2014-02-17
1759
Погрузка в забое вертикального ствола осуществляется в очень сложных условиях, к которым относятся: стесненность рабочего пространства и загроможденность ствола подвесным оборудованием; наличие воды и капежа, отсутствие естественного освещения.
Машины для погрузки породы при проходке вертикальных стволов должны удовлетворять следующим требованиям: полностью обслуживать всю площадь забоя; иметь небольшие размеры и массу; быть простыми в управлении, не препятствовать хорошему обзору забоя, легко монтироваться и демонтироваться в стволе; иметь возможность применения в стволах разного диаметра.
Наибольшее распространение при проходке стволов получили погрузочные машины с грейферным исполнительным органом (рис. 118), которые классифицируются по следующим основным признакам:
– по способу вождения грейфера (ручное и механизированное);
– по способу подвески машины (на канате и анкерах к стенке ствола или к полку в центре ствола);
– по схеме вождения грейфера (с секторным и круговым вождением);
|
|
|
– по способу вождения грейфера (с канатной подвеской и с жесткой кинематической связью между звеньями машины).
Рис. 118. Погрузочная машина облегченного стволового комплекса (ОСК)
конструкции КузНИИшахтостроя:
а – погрузочная машина; б – грейферный грузчик с ручным вождением КС-3.
1 – грейфер; 2 – рама; 3,7 − несущие кольца; 4 – пневмолебедки; 5 – тельфер;
6 – направляющая рамка вождения грейфера; 8 – кабина машиниста;
9 – пневмоподъемник; 10 − водило; 11 − пневмосистема
При механизированной погрузке используются грейферные грузчики (табл. 90).
Таблица 90
| Техническая характеристика погрузочных машин | |||||
| Показатели | Марка грузчика | ||||
| КС-3 | КС-4 | ГП-2 | ГШГ-1 | ПГШ-15 | |
| Емкость грейфера, м3 | 0,22 | 0,26 | 0,15 | 0,011 | 0,15 |
| Масса, кг | |||||
| Средняя производительность (при разрыхленной породе), м3/ч | |||||
| Продолжительность цикла черпания, с | |||||
| Ход цилиндра пневмоподъемника, мм | - | ||||
| Давление сжатого воздуха, кПа | 0,5–1,0 | 0,5–0,6 | 0,5–0,7 | 0,4–0,7 | - |
| Коэффициент наполнения грейфера | 0,9–1,2 | 0,9–1,2 | 0,9–1,2 | 0,9–1,1 | 0,9–1,2 |
| Число лопастей | |||||
| Диаметр грейфера, мм: | |||||
| раскрытого | |||||
| закрытого |
Могут также использоваться породопогрузочные машины (табл. 91).
Грейферный пневмопогрузчик КС-3 состоит из шестилопастного грейфера, пневмоподъемника, водила и пневмосистемы.
Стволовая погрузочная машина "Погрузчик" предназначена для погрузки взорванной породы при углубке и проходке неглубоких вертикальных стволов диаметром 4,5–8,0 м.
|
|
|
Таблица 91
| Показатель | Тип погрузочной машины | |||||
| оск | "Погруз-чик" | КС- 2у/40 | 2КС-2у/40 | 2КС-1МА | КСМ-2у | |
| Вместимость грейфера, м3 | 0,65 | 0,4 | 0,65 | 2x0,65 | 1,25 | 0,4 |
| Техническая производительность, м3/ч | ||||||
| Эксплуатационная производительность, м3/ч | - | 100–130 | 100–120 | 180–200 | ||
| Рабочее давление сжатого воздуха, Па | 0,5–0,7 | 0,4–0,5 | 0,6 | 0,6 | 0,8 | 0,5–0,6 |
Продолжение табл. 91
| Грузоподъемность тельфера (пневмоподъемника), т | 1,9 | 5x2 | 5x2 | |||
| Высота подъема грейфера, м | ||||||
| Скорость подъема грейфера, м/с | - | 0,45 | 0,48 | 0,48 | 0,48 | 0,48 |
| Средняя продолжительность цикла погрузки, с | 25–30 | 25–30 | 25–30 | |||
| Скорость радиального перемещения грейфера, м/с | - | 0,34 | До 0,5 | До 0,5 | До 0,43 | До 0,5 |
| Высота грейфера, м | - | - | ||||
| Суммарная мощность пневмодвигателей, кВт | 57,1 | 114,2 | 209,2 | 57,1 | ||
| Масса машины, т | 9,3 | 9,0 | 19,2 | 43,9 |
Погрузочная машина подвешивается на канате и лебедке, расположенной на поверхности. Управление механизмами осуществляется из кабины, закрепленной в нижней части рамы.
Наибольшее распространение в настоящее время получили созданные ЦНИИподземмашем и Ясиноватским машиностроительным заводом погрузочные машины типа КС.
Стволовые погрузочные машины КС-2у/40 и 2КС-2у/40 соответственно с одним и двумя грейферами предназначены для проходки стволов диаметром 5,5–8 м, глубиной от 200 до 800 м и комплексной механизации основных процессов проходческого цикла – бурения шпуров и погрузки породы.
В зарубежной практике применяют грейферные погрузочные машины с радиально-круговым (монорельсовым и консольным) вращением грейфера в виде настенных и мостовых кранов и с телескопической стрелой.
Институтом Гипрорудмаш и Криворожским заводом "Коммунист" разработана погрузочная машина ППН-2Г с пневмоприводом, гусеничным ходом и приводом на каждую гусеницу. Ковш емкостью 0,32 м3, производительность машины 12 м3/мин. После окончания погрузки машина из ствола поднимается на канате.
Производительность погрузки породы характеризуется двумя фазами. В первой фазе производительность зависит от типа погрузочной машины и оснащения подъема, во второй – от численности занятых рабочих.
В общем виде
Р п = VK p/ Т п ,
где Р п – производительность погрузки породы, м3/ч; Т п – время погрузки в первой ТIф и второй ТIIф фазах погрузки (без подготовительно-заключительных работ):
Т п = Т Iф+ Т IIф .
В свою очередь
а 
где 
− время работы машины по погрузке породы в бадью;
− технологические простои машины, связанные с маневрами бадьи в забое; φ – коэффициент, учитывающий неравномерность работы, регламентированный отдых, простои по организационным причинам и т.д.; φ = 1,15–1,2; α − доля породы в первой фазе погрузки. α =V Iф/1− h IIф/ l ш·η, где V Iф − объем породы в первой фазе; h IIф − высота слоя породы второй фазы, равная для грейферов вместимостью 0,25; 0,7 и 1 м3 соответственно 0,2; 0,3 и 0,45.
Для других типов машин, в зависимости от глубини шпуров (l ш):
| Погрузочная машина | КС-3 | КС-2у/40 | КС-1М | ||||||
| l ш | |||||||||
| α | 0,9 | 0,93 | 0,95 | 0,85 | 0,9 | 0,93 | 0,78 | 0,85 | 0,9 |
V – объем взорванной породы за цикл, м3; n – число погрузочных машин; Рт − техническая производительность погрузочной машины, м3/ч; К о – коэффициент одновременности работы машин, равный 1 при n = 1 и 0,75 – 0,80 при n = 2; К п– коэффициент, учитывающий просыпание породы при разгрузке грейфера в бадью, К п = (d б/0,8 d г)2. Здесь d б− диаметр бадьи, м; d г − диаметр грейфера с раскрытыми челюстями, м; V б – вместимость бадьи, м3; К з− коэффициент наполнения бадьи, K з≤ 0,9; t п– время простоя погрузочной машины по причине маневров бадьи в забое (при одноконцевом подъеме при перецепке бадьи t п= 30–40 с, двух одноконцевых t п = 35+ Т цп – t пб, где Т цп – цикл подъема; t пб – время погрузки бадьи без перецепки бадьи − одноконцевой подъем, t пб = Т цп, два одноконцевых t п= 0,5(T цп− t пб). Время погрузки породы во второй фазе T IIф = = φ VK p(1−α)/(n p· P у), где n р – численность рабочих, занятых на погрузке породы во второй фазе, чел.; Рy – производительность одного рабочего на погрузке породы во второй фазе, равная 0,5–1 м3/ч.
|
|
|
Общее время погрузки породы (без подготовительно-заключительных операций t пз):
Подставляя значение Т п, получим производительность погрузки разрыхленной породы
При подъеме породы используются саморазгружающиеся бадьи типа БПС (табл. 92).
Таблица 92
| Показатель | Саморазгружающиеся бадьи | |||||||||
| БПС-1,5 | БПС- | БПС- | БПС- | БПС-2,5 | БПС- | БПС- | БСП- | БСП-5,5 | БСП- 6,5 | |
| Диаметр корпуса, мм | ||||||||||
| Высота корпуса, мм | - | |||||||||
| Масса бадьи, кг | ||||||||||
| Высота направляющей рамки, мм |
Время цикла подъема согласно [56] определяется по формуле
где 214 – время маневровых операций и движения бадьи с ограниченной скоростью, с; v maх− максимальная скорость движения бадьи, м/с; v n – скорость движения бадьи при проходке через подвесной полок, м/с; v нр − скорость движения бадьи при проходке через нулевую площадку, м/с; а гл – главное ускорение (замедление) движения бадьи, м/с; Н ст− глубина ствола, м; 29,5 – путь, проходимый бадьей с ограниченной скоростью (по данным ЦНИГРИ), м. В формуле следует принимать (для разведочных стволов) v n = 0,5 м/с; v нп = 1 м/с, а = 0,6 м/с2.
Рациональную максимальную скорость при глубине стволов до 500 м рекомендуется определять по формуле
Рациональную вместимость бадьи – по формуле
где q м – максимальная производительность погрузочных средств в стволе, м3/ч.
Спуск и подъем людей, различного оборудования и выдача породы производятся проходческими подъемными машинами. Они могут монтироваться в постоянных или временных зданиях, могут быть в передвижном исполнении.
|
|
|
Применяются подъемные машина типа Ц-1,2х1; Ц-1,6х1,2; Ц-2х1,5; 2Ц-1,2x0,8 и др., где первая цифра – диаметр барабана, м; вторая – ширина барабана, м. Цифра впереди индекса Ц обозначает количество барабанов.
Для подвески проходческого оборудования в стволе применяются проходческие лебедки (табл. 93).
Таблица 93
| Техническая характеристика проходческих лебедок | |||||||
| Тип | Диаметр барабана, мм | Канато-емкость, м | Основные размеры, мм | Мощность двигателя, кВт | Масса, т | ||
| длина | ширина | высота | |||||
| ЛПЭ-5/500 | 6,4 | 3,15 | |||||
| ЛПЭ-5/1000 | 6,4 | 3,70 | |||||
| ЛПЭ-18/1400 | 21,20 | ||||||
| ЛПЭР-5/1000 | 5,025 | ||||||
| ЛПП-5/300 | 18,4 | 3,50 | |||||
| 2ЛПЭ-5/500 | − | 6,0 | |||||
| ЛППР-2/300 | − | 1,93 |
Примечание. Лебедки ЛПЭ и ЛПЭР используются при проходке стволов, ЛПП, ЛППР – при углубке (проходке) стволов шахт с установкой в подземных выработках или на поверхности, ЛПЭРП – для подвески спасательных лестниц.
В отличие от подъемных машин, которые постоянно и с большой частотой и скоростью перемещают по стволу бадьи, проходческие лебедки большую часть времени неподвижны и лишь поддерживают висящее на канатах оборудование, которое, как правило, перемещается с малой скоростью 1−2 раза в сутки.
Проходческие лебедки применяются в стационарном и передвижном исполнении. Количество барабанов может быть от одного до четырех.
Для подъема используются копры (табл. 94). Металлические копры устанавливаются на бетонных фундаментах с анкерным креплением.
Таблица 94
| Технические характеристики копров для проходки стволов разведочных шахт | ||||
| Марка (тип) копра | Характеристики материала копра | Высота до подшкивной площадки, м | Максимальное суммарное разрывное усилие всех проволок подъемного каната, кН (тс) | Масса копра, т |
| КМ-1 | Металлический копер для шахт с прямоугольной площадью сечения стволов более 12 м2 | 17,6 | 404,2 (41,2) | |
| КП-2 | То же | 13,6 | 404,2 (41,2) | |
| КМ-3 | То же при площади сечения 9 и 12,7 м2 | 14,125 | 266,8 (27,2) | |
| КД-1 | Деревянный копер для шахт с прямоугольной формой сечения ствола площадью 9 м2 | 13,4 | 266,8 (27,2) |
Для проходки глубоких стволов при добыче полезного ископаемого ВНИИОМ-ШСом разработаны копры типа I, II, III, IV, "Север-1", "Север-2", КП8/1000; для проектных глубин стволов 400, 800,1100,1400,1200, 1600 и 1000 м. Масса копров от 51,5 до 150т.
Копры изготовляются башенные, железобетонные или металлические с укосиной.
