Методические указания по выполнению лабораторных работ

РАБОТА 3. Выбор и расчет крепи горизонтальной выработки.

Трапециевидное сечение принимают для выработок, проходимых в устойчи­вых породах.

Поперечное сечение горизонтальной выработки определяют графическим способом с учетом максимальных габаритов по ширине и высоте подвижного соста­ва и минимальных зазоров, установленных правилами безопасности.

Все горизонтальные выработки, по которым производится транспортирование грузов, должны иметь определенные зазоры между крепью или боками, а также размещенным в них оборудованием и наиболее выступающей кромкой габарита подвижного состава.

При рельсовом транспорте зазор для прохода людей с одной стороны должен быть 0,7 м, а с другой — не менее 0,25 м при деревянной и металлической крепях и 0,2 м при бетонной, набрызгбетонной и штанговой крепях. Высота свободного прохода должна быть не менее 1,8 м.

Ширина междупутья должна быть такой, чтобы зазор между встречными электровозами по наиболее выступающей кромке габарита был не менее 0,2 м.

На закруглениях величина зазора между подвижным составом и крепью с внешней стороны, а также между осями путей должна быть увеличена в зави­симости от радиуса кривой с тем, чтобы при любом положении подвижного состава были выдержаны указанные выше зазоры.

В двухпутевых выработках в местах, где производится сцепка и расцепка вагонеток, расстояние от крепи до наиболее выступающей кромки габарита под­вижного состава должно быть по 0,7 м с обеих сторон.

В местах посадки людей в пассажирские поезда по длине поезда должен быть свободный проход шириной не менее 1 м между крепью и наиболее вы­ступающими частями поезда.

Высота подвески контактного провода электровозной откатки должна быть не ниже 1,8 м от головки рельса, а в околоствольном дворе не менее 2,2 м.

Площадь поперечного сечения гори­зонтальных горных выработок определя­ется по соотношениям принятых и допу­стимых размеров и проверяется на ско­рость движения струи воздуха, которая не должна превышать:

· в квершлагах, вентиляционных и главных откаточных штреках, капиталь­ных уклонах — 8 м/с;

· в очистных и подготовительных вы­работках — 4 м/с.

Минимальные площади поперечных сечений выработок в свету регламенти­рованы ЕПБ и должны быть:

а) для откаточных и главных вентиляционных выработок не менее 4 м² при деревянной и металлической крепях и не менее 3,5 м² при бетонной, набрызг-бетонной и штанговой крепях при высоте этих выработок в свету не менее2 м от головки рельсов;

б) для вентиляционных и промежуточных штреков не менее 3 м² при высоте этих выработок в свету не менее 1,8 м;

в) для вентиляционных восстающих и сбоек — не менее 1,5м².

Наиболее широко для крепления применяют сосну. Ель обладает более низкими механическими свойствами, содержит меньше смолы и поэтому скорее загнивает. Ель применяют в сухих выработках с небольшим горным давлением и малым сроком службы. Пихта менее прочна, чем ель, и хуже противостоит загниванию. Лиственница обладает высокой механической прочностью и стой­костью против загнивания. Ее применяют при креплении капитальных горных выработок с большим сроком службы. Бук, дуб, граб и другие породы леса как крепежный материал применяют крайне редко.

 

 

Конструктивные размеры поперечного сечения выработки, закрепленной

де­ревянной крепью: а — однопутной; б — двухпутной

 

На круглый крепежный лес для крепления очистных, капитальных и под­готовительных выработок, изготовления венцовой крепи, восстающих и шурфов прямоугольного сечения, установлен ГОСТ 616— 12.

 

Расчет потолочин камер

Для крутопадающих рудных тел мощностью до 15 м по рекоменда­циям М.И.Агошкова [5] отношение высоты потолочины к горизонталь­ному пролету камеры (горизонтальной выемочной мощности) h/m_в.г прини­мают равным: 0,2-0,3 - в очень устойчивых рудах; 0.3-0,5- в рудах средней устойчивости; 0,5-0,7 - в неустойчивых рудах.

 

Конструктивные особенности

Основные преимущества шагающих экскаваторов:

• большая надежность;
• долговечность конструкций и узлов при большой нагрузке;
• большая производительность при переэкскавации и приемкой грунта в отвалах;
• возможность черпания как выше, так и ниже уровня стояния;
• большая длина стрел (на 90-180% превышает длину стрел механических лопат той же массы);
• небольшое давление на грунт;
• конструкция машин позволяет производить ремонт основных узлов и агрегатов без привлечения вспомогательных грузоподъемных механизмов.

Развитие машин идет по пути увеличения вместимости ковша и в меньшей мере длины стрел, определяющих массу экскаваторов. Ниже в таблице приведены базовые модели шагающих экскаваторов производства ОАО <Уралмаш> с их модификациями.

Базовая модель	Модификации
ЭШ-10/70	ЭШ-13/80, ЭШ-15/100
ЭШ-25/90*	ЭШ-25/90* ЭШ-20/100, ЭШ-15/110
ЭШ-40/85	ЭШ-30/110*
ЭШ-40/100	ЭШ-30/100, ЭШ-25/120*
ЭШ-65/100	ЭШ-65/100 ЭШ-40/130

 

4.Общее устройство экскаватора

 

Экскаватор состоит из:

- рабочее оборудование на поворотной платформе

- поворотной платформы с механизмами

- опорной базы

Рабочее оборудование и поворотная платформа с механизмами составляет поворотную часть экскаватора.

Опорная база с установленным на ней зубчатым венцом, роликовым кругом и центральной цапфой составляет опорную часть машины.

Рабочее оборудование включает в себя ковш с упряжью, стрелу с подвеской и блоки наводки.

Стрела основанием нижней части шарнирно опирается на подпятники поворотной платформы и удерживается в наклонном положении к горизонту жесткой подвеской, соединяющей вершину пирамиды основания и головы колонн надстройки.

Ковш посредством упряжи соединяется с тяговыми и подъёмными канатами соответствующих лебёдок.

На поворотной платформе размещены основные узлы экскаватора: тяговая и подъёмные лебёдки, привод механизма шагания, механизм поворота, надстройка, пневматическая и смазочные системы и электрооборудование. Главный преобразовательный агрегат, как наиболее тяжеловесный, расположен в хвостовой части поворотной платформы. Вблизи преобразовательного агрегата, на левой секции поворотной платформы, расположен высоковольтный ящик с пусковой аппаратурой, магнитные станции и ящики сопротивлений.

С правой стороны поворотной платформы вдоль стенки кузова размещены: агрегат собственных нужд, компрессорная установка и силовой трансформатор.

Высоковольтный токоприёмник установлен над центральной цапфой и выступает над нулевой отметкой поворотной платформы.

Все механизмы размещены на поворотной платформе, закрыты металлическим кузовом, кабина машиниста установлена на выступающем кронштейне в передней части левой стенки кузова.

На балке надстройки размещены лебёдка подъёма стрелы и вспомогательная лебёдка.

Для обслуживания механизма расположенного на поворотной платформе предусмотрен мостовой кран.

Мост крана передвигается по подкрановому пути вдоль продольной оси экскаватора и может выходить за пределы кузова совместно с откатными воротами вмонтированными в задней стенке.

Верхняя часть задней стенки кузова, расположенная над опускными воротами имеет возможность откатываться и давать проход мостовому крану. Операция подъёма и опускания нижней части ворот задней стенки кузова производится при помощи механизма открывания ворот, устанавливается на колоннах подкранового пути.

Для обслуживания подъёмных и тяговых блоков, установленных на голове колонны надстройки, а так же блоков направления предусмотрен консольный кран. Он обслуживается вспомогательной лебёдкой.

Поворотная платформа через роликовый круг опирается на базу и центрируется относительно оси центральной цапфы. Для уменьшения нагрузки на центральную цапфу от веса базы во время шагания экскаватора на нижнем основании поворотной платформы установлены три подхвата. Для гравитационного отвода грунта ссыпающегося с тяговых канатов предусмотрен специальный желоб.

Поворотная платформа, надстройка и стрела оборудованы площадками, лестницами и ограждениями, обеспечивающими свободный доступ к обслуживающимся узлам и механизмам.

Рис ЭШ-10/70 вид сбоку

 

5-опорная база

 

6-поворотная платформа

7-надстройка

8-лебёдка подъёма стрелы

9-вспомогательная лебёдка

10-блоки наводки

11-кран мостовой

12-электрооборудование

13-противовес

14-подвеска стрелы

15-ограждения

 

 

 

5.Рабочий цикл экскаватора

 

Рабочий цикл экскаватора состоит из следующих операций:

-копание

-подъём гружёного ковша

-поворот на выгрузку

-разгрузка ковша

-поворот к забою

-опускание ковша в забой

Для сокращения продолжительности цикла и увеличения производительности машины, подъём гружёного ковша совмещается с поворотом на выгрузку, а опускание его в забой с поворотом к забою.

Четыре операции рабочего цикла осуществляются лебёдками тяги и подъёма.

Копание осуществляется подтягиванием ковша тяговыми канатами, навивающимися на барабан тяговой лебёдки. Врезание ковша в грунт обеспечивается его весом и конструкцией режущей части козырька ковша.

Величина заглубления регулируется подъёмными канатами.

Подъём груженого ковша производится подъёмными канатами, навивающимися на барабаны подъёмной лебёдки. От самоопрокидывания ковш удерживается тяговыми канатами посредством связи с ними разгрузочного каната упряжи ковша.

Разгрузка ковша производится ослаблением натяжения тяговых канатов. Разгрузочный канат при этом так же ослабляется, ковш передней своей частью опрокидывается вниз, происходит разгрузка из него грунта.

Опускание ковша в забой осуществляется травлением подъёмных канатов с барабанов лебёдки при форсированной скорости двигателя, вращающегося в обратную сторону.

Поворот на выгрузку и к забою осуществляется механизмами поворота, приводимыми двумя электродвигателями. Выходные валы-шестерни редукторов механизма, находящегося в зацеплении с неподвижным, укреплённым на базе зубчатым венцом, обкатываясь приводят во вращение поворотную часть экскаватора.

Передвижение экскаватора осуществляется при помощи механизма шагания. Последний приводится в действие от отдельного электродвигателя постоянного тока, через трехступенчатый цилиндрический редуктор. При включении механизма эксцентрики, неподвижно соединённые с ходовым валом, перемещают в направлении шагания опорные ноги с лыжами. Опускают их на грунт и затем, опираясь на них наклоняют экскаватор в сторону стрелы. Одновременно перемещая его на величину шага. В момент шагания экскаватор опирается на лыжи и волочащуюся по грунту переднюю кромку базы. База удерживается в наклонном положении подхватами, установленными снизу на поворотной платформе.

Шагание экскаватора может происходить только в сторону противоположную стреле. Для изменения направления передвижения необходимо с приподнятыми в верхнее крайнее положение лыжами, повернуть поворотную платформу в нужную сторону.

Список использованной литературы:

1. «Эксплуатация одноковшовых экскаваторов на открытых разработках Якутии» «Учебное пособие» Г.О. Киприянов Якутск: Изд-во Якутского ун-та, 2004. 80с.
2. «Исследования по технологии и комплексной механизации разработки угля открытым способом» В.С. Меньшов, Н.И. Супрун. Москва 1977.
3. «Техника открытых горных работ за рубежом» Н.В. Мельников, Б.А. Симкин, Г.П.Демидюк. и т.д. Москва 1982.

 

Содержание лабораторной работы

Основными параметрами трассы являются длина, радиус кривых, руководящий подъем, длина и профиль примыкания траншей к рабочим горизонтам карьера.

Выездные траншеи примыкают к рабочим (транспортным) горизонтам карьера на руководящем или смягченном подъеме, на горизонтальных площадках. Для примыкания на руководящем подъеме характерен малый объем траншей, а также наименьшая длина и простота трассы.

Теоретическая длина трассы:

H

L_м = ———, м

i_р

где Н – разность отметок или глубина траншеи, м;

Iр – величина руководящего подъема в тысячных.

Действительная длина трассы:

 

L_д = L_м + ΔL_п + ΔL_к, м

 

Где: ΔL_п – увеличение длины трассы за счет смягчения профиля, м;

ΔL_к – удлинение трассы от смягчения подъема на криволинейных участках.

Коэффициент удлинения трассы:

Lд

Ку = ————

Lм

Его значения находятся в следующих пределах: при примыкании без смягчения подъема Кд = 1,1-1,25; на смягченном подъеме Кд=1,2-1,35; и на площадках Кд = 1,4-1,6.

Длина уклонной части траншеи (Lт + Lп) может быть определена в соответствии со схемой, представленной на рис. 2. На этом рисунке 1₁, 1₂, 1₃, и 1₄ – соответственно длина первой, второй, третьей и четвертой переходных кривых, м; 1р – длина разделительной площадки (1р = 100 м); 1₀ – длина траншеи с руководящим уклоном iр; Rр – радиус кривизны капитальной траншеи, м; Rп – радиус кривой примыкания, м. Переход от горизонтальной площадки на поверхности карьера к уклону iр в капитальной траншее и от уклона iр к горизонтальной площадке на рабочем горизонте осуществляется по переходным кривым переменной крутизны длиной 1₁, 1₂, 1₃, 1₄. Длина переходных кривых определяются из выражений:

1₁ = 1₄ = Δi₁R

1₂ = 1₃ = Δi₂R

где: Δi₁ и Δi₂ – уклоны элементов переменной крутизны, (в тысячных). Они не должны превышать значений, указанных в таблице 1.

 

Таблица 1

 

Значения элементов переменной

 

Значения руководящего уклона траншеи, iр	Значения уклона элементов переменной крутизны (Δi)
0,025-0,040 0,045-0,060 0,065-0,080	0,020 0,030 0,040

 

Радиус кривых в вертикальной плоскости, соединяющих сложные прямолинейные элементы продольного профиля, составляет: для постоянных путей – 500 м; для временных – 2000 м.

Длина трассы I с уклоном I определяется из выражения:

h₀

I₀ = ——, м

i_р

где: h₀ – глубина траншеи с уклоном i_р, ‰.

 

h₀ = Н-2(h₁+ h_р+h₂),

где: h₁, h_р,h₂ – разность отметок между началом и концом переходных кривых и разделительных площадок, м;

Н – глубина траншеи, м

Величины h₁, h_р,h₂ –определяются из выражений:

 

Δi₁ Δi₂

h₁ = —— I₁; h₂ = ———— I₂; h_р = i₁Iр

2 2

 

Общая длина уклонной части траншеи:

L_т = ΔL_п = I₀ + 2(I₁+Ip+I₂)

 

НА криволинейном участке (начало спирального или петлевого съезда) величина подъема трассы должна смягчаться и определяться по формуле:

i_к = i_р - ———

R_п

Где: R_п – радиус закругления кривой на участке примыкания, м.

Удлинение трассы от смягчения подъема на криволинейных участках ΔLк принимается равным ½ ΔLп.

 

Задание на выполнение лабораторной работы

Рассчитать и построить в масштабе план и профиль трассы и определить коэффициент удлинения трассы в соответствии с данными, представленными в таблице 2.

 

Таблица 2.

№ вариантов
Н, м
Iр	0,025	0,030	0,040	0,045	0,050	0,033	0,040	0,045	0,055	0,060
Rр, м

 

 

Системы разработки

Для принятия решений по вскрытию месторождения на данном этапе проектирования принимается рассмотренная в «Обоснованиях инвестиций в строительство» система с обрушением вмещающих пород и торцевым выпуском руды. На дальнейших стадиях проектирования указанная система разработки может измениться (например, на систему с закладкой выработанного пространства), что не скажется на параметрах вскрытия месторождения в целом.

При системе с обрушением вмещающих пород и торцевым выпуском руды достигается высокая интенсивность выемки запасов и отбитая рудная масса находится в очистном пространстве ограниченное время (не более 5 суток), что позволяет максимально сократить проявление нежелательных физико-механических свойств руды (слеживание, смерзание) при выпуске.

Возможно применение двух модификаций указанной системы разработки:

– с отработкой запасов под искусственной породной «подушкой» (порода из отвалов карьера засыпается на дно карьера с мощностью 50 метров);

– с отработкой запасов под рудной «подушкой», создаваемой с начальной стадии отработки, в процессе отбойки рудного массива методом недовыпуска (магазинирования).

Безопасность отработки подкарьерных запасов обеспечивается рудной или породной "подушкой" на дне карьера, позволяющей исключить динамические воздействия массового обрушения вмещающих пород на подземные горные выработки. По заключению ВНИМИ, мощность этой "подушки" должна быть не менее 50м и требуется поддержание ее в течение всего периода подземных работ.

По рекомендациям ИГД СО РАН и ИПКОН РАН для глубоких горизонтов трубки "Удачная" приняты следующие параметры системы разработки с торцевым выпуском:

- высота этажа –100 м;

- высота подэтажа –12.5м;

- расстояние между буродоставочными ортами – 15 м.

Отбойка руды производится вертикальными слоями 2.5-5.0 м комплектами веерных скважин диаметром 65-75мм.

Порядок отработки во всех вариантах предусматривает ведение горных работ от центра к флангам.

Подготовка этажа заключается в проведении на откаточном горизонте транспортных (погрузочных) рельсовых выработок, которые соединяются с очистными, нарезными и подготовительными выработками рудоспусками, вентиляционными восстающими и спиральным съездом, а также выработок вентиляционного горизонта соединяющихся с подготовительными выработками вентиляционными восстающими и спиральным съездом.

Подготовка подэтажей осуществляется посредством подэтажных штреков, проводимых от спирального съезда, расположенных на флангах месторождения.

Подробнее вопросы технологии отработки запасов месторождения будут рассмотрены во 2-ой части ТЭО.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

РАБОТА 1. Формирование генплана по блочному принципу.

 

Основные принципы построения генерального плана

 

Генеральный план промышленной площадки — план земной поверхности в пределах земельного отвода, на которой произведена инженерная подготовка территории, планировка и благоустройство, и комплексно размещены здания, сооружения, транспортные коммуникации, сети водопровода, канализации, теп­лоснабжения и др.

На генеральный план наносятся основные и вспомогательные здания и соору­жения, границы шахтного поля, контуры охранных целиков, а также площадь проекции горного отвода, подлежащая оформлению в органах Ростехнадзора.

Поверхность рудника состоит из главного, воздухоподающего, вентиляцион­ного и вспомогательного стволов, погрузочно-складского, породного, ремонтного, складов материалов, леса, устройств подсобного назначения.

Промышленная территория рудника подразделяется на зоны: основного про­изводства, транспортно-складскую, вспомогательных производств, администра­тивно-общественную.

Энергетические объекты располагают как можно ближе к основным потреби­телям энергии, а складские — с учетом эффективного использования подъездных путей. Для дальнейшего расширения предприятия резервируются свободные участки.

Расположение зданий и сооружений на площадке должно обеспечивать наи­более благоприятные условия для естественного освещения, аэрации, вентиляции, борьбы со снежными заносами. Площадки отдельных цехов должны ориентиро­ваться таким образом, чтобы господствующие ветры были направлены вдоль или под острым углом к продольным осям зданий.

Генеральный план характеризуется общей площадью территории; площадью застройки; протяженностью транспортных коммуникаций; площадью озеленения; коэффициентом застройки; коэффициентом использования территории и другими показателями.

Общая площадь территории рудника определяется как сумма площадей тер­ритории в ограде и площадей участков, занятых объектами за территорией руд­ника, но относящихся к данному предприятию.

Коэффициент использования территории определяется как отношение общей площади территории к площади территории предприятия в ограде.

Существуют блокированная и рассредоточенная системы застройки. Наиболее экономичным решением генерального плана является блокировка сооружений в одном или нескольких крупных зданиях. При этом значительно сокращается, территория промышленной площадки, протяженность инженерных сетей, пери­метр наружных стен, создаются благоприятные условия для строительно-мон­тажных работ (требуется меньшее число строительных механизмов), улучшается транспортное обслуживание рудника.

Все здания и сооружения горнорудного предприятия по целесообразности их блокирования можно разделить на три основные группы: I — копры, надшахтные здания, откаточные галереи, дробильно-сортировочные установки, калориферные и другие здания, связанные со стволом шахты; II — здания подъемных машин, электрических установок, электропод­станций, компрессорных, ремонтных мастерских, складских помещений, га­ражи, депо электровозов, пожарные посты, аккумуляторные, химические лаборатории; III — административно-бытовые помещения.

На размеры территории и плот­ность ее застройки существенное влияние оказывают противопожарные и санитарные разрывы между зда­ниями и сооружениями. Наименьшее расстояние между ними принима­ется в зависимости от их огнестой­кости в соответствии с требованиями СНиП.

Дробильно-сортировочные ком­плексы могут располагаться в под­земных выработках, на поверхности шахт или около потребителей.

На расположение дробильно-сортировочного или обогатительного ком­плексов влияют: стоимость перевозки (возрастает с увеличением расстояния перевозимого материала); обеспечен­ность рудника водой; размещение хвостов; рельеф местности.

Наиболее рациональный вариант расположения комплекса на террито­рии рудника — соединение надшахт­ного здания с фабрикой и разгруз­кой руды из скипов или вагонеток в бункер фабрики. Местоположение комплекса принимается в результате технико-экономического сравнения возможных вариантов размещений зданий и сооружений (рис. 1.1, 1.2, 1.3).

 

Рис. 1 .1. Схема поверхности шахты с бло­ками главного и вспомогательного стволов:

1 — секция подъемных машин блока глав­ного ствола; 2 —технологический комплекс блока главного ствола; 3 —- секция подъем­ных машин блока вспомогательного ствола; 4 — технологический комплекс блока вспо­могательного ствола; 5 — административно-бытовой комбинат; 6 — подземный переход; 7 — погрузочный бункер; 8 — здание вен­тилятора

 

 

Рис. 1.2. Схема поверхности рудника с блоками: 1 — надшахтное здание; 2 — здание подъемных машин; 3 — запасной выход из шахты; 4 — галереи; 5 — сортировка; 6 — галереи резервного склада; 7 — железнодорожные весы; 8 — транспортное управление; 9 — проборазделочная; 10 — переход под железно­дорожными путями; 11 — бункер для руды; 12 — электроподстанция; 13 — администра­тивно-бытовой комбинат; 14.— переход из надшахтного здания в административно-быто­вой комбинат; 15 — блок производственно-вспомогательных помещений; 16 — деревооб­рабатывающие мастерские; 17 — склад леса; 18 — известехранилище; 19 — склад про­тивопожарных материалов; 20 — градирня; 21 — стоянка транспорта

Рис. 1.3. Схема поверхности рудника:

1 — башенный копер; 2 — бункера руды; 3 — аварийный склад руды; 4 — ремонтная электромеханическая мастерская; 5 — калориферная; 6 — главная вентиляционная ус­тановка; 7 — подземный переход; 8 — подстанция; 9 — административно-бытовой ком­бинат; 10 — материальный склад; 11 — котельная

 

Задание: Расположить поверхностные сооружения промплощадки при расстоянии между стволами 50, 70, 100 м., при применении железнодорожного и автомобильного видов поверхностного транспорта руды на ОФ.