CC BY
15
© М.А. Тюленев, В.Г. Проноза, А.В. Стрельников, 2012
М.А. Тюленев, В.Г. Проноза, А.В. Стрельников
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА СЛОЕВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПОРОДОУГОЛЬНЫХ ПАНЕЛЕЙ ОБРАТНЫМИ ГИДРАВЛИЧЕСКИМИ ЛОПАТАМИ
Изучены параметры породных и угольных забоев при разработке породоугольных панелей обратными гидравлическими лопатами.
Ключевые слова: обратные гидравлические лопаты, траншеи, уступы.
Высота траншей и уступов, разрабатываемых в угле-насыщенной зоне, равна высоте уступов в безугольной зоне и составляет 10-16 м. Поэтому обратная гидравлическая лопата при рекомендуемой теоретической рациональной глубине нижнего черпания 4^5 м [51] разрабатывает заходку (траншею) на высоту уступа за несколько слоев. Следует отметить, что глубина черпания (высота слоя), равная 4^5 м, является рациональной, но не всегда выдерживается на практике.
Для условий послойной разработки угленасыщенных зон изучены параметры породных и угольных забоев, в основном, на разрезах ОАО «УК «Кузбассразрезуголь». Всего было обследовано 27 забоев обратных гидравлических лопат.
На рис. 1 показаны измеряемые параметры забоя и безопасной установки экскаватора.
Рис. 1. Измеряемые параметры забоя и безопасной установки обратной гидравлической лопаты
0 Таблица 1
Характеристика забоев обратной гидравлической лопаты при ведении вскрышных работ
Разрез Модель экска- Вмести- Разработка
ватора, заводской номер мость ковша, м3 Целика (III — 100 %) Уступа с взрывным рыхлением Развала уступа
Исл, м «зб, град В, м III,% IV, % hсл, м «зб, град В, м III,% IV, % hсл, м «зб, град В, м
Обратные гидравлические лопаты фирмы «ЫеЬЬюгг»
Моховский R-984С № 18211 7 4 60 1 3 97 3 37 1 - - - -
R-994 № 17399 11 — - - - - - - 23 77 3 37 1
R-984С № 18280 7,2 4 65 1,2 - - - - 100 0 3,5 60 1,5
Кедровский R-994 № 18061 10,2 - - - - - - - 8 92 3 70 1,5
Калтанский R-994 № 17303 13 - - - - - - - 3 97 3 60 1,5
Талдинский R-984С № 18060 7 - - - - - - - 40 60 4 55 1,5
R-984С № 17758 7 40 60 4 55 1,5
Окончание табл. 1
Разрез Модель экска- Вмести- Разработка
ватора, заводской номер мость ковша, м3 Целика (III — 100 %) Уступа с взрывным рыхлением Развала уступа
Исл, м «зб, град В, м III,% IV, % hсл, м «зб, град В, м III,% IV, % hсл, м «зб, град В, м
Красноброд- R-984C 7,2 - - - 40 3,5 37 2 - - - -
скии № 15853 60
R-984C 7 - - - - - - - 20 4 55 2
№ 112 80
R-984C 7 - - - - - - - 20 4 60 2
№ 757 80
Обратные гидравлические лопаты фирмы «Terex O&K»
Осинников- RH-90C 7 - - - - - - 92 3,5 60 1,5
скиИ № 90090 8
Красноброд- RH-200 26 - - - - - - 20 4 50 2
скии № 110 80
Обратные гидравлические лопаты фирмы «Caterpillar»
Талдинский 5130 № 218 10,5 - - - - - - - 40 60 4 55 0,5
Красноброд- 345L 3,1 - - - - - - - 100 4 55 1,5-2
скии № 876 0
2 Таблица 2
Характеристика забоев обратной гидравлической лопаты при ведении добычных работ
Разрез Модель экскава- Вместимость Выемка угля из целика Выемка угля после взрывного
тора, заводской ковша, м3 (III)* рыхления пласта (III)*
номер Иол, м «зб, В, м Иол, м азб, град В, м
град
Обратные гидравлические лопаты фирмы «ЫеЬЬюгг»
Моховский R-984C, 7 4 60 1 - - -
№ 18211
Кедровский R-994, 10,2 3 80 1,5 - - -
№ 18061
Калтанский R-994, 13 3 60 1,5 - - -
№ 17303
Талдинский R-984C, 7 - - - 3 37 1,3
№ 17758
Краснобродский R-984C, 7 4 70 1,5 4 55 2
№ 112
R-984C, 7 4 60 1,5 4 45 2
№ 757
Обратные гидравлические лопаты фирмы «Тегех О&К»
Калтанский RH-90C, № 90090 7 - - - 3 45 1,5
Обратные гидравлические лопаты фирмы «Caterpillar»
Моховский CAT 325В, № 2 1,25 - - - 2,5 37 0,8
Талдинский CAT375LM, № 441 5,1 - - - 2,5 37 1
Краснобродский CAT 375L, № 501 3,1 4 60 1,5 4 45 1,5
CAT345L, № 876 3,1 4 70 1,5 4 55 1,5
— категория угля как горной породы по трудности экскавации (по ЕНВ на открытые горные работы. 1989 г.) [6].
На схеме: Озб — угол откоса забоя, град; В — берма безопасности между верхней бровкой откоса забоя и гусеничным ходом экскаватора, м; — высота разрабатываемого слоя (глубина черпания экскаватора), м.
Результаты наблюдений приведены в табл. 1 и табл. 2.
На практике высота слоев на вскрышных и добычных работах составляет 2,5-4 м.
Угол откоса забоя (озб) зависит от состояния разрабатываемой породы и составляет:
- при разработке целика выветрелой полускальной породы — 60-65°;
- при разработке развала породы — 50-55°;
- при разработке угольного пласта без взрывного рыхления («сотрясания») — 60-80°;
- при разработке угольного пласта после взрывного рыхления («сотрясания») — 37-55°.
Параметр В, обеспечивающий устойчивость экскаватора вблизи верхней бровки забоя, составляет 1,5-2 м.
Как видно из результатов изучения забоев обратных гидравлических лопат, высота слоев на практике составляет 2,5-4 м.
Понижение высоты слоя связано с требованием минимизации потерь угля при добычных работах и с технической возможностью экскаватора по прочерпыванию при выемке угольного пласта.
При небольших углах залегания пласта и при недостаточном параметре экскаватора по прочерпыванию возникают условия, когда выемка пласта невозможна без дополнительных потерь.
Оценка технической возможности обратной гидравлической лопаты по прочерпыванию при разработке угольного пласта показана на рис. 2.
На схемах обозначено: Rч — радиус черпания экскаватора на глубине, равной высоте слоя м; Сбр — безопасное положение экскаватора относительно верхней бровки угольного уступа, м; 1 — горизонтальное заложение откоса угольного уступа, м.
Саб = 0,5 • 0й + А , (1)
где Шх — ширина гусеничного хода обратной гидравлической лопаты, м; В — расстояние от гусеничного хода до верхней бровки откоса забоя (см. рис. 1, табл. 1).
а) (R- " Näö)
б) (R- - N,ö)
Рис. 2. Оценка технической возможности обратной гидравлической лопаты по прочерпыванию: а — полная выемка пласта при соответствии радиуса черпания экскаватора высоте hсл; б — то же, при несоответствии
Ь = h^ • ctg Ф . (2)
При (R^ - Näö) > ^ (схема «а» на рис. 2) величина радиуса по прочерпыванию (R4) достаточна для полной выемки угольного пласта на высоту слоя.
При (R^ - Näö) < ^ (схема «б» на рис. 2) образуется призма недобора, препятствующая установке углевозов под погрузку, а при ее разработке бульдозером усложняется организация работ и увеличиваются потери угля. В этом случае необходимо снижать высоту слоя, которая определяется по формуле:
hm =(R - Näd )• tg ф , (3)
где ф — угол залегания пласта, градус.
Радиус черпания (R4) при глубине черпания, равной высоте слоя (h^), назовем рабочим радиусом черпания. Значения Rm определяются согласно схеме на рис. 3.
На схеме: Rq.v — радиус черпания на горизонте установки экскаватора.
По статистической оценке рабочий радиус черпания (Рч) равен, м,
Р =(0,88 * 0,93)• Р+ й. (4)
Коэффициенты: 0,93 — при 1псл = 4 м; 0,88 — при 1\л = 5 м.
Ил.у
Рис. 3. Схема к определению рабочего радиуса (Нч) экскаватора
Таблица 3
Модель ^ч - С бр) при Модель Е*3 ^ч — Сбр) при
экскаватора м3 высоте слоя экскаватора м3 высоте слоя
(Исл 1, м (Исл >, м
4 5 4 5
иеЬИеп" 5,2 12,9 12,2 САТ 385^ 3,5 9,8 9,1
984С
иеЬИеп" 4,5 9,3 8,6 Тегех 6 6,5 5,8
Р994 РН-40Е
САТ 330DL 2,3 4,6 3,9 САТ 345^ 2,5 5,8 5,1
* Е — вместимость ковша экскаватора.
В табл. 3 приведены значения параметра (Рч — Сбр) для ряда широко применяемых моделей обратных гидравлических лопат.
Решение о снижении высоты слоя менее 4 м принимается на основе сопоставления рабочего радиуса черпания (Рч) и величины горизонтального заложения откоса угольного уступа (X), которое составляет: X = 14,8 м при = 4 м и угле залегания ф = 15°; X = 6,9 м при = 4 м и угле залегания ф = 30°; X = 18,6 м при = 5 м и угле залегания ф = 15°; X = 8,6 м при = 5 м и угле залегания ф = 30°.
Выводы
Как видно из сопоставления параметров — Сбр) и 1, возможность экскаватора не всегда соответствует возможности «чистой» выемки пласта.
Поэтому при выборе высоты слоя возможны два направления.
1. На стадии проектирования определяют необходимый рабочий радиус черпания и в проекте принимают требуемую модель экскаватора.
2. Для условий с изменчивостью угла залегания пластов (связанные с геологическими нарушениями) или нецелесообразности приобретения необходимой модели обратной гидравлической лопаты по экономическими или другим соображениям принимают решение о высоте слоя менее 4 м. Практика показывает, что такие решения применяются часто.
В этом случае при расчете высоты слоя по ф. (3) предлагается округлять ее до значений: 2,5 м; 3 м; 3,5 м; 4 м и 5 м (размерный ряд значений высоты слоя).
Число слоев при проходке траншей или разработке уступов равно:
Пё = . (5)
' пё
Число слоев необходимо округлять до верхнего целого с корректировкой слоев по предлагаемому размерному ряду высот.
В зависимости от высоты уступов в безугольной зоне и принятой высоты слоев их число может колебаться от 2 до 6.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Тюленев Максим Анатольевич — кандидат технических наук, доцент, Проноза Владимир Гоигорьевич — доктор технических наук, профессор, Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, Стрельников Андрей Владимирович — начальник технического управления ЗАО «Стройсервис».
