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.

Погрузочная машина ПМЛ-5
Рис. 141. Погрузочная машина ПМЛ-5

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.

Погрузочная машина ППМ-4
Рис. 142. Погрузочная машина ППМ-4

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.

Погрузочная машина МПР-6
Рис. 143. Погрузочная машина МПР-6

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 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).

Погрузочная машина с верхним захватом породы
Рис. 144. Погрузочная машина с верхним захватом породы:
1 — лоток; 2 — гребковое устройство; 3 — пневматические домкраты; 4 — скребковый транспортер; 5 — разгрузочный лоток

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.

Погрузочная машина ПНБ-3К
Рис. 145. Погрузочная машина ПНБ-3К

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.

Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. Тоннели и метрополитены