Группу машин периодического действия составляют одноковшовые экскаваторы, непрерывного действия – многоковшовые экскаваторы

Лекция 4. – 8 часов

Технология выемки горных пород. Типы выемочно-погрузочного оборудования, типы забоев и технологические схемы работы выемочного оборудования в мягких и скальных породах. Производительность и парк экскаваторов.

1. Общие сведения

Непосредственная разработка горных пород на карьере, представляющая собой выемку и погрузку называют выемочно-погрузочными работами или экскавацией. Экскавация образовано от слова экскаватор. В свою очередь экскаватор образован от латинских слов "ех" и "caveo" и означает выкапыватель.

Экскавацией называется выемка и перемещение горной породы посредством рабочего органа машины с последующей разгрузкой в средства транспорта либо в отвал.

Или: процессы, включающие выемку горных пород посредством механизмов, погрузку на транспортное средство или разгрузку в отвал называют процессом экскавации.

Экскаватор – основное средство механизации при открытой добыче угля, руды и строительных материалов.

Экскаваторы предназначены для зачерпывания горной массы, перемещения ее на относительно небольшие расстояния и погрузки в транспортные средства или отсыпки в отвал

В создании современных экскаваторов большую роль сыграли изобретения русских ученых и инженеров. Впервые в мире в 1809 г. был создан "копательный ковш" с ручным приводом, который применялся при разработке песка на Днепре и является прототипом современных экскаваторов

В России в 1812 году на Ижорском заводе по проекту инженера А. Беканкура была построена паровая землечерпалка, применявшаяся в Кронштаде.

Американский инженер В. Оттис получил в 1833 г. патент на "крановую лопату", в 1836 г. по его чертежам был построен первый одноковшовый экскаватор.

Экскаваторы делятся на две большие группы: машины периодического (цикличного) действия; машины непрерывного действия.

Группу машин периодического действия составляют одноковшовые экскаваторы, непрерывного действия – многоковшовые экскаваторы.

Любой экскаватор, одно-или многоковшовый, состоит из силового оборудования, механизмов управления, рамы и кузова.

Процесс копания включает резание стружки и перемещение срезанной породы по поверхности в экскавирующем органе – ковше, ноже и др. Площадь поперечного сечения стружки (S_P) определяется глубиной внедрения экскавирующего органа t_P и ширины стружки понизу b: S_P = t_Pb.

Для осуществления процесса копания необходимо создать усилие Р_Н выемочной машины, которое должно быть больше силы сопротивления копанию Р_К:

Р_Н ≥ Р_К

Сила копания (в мПа) в свою очередь определяется из выражения Р_К = k_F S_P,

где k_F – удельное сопротивление копанию, которое зависит от физико-технических показателей породы. Например, для тяжелых влажных глин k_F = 0,2 – 0,3 мПа, для полускальных 1мПа, и более.

В качестве физико-технической основы сопоставления пород по экскавируемости, зависящей только от свойств и состояния пород, используется относительный показатель трудности экскавации породы П_Э. Для мягких, плотных и полускальных пород (выемка из массива) этот показатель определяется по эмпирической формуле:

(П_Э)´ = 3 λ( 0,2 σ_сж. + σ_сдв + σ_раст.) + 0,0003γ,

где λ – коэффициент структурного ослабления пород в массиве в направлении копания; γ – в кг/м³.

Горные породы по величине показателя трудности разделены на Х классов. Мягкие породы характеризуются показателем (П_Э)´= 3 – 6, плотные и полускальные сильнотрещиноватые - (П_Э)´= 9 – 12, прочные плотные и скальные среднетрещиноватые - (П_Э)´= 12 – 15 и (П_Э)´= 18 – 24. полускальные монолитные и малопрочные скальные - (П_Э)´ = 24 – 30.

При экскавации скальных пород требуемое усилие экскаватора (у канатной мехлопаты подъемное) зависит прежде всего от кусковатости взорванной породы. Чем больше размер среднего куска и плотность пород, чем меньше коэффициент разрыхления, тем больше удельное сопротивление копанию.