Мухопад М.Д. Рудниковий транспорт.

Подождите немного. Документ загружается.

Таблиця1.

Катег

орія

Ступінь

тривкості

породи

Породи К

тр

І Найвищий Кварцити, базальти та ін. винятково міцні

породи

ІІ Дуже тривкі

породи

Ґраніт, кварцові порфіри, кременистий сла-

нець, пісковики та вапняки підвищеної

міцності, деякі кварцити

ІІІ Тривкі

породи

Ґраніти та ґранітні породи, пісковики і

вапняки, міцні мінерали залізних руд

ІІІ-а Тривкі

породи

Вапняки, деякі ґраніти (неміцні), пісковики,

мармур, доломіт, колчедани

ІV Досить тривкі

породи

Звичайний пісковик, залізисті руди 6

ІV-а Досить тривкі

породи

Піскуваті сланці, сланцеві пісковики 5

V Породи

середньої

тривкості

Міцний глинистий сланець, неміцні різновиди

пісковику і вапняку, м’який конґломерат

V-а Те саме Різноманітні неміцні сланці, щільний мергель 3

Досить м’

кі

породи

М’який сланець, дуже м’який вапняк, крейда,

кам’яна сіль, ґіпс, мерзлий ґрунт, антрацит,

звичайний мергель, зруйнований пісковик,

кам’янистий ґрунт

VI-а

Досить м’

кі

породи

Щебенистий ґрунт, зруйнований сланець,

злежалі галька та щебінь, тверде кам’яне ву-

гілля, затверділа глина

1,5

VII

М’які породи Глина (щільна), м’яке кам’

не вугілля, міцні

наноси

1,0

VII-а

М’які породи

Легка піскова глина, лес, ґравій 0,8

VIII Землянисті

породи

Чорнозем, торф, легкий суглинок, сирий пісок 0,6

ІХ Сипучі

породи

Пісок, осипи, дрібний гравій, насипна земля,

видобуте вугілля

0,5

Х Пливкі

породи

Пливуни, болотистий ґрунт, розріджений лес,

розріджено-зволожений ґрунт

0,3

Аналіз свідчить, що всі технологічні показники гірських

порід (буримість, вибуховість, дробимість, подрібнюваність і т.д.)

корелюють між собою та з коефіцієнтом тривкості

М.М.Протодьяконова. Між тривкістю і міцністю гірських порід

існує прямий кореляційний зв’язок. Наявність великої кількості

виробничо-технологічних коефіцієнтів утруднює їх використання в

практиці і для наукових досліджень.

Насипна густина вантажу ρ, тобто маса одиниці його об'єму

в свіжонасипаному вигляді, залежить від фізичних властивостей i

ступеня ущільнення матеріалу. Для бутових каменів, вапняків,

піску i глини вона дорівнює 1,5...2 т/м

, для марганцевих і залізних

руд — 1,2...3,5 т/м

, антрацитів, бурого i кам'яного вугілля —

0,65...1 т/м

Розрізняють густину матеріалу в мacивi i в насипі.

Відношення першої до другої називають коефіцієнтом

розпушування К

роз

який залежно від способу руйнування і міцності

гірських (скельних) порід змінюється від 1,1...1,4 (для м'яких) до

1,6...1,8 (для міцних).

Вологість (вміст води в матеріалі) визначають через

відношення маси випареної води до маси твердих частинок, що

залишились. Насипний матеріал вважається вологим, якщо на своїй

поверхні вміщує неувібрані i хімічно не зв'язані з ним краплі

(плівки) води.

Через вологість (для порід вона становить 5...30 %) вантаж,

як правило, налипає на ґумові і металеві деталі транспортних

засобів, що призводить до порушення режиму роботи, зменшення

корисної місткості посудин і швидкого зношування устаткування.

Абразивність — це властивість вантажу стирати деталі

машин, які стикаються з ним. Ступінь її тим більша, чим вища

твердість частинок матеріалу, який перевозять. Майже 50 %

гірничої маси вуглевидобувних і гірничорудних підприємств має

середню і високу абразивність. Для запобігання прискореному

зношенню (стиранню) частин транспортних засобів застосовують

захисні футеровки, ущільнення підшипників, шарнірів та ін.

Внутрішнє тертя, тобто взаємна рухливість частин

насипного вантажу, характеризується кутом природного укосу φ

між утворюючою (бічною поверхнею вільно насипаного штабеля) i

непорушною горизонтальною площиною. Цей кут залежить від

форми i розмірів грудок, вологості та липкості гірничої маси i тому

не є постійним навіть для одного й того ж вантажу.

Для вугілля значення φ в середньому становить 30...40

породи i залізної руди — 40...50

. Із зростанням грудкуватостi i

вологості матеріалів (за винятком сипучих) значення φ

підвищується, а при транспортуванні гірничої маси, коли виникає

струшування або ворушіння, — зменшується. Кут природного

укосу насипного вантажу залежно від умов руху приймають рівним

(0,35...0,7) φ.

1.3.2. Вантажопотоки

Вантажопотік — це кількість (в тоннах або кубічних

метрах) матеріалів, переміщуваних на певній трасі за одну годину.

Залежно від напряму руху вантажопотоки поділяються на npямі (від

підготовчих вибоїв до поверхні) i зворотні (від поверхні до

робочих місць). Вантажопотоки характеризуються видом матеріалу,

що транспортується, інтенсивністю, нерівномірністю i довжиною

транспортування.

При будівництві підземних споруд, зокрема шахт, в

найбільшій кількості транспортують гірничу масу, потім

устаткування, допоміжні матеріали i людей. Формування

вантажопотоків внаслідок впливу великої кількості гірничо-

технічних, технологічних і організаційних факторів має випадковий

характер. Вони нерівномірні насамперед за змінами. Транспортні

засоби вибирають за потоком найбільш навантаженої зміни.

Однак необхідно мати на увазі, що протягом зміни

вантажопотоки, як правило, не постійні через паузи, обумовлені,

наприклад, несправністю устаткування. Крім того, потік матеріалу,

що надходить, змінюється в період роботи вантажних засобів. Ця

нерівномірність враховується коефіцієнтом нерівномірності k

найбільш властива підготовчим вибоям; вона згладжується на

магістральних виробках, оскільки одночасно функціонує декілька

таких вибоїв, і простої одного з них в меншій мірі відбиваються на

сумарному вантажопотоці.

Значення коефіцієнта k

коливається залежно від технічних,

технологічних, організаційних i інших факторів. Воно вибирається

на основі експериментальних даних або визначається розрахунком.

Таким чином, нерівномірність в надходженні вантажу приводить до

того, що в окремі періоди можуть виникати недовантаження або

перевантаження транспортних засобів. Тому машини повинні мати

достатні резерви продуктивності й міцності вузлів.

Середнє значення вантажопотоку

= А/Т, (1.1)

де А — значення змінного потоку, т; Т — час роботи транспортної

установки за зміну, год.

Максимальний хвилинний вантажопотік при одному

функціонуючому підготовчому вибої, т/хв,

макс

= V

ρ / t

(1.2)

Тут V

— об'єм гірничої маси, що видається за цикл, м

, ρ —

насипна густина вантажу, т/м

, t

— тривалість роботи

прохідницької машини, хв.

При одночасній роботі декількох підготовчих вибоїв

(макс)Σ

= k

Σи

макс

(1.3)

де k

— розрахунковий коефіцієнт, значення якого беруть залежно

від кількості вибоїв, k

=0,5...0,95.

Максимальний вантажопотік, т/г,

макс

= 60 и

макс

або Q

макс

= 60 и

(макс) Σ

(1.4)

а коефіцієнт

= Q

макс

/ Q

(1.5)

При роботі транспортних машин на магістральних лініях k

= 1,5...2, а в підготовчому k

= 4,5.

Для забезпечення рівномірності вантажопотоку в

транспортному потоці встановлюють акумулюючі ємності. Їхнє

застосування у вибоях підготовчих виробок дозволяє поліпшити

використання прохідницьких комбайнів або навантажувальних

машин в часі, оскільки зменшуються простої. Значно спрощується

також організація роздільного транспортування вугілля i породи

при проходженні виробок змішаним вибоєм у вугільних шахтах.

Як акумулюючі ємності використовують гірничі виробки,

механізовані, напівстаціонарні i пересувні бункери. Роль

акумулюючої ємності можуть виконувати також бункери на

колесах (допоміжні состави вагонеток). Місткість бункера

вибирають залежно від обсягу породи, яку доставляють з

підготовчого вибою протягом зміни.

До основних факторів, які визначають вид i обсяг перевезень

допоміжних вантажів (устаткування, лісоматеріалів, залізобетонних

виробів, прокату чорних металів i т. ін.) належать: тип кріплення,

що встановлюють в підготовчих вибоях; темпи проходки; прийнята

технологія проведення гірничих робіт тощо.

При будівництві шахти добові витрати матеріалів

обумовлені площею перерізу виробки; швидкістю проходки i

матеріалом, що використовують для кріплення. При кріпленні

виробки з площею S

= 10 м

арочним металевим кріпленням із

залізобетонними затяжками i швидкості проходки 20 м за добу

потреба в матеріалах складає 30...40 т.

1.4. ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ І СУЧАСНИЙ СТАН

ШАХТНОГО ТРАНСПОРТУ

1.4.1. Історія розвитку рудникового транспорту

Протягом багатовікової історії розвитку гірничої справи

тривалий період рудниковий транспорт, як та інші ланки загального

технологічного ланцюга видобутку корисних копалин, був

оснований на використанні примітивних способів i засобів

перевезення вантажів з використанням ручної праці, рідше – сили

тварин.

Один з найсуттєвіших внесків у розвиток механізації

гірничого транспорту внесла Німеччина, гірнича, зокрема вугільна

промисловість якої була однією з найбільш передових у Європі. З

початку 16 ст. Німеччина займала провідне положення в гірничій

справі. В цій галузі було задіяно бл. 100 тис. чол. Німецькі

рудокопи працювали в Чехії, Угорщині, Польщі, Англії, пізніше – в

Швеції та Іспанії. В 16-18 ст. залізну руду активно добували в

Саксонії, Гессені, Рейнській області, Нассау, Саарі. У 1540 на

території Німеччини було видобуто 16 т срібла (25% від видобутку

у Європі). Тут ще у 16-17 ст. суттєво вдосконалюється гірнича

техніка, зокрема з'являється гірничий компас (1539), кінний

коловорот (рис. 1.1), водовідлив, поршневий насос (1565,

Йоахімстале, тепер Яхімов у Чехії), в цей час почали застосовувати

вибухові роботи. У 1698 р в Касселє споруджена перша паро-

атмосферна машина (Д.Папен). Парова машина Ньюкомена почала

застосовуватися з 1753 р. на свинцевих копальнях біля Дуйсбурґа,

двигун Уатта – з 1780-х років в Хетштедті.

З 1835 на шахтному підйомі в Німеччині застосовують

стальний канат. У 1890-х з'являється електричний водовідлив.

Електродвигуни застосовують для провітрювання, на відкатці і

підйомі.

У кінці 18 століття в специфічних умовах рудників i заводів

тодішньої Росії, де існувала необхідність у переміщенні великої

кількості насипних вантажів, були початі перші спроби механізації

транспорту. Почали застосовувати тачки i спеціальні вагонетки

невеликої вантажопідйомності (рис. 1.2.). Спочатку тачки i

вагонетки переміщали по дерев'яних настилах з дошок i брусів, але

швидкий знос таких доріг привів до необхідності облаштовувати їх

більш міцними залізними смугами, а пізніше — залізними

шматками – прототипами рейок (1776 р.).

Рис. 1.1. Пристрій для підйому вантажу з колодязів

Рис.1.2. Тачка (а) і вагонетка (б)

У 1788 році з ініціативи начальника Оленецьких заводів

Яромова на Олександрійському гарматному заводі в

Петрозаводську вперше були прокладені рейки з чавуну.

Переміщення примітивних відкаточних посудин в

основному забезпечувалося мускульною силою людини. Перша

чавунна дорога з кінною тягою для перевезення руди із

Зміїногірського рудника на металургійний завод (Алтай) була

побудована Фроловим у 1806...1809 роках.

Паралельно з розвитком рейкового транспорту завдяки своїй

простоті і можливості роботи в різних гірничо-геологічних умовах

помітну роль у механізації технологічних процесів того часу мали

канатні пристрої. Так, у період зародження вугільної промисловості

коміри (прототипи сучасних лебідок) використовували для підйому

вантажів з ям i колодязів – прообразів стовбурів.

Водночас ще у 1711 р. на Галичині почався колодязний

видобуток нафти, на якому застосовувалися канатні пристрої для

підняття цебер з нафтою з колодязів (нижній малюнок на рис. 1.1.)

Приводилися в дію такі пристрої мускульною силою людини

i тварин.

Розвиток гірничо-металургійної промисловості ставив задачу

підняття i переміщення вантажів у великих обсягах і на значні

відстані, що привело до необхідності застосування більш складних

знарядь праці i нових доріг. Збільшення кількості вантажів, що

піднімаються з шахт, збільшення висоти підйому вимагали значно

більш потужніших двигунів, що послужило базою для

використання надалі енергії живої природи (водяних коліс)

(рис.1.3). Однак, практика застосування водяних коліс показала, що

їх доцільно використовувати лише в тому випадку, коли водяне

джерело енергії знаходиться в безпосередній близькості від

підприємства, що далеко не завжди можливо. Найчастіше на

підприємствах, де використовувався цей вид енергії, спостерігалися

кризи гідроенергії, що було поштовхом для вишукування нового

джерела енергії, яку можна легко транспортувати від місця її

одержання в будь-яку точку її використання. Таким джерелом

виявилася теплота. Використавши це джерело енергії, Тревитик

(Англія) побудував перший у світі паровий транспортний екіпаж

(1802 р.) (рис.1.4).

Рис. 1.3. Водяне колесо

Рис. 1.4. Паровий транспортний екіпаж

Заводські i рудничні чавунні дороги підказали Тревитику

думка поставити паровий екіпаж на рейки (1803 р.). Це був перший

у світі паровоз, що не ніс на собі вантаж, а тяг вагонетки з

вантажем.

Перший паровоз у Росії був побудований Черепановими в

1833-1834 роках на Нижньотагільському металургійному заводі

(Урал).

У 1835 році вони створили другий паровоз, що перевершує

за своєю потужністю кращий англійський локомотив того часу –

Стефенсоновську "Ракету".

У 1861 р. на Ленських золотих копальнях гірничим

інженером А.Лопатіним був застосований перший стрічковий

конвеєр – "песковоз", на який винахідником було отримано

"привілей".

На початку 19 століття були створені теоретичні передумови

i виконані лабораторні дослідження з одержання механічної роботи

за рахунок електричної енергії – був розроблений електродвигун.

Незабаром електродвигун вийшов з наукових лабораторій i в 1838

році Якобі випробує електричний бот на річці Нева.

Електрична енергія стала застосовуватися i на інших засобах

транспорту. У 1880 році українець Федір Піроцький уперше

продемонстрував перший вагон кінно-залізної міської дороги, який

рухався електричною енергією. Перший трамвай був пущений у

Києві в 1892 році. Електродвигуни усе ширше i ширше

застосовуються як приводи для різноманітних робочих машин, у

тому числі i гірничо-транспортних, чому сприяв також створений

Доліво-Добровольським трифазний електричний двигун (1891 р.).

Однак наукові знання в тодішній Росії широкого поширення

не одержували, спроби механізації рудничного транспорту носили

поодинокий характер, що пояснювалося відсутністю об'єктивних

передумов: робоча сила була дешевою, а загальний рівень розвитку

гірничого виробництва був таким, що низька продуктивність ручної

праці на транспорті не обмежувала продуктивності підприємства в

цілому.

Особливо важким була праця шахтарів у старому Донбасі.

"На недалекій від мене відстані заблищала зірочка, що,

коливаючись i мерехтячи, стала наближатися до мене. Шум, що

нагадував тріск падаючих дерев, усе більше i більше підсилювався.

Але от червонуватий вогник порівнявся з нами, i я побачив

незвичайне видовище: із самої глибини шахти зринула якась

чотиринога тварина, що, будучи прикута залізним ланцюгом до

плоскої шухляди, навантаженої антрацитом, повільно i на

превелику силу посувалося вперед... Переді мною на карачках стояв

не звір, а людина... 3 його чорного, начебто вимазаного ваксою,

обличчя котилися струмені темно-бурого поту. Увесь тулуб його

здригався від сильної задишки й утоми... Широкий пояс обхоплював

тонкий стан тягальника. До пояса, як у справжніх засланих

каторжників, був прикріплений масивний ланцюг, що, проходячи

між ніг, за допомогою гачка прикріплювалася до шухляди".

Так образно описав свою першу зустріч з «тягальником»

("саночником") робітником, що здійснює доставку вугілля з

очисного вибою, український письменник Свирський.

Навіть серед шахтарів робота "саночника" вважалася

найважчою (рис. 1.5).

Рис.1.5. “Саночник” (з картини Касаткина)

Довгі роки по всіх підземних виробках вагонетки

переміщалися мускульною силою людини, у кращому випадку,

тварин. Норма продуктивності робітника, що переміщує вагонетки

на відстані до 150 метрів - "відкатника", складала 10,7 тонн у зміну.

При довжині відкочування більше 200-300 метрів застосовували

кінну тягу. Склади з декількох вагонеток, з'єднаних між собою