§ 53. ПОГРУЗКА ПОРОДЫ (ч.2)

Тоннельные экскаваторы. В выработках большого поперечного сечения для догрузки породы можно применять полноповоротные одноковшовые экскаваторы на гусеничном ходу. Габариты и конструкция таких экскаваторов приспособлены для работы в подземной выработке. Для этого укорачивают стрелу, которой иногда придают изогнутую Г-образную форму, уменьшают длину корпуса машины и увеличивают противовес.

Преимуществом экскаваторов перед погрузочными машинами является значительный объем ковша (0,75—1 м3), перемещение на гусеничном ходу прямо по неровной подошве выработки и возможность погрузки без перерыва на два пути, расположенные сбоку и сзади экскаватора. Большой объем ковша позволяет грузить крупные глыбы породы, в связи с чем можно применять глубокие шпуры большого диаметра, что приводит к сокращению общей длины шпуров и расхода ВВ. Особенно целесообразно применение экскаваторов с погрузкой в автосамосвалы, полностью исключающей необходимость в рельсовых путях.

Примером специального тоннельного экскаватора является экскаватор Э-7515 (рис. 146), который предназначен для погрузки породы крупностью до 650 мм при проходке выработок сечением более 40 м2 и шириной не менее 5,5 м.

Тоннельный экскаватор Э-7515
Рис. 146. Тоннельный экскаватор Э-7515:
1 — напорный механизм; 2 — стрела прямой лопаты; 3 — ковш с рукоятью; 4 — ходовая тележка; 5 — корпус

В выработках высотой не менее 5 м и шириной не менее 10 м можно применять экскаватор ЭП-1, созданный для погрузки скальной породы крупностью до 900 мм на подземных работах в горной промышленности.

Основные характеристики экскаваторов Э-7515 и ЭП-1 приведены ниже.

Показатель Э-7515 ЭП-1
Емкость ковша, м3 0,75 1,0
Число циклов в минуту 2 3
Наибольший радиус черпания, м 5,5 8,5
Наибольший радиус разгрузки, м 4,5 7,2
Наибольшая высота разгрузки, м 4,7 5,1
Масса, т 17,0 35,6
Теоретическая производительность, м3 90 180

В комплексе с погрузочными машинами и экскаваторами на гусеничном ходу для подгребания породы и расчистки проезжей части применяют бульдозеры (например, дизельный Д-492, имеющий поворотный отвал шириной 3 м и высотой 1 м; габариты бульдозера 5,55×3,94×3,06 (высота) м.

Производительность погрузки. Фактическая производительность погрузочной машины зависит от конструктивных характеристик и конкретных условий ее применения и в первую очередь от четкости организации работ. Производительность погрузочных машин выражают в м3/ч, при этом имеют в виду объем породы в массиве, т.е. в ненарушенном состоянии. Производительность Р погрузочной машины определяют в м3/ч по формуле

Производительность погрузочной машины,
(139)
 

где φ — коэффициент использования машины с учетом времени на подготовку ее к работе, осмотр забоя, простои и задержки (φ = 0,80÷0,85);

kр — коэффициент разрыхления породы, изменяющийся от 1,1 (мелкий песок) до 2,2 (весьма крепкие скальные породы) (см. табл. 17);

t, t1 и t2 — продолжительность соответственно рабочего цикла машины, замены груженой вагонетки порожней и груженого состава из n вагонеток порожним, мин;

V1 и V2 — емкости вагонетки и ковша машины, м3;

η1 и η2— коэффициенты заполнения вагонетки (η1 = 0,9÷1,0) и ковша машины (для ковшей емкостью до 0,25 м3 η2 = 0,5÷0,7; для ковшей емкостью 0,32 м3 и более η2 = 0,8÷0,9).

Приводимая обычно в каталогах теоретическая производительность Рт погрузки соответствует идеальным условиям (непрерывная переброска в отвал неразрыхляющегося материала при полном заполнении объема V2 ковша) и практически недостижима. Эта производительность может быть определена по формуле, являющейся частным случаем формулы (139):

,
(140)
 

Производительность машины ПНБ-3К также меньше теоретической (Pт = 180 м3/ч) и зависит от продолжительности ее рабочего цикла, слагающегося из чистого времени погрузки по ширине забирающего устройства (t1 = 2 мин) и времени перемещения машины в новую позицию со скоростью около 10 м/мин (t2). За время цикла (t = t1 + t2) машина может погрузить объем t1Pт/60 м3 разрыхленной породы. Ее действительная производительность (м3/ч) по массиву составит примерно

Действительная производительность машины ПНБ-3К.
(141)
 

При этом предполагается, что перемещение транспортных средств происходит во время перемещений машины и не ограничивает ее производительности. В противном случае в числитель формулы (141) следует ввести коэффициент φ < 1.

Из формулы (139) следует, что для повышения производительности погрузки при заданных параметрах машины необходимо увеличивать объем вагонетки (V1) и уменьшать время смены груженых вагонеток и составов порожними (t1 и t2). Поэтому в подземном строительстве имеется тенденция к применению вагонеток большого объема, что не вызывает затруднений при проходке тоннелей с порталов. При строительстве метрополитенов, где проходку ведут через стволы шахт, объем вагонеток ограничивается размерами клети шахтного подъема и габаритами подходных выработок. Использование вместо вертикальных стволов наклонных эскалаторных тоннелей снимает эти ограничения.

Уменьшение времени, расходуемого на смену вагонеток, может быть достигнуто применением рациональных маневровых устройств у забоя выработки (см. рис. 149) и использованием вагонеток-бункеров большой емкости (например, ВПК-7 объемом 7 м3, колея 750 мм), снабженных транспортерами-питателями. В последнем случае погрузку осуществляют в вагонетку-бункер непрерывно, а из нее с помощью скребкового питателя — в обычные вагонетки по мере их подачи.

Ручная погрузка. Ручную погрузку породы применяют как исключение в тесных (шириной менее 1,5 м) выработках, где использование машин невозможно, при малых объемах работ, делающих применение машин неэкономичными, а также при подборке породы, не взятой машиной. Для повышения производительности ручной погрузки целесообразно укладывать перед забоем (до взрыва или отбойки породы молотками) стальные листы. Ширина фронта погрузки на одного рабочего должна быть не менее 1 м.

Ручная погрузка непосредственно в вагонетки связана с подъемом породы на высоту до 1,2—1,3 м. Для уменьшения трудоемкости погрузки целесообразно применять ленточные транспортеры-перегружатели, загрузочные воронки которых низко опущены, тогда как концевая часть приподнята настолько, что под нее можно подвести вагонетку (рис. 147). При этом высота подъема породы при погрузке уменьшается до 35—40 см, а производительность погрузки возрастает примерно в 2—2,5 раза.

Перегружатель П-4
Рис. 147. Перегружатель П-4:
1 — натяжное устройство; 2 — ходовая тележка; 3 — приводное устройство; 4 — лента транспортера; 5 — электродвигатель с редуктором; 6 — рама транспортера; 7 — загрузочная воронка

Перегружатели имеют ленту шириной 500 мм, движущуюся со скоростью 1 м/с, и общую ширину, позволяющую использовать их в выработках шириной менее 1,5 м.

Наиболее удобны перегружатели с удлиненной приподнятой частью, под которой может разместиться n вагонеток. При рациональном маневрировании гружеными вагонетками и порожняком применение такого перегружателя позволяет загрузить без перерыва (2n – 1) вагонеток.

При разработке выработки по частям породу сбрасывают через вертикальные ходки из верхней штольни или калотты непосредственно в вагонетки, находящиеся в нижней штольне. Для доставки породы к месту сбрасывания целесообразно применять скреперные установки.

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