Кабельные краны и экскаваторы, канатные скреперы

Кабельные краны состоят из двух башен (рис. 29. 12, а): машинной (головной) и хвостовой (контрбашни), между которыми натянута система несущих и тяговых канатов. С помощью последних по несущему канату перемещается тележка с блоками для подъемного каната. Несущий канат образует замкнутое кольцо, огибая блоки на хвостовой и машинной башнях и приводной шкив тяговой лебедки. Подъем и опускание груза производится с помощью подъемных канатов и лебедки. Отдельные породные блоки захватывают крюками и стропами. Мелкокусковатый материал перемещают в ковшах, грейферах, вагонетках и т. д.

Кабельные (башенные) экскаваторы (рис. 29. 12, б) также имеют две башни с несущими и тяговыми канатами между ними. Тележка с ковшом достигает забоя при опускании всей системы канатов. Черпание осуществляется при натяжении тягового каната. Наполненный ковш поднимается посредством натяжения несущего и тягового канатов, а затем тележка с ковшом перемещается по несущим канатам аналогично кабельному крану.

У канатных скреперов (рис. 29.12, в), также имеются две опоры, ковш перемещается волочением в обоих направлениях. Черпание и движение наполненного ковша осуществляется при натяжении тягового (головного) каната, а обратное движение ковша к забою обеспечивается натяжением хвостового каната при расторможенном барабане тяговой лебедки.

Рисунок 29. 12 Схемы разработки карьера с использованием кабельного крана, башенного экскаватора и канатного скрепера:

1 – хвостовая башня; 2 – блоки; 3, 4, 9 и 15 – соответственно несущий, тяговый, подъемный и хвостовой канаты; 5 – тележка; 6 – головная башня; 7, 8 и 11 – соответственно тяговая, подъемная и ездовая лебедки; 10 – положение ковша при разгрузке ;12 – ковш; 13 – разгрузочный полок; 14 – транспортный сосуд

Опоры кранов, экскаваторов и скреперов выполняют стационарными, передвижными и самоходными (на рельсовом или гусеничном ходу) или головная опора является неподвижной, а хвостовая по мере выемки передвигается по кривой относительно нее. Нередко в качестве головной опоры используется гусеничный кран или драглайн, а хвостовой – бульдозер или при разработке подводной залежи, понтон (баржа).

Канатные скреперы и башенные экскаваторы разгружают горную массу в штабель или через полок (часто совмещенный с бункером) в средства транспорта. У скреперов обычно ковш – подковообразной формы без дна. Ковш башенного экскаватора подобен ковшу драглайна. При выемке подводных залежей целесообразно применять ковши с пятью стенками.

Максимальный пролет (расстояние между башнями) у экскаваторов составляет 400 м, у кранов 1 км, у скреперов 300 м. Максимальная емкость ковша у экскаваторов достигает 14 м³, у скреперов 12 м³, грузоподъемность кранов 15 т, иногда более. Скорость перемещения ковша по забою при экскавации редко превышает 1 м/с, а скорость холостого движения скрепера достигает 3 м/с, скорость подъема и опускания ковша (груза) 0.25 – 1.5 м/с, скорость передвижения тележки по несущему канату 3 – 8 м/с, продолжительность разгрузки ковша 7 – 10 с.

Производительность кабельного экскаватора (крана) (м³/ч)

Qк. э (к) = 60Е /(ℓ/ ₁ + 2L/ ₂ + tр. в) , (29.11) где Е – емкость ковша экскаватора, м³ (грузоподъемность крана, т); - коэффициент экскавации (использования грузоподъемности) ( = 0.7 – 0.9); ℓ - длина забоя, обеспечивающая наполнение ковша (суммарное расстояние подъема и опускания груза за цикл), м; _{1 -} скорость черпания (подъема и опускания груза), м/мин; L – расстояние от забоя (пункта погрузки) до места разгрузки, м; ₂ - транспортная (ездовая) скорость движения тележки, м/мин; tр. в – продолжительность разгрузки и вспомогательных операций, мин.

Производительность канатного скрепера определяется по формуле (29. 11) без множителя 2 в знаменателе. В этом случае L – расстояние скреперования, м ; ₁ и ₂ – скорость рабочего и холостого хода скрепера, м/мин. Производительность рассматриваемого оборудования резко снижается с увеличением L. Например, при изменении L от 20 до 300 м производительность башенного экскаватора уменьшается в 3 раза, а канатного скрепера в 11 раз.

Башенные экскаваторы и канатные скреперы применяются при подводном способе выемки (до глубины 30 м), а также при разработке сильнообводненных и нарушенных залежей. Кабельные краны используются при добыче штучного камня (гранит, мрамор и др.), нерудных ископаемых и руд редких металлов в карьерах небольшой производственной мощности (300 – 500 м³/год).

Перегрузочные пункты

При комбинации автомобильного и железнодорожного транспорта перегрузка горной массы производится непосредственно из автосамосвалов в думпкары (гондолы) на эстакадных перегрузочных пунктах, иногда через бункерные устройства, или с промежуточным складированием и использованием выемочно-погрузочных средств.

Эстакадные перегрузочные пункты (ЭПП)при односторонней разгрузке и фронтальном выезде автосамосвалов обычно представляют собой широкие перегрузочные площадки у откосов уступов или на полунасыпных, укрепленных подпорными стенками (рис. 29.13, а). При фланговом выезде и двухсторонней разгрузке автосамосвалов эстакады устраивают в виде насыпей с двумя подпорными стенками или выполняют из крупных железобетонных элементов (рис. 29.13, б). На перегрузочном пункте должен выдерживаться безопасный интервал между машинами ( обычно не менее 20 – 25 м) и должно соблюдаться правостороннее движение.

Достоинства эстакадной перегрузки: высокая производительность, небольшие капитальные затраты и эксплуатационные расходы (1.2 – 2.5 тг/м³), небольшое требующееся пространство, благоприятные условия для автоматизации. Основные недостатки: жесткая связь между автомобилями и железнодорожным транспортом, наличие дополнительных сооружений и сложность их переноса, увеличение износа подвижного состава.

Перегрузочные бункерные устройства вместимостью 50 – 150 м³, оборудованные пластинчатыми питателями, целесообразны при стационарном расположении перегрузочного пункта на поверхности у борта карьера малой мощности, когда они играют роль аккумулирующей емкости, ускоряют разгрузку вагонов и сокращают простои автотранспорта в ожидании подачи поездов.

Перегрузка горной массы с промежуточным складированием обычно осуществляется с помощью мехлопат. Могут применяться также одноковшовые погрузчики и специальные погрузочные машины.

Рисунок 29. 13 Схема эстакадного перегрузочного пункта при односторонней разгрузке и фронтальном выезде (а) и при фронтальном выезде и двухсторонней разгрузке (б)

Различаются экскаваторные перегрузочные пункты (промежуточные склады): с устройством насыпи складируемой горной массы на горизонтальной площадке; с устройством приемного бункера (приямка) экскаватора и движением автомобильного и железнодорожного транспорта на одном уровне; со складированием горной массы у откоса уступа.

Склады в виде насыпей (рис. 29.14, а) с одно- или двухсторонней погрузкой создаются на широких рабочих площадках или на поверхности карьера. При односторонней погрузке и длине насыпи более 150 -200 м устраивают ряд фронтальных въездов с уклоном 5% и шириной не менее 15 – 20 м со стороны нерабочего откоса; в других случаях въезды фланговые. Минимальная ширина верхней площадки насыпи при тупиковых маневрах автомашин 30 – 45 м, а при круговом или петлевом развороте 40 – 55 м

Рисунок 29. 14 Типовые схемы экскаваторных перегрузочных пунктов

Перегрузочные пункты (ПП) с приямком (рис. 29. 14, б) представляют собой траншею длиной 30 – 100 м, шириной до 30 – 40 м и глубиной до 3.5 – 4 м. Параметры

приямка определяются радиусом вращения кузова, радиусом и высотой разгрузки

экскаватора. С одной стороны приямка укладывают путь, а с трех других сторон устраивают подъездные площадки размерами не менее 40 40 м.

На крупных карьерах при валовой перегрузке на складах работает до четырех-пяти экскаваторов ЭКГ-8И. Среднечасовая производительность экскаватора на складе на 18 – 20% выше, чем в забое.

Достоинства экскаваторной перегрузки: большая производительность складов (до 30 млн. т/год), гибкость связи между автомобильным и железнодорожным транспортом, простота и короткий срок сооружения, возможность усреднения руд. Недостатки: необходимость использования дополнительного мощного оборудования, увеличение затрат на перегрузку, значительные размеры складских площадок.

При комбинации автомобильного транспорта во скиповым подъемом перегрузка горной массы в карьере из автосамосвалов в скипы (рис. 29. 15, а) осуществляется непосредственно или через промежуточные бункер-дозаторы, вместимость которых кратна вместимости скипов и автосамосвалов.

Рисунок 29. 15 Схемы перегрузки горной массы из автосамосвалов в скипы и разгрузка скипов в бункер:

1 – мост; 2 – предохранительный целик; 3 – скип; 4 – рельсовый путь; 5 – наклонная эстакада; 6 – пластинчатый питатель; 7 – бункер

При расположении ПП на промежуточном горизонте крутая траншея подъемника перекрывается сборным металлическим или железобетонным мостом для сквозного проезда автосамосвалов по транспортной берме. Автомашины разгружаются у края моста или на мосту, оборудованном поднимающимися лядами. Ширина моста должна обеспечивать двухполосное движение автомашин, а ширина перегрузочной площадки – их свободный разворот (30 – 35 м). Для одного подъемника необходимо иметь два перегрузочных моста: один в работе, а другой в монтаже или демонтаже. Затраты на строительство перегрузочного пункта в карьере составляют 15 20 млн. тг, расходы на перегрузку 20 -30 тг/т.

Скипы разгружают в железобетонные бункера, вместимость которых не мене чем в три-четыре раза превышает вместимость скипа и обычно составляет 200 – 300 м³ и более (рис. 29. 15, б). При совмещении ПП с корпусом крупного дробления руда из скипов разгружается в дробилки, а затем транспортируется конвейерами.

При комбинации автомобильного и конвейерного транспорта в зависимости от типа перемещаемых пород полустационарные и стационарные перегрузочные пункты оборудуют пересыпными воронками, бункерами с питателями, грохотильными и дробильными установками ( рис. 29. 16).

Рисунок 29. 16 Схема перегрузочных пунктов: а – грохотильного; б – грохотильно-дробильного; 1 – автосамосвал; 2 – стационарный колосниковый грохот; 3 – бункер; 4 – конвейеры; 5 - дробилки

Пересыпные воронки, отличаются от бункеров меньшими размерами и отсутствием затворов, применяют при перегрузке мягких пород, доставляемых автосамосвалами грузоподъемностью 5 -7 т.

При перегрузке мелкоразрушенных полезных ископаемых (обычно угля) на поверхности и необходимости его аккумулирования сооружают заглубляемые в почву железобетонные бункера ячеечного или щелевого типа; из бункеров горная масса поступает на конвейеры, расположенные в горизонтальных подземных и далее наклонных галереях, выходящих на поверхность. Возможна также перегрузка мелкокусковатых пород на поверхности из средств колесного транспорта на конвейер с использованием полустационарных неглубоких бункеров траншейного типа, откуда, как и на абзетцерных отвалах, разгружаемая горная масса экскавируется и перемещается на конвейер с помощью многоковшовых специализированных отвальных экскаваторов.

Грохотильные установки применяют, когда выход негабаритных кусков (по условию транспортирования конвейерами) не превышает 10 – 15%. При содержании негабарита до 1 – 3% (иногда 5%) возможно использование колосниковых грохотов, а при выходе негабарита более 3 – 5% - приводных грохотов (вибрационных, валковых, качающихся и др.). Полезная длина колосникового грохота должна быть не менее 6 м, угол их наклона должен быть в пределах 255 - 35°, щели должны иметь расширение к нижней части грохота. При размере транспортабельных фракций – 400 мм средняя ширина щели грохота 230 – 250 мм.

Перегрузочные пункты, кроме грохотильной установки, включают разгрузочную площадку или эстакаду с мостом для проезда автосамосвалов, бункера для подрешетного и надрешетного продуктов грохочения (последний может отсутствовать), а также питатели (обычно пластинчатые).

Дробильные установки перегрузочных пунктов оборудуются дробилками: щековыми, конусными или ударного действия. Щековые дробилки по сравнению с конусными конструктивно проще и меньше по размерам, но производительность их при одинаковой ширине разгрузочной щели меньше (примерно в 3 раза), больше расход энергии (почти в 2 раза) и затраты на дробление. При использовании конусных дробилок кусковатость почти 15% дробленой руды превышает ширину разгрузочной щели b, а максимальный размер дробленых кусков dк = 2.1b; степень измельчения конусными дробилками до 8 чаще 3 – 4.

Конусная дробилка ККД- 1500/180 наиболее распространена на рудных карьерах. Щековые дробилки имеют приемные отверстия до 1500 2100 мм. Как правило, на перегрузочных пунктах устанавливают две щековые дробилки, заменяющие одну конусную.

Для дробления негабаритных горных пород (содержание кремнезема мене 10% ) с пределом прочности до 150 МПа целесообразно применять дробилки ударного действия (молотковые и роторные). Масса их при одинаковой производительности со щековыми дробилками в 5 раз меньше. Степень измельчения составляет 6 – 8 (максимально до 20). Удельный расход электроэнергии соответственно ниже на 80 и 20 %, чем у щековых и конусных дробилок, и равен 0.5 – 1.5 кВт· ч/т.

Дробилки выбираются по размеру наибольшего куска загружаемого материала и по требуемой производительности при заданной ширине разгрузочной щели. Отмечается тенденция к широкому использованию мобильных или полустационарных дробильных комплексов.

Установка грохотов на перегрузочном пункте перед щековыми дробилками экономически целесообразна, если в поступающей горной массе содержание транспортабельных конвейерами фракций составляет не менее 30 – 40 % (вибрационный грохот) или 20 % (колосниковый грохот).

Типом применяемой дробилки, размерами бункера, наличием или отсутствием грохота и питателей определяются параметры перегрузочных пунктов. Капитальные затраты зависят от строительного объема здания и применяемого оборудования.

При комбинации автомобильного и гравитационного транспорта непосредственная разгрузка автосамосвалов в рудоспуск (рудоскат) или в приемный бункер дробилки обычно осуществляется поочередно (один пункт разгрузки) или одновременно с двух-трех сторон приемного отверстия.

Перегрузка руды в вагонетки подвесной канатной дороги (ПКД) из узкоколейных вагонеток или автосамосвалов производится через промежуточный бункер. Вагонетки ПКД разгружаются также в бункер.