Глава 12
ПОГРУЗКА ПОРОДЫ И ПОДЗЕМНЫЙ ТРАНСПОРТ
§ 53. ПОГРУЗКА ПОРОДЫ (ч. 1)
Освобождение забоя от взорванной породы — одна из наиболее трудоемких операций, занимающая до 40% времени проходческого цикла. Эта операция состоит из погрузки породы в транспортные средства и ее перемещения к месту отвала.
Породопогрузочные машины. Главным направлением механизации погрузочных работ в забоях подземных выработок является применение погрузочных машин, обеспечивающих надежную уборку породы крупной кусковатости в любых условиях. Выбор типа погрузочной машины определяется размерами проходимой выработки, родом имеющейся энергии, требуемой производительностью погрузки и крупностью кусков взорванной породы.
При строительстве тоннелей применяют погрузочные машины периодического и непрерывного действия на колесном или гусеничном ходу. Машины периодического действия делят на две группы: с погрузкой непосредственно в вагонетку и с погрузкой на транспортер машины.
Машины первой группы (например, ПМЛ-5, рис. 141) имеют ковш 1, вращающийся в вертикальной плоскости и перебрасывающий породу через корпус 2 машины в вагонетку. Для захвата породы машина с опущенным ковшом и прицепленной сзади вагонеткой двигается к забою, внедряет ковш в породу и одновременно его встряхивает. После наполнения ковша он опоражнивается в вагонетку при заднем ходе машины. Корпус машины смонтирован на поворотном круге, вследствие чего ковш может отклоняться в обе стороны от оси пути на 30° с увеличением фронта погрузки. Машина ПМЛ-5К производительно работает при крупности кусков породы до 300 мм, проста по конструкции и удобна в перемещении. Машина ППН-2 по конструкции аналогична машине ПМЛ-5К, но значительно производительнее и обеспечивает погрузку более крупных глыб породы.
Перечисленные машины обладают небольшим сцепным весом и при погрузке породы большой крупности часто буксуют, что снижает их производительность. Кроме того, они имеют узкий фронт погрузки, вынуждающий прибегать к ручной подкидке породы в полосу действия машины. Неравномерность загрузки по длине ограничивает рациональный объем вагонеток величиной 1,2—1,3 м3.
Машина второй группы ППМ-4 (рис. 142) состоит из корпуса 1 с продольным транспортером 2 и черпачного устройства со стрелой 3, отклоняющейся от продольной оси в обе стороны на 50°. Разгрузочная часть транспортера может подниматься и опускаться от среднего положения на 500 мм, а сам транспортер поворачиваться в плане на угол ± 12,5°. Машина с прицепленной вагонеткой и опущенным ковшом 4 продвигается вперед, врезаясь в породу. Заполненный ковш поднимается вверх и толчком опорожняется в желоб, откуда порода поступает на ленточный транспортер шириной 600 мм, движущийся со скоростью до 0,8 м/с. Наличие стрелы обеспечивает возможность взятия породы на 175 мм ниже уровня откаточных путей, а поворот транспортера—возможность погрузки на промежуточный продольный транспортер, расположенный сбоку от пути, по которому двигается машина.
Машина МПР-6 (рис. 143) отличается тем, что имеет ковшевое устройство 1 без стрелы, при повороте передней части корпуса 2, отклоняющееся от оси пути на 34° в обе стороны и опорожняемое на транспортер 3. Машина МПР-6 является самой мощной и производительной из отечественных погрузочных машин периодического действия, имеет большую массу и обеспечивает хорошее внедрение в породу значительной крупности.
В машинах ППМ-4 и МПР-6 имеется выдвижная сцепка 4 (см. рис. 143) с вагонеткой, допускающая продольное перемещение длинной вагонетки для ее равномерной загрузки (три положения под консольной частью машины). Поворот ковша в горизонтальной плоскости производится механически (так же как в ППН-2), в то время как в ПМЛ-5 он осуществляется вручную.
Слабым местом машин с погрузкой на ленточный транспортер является быстрый износ ленты транспортера при твердых скальных породах. Характеристики погрузочных машин приведены в табл. 22.
Таблица 22
Основные характеристики породопогрузочных машин периодического действия
Характеристики | ПМЛ-5К | ППН-2 | ППМ-4П | ППМ-4Э | МПР-6 | «Конвей-100» |
Род энергии | Пневматическая | Электрическая | ||||
Емкость ковша, м3 | 0,17 | 0,32 | 0,32 | 0,32 | 0,38 | 0,76 |
Число черпаний в минуту | 3—4 | 2—3 | 4—5 | 4—5 | 4—5 | 2—3 |
Фронт погрузки, м | 2,4 | 2,5 | 4,0 | 4,0 | 3,9 | 6,1 |
Максимальная крупность кусков породы (при их содержании не более 10% всего объема), мм | 400 | 400 | 450 | 450 | 600 | 750 |
Ширина колеи, мм |
600; 750 |
600; 750; 900 |
600; 750; 900 |
600; 750; 900 |
750; 900 |
900 |
Габариты в рабочем состоянии, м: высота ширина длина |
2,20 1,45 2,44 |
2,35 1,59 2,55 |
2,09 1,70 7,44 |
2,09 1,70 7,44 |
2,80 1,97 6,52 |
4,17 2,03 11,28 |
Масса, т | 3,50 | 4,70 | 9,0 | 9,0 | 8,8 | 18,3 |
Минимальная теоретическая производительность, м3/ч | 30 | 40 | 75 | 75 | 90 | 100 |
Разработку конструкций погрузочных машин ведут в двух направлениях: в направлении увеличения емкости ковша, фронта погрузки и сцепного веса, определяющего напор машины на породу, и в направлении создания машин с принципиально новыми способами захвата породы, непрерывным действием и размещением на машине оросительных установок для обеспыливания призабойного пространства во время погрузки. Второе направление характеризуется стремлением устранить принципиальные недостатки описанных выше машин: захват снизу вверх ковшом, внедрение которого в кучу породы требует значительного усилия, и периодичность действия.
Созданы машины непрерывного действия с нагребающими устройствами. Примером такой опытной конструкции может служить машина (рис. 144), которая сгребает породу сверху вниз на скребковый транспортер, осуществляющий погрузку в вагонетки (ФРГ).
Более рационален боковой захват породы с помощью так называемых нагребающих лап, расположенных на забирающей части машины, выполненной в виде наклонной стальной плиты с желобом посередине. Нагребающие лапы непрерывно направляют породу на скребковый транспортер, загружающий вагонетки или автосамосвалы. Такие машины обычно перемещаются на гусеничном ходу и обладают поэтому большой маневренностью, позволяющей им обслуживать выработки значительной ширины.
Наиболее мощной машиной непрерывного действия является машина ПНБ-3К (рис. 145), обеспечивающая непрерывную погрузку разрыхленной взрывом породы крупностью до 600 мм в транспортные средства с высотой погрузки до 3 м. Машина имеет длину 8,5 м и высоту 1,9 м. Забирающая часть 1 машины шириной 2 м наклонена под углом 30° к подошве выработки и может опускаться ниже уровня гусениц 4 на 30 см и подниматься на 40 см. На плите забирающей части смонтированы ведущие диски 2 с нагребающими лапами, совершающими возвратно-колебательные движения, в результате которых порода направляется в желоб скребкового транспортера шириной 725 мм. Стрела 3 транспортера может поворачиваться в плане в обе стороны на 45° от оси машины, что облегчает погрузку породы в транспортные средства.
Машина ПНБ-3К оснащена оросительной установкой с плоскоструйными форсунками, расходующими 40—50 л воды (под давлением не менее 5 кгс/см2) на 1 м3 погружаемой породы. Теоретическая производительность машины достигает 180 м3/ч. Масса машины 24 т.
Выбор погрузочной машины определяется принятой схемой организации работ. При рельсовом транспорте наиболее целесообразны машины с погрузкой на транспортер (ППМ-4, МПР-6), обеспечивающие равномерную загрузку вагонеток большой емкости и имеющие ковш, позволяющий грузить большие глыбы.
Машины с непосредственной погрузкой в вагонетки находят применение лишь при проходке узких опережающих выработок. При безрельсовом транспорте рекомендуются погрузочные машины на гусеничном ходу, к которым относятся машины ПНБ-3К и тоннельные экскаваторы.