Выемочно-погрузочные работы. Лекция № 13 Технологические и физико-технические основы работ

Лекция № 13 Технологические и физико-технические основы работ

Типы забоев

Выемка мягких, сыпучих и плотных пород обычно производятся непосредственно из массива, а выемка разрушенных (взорванных) пород – из развала или разрыхленного слоя. Поверхность горных пород в массиве или развале, являющаяся объектом выемки называется забоем.

Рисунок 13.1 Типовые схемы забоев: а, д, г, ж – торцевой; б – забой площадка; в – фронтальный; е – комбинированный

При выемке пород из массива забоем могут являться следующие поверхности уступа или подуступа: торец уступа, т.е. боковой его откос, образованный при выемке части полосы уступа (рис. 13.1 а, е, ж); площадка уступа (рис. 13.1, б); продольный откос уступа (рис. 13.1, в).

При выемке разрушенных пород из массива забоями также являются торцевой (рис. 13.1, д) или продольный откос развала, а иногда и его верхняя поверхность. Соответственно забой называется торцовым, продольным и забоем площадкой. Чаще всего продольный откос уступа совпадает с фронтом его работ, и продольный забой называется фронтальным. Разновидностью торцевого забоя является траншейный забой. Иногда применят комбинированные забои, когда одновременно разрабатываются две поверхности уступа или развала, например площадка и продольный откос (рис. 13.1, г). Продольный и торцевой откосы уступа относятся к разрабатываемой части уступа или развала.

Забои всех типов по структуре могут быть однородными (простыми), если в их пределах породы имеют сравнительно одинаковые свойства, и разнородными (сложными), если в их пределах перемежаются вскрышные породы с существенно разными свойствами, вскрышные породы с полезным ископаемым или полезное ископаемое разных типов и сортов.

При сложном строении залежи структура забоя зависит от формы контактных поверхностей между полезным ископаемым и вмещающими породами в массиве или развале и расположения относительно забоя различных типов ископаемого. Забои при этом простые в случаях, когда они параллельны контактам между различными компонентами (рис. 13.1, б, в).

В простых забоях производится валовая (сплошная) выемка пород. В сложных забоях выемка вскрышных пород с различными свойствами также обычно валовая, а выемка полезного ископаемого и вскрышных пород или различных сортов полезного ископаемого производится чаще всего раздельно (раздельная выемка). Выбор типа забоя зависит от свойств разрабатываемых вскрышных пород и полезного ископаемого и условий их залегания, так и используемого выемочного оборудования. Обычно стремятся к применению простых забоев.

Выемка пород любого типа осуществляется послойно. Толщина каждого слоя выемки t (рис. 13.2) определятся глубиной внедрения в забой рабочих органов выемочных машин и обычно измеряется десятками сантиметров. Такие слои называются слоями выемки.

Рисунок 13.2 Схемы слоев выемки и стружек при работе: а – прямой лопаты; б – бульдозера; в – роторного экскаватора.

В пределах слоя выемки высотой hс (hс Hу) порода извлекается стружками, максимальная ширина которых b зависит от ширины режущего рабочего органа выемочной машины (ковша экскаватора, лемеха бульдозера и др.). При разработке слоя выемки забой любого типа перемещается в нормальном к нему направлении (см. Рис. 13.1); фронтальный и торцовый забои смещаются на толщину слоя (стружки) в плане (см. рис. 13.2, а), а забой площадка – вниз (см рис. 13.2, б).

Форма забоев зависит от способа действия выемочных машин, состояния пород и углов их откоса в массиве или развале. Например, при выемке мягких пород экскаватором типа мехлопаты торцовый забой имеет округлую форму в плане и вогнутую в профиле (см. рис. 13.2, а), что предопределяется характером движения ковша в забое и поворотами экскаватора; торцовый забой, разрабатываемый бульдозерами, имеет клинообразную форму (см. рис 13.1, е) и т. д.

К забоям принято относить также призабойное пространство в пределах радиуса действия выемочных машин. Поэтому часто говорят «обмен транспортных средств в забое», «выемка в забое» и т. д.

По взаимному расположению забоя и горизонта установки экскаватора различают способы выемки в е р х н и м ч е р п а н и е м (забой расположен выше установки машины), н и ж н и м ч е р п а н и е м, с м е ш а н н ы м (нижним и верхним) ч е р п а н и е м. Аналогично различают и способы погрузки: н и ж н ю ю в е р х н ю ю и с м е ш а н н у ю (рис. 13.3). Смешанная погрузка одновременно или поочередно включает нижнюю и верхнюю погрузку на промежуточный транспортный горизонт.

Рисунок 13.3 Схемы способов выемки и погрузки: а – верхнее черпание и нижняя погрузка; б – верхнее черпание и погрузка; в – нижнее черпание и погрузка; г – смешанная схема.

Типы заходок

В результате перемещения забоев в пределах определенного участка развала или массива уступа последовательно отрабатываются породные полосы, называемые заходками.

Часть заходки, выемка которой характеризуется законченным технологическим циклом основных и вспомогательных операций выемочной машины, называется забойным блоком.

По расположению относительно фронта работ уступа заходки подразделяются (рис. 13.4) на продольные (ориентированы вдоль фронта работ уступа) поперечные (направлены вкрест фронта) и диагональные (ориентированы в промежуточном направлении). Продольные заходки возможны при всех видах транспорта, диагональные – при железнодорожном и автомобильном, а поперечные при автомобильном и конвейерном.

Ширина заходки А при торцевом забое и забое-площадке соответствует ширине этих забоев; при продольном забое ширина заходки равна толщине одного или нескольких слоев выемки (А = t или А = t). Высота заходки Нзх обычно равна высоте уступа (подуступа) или развала в пределах заходки. Она может быть также равна высоте части развала, если в профиле выемки пород по высоте развала производится несколькими заходками.

Рисунок 13.4 Типовые схемы заходок: а – тупиковая траншейная продольная; б – тупиковая эксплуатационная продольная; в – сквозная нормальная; г – сквозная узкая; д – сквозная диагональная; е – сквозная поперечная (все сквозные заходки эксплуатационные).

По ширине з аходки подразделяются на нормальные Ан узкие Ау и широкие Аш (см. рис. 13.4).

В нормальных заходках выемка породы производится при постоянном положении оси движения выемочных машин по длине заходки и максимальном использовании их рабочих параметров. Например, при торцевом забое эта ширина равна длине лемеха бульдозера или 1.7 Rч.у (Rч.у радиус черпания экскаватора на горизонте стояния), а при продольном забое – максимальной толщине одного или нескольких слоев выемки.

Узкие заходки отличаются от нормальных неполным использованием рабочих параметров выемочных машин при постоянном положении оси перемещения их вдоль заходки.

Широкие заходки при всех типов забоев характеризуются переменным положением оси движения выемочных машин в плане при выемке породыпо длине заходки.

По характеру движения транспортных средств при выемке пород в пределах заходок последние подразделяются на тупиковые и сквозные (см. рис. 13.4).

Тупиковые заходки (см. рис. 13.4, а, б) характеризуются возможностью движения транспортных средств только в пределах выработанного пространства отработанной заходки. Они подразделяются на траншейные и эксплуатационные, последние применяются при ограниченной ширине рабочих площадок уступа. Работа выемочных машин в тупиковых заходках обычно связана с увеличением продолжительности цикла погрузки транспортных средств, времени обмена последних в забое и с наращиванием транспортных коммуникаций по мере подвигания забоя.

Сквозные заходки (см. рис. 13.4, в – е) позволяют организовать движение транспортных средств в пределах всей длины заходки и типичны для эксплуатационного периода отработки уступа. Верхняя погрузка при проходки траншей позволяет работать экскаватору в сквозной траншейной заходке.

По структуре заходки могут быть о д н о р о д н ы м и и р а з н о р о д н ы м и, а также с л о ж н о р а з н о р о д н ы м и.

Разнородные заходки характеризуются последовательной перемежаемостью по длине отдельных блоков пустых пород, полезного ископаемого и его отдельных сортов, поэтому забои в этих заходках простые и выемка валовая.h

Сложноразнородными называются заходки, в пределах которых невозможно выделить блоки только с пустыми породами или отдельными сортами полезного ископаемого, в этих заходках забои сложные, а выемка в них раздельная.

Любой уступ отрабатывается панелями – полосами породного массива вдоль фронта работ уступа. Отработка каждой такой полосы характеризуется новым положением основных транспортных коммуникаций вдоль фронта работ уступа. В результате отработки панелей происходит перемещение фронта работ уступа.

Часть панели, разрабатываемая отдельной выемочной машиной, называется блоком панели. Часто блок панели называют по виду выемочного оборудования, например, экскаваторный блок, скреперный блок и т. п. Понятие панели и блока панели относятся только к массиву горных пород в пределах уступа, но не к развалу.

При выемке пород непосредственно из массива в ряде случаев заходки являются и блоками панелей или панелями. Различные способы отработки панелей рассматриваются в последующих главах.