Содержание к диссертации
Введение
1 Функции открытых горных работ. постановка задач и методов исследований 9
1.1 Функциональный состав открытых горных работ 9
1.2 Вмутритехнологическая функция работы драглайнов 14
1.3 Примыкания центральных траншей к фронту горных работ 19
1.4 Постановка задач и методы исследования 23
2 Методические положения исследования технологических схем формирования примыканий центральных траншей к фронту горных работ 26
2.1 Способ конструирования технологических схем формирования примыканий центральных траншей 26
2.2 Определение критериев эффективности технологической схемы формирования примыкания 36
3 Исследование технологических схем форм ирования примыкания вспомогательной центральной траншеи к фронту горных работ 42
3.1 Бестранспортные схемы экскавации, принятые в исследовании 42
3.2 Исследование технологии работы драглайнов по формированию примыка1іий центральных траншей 45
3.3 Исследование влияния вида основной схемы экскавации на параметры схем формирования примыканий центральных траншей 46
3.4 Исследование влияния типоразмеров экскаватора на параметры схем формирования примыканий центральных траншей 56
3.4.1 Технологические схемы работы ЭШ-40.85 56
3.4.2 Технологические схемы работы ЭШ-25.100А и ЭШ-40.100 57
3.4.3 Сравнительная оценка эффективности работы экскаваторов при формировании примыканий центральных траншей 58
4 Исследование примыкания центральных траншей на криволинейном участке фронта горных работ 67
4.1 Варианты примыкания центральных траншей на криволинейном участке фронта 67
4.2 Зависимость коэффициента вместимости от угла излома фронта 69
4.3 Технологические схемы формирования примыканий при криволинейном фронте горных работ 75
4.4. Влияние угла излома фронта на параметры схем формирования примыканий центральных траншей 78
5 Область применения результатов исследования 82
Заключение 93
Библиографический список 96
Приложение
- Вмутритехнологическая функция работы драглайнов
- Определение критериев эффективности технологической схемы формирования примыкания
- Исследование технологии работы драглайнов по формированию примыка1іий центральных траншей
- Зависимость коэффициента вместимости от угла излома фронта
Введение к работе
Доля бестранспортных систем разработки в общем объеме открытых горных работ в настоящее время составляет около 30% и в ближайшей перспективе не изменится. Стабильное состояние этого вида систем объясняется их эффективностью и наличием большого количества месторождений горизонтального и пологого залегания.
Эксплуатация экскаваторов-драглайнов при отработке месторождений по бестранспортной системе связана с выполнением определенных функций, закладываемых в соответствующих технологических схемах. Такими функциями являются: технологическая, экологическая, ресурсосберегающая, экономическая. Технологическая функция является рабочей, характеризующей действия или результат действий вскрышного экскаватора, вытекающих из конструктивных особенностей драглайна. Основным результатом является подготовка запасов полезного ископаемого. Наряду с основной технологической функцией целесообразно выделение внутритехнологической функции, отражающей взаимосвязь и взаимодействие между экскаватором и другими элементами технологической схемы. Они составляют совокупность мероприятий, направленных на поддержание в рабочем состоянии комплекса всех горных выработок и обеспечение функционирования самих драглайнов и другого горно-транспортного оборудования.
Можно выделить следующие виды работ, определяющих содержание внутритехнологической функции: формирование фланговых частей эксплуатационных заходок, перегоны экскаватора; переходы через траншеи, установка машин на различных основаниях; инженерные работы, связанные с содержанием транспортных полок, ремонтных площадок, нарезкой спусков, проведением гидротехнических выработок и др.
Одним из видов работ, составляющих внутритехнологическую функцию эксплуатации драглайнов при бестранспортной системе, является формирование участков примыканий центральных траншей к фронту.
5
Основы проектирования бестранспортных систем разработки, методы
расчета параметров схем экскавации заложены в трудах А.Е.Анпилогова,
В.С.Вагоровского, К.Е.Виницкого, В.Ф.Воронкова, А.П.Гриднева,
В.П.Капустина, И.С.Копаня, Г.Л.Корсунского, А.С.Красникова,
Н.В.Мельникова, Н.Н.Мельникова, М.Г.Новожилова, В.Г.Пронозы, Э.И.Реентовича, А.И.Ташкинова, А.С.Фиделева, Е.Ф.Шешко, С.М.Шорохова, М.И.Щадова и др.
Большая часть этих трудов посвящена реализации четырех основных функций бестранспортных схем. Применительно к внутритехнологической функции известны исследования, посвященные таким работам как перегоны экскаваторов, формирование трасс подъема-спуска, формирование торцов эксплуатационных заходок и некоторым другим. Изучение данного вида работ отражено в публикациях А.С.Красникова, В.Г.Пронозы, Вал.Г.Пронозы, В.С.Вагоровского, В.Ф.Воронкова, А.П.Загоруйко и др. Вопросам, связанным с формированием примыканий центральных траншей, в научной литературе практически не уделяется внимание.
Между тем, одной из задач, возникающих при планировании горных работ на разрезах, эксплуатирующих центральные траншеи, является невозможность достаточно точно спланировать работу экскаваторов на участках примыканий центральных траншей. Это вызвано отсутствием методик расчета технологических схем формирования примыканий и тем, что неизвестна степень зависимости параметров этих схем от влияющих на них факторов. Принимая во внимание также и то, что на территории Восточной Сибири сосредоточено значительное количество перспективных пластовых месторождений большой площади, при отработке которых предусмотрены центральные траншеи, можно сделать вывод, что исследование технологии работы драглайнов на участках примыканий центральных траншей является актуальным.
Таким образом, в качестве объекта исследования в диссертации приняты работы, составляющие внутритехнологическую функцию бестранспортной системы.
6 В качестве предмета исследования рассматривается технология формирования драглайнами примыканий центральных траншей к фронту горных работ.
Целью настоящей работы является разработка метода конструирования технологических схем работы экскаватора на участках примыканий центральных траншей к фронту горных работ и исследование зависимости этих схем от влияющих на них факторов.
Идея работы заключается в установлении влияния на бестранспортные технологические схемы формирования примыканий центральных траншей следующих факторов: вида основной технологической схемы и многообразия схем экскавации, ти соразмерного ряда и конструктивных параметров драглайнов, изменения конструкции фронта горных работ в районе примыкания. Способ конструирования схем должен основываться на подсчете объемов горных пород на участке примыкания с учетом объема технологического разрыва фронта.
Исходя из указанной цели исследования, его основными задачами являются: 1) разработка методики расчета и конструирования технологических схем работы драглайнов на участках примыкания центральных траншей к фронту, 2) определение критериев эффективности работы драглайнов по схемам формирования примыканий, 3) исследование влияния вида основной схемы экскавации на параметры схем формирования примыканий, 4) исследование показателей работы драглайнов основных моделей в схемах формирования примыканий, 5) исследование влияния конструкции фронта горных работ на параметры схем формирования примыканий.
По результатам исследования были сформулированы следующие защищаемые научные положения.
1. Способ конструирования технологических схем работы драглайнов на участках примыкания центральных траншей к фронту горных работ включает: определение объема технологического разрыва и объема размещения, определение параметров формируемого отвала, длины и площади размеще-
7 ния; разработку и взаимоувязку комплекса промежуточных схем экскавации в зоне примыкания и отстройку технологической карты работ. В качестве критериев оценки эффективности работы драглайна на участке примыкания следует использовать следующие показатели: объем и коэффициент чистой переэкскавации, время проходки, чистое время отработки примыкания.
Согласно критериям оценки работы экскаватора вид основной технологической схемы не оказывает существенного влияния на эффективность эксплуатации драглайнов на участке примыкания. Однако наименьшие объем переэкскавации и чистое время отработки технологического разрыва достигаются при использовании на участке примыкания драглайнов с наибольшими линейными параметрами по любой схеме экскавации.
Искривление фронта горных работ на участке примыкания до рационального угла (либо близкого к рационнальному) приводит к уменьшению объема чистой переэкскавации вплоть до нуля и, соответственно, сокращению времени проходки участка примыкания.
В диссертационной работе использован комплексный метод исследований, включающий обобщение результатов использования известных технологических схем, графический, аналитический, графоаналитический методы, а также производственный опыт.
Теоретическая значимость выполненных исследований заключается в разработке способа конструирования технологических схем формирования примыканий центральных траншей и оценке влияния вида основной схемы экскавации, типоразмера драглайна, степени кривизны фронта на эффективность работы экскаватора в зоне примыкания.
Практическое значение имеет технология работы драглайнов на участке примыкания центральных траншей. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании технологических схем формирования примыканий, при календарном планировании горных работ, а также для выбора наиболее приемлемой конструкции фронта. По установленным графическим
8 зависимостям можно оперативно определять приближенные значения производительности экскаваторов, объем и коэффициент переэкскавации на участке примыкания, время проходки примыкания в зависимости от мощности вскрышных пород, вида основной схемы экскавации и модели драглайна.
Достоверность и обоснованность научных положений и выводов обеспечивается использованием комплекса графоаналитических методов при расчете технологических схем экскавации, применением графических редакторов ЭВМ для подсчета объемов горных пород и анализом технологии ведения работ в зоне примыкания на угольных предприятиях Иркутской области.
Апробация работы. Основные положения и выводы, изложенные в диссертационной работе докладывались на ежегодных научно-практических конференциях ИрГТУ «Безопасность-03,04» и «Игошинские чтения» (2002, 2003, 2004), «Совершенствование технологии поиска и разведки, добычи и переработки полезных ископаемых» (КГАЦМиЗ, г.Красноярск, 2003г.), «Ресурсовос-производящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр» (Кафедра горных работ РУДН, г.Москва, 2003г.), опубликованы в сборниках заочных научно-технических конференций «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (2003, 2004). Результаты исследований приняты к использованию на Азейском филиале ОАО «СУЭК» для составления паспортов работы экскаваторов и планирования горных работ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ в сборниках научных трудов и в материалах научно-технических конференций.
Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и содержит 227 страниц машинописного текста, включая 47 рисунков, 23 таблицы, список использованной литературы из 65 наименований, 9 графических и 1 текстовое приложение.
Вмутритехнологическая функция работы драглайнов
Можно выделить следующие виды работ, определяющих содержание внутритехнологической функции: формирование фланговых частей эксплуатационных заходок, содержание центральных капитальных траншей; перегоны экскаватора; переходы через траншеи, установка машин на различных основаниях; инженерные работы, связанные с содержанием транспортных полок, ремонтных площадок, нарезкой спусков, проведением гидротехнических выработок и т. п. То есть, эти работы напрямую не направлены на выполнение основной технологической функции - подготовку запасов полезного ископаемого. Они составляют совокупность мероприятий, направленных на поддержание в рабочем состоянии комплекса всех горных выработок и обеспечение функционирования самих драглайнов и другого горно-транспортного оборудования [51].
В настоящее время выполнение данных видов работ осуществляется на предприятиях, в лучшем случае, на основе накопленного опыта, либо методом проб и ошибок, что нередко приводит к появлению технологических проблем и отрицательно сказывается на показателях работы оборудования.
Так, например, при перегонах шагающих экскаваторов по легким рыхлым породам или по дневной поверхности возможно возникновение неустойчивости машины и недостаточное сцепление грунта с опорными башмаками, в результате чего экскаватор «буксует». Проблему решают либо подсыпкой на трассу шагания более твердых пород, либо снятием слабого слоя, либо комбинацией этих способов. Работа ведется этим же драглайном с активным привлечением бульдозерной техники. Также применяется шагание с последовательным изменением направления, шагание «елочкой».
При перегоне по твердым породам, особенно невзорванным, возникают сложности, связанные с невозможностью добиться достаточно ровной трассы перегона. На участках перегибов трассы, при попадании возвышений поверхности под опорную базу, уменьшается амплитуда движения башмаков, и экскаватор не может отжаться на достаточную высоту, чтобы сделать шаг. Этому наиболее подвержены тяжелые машины с гидравлическим шатанием. В этих случаях по оси хода проводится небольшая траншея. При шагании в нее выдавливается мешающая часть породы непосредственно опорной базой экскаватора. Траншея проводится этим же экскаватором либо бульдозером. Также применяется шагание «елочкой» при наличии достаточного пространства для маневра. Перед перегоном по предполагаемой трассе обязательно должна производиться ее маркшейдерская съемка.
Все эти моменты приводят к большому росту внеплановых простоев и увеличению времени перегона, что негативно сказывается при планировании горных работ.
С увеличением массы экскаватора ужесточаются требования к трассе перегона, выполнить которые, особенно в зимнее время, не всегда удается. Поэтому на предприятиях, где рельеф местности сложен, встречаются заболоченные участки или имеются другие трудности, для подготовки трассы перегона используется технологическая схема со смещенным подуступом.
Показателен в плане подготовки трассы перегона американский опыт. В феврале - марте 1991 г. в штате Вайоминг был произведен перегон драглайна Bucyrus-Errie 1300 W через степь на расстояние 45 км. Выбранный маршрут пересекал 52 трубопровода, 17 линий электропередач, железную дорогу и шоссе регионального значения. Перегон занял 1 месяц и был произведен без повреждений пересекаемых объектов, самой машины и без значительных простоев благодаря тщательным изыскательским работам и подготовке трассы [65].
При формировании фланговых частей заходок возникают технологические простои оборудования, удельный вес которых в календарном фонде рабочего времени может достигать 10 - 20% [32, 43].
Дополнительные объемы работ также возникают из-за специфики технологии и организации отработки торцовых участков фронта, из-за возникновения затруднений с размещением пород во внутренние отвалы. Отработка торцовой части фронта вскрышных работ в конце заходки значительно сложнее, чем в начале, что объясняется смещением вдоль фронта породной массы при укладке ее в отвал. В случаях, когда схемами организации работ предусматривается проведение центральных капитальных траншей с целью устранения простоев оборудования на флангах, дополнительный объем работ, связанный с образованием доступа к траншее, возрастает на 2 - 3% [43].
Литература, посвященная теоретическим исследованиям бестранспортной системы представляет собой большей частью диссертационные, а также научно-исследовательские работы, выполненные в ИГД им. А.А.Скочинского, Центрогипрошахте, НИИОГРе, региональных проектных институтах и на специализированных кафедрах технических ВУЗов. Множество технических и технологических решений разрабатывается непосредственно на производстве, некоторые закрепляются в виде патентов на изобретения и рацпредложений.
Основы проектирования бестранспортных систем разработки, методы расчета параметров схем экскавации изложены в трудах А.Е.Анпилогова, В.С.Вагоровского, К.Е.Виницкого, В.Ф.Воронкова, А.П.Гриднева, В.П.Капустина, И.С.Копаня, А.С.Красникова, Н.В.Мельникова, М.Г.Новожилова, В.Г.Пронозы, Э.И.Реентовича, А.И.Ташкинова, Е.Ф.Шешко, М.И.Щадова, С.М.Шорохова и др. Большая часть этих трудов посвящена реализации четырех основных функций бестранспортных схем: технологической, ресурсосберегающей, экономической и экологической. Причем значительная их часть представляет собой описание производственного опыта различных предприятий. Некоторое внимание уделяется вспомогательным работам. Оценивается степень их влияния на основные функции работы драглайнов, предлагаются методы снижения затрат времени и ресурсов на их выполнение [17, 25, 30]. Применительно к внутритехнологической функции в периодической печати встречаются публикации, посвященные таким работам как перегоны экскаваторов, формирование трасс подъема-спуска, формирование торцов эксплуатационных заходок и некоторым другим.
Определение критериев эффективности технологической схемы формирования примыкания
В качестве критериев оценки эффективности технологической схемы формирования примыкания центральной траншеи к фронту горных работ можно использовать такие параметры как объем переэкскавации, коэффициент переэкскавации, время проходки и чистое время отработки участка примыкания. Так как работы по рассматриваемым схемам ведутся не на всем фронте горных работ, а на отдельном его участке, все эти параметры должны быть определены применительно этому участку. Важнейшим параметром, используемым для оценки эффективности схемы формирования примыкания, является расстояние от точки перехода экскаватора с основной технологической схемы на схему формирования примыкания до точки возвраіцения его назад на типовую схему (расстояние между точками N и Р на рисунке 2.7), которое будем называть длиной проходки L,„ м. Объем переэкскавации Vfwp, м"\ определяется как где /б;/ - длина блока, на котором осуществляются работы по переэкскавации, м (определяется по отстроенному плану горных работ); S - площадь переэкскавируемой породы, м (определяется графически по отстроенным промежуточным схемам); п - количество подсчетных блоков. Коэффициент переэкскавации на длине проходки kL определяется по формуле пород, м; А - ширина заходки драглайна, м. Кроме коэффициента kL наглядное значение имеет коэффициент чистой переэкскавации на длине проходки кч, который показывает дополнительное количество переэкскавации на данном участке фронта горных работ. Коэффициент кч определяется как где кп - коэффициент переэкскавации при работе по основной технологической схеме. Время проходки представляет собой период, за который экскаватор выполняет все работы, связанные с формированием примыкания центральной траншеи, и возвращается на основную схему экскавации. Время проходки Тп, сут, определяется по формуле где Qn - средняя сменная производительность экскаватора на участке формирования примыкания, м ; Nc - количество рабочих смен в сутки. Чистое время отработки примыкания представляет собой разницу между временем проходки участка примыкания по схеме формирования технологического разрыва и по основной схеме экскавации. Этот показатель отображает возможное дополнительное время простаивания добычных забоев в разрабатываемой эксплуатационной заходке.
Определение вышеперечисленных показателей позволяет оценить степень эффективности проектируемой технологической схемы, нагрузку на вскрышной экскаватор и делает возможным более точное планирование горных работ на данном участке.
Производительность экскаваторов является интегральным показателем, который отражает влияние всех учитываемых факторов. Поэтому важным условием правильного определения производительности машин является корректный учет особенностей технологии ведения работ, рабочих процессов, связанных со схемой работ, организационных факторов, рабочего фонда времени.
В нашем случае представляет интерес анализ изменения производительности экскаватора на участке технологического разрыва, ее зависимость от мощности вскрышных пород, объема переэкскавации и от вида основной схемы экскавации. С помощью значений производительности может быть определено время проходки участка примыкания при различных горно-технологических условиях и оценена эффективность рассматриваемых схем работы экскаватора на подобных участках фронта горных работ.
Для сравнения вариантов технологических схем принята средняя сменная эксплуатационная производительность экскаватора, так как она наиболее полно позволяет учесть особенности схемы работ. Средняя сменная производительность определена согласно «Единым нормам выработки на открытых работах» [15].
Вскрышная толща Азейского и Myгунекого месторождений представлена в основном породами 3-й и 4-й категорий по трудности экскавации (около to 80%), остальную часть составляют породы 1-й и 2-й категорий. Соотношение пород разных категорий не постоянно и сильно зависит от мощности наносов, количества пластов и топографических особенностей местности. Поэтому для сравнительной оценки производительностей экскаватора принят однородный состав вскрышной толщи, сложенной породами 3-й категории по трудности экскавации. Формирование примыканий центральных траншей связано с интенсивным маневрированием драглайна, поэтому при определении производительности учитывалось влияние передвижек экскаватора. Для учета перехода экскаватора между осями в процессе работы исполь Щ зуется коэффициент влияния передвижек к„д, который определяется выраже нием [10]. где t-jj, - чистое время разработки элемента забоя; //; - время, затраченное на переход экскаватора. А.П. Гридневым [10] были даны значения кпд для различных схем работы драглайнов, представленные в габлице 2.3. Работа может производиться с использованием зигзагообразного хода экскаватора, либо с применением двухблочной схемы экскавации. При двухблочной схеме элементы забоя отрабатываются последовательно длинными ходами, т.е. каждый ход экскаватор отрабатывает отдельно, проходя из конца в конец фронта работ (вскрышного блока). Большее значение кпд соответствует большей мощности вскрышных пород и большим линейным параметрам драглайна. Потери производительности при зигзагообразном ходе экскаватора в процессе работы могут составлять от 6 до 12% и при двухблочной схеме - от 2 до 5%, в сравнении со схемами, не предусматривающими поперечного смещения экскаватора в плане [10].
Исследование технологии работы драглайнов по формированию примыка1іий центральных траншей
В работе рассмотрены варианты отработки технологического разрыва в месте примыкания вспомогательной водоотводной траншеи под прямым углом к фронту со стороны нерабочего борта. В качестве основного экскаватора принят драглайн ЭШ - 20.90 как наиболее распространенный. Очевидно, что при работе по бестранспортным схемам экскавации, в том числе и на участках примыканий, наиболее перспективными будут машины с большими линейными параметрами. Поэтому в качестве сравнения при работе по схеме со смещенным подуступом рассмотрены драглайны моделей ЭШ-25.100А, ЭШ-40.85иЭШ-40.100.
Параметры системы разработки приняты как средние значения но разрезам Иркутской области и составляют: ширина заходок - 40 м, мощность пластов полезного ископаемого 5 м, ширина транспортной полосы - 12 м (исходя из использования на добычных работах железнодорожного транспорта), ширина вспомогательной полосы по низу водоотводной траншеи -10 м, угол откоса рабочего борта по вскрышному уступу - 60, по добычному - 80. Граничные мощности вскрышных пород для построения технологических схем приняты с учётом конкретных значений на участках примыканий на угольных разрезах и составляют от 10 до 30 м. Схемы строились для данных мощностей с шагом 5 м.
Значительный объём вскрышных пород, который при работе экскаватора по основной схеме укладывается непосредственно в тело отвала, в районе примыкания приходится размещать на втором по ходу подвигания экскаватора борту разрыва. Незначительная часть породы может размещаться на ближнем борту, но этот вариант ограничивается линейными параметрами и особенно-стями технологии работы драглайна и не имеет существенного значения, поэтому при разработке технологических схем не рассматривается.
В результате исследования полученных схем работы экскаваторов по формированию примыканий выделены следующие основные этапы технологии работ [52, 58, 60]: при достижении конечной точки отсыпки отвала (окончание верхнего гребня отвала на ближнем борту разрыва) экскаватор начинает перемещение породы вперёд по ходу с подвалкой к рабочему борту или предотвалу. Далее, в зависимости от параметров конечного отвала, начинается его формирование либо требуется дополнительная переэкскавация пород рабочей площадки вперёд по ходу с разворотом экскаватора на 180 — продольная переэкскавация. Это приводит к необходимости подъёма вскрышной машины, так как объём каждого последующего забоя оказывается больше предыдущего, что вызвано последовательным накоплением породы. При подходе экскаватора к точке, с которой возможна отсыпка конечного отвала (выход на линию отсыпки), сплошная продольная переэкскавация прекращается. При большом объёме пород (мощность вскрышной толщи более 20 м) определяется количество породы, возможное для размещения в конечных контурах отвала по условиям вместимости с учётом зоны действия вскрышной машины. Излишний объём породы вынимается врубовым забоем и укладывается вперёд по ходу с формированием меньшей рабочей площадки с целью плавного возвращения на основную технологическую схему. Сформированный в результате этого конечный забой, состоящий почти полностью из переэкскавируемых пород, укладывается в конечный контур отвала. Использование врубового забоя позволяет свести к минимуму количество осей хода экскаватора. Данное общее описание технологии имеет некоторые вариации в зависимости от вида основной схемы экскавации и мощности вскрышных пород.примыканий центральной вспомогательной траншеи к фронту горных работ представлены в приложениях Б, В, Г.
Параллельная схема экскавации отличается от схемы со смещенным по-дуступом наличием верхнего пласта полезного ископаемого, отделенного от нижнего пласта междупластьем. Однако технология работы драглайна по обеим схемам практически не отличается. При работе по схеме формирования примыкания наличие второго пласта (в случае параллельной схемы экскавации) не оказывает влияния на технологию работы вскрышного экскаватора на участке примыкания, так как при работе по обеим схемам требуется предварительный проход экскаватора со снятием верхнего уступа (подуступа) на всей длине проходки.
Учитывая схожесть технологии работ по параллельной схеме и по схеме со смещенным подуступом, подтвержденную результатами исследования, технологические схемы формирования примыканий для этих основных схем приравниваются друг к другу, в настоящей работе не разделяются и в графических приложениях соответствуют схемам со смещенным подуступом.
В результате исследования установлено, что при работе экскаватора на участке примыкания при больших мощностях вскрышных пород (20м и выше) необходимо повышение уровня стояния экскаватора (до 10м). Это присуще всем технологическим схемам экскавации (рисунок 3.3, 3.4). а) основная схема экскавации, б) промежуточная схема экскавации в зоне примыкания. Рисунок 3.3 - Изменение уровня стояния экскаватора при простой технологической схеме. а) основная схема экскавации, б) промежуточная схема экскавации в зоне примыкания. Рисунок 3.4 - Изменение уровня стояния экскаватора при последовательной технологической схеме. Для условий параллельной схемы и схемы со смещенным подуступом при больших мощностях вскрышных пород требуется предварительный проход со снятием верхнего подуступа на расстояние 250-400 м и формированием предотвала. При последовательной схеме верхний вскрышной уступ снимается полностью при первом проходе экскаватора либо другим экскаватором. В зоне отработки технологического разрыва при необходимости требуется изменение схемы работы на верхнем уступе: из части породы верхнего уступа, которая на нормальном участке фронта укладывается в тело отвала, формируется пре-дотвал для экскаватора на нижнем уступе. Формирование отвалов с максимальными параметрами в зоне примыкания при параллельной и последовательной схемах экскавации и схеме со смещенным подуступом связано с необходимостью большого подъема экскаватора (до 10 м). Повышение уровня стояния машины приводит к увеличению размеров рабочих площадок и к значительному увеличению переэкскавации. Размер отсыпаемых рабочих площадок превышает минимально необходимый размер по условиям размещения пород, что необходимо для обеспечения свободного маневрирования экскаватора. Поэтому значительное повышение уровня установки экскаватора целесообразно при наличии достаточного объема пород в забойной части схемы для формирования увеличенных рабочих площадок, что возможно при мощностях вскрышных пород более 20 м. При мощностях вскрышных пород до 20 м на участке примыкания целесообразно отсыпать отвалы с вместимостью меньшей, чем максимально возможная. Это приведет к увеличению длины проходки, зато позволит уменьшить объем переэкскавации и несколько упростить технологию работ.
Зависимость коэффициента вместимости от угла излома фронта
При расчете и построении технологических схем работы экскаватора по формированию примыкания центральных траншей согласно предлагаемой автором методике ключевое значение имеет параметр Vp - объем размещения, который при прямолинейном фронте равняется объему технологического разрыва. Объем размещения представляет собой разницу объемов вскрышной и отвальной заходок на участке примыкания и изменяется в зависимости от угла излома фронта. Для учета кривизны фронта при определении объема размещения автором принят коэффициент вместимости Квм, равный отношению площадей отвальной So и вскрышной Sg заходок.
Формулы для определения коэффициента вместимости представлены в главе 2. Поперечное сечение центральных траншей с параметрами, необходимыми для расчета коэффициента вместимости, показано на рисунке 4.4. Ширина водоотводной траншеи по низу Ъ принята с учетом размещения водоотводной канавы и однополосной вспомогательной автодороги и составляет 10 м. Ширина капитальной траншеи по низу Ъ принята с учетом размещения двухпутной железной дороги и дренажных канав и равна 20 м.
На рисунке 4.46 правый борт траншеи с углом откоса 37 соответствует участку с опережающим подвиганием фронта горных работ (участок 1 на рисунке 4.3), левый борт - участку с отстающим подвиганием (участок 2 на рисунке 4.3). Угол откоса левого борта, равный 60, соответствует углу откоса породного массива; угол откоса, равный 37, - углу откоса внутреннего отвала.
Площади вскрышной и отвальной заходок определяются графически на участке фронта длиной 300 м, что соответствует удвоенному минимальному радиусу кривизны забойных железнодорожных путей, т. е. по 150 м в каждую сторону от точки перелома фронта. На рисунках 4.1, 4.2 эта длина соответствует отрезкам АЕ и BE, где Е - точка перелома фронта горных работ. Расчетные схемы примыканий водоотводной траншеи представлены в приложении Ж, схемы примыканий капитальной траншеи при участках с параллельным подвиганием - в приложении И.
Для варианта с опережающими участками горных работ строятся схемы примыкания центральной траншеи отдельно по отстающему (примыкание А) и по опережающему (примыкание В) участку. Соответственно, отдельно по каждому участку определяются коэффициенты вместимости. Схемы примыканий А и примыканий В представлены в приложении К.
Коэффициенты вместимости определяются для мощностей вскрышных пород в пределах от 10 до 30 м с шагом 5м.
Результаты расчетов коэффициентов вместимости для варианта с центральной водоотводной траншеей представлены в таблице 4.1 [50].
На рисунке 4.5 показаны зависимости коэффициента вместимости от угла излома фронта и от мощности вскрышных пород.
Как видно из таблицы и графиков, значение коэффициента вместимости увеличивается с уменьшением угла излома фронта и мощности вскрышных пород.
В качестве рационального значения КВм была принята единица, что соответствует равенству вскрышной и отвальной заходок. Зависимость рационального угла излома фронта сор, соответствующего Кв=1, от мощности вскрышных пород показана на рисунке 4.6. градус 150
Из графика видно, что чем больше мощность вскрышной толщи на участке примыкания, тем больший требуется изгиб фронта горных работ. таблице 4.2 представлены результаты расчетов коэффициентов вместимости для варианта с центральной капитальной траншеей, примыкающей на границе участков с параллельным подвиганием фронта [56]. Н мдля варианта с центральной капитальной траншеей, примыкающей на границе участков с отстающим и опережающим подвиганием фронта горных работ. Так как в этом случая взаимное расположение горных выработок отличается от предыдущих вариантов, в качестве угла излома фронта ср для расчетов коэффициента вместимости при примыканиях А и В принят угол между осью центральной траншеи и осью разрезной траншеи (см. рисунок 4.3). Были исследованы варианты примыканий траншеи к фронту с углом излома р от 90 (прямолинейный участок фронта) до 150 с шагом 5 и 15.
Похожие диссертации на Исследование технологии формирования примыканий центральных траншей к фронту горных работ при бестранспортной системе разработки
