Пухов Ю.С. Рудничный транспорт
Подождите немного. Документ загружается.
Для остановки и дозирования при обмене вагонеток в клетях и опрокидывателях применяют
путевые стопоры.
Маневровые лебедки используют на приемно-отправительных станциях в
околоствольных дворах и на поверхности. Широко применяют однобарабанные лебедки с
дистанционным управлением, двухбаранные типа МК и др.
Рис. 11.5. Штоковый опрокидыватель ОШП9
Однобарабанная маневровая лебедка типа ЛВД (рис. 11.6) состоит из барабана 3,
планетарного редуктора 2, двигателя 5, фрикциона 1, ленточного тормоза 4, механизма
дистанционного управления 6 и храпового стопора 7. Плавное соединение и отсоединение
барабана и привода производят фрикционном 1, а торможение и стопорение барабана —
ленточным тормозом 4.
Рис. 11.6. Однобарабанная маневровая лебедка типа ЛВД
Механизм дистанционного управления 6 обеспечивает при пуске двигателя
автоматическое затягивание тормоза фрикциона и присоединение барабана к приводу, после
чего производится навивка каната на барабан. При пуске двигателя в обратном направлении
тормоз фрикциона автоматически открывается, барабан отсоединяется от привода, и канат
свободно разматывается с барабана. С помощью храпового стопора 7 обеспечивается
стопорение барабана лебедки при работе на уклоне.
Выпускают 8 унифицированных моделей лебедок типа ЛВД с тяговым усилием от 63 до
18 кН при скорости перемещения каната от 0,25 до 0,7 м/с, канатоемкостью барабана 200—350
м, диаметром каната 12,5 мм и мощностью двигателя от 3 до 13 кВт.
Толкатели предназначены для перемещения одиночных вагонеток или составов.
Принцип действия толкателя — захват вагонетки кулаком снизу за подвагонный упор, ось,
буфер или сверху за кузов и дальнейшее проталкивание вагонетки на небольшое расстояние. В
качестве тяговых органов, на которых закреплены толкающие кулаки, применяют цепи, штанги
или канаты, приводимые в движение от электрического, электрогидравлического или
пневматического привода.
В передвижном бесфундаментном канатном толкателе типа ТКО тяговым органом
является бесконечный канат, рабочая ветвь которого соединена с толкающей кареткой.
Толкатели этого типа применяют для перемещения одиночных вагонеток и составов на
прямолинейных и криволинейных участках рельсового пути.
Для обмена вагонеток в клетях используют агрегаты типа АПГ с пневматическим
приводом. Эти агрегаты предназначены для гашения скорости и полной остановки подходящей
к шахтному стволу вагонетки, удержания ее на путях приемной площадки во время движения
клетки по стволу и заталкивания вагонетки в клеть при обмене порожней вагонетки на
груженую и наоборот.
Путевые стопоры предназначены для остановки и удержания вагонеток на самокатных
путях, а также для дозировки при обмене вагонеток в клетях или опрокидывателях. Стопор
состоит из двух кулаков, которые в закрытом положении находятся на головках рельсов, а при
открытом — отклонены в стороны. Вагонетка при своем движении по самокатным путям
наезжает колесами на кулаки и останавливается. Для плавной остановки вагонетки и гашения
усилий на кулаки устанавливают пружинные амортизаторы. Открывание кулаков может
осуществляться вручную или от пневматического или электромагнитного привода,
управляемого дистанционно.
По назначению стопоры разделяют на задерживающие и дозирующие: задерживающие
— имеют одну пару кулаков и обеспечивают только остановку отдельных вагонеток, а
дозирующие — две пары кулаков и обеспечивают удержание и отделение от состава по одной
или несколько вагонеток.
Вопросы для самопроверки
1. Перечислите механизмы, которые относятся к вспомогательному оборудованию
электровозного транспорта.
2. Начертите принципиальную схему опрокидывателя и объясните принцип его действия.
3. Объясните функциональное назначение толкателей, перечислите их осшовные
конструктивные особенности.
4. Чем отличаются конструкции маневровой и скреперной лебедок?
III. МАШИНЫ РУДНИЧНОГО ТРАНСПОРТА НЕПРЕРЫВНОГО
ДЕЙСТВИЯ
12. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДОСТАВКИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ
СОБСТВЕННОГО ВЕСА
12.1. Общие сведения
Перемещение грузов под действием собственного веса, или самотечная доставка,
основано на скатывании или сползании груза по наклонной плоскости (по почве очистного
пространства, металлическим желобам, деревянному или бетонному настилу, трубам) или на
свободном падении по вертикали (по рудоспускам).
Преимуществами этого вида доставки являются: простота устройства, отсутствие
электромеханического оборудования, относительно высокая производительность, возможность
использования транспортных выработок в качестве аккумулирующих емкостей. Недостатки:
значительный износ доставочных устройств и выработок, возможное разубоживание
доставляемой руды, зависимость работы от свойств доставляемой руды (кусковатость,
влажность и др.).
Доставка грузов под действием собственного веса широко применяется на очистных
работах в забоях рудных шахт, при закладке выработанного пространства, проведении
восстающих выработок, подаче бетонной смеси по скважинам в период строительства шахты, в
технологических комплексах поверхности шахт и т. д.
Перемещение груза массой т по наклонной плоскости (рис. 12.1) происходит при таком
угле наклона, при котором составляющая собственного веса mg sinβ оказывается больше силы
трения mgf cosβ, т.е.
mg sinβ > mgf cosβ или tg β > f,
где f — коэффициент трения скольжения частицы груза по наклонной плоскости.
Рис. 12.1. Силы, действующие при скольжении груза по наклонной плоскости
При tgβ > f происходит равноускоренное движение груза, при этом минимальное
значение угла наклона плоскости, при котором начинается движение, β
min
= arctgf.
Сила (Н), под действием которой груз движется вниз,
F = mg (sin β — f cos β),
а ускорение (м/с
2
)
a = F/m = g (sin β — f cos β).
Определим конечную скорость v
к
движения частицы груза на длине пути l. Для этого
кинетическую энергию груза приравняем к работе силы F на этом пути:
(
)
(
)
h
fmg
Fl
m
нк
β
ββ
νν
sin
cossin
2
22
−
==
−
откуда конечная скорость (м/с)
(
)
2
12
нк
hfctgg νβν +−=
где h = l/sinβ — перепад высоты, м.
При скатывании горной массы по наклонной плоскости или при вертикальном падении
отдельные куски, имеющие разные массу и размеры, сталкиваются между собой, перемещаются
скольжением или перекатываются, поэтому скорость перемещения грузопотока несколько
отличается от скорости перемещения отдельных кусков горной массы. Максимальную
конечную скорость грузопотока v
K
рекомендуется принимать не более 2—2,5 м/с.
При открытом очистном пространстве руда под действием собственного веса
перемещается по почве с углами наклона β = 45÷55°, при заполнении пространства обрушенной
массой — с углами β = 65÷80° (большие углы наклона соответствуют условиям доставки
влажной руды). При доставке руды по стальным листам β = 35÷50°.
12.2. Доставка руды в забоях и по рудоспускам
Благодаря простоте и высокой производительности доставки под действием
собственного веса при выборе системы разработки стремятся использовать именно этот способ
доставки руды из очистного пространства.
Наибольшее распространение получила доставка руды под действием собственного веса
непосредственно по очистному пространству, например, при отработке крутопадающих
месторождений с подэтажным или этажным принудительным обрушением, при донном и
торцовом выпусках руды, по рудоспускам. Почти весь объем подземной добычи железных и
апатитовых руд и больше половины добываемых руд цветных металлов доставляют таким
способом от места отбойки на подэтажные выработки, по, которым далее руду транспортируют
различными средствами рудничного транспорта к рудоспускам или околоствольному двору.
Для систем разработки с магазинированием в блоках и с донным выпуском руды
предусматривают специальные выпускные выработки, а пункты выпуска руды оборудуют
затворами или питателями. Очистное пространство либо поддерживается естественным
образом при устойчивых окружающих породах, либо заполняется обрушенными породами по
мере выпуска руды.
При отработке крутопадающих месторождений с выемкой этажным или, чаще,
подэтажным обрушением производят торцовый выпуск руды в выработку (подэтажный штрек),
по которому руду доставляют самоходными транспортными машинами или конвейерами. С
целью обеспечения непрерывного истечения руды с наименьшим ее разубоживанием породой в
призабой-ном пространстве над подэтажным штреком обычно оставляют козырек-потолочину.
Погашение подэтажного штрека производят в отступающем порядке по мере отбойки руды (см.
рис. 3.2). Кроме этого широко применяют доставку руды самотеком при отработке рудного тела
наклонными слоями с закладкой выработанного пространства.
При разработке мощных и средней мощности рудных тел руду с вышележащих
горизонтов на нижележащие доставляют самотеком по вертикальным или наклонным
рудоспускам, которые располагают в рудном теле, боковых породах или в выработанных
пространствах подлежащих закладке. Применяют рудоспуски с креплением и, чаще, без
крепления. Так как крепь быстро изнашивается, рудоспуски стараются по возможности
располагать в устойчивых породах.
Угол наклона β рудоспусков принимают в зависимости от физико-механических свойств
руды: при глинистой руде влажностью свыше 10% β≥65°; при кусковатой руде с содержанием
до 25% липких фракций β = 60°; при кусковатой руде с содержанием до 25% мелких фракций β
= 50°.
Диаметр рудоспуска должен быть в несколько раз больше максимального размера куска
доставляемой руды: обычно при кусках руды размером от 400 до 800—1000 мм диаметр
рудоспуска составляет 1,5—3 м. По мере эксплуатации и износа стенок диаметр рудоспуска
увеличивается.
Различают рудоспуски участковые, проходимые в пределах одного этажа и
предназначенные для доставки руды с горизонта выпуска на откаточный горизонт, и
капитальные рудоспуски, проходимые на высоту нескольких этажей и предназначенные
помимо перепуска также для аккумулирования больших объемов руды и ее усреднения.
Руду к участковому рудоспуску (рис. 12.2) доставляют скреперными установками,
самоходными машинами, конвейерами или самотеком. Над рудоспуском оборудуют камеру
грохочения, где укладывают колосниковый грохот — решетку, выполненную обычно из
рельсов. Большие некондиционные куски руды, застрявшие на грохоте, подвергают с помощью
бутобоев вторичному дроблению. При использовании мощного самоходного оборудования
необходимость в камерах грохочения отпадает.
Рис. 12.2. Участковый рудопуск с люком, оборудованным двухсекторным затвором: 1 — воронка; 2 — дучка; 3—
орт грохочения; 4, 5 — пневматические бутобои; 6 — грохот; 7 — рудоспуск; 8 — отбойник; 9 — лобовина; 10—
пневмоцилиндры; 11 — двухсекторный затвор; 12 — днище; 13 — откаточный горизонт
Высоту рудоспуска и его вместимость принимают из условия аккумулирования руды в
объеме 2—3-часовой производительности транспортной установки, обслуживающей рудоспуск.
В нижней части рудоспуск оборудуют люком с затвором или .питателем для погрузки
руды в транспортные установки.
Капитальные рудоспуски служат для перепуска, аккумулирования и усреднения руды,
поступающей с нескольких эксплуатационных горизонтов, на которых в местах перегрузки
руды в рудоспуск оборудуют разгрузочные камеры, соединенные с рудоспуском наклонными
сбойками. Нижняя расширенная часть капитального рудоспуска выполняет функции
аккумулирующего 'бункера. Из капитальных рудоспусков руду через люки, оборудованные
затворами или питателями, загружают в вагоны локомотивного транспорта.
Руду к капитальным рудоспускам транспортируют с нескольких эксплуатационных
горизонтов, на которых в местах перегрузки руды в рудоспуск оборудуют специальные камеры.
Из капитальных рудоспусков руду через люки загружают в вагоны.
Капитальные рудоспуски на крупных рудных шахтах, служащие для аккумулирования
руды, поступающей с отдельных рудных тел, а также рудоспуски, находящиеся в
околоствольном дворе, оборудуют дробилками, после которых дробленая руда поступает
самотеком либо в вагоны, либо к загрузочному устройству скиповой установки.
Высота капитальных рудоспусков может достигать нескольких сотен метров. Высота
заполнения рудоспуска ограничивается способностью руды к сводообразованию, а также
необходимостью обеспечения разгрузки руды в рудоспуск с нескольких эксплуатационных
горизонтов. Для предохранения загрузочных устройств от ударных нагрузок нижнюю
бункерную часть рудоспуска сохраняют заполненной рудой минимум на высоту буферной
подушки.
Глубокие рудоспуски обладают большой аккумулирующей способностью, что
обеспечивает независимость процессов доставки руды в рудоспуск и транспорт руды от
рудоспуска.
12.3. Люки, оборудованные затворами и питателями
Устройство, располагаемое в нижней части выпускной воронки или рудоспуска, через
которое производят выпуск и погрузку горной массы, называется люком. Люки оборудуют
затворами или питателями, предназначенными для управления грузопотоком горной массы.
Затворы обеспечивают только перекрытие и регулирование подачи горной массы, а питатели,
кроме того, равномерную и непрерывную ее подачу со значительно большей
производительностью.
Конструкцию люка выбирают в зависимости от объема горной массы, пропускаемой
через данный люк, ее гранулометрического состава и влажности, требуемой
производительности и вместимости кузова загружаемого вагона. К конструкции люка
предъявляют следующие требования: прочность, обеспечение безопасной и надежной работы
без просыпи на почву и полноты загрузки кузовов вагонов, возможность более простого
способа ликвидации образующихся над люком заторов.
Люк состоит из днища, бортов, лобовины, отбойника, затвора и привода управления
затвором. Воспринимающее большие нагрузки днище изготовляют из заделанных в бетон
рельсов, стальных листов толщиной до 25 мм или броневых плит толщиной до 80 мм. Лобовину
и отбойник также выполняют из рельсов или из дерева, которое обшивают металлом. Угол
наклона днища в зависимости от свойств выпускаемой горной массы составляет 40—65°.
Управление затвором может быть ручным или механическим. Наибольшее
распространение получили затворы с пневматическими приводами (пневмоцилиндрами), пульт
управления которыми располагают у погрузочного полка или в откаточной выработке.
Затворы, применяемые для оборудования люков, можно разделить по принципу
действия на две группы: с отсечением струи горной массы и с созданием подпора струи. К
первой группе относятся шиберные, секторные, пальцевые и цепные затворы, ко второй —
лотковые. Кроме того, применяют комбинированные затворы — сочетание секторного,
пальцевого или цепного затворов с лотковым.
Преимущества всех затворов — простота конструкции, недостатки — трудность
ликвидации заторов руды, образующихся над люком. Затворы вполне удовлетворительно
работают при крупности отдельных кусков выпускаемой горной массы до 400 мм
(максимальная крупность — не более 600 мм).
Шиберный затвор (рис. 12.3, а), представляющий собой плоскую задвижку, которую
перемещают в направляющих, применяют при выпуске среднекусковой горной массы
невысокой крепости. Основной недостаток шиберного затвора — перекос задвижки, что
вызывает большие сопротивления при ее открывании и закрывании и просыпь.
Секторные затворы могут быть с верхней отсечкой — секторный обратный (рис. 12.3, б),
с нижней отсечкой — секторный прямой (рис. 12,3, в) и двухсекторные (рис. 12.3, г). Секторные
затворы обеспечивают наиболее плотное закрытие выпускных отверстий люков.
Односекторные затворы обычно применяют при крупности выпускаемой горной массы 200—
300 мм, двухсекторные — при крупности 400—500 мм.
Рис. 12.3. Затворы: а — шиберный; б — секторный обратный: в — секторный прямой; г — челюстной; д —
пальцевый; е — цепной
Односекторный затвор с верхней отсечкой обеспечивает возможность регулирования
потока горной массы при неполном открывании, но в момент закрытия возможно защемление
от дельных кусков. Односекторный затвор с нижней отсечкой обеспечивает более плотное
закрытие без защемления отдельных кусков руды.
Двухсекторный затвор объединяет преимущества односекторных затворов с верхней и
нижней отсечкой. При погрузке открывают и закрывают только нижний сектор (см. рис. 12.2), а
верхний находится в приподнятом на 200—300 мм положении и служит для регулирования
потока и пропуска отдельных крупных кусков при дополнительном его подъеме.
Разновидностью секторных затворов является челюстной затвор (рис. 12.3, г).
Пальцевый затвор (рис. 12.3, д) состоит из шарнирно закрепленных 5—7 пальцев,
изготовленных из рельсов или двутавров. Каждый палец, независимо от других, под действием
силы тяжести ложится на крупный кусок и зажимает его на плоскости лотка, закрывая тем
самым выпускное отверстие люка. Пальцы сверху объединены отрезками цепей, которые через
трос соединены со штоком пневмоцилиндра управления затвором. Пальцевые затворы
применяются при загрузке вагонов с кузовом вместимостью до 4 м
3
рудой крупностью до 600
мм (для вагонов большей вместимости возможна загрузка руды большей крупности).
Цепной затвор (рис. 12.3, е) состоит из отдельных отрезков круглозвенной цепи длиною
до 1,5 м, подвешенных в верхней части на горизонтальном стержне, а снизу (по концам)
снабженных грузами. Цепи поднимают через щель пневмоцилиндром. По сравнению с
пальцевым затвором цепной затвор проще по конструкции, надежнее в работе, лучше
удерживает мелочь, однако при его использовании затрудняется ликвидация заторов руды.
В лотковом затворе регулирование потока выпускаемой руды производят путем
изменения угла наклона лотка. Лотковые затворы применяют для поперечной и продольной
загрузки вагонов рудой различной крупности.
Комбинированные затворы состоят из двух затворов, например пальцевого и лоткового
(рис. 12.4) или цепного и лоткового. Один затвор отсекает поток руды, другой — регулирует по
ток и исключает переполнение вагонов рудой. Такие комбинированные затворы применяют при
неравномерной кусковатости выпускаемой руды.
Рис. 12.4. Люк с комбинированным затвором (пальцевым и лотковым): 1 — металлоконструкция; 2, 3 — затворы
соответственно пальцевый и лотковый; 4 — отбойник; 5—7 — пневмоци-линдры управления соответственно
лотковым и пальцевым затворами и отбойником; 8 — пульт управления
Эксплуатационная производительность люка зависит от размеров выпускного отверстия,
конструкции затвора, характеристики выпускаемой горной массы, вместимости вагонов и
организации электровозной откатки. Ширину (мм) выпускного отверстия люка b принимают не
менее трехкратного размера (мм) кондиционного куска а выпускаемой руды (b ≥ 3а), высота
выпускного отверстия h = 1,25 b.
Недостаток погрузочных пунктов, оборудованных затворами, — относительно
невысокая производительность и ее зависимость от размеров куска руды: чем больше выход
негабарита, тем больше число зависаний и меньше производительность люка. На железорудных
шахтах Сибири было установлено, что при снижении выхода негабарита с 6—8 до 2—4% число
зависаний снижается в среднем с 8,3 до 3,8 на 1000 т добытой руды.
Эксплуатационная производительность люков с секторным затвором с выпускным
отверстием 1360×780 мм составляет 150—200 т/ч, с цепным затвором с выпускным отверстием
2400×1600 мм — 400—450 т/ч. Месячная пропускная способность достигает 120 тыс. т.
Для загрузки вагонов большой вместимости (9 м
3
) в погрузочных пунктах
устанавливают два затвора рядом, что позволяет загружать вагон одновременно по всей длине
кузова, увеличивая тем самым производительность погрузки.
С целью интенсификации выпуска руды люковые затворы заменяют питателями,
которые обеспечивают значительно большую производительность, безопасность и надежность,
возможность автоматизации загрузки вагонов. Наибольшее распространение получили
вибрационные питатели, реже применяются качающиеся питатели. Вибрационные питатели
обеспечивают техническую производительность до 1500 т/ч и позволяют повысить
производительность труда в 2—2,5 раза по сравнению с погрузочными пунктами,
оборудованными затворами (см. 14.3).
12.4. Эксплуатация и правила безопасности
Так как перемещение горной массы осуществляется под действием силы тяжести и, по
существу, неуправляемо, вопросам эксплуатации и техники безопасности данного вида
доставки необходимо уделять особое внимание.
При эксплуатации действующие выпускные отверстия должны быть заполнены отбитой
рудой, а недействующие — перекрыты. Расположение выпускных отверстий, выходящих на
горизонт грохочения или скреперования, определяют по проекту. При расположении
выпускных выработок, выходящих в доставочную выработку одна против другой, выпуск
можно вести только из одной выпускной выработки при условии, что самопроизвольный
выпуск руды из второй выработки исключается.
При выпуске под действием собственного веса происходит зависание руды в горловинах
выпускных выработок по причине заклинивания выработки (дучки) негабаритными кусками
или заклинивания в результате определенной комбинации отдельных габаритных и
негабаритных кусков, слеживаемости при длительных перерывах выпуска и др. Зависания
ликвидируют взрыванием зарядов, устанавливаемых на шестах в выпускных выработках,
специальными гранатометами, пневмоимпульсными устройствами (рис. 12.5, а).
Пневмоимпульсные устройства позволяют ликвидировать зависания с помощью сжатого
воздуха, а также, насыщая рудную массу воздухом, способствуют предупреждению
сводообразования.
Рис. 12.5. Схема пневмоимпульсного устройства (а) и план горизонта выпуска с установкой в дучке
пневмоимпульсного устройства (б)
Пневмоимпульсное устройство (пневмопушка) включает цилиндрический корпус 1,
вспомогательный цилиндр 2, обратный клапан 3, направляющие 4, запорный клапан 5, сопло 6
и кран управления 8.
Работа пневмопушки осуществляется следующим образом: через кран управления 8
сжатый воздух из шахтной магистрали 7 поступает во вспомогательный цилиндр 2, при этом
запорный клапан 5 закрывает сопло 6 (трубопровод), и воздух через обратный клапан 3
поступает в корпус 1 пневмопушки. При открывании крана 8 и выпуске воздуха из полости
вспомогательного цилиндра 2 запорный клапан 5 резко отходит от сопла 6, после чего сжатый
воздух из корпуса 1 пневмопушки по трубопроводу 6 поступает к месту зависания руды.
Пневмоимпульсное устройство 1 устанавливают в специальной нише 9, пройденной с
вентиляционной сбойки 10 (рис. 12.5, б). От пневмоимпульсного устройства через отверстие
между нишей 9 и дучкой 11 пропускают сопло 6 длиной 3,5—4 м, которое заглубляют в зону
завала руды в дучке 11.
К пневмоимпульсному устройству через отверстие, пробуренное с откаточного
горизонта 12, подводят трубу 7 для наполнения устройства сжатым воздухом и трубу 13 для
управления устройством с помощью крана 8, вынесенного на рабочее место 14 машиниста
виброконвейера 15.
Использование пневмоимпульсных устройств способствует увеличению
производительности выпуска и доставки руды и безопасности работ.
Вo избежание падения людей необходимо ограждать устье рудоспусков барьерными
решетками. Для предохранения погрузочных устройств от прямых ударов обязательно наличие
в рудоспуске буферного слоя руды. Если в выработках над рудоспуском ведутся взрывные
работы, то рудоспуск должен быть заполнен рудой над люком на высоту не менее 3 м.
Механизмы, используемые на выпуске руды, необходимо оборудовать дистанционным и
автоматизированным управлением, а также пылеподавляющими установками.
Вопросы для самопроверки
1. При каких условиях происходит перемещение грузов по наклонной, плоскости под
действием собственного веса?
2. Назовите основные конструкции затворов и укажите их области применения.
3. Как определить размеры выпускного отверстия люка?