CC BY
34
© И.В. Дсрсвяшкин, Л.Н. Кашпар, 2008
УДК 622.271
И.В. Деревяшкин, Л.Н. Кашпар
ПАРАМЕТРЫ ЗАБОЕВ ДРАГЛАЙНОВ ПРИ РАБОТКЕ НА ТРАНСПОРТ
Семинар № 16
Традиционные схемы производства горных работ драглайнами предполагают выемку пород по схеме “экскаватор-отвал” и “экскаватор-навал”, где из навала порода перегружается в транспортные средства карьерной мехлопатой. В порядке производственного эксперимента использовался драглайн с непосредственной загрузкой думпкаров.
Работа драглайна по бестранспортной схеме предопределяет его работу в узком забое, ширина которого определяется не паспортными характеристиками экскаватора, а горно-геологическими условиями. Распределение количества включений по продолжительности наработки на отказ носит гиперболический характер.
Драглайн способен отрабатывать широкую заходку до 100 м и более. Но разработка пород драглайнами с погрузкой на транспорт сдерживается жесткой связью “драглайн-транспорт”. Тесная привязка драглайна к условиям разработки уступа мехлопа-тами не позволяет полностью использовать производственную мощность драглайна.
Повысить эффективность разработки пород драглайнами возможно за счет исключения времени ожидания транспортных средств и путем увеличения ширины заходки, сокращающей общее количество передвижек путей и соответственно продолжительность простоев из-за путепе-
рекладочных работ. К примеру, на МГОКе драглайном на 1 м пути отрабатывается около 210 м3 породы. При замене на более мощные драглайны (со стрелой 100 м) станет возможным увеличить высоту отрабатываемого уступа до 35-40 м и ширину заходки (блока) до 100 м. Простои драглайна при этом сократятся в 1015 раз [1].
Исследования показали, что технические возможности мощного драглайна при погрузке горной массы на транспорт можно полностью использовать за счет включения в технологическую цепочку промежуточного звена демпфирующей емкости или бункерной установки. Загрузка транспортного средства через бункер обеспечит гибкую связь процессов выемочно-погрузочных и транспортных работ. При этом бункерная установка должна обеспечивать некоторую работу драглайна или транспорта при простоях одного из них.
Однако время наработки на отказ драглайна и время наработки на отказ у железнодорожного транспорта различаются, поэтому устойчивая и независимая работа драглайна и железнодорожного транспорта ограничиваются вместимостью бункера. Драглайн может производить погрузку через бункер так же на конвейерный, гидравлический и автомобильный транспорт. Условия независимой работы названных видов транспорта
имеют аналогичные железнодорожному транспорту ограничения.
Для исследований параметров взята технологическая схема выемочнопогрузочных работ с применением потокоформирующего модуля, рекомендованная в работе [2], где подробно излагается влияние технических данных драглайна и физикомеханических характеристик разрабатываемых пород на основные параметры забоя. Параметры забоя драглайнов были исследованы во взаимо-увязке с технологической схемой применения бункеров.
Определяется 3 типа забоев драглайна при его работе на потокоформирующий модуль: торцовый,
фронтальный и веерный [3].
Каждый тип забоя драглайна характеризуется шириной заходки - Аз, шагом перемещения драглайна - Ьд, шагом перемещения пункта разгрузки ковша - Ьш и высотой разрабатываемого уступа - Ну. Физико-механи-еские свойства разрабатываемых пород оказывают влияние через угол откоса уступа - уу и угол откоса забоя
- уз . Радиус черпания - Нч, радиус разгрузки - Нр и минимальный радиус черпания - Нчш1п в значительной степени оказывают влияние на параметры забоя, также как угол - ф2, образованный условной линией, соединяющей точку на нижней бровке отрабатываемого уступа с осью экскаватора и точку разгрузки ковша с осью экскаватора.
Аналитическими исследованиями установлены зависимости ширины заходки, шага перемещения экскаватора, шага перемещения пункта разгрузки ковша (шаг перемещения бункерной установки) и объема разрабатываемой на одно положение бункерной установки (далее - потокоформирующий модуль) от основных характеристик драглайна.
Ширина заходки определяется:
- при торцевом забое:
Азт=(Нц+ Нр) - Ну с1ду з- ВМод ± ДЬ, м;
- при фронтальном забое:
Аз —Нц51па -Ну с!дУу Нч.ш1п ± Д^ м;
- при веерном забое:
Азв—(НЧ+ Нр)э1пф2 - Ну^дуз - Вмод ±
±ДЬ, м;
где ДЬ - отклонение от расчетной траектории движения драглайна, м Для одного и того же типоразмера драглайна наименьшая ширина заходки (при минимальном разрабатываемом объеме) возможна при фронтальном забое.
Шаг перемещения экскаватора в забое определяется:
- при торцевом забое:
Ц — Нч - Ну^дУз — Нч.ш1п ± ДЦ м;
- при фронтальном забое:
Ьэф — 4(Нч+ Нр) соэф2 ± ДЬ, м;
- при веерном забое:
Ц — Нч- Ну^дУз - Нчш1п ± ДЦ м.
Шаг перемещения пункта разгрузки ковша:
- при торцевом забое:
Ьпт — Ьэт, м;
- при фронтальном забое:
Ьпф — Ьэф, м;
- при веерном забое:
Ьпв — 4(Нч+ Нр) соэф2± ДЬ, м;
Оптимальное значение ф2 определяется следующей зависимостью:
- для фронтального забоя:
ф2 —
= (Нус*ду у + Нш1п) ±
8Нч “
, град.
± У(Нус1ду у + Нч.ш1п )2 + 8Н2ч
' 8Нч
- для веерного забоя;
(Ну^дуу + Вмод) ±
4(Нч + Нр)2 ±
ф2 — ,
^ (Ну^ду у + Вмод.)2 + 8(Нч + Нр)2
4(Нч + Нр)2
град.
С достаточной степенью точности ширину заходки - Аз, шаг передвижки модуля - Ц , высоту разрабатываемого уступа - Ну можно выразить через длину стрелы драглайна:
Аз — (0,85^1,2)Аст, м;
Ц — (0,2^0,4)Аст, м;
Ну — (1,15^1,25)АСТ, м
Объем породы, отрабатываемый на одно положение модуля, составит: Ш — (0,2+0,9) АсТ3, м3
Расчеты показали, что при отработке уступа высотой Ну— 0,33Аст на одно положение потокоформирующего модуля при торцевом забое отрабатывается 0,25Аст3, м3 горной массы, а при веерном забое 0,83Аст3, м3, то есть в 3,3 раза больше.
Выше было показано, что параметры забоя - высота уступа, ширина заходки определяются в зависимости от типоразмера драглайна. Тип забоя (торцовый, фронтальный, веерный) определяет и максимальный объем горной массы, который можно разгружать в один пункт разгрузки.
Существует три варианта расположения веерного забоя на уступе относительно фронта работ[3]:
а) параллельное расположение:
Аз.1 — К1 Асп м
где К1 - безразмерный коэффициент определения ширины заходки при параллельном расположении фронта работ; К1 шах—1,58.
б) перпендикулярное расположение:
Аз.2 — К2 Аст, м
где К2 - безразмерный коэффициент определения ширины заходки при перпендикулярном расположении фронта работ; К2 шах—2,4.
в) диагональное расположение:
Аз.3 — К3 Аст м
где К3 - безразмерный коэффициент определения ширины заходки при диагональном расположении фронта работ; К3 —(1,59+2,3).
В дальнейшем рассматривается два варианта отработки веерным забоем: параллельно или перпендикулярно расположенным к фронту работ (К1
— 1,58 и К2 —2,4). Каждый из вариантов положения “веера” на уступе предопределяет различные значения шага передвижки модуля и организацию работ по его перемещению на новую точку стояния.
Величина шага перемещения потокоформирующего модуля - Ьш.б.,м определяется следующим образом:
- для параллельного расположения:
Ьш.б.1 — 2,4 Асп м
- для перпендикулярного расположения:
Ьш.б.2 — 1,58 Ас^ м
- для диагонального расположения:
Ьш.б.3—(1,59+2,3) Аст, м
В табл.1 сведены значения Ьу, Аз.1, Аз.2, Ьш.б.1, Ьш.б.2, Ш1 и Ш2 для различных показателей Аст. При расчетах высота уступа - Ьу, принята, как часть длины стрелы:
Ьу — 0,35 Аст, м
Расчеты произведены для драглайнов с длиной стрелы Ьст — 60, 80, 100,120 и 130 м.
Сопоставляя значения, видим, что на одно положение модуля однотипным драглайном отрабатывается равновеликий объем вне зависимости от
Тип драглайна h , м Аэ.1,, м Аэ.2,; м Ьш.6.1, м ^ш.6.2, м Wi, з тыс.м W2, з тыс.м
ЭШ^/60 21 9Б 144 144 9Б 287 287
ЭШ^/80 28 126 192 192 126 677 677
ЭШ^/100 3Б 1Б8 240 240 1Б8 1327 1327
ЭШ^/120 42 190 288 288 190 2298 2298
ЭШ^/130 4Б 20Б 312 312 20Б 2878 2878
расположения потокоформирующего модуля относительно фронта работ. Однако непосредственная разгрузка породы из модуля на железнодорожный или конвейерный транспорт возможна только при параллельном фронту работ расположении веерно-
1. Дepeвяшкин И.В., Karnnap Л.Н. Ра-циoнальные ycлoвия ^именеим теxнoлo-гии вытянеим гopнo-капитальныx pабoт c пoгpyзкoй на тpанcпopт, ГИАБ, №11, МГГУ, М, 2006.
2. Дepeвяшкин И. В. Иccледoвание и oбocнoвание паpаметpoв гopныx машин и теxнoлoгии выпoлнения гopнo-капитальныx
го забоя. При ином расположении “веера” необходимо применение промежуточного транспортного звена: конвейера-перегружателя. При
гидротранспорте положение “веера” не влияет на потребность или отсутствие конвейерного звена.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
работ при вскрытии перспективных карьерных полей Курской магнитной аномалии, диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, РУДН, М., 2002.
3. Кашпар Л.Н. Выемочно-погрузочные работы драглайном с погрузкой на транспорт, УДН им. П. Лумумбы, 1989. И
— Коротко об авторах
Деревяшкин И. В. - доктор технических наук, профессор кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, Московский государственный открыггый университет.
Кашпар Л.Н. - заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор технических наук, профессор, Российский университет дружбы народов.
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 16 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.С. Коваленко.
