Лукьянов В.Г. Горные машины и проведение горно-разведочных выработок

Подождите немного. Документ загружается.

221

Траншейные экскаваторы представляют собой самоходные землерой-

ные машины непрерывного действия с цепным или роторным рабочим

оборудованием. Классификация их приведена на рис. 80. Они предназна-

чены в основном для разработки пород категории III с каменистыми

включениями до 10–15 % по объему и размером не более 200 мм. Приме-

нение этих экскаваторов возможно в районах с равнинной местностью

Сооружение разведочных канав и траншей может производиться

лобовым или боковым забоем. Лобовым является забой, при котором

ось передвижения экскаватора находится в пределах контура выработ-

ки. Иногда при сооружении канав в неустойчивых породах или с боль-

шим объемом выемки применяют боковой забой, при котором ось пере-

движения экскаватора находится за пределами

контура канавы и, как

правило, параллельно оси выработки.

Выделяют теоретическую, техническую и эксплуатационную про-

изводительность экскаватора. Теоретическая производительность, м

/ч,

60 q

′

⋅

= ,

где q' – геометрическая вместимость ковша, м

; t

– время рабочего цик-

ла экскаватора, мин;

Техническая производительность, м

/ч,

техн

цр

60 qK

′

⋅

где K

– коэффициент наполнения ковша (может быть принят для пород

категорий I–II – 0,9; категорий III–IV – 0,7…0,8); K

– коэффициент раз-

рыхления породы (песок – 1,08…1,17; ломовая глина – 1,26…1,32; раз-

борная скала и руда – 1,4…1,5).

Эксплуатационная производительность, м

/смена,

ни

этехни

цр

60 qK K T

QQ K

′

⋅

⋅⋅⋅

=⋅=

⋅

где K

= 0,55…0,9 – коэффициент использования экскаватора во време-

ни; Т – продолжительность рабочей смены, ч.

Теоретическая производительность позволяет сравнивать различные

машины и оценивать их совершенство, техническая – показывает предел, к

которому стремится ее величина при полном использовании машины, а экс-

плуатационная – характеризует организационную работу на предприятии.

Высокая эффективность сооружения открытых геологоразведочных

выработок экскаваторами

достигается при рациональных формах орга-

222

низации труда и соответствии условий производства работ эксплуата-

ционным и техническим возможностям этих машин.

В Кавалеровской экспедиции ПГО «Приморгеология» для сооружения

разведочных канав в породах категорий I–IV глубиной до 4 м использовал-

ся одноковшовый экскаватор Э-304Б. В условиях залесенной местности с

продольным уклоном до 15° производительность экскаватора составила

132 м

/смену, стоимость 1 м

– 0,35 руб.,

годовая выработка превысила

20 тыс. м

. Высокие технико-экономические показатели были достигнуты

при сооружении канавтраншейными экскаваторами в условиях Централь-

ного и Южного Казахстана. В Целиноградской геологоразведочной экспе-

диции при сооружении выработок глубиной до 3 м в породах категорий

I–IV экскаваторами ЭТУ-354 производительность труда составила

72 м

/чел.-смену, а стоимость 1 м

– 0,42 руб. В Чатыркульской геологораз-

ведочной партии производительность труда при сооружении канав экскава-

тором ЭТУ-354 составила 80 м

/чел.-смену, а стоимость 1 м

– 0,32 руб.

В поисково-съемочной партии Южно-Казахстанского управления с

экскаватором ЭТР-161 при сооружении канав длиной 500…1000 м в по-

родах категорий III–IV на глубину до 2 м средняя производительность

составила 200 м

/смену, а стоимость 1 м

– 0,45 руб.

Рис. 81. Плужный канавокопатель: 1 – копающий орган;

2, 8 – ходовая и тяговая рамы; 3 – блок полиспаста; 4, 6 – тросы выглубления

и тяговый; 5 – флюгерная колонка; 7 – средний нож

Сооружение канав канавокопателями успешно применяется в мяг-

ких породах. Канавокопатели – это землеройные машины непрерывного

действия (рис. 81). Они выпускаются двух типов: плужные (рабочим ор-

ганом является двухотвальный плуг) и фрезерные (рабочий орган со-

стоит из двух дисков с фрезерами). Рабочие органы канавокопателей

В ценах 70–80-х гг.

223

могут быть прицепными на колесном ходу или навесными и иметь ка-

натно-блочное или гидравлическое управление. В практике горно-

разведочных работ преимущественное распространение получили

плужные канавокопатели КМ-1200 и КМ-1400 с канатным управлением

рабочего органа. В процессе сооружения канав канавокопатели букси-

руются одним трактором.

Канавокопатели могут быть применены в условиях слабохолмистой

местности, при сооружении магистральных канав глубиной до 1,2 м в

породах I–IV категорий, на участках с большими объемами работ.

Использование канавокопателей обеспечивает получение высокой

скорости и низкой стоимости сооружения разведочных канав. В ПГО

«Якутгеология» производительность канавокопателей составила в сред-

нем 800 м

в смену, а стоимость 1м

– около 0,25 руб.

Сооружение канав скреперными установками может осуществляться

в породах категорий I–IV, а также в разрыхленных взрывом скальных и

мерзлых породах. Скреперные установки в основном применяются на

объектах (участках), имеющих сильнопересеченную местность со значи-

тельной крутизной склонов, удаленных от стационарных источников элек-

троснабжения и не доступных для работы серийной землеройной техники

Скреперные установки могут быть стационарными или самоход-

ными. Самоходные прицепные и навесные скреперные установки смон-

тированы на базе гусеничных тракторов, передвигаются собственным

ходом и могут преодолевать продольные уклоны до 25°.

Передвижные канатные скреперные установки состоят из привода,

опорного устройства, холостого и рабочего канатов, отклоняющей и

концевой опоры и скреперного ковша.

Привод установки монтируется

обычно на раме арочного типа и состоит из серийно изготовляемой

скреперной лебедки, дизеля или электродвигателя и пр.

В ЦНИГРИ разработаны и нашли применение канатные скрепер-

ные установки МСУ-0,1 и СУ-0,2, техническая характеристика которых

приведена ниже.

Испытания МСУ-0,1М при сооружении канав в Перевальненской

партии Комсомольской экспедиции ПГО «

Дальгеология» показали ее

более низкую производительность по сравнению с другими средствами

механизации, в том числе и со скреперной установкой СУ-0,2.

При испытаниях этой установкой были пройдены четыре канавы

глубиной 1,6…3,5 м, объемом 1037 м, общей протяженностью 427 м без

предварительного (в породах категорий III–IV) и с предварительным

рыхлением (в породах категорий VI–VIII).

224

Марка установки .....................................................

Длина скреперования с одной установки, м .........

Глубина канавы, м ...................................................

Ширина канавы понизу, м ......................................

Масса скреперного ковша, кг .................................

Диаметр скрепера, м ...............................................

Вместимость скрепера, м ........................................

Тип двигателя ..........................................................

Мощность двигателя, кВт ......................................

Тип скреперной лебедки ........................................

Среднее тяговое усилие каната, Н:

рабочего ...................................................................

холостого .................................................................

Средняя скорость рабочего каната, м/с.................

Средняя скорость холостого каната, м

/с................

Канатоемкость барабанов, м ..................................

Диаметр каната, мм .................................................

Удельное давление на грунт, Па ............................

Масса, кг ...................................................................

МСУ-0,1

15…20

0,7

190

0,65

0,1

Д-21

14,7

10ЛС-2С

10800

7350

1,38

8,5

27400

1500

СУ-0,2

15…20

0,8

300

0,75

0,18

Д-37Е

29,4

17ЛС-2С

15700

1960

1,18

1,64

27400

2300

Сооружение канав осуществлялось секциями по 15…20 м снизу

вверх по склону. Установка вдоль трассы канавы передвигалась силой

тяги скреперной лебедки. Скреперование осуществлялось по направле-

нию от привода установки к концевому блоку. Максимальная произво-

дительность установки 55 м

/смену, средняя – 40 м

/смену при стоимо-

сти сооружения 1 м

канавы 0,82 руб.

В ряде производственных геологических объединений, ведущих

сооружение канав, были разработаны и успешно применялись самоход-

ные скреперные установки. В ПГО «Севкавказгеология» разработана

установка ССУ-0,4 на базе трактора ДТ-75, навесной вариант на базе

бульдозера Д-535; в ПГО «Иркутскгеология», «Бурятгеология» – само-

ходные установки на базе трелевочных тракторов ТДТ-40 и ТДТ-75.

Эксплуатационная производительность скреперной установки при

предварительном оттаскивании породы забоя (м

/ч)

ск

= 3600V

При одновременном оттаскивании породы от забоя и погрузке ее в

транспортные средства

ск

cc c ср

3600

/2/

tV V L V

где V

= 0,016N

дв

– вместимость скрепера, м

; N

дв

– мощность электро-

двигателя лебедки, кВт; L – длина откатки; ψ

– коэффициент заполне-

225

ния скрепера (для крупнокусковатой породы ψ

= 0,7…0,8; для мелко-

кусковатой ψ

= 0,9…1,1); ψ

= 0,5…0,8 – коэффициент использования

скреперной установки во времени; t

– продолжительность одного цикла

скреперования, с:

= l/υ

гр

+ l/υ

пр

+ t

где l – длина скреперования, м; υ

гр

, υ

пр

– соответственно скорость грузо-

вого и холостого хода скрепера, м/с; υ

гр

= 0,004N

дв

+ 1,02; υ

пр

= l,38υ

гр

;

– время загрузки и разгрузки скрепера (по данным хронометраж ных

наблюдений); V

– вместимость вагонетки, м

; υ

ср

= 90…120 м/с – сред-

няя скорость откатки при обмене.

Размеры элементов скреперных установок при различной мощно-

сти лебедок приведены в табл. 25.

Ширина b, высота h и длина l скрепера определяются в зависимости

от его вместимости V

по формулам:

для гребкового

0,85hV= ;

1, 73bV= ;

2,15lV= ;

для ящичного

0,68hV= ;

1, 35bV= ;

1, 35lV= .

Мощность привода скреперной установки

ср

102

zυ

= ,

где z – тяговое усилие на барабане лебедки, кг; υ

– средняя скорость

навивки каната на тяговый барабан, м/с; η – КПД лебедки.

Ориентировочно тяговое усилие

z = k (G

– G

) (f'cos β ± sin β ),

где k = 1,35…1,45 – коэффициент, учитывающий добавочное сопротив-

ление; G

– масса породы, перемещаемой скрепером, кг; G

– масса

скрепера, кг; f' = 0,68…0,8 – суммарный коэффициент трения породы,

скрепера и канатов о породу; β – угол наклона пути скреперования.

Сооружение разведочных канав и траншей с использованием ВВ

может быть осуществлено в любое время года на объектах с различны-

ми рельефными особенностями и климатическими условиями, в талых и

мерзлых породах различной

обводненности. Широкое распространение

ВВ на открытых работах обусловлено невозможностью в большинстве

случаев применения землеройной техники по горно-геологическим ус-

ловиям или необходимостью предварительного рыхления пород.

Таблица 25

Номинальная

средняя скорость

движения каната,

м/с

Диаметр

каната, мм

Размер лебедки, мм

Типоразмер

лебедки

Среднее тяговое усилие

рабочего барабана, кН

рабочего

холостого

Мощность электро-

двигателя,

кВт

рабочего

холостого

Канатоемкость, м

Масса лебедки, кг

длина по оси

барабана

ширина

(с рычагами)

высота

Вместимость скрепера, м

Наибольший размер

кусков, мм

10ЛС-2СМ

10ЛС-2СМ-Д

17ЛС-2СМ

17ЛС-2СМ-Д

17ЛС-2ПМ

30ЛС-2СМ

30ЛС-2СМ-Д

30ЛС-2ПМ

30ЛС-2ПМ-Д

30ЛС-3СМ

55ЛС

1,11

1,17

1,49

1,34

1,61

12,5

9,9

12,5

528

797

898

1403

1465

1530

1595

1872

1500

1700

2200

1227

2500

875

860

1160

1027

1560

1100

583

985

835

940

835

0,06…0,15

0,10…0,24

0,3…0,4

0,5…1

300

500

900

1000

Примечание. В обозначении типоразмера: первое число – мощность в киловаттах; 2С, 2П, 3С – тип лебедки (цифры – число ба-

рабанов; С – соосное расположение барабанов и двигателя, П – параллельное; М – модернизированная модель; Д – с дистанци-

онным управлением).

226

227

В зависимости от глубины канав, физико-механических свойств

пород, рельефа местности и способа создания зарядных камер исполь-

зуется однослойная или многослойная схема сооружения.

При любой схеме сооружения открытых горных выработок необхо-

димо выполнение следующих основных процессов:

образование зарядных камер (шпуров, скважин, лунок, котлов и др.);

заряжание и взрывание зарядов;

погрузка всей или оставшейся части разрыхленной породы после

взрыва в проектном контуре канавы;

геологическая документация и отбор проб;

ликвидация выработки после выполнения геологической задачи.

При многослойной схеме сооружения канав процессы повторяются

в каждом слое, кроме геологической документации и отбора проб, кото-

рые выполняются после сооружения канав на полную глубину.

Создание зарядных камер осуществляется вручную или с использо-

ванием средств механизированного бурения.

Для ручного бурения шпуров и лунок

используются ломы из круг-

лой или граненой стали диаметром 22…25 мм и длиной 1,2; 1,5 м, а так-

же кувалды массой от 3 до 8 кг, ключи для поворачивания и извлечения

ломов, специальные ложки-чищалки и пр. Угол приострения лезвия бу-

ра от 40 до 90° в зависимости от крепости пород.

Шпуры (скважины) бурятся диаметром от 30…50 до 100

мм и более.

Глубина шпуров (скважин) колеблется от 0,6…0,8 до 1…1,2 м, а иногда и

более.

При механизированном бурении шпуров и скважин применяют

ручные электросверла ЭР-14ДМ, ЭР-18ДМ и др. Работают они при на-

пряжении 127 В.

Для бурения неглубоких шпуров и скважин используются ручные

бурильные машины с автономным двигателем. Бурильные машины

вращательного или ударно-поворотного действия работают от бензино-

вого двигателя, составляющего с ней единое целое.

Мотобур М-1 (табл. 26) предназначен для вращательного бурения

шпуров и скважин диаметром 43…92 мм на глубину до 10 м с отбором

проб при поисковых и съемочных работах. Мотобур состоит из приво-

дов двигателя «Дружба-4» с рукоятками управления, двухскоростного

редуктора и шпинделя.

При работе можно использовать инструмент мотопробоотборника

МП-1, мотобура КМ-10.

228

Мотоперфоратор «Смена» предназначен для бурения шпуров диа-

метром до 45 мм на глубину до 2 м в породах до категории XVI по бу-

римости с пылеподавлением через муфту боковой промывки. Ударный

узел мотоперфоратора с приводом от бензинового двигателя развивает

энергию удара около 30 Дж при частоте ударов 46,7 с

–1

Таблица 26

Мотобуры

Параметр

Мотосверло

КМ-10

М-10 М-1

Диаметр бурения шпуров или скважин, мм 43; 100 75 43; 67; 95

Глубина бурения шпуров или скважин, м 5 <10 2; 10

Частота вращения бура, с

–1

5,83; 10,8 4,5; 10 4,25; 10,25

Мощность двигателя, кВт 2,94 2,9 2,94

Масса с сопутствующими приспособлениями, кг 14 32 16,5

Производительность, м/смену 30…40 40…45 40…45

В качестве топлива используется смесь бензина А-72 или А-76 с мас-

лом MС-30 в соотношении 12 : 1 или с маслом МК-22 в соотношении 15 : 1.

Мотоперфоратор можно использовать в качестве отбойного молотка.

В труднодоступных, удаленных от источников энергии местах

применяются средства бурения шпуров (скважин) с автономным приво-

дом и перфораторы.

Практика показала, что

наилучшими технико-экономическими пока-

зателями обладает мотобур М-1, с помощью которого можно бурить шпу-

ры и скважины в породах до категории V, а также в мерзлых породах.

При проведении открытых горно-разведочных выработок находят

применение мотоперфораторы МП-1 «Смена».

Техническая характеристика мотоперфоратора МП-1 «Смена» при-

ведена ниже.

Глубина бурения шпуров, м .................

Диаметр бурения шпуров, мм ..............

Скорость бурения шпуров, м/мин

Энергия удара, Дж .................................

Тип двигателя ........................................

Расход топлива, л/ч ...............................

Мощность привода, кВт .......................

Вместимость топливного бака, л .........

Основные размеры, мм .........................

Масса, кг ................................................

28…36

<0,15

24,5

бензиновый «Дружба»

<1,8

2,93

1,9

250 × 325 × 750

<30

229

В различных отраслях строительства и горной промышленности

для бурения шпуров и скважин начал применяться термический способ.

Порода при этом способе разрушается в результате интенсивного воз-

действия на нее высокотемпературной газовой струи, обладающей

сверхзвуковой скоростью.

В экспедициях ПГО «Севвостгеология» для бурения скважин приме-

няли буровые станки HKP-100MA (рис. 82), которые были размещены на

жесткой раме облегченного бульдозерного отвала, прикрепленного к трак-

тору Т-100. Система крепления станков на специальной консоли, смонти-

рованной на этом отвале, позволяла производить изменения углов наклона

буровых штанг и перемещения станков вдоль поперечной оси канавы.

В результате этого получилась мобильная самоходная установка с

двумя буровыми станками. Применение новой технологии позволило

отдельных экспедициях объединения повысить производительность

труда до 18,5 м

/чел.-смену для взрывного и 66 м

/чел.-смену для ком-

бинированного способов. Средняя глубина канав 4,6 м.

Проведение разведочных канав с применением взрывов рыхления.

Способ сооружения является комбинированным, так как рыхление по-

роды производится взрывами ВВ, а погрузка породы – одним из пере-

численных выше способов. Он заключается в выполнении в определен-

ной последовательности следующих основных технологических про

цессов: подготовка трассы предполагаемой выработки; бурение шпуров

или скважин; заряжание и взрывание зарядов ВВ; транспортировка по-

роды из проектного контура выработки (или ее секции); геологическое

документирование обнаженных пород и при необходимости взятие

проб; засыпка пройденной выработки (или ее секции).

Сооружение канав осуществляется по технологическим схемам.

В крепких и мерзлых

породах рекомендуются три основные схемы

комбинированного способа:

•

схема БВР и БР – буровзрывные работы (БВР) для рыхления пород

и бульдозерные работы (БР) для уборки разрыхленной взрывом по-

родной массы;

•

схема БВР и ЭР – буровзрывные работы для рыхления пород и экс-

каваторные работы (ЭР) для уборки разрыхленной взрывом пород-

ной массы;

•

схема БВР и СР – буровзрывные работы для рыхления пород и

скреперные работы (СР) для уборки разрыхленной взрывом пород-

ной массы.

Рис. 82. Буровой агрегат НКР-100МА: 1 – воздухораспределительный механизм; 2 – буровая штанга; 3 – шпиндель;

4 – колонка; 5 – пневмоударник; 6 – породоразрушающий инструмент

230