Технологическое решение по производству вскрышных и добычных работ с применением фрезерных машин типа КСМ (см) и скреперов Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© С.А. Шемякин, Е.С. Клигунов, 2007

УДК 621.879.38:622.232

С.А. Шемякин, Е.С. Клигунов

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ВСКРЫШНЫХ И ДОБЫЧНЫХ РАБОТ С ПРИМЕНЕНИЕМ ФРЕЗЕРНЫХ МАШИН ТИПА КСМ (СМ)

И СКРЕПЕРОВ

Семинар № 16

На открытых горных работах в Российской Федерации скреперы не находят широкого применения. Это связано прежде всего с невозможностью скреперов производить выемку породы в зимнее время из-за ее промерзания. Даже после разрушения породы взрывом или рыхлителями работа скреперов мало эффективна, поскольку зачерпывание кусковатой несвязной породы и тем более содержащей куски размером более 600 мм затруднительно. Содержание техники, которая полгода практически не используется, невыгодно горным предприятиям. Именно по этой причине повсеместно предпочитают вместо скреперов комплект машин, состоящий из одноковшового экскаватора, автосамосвалов и бульдозеров.

Однако, использование скреперов усовершенствованной конструкции в комплекте с выемочными машинами фрезерного типа, особенно на сложноструктурных месторождениях со вскрышным слоем из пород с коэффициентом крепости $ = 4...8 (по шкале М. М. Протодьяконова) может оказаться значительно эффективнее, чем традиционный способ вскрыши и добычи с применением взрыва, экскаваторов и автосамосвалов. Фрезер-

ные комбайны типа КСМ и СМ находят широкое применение на горных выработках многих стран [1]. Наметилась тенденция применения этих машин и в Российской Федерации [2]. Работа этих высокопроизводительных машин, по сути дела непрерывного действия, в комплекте с автосамосвалами имеет существенный недостаток, заключающийся в снижении производительности до 28 % из-за простоя при замене транспортных средств. Кроме того, автосамосвалы длительное время простаивают под загрузкой у фрезерного комбайна, что также снижает эффективность производства работ. Принципиальная возможность использования фрезерных комбайнов типа КСМ или СМ в комплекте со скреперами излагалась ранее [3]. Сущность такого технологического решения заключается в том, что фрезерные комбайны разрыхляют породу и укладывают полосой в туже выемку, в которой она находилась. В этом случае, с целью снижения энергозатрат, необходимо, чтобы конструкция комбайна позволяла выводить из работы поворотную разгрузочную консоль и ленточные конвейеры. Скреперы идут вслед за комбайном и зачерпывают разрыхленную породу (рис. 1). Такое технологическое ре-

Рис. 1. Технологическая схема работы КСМ в комплекте со скреперами

Рис. 2. Технологическая схема отработки сложноструктурного месторождения комплектом машин: КСМ; автосамосвал; скрепер

шение применимо на вскрышных работах, а также на добычных при достаточно большой мощности пласта и малых углах падения. На сложноструктурных месторождениях при необходимости селективной добычи, например, со свитовыми пропластка-ми полезного ископаемого целесообразно в комплект с комбайном включать кроме скреперов и автосамосвалы (рис. 2). Маневрируя разгрузочной консолью комбайна можно заполнять полезным ископаемым автосамосвалы, а пустую породу сбрасывать полосой для последующего зачерпывания скреперами. В зависимости от соотношения объемов пустой породы и полезного ископаемого возможна и обратная расстановка транспортных 270

средств. При таком решении простой комбайна можно свести до минимума и тогда останется один недостаток это простой автосамосвалов под загрузкой.

К конструкции скреперов, работающих на зачерпывании породы, разрушенной фрезерными комбайнами, должны предъявляться определенные требования. Разрушенная комбайнами порода средней крепости обладает малой связностью и как показывают лабораторные исследования на моделях скреперных ковшей в грунтовом канале, с большим трудом поступает внутрь ковша. Коэффициент заполнения ковшей скреперов при этом едва достигает 0,5... 0,6. Коэффициент заполнения

ковшей значительно повышается, если придать ковшу скрепера за время зачерпывания породы 6... 10 импульсных колебаний в вертикальной плоскости и в горизонтальной по направлению движения скрепера [4]. Конструкция такого скрепера приведена на рис. 3. Скреперное оборудование имеет передний и задний гидромеханизмы подъема-опускания ковша. В гидросистему заднего механизма включены гидроаккумуляторы, заряжаемые при холостых пробегах скрепера и на спусках. Разрядка гидроак-

Рис. 3. Конструкция скрепера с импульсными колебаниями ковша: 1 - передний гидромеханизм подъема-опускания ковша; 2 - задний гидромеханизм подъема-опускания ковша; 3 - гидроаккумуляторы; 4 -ковш; 5 - тягач; 6 - тяговая рама

кумуляторов во время черпания породы с определенной частотой позволяет значительно повысить эффективность работы скреперов. Круглогодичная работа скреперов на огкры-тых горных выработках требует, с целью предотвращения при-стывания породы, внедрения искусственного подогрева ковша по такой же схеме как и у автосамосвалов.

Проделанный экономический прогноз на внедрение предлагаемого технологического решения применительно к Ургальскому угольному месторождению, по сравнению с технологией связанной с буровзрывными работами, свидетельствует о возможности получения чистого дисконтируемого дохода в размере 15,2 млн. у.е.

------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Панкевич Ю.Б., Шимм Б., Денге П. Опыт применения горных комбайнов Wirtgen Surtace Miner на угольных разрезах мира. Горная промышленность №9. 1999. С. 46-52.

2. Штейцаг P.M., Мельников A.C., Этин-гофф E.A. Об эффективности безвзрывных послойно-полосовых технологий отработки массивов крепких горных пород. Открытые горные работы №4. 2000. С. 34-39.

3. Шемякин С.А., Чебан А.Ю., Лобанова Е.А. Комплексная механизация открытых горных работ с применением скреперов. Интерстроймех 2002: Материалы Международной научн.-техн. конф. - Могилев: МГТУ, 2002, - 458 с.

4. Шемякин С.А., Клигунов Е.С. Скрепер. Патент РФ №2247194. Опубл. 27.02.2005. Бюл. №6.

— Коротко об авторах--------------------------------------------------------

Шемякин Станислав Аркадьевич - доктор технических наук, профессор кафедры «Строительные и дорожные машины» со специализацией «Открытые горные работы», Клигунов Евгений Сергеевич - старший преподаватель кафедры «Строительные и дорожные машины» со специализацией «Открытые горные работы»,

Тихоокеанский государственный университет (ТОГУ).