Что такое горные машины
Карьерная и горнодобывающая техника: виды, назначение, фото
Полный цикл карьерных работ включает в себя следующие этапы: вскрыша, перевалка, добыча, транспорт, переработка, складирование, отгрузка; все они требуют применения соответствующих машин. Гусеничные экскаваторы, карьерные погрузчики, внедорожные самосвалы, мощные бульдозеры, дробильные установки и грохоты — вот далеко не полный перечень видов техники и оборудования, применяемых при разработке карьера. Из-за своих крупных габаритов эти машины универсальными не назовешь: они не перемещаются по дорогам общего пользования и кроме работы в карьере могут использоваться разве что на очень масштабных стройках. Зато их мощность, грузоподъемность, производительность сравнительно со своими строительными и дорожно-строительными аналогами в разы больше.
О каждом из типов карьерной техники в отдельности, будь то карьерный самосвал или погрузчик, мощный экскаватор или мобильная дробильная установка, мы не раз рассказывали на страницах нашего журнала, сравнивая технические характеристики тех или иных машин в каждом из классов. Сегодня же мы более обстоятельно поговорим о том, что следует помнить, укомплектовывая соответствующей спецтехникой предприятие — пусть это будет классический карьер, в котором ведется добыча гравия и производство щебня путем дробления и сортировки.
Первое, что необходимо выяснить — гранулометрический состав гравия и максимальный размер куска, а также наличие (и содержание) в гравии комовой глины. Второе — какие требования по кубовидности предъявляются к щебню на местном рынке.
Производство гравия и щебня подразумевает использование двух разных технологий. Чтобы просто рассевать горную массу, вполне достаточно экскаватора, погрузчика и грохотов — и, возможно, бульдозера для вскрышных работ. Для производства щебня в перечисленному комплекту техники также потребуется дробилка — причем, учитывая различные требования к кубовидности щебня, скорее всего не одна, а как минимум, две: для первичного и вторичного дробления.
Если глины много, и щебень (гравий) придется мыть — понадобится корытная мойка. Если же немного — можно будет ограничиться промывкой на грохоте. Сам грохот может иметь разные параметры, однако оптимальным вариантом считается трехдековый — например, с ситами 5, 20 и 40 миллиметров. Производительность грохота во избежание простоя должна быть насколько возможно точно соотнесена с темпами добычи.
Схема дробления и сортировки материала может выглядеть и так: предварительный отсев глины на усиленном грохоте, далее крупный материал идет в щековую и затем — роторную дробилку, далее следует рассев на грохоте.
При выборе дробильной установки основной принцип, которого следует придерживаться, таков: мобильное оборудование предпочтительнее, чем стационарное. На практике разные типы дробилок часто сочетаются: щековые и роторные применяют на первой стадии дробления с крупным и средним камнем, а конусные (и иногда роторные) — для второй и последующих стадий. В настоящее время в России предлагается широкий выбор дробильно-сортировочного оборудования, в том числе — ведущих мировых производителей: McCloskey, Powerscreen и Sandvik, Metso, Finlay. При выборе оборудования, уже бывшего в употреблении, требуется оценка его состояния — нет гарантии, что предыдущая эксплуатирующая компания правильно его использовала.
Что касается собственно добычи, в отдельных обстоятельствах можно ограничиться фронтальным карьерным погрузчиком на колесном ходу. Для горных карьеров, где ведется работа с такими породами как гранит или базальт, погрузчик комплектуется специальными ковшами с футеровкой и особым профилем лезвия. Однако применение карьерных погрузчиков для добычи связано с определенными ограничениями: например, рыхлый песок под их колесами приводит к пробуксовке. Поэтому лучше применять его в соответствии с его основным предназначением: для транспортировки материала и его загрузки в самосвалы и приемники дробилок.
Тяжелый фронтальный погрузчик для карьерный выемочных работ с последующей погрузкой материала отличается мощной конструкцией, большой массой и способностью работать со значительными объемами грунта. Например, не самый большой в своем классе карьерный погрузчик Caterpillar 986 имеет снаряженный вес 25 тонн и рассчитан на грузоподъемность 22 тонны. Он оснащается ковшом объемом 5,5 метра Z-образной формы. Стрела погрузчика снабжена быстросъемным механизмом Quick Coupler, позволяющей при постановке новой задачи оперативно сменить ковш на бульдозерный отвал или другой инструмент.
Наряду с погрузчиками для экскавации горных пород при открытом способе разработок применяются бульдозеры — или, говоря иначе, мощные гусеничные тракторы, оснащенные бульдозерным и рыхлительным (для предварительных работ) оборудованием. Они же помогают повысить производительность, работая в паре с экскаватором. Тяжелый карьерный бульдозер — довольно неприхотливая машина, которая кроме послойной разработки используется для перемещения пород при зачистке пластов полезных ископаемых, при планировке площадок и трасс, на отвалах и других вспомогательных работах. Эффективность применения бульдозера в карьере, помимо мощности базового трактора, зависит и от оптимального выбора отвала для текущей задачи — прямого, полусферического или сферического. Нелишним дополнением станет отвал с решеткой в верхней части, позволяющий, с одной стороны, улучшить обзор для оператора, с другой — обезопасить капот от падения кусков породы.
Оптимальным же вариантом именно для добычи представляется гусеничный экскаватор. А вариантом идеальным — тот, при котором добычной экскаватор сам грузит материал в дробильно-сортировочный комплекс — для этого необходимо иметь машину с достаточно длинной стрелой и рукоятью. Чтобы минимизировать перемещения машин, материал к экскаватору подгребают бульдозером. Такая схема позволяет избежать использования внутрикарьерного транспорта. При этом экскаватор, работающий в карьере имеет более протяженный цикл, чем, например, задействованный в рытье котлована. В первом случае больше угол поворота; кроме того, приходится подгребать под себя — даже если материал доставляется бульдозером или погрузчиком.
Достаточно проблемной зоной при разработке карьера часто является взаимодействие экскаватора и самосвала. Опытное операторы спецтехники предпринимают ряд мер, помогающие его оптимизировать. Для того, чтобы самосвал подъехал именно так, как это нужно для удобной работы, по бокам границ заезда выставляются несколько больших камней. Чтобы водитель самосвала соблюдал дистанцию, делается барьер из нескольких небольших камней, которые кладутся под колею — либо же границы зоны подъезда засыпается мелким камнем, не позволяющим колесам продвинуться дальше.
Карьерные самосвалы в горнодобывающей отрасли используются для транспортировки больших объемов материала. Несмотря на свои размеры, они обладают хорошей маневренностью, высокой проходимостью и устойчивостью. Сооружение временных дорог для их движения требует минимальных затрат. Наиболее универсальными для работ в карьере считаются самосвалы с шарнирно-сочлененной конструкцией, чья рама состоит из двух секций, связанных между собою шарниром — такая конструкция позволяет секциям складываться и вращаться по отношению друг с другу. Они способны работать в суровых климатических условиях и при полном бездорожье. Большинство моделей шарнирно-сочлененных самосвалов имеют трехосную конструкцию и шесть ведущих колес — а также оснащаются выключателем межколесного дифференциала. Мировыми лидерами производства техники этого типа считаются компании Volvo, Caterpillar, Bell, Komatsu, John Deere, Terex и Doosan.
К преимуществам использования шарнирно-сочлененных самосвалов нужно отнести их способность постоянно сохранять контакт колес с грунтом, а также маневрировать в узком пространстве за счет меньшего, чем у самосвалов классической конструкции радиуса разворота (последняя особенность делает эти машины весьма простыми в управлении). Недостаток, если можно так выразиться, у этих машин только один — довольно высокая цена: шарнирно-сочлененный самосвал обойдется существенно дороже, чем мощный экскаватор или карьерный погрузчик. Поэтому руководителю компании-разработчика целесообразность приобретения такой машины помогут оценить скрупулезные расчеты.
Завершая разговор о выборе карьерной техники, напомним, что любой карьер начинается с оценки перспектив сбыта производимой продукции. Потребности в гравии, используемом чаще всего в декоративных целях при садово-парковых и других работах, в разы меньше, чем в щебне, который широко применяется в строительстве, в том числе — в качестве инертного при производстве бетонов разных марок. С другой стороны, производство щебня куда более затратно, так как предполагает использование дробильных установок.
Качество производимой продукции при этом имеет принципиальное значение — что связано, с одной стороны, с довольно высокой конкуренцией на этом рынке. С другой стороны, немалая часть строительных материалов (щебня, гравия, песка) сегодня реализуется по федеральным программам — требования к этим поставкам очень высоки и тщательно контролируются. Строительные объекты такого уровня принимаются при участии Счетной палаты — и в случае выявления нарушений начинается дотошное выяснение причин, берутся пробы, определяются виновные и налагаются штрафы. Поэтому куда выгодней изначально сориентировать производство на выпуск только качественных строительных материалов, получая пусть не самую высокую, но стабильную прибыль, сохраняя при этом добрую репутацию.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Понятие о горных машинах. Их назначение и общая классификация
Понятие о горных машинах. Их назначение и общая классификация
Рабочие машины подразделяются: а) технологические- преобразование материала, кот. может находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии. преобразование материала заключается в одновременном изменении его формы, состояния, свойств и положений.
б) Транспортные машины – для которых характерно только преобразование материала или предмета ввиде его перемещения.
Горные машины и оборудование – это специальные машины и оборудование предназначенные для механизации основных и вспомогательных процессов горного производства.
Горнодобывающий комплекс – это комплект машин, согласованных главными параметрами и обеспечивающих мех-ию всех операций в технологии произведения добычи и доставки ПИ.
Агрегат механизации – это механическое соединение в одно целое нескольких индивидуальных машин для выполнения общей работы.
Горный комбайн – это комбинирование машин для одновременного выполнения нескольких операций по добыче ПИ (например, отделение ПИ от массива ГП, его дробление, навалку на погрузочный орган, погрузку в ТС).
Механизация производственных процессов – замена ручных средств труда машинами и механизмами с привлечением различных видов энергетических установок и тяговых машин (тягачей). Различают частичную и комплексную механизацию.
Горные машины и оборудование
2. Для открытых горных работ
3. Для подземных горных работ
4. Для подводных горных работ
5. Для первичной переработки ПИ
Внутри этих широких классов машин существует более узкая классификация как по технологическим так и по конструктивным признакам.
Классификация по способу перемещения по залежи ПИ и способу соединения с энергетической установкой
Горные машины и оборудование
1 – Стационарные 2 – Мобильные 3 – мобильно-стационарные
Мобильные при этом разделяются на: Навесные, полунавесные, самоходные, прицепные и полуприцепные.
Существует достаточно большое число способов классификации горных машин по различным признакам.
Условия эксплуатации горных машин. Требования к горным машинам.
К специфическим условиям эксплуатации горн.машин относят:
1. Низкую несущую способность поверхности земли.
2. Стесненность рабочего пространства.
3. энергоемкие тяжелые и резкоизменяющиеся условия работы, обусловленные неоднородностью структуры массива горной породы.
4. вынужденная необходимость работы за частую на наклонных и даже крутонаклонных поверхностях.
5. Мобильные условия работы и удаленность от ремонтных мастерских.
6. высокая влажность.
7. газоносность и запыленность окружающей среды в рабочем пространстве, химическая активность влаги и пыли.
8. высокая абразивность и твердость разрушаемых ГП.
Отсюда вытекают требования учитывая специфику эксплуатации горных машин, процесс их проектирования представляет собой комплексную задачу, при решении кот.должны учитываться:экономияеские, социальные, технические, эксплуатационные, технологические и специальные требования, предъявляемые к новой технике.
Социальные требования – обеспечение безопасности обслуживающего персонала, легкость в управлении, в т.ч. возможность ведения дистанционного или автоматического управления, пылеподавление, пыле изоляция рабочего места персонала.
Технические требования заключаются в применение техн. решений основанных на последних достижениях науки и техники и закладывание техн. характеристик при проектировании машин не ниже стандарта мирового уровня.высокий КПД, прочность, надежность, долговечность, энерговооруженность, достаточный диапазон режимных параметров обеспечивающий требуемую производительность.
Эксплуатационные – под ними понимается требования функционирования, которые обеспецивают проведение плановых техосмотров и ремонтов.
Для этого при конструировании машины необходимо предусмотреть:
9. Доступность узлов машины для обслуживания и ремонта.
10. Возможность применения способов и методов контроля и диагностирования состояния узлов.
11. Возможность быстрой замены узлов и частей машины, подвергающихся наиболее интенсивному износу и разрушению.
Технлологические требования – направленные на уменьшениязатрат труда и средств при изготовлении машины:
-макс. упрощение кинемат. схемы.
— уменьшение числа деталей
-увеличение количества покупных деталей и узлов, покупаемых на спец. предприятиях.
Специальные требования – требования обусловленные специфическими ксловиями работы горн.машины:
— компактные и малогабаритные соответств. размерам очистных и подготовительных выработок.
-машины и механизмы должны разбираться на транспортабельные, легко монтируемые и демонтируемые узлы, с учетом спуска их по вертикальным и наклонным стволам, с учетом доставки их к горным подземным выработкам, проведение монтажа и демонтажа в очистных и подготовительных выработках.
Необходимое и достаточное условия для прямолинейного передвижения горной гусеничной машины.
Cопротивление мятию грунта
Крюковое усилие
M – масса машины
A – длина опорной площади
B – ширина гусеницы
– коэф сопротивления мятию грунта
T – время разгона
Применения.
По признаку принципиального конструктивного устройства к типовым И.о. горных машин следует отнести:
-дисковую фрезу (торфяные машины, проходческие комбайны).
— винтовую (шнекову) фрезу (выемочные комбайны).
-торцевая фреза (проходческий комбайн).
-цепной бар (торфяные машины, врубовые комбайны).
— ковшовая рама (цепные многоковшовые экскаваторы на открытых ГР).
-скребковые самотаски (торфяные машины).
— буровые коронки и долота (станки для бурения).
-отбойные корончатые И.о. (проходческие комбайны избирательного действия на подземных ГР) – конические, сферические, одно- и двухбарабанные.
27. Обобщенные расчетные зависимости для определения затрат мощности на экскавацию горной пароды И.о. горной машины.
В общем случае используются следующие формулы:
1. 
Где ер – удельные затраты мощности на единицу производительности И.о. [кВт/(м 3 /с)].
Q – действительная производительности И.о.
2. 
Рр— равнодействующая сил резания ГП стругового типа (рыхлителя, отвала бульдозера, угольного струга).
Vp – поступательная скорость резания.
3. 
Мр – главный момент сил сопротивления резанию ГП исполнительным органом роторного типа.
— угловая скорость вращения роторного И.о.
4. Сила сопротивления резанию в этих расчетах обычно определяется по формуле
Где ер – удельное сопротивление резанию [Н/м 2 ].
H – средняя толщина стружки.
5. Действительная производительность и.о. при сплошной (фронтальной) схеме разрушения поверхности забоя определяется:
— действительная скорость подачи и.о. на забой.
— теоретическая скорость перемещения горной машины.
Горные машины
Увеличение объемов добычи различных полезных ископаемых на основе всемерного роста производительности труда рабочих горных предприятий — обязательное условие интенсификации экономического развития предприятий и различных горнодобывающих отраслей страны. Выполнение его теснейшим образом связано с оснащением предприятий современной высокопроизводительной и надежной горной техникой.
Горные предприятия используют различные горные машины различного функционального назначения, которые относят к следующим группам: собственно горные машины, предназначенные для проведения горных выработок и добычи полезных ископаемых, горно-транспортные машины и стационарные горные машины. Широкая вариация физико-механических свойств, условий залегания полезных ископаемых и горных пород, наличие подземного и открытого способов добычи предопределили многообразие конструктивных типов машин в пределах каждой группы.
Горные машины подразделяют на машины, производящие разрушение полезных ископаемых и пород, их погрузку (навалку) на транспортные средства, выдающие полезное ископаемое или породу за пределы очистного или проходческого забоя, а также осуществляющие крепление в подземных условиях очистных и проходческих выработок.
Ряд горных машин производят не только разрушение, но и погрузку и транспортирование горной или транспортирование массы на значительные расстояния (бульдозеры, скреперы, погрузочно-транспортные машины).
Наибольшую производительность при добыче полезных ископаемых и проведении горных выработок (вскрышных работ при открытой добыче полезных ископаемых) обеспечивает комплексное использование горных машин различного функционального назначения, связанных конструктивными и режимными параметрами и одновременно выполняющих свои рабочие функции по механизации основных и вспомогательных операций технологического процесса добычи полезного ископаемого (проведения горной выработки).
На угольных шахтах широкое применение получили очистные струговые и комбайновые комплексы, имеющие в своем составе очистной узкозахватный комбайн или угольный струг, доставочную машину (забойный скребковый конвейер) и гидрофицированную механизированную цепь. На открытых горных работах используют комплексы горных машин непрерывного действия, имеющие в своем составе мощные роторные экскаваторы и ленточные магистральные конвейеры.
В СССР впервые в мире созданы угледобывающие агрегаты для выемки угля без постоянного присутствия людей в очистном забое. В агрегатах осуществляется более жесткая, чем в комплексах, конструктивная увязка отдельных функциональных органов, что делает работу более организованной, сокращает число операций очистного забойного оборудования и существенно упрощает процесс автоматизации. Горные транспортные машины, выполняющие огромные объемы работ по выдаче на поверхность из подземного пространства и за пределы карьера (в том числе в отвал, расположенный в зоне выработанного пространства карьера) полезных ископаемых и пород, включают большую номенклатуру горных машин одного функционального назначения, но отличающихся весьма существенно по конструкции и принципу действия. К таким горным машинам относятся различные средства конвейерного транспорта (ленточные, скребковые, пластинчатые и ленточно-цепные конвейеры), большегрузные авто-самосвалы, самоходные вагонетки, средства рельсового транспорта (локомотивы, вагонетки, большегрузные вагоны), средства канатного и трубопроводного транспорта (пульпопроводы).
Для откачивания воды из горных выработок, подачи воздуха в подземные выработки и вентиляции глубоких карьеров обычно используют различные конструктивные типы вентиляторов и насосов. На горных предприятиях, где работают горные машины, использующие энергию сжатого воздуха, используют разные конструктивные типы компрессоров.
Насосы, компрессоры, вентиляторы, а также горные машины и оборудование шахтного подъема составляют группу горных машин, которые называют стационарными.
Все выше перечисленные группы горных машин, работающих на горных предприятиях, а в большинстве случаев и горные машины, относящиеся к одной группе, имеют не только разные основные принципы и теоретические обоснования и выбора их основных конструктивных и режимных параметров, но также отличаются многообразием конструктивных решений
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРНЫХ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ
Горные машины для подземных работ по функциональному признаку подразделяют на выемочные (очистные) и проходческие [1].
В состав машин технологических циклов добычи полезных ископаемых и проходки горных выработок входят также следующие виды машин и оборудования: буровое оборудование; погрузочные машины; крепи; доставоч-ное оборудование и др.
Выемочные машины и оборудование. Выемочные машины и оборудование классифицируют по таким признакам:
-по виду разрабатываемых месторождений полезных ископаемых: машины для пластовых (угольных), рудных, россыпных и других месторождений;
— по способу разрушения горной породы: машины для механизированной и гидромеханической выемки, для взрывной отбойки и др.
Для разработки пластовых месторождений основной выемочной машиной является комбайн (комбинированная машина, агрегати-рованная из выемочной и погрузочной машин) (рис. 6.1.1), исполнительные органы (шнеки) которого режут породу.
Для разрушения полезного ископаемого в зоне максимального отжима горным давлением применяют струговые установки (рис. 6.1.2) [41].
При гидромеханической выемке (рис. 6.1.3) гидроотбойка проводится гидромониторами, навалка и транспортирование горной массы — механическими средствами.
Оборудование для массовой отбойки взрывом (рис. 6.1.4) предназначено для разработки рудных месторождений.
Для селективной выемки применяют технологию «конусного разрушения» [23], основанную на преобразовании газовым инжектором энергии взрыва в энергию газовой струи, под воздействием которой происходит разрушение микрообъема породы.
Проходческие машины и оборудование. Их классифицируют по следующим признакам:
-по способу проведения выработок: комбайновая проходка; щитовой способ; буровой и буровзрывной способы; проходка с применением гидроотбойки; специальные способы проходки;
— по виду проводимых выработок: машины для проходки горизонтальных, наклонных (восстающих) и вертикальных выработок.
Проходческий комбайн (рис. 6.1.5) является наиболее универсальной машиной, обеспечивающей проведение горизонтальных и наклонных выработок различного сечения.
Проходческие щиты (рис. 6.1.6), рабочие органы которых защищены от обрушения окружающих пород щитом, применяют для выполнения горизонтальных и наклонных выработок большого сечения (до 100 м2).
Буровой способ проходки (рис. 6.1.7) используют для проведения восстающих и вертикальных выработок и стволов.
Рис. 6.1.7. Оборудование для проходки наклонных (восстающих) выработок:
1 — буровой станок; 2 — крепь; 3 — буровой инструмент; 4 — штанга
К специальным способам проходки относят: проходку под сжатым воздухом; проходку с заполнением водой или тиксотропным раствором призабойной камеры.
Вспомогательное оборудование. К вспомогательному оборудованию причисляют: устройства для удержания комбайнов, работающих при углах подъема 9. 90°; оборудование для нагнетания воды в пласт, для пылеподавления; для закладки пород в выработанное пространство и др.
Для удержания комбайна служит предохранительная (рис. 6.1.8) лебедка.
Технические характеристики лебедок приведены в табл. 6.1.1 8.
Оборудование для нагнетания воды в пласт включает в себя насосную установку, гидрозатворы и коммуникации. Нагнетание воды под давлением до 30 МПа осуществляется через шпуры или скважины. Предварительное увлажнение угольных пластов позволяет снизить запыленность воздуха в лаве в 6-10 раз [4].
Оборудование для пылеподавления содержит средства орошения забоя и средства пылеулавливания.
Оборудование для закладки пород в выработанное пространство включает в себя дробильно-сортировочные машины и пневмозакладочные устройства.