Отвалообразование мехлопатами

При использовании мехлопат отвальный уступ разделяется на два подуступа. Экскаватор, установленный на кровле нижнего подуступа, переэкскавирует породу, разгружаемую из думпкаров в приемный бункер. Последний создается самим экскаватором у нижней бровки верхнего подуступа (рис. 26.6).

Из приемного бункера порода перемещается вперед по ходу экскаватора в нижний подуступ, сбоку под откос отвала, сзади экскаватора в верхний подуступ. Отсыпав нижний подуступ или одновременно нижний и верхний подуступы в пределах радиуса своего действия, экскаватор перемещается вдоль фронта разгрузки на расстояние, определяемое его линейными параметрами, вновь сооружает приемный бункер и производит переэкскавацию породы. После отсыпки по всей длине тупика обоих подуступов на ширину отвальной заходки железнодорожный путь перемещают на новую трассу и экскаватор приступает к отсыпки новой заходки.

Рисунок 26.6 Схема отвалообразования мехлопатой

Опережающая отсыпка нижнего подуступа на всю длину тупика (или расстояние 70 – 100 м и более) целесообразна при малой несущей способности основания отвала, деформациях откоса верхнего подуступа, попеременном поступлении на отвал разрыхленных мягких и взорванных пород, и для частичного совмещения отсыпки с путепереукладочными работами.

Общая высота отвального уступа Но = h₁ + h₂, где h₁ и h₂ – высота верхнего и нижнего подуступов соответственно. Высота отвальных уступов зависит от типа складируемых и залегающих в основании пород, рельефа поверхности отвального отвода, рабочих параметров экскаваторов, порядка ведения отвальных работ и обычно составляет 15 – 30 м. С увеличением высоты отвального уступа повышается приемная способность отвала и эксплуатационная производительность экскаватора.

Высота верхнего отвального подуступа h₁ не должна превышать максимальной высоты разгрузки экскаватора. При этом h₁= h₃ + h₄ (см. рис. 26.6). Превышение вновь отсыпаемого отвального уступа над старым (м)

h₃ = (К`р - 1)(h<sub>1</sub> + h<sub>2</sub>) 0. 05 Но, (26.9) где К`р – коэффициент первоначального разрыхления породы в отвале.

Высота отвального забоя h₄ определяется типом экскаватора и высотой отвала и составляет 4.5 – 6.2 м для экскаватора ЭКГ-5 и 6 -7.5 м для экскаватора ЭКГ-8И.

Длина тупика зависит от производительности отвального экскаватора, вместимости породного состава, скорости движения и применяемых средств связи. С увеличением длины тупика уменьшается требуемая емкость ковша отвального экскаватора, но вместе с тем снижается готовность отвального тупика к приему породы. На практике длина отвального тупика изменяется от 0.6 до 2.5 км (иногда до 3.5 км). Рациональная длина отвальных тупиков при экскаваторах с емкостью ковша 5 – 10 м³ составляет 1.0 – 2.0 км.

Вместимость приемного бункера экскаваторного отвала Vб (м³) определяется его длиной ℓб (длиной фронта разгрузки), высотой отвального забоя h₄ и глубиной приямка h₅, равной глубине черпания экскаватора (см. рис. 26.6):

Vб = Р ℓб (h₄ + h₅)/К`р, (26.10) где Р – дальность разгрузки породы на уровне рельсового пути, м (обычно Р = 1.5 – 2.0 м).

Приямок (заглубление нижней части приемного бункера относительно горизонта установки экскаватора на 0.8 1. 0 м) устраивается для предотвращения повреждений ходовой части экскаватора и увеличения вместимости приемного бункера. Расстояние между верхней бровкой бункера и осью пути должно быть не менее 1.6 м во избежание нависания шпал над бункером.

С увеличением длины приемного бункера ℓб возможный шаг отвалообразования (переукладки путей) уменьшается [ см. формулу (26.16)]. При сокращении расстояния между осями пути и движениями экскаватора ухудшаются условия черпания и наполнения ковша. В связи с этим, а также ввиду снижения устойчивости откоса бункера при увеличении его длины фронт разгрузки увеличивается длиной одного-двух думпкаров. Обычно породный состав разгружается в приемный бункер повагонно; состав подают на отвал вперед думпкарами.

Вместимость приемного бункера связана с эксплуатационной производительностью отвального экскаватора Qэ, так как доставляемая поездом порода объемом nVд должна быть уложена в отвал за время обмена поезда. При времени разгрузки состава tр = n р

nVд – P ℓб(h₄ + h₅)/ K`р Qэ n р, (26.11)

По производительности отвальных экскаваторов разгрузка всей породы в приемный бункер без простоя состава возможна при вместимости последнего не менее 200 – 220 и 300 – 320 м³ соответственно при экскаваторах ЭКГ-5 и ЭКГ-8. С увеличением полезной массы поездов (при использовании тяговых агрегатов) необходимо применять более мощные отвальные экскаваторы, чтобы составы не простаивали на отвалах в ожидании освобождения приемного бункера.

Шаг переукладки пути (ширина заходки) на экскаваторных отвалах (м) зависит от радиуса черпания Rч и разгрузки Rр экскаватора и длины бункера и может быть определен по формуле

Ао = (26.12) Суточная приемная способность отвального тупика по условиям складирования

W``c (равна эксплуатационной производительности мехлопаты) должна соответствовать приемной способности тупика (м3/сут) по условиям транспортирования (провозной способности тупика)

W`c = , (26.13)

Из равенства Wс` = Wс`` может быть определена емкость ковша отвального экскаватора Е при заданном максимальном расстоянии L от обменного пункта на отвале до пункта разгрузки поезда или рациональная величина L при заданных Е и характеристиках разгружаемых пород. При устройстве обменного пункта вне пределов рабочей части отвального тупика L = Lт. Время между перекладками отвального пути определяется по формуле (26.8).

При одновременной отсыпке нескольких ярусов отвала минимальное расстояние (м) между смежными ярусами

Аmin = 2Ао + Но ctg +12/ (26.14)

Производительность мехлопат на отвалах, как правило, значительно выше, чеи в карьере (при одном их типе), что объясняется как снижение трудности экскавации пород, так и увеличенными параметрами отсыпки (ширины заходки, высоты уступа, длины блока) и лучшим транспортным обслуживанием. Производительность отвальных мехлопат составляет 2.8 – 8.0 тыс. м³/сут при коэффициенте их использования во времени 0.50 – 0.75; приемная способность 1 м отвального тупика 300 – 800 м³; производительность труда рабочих на отвале 140 – 280 м³/смену. Эксплуатационные расходы на непосредственное складирование породы определяются расходами на 1 машино-смену и производительностью мехлопаты. Обычно в затраты на отвалообразование включаются также затраты на содержание и перемещение отвальных транспортных коммуникаций.

Экскаваторное отвалообразование в настоящее время широко применяется как на угольных так и на рудных карьерах. Однако при этом велики капитальные затраты, возрастающие по мере внедрения экскаваторов с большой емкостью ковша, ограничены производительность отвальных тупиков по условиям переэкскавации породы и рост мощности отвального оборудования. Эти факторы снижают перспективность отвалообразования мехлопатами.