ТИПЫ ПОГРУЗОЧНО-ДОСТАВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.
Основными достоинствами самоходного оборудования, обеспечивающими широкое его применение, являются помимо высокой производительности мобильность, маневренность и автономность. В наибольшей степени это относится к машинам с дизельным приводом, не связанным со стационарными источниками энергии, в меньшей степени — к машинам с электро- и пневматическим приводом. С другой стороны, дизельные машины, в отличие от электрических и пневматических, усложняют и удорожают схему вентиляции рудника в целом и требуют повседневной и дорогостоящей очистки воздуха от вредных выхлопных газов, что следует учитывать при проектировании и реконструкции рудников.
Основными типами оборудования, применяемого при доставке, являются:
— ковшовые погрузочно-доставочные пневмоколесные машины (ПДМ), осуществляющие погрузку руды в ковш, доставку ее в ковше до места разгрузки и разгрузку ковша;
— ковшово-бункерные пневмоколесные ПДМ, производящие погрузку руды в бункер с применением собственного ковша относительно малой вместимости, доставку руды в бункере до места разгрузки и разгрузку бункера;
— погрузочные машины различных типов: экскаваторы; погрузочные машины с нагребающими лапами и загрузочным конвейером; пневмоколесные или рельсовые ковшовые погрузочные машины; ковшовые грузчики, отличающиеся от ковшовых ПДМ увеличенной длиной рукояти, на которой крепится ковш для окучивания навала руды в комплексе с погрузочными машинами иногда применяются бульдозеры;
— доставочно-транспортные машины: автосамосвалы с опрокидным кузовом (в некоторых моделях кузов разгружается без опрокидывания выталкиванием руды с помощью подвижной передней стенки); самоходные вагоны, представляющие собой, бункер на колесах, саморазгружающийся через торец без опрокидывания с применением донного скребкового конвейера.
Применение погрузочно-доставочных машин (ПДМ). ПДМ имеют привод дизельный, в отдельных новых образцах электрический, питаемый через кабель, илн аккумуляторный, а для легких машин пневматический (табл. V.2).
Основные типы машин (рис. V.12): ковшовые ПДМ —перевозят породу в ковше на весу, при необходимости могут погружать ее в автосамосвалы; бункерные ПДМ — с ковшовым погрузочным органом и аккумулирующим устройством — бункером. Есть и машины с совмещенным ковшом-бункером — ковш опирается на колеса, машина не может использоваться для погрузки автосамосвалов.
Ковшовые погрузочно-доставочные машины получили наибольшее распространение (рис. V.13), Из них с России используются отечественные машины серии ПД и зарубежные машины серии CT, ГСТ, «Эймко», «Торо», «Фадрома», «Вабко». Машины серии ПД и большинство других — дизельные, имеют фронтальный ковшовый механизм
Ковшовые ПДМ бывают легкие с грузоподъемностью ковша до 2-3 т, среднего класса — 4-6 т и тяжелые — 7-20 т и больше. Нa 1 т полезного груза приходится около 3 т собственной массы машины и 7,5 кВт мощности. Создан опытный образец ПДМ ТБЛ-63 (Франция) с двойным ковшом (один как бы вкладывается в другой); сначала наполняется внутренний ковш, затем при поднятом внутреннем — наружный. Это способствует увеличению соотношения полезного груза и габаритов машины.
Для машин с ковшом емкостью от 1 до 5,6 м3 минимальная ширина доставочной выработки составляет соответственно от 2,4 до 3,5 м, а высота — от 2,4 до 3 м.
При зачерпывании руды с почвы выработки ковш движется под действием напорного усилия машины (около 20 т для ПДМ мощностью 150 кВт). Чтобы увеличить усилие, выработки, в которых погружают руду, иногда проходят с уклоном вниз около 10°,
Почву постоянных мест погрузки руды, например заездов при донном выпуске, целесообразно покрывать бетоном или железобетоном, что значительно повышает производительность и снижает износ машины.
Машины удовлетворительно работают и на крупнокусковой руде при емкости ковша более 3 м3. Расстояние доставки от 100-400 м до 500-1000 м при грузоподъемности 8-20 т. При больших расстояниях эти машины, имеющие высоту погрузки до 3900 мм, применяют в комплексе с автосамосвалами.
ПДМ с ковшом до 3-4 м3 используют также на зачистке почвы камер, прокладке и очистке дорог, сгребании горной массы в навал, иногда на перевозке в ковше материалов и оборудования.
При самотечном выпуске руды в погрузочную выработку большое усилие внедрения ковша позволяет машине ликвидировать часть зависаний руды без взрывных работ. Внутрисменное дробление негабаритных кусков устраняют путем доставки их в свободную выработку для взрывания в междусменный перерыв.
При использования на выпуске руды мощных ПДМ приходится увеличивать расстояние между, рядами выпускных отверстий до 15020 м (между осями рядов) по условию размещения машины в заездах. Ho, с другой стороны, и ширина отверстий увеличивается приблизительно до 4 м, в итоге на гребнях траншей или воронок остается примерно столько же или не намного больше отбитой руды, чем при других способах доставки, при которых ширина выпускного отверстия около 2 м.
В затратах на доставку руды ковшовыми ПДМ приблизительно 1/4 приходится на зарплату машинистов, 1/4 — амортизация, — техническое обслуживание и ремонт, 1/4 — горючесмазочные материалы и шины.
Бункерные ПДМ — это, обычно, машины легкого класса, используемые в выработках небольшой ширины и высоты, в частности при послойной выемке и проведении подэтажных выработок. Производительность машины — 80-200 т/смену. Емкость ковша 0,12-0,6 м3, вместимость бункера 1-2,5 м3, питание — сжатым воздухом через шланг длиной 90 м.
Выбор ПДМ
Самоходная ПДМ TORO 1400 (возможно оснащение электроприводом)
Общая длина-10508 мм
Максимальная ширина-2840 мм
Высота с защитным козырьком или кабиной безопасности-2540 мм
Ковши (SAE 2:1)-4,6-6 м 3 , НВ500/400
Стандартный двигатель-Detroit Diesel S 60 DDEC IV 243 кВт (325 л.с.) / 2100 об./мин.
Стандартный двигатель TORO 1400 с электроприводом — электродвигатель трехфазный, с короткозамкнутым ротором мощностью 160 кВт
Погрузочно-доставочные машины.
Различают погрузочно-доставочные машины (ПДМ): 1) ковшово-бункерного типа (рис. 3.38а); 2) ковшового типа (рис. 3.38б). Грузоподъемность (q) ПДМ составляет от 0,6 до 20 т.
Ковшово-бункерные ПДМ (рис. 3.39) – это машины легкого класса, используемые в выработках небольшой ширины и высоты. Производительность машин 80÷200 т/смену. Емкость ковша 0,12¸0,6 м 3 , вместимость бункера 1¸2,5 м 3 .
Отечественные ПДМ: ПТ-2,5, ПТ-4 – на пневмошинном ходу, грузоподъемностью соответственно 2,5 и 4 т.
Зарубежные ПДМ: фирмы “Атлас Копко” (Швеция) — Каво – 310 (2 т), Каво – 510 (5 т).
Наибольшее распространение на отечественных рудниках получили ковшовые ПДМ.
Отечественные ПДМ ковшового типа МПДД-1,5, МПДД-2, МПДД-4, МПДД-6 с соответствующими объемами и грузоподъемностью ковша 0,5-0,7 м 3 (1,5 т), 1 м 3 (2 т), 1,5-2 м 3 (4 т); 2-3 м 3 (6 т). Оснащаются в основном дизельными двигателями.
Выпускаются также ПДМ с электрическим приводом МПДЭ-2, МПДЭ-4.
Скорость движения ПДМ до 20 км/час, преодолеваемый уклон до 18 0 .
Наиболее распространены на отечественных рудниках зарубежные ПДМ фирм: “Буммер” (Польша): LK-1, LK-2; “Атлас Копко Вагнер” (Швеция): ST-1,5, ST-2А, ST-4А и т.д.;“Сандвик Тамрок” (Финляндия): Торо-350, Торо-500, Торо-007 и т.д.
При необходимости работы погрузочно-доставочных машин в высоких очистных пространствах применяют ПДМ с радиоуправлением. Выносной пульт размещается в доставочной выработке, откуда просматривается место погрузки руды, или в специальной камере – при оборудовании последней мониторами и установки видеокамер на ПДМ и в выработках.
На производительность ПДМ влияет множество факторов:
— размеры кондиционного и среднего куска, выход негабарита;
— условия погрузки руды (в погрузочном заезде из выпускного отверстия или из навала в широком очистном пространстве);
— состояние почвы погрузочных выработок (наличие или отсутствие покрытия; уклон в сторону черпания или наоборот);
— трасса движения (длина, уклон, конфигурация);
— разгрузка в рудоспуск или в транспортные средства;
— организационные факторы (количество обслуживаемых забоев, число одновременно работающих машин).
Различают конструкции днищ и доставочных горизонтов при применении ПДМ (рис. 3.40):
Для конструирования днищ при применении ПДМ применяются следующие основные параметры (табл. 3.4).
При трещиноватых и неустойчивых рудах, для усиления сопряжения дучки и заезда уровень последнего опускают ниже траншейного штрека.
Достоинства ПДМ: возможность обслуживания нескольких забоев; многофункциональность машин; высокая производительность; маневренность.
Недостатки ПДМ: повышенные требования к вентиляции (при применении дизельного привода); требуются рабочие высокой квалификации; высокая стоимость шин; необходимы большие поперечные сечения выработок.
3.11. Доставка руды питателями
Питатели и конвейеры являются стационарными установками непрерывного действия и применяются для доставки руд на рудниках с высокой производственной мощностью (от 2-3 млн. т/год). Питателями называются короткие конвейеры длиной до 6÷8 м, которые служат для погрузки руды в другие средства механизированной доставки или в откаточные вагонетки. На доставке руд применяются питатели вибрационные, качающиеся, скребковые, пластинчатые. Наибольшее распространение получили питатели вибрационные. Вибрационные питатели разделяют на питатели с направленными и ненаправленными колебаниями (рис. 3.41).
Вибропитатели с ненаправленными колебаниями имеют определенный наклон к горизонту α (см. рис. 3.41а), который обеспечивает перемещение рудной массы по лотку питателя под действием вибраций. Наклон питателя не превышает α = 15÷18 о при погрузке в вагонетки, чтобы не происходило их пересыпание.
К питателям с ненаправленными колебаниями относятся виброплощадки и виброленты.
При разработке рудных месторождений получили широкое распространение виброплощадкитипа: ВДПУ-4ТМ «Сибирячка», ВВДР. Виброплощадка состоит из жесткой рамы, которая колеблется под действием закрепленного на ней вибратора.
Установка вибропитателей может производиться с торцевой (рис. 3.42) или с боковой загрузкой (рис. 3.43). На откаточном штреке или орте ВДПУ располагают симметрично относительно друг друга или в шахматном порядке на относительно небольшом расстоянии друг от друга (см. рис. 3.42, 3.43).
При схеме с торцевой загрузкой питателя последний работает непосредственно под завалом. При схеме с боковой загрузкой вибропитатель не подвергается чрезмерным нагрузкам от веса навала рудной массы, но данная схема отличается более высоким удельным объемом подготовительно-нарезных выработок.
Виброленты представляют собой металлический лист переменной толщины, который под действием вибраций совершает волнообразные колебания против хода разгрузки и обеспечивает перемещение по нему рудной массы.
Применение вибропитателей, по сравнению со скреперной доставкой, позволяет практически в 2 раза повысить показатели выпуска (табл. 3.5). Однако применение самых простых по конструкции вибропитателей возможно при выпуске не менее 20÷30 тыс. т с одного питателя.
Пример работы вибропитателя ВВДР-5 (шахта им. Губкина) (КМА). Баланс рабочего времени при погрузке руды за смену составляет:
— продолжительность погрузки руды (127 мин);
— подготовительно – заключительные операции – 15 мин;
— простои из-за негабарита – 13 мин;
— ликвидация зависаний – 24 мин;
— отсутствие вагонов – 127 мин.
Фактическая производительность достигает 800 т/смену, а при бесперебойной подаче вагонов производительность может составлять 2000-3000 т/смену.
Вибропитатели с направленными колебаниями имеют амортизаторы с заданным направлением деформации β, поэтому лоток может иметь незначительный наклон или устанавливается горизонтально. Эти питатели, вследствие громоздкой конструкции, требуют повышенных затрат на монтаж и демонтаж, поэтому на доставочных горизонтах, как правило, не применяются (установка данных питателей окупается при выпуске с одного устройства не менее 80÷100 тыс. т).
Качающиеся питатели состоят из желоба с поддерживающими устройствами, привода и передачи, сообщающей питателю возвратно–поступательное движение. Желоб изготавливается из листового железа толщиной не менее 4 мм.
При работе питателя желоб вместе с материалом движется по направлению транспортировки, а затем быстро возвращается в исходное положение, т.е. за одно качание материал перемещается на величину поступательного движения желоба.
Например, качающиеся питатели тяжелого типа КТ10, КТ12 (табл. 3.6) предназначены для равномерной дозированной выдачи нелипких сыпучих материалов с объемной массой насыпного груза до 2,6 т/м 3 из бункеров, воронок и других емкостей в технологические машины и другие транспортные устройства.
Конструктивно качающиеся питатели выполнены сборно-разборными и состоят из следующих основных функциональных частей: приемной части (короба), рабочего органа (лотка), общей рамы, привода, состоящего из электродвигателя, эластичной муфты, выполненной из конвейерной ленты и редуктора. Движение лотка осуществляется за счет перемещения катков, расположенных между направляющими лотка и рамы.
В условиях эксплуатации питатель устанавливается на фундамент и закрепляется анкерными болтами.
Недостаток качающихся питателей – массивность конструкций, поэтому применение их целесообразно в капитальных рудоспусках с большим сроком эксплуатации или в очистных блоках с высокой производительностью.
Скребковые и пластинчатые питатели из-за низкой надежности на доставке руд и больших затрат на монтаж не получили широкого распространения.
Конвейерная доставка
Конвейеры обычно служат для доставки рудной массы до рудоспусков, поступающей на них с других средств механизированной доставки (питателей, ПДМ, скреперных установок). Для доставки руд применяются конвейеры вибрационные, пластинчатые, скребковые и ленточные. Виброконвейеры типа ВР-80(100) работают, как правило, в составе виброкомплекса. Комплекс КВВ-2, включает в себя вибропитатель с направленными колебаниями ВН-2, виброконвейер ВР-80, виброгрохот. Вибропитатель работает непосредственно под навалом рудной массы и осуществляет погрузку на вибропитатель, который представляет собой последовательный ряд секций длиной 1,5÷2,5 м, имеющих единый или индивидуальный привод. При общем приводе длина конвейера не превышает 50 м. После выпуска руды комплекс передвигают с помощью тягальных лебедок. Размер куска руды не должен превышать 400÷500 мм. Производительность виброконвейеров составляет 500÷600 т/смену. Скребковые конвейеры характеризуются простотой конструкции, небольшой высотой. Состоят из натяжной и приводной станции, несущей рамы и рабочего органа, выполненного в виде тяговой цепи со скребками. Используются в основном в угольной промышленности и при разработке калийных солей. Пластинчатые конвейеры типа КПР-1, КПР-2 применяются обычно в комплексе с погрузочным оборудованием непрерывного действия (питателями). Тяговым органом является цепь с укрепленными на ней лоткообразными пластинами, образующими сплошной настил. Также чаще применяются при разработке угольных месторождений. Ленточные конвейеры находят применение на доставке легких руд (соли, марганец, апатиты). Применяют конвейеры с шириной ленты от 500 до 1000÷1200 мм. Как правило, ленточные конвейеры используют в сочетании с механической отбойкой руд (комбайновая выемка). Достоинства конвейерной доставки: высокая производительность; независимость от расстояния доставки; возможность автоматизации; непрерывность работы; не требует больших сечений выработок. Недостатки: необходимы устройства для загрузки; ограниченность области применения рудами малых плотности и кусковатости; загромождение выработок; высокие затраты на монтаж и демонтаж.
