Разработка схем забоев для послойной проходки траншей и отработки заходок обратными гидравлическими лопатами Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

------------------------------- © А.В. Стрельников, М.А. Тюленев,

В.Г. Проноза, 2011

А.В. Стрельников, М.А. Тюленев, В.Г. Проноза

РАЗРАБОТКА СХЕМ ЗАБОЕВ ДЛЯ ПОСЛОЙНОЙ ПРОХОДКИ ТРАНШЕЙ И ОТРАБОТКИ ЗАХОДОК ОБРАТНЫМИ ГИДРАВЛИЧЕСКИМИ ЛОПАТАМИ

Предложено структурировать схемы забоев обратной гидравлической лопаты при послойной разработке уступов и проходке траншей по отдельным геометрически подобным элементам. Приводится система проверок по условиям безопасной установки экскаватора и его технической возможности разработки элемента в соответствии с рабочими параметрами.

Ключевые слова: обратная гидравлическая лопата, послойная разработка уступов, послойная проходка траншей, схема забоя.

А нализ послойной разработки уступов (траншей) показал, что в их сечении выделяются три зоны, в пределах которых ширина площадок для установки экскаватора постоянна или изменяется (табл. 1).

Первая зона - свиты пластов (элементы 2, 3), где все элементы по слоя сверху вниз имеют постоянную ширину; вторая зона - со стороны висячего бока залежи (элемент 1), в которой каждый элемент по слоям сверху вниз имеет переменную ширину площадок; третья зона -со стороны лежачего бока залежи (элемент 4), также характеризуемая переменной шириной площадки.

Поскольку изменяется ширина элементов, то изменяются и условия безопасной установки экскаватора на рабочих площадках элементов.

Поэтому для породных элементов этих зон по каждому слою схема забоя определяется на основе системы проверок по условиям безопасной установки экскаватора и его технической возможности разработки элемента в соответствии с рабочими параметрами.

Ограничениями при проверке безопасной установки экскаватора являются (рис. 1): минимальная ширина трассы для прохода экскаватора (Ш^п); минимальная ширина площадки для установки экскаватора вблизи откоса уступа по условию безопасного вращения кузова (Ш^к); минимальная ширина площадки в забое по ус-

ловию тупикового разворота автосамосвалов (Шр.п); расстояние от оси вращения экскаватора до верхней бровки (Сбр), м.

Таблица 1

Зоны траншей и уступов с постоянными параметрами элементов

Траншея Заходка с согласным залеганием пластов Заходка с несогласным залеганием пластов

< . , 5 ' Ч

Зоны траншей и уступов с переменными параметрами элементов

1, 2, 3, 4 - элементы слоев: участки породы перед кровлей верхнего пласта (1); угольные пласты (2); междупластья (3); участки породы от почвы нижнего пласта до откоса уступа следующей заходки (4).

ось установки эк-ра

В Шх в

ПІтіп

Рис. 1. Ограничения при оценке безопасной установки экскаватора

Расчетные формулы:

Штіп = Шх + 2 В;

ШКк = 0,5-Шх + В + Я + С;

Шр.п = Ша + Шпв; Сбр = 0,5-Шх + В Ша = Яа + Іа + 2С.

(3)

(4)

(5)

В формулах (1-5): Шх - ширина гусеничного хода экскаватора, м; Як - радиус вращения хвостовой части кузова, м; Яа - минимальный радиус поворота автосамосвала (по колее наружного колеса), м; /а -длина автосамосвала, м; С = 1 - минимальный зазор между автосамосвалом или кузовом экскаватора и препятствием (откос уступа, предохранительный вал и т.д.), м; Шпв - ширина основания предохранительного вала, м; Ша - минимальная ширина площадки при тупиковом развороте автосамосвалов, м; ап - рабочий угол откоса уступа, градус.

Оценка технической возможности экскаватора по прочерпыванию связана с тем, что при послойной разработке уступов выход пласта на рабочую площадку отрабатываемого слоя смещен относительно нижележащего на величину X («горизонтальное заложение пласта») (рис. 2).

Смещение особенно значительно при наклонном залегании пластов и при высоте слоя 4 м составляет 4^15 м, что существенно влияет на техническую возможность выемки пласта без дополнительных потерь угля, т.к. применяемые обратные гидравлические лопаты имеют рабочий радиус черпания, равный 8^16 м.

ПРи (Яч - Сбр )< Л (рис. 2, а) образуется призма недобора, препятствующая установке углевозов под погрузку, а при ее разработке бульдозером усложняется организация работ и увеличиваются потери

угЛя. При (Яч - Сбр ) > X призма недобора не образуется (рис. 2, б).

При полном использовании радиуса черпания экскаватора высота слоя (^л) равна:

Высота слоев менее 4 м наблюдается при углах залегания пластов менее 30^35°, для чего при расчете по ф. (6) предлагается округленный размерный (стандартный) ряд ^л: 2,5 м; 3 м; 3,5 м.

На основе изложенных положений и в соответствии с выделенными зонами разработаны паспорта забоев породных и угольных элементов слоев, включающие четыре группы:

(6)

26

Т аблица 2

Условия использования типовых схем забоев для зон траншей и заходок с переменной шириной площадок для установки экскаватора

Заходки при согласном залегании пластов Верхний слой:

(группа схем Р.Сг)

Ь2 > Шр.п - сх. Р.Сг-1

Ь2 < Шр.п, тогда (Ь2 + тг) > Шр.п - сх. Р.Сг-2 Средние слои:

Ьп+1 > Шр.п - сх. Р.Сг-3

Ьп+1 < Шр.п, тогда (Ьп+1 + тг) > Шр.п - сх. Р.Сг-4 Ьп+1 > Шр п , нижняя или верхняя погрузка - сх. Р.Сг-5 Нижний слой:

нет ограничений на размещение экскаватора и транспортной полосы, сх. Р.Сг-6

Заходки при несогласном залегании пластов Верхний слой:

(группа схем Р.Нс)

3.1 т г

аі >

схема Р.Нс-1

схема Р.Нс-2

а1 < Шх , тогда ( ^1 + Шг )> Ш:

Средние и нижний слои:

ап (анж ) > Шх - схема Р Нс-3

(анж ) < Шх , тогда [ап (анж ) + Шг ] > Шх - схема Р Нс-4

27

Верхний слой:

Ь2 > ТТТа - сх. Тр-1

Ь2 < Ша , тогда (Ь2 + тг ) > Ша - схема Тр-2

Ь2< Шаи (Ь2 + тг.і ) <

тогда (Ь2 + тг і + М^г + тг2 ) > Ша - схема Тр-3

[Ьп+1 (Ь нж )] < Ша, тогда

[Ьп+1 (Ьнж) + тг + Мг] > Ша - схема Тр-7

Нижний слой:

Ьнж > Ша - схема Тр-4

Ьнж < Ша; (Ьнж + тг) < Ша, тогда

(Ьнж + тг + анж) > Ша - схема Тр-8

Разработка породы с лежачей стороны пласта Верхний слой:

(-ов) до откоса следующего уступа (группа Ограничений на установку экскаватора и размещение транспортной полосы нет.

схем О.У) Схема О.У-1 (нижняя погрузка).

Схема О.У-2 (погрузка на уровне стояния экскаватора) тг аі Средние и нижний слои:

ап (анж) > Шяк - схема О.У-3. ап (анж) < Шяк, тогда [ап (анж) + тг] > Шяк -схема О.У-4.

ІІсл.З

Траншеи (группа схем Тр)

Шг

Средние слои:

Ьп+1 (Ьн ) > Ша - схема ТР-4

Ьп+1 (Ьн ) < Ша - схема ТР-5

[Ьп+1 (Ьнж)] < Ша, тогда [Ьп+1 (Ьнж) + тг] > Ша -

схема Тр-6

28

Таблица 3

Примеры схем забоев при проходке траншей (группа Тр)

230

Тр-3. Разработка верхнего, среднего и нижнего слоев.

Условия применения: Ь2 < Ша и (Ь2 + тг.1) < Ша.

(Ь2 + тг.1 + Мг + тг.2) > Ша.

При разработке среднего и нижнего слоев трасса не формируется.

Тр-4. Разработка среднего и нижнего слоев. Условие: [Ьп+1 (Ьнж)] > Ша.

Таблица 4

Примеры схем забоев для разработки зоны от лежачего бока залежи до откоса уступа следующей заходки (группа О.У.)

Область применения. Разработка породы с лежачей стороны пласта (-ов) до откоса следующего уступа.

О.У-1. Разработка верхнего слоя с нижней погрузкой Условия: ограничений на размещение экскаватора и транспортной полосы нет.

О.У-2. Разработка верхнего слоя с погрузкой на уровне стояния экскаватора

Условия: ограничений на размещение экскаватора и транспортной полосы нет.

ось хода эк-ра

Сбр ■- -1 .а!

ось хода эк-ра

Сб|> ■- 4 .а!

О.У-3. Разработка средних и нижнего слоев

О.У-4. Разработка средних и нижнего слоев

31

а)

призма

недобора

ось хода эк-ра

Яч^^

Обр

Шг

X

И і ш.

-

о

л

Рис. 2. Оценка технических возможностей экскаватора при разработке пластов: а) при (Яч - Сбр ) < Л; б - при (Яч - Сбр ) > Л

Группы паспортов забоев для зон с переменной шириной площадок:

• характеризуемые траншейным типом (индекс Тр);

• для разработки развала уступа с висячего бока залежи при согласном залегании пластов (индекс Р.Сг);

• то же, при несогласном залегании пластов (индекс Р.Нс);

• для разработки зоны от лежачего бока залежи до откоса уступа следующей заходки (индекс О.У).

Группа схем с постоянной шириной площадок - свита пластов или одиночный пласт (индекс Св).

При разработке схем забоев заложены принципы, обеспечивающие максимальное использование радиуса черпания и разгрузки, максимальную производительность за счет нижнего черпания и погрузки. В то же время предусматривается в отдельных случаях верхнее черпание (создание рабочей трассы по развалу) и верхняя погрузка (невозможность нижней погрузки из-за недостаточной ширины площадки для разворота автосамосвалов).

Сближенные пласты разрабатываются совместно сложным забоем для упрощения организации их селективной разработки и уменьшения потерь и разубоживания угля.

Условия использования схем забоев для зон траншей и заходок с переменной шириной площадок для установки экскаватора приведены в табл. 2.

На схемах: а^ Ы - ширина площадок, определяемая радиусом дробления скважинных зарядов отбойного ряда, равная 4^7 м; i - число слоев; Ь1 - верхняя площадка слоя; п - порядковый номер слоя сверху вниз.

На основе изложенных положений разработан альбом схем забоев, включающий 33 схемы.

Примеры схем забоев приведены в табл. 3 и табл. 4.

Вывод:

Большое разнообразие строения уступов (траншей) и послойная их разработка предопределяют значительное число возможных технологических схем, что затрудняет их типизацию и оптимизацию структур.

Проведена дифференциация слоев на отдельные породные (угольные) элементы и разработаны схемы забоя для этих элементов. Формы многих элементов геометрически подобны, что предполагает разработку схем забоев в условиях, когда строение каждого слоя соответствует строению уступа (траншеи). ШИН

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------------------

Тюленев М.А. - кандидат технических наук, доцент кафедры открытых горных работ,

Проноза В.Г., Стрельников А.В. -

Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева.