Отвалообразование при конвейерном транспорте

Наибольшее распространение при использовании ленточных конвейеров получило складирование пород с помощью консольных отвалообразователей.

Профиль отвала зависит от его высоты Но и соответствующего этой высоте по условиям устойчивости угла откоса у. Так как с увеличением Но величина у уменьшается, отвалы разрыхленных мягких пород, отсыпаемых под углом естественного откоса имеют предельную высоту 15 – 40 м. Более высокие отвалы должны отсыпаться в несколько ярусов таким образом, чтобы общий угол откоса отвала о у. Число ярусов (нижние ярусы часто называют предотвалами) зависит от общей высоты отвала, физико-технических свойств пород и схемы работы отвалообразователя.

Уступы внешних конвейерных отвалов могут разделятся на два подуступа (рис. 28.6). Укладка породы в одноуступный отвал, который, в свою очередь, может быть одно- или многоуступным, производится верхней или нижней отсыпкой отвалообразователем при расположении его, как и отвального конвейера, соответственно на почве или кровле отвала. Верхний и нижний подуступы двухуступного отвала формируются при попеременной нижней и верхней отсыпке породы отвалообразователем, установленные на кровле нижнего подуступа (транспортный горизонт).

При верхней отсыпке пород в отвальный уступ (верхний подуступ) максимальная высота его Но. в max (м), как правило определяется радиусом отсыпки отвалообразователя Rо (рис. 28.7):

Rо = Lо. к cos + a + e; (28.8)

Но.в max = (Rо – С) tg о, (28.9) где Lо. к – длина отвальной консоли, м; - допустимый подъем отвальной консоли, градус (обычно 18°); а – вылет оси пяты консоли, м; е – горизонтальное расстояние свободного перемещения породы до гребня отвала, м; С - расстояние от оси вращения отвалообразователя до нижней бровки отвала, м.

Рисунок 28.6 Схемы внешних конвейерных отвалов: а – одноуступный трехярусный при верхней отсыпке; б – одноуступный одноярусный при нижней отсыпке; в – двухустпный при верхней и нижней отсыпках

Из условия безопасного прохода и поворота отвалообразователя

Сmin = 0,5Сх + Сб, (28.10) где Сх – ширина хода машины, м; Сб – безопасное расстояние между машиной и нижней бровкой отвала, м (Сб = 5 – 7 м).

Рисунок 28.7 Схема к расчету высоты отвального уступа при верхней отсыпке

Максимальная высота отвала должна проверяться по предельному углу наклона отвальной консоли отвалообразователя (градус).

max arcsin[(Hо.в + p – t)/ Lо.к], (28.11) где р – безопасное расстояние между отвальной консолью и гребнем отвала, м (р = 5 7 м); t – высота крепления пяты отвальной консоли, м.

При нижней отсыпке высота отвального уступа (подуступа) ограничивается по условиям его устойчивости. Обычно верхний и отвальные подуступы (ярусы) равны по высоте.

Отвалообразователи с неповоротной приемной консолью могут производить только гребневую отсыпку отвала при движении вдоль отвального конвейера (рис. 28.8). При этом отсыпка одноярусного отвала (или верхнего яруса многоярусного отвала) осуществляется при расположении отвальной консоли по нормали к оси движения машины. Вследствии образования провалов между отдельными гребнями вместимость отвала уменьшается, так как средняя высота отвала Но.ср не равна Но:

Но.ср = Но – 0.25Ао tg о, (28.12) где Ао – ширина отвальной заходки, м.

Использование таких отвалообразователей целесообразно при отсуствии дальнейшей рекультивации отвалов и их планировки для размещения отвального оборудования.

Отвалообразователи с поворотной приемной консолью осуществляют обычно веерную отсыпку серповидными полосами за счет поворота отвальной консоли (рис. 28.8, б).

Рисунок 28.8 Схемы к определению ширины заходки при конвейерном отвалообразовании и при работе отвалообразователя с неповоротной (а) и поворотной (б) приемной консолью

Высота гребней на поверхности отвала (м)

hг 0.15 ℓп, (28.13) где ℓп - шаг передвижки отвалообразователя, м.

Вместимость отвала при веерной отсыпке по сравнению с гребневой возрастает на 20 – 30%, а при равных вместимостях уменьшается высота отвала и требуемые параметры отвалообразователя.

Максимальная ширина отвальной заходки при нижней отсыпке определяется по условию размещения отвалообразователя на поверхности ранее отсыпанного отвала (м).

Ао.н = R + е – Сб. (28.14)

При верхней отсыпке максимальная ширина отвальной заходки определяется по условию безопасного размещения конвейера (м):

Ао.в = Rо +e +X – Hо.в ctg о -b, (28.14) где X – расстояние между осями конвейера и движения отвалообразователя, м; b – безопасное расстояние от оси конвейера до нижней бровки отвала, м (b = 0,5Вп.с +Со); Вп.с – ширина приводной станции конвейера, м.

Допустимая ширина заходки определяется по меньшему значению, рассчитанному по формулам (28.13) и (28.14). Величины Ао и Х должны быть проверены по условию соблюдения допустимого угла сближения отвальной и приемной консолей с (см. рис. 28.8). Планировочные работы при нижней отсыпке осуществляются бульдозерами.

Отсыпка внутренних отвалов принципиально аналогична отсыпке внешних отвалов как при конвейерном транспорте, так и при использовании консольных отвалообразователей для поперечного перемещения пород в карьере. Во втором случае обычно производят верхнюю гребневую отсыпку, чтобы полностью использовать параметры консольных отвалообразователей. Их устанавливают на кровле или почве полезного ископаемого, вскрышном подуступе, предотвале в зависимости от мощности разрабатываемых пород, создаваемых вскрытых запасов, формы и высоты отвальных уступов, несущей способности пород, расстановки и перемещения вскрышных экскаваторов. Максимально возможные параметры внутренних отвалов определяются так же, как и параметры внешних отвалов. Особенности порядка ведения работ и технологических расчетов связаны с зависимостью их от параметров системы разработки и схемы вскрытия карьера.

При небольших объемах вскрышных работ отсыпка может осуществляться с отвального конвейера с периодическим его наращиванием или с помощью самоходного консольного конвейера-стеккера (линейно-поступательная схема, (рис. 28.9, а). Применяются также поворотно-звеньевые отвалообразователи, имеющие набор последовательно соединенных консольных звеньев длиной 15 – 30 м с ходовыми тележками. За счет движения тележек промежуточных звеньев по монорельсам осуществляется поворот консольного конвейера и отсыпка концентрично-гребенчатого отвала (рис. 28,9, б).

Рисунок 28.9 Схемы нижней отсыпки отвалов самоходным консольным конвейером и поворотно-звеньевым отваобразователем

5. Вспомогательные работы при конвейерном транспорте

Поперечное перемещение передвижных конвейеров на новую трассу включает само перемещение и подготовительно-заключительные работы. Применяют два способа поперечного перемещения: непрерывный (без разборки става на секции) и цикличный (с разборкой става). По характеру перемещения несущей конструкции конвейеров различаются непрерывная передвижка волочением, качением и шаганием.

Непрерывная передвижка волочением осуществляется с помощью турнодозеров, а также путепередвигателей непрерывного действия. Для передвижки турнодозерами установленные на шпалах секции конвейера или отдельные стойки с роликоопорами связывают в единую систему (с помощью шарнирных скреплений) одним-двумя боковыми рельсами. Перемещение конвейерного става аналогично непрерывной передвижке железнодорожных путей турнодозерами.

Шаг передвижки при многократных проходах турнодозера вдоль конвейера в прямом и обратном направлениях принимается одинаковым. Величина его b = 0.4 – 1.5 м. При b = 1 – 1.5 м рабочая скорость движения турнодозера ограничивается 1.4 – 1.9 м/с для предотвращения деформации рельсо-шпальной решетки и несущих металлоконструкций конвейера. При b = 0.5 – 0.6 м 2.8 – 3.3 м/с. Среднечасовая эксплуатационная производительность турнодозеров составляет 500 – 800 м²/ч, в благоприятных условиях при предварительно отделенных от почвы шпалах она достигает 1200 – 2000 м²/ч.

При непрерывной поперечной передвижке качением опорами секций конвейера являются самоходные или неприводные тележки на катках, колесном или гусеничном ходу. Такие ходовые устройства возможны и у расположенных на соединительных бермах передаточных конвейеров, передвигаемых вдоль продольной оси вслед за подвиганием фронта работ. При передвижке шаганием секции конвейера устанавливают на ряд тележек с шагающим ходом.

Цикличная переукладка отдельных секций конвейера осуществляется с помощью автомобильных и тракторных кранов. Конвейерную ленту наматывают на самоходные или установленные на полозьях барабаны. Иногда отдельные секции на полозьях перемещают волочением тракторами, автомашинами или лебедками.

Приводные и хвостовые станции конвейеров устанавливают на металлические лыжи и перемещают тягачами, или они имеют рельсовый, гусеничный или шагающий ход. В последнем случае обеспечивается значительно меньшая масса конструкции, чем при гусеничном ходе, и меньшая трудоемкость перемещения.

Подготовительные работы при непрерывной передвижке конвейеров включают подготовку новой трассы (планировку), настил рельсовых путей для перемещения приводной и хвостовой станций (при рельсовом ходе), установку ограничителя схода ленты, очистку рельсов от просыпей, отключение станции, снятия натяжения (ослабление) ленты, перегон загрузочного устройства в зону приводной станции или его демонтаж. При цикличном перемещении, кроме этого, производится снятие ленты и демонтаж станции конвейера.

Заключительно-наладочные работы включают: монтаж рамы и навешивание ленты (при цикличном перемещении), рихтовку конвейерного става в горизонтальной и вертикальной поверхностях, установку и подключение станции, перегон (или монтаж) загрузочного устройства, натяжение ленты, опробывание конвейера на холостом ходу и регулирование его, демонтаж рельсовых путей и др. Аналогичные работы выполняют при монтаже новых конвейерных линий.

Удлинение конвейеров при выемке в тупиковых заходках производится вслед за подвиганием забоя путем установки секций необходимой длины (автокранами, экскаваторами строительного типа, бульдозерами) и наращивание ленты. Когда став конвейера достигает предельной длины, устанавливают следующий конвейер.

При навеске новой ленты, поступающей от заводов поставщиков в виде отрезков длиной 70 – 115 м (иногда до 150 – 180 м) на деревянных барабанах, ее обычно укладывают на почву вдоль конвейерного става, вводят с помощью с помощью прикрепленного к концу каната (тяговое устройство – трактор) на приводную станцию, пропускают через барабаны и нижние, а затем верхние ролики со стороны концевой станции и производят стыковку ленты у приводной станции.

Соединение концов прорезиненных многопрокладочных лент осуществляется холодной или горячей склейкой, сшивкой, металлическими соединителями. Подтягивание и состыковка концов лент выполняется с помощью небольших лебедок, талей и стальных зажимов.

Очистка и предохранение конвейерной ленты от налипания и примерзания пород увеличивает срок ее службы, предотвращает пробуксовку, сбег ленты, просыпание породы. Используются механические очистители, очистка переворачиванием нижней ветвей ленты, химическими веществами, обогревом, а также комбинацией способов.

Рабочую поверхность ленты очищают скребками, вращающимися очистителями, вибро- и гидроочистителями и специальными роликами. Наиболее распространены скребки с рабочими элементами из резины или пластмассы, прижимаемые к ленте пружиной или контргрузом (рис. 28,10, а). Удельное давление скребка равно 1 – 1,5 Н на 1 см² ширины ленты.

Рисунок 28. 10 Схемы очистных устройств ленточных конвейеров

Гладкие барабаны очищают стальными скребками (рис. 28,10, б), режущая кромка которых отстоит от поверхности на 2 – 3 мм (под действием противовеса). У резцовых очистителей (рис. 28,10 в) суппорт с одним или несколькими резцами совершает возвратно поступательные движение. Для очистки барабанов от пород невысокой липкости предназначен роторный очиститель в виде беличьего колеса из вертикальных дисков и набора (четырех-пяти) парных ножей; ротор не имеет привода и автоматически включается при появлении на барабане слоя породы. Эффективными средствами являются вращающиеся лопастные очистители (рис. 28,10, г) с приводом от разгрузочного барабана или дополнительного двигателя. Для отделения крупных налипших кусков применяют зубчатые резиновые щетки, спирально закрепленные по окружности барабана (для самоочистки вследствии их изгиба и пружинности), а для удаления остающегося загрязнения ленты – капроновые щетки с диаметром нитей 1 – 2 мм. Окружная частота вращения щеток должна в 2 – 3 раза превышать линейную скорость движения ленты и составляет до 8,3 с^-1.

Удаление породных кусков с холостой ветви ленты осуществляется плужковыми сбрасывателями (рис. 28,10, д). Налипшая порода отделяется от холостой ветви ленты нижними очистительными спиральными и дисковыми роликоопорами (диаметр 16 – 19 мм, шаг спирали 50 – 120 мм).

Очистка конвейеров от просыпей (расштыбовка) затрудняется стесненностью пространства между почвой и нижней ветвью ленты, а также наличием рельсо-шпальной решетки под ставом конвейера. Механизируют очистку путем применения различных самоходных погрузчиков и специализированных подборщиков просыпей на колесном или гусеничном ходу (рис. 28,11, а и б). Погрузчики оснащаются скребками с длинными тягами.

Механизация перемещения раскладки и уборки электрических кабелей конвейеров осуществляется посредством применения самоходных или прицепных кабельных барабанов.

Рисунок 28.11 Схемы самоходных подборщиков просыпей

6. Технологические основы автоматизации работы крнвейеров

Повышение производительности труда, надежности работы и снижению затрат на конвейерный транспорт способствует дистанционное автоматическое управление им, которое должно обеспечить:

- централизованный пуск конвейерной линии и в дальнейшем автоматический пуск отдельных конвейеров, контроль за их работой и аварийное отключение;

- блокировку всех линий между собой в определенной последовательности;

- равенство интервала между пуском отдельных конвейеров фактическому времени разгона конвейера;

- подачу перед каждым пуском конвейерной линии звукового предупредительного сигнала (примерно за 15 сек до пуска линии);

- контроль за работой отдельных конвейеров в пункте управления конвейерной линией (сигнальными лампами и др.);

- остановку всех конвейерных линий с пункта управления и каждого конвейера – с любой точки по его длине, а также при остановке кокого-либо конвейера линии – автоматическое отключение всех конвейеров, подающих материал на остановившийся;

- двухстороннюю оперативную сигнализацию и связь вдоль конвейерной линии;

- возможность включения каждого конвейера для опробывания и регулировки при местном управлении (при снятии блокировочной зависимости с другими конвейерными линиями), а также пуск части конвейерной линии при появлении неисправностей.

Обычно автоматический пуск последовательно расположенных конвейеров производится против потока (что предотвращает подачу груза на невключенный конвейер), а остановка – по потоку (для последующего пуска при перегруженной ленте). При большой длине конвейерной линии для сокращения времени пуска он производится по потоку с выдержкой времени (помимо случаев аварийной остановке линии).

Автоматически также должны осуществляться:

- изменение скорости движения ленты в соответствии с изменяющейся производительностью экскаватора;

- контроль исправности очищающих ленту устройств, нагрева подшипников, буксования ленты на приводных барабанах и их нагрева, обрыва ленты и др.;

- поддержание натяжения сбегающей ветви ленты конвейера для обеспечения работы привода без пробуксовки;

- поддержания нормального хода ленты и ликвидации сдвижения ее в сторону;

- ликвидации завала перегрузочного пункта с помощью средств вибротехники, а в случае невозможности – остановка конвейерной линии;

- учет работы конвейеров (взвешивание груза).

Для обеспечения надежной работы автоматизированных конвейеров необходимы их модернизация и оснащение надежными устройствами и т. д.

Средства автоматизации конвейерных установок на карьерах должны отвечать особым требованиям, связанным с тяжелыми климатическими условиями работы (наличие атмосферных осадков, переменная влажность, низкие температуры), а также с большой протяженностью конвейерных линий и их высокой производительностью.