Лекция № 14 Экскавируемость разрушенных горных пород

Наиболее типична для карьеров выемка взорванных пород, при этом забоем является поверхность развала. Экскавация осуществляется обычно по блокированной схеме в нижней части забоя.

Касательное усилие и К_F, а следовательно, и требуемое усилие экскаватора (у мехлопаты подъемное) зависит в первую очередь от степени связности и кусковатости взорванной породы, а также от плотности и прочности породы в куске. С уменьшением коэффициента разрыхления Кр от1.4 – 1.5 до 1.05 величина К_F увеличивается с 0.05 –0.1 до 0.7 – 0.9 МПа. С увеличением и dср (при Кр = const) пропорционально растет и К_F.

Относительный показатель трудности экскавации разрушенных пород определяется по эмпирической формуле

Пэ.р = К₃ (А + 10А/К⁹р), (14.1) где А = 10^-2 gdcр + Gсдв, dcр – средний размер кусков породы в развале, м; -- в кг/м³; g – в м/с²; Gсж – в МПа; К₃ – эмпирический коэффициент.

Аналогично горным породам в массиве по величине Пэ.р разрушенные породы разделяют на пять классов (табл. 14.1),где вместо Пэ.м фигурирует Пэ.р.

Таблица 14.1 Классификация горных пород в массиве по экскавируемости

Экскавация связных крупновзорванных скальных пород (Кр 1.05; dср> 50 см; 3т/ м³) механической лопатой в ковшом емкостью 3—5 м³ происходит в режиме близком к стопорному. При выемке связно-сыпучих и сыпучих взорванных пород предотвращение стопорение ковша достигается уменьшением глубины его внедрения в забой.

От глубины внедрения ковша зависит скорость черпания Vч и высота черпания hч, необходимая для наполнения ковша. Фактическая высота черпания мехлопатой сыпучих и связно-сыпучих пород меньше расположения ее напорного вала.

Черпание в нижней части развала сопровождается периодическим обрушением породы их средней и верхней частей забоя в результате хрупкого разрушения при переходе в состояние предельного равновесия вследствии подработки. Обрушение средней и верхней частей забоя ведет к созданию навала хорошо разрыхленной породы (Кр = 1.4—1.6) в нижней части забоя, что позволяет увеличить глубину черпания, а следовательно, сократить его высоту и продолжительность. Средняя скорость обрушения vc = 4—5 м/с v

Vmax достигает 10 м/с. Соотношение объемов обрушения Vо и подработки Vп называется показателем обрушения взорванных пород:

о = Vо/Vп = (Нз –hч)/(К`рhч), (14.2) где Нз – высота забоя (развала) в зоне черпания, м; hч – высота черпания (подработки) взорванной породы, м; К`р = Кр.в/Кр.н – коэффициент относительного разрыхления породы в верхней части развала Кр.в по сравнению с нижней его частью Кр.н.

С увеличением высоты забоя возрастает о и уменьшается время черпания. При Нз = const зависит в основном от степени связности взорванных пород, резко возрастая с ее уменьшением.