Тарасов Ю.Д. Горно-транспортные машины периодического действия

Подождите немного. Документ загружается.

6. САМОХОДНОЕ

ТРАНСПОРТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

К самоходному оборудованию транспортному относят погрузочно-доставочные машины, са-

моходные вагоны, автосамосвалы, погрузочно-транспортные машины, подземные экскаваторы. Из

перечисленного оборудования и самоходных буровых установок обычно составляют добычной ком-

плекс. Создание и внедрение самоходных комплексов обеспечивает максимальную механизацию всех

элементов при проходке или добыче.

Применение самоходного оборудования в подземных рудниках позволяет повысить скорость

проведения горных выработок и производительность труда проходчиков.

На отечественных рудниках самоходными комплексами добывается около 50 % руд цветных ме-

таллов, половина из них – при камерно-столбовой системе разработки; 15 % – при этажном и подэтажном

обрушениях; 15 % – при этажно-камерной системе с отработкой подэтажных штреков и 20 % – при сис-

теме разработки с закладкой.

На зарубежных рудниках самоходное погрузочно-доставочное оборудование является основным

средством механизации выпуска, погрузки и доставки руды практически при всех системах разработки.

Схемы доставки руды с помощью ковшовых машин зависят от используемых систем разра-

ботки, которые можно разделить на две группы:

 погрузка и доставка руды осуществляется в очистном пространстве;

 машины работают в выработках основания блока при использовании самоходного оборудо-

вания.

В свою очередь, схемы доставки руды можно разделить на следующие виды:

 доставка руды в пределах очистного пространства;

 доставка руды из выработок выпуска до капитальных рудоспусков;

 доставка руды из очистных блоков (камер) до ствола или непосредственно на поверхность;

 доставка горной массы из забоев подготовительно-нарезных и капитальных выработок.

Решающими факторами эффективной эксплуатации самоходного оборудования являются его

высокая надежность и большая производительность.

Комплексы самоходных машин для механизации всех звеньев технологических процессов

формируют из самоходных бурильных установок, самоходных погрузочных, погрузочно-

транспортных и транспортных машин. Самоходные машины вспомогательного назначения (топливо-

заправщики, машины для перевозки людей и др.) не входят в основной комплекс самоходных машин

для очистных и подготовительных работ и предназначены для обслуживания нескольких основных

комплексов.

Состав комплексов самоходных машин рекомендуется выби-

рать с учетом природных, технологических и экономических факто-

ров (мощности и угла залегания рудного тела, системы разработки,

крепости, устойчивости руды и вмещающих пород, схемы транспор-

тирования руды и производительности оборудования, капитальных

затрат на приобретение, доставку и монтаж оборудования, затрат на

его эксплуатацию и ремонт).

Для конкретных условий эксплуатации выбор наиболее ра-

ционального оборудования самоходного комплекса производится на

основании технико-экономического сравнения различных вариан-

тов. Область применения самоходных комплексов определяется кон-

струкцией погрузочно-транспортной или транспортной машины,

входящей в комплекс.

6.2. ПОГРУЗОЧНО-ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ

Погрузочно-доставочные машины состоят из следующих элементов: шарнирно сочленен-

ной несущей рамы; пневмоколесного механизма передвижения со всеми ведущими мостами; ди-

зельного двигателя с системой нейтрализации отработавших газов или электрического двигателя

с кабельным, кабельно-троллейным, аккумуляторным или троллейно-аккумуляторным питанием;

системы управления, обеспечивающей движение машины вперед или назад без разворота (по

челноковой схеме).

Сборочные единицы погрузочно-доставочной машины с грузонесущим ковшом (рис.49) смон-

тированы на шарнирно сочлененной раме, состоящей из передней 1 и задней 2 полурам, соединенных

между собой двойным шарниром 3 и опирающейся на пневмошинные колеса 4. На передней полура-

ме 1 расположен погрузочно-несущий орган, состоящий из ковша 5, стрелы 6, рычажного механизма

и силовых гидроцилиндров 7 (один для подъема стрелы и два для поворота ковша). На задней полу-

раме 2 расположены дизельный или электрический двигатель, трансмиссия, гидропривод погрузочно-

го органа, механизм поворота машины 8.

Доставочные машины (типа ПД), оборудованные дизельным приводом с водяным охлажде-

нием и комбинированной очисткой отработавших газов, используют при длине транспортирования

50-400 м и площади поперечного сечения выработок от 6 до 14 м

Машины имеют высокую маневренность и способны преодолевать уклоны до 18, захваты-

вать и транспортировать скальную абразивную горную массу с коэффициентом крепости до 18 и

крупностью отдельных кусков до 800 мм. Для работы предусмотрены основной и сменный ковши:

Рис.49. Погрузочно-доставочная ма-

шина с грузонесущим ковшом

основной рассчитан на погрузку горной массы плотностью в разрыхленном состоянии 2 т/м

, смен-

ный предназначен для меньшей или большей плотности.

Погрузочно-транспортные машины с ковшом и кузовом (типа ПТ), оснащенные пневмоприводом,

применяют при проходке выработок и реже – на очистных работах при длине транспортирования 30-100 м.

Автосамосвалы используют в сочетании с различными погрузочными установками: погрузочны-

ми машинами с нагребающими лапами, экскаваторами, ковшовыми колесными погрузчиками, вибропи-

тателями. Оптимальная длина транспортирования автосамосвалами до 700 м, максимальная до 3000 м,

минимальная площадь поперечного сечения выработок 16-20 м

. Большая длина транспортирования по-

зволяет уменьшить число блоковых рудоспусков и транспортных заездов. В определенных условиях авто-

самосвалами транспортируют руду от забоев до околоствольного двора, а иногда и на поверхность рудни-

ка. Рекомендуется совместное использование автосамосвалов и погрузочно-доставочной машины с грузо-

несущим ковшом, при этом машина выполняет роль погрузчика (рис.50), или колесного ковшового по-

грузчика грузоподъемностью 8 т и более.

Самоходные вагоны с донным скребковым конвейером применяются при машинной отбойке ка-

лийных руд в сочетании с проходческим комбайном и бункером – перегружателем для доставки руды из

камеры от комбайнового комплекса до блокового конвейера (рис.51).

Рис.50. Комплекс самоходного транспортного оборудования

1 – автосамосвал; 2 – погрузочно-доставочная машина

Рис.51. Проходческий комплекс в забое при добыче руды

1 – скребковый конвейер; 2 – перегружатель; 3 – самоходный вагон;

3 4

4 – бункер-перегружатель; 5 – проходческо-добычной комбайн

За рубежом погрузочно-доставочные машины с ковшом выпускают фирмы «Атлас-Конко»

(Швеция), «Кавасаки» (Япония), «Эймко» (США), «Тамрок» (Финляндия) и др.

Погрузочно-транспортные машины с погрузочным ковшом и грузонесущим кузовом исполь-

зуются для проведения подготовительно-нарезных выработок и на очистных работах при небольшой

производительности и длине доставки не более 100 м. В России выпускаются два типоразмера этих

машин – ПТ-4 и ПТ-6. Привод машин – пневматический с питанием по шлангу.

В машине ПТ-4 ковш, закрепленный на шарнирной рукояти, поднимается пластинчатой це-

пью от лебедки с планетарным редуктором и пневматическим двигателем. Кузов машины разгружа-

ется опрокидыванием назад от пневмоцилиндра, при этом одновременно откидывается задний борт

кузова. Для амортизации ударов рукояти при разгрузке ковша в кузов в передней части машины уста-

новлены отбойные рессоры.

Все колеса в машинах этого типа являются ведущими. Остановку машины производят отклю-

чением пневмодвигателей, а торможение – противовключением. Разворот машины осуществляют за

счет вращения колес каждого борта в разные стороны.

Из-за низкого КПД пневмопривода, наличия шланга питания пневмопривода, низкой манев-

ренности машины, небольшой длины транспортирования и высоких эксплутационных расходов по-

грузочно-транспортные машины этого типа не получили широкого распространения в горной про-

мышленности.

6.3. ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ

Автосамосвалы с дизельным или электрическим двигателем и опрокидным кузовом широко

применяются на рудниках при отработке месторождений полезного ископаемого мощностью свыше

4 м с пологозалегающими пластами.

Подземный автосамосвал (рис.52), состоит из одноосного тягача 1, соединенного с ним шар-

нирной системой 2 полуприцепа 3 с самосвальной разгрузкой назад, осуществляемой гидроцилиндра-

ми 4.

Рис.52. Подземный автосамосвал МоАЗ –6401-9585

В большинстве подземных автосамосвалов грузонесущий кузов при разгрузке опрокидывает-

ся силовыми гидроцилиндрами, например, в автосамосвалах для опрокидывания кузова под углом до

65° применяются телескопические трехзвенные гидроцилиндры с последовательным выдвижением

звеньев.

Колесная формула автосамосвалов МоАЗ (Могилевский автомобильный завод, Республика

Беларусь) – 4



2. Первая цифра указывает общее число колес, вторая – число приводных колес.

Дизельный двигатель снабжен каталитической и жидкостной системами очистки отработавших

газов. Гидромеханическая трансмиссия выполнена с автоматической блокировкой гидротранс-

форматора, т.е. при заблокированном гидротрансформаторе передача работает как обычная меха-

ническая. Автоматическое включение блокировки осуществляется в зависимости от частоты вра-

щения коленчатого вала двигателя при изменении дорожных условий. Гидромеханическая ревер-

сивная коробка передач обеспечивает четыре скорости движения вперед и четыре – назад, что по-

зволяет использовать автосамосвал при движении по челноковой схеме.

За рубежом самоходные машины с электрическим и дизельным приводом изготавливают

фирмы «Зальцгиттер» (Германия), «Джой» (США) и др.

Наиболее современная конструкция автосамосвала – модель ТОРО-35Д фирмы «Сандвик-

Тамрок» (Финляндия) с колесной формулой 4



4. В нем использован 12-цилиндровый дизельный

двигатель с турбонагнетателем и промежуточным охлаждением. Гидромеханическая трансмиссия с

блокировкой гидротрансформатора и полностью закрытые многодисковые тормоза мокрого трения с

электрическим замедлителем обеспечивают высокую безопасность эксплуатации автосамосвала.

За рубежом разработаны и эксплуатируются дизель-троллейвозы и троллейно-аккумуляторные

автосамосвалы. Дизель-троллейвозы снабжены дизельным и электрическими приводами. При движе-

нии по выработкам автосамосвал перемещается с помощью электропривода, питаемого от троллея,

подвешенного к кровле выработки или к забою, а перемещение на короткие расстояния осуществля-

ется с помощью дизельного двигателя.

Фирма «Кируна Трак» (Швеция) разработала троллейно-аккумуляторный подземный автоса-

мосвал грузоподъемностью 50 т.

При движении в забое в местах погрузки-разгрузки автосамосвал отключается от троллея, по-

сле чего электроэнергия автоматически подается от аккумулятора к тяговым электродвигателям,

встроенным во все колеса машины. Аккумулятор емкостью 158 А·ч, состоящий из 14 батарей, распо-

ложен на раме машины в отсеке между передними колесами. От энергии аккумулятора автосамосвал

с грузом 50 т может перемещаться по горизонтальной выработке длиной до 100 м, а в аварийных си-

туациях до 2 км.

Ha троллейно-аккумуляторном автосамосвале установлен компьютер, с помощью которого

осуществляется контроль и регулирование основных узлов электросхемы, контроль подачи электро-

энергии, зарядки аккумулятора, скорости движения и электрического торможения машины.

Отечественные самоходные вагоны согласно типажному ряду имеют грузоподъемность 5, 10,

15, 20 и 25 т.

Воронежским заводом горно-обогатительного оборудования серийно выпускается вагон

шахтный самоходный 5ВС-15М. Он состоит из самоходного шасси со всеми ведущими и управляе-

мыми колесами, электропривода бортовых колес, кузова с донным скребковым конвейером, электро-

привода конвейера и системы управления. Скорость движения вагона без груза на горизонтальном

участке составляет 9 км/ч, вместимость без дополнительных бортов 8,6 м

, а с бортами 11 м

, макси-

мально преодолеваемый уклон 150 ‰.

Донный скребковый конвейер имеет две пластинчатые цепи. Привод конвейера состоит из

двухскоростного электродвигателя и редуктора с карданным валом. Кузов с донным конвейером ус-

тановлен на раме ходовой части шарнирно и поджимается двумя гидроцилиндрами, обеспечивающи-

ми перемещение кузова по высоте и разгрузку на последующие транспортные средства.

Устойчивость вагона и надежное сцепление всех колес с неровной почвой выработки обеспе-

чивается за счет жесткого сцепления заднего моста и балансирной подвески переднего моста.

6.4. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ И ЛЮДСКИЕ

ТРАНСПОРТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ

При напочвенных видах откатки – локомотивной и канатной по капитальным выработкам

(последняя в случае проведения двух параллельных наклонных выработок – одной для основного

грузопотока, другой – для прочих грузопотоков) – функции основного, вспомогательного и людско-

го транспорта выполняют одни и те же транспортные комплексы с использованием соответствую-

щих вагонеток. В остальных случаях для вспомогательных грузов и людей применяют специализи-

рованные машины и комплексы. Они должны обеспечить возможность доставки всех грузов, кроме

полезного ископаемого; связь с основными комплексами; механизацию погрузочно-разгрузочных

работ; возможность транспортирования материалов в пакетах или в контейнерах; транспортировку

людей к рабочим местам с соблюдением норм безопасности, санитарно-гигиенических требований

и при длительности рейса не более 45 мин.

Одно из основных направлений развития вспомогательных и людских транспортных

комплексов – бесперегрузочная и беспересадочная транспортировка. В наибольшей степени этому

удовлетворяют подвесные локомотивные монорельсовые комплексы.

Согласно рекомендациям Института горного дела им. А.А.Скочинского для

вспомогательных грузопотоков необходимо предусматривать в основном следующие

транспортные комплексы:

 рельсовые – при локомотивной откатке по главным горизонтальным выработкам;

 рельсовые или монорельсовые – при конвейерном транспортировании по главным

горизонтальным выработкам, участковым штрекам, а также бремсбергам и уклонам;

 монорельсовые – при транспортировке по бортовым выработкам и при транспортировании в

условиях системы разработки столбами по падению (восстанию).

Кроме того, в отдельных случаях, где это допускают горно-технические условия, возможно

использование самоходных вагонов.

В рудных шахтах канатную откатку иногда используют для перевозки вспомогательных гру-

зов в вагонетках и на платформах по наклонной выработке между горизонтами и наклонными ство-

лами по рельсовым путям, уложенным вдоль конвейерного подъема.

В выработках угольных шахт со сложным профилем рельсовых путей применяют напочвен-

ные дороги с канатной тягой.

Безрельсовые напольные средства вспомогательного транспорта по конструктивному испол-

нению и назначению можно разделить на четыре группы:

1) промышленные автомобили, тягачи и тракторы, оборудованные системами очистки от-

работавших газов и приспособленные для работы в подземных условиях шахт, не опасных по газу

и пыли;

2) специализированные машины, приспособленные для перевозки одного типа грузов;

3) комбинированные машины, оборудованные механизмами для выполнения такелажных,

транспортных и других работ;

4) дорожно-строительные машины.

К первой группе относится оборудование на базе автомобилей и тракторов, модернизиро-

ванное силами ремонтных мастерских рудных шахт; ко второй – специализированные машины для

перевозки людей к местам работы, длинномерных материалов; к третьей – машины для погрузочно-

разгрузочных и транспортных

работ, оборудованные крана-

ми, грузовыми платформами,

лебедками; к четвертой – лег-

кие бульдозеры и другое обо-

рудование, используемое при

строительстве подземных до-

рог.

Наиболее универсаль-

ными и перспективными яв-

ляются специализированные

самоходные машины на базе

унифицированного шасси, на

котором смонтированы уста-

новки различного назначения

(рис.53).

Самоходное шасси ти-

па 1ВОМ-01А, выпускаемое

Воронежским заводом горно-

обогатительного оборудова-

ния, состоит из тягача и полу-

прицепа, соединенных между

собой двойным шарниром,

обеспечивающим относитель-

ное смещение тягача и полу-

прицепа в горизонтальной

плоскости на угол до 120 с

минимальным радиусом пово-

рота по внутреннему габариту

2,5 м, по внешнему – 4,5 м и в

Рис.53. Самоходные унифицированные шасси со съемным оборудованием

различного назначения

1 – самоходная подземная мастерская; 2 – машина для доставки материалов и оборудо-

вания (1ВОМА); 3 – машина для механизированного производства набрызг-бетонных

работ; 4 – машина для осмотра и механизированной оборки кровли; 5, 6 – агрегат для

крепления кровли горных выработок соответственно сталеполимерными и железо-

бетонными анкерами; 7, 8, 9 – самоходные буровые установки различного назначения;

10 – полок самоходный для осмотра кровли; 11 – машина зарядная; 12 – кран подзем-

ный; 13 – машина для перевозки людей (1ЛВГА); 14 – машина для доставки топлива

вертикальной плоскости на

угол 15.

6.5. УСЛОВИЯ РАБОТЫ

ПОГРУЗОЧНО-

ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

6.5.1. Способы загрузки ков-

ша

Продолжительность

заполнения грузонесущего

ковша зависит от способа за-

грузки грузонесущего элемен-

та, физико-механических

свойств загружаемой горной

массы, мощности привода,

удельных усилий внедрения и

вырыва.

Загрузка ковша может быть раздельной, многоступенчатой, совмещенной, комбинированной

и послойной.

Раздельный способ реализуется при поступательной движении машины, при этом ковш вне-

дряется в штабель до упора кромки развала в заднюю стенку ковша (рис.54, а).

Обычно загрузка ковша ведется на рабочей (пониженной) скорости движения 2,5-4 км/ч. Вне-

дренный ковш поворачивают до отказа на себя без продвижения машины. После этого ковш перево-

дят в транспортное положение и машина отъезжает от штабеля. Этот способ применим при загрузке

материала с небольшой насыпной плотностью (сланец, уголь, шлак).

Многоступенчатый способ представляет собой несколько однократных последовательных

внедрений, сочетающихся с подъемом (рис.54, б).

Совмещенный способ заключается в сочетании поступательного движения с поворотом

(рис.54, в). В этом случае скорость движения машины должна быть равна средней скорости подъема

режущей кромки ковша. При таком способе ковш предварительно внедряется в штабель примерно на

половину своей длины.

Комбинированный способ (рис.54, г) реализуется при сочетании совмещенного и раздельного

способов загрузки ковша. Его используют в момент пробуксовки ходовой части. Этот способ обеспе-

Рис.54. Способ загрузки ковша: а – раздельный; б – многоступенчатый;

в – совмещенный; г – комбинированный; д – послойный; Р

вн

, Р

– соответствен-

но усилия внедрения, вырыва, поворота

вн

чивает хорошее заполнение ковша при фронтальной загрузке (поступательно движение ковша осуще-

ствляется под прямым углом к кромке развала).

Послойный способ применяют при уборке проходческих забоев и планировочных работах.

Взорванную горную массу черпают слоями при непрерывном движении машины вперед (рис.54, д).

После загрузки ковш устанавливают в транспортное положение и машина перемещается к месту раз-

грузки.

Для получения наибольшей производительности машина должна двигаться с максимально

возможной скоростью к пункту разгрузки. Там ковш разгружают фронтально путем его обратного

поворота на угол, обеспечивающий полное освобождение от загруженного материала. После этого

ковш устанавливают в транспортное положение и машину на максимально возможной скорости отго-

няют в пункт погрузки. На этом полный рабочий цикл погрузочно-транспортной машины завершает-

ся.

6.5.2. Проезжая часть

Эффективность работы погрузочно-транспортных машин в значительной мере зависит от со-

стояния подземных дорог, особенно при больших расстояниях доставки.

Применяется дорожное покрытие щебеночное укатанное, бетонное и асфальтобетонное.

Если подземные дороги не имеют специального покрытия, то снижаются скорость транспор-

тирования и производительность, возрастают потребляемая мощность двигателя, расход топлива и

расход воздуха на вентиляцию.

Зависимость показателей транспортирования от типа покрытия подземных дорог при грузо-

подъемности автосамосвалов 50 т и скорости движения 20 км/ч (по данным Ю.Г.Скорнякова) следую-

щая:

 удельное сопротивление движению от 15 до 60 Н/кН;

 потребляемая мощность от 15 до 221 кВт;

 расход топлива от 34 до 130 кг/ч;

 расход воздуха от 7 до 25 м

/с.

Длительный опыт эксплуатации машин позволил установить, что одна из основных причин

быстрого износа шин – неудовлетворительное состояние дорожного покрытия.

Доля затрат на шины от общих эксплутационных затрат на доставку 1 т руды составляет в

среднем 18-20 %. Кроме того, плохие дороги служат причиной несчастных случаев и аварий.

В настоящее время существует единое мнение о необходимости сооружения на почве

подземных выработок искусственного покрытия. Наиболее распространены дороги со щебеноч-

ным покрытием. Но в последнее время все чаще применяют бетонированное, асфальтобетонное,

сборное железобетонное и другие покрытия.