Условия эффективного использования вибрационной техники на автомобильных отвалах // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2011. - № 5. - С. 230-234.
5. Патент на ПМ 88004. МПК8 В 65 в 27/00. Вибрационный отвалообразо-ватель / С.Я. Левенсон, Л.И. Гендлина, Ю.И. Еременко, А.В. Морозов, С.И. Протасов, В.А. Голдобин. - № 2009113755/22; заявл. 13.04.2009; опубл. 27.10.2009. Бюл. № 30 - 2 с.: ил. ЕШЗ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
Левенсон Самуил Яковлевич - кандидат технических наук, заведующий лабораторией, e-mail: lev@misd.nsc.ru,
Гендлина Людмила Ивановна - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: gen@misd.nsc.ru,
Морозов Алексей Васильевич - научный сотрудник, Усольцев Владимир Михайлович - научный сотрудник,
Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук.
UDC 622.271
ABOUT SHAPING OF A MOTOR DUMPING SITE ACTIONS AT OPEN DEVELOPMENT OF MINID MATERIALS
Levenson S.Ya., Candidate of Engineering Sciences, Head of Laboratory, e-mail: lev@misd.nsc.ru, Gendlina L.I., Candidate of Engineering Sciences, Senior Researcher, e-mail: gen@misd.nsc.ru, Morozov A.V., Researcher, Usoltsev V.M. , Researcher,
Institute of Mining named after N.A. Chinakal of The Siberian Branch of The Russian Academy of Sciences.
There is a new solution to the problem of efficiency and safety of mining at motor dumping site actions using self-propelled hydraulic vibration overburden spreader.
Key words: motor dumping site, safety, overburden spreader, shaking feeder, efficiency.
REFERENCES
1. Trubeckoj K.N., Chanturija V.A., Malyshev Ju.N., Ruban A.D. Problemy i perspektivy razvitija ugol'nyh jenergoresursov Rossii, bezopasnyh i jekologicheski chistyh tehnologij ih osvoenija. Trudy nauchnoj sessii RAN «Jenergetika Rossii: problemy i perspektivy» (Problems and prospects of coal energy resources in Russia and safe and ecology-friendly geotechnologies. Transactions of the Russian Academy of Sciences Session on Power Engineering in Russia: Problems and Prospects), Moscow, Nauka, 2006, pp. 342-346.
2. Kortelev O.B., Cheskidov V.I., Molotilov S.G., Norri V.K. Vneshnee otvaloobrazovanie na kar'erah (External dumping at open pit mines), Novosibirsk, RIC «Zolotye slova», 2009.
3. Primenenie otval'nogo oborudovanija nepreryvnogo dejstvija (Use of continuous dumping equipment), available at: http://multimails.info/gdt8r4part2.html.
4. Levenson S.Ja., Gendlina L.I., Morozov A.V., Alesik M.Ju., V.M.Usol'cev. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2011, no 5, pp. 230-234.
5. Levenson S.Ja., Gendlina L.I., Eremenko Ju.I., Morozov A.V., Protasov S.I., Goldobin V.A. Patent RU2009113755/22, 27.10.2009.
ПРИМЕНЕНИЕ КОМБИНИРОВАННЫХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ПРИ РЕМОНТЕ ЧУГУННЫХ КУЛАЧКОВ
Мнацаканян Виктория Умедовна - доктор технических наук, профессор, e-mail: artvik@bk.ru, МГИ НИТУ «МИСиС».
Представлены технологические рекомендации по восстановлению изношенных поверхностей крупногабаритных пространственных чугунных кулачков на основе применения газотермического напыления медесодержащих покрытий и отделочной обработки поверхностным пластическим деформированием. Показано, что реализация комбинированных методов поверхностной обработки обеспечивает восстановление требуемой геометрической точности паза кулачка, повышение эксплуатационных свойств поверхностного слоя рабочей зоны кулачка за счет упрочнения материала покрытия на 15-20% и достижения шероховатости восстановленной поверхности по Rа в пределах 0,2-0,3 мкм при пористости покрытия от 2 до 5%. Рассмотрены технологические особенности восстановительного ремонта чугунных деталей.
Ключевые слова: чугунный кулачок, текстолитовый ролик, износ, ремонт, газотермическое напыление, бронзовые покрытия, поверхностное пластическое деформирование.
APPLICATION OF COMBINED PROCESSING METHODS FOR THE REPAIR OF CAST IRON CAMS
Mnatsakanyan V.U., Doctor of Technical Sciences, Professor,
Moscow Mining Institute, National University of Science and Technology «MISiS».
The paper presents the technological recommendations to restore worn surfaces of ¡arge spatial iron cams based on the application of thermal spraying copper-bearing coatings and finishing treatment by surface plastic deformation . It is shown that the implementation of the combined methods of surface treatment ensures the recovery of the desired geometric accuracy of the cam slot, raising the operational properties of the surface layer of the cam working zone due to the hardening of the coating material by 15-20% and to achieve surface roughness Ra is reduced within 0.2-0.3 um. coating with porosity of from 2 to 5%. Considered technological features reconditioning cast iron parts .
Key words: cast iron cam, textolite roller, wear, repair, gas-thermal spraying, bronze coverings, surface plastic deformation.
_ ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
(ПРЕПРИНТ)
