Лекция № 20 Выемка вскрышными мехлопатами

В основном вскрышные мехлопаты применяют для непосредственной перевалки мягких или взорванных вскрышных пород в выработанное пространство. Их устанавливают на кровле горизонтального или пологого пласта полезного ископаемого, и обычно ими отрабатывают сквозные продольные заходки торцовым забоем (рис. 20.1).

Рисунок 20.1 Схемы выемки и перевалки породы вскрышной мехлопатой в торцовом забое сквозной заходки:

ℓб – ширина бермы; - угол откоса вскрышного уступа

Положение вскрышной мехлопаты на кровле пласта должно обеспечить размещение породы из вскрышной заходки в выработанное пространство. Это условие выражается равенством объема вскрышной панели-заходки по целику Vв и объема отвальной заходки Vо с учетом коэффициента разрыхления породы Кр. Так как расчеты объемов производятся на 1 м длины фронта (заходок), их можно заменить расчетами площадей (см. рис 20.1):

Vв Кр = Vо или Ав Нв Кр = 0.25 А²о tg , (20.1) где Ав и Ао – ширина соответственно вскрышной и отвальной заходок, м; Но – высота внутреннего отвала, м.

Так как

Но = (Rр – L = hctgα – Б)tg (20.2) то при равенстве ширины вскрышной и отвальной заходок (Ав = Ао = А) уравнение (20.1) можно представить в виде

Нв Кр = (Rр – L – h ctgα – Б – 0.25 А)tg (20.3) где Нв и h – соответственно высота вскрышного и добычного уступов, м; α и соответственно углы откоса добычного уступа и отвала, градус; L – расстояние от оси экскаватора до верхней бровки добычного уступа, м; Б – ширина свободной призабойной полосы, м.

Уравнение (20.1) может быть использовано для определения взаимосвязанных возможной высоты вскрышного уступа Нв положения экскаватора на уступе, ширины заходки и схемы транспортирования полезного ископаемого при известной модели вскрышной мехлопаты.

С приближением экскаватора к верхней бровке добычного уступа (уменьшением величины L) увеличивается дальность перемещения породы в выработанное пространство, уменьшается возможная ширина вскрышной заходки и вскрываемой полосы полезного ископаемого. Обратная картина наблюдается при увеличении L.

При ограничении возможной высоты Нв радиусом разгрузки экскаватора для более полного использования его величину L принимают возможно меньшей:

Lmin = Z + a + 0.5Cx, (20.4) где Z – ширина призмы возможного обрушения, м,

Z = h(ctgαу – ctgα), (20.5) где αу и α – соответственно углы устойчивого и рабочего откоса добычного уступа, градус; а – ширина предохранительной бермы (а = 1.5 – 3 м); Сx – ширина хода экскаватора, м.

Расстояние ℓ от оси экскаватора до нижней бровки вскрышного уступа может изменяться в пределах

Rч.у ℓ Rк + m₁, (20.6) где m_{1 –} безопасный зазор между кузовом и нижней бровкой уступа, м (m_{1 =} 0.4 – 0.6 м).

Ширина вскрышной заходки А зависит от величины L и ℓ, так и от схемы транспортирования полезного ископаемого. Максимальная ширина заходки Аmax = 1.7 Rч.у (рис. 20.2, а), когда транспортные коммуникации расположены на почве залежи и величина L не лимитирована (L Z + a + 0.7Rч.у). При L = Lmin ширина заходки А 0.5 Сх + Rч.у.

Если полезное ископаемое транспортируется по кровле пласта, ширина бермы между добычным и вскрышным уступами (рис 20.2, б)

Рисунок 20.2 Схемы к определению ширины вскрышной заходки при перевалке породы мехлопатой в выработанное пространство:

- угол откоса вскрышного уступа; Шр.п, Шр.пmax и Шр.п min – ширина рабочей площадки соответственно нормальная, максимальная и минимальная.

ℓб bт + Z + a, (20.7) где bт - ширина транспортной полосы, м (bт = 2.5 – 22 м в зависимости от вида транспорта, числа полос и типа пород).

В этом случае при L = Lmin возможна ширина заходки (см. рис. 20.2, б)

А Rч.у + 0.5Cх – bт. (20.8)

Если вскрышная мехлопата после отработки заходки возвращается к началу фронта работ холостым ходом по кровле пласта, ширина бермы ℓб Z + a + Cx, что учитывается при определении L.

Так как ℓmin 0.5Cx, минимальная ширина вскрышной заходки (рис. 20.2, в)

Аmin = 0.5 Сх + ℓmin = Cх. (20.9)

При выемке взорванных пород и простой их перевалке ширина развала не должна превышать ширины экскаваторной заходки (В 1.7 Rч.у), что возможно только при взрывании полускальных пород.

Уменьшение ширины заходки ведет к увеличению емкости отвала и возможной высоты вскрышного уступа, но при этом уменьшается техническая производительность экскаватора вследствии большого числа его передвижек. Оптимальная ширина заходки для экскаватора ЭВГ – 15 составляет 27 м, а для ЭВГ – 35/65 – 30 м.

В редких случаях (маломощные залежи и большие радиусы разгрузки экскаватора) высота вскрышного уступа ограничивается высотой разгрузки мехлопаты; когда целесообразно увеличить угол наклона ее стрелы.

Вскрышные мехлопаты с ковшами емкостью до 15 м³ могут использоваться для выемки с верхней и нижней погрузкой в транспортные средства как при проведении траншей, так и в эксплуатационный период отработки уступа. Схемы их работы такие же, как и у карьерных мехлопат с нормальным и удлиненным оборудованием.