Горное дело

         Мощность, расходуемая на подъем грунта до уровня разгрузки, кВт:

           для ковшового рабочего органа:

Рп = [ Пт *ρ*g (Нт / 2+ H0)] / 3600;

где ρ - плотность фунта, т/м3; для грунтов I категории ρ ~ 17 т/м3, II - ρ ~ 18 т/м3, III - ρ ~ 10 т/м ; IV - ρ ~ 20 т/м ;

Нт - глубина траншеи, м;

g - ускорение свободного падения, м • с ;

H0 - высота подъема грунта от поверхности земли до уровня разгрузки, м;

Технические характеристики роторных экскаваторов.

         Роторные экскаваторы НКМЗ зарекомендовали себя как высоконадежные горнотранспортные машины.

         70% вскрышных работ на карьерах Украины и стран СНГ выполняется экскаваторами НКМЗ.

          Конструкции экскаваторов, выпускаемых в настоящее время, вобрали в себя 40-летний опыт проектирования, производства и эксплуатации.

            Технические характеристики некоторых роторных экскаваторов приведены в нижеследующих таблицах:

* В мерзлых грунтах.

Область применения роторных экскаваторов.

          Одноковшовые экскаваторы применяют чаще всего в карьерах, где глина однородна по всей глубине залегания пласта. Экскаватор черпает глину ковшом емкостью от 0,5 до 2 м3 и передает ее в транспортные средства. При использовании конвейерного транспорта глину грузят на конвейеры через погрузочные бункера, емкость которых должна быть не менее 1,5—2-кратной емкости ковша экскаватора.

          Роторные экскаваторы чаще всего применяют при селективной добыче глин.

          Разработку глины ведут сверху вниз. При вращении роторного колеса ковши входят в слой глины и отделяют полоску (стружку) глины. В зависимости от плотности глин толщина стружки может быть 50—200 мм.  Последовательно обрабатывая каждый слой, роторное колесо опускается до подошвы уступа, т. е. на его полную мощность.

          Забой роторного экскаватора может быть расположен с торца уступа (чаще всего) или со стороны откоса уступа.

           Выемка глин роторным экскаватором осуществляется вертикальными и горизонтальными стружками. При валовой разработке и селективной выемке глин применяют разработку вертикальными стружками, а отработку забоя и зачистку подошвы забоя — горизонтальными стружками (рис. 10). Добытая глина поступает на ленточный конвейер и последним подается в транспортные средства.

           На многих карьерах применяют малолитражные роторные экскаваторы, имеющие высоту черпания 5—7,5 м, что позволяет производить одноуступную разработку глин.

            Если роторные экскаваторы имеют специальную транспортерную ленту, ими можно разрабатывать глины зимой.

            Роторные экскаваторы обладают более высокой производительностью по сравнению с одноковшовыми и другими многоковшовыми.

Рис. 3.1. Разработка роторным экскаватором    пластов    горизонтальными слоями

            Многоковшовые экскаваторы эффективно применяют при прокладке инженерных коммуникаций. Комплексная механизация земляных работ осуществляется при совместной работе этих экскаваторов со скреперами, бульдозерами, грейдерами, землеройно-транспортными и грунтоуплотнительными машинами.

   Рис. 3.2.

                     Роторные траншейные экскаваторы применяют при прокладке магистральных трубопроводов и траншей. По сравнению с цепными траншейными экскаваторами роторные имеют более высокий КПД и большую производительность.

            Роторные траншейные экскаваторы предназначены для рытья траншей в грунтах I—IV групп. Экскаваторы ЭТР-204А и ЭТР-223А могут разрабатывать грунты с промерзанием на глубину до 1 м; ЭТР-224А- до 1,2; ЭТР-134 -до 1,3; ЭТР-253 - до 2,5; ЭТР-254 - до 2,4 м.

Рис. 3.3. Экскаватор траншейный роторный ЭТР223

           Экскаватором ЭТР-134 отрывают узкие траншеи прямоугольного профиля. Одновременно он может буксировать кабелеукладчик. Состоит из базового тягача, рабочего оборудования в виде ротора  и зачистного устройства, установленных на общей раме. Рама соединена с базовой машиной через основную раму. В транспортное положение рабочее оборудование переводится с помощью механизма подъема.

           Экскаваторы ЭТР-204А, ЭТР-223А, ЭТР-224А унифицированы. С их помощью в грунтах по III группу включительно отрывают прямоугольные траншеи (в устойчивых грунтах) или траншеи с откосами (в оплывающих и обрушающихся грунтах), в грунтах IV группы, а также в мерзлых — только прямоугольные траншеи.

Рис.3.4. Схемы разработки грунта строительными полноповоротными роторными экскаваторами

Рис. 3.5.

Рис. 3.5. Экскаватор ЭТР-134:

1 — тягач; 2 — раздаточный редуктор; 3 — механизм подъема рабочего оборудования; 4— калориферы; 5— основная рама; 6— штанга; 7— гидромотор привода ротора; 8 — редуктор привода ротора; 9— рама рабочего оборудования; 10 — зачистное устройство; 11— ротор; 12-~ зуб; 13 — опора ротора

Рис. 3.6. Экскаватор ЭТР-204А:

1 — тягач; 2,3 — механизмы подъема задней и передней частей рабочего оборудования; 4,8 — рамы; 5 — шарнирная цепная передача; б — привод конвейера; 7— конвейер; 9— зачистное устройство; 10 — ротор; 11 — гусеничная тележка

             До разработки грунта на трассе траншеи или канала выполняют следующие операции: переносят проект в натуру; отводят полосы отчуждения земель под траншеи, места складирования материалов, подъезды; расчищают трассу от кустарника, камышей, пней; снимают растительный слой грунта и планируют трассу или вскрывают дорожные покрытия (в городских условиях); выполняют разбивочные работы. В необходимых случаях отводят поверхностные воды и понижают уровень грунтовых вод.

             Роторные экскаваторы могут работать в комплекте с механизмами, осуществляющими укладку инженерных коммуникаций. Так, кабели связи прокладывают комплектом машин, состоящим из роторного траншейного экскаватора и кабелеукладочной тележки на пневмоколесном ходу, передвигающейся на прицепе к экскаватору.

            При разработке траншей большой протяженности одновременно применяют несколько роторных или цепных экскаваторов. Каждому экскаватору выделяют захватку длиной 1…5 км. Перемычки между захватками разрабатывают одноковшовыми экскаваторами.

            Обратную засыпку траншеи производят после монтажа и испытаний коммуникаций, а в некоторых случаях непосредственно после укладки коммуникаций. Засыпают траншеи в обычных условиях бульдозерами с использованием грунта отвала.

           Строительство каналов. Применяют плужно-роторные, двух- и шнекороторные экскаваторы-каналокопатели. Для строительства каналов глубиной до 1,2 м в торфяных грунтах используют экскаваторы МК-23; ЭТР-125А; для строительства каналов глубиной до 3 м — экскаваторы ЭТР-206А и ЭТР-301.

            Строительство канала состоит из следующих операций: разбивка трассы; срезка растительного слоя грунта; разравнивание трассы бульдозером (при наличии на машине автоматических устройств для выдерживания заданного уклона дна канала) или планировка трассы автогрейдером под нивелир с уклоном, равным проектному уклону дна канала; установка машины и разработка проектного сечения канала; формирование отвалов грунта.

           Экскаваторы непрерывного действия отрывают каналы точных размеров, причем так, что откосы их не требуют никакой доработки.

            Перед строительством канала глубиной, превышающей технические возможности машины, предварительно разрабатывают выемку («корыто») скреперами или бульдозерами, чтобы обеспечить нормальные условия для работы экскаваторов непрерывного действия.

Рис. 3.7. Размеры каналов, отрываемых экскаваторами непрерывного действия, м: а — МК-23; б — ЭТР-125А; в — ЭТР-206А; г — ЭТР-301

            Также роторные экскаваторы активно применяются в горной промышленности, в частности при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Правда работать они могут, как уже упоминалось в работе, в основном только в мягких, лёгких и некрепких породах (таких как песок, глина, марганцевые и угольные месторождения). Правда, в последнее время созданы многоковшовые роторные экскаваторы с повышенными уси­лиями резания, приспособленные для разработки крепких уг­лей и полускальных пород.

          Карьерный роторный экскаватор ЭРП-2500 предназначен для разработки угля средней крепости. Роторный экскаватор может также разрабатывать слежавшиеся супеси, глины, выветрившиеся сланцы и другие породы, за исключением горных пород, которые отделяют от массива при помощи взрыва.

          Экскаватор роторный типа ЭР-1250 предназначен для добычи каменных и крепких бурых углей на открытых разработках. Обеспечивает погрузку экскавированной горной массы на в железнодорожный либо автомобильный транспорт. Экскаватор ЭР-1250-17/1Ц оснащен рабочим органом с центробежной разгрузкой.

           Роторный экскаватор вскрышной ЭР-5250 предназначен для открытой разработки слабоустойчивых вскрышных пород уступами до 33 м в составе вскрышных роторно-отвальных и роторно-конвейерных комплексов.

          Рис. 3.8.

Забои роторных экскаваторов.

Забой роторного экскаватора (рис. 4.1.) обычно располага­ется с торца уступа, реже — со стороны его откоса.

     При расположении забоя с торца уступа экскаватор во время работы стоит на месте, а роторная стрела поворачива­ется вокруг оси экскаватора на угол ф = 90ч-135°; при этом за­бой разрабатывается при повороте роторной стрелы в прямом и обратном направлении. После отработки забоя на опреде­ленную ширину по всей высоте уступа экскаватор передвига­ется вдоль заходки на расстояние, равное величине подачи ро­торной стрелы на забой.

Рис 4.1.   Схема   забоя   ротор­ного экскаватора:

Lс  -длина   стрелы;    Ну—  высота  ус­тупа;

А — ширина заходки.

      Угол поворота роторной стрелы в сторону уступа φ2 зави­сит от высоты уступа и достигает 90°.

         Величина поворота ро­торной стрелы в сторону погрузки φ1 определяется условиями полной отработки забоя в основании уступа и не превышает 45—50°.

       Форма стружки (в плане), снимаемой экскаватором, зави­сит от конструкции роторной стрелы. Экскаватор с выдвижной стрелой снимает концентрические стружки. При невыдвижной стреле стружка имеет серповидную форму. В первом случае толщина стружки постоянна почти по всему периметру, за ис­ключением небольших участков, во втором случае толщина стружки изменяется. При постоянной толщине стружки обес­печивается большая производительность экскаватора.

       Выемка горной массы из забоя производится роторным экс­каватором вертикальными или горизонтальными стружками.

       При разработке вертикальными однорядными стружками вначале вынимается стружка толщиной t по всей ширине за­боя (рис. 4.2.). После этого, последовательно опускаясь вниз, ротор снимает стружку 2, 3 и 4. Затем ротор перемещается в исходное положение, и цикл повторяется (отрабатываются стружки 5, 6, 7 и 8).

Рис. 4.2. Порядок выемки стру­жек:

а - однорядные вертикальные; б — многорядные вертикальные; в — гори­зонтальные

       Схема разработки вертикальными многорядными струж­ками отличается от предыдущей тем, что в этом случае в каж­дом горизонтальном слое снимается последовательно не­сколько стружек, порядок выемки которых показан цифрами 1—20.

        Высоту слоя h при валовой выемке пород принимают рав­ной 0,5 диаметра ротора; при раздельной выемке пород высота слоя определяется мощностью извлекаемых отдельно прослойков,  но она  не должна  превышать 0,75 диаметра ро­тора.

        При схеме разработки горизонтальными стружками ротор-колесо по всей ширине забоя вынимает стружку 1 толщиной t, затем 2 и т. д. После отработки последней полосы 16 по вы­соте уступа ротор переводят в исходное верхнее положение и приступают к разработке следующей полосы шириной h. Глу­бина захвата ротора h = 0,5÷0,75 диаметра ротора.