Отвалообразование драглайнами

Процесс отвалообразования драглайнами включает те же операции, что и отвалообразование мехлопатами. Разгрузка думпкаров производится в периодически сооружаемом драглайном приемный бункер глубиной hб = 4 – 8 м (в зависимости от модели драглайна и типа породы) и длиной ℓб = (2 – 3) ℓд, где ℓд – длина думпкара. Месторождение и число приемных бункеров в одновременной работе определяются принятой схемой отвалообразования.

Схемы отвалообразования различаются числом железнодорожных тупиков, обслуживающих один экскаватор, местоположением отвального драглайна и путей, способом отсыпки отвальных ярусов (нижняя, верхняя, комбинированная) и порядком их заполнения.

При одном железнодорожном тупике и нижней отсыпке путь и драглайн располагают на кровле отвального уступа, отсыпаемого сразу на всю высоту. Порода из приемного бункера перемещается вперед по ходу движения экскаватора и под откос отвала (рис. 26.7, а). Высота отвального уступа определяется по условиям устойчивости. Ширина отвальной заходки (и шаг переукладки пути) зависит от установки драглайна относительно пути. Драглайн может быть установлен на максимальном расстоянии от оси пути С max, зависящем от радиуса черпания экскаватора Rч в непосредственной близости от пути (при сдвижении места установки драглайна относительно приемного бункера в плане) и в промежуточном положении.

Максимальная ширина отвальной заходки (м)

Ао max = Rр + Cmax – m, (26.15) где

Сmax = ; (26.16) m – безопасное расстояние от оси пути до верхней бровки отвала, принимаемое по условиям безопасности движения поезда с локомотивом во голове состава, м; Р – безопасное расстояние от оси пути до верхней бровки приемного бункера, м (Р = 2.5 м)

С увеличением ширины отвальной заходки возрастает угол поворота экскаватора (до 180°) и уменьшается его техническая производительность. Как показывают расчеты, оптимальной ширине отвальной заходки соответствует угол поворота драглайна 110 - 120°.

При верхней отсыпке драглайном отвального уступа железнодорожный путь укладывают на земной поверхности или на насыпи минимальной высоты, а экскаватор размещают на расстоянии С от оси пути также на поверхности или на кровле нижнего подуступа (рис. 26.7, б). Порода перемещается в основной отвальный уступ позади экскаватора по ходу движения. Нижний подуступ отсыпается с опережением на величину радиуса разгрузки. Допустимая высота отвального уступа (м) при этой схеме зависит от высоты разгрузки Нр и диаметра базы d драглайна, безопасного расстояния от верхней бровки нижнего подуступа до базы драглайна b, углов откоса отвала и приемного бункера α:

Hо = [Rч – 0.5d – b – hб (ctg + ctgα) – P] + Hр. (26.17)

Рисунок 26.7 Схемы отвалообразования драглайнами

Ширина отвальной заходки определяется по формуле (26.15), где величина m в этом случае характеризует безопасное расстояние от оси пути до нижней бровки отвала. Средний угол поворота драглайна составляет 135°. Расположение железнодорожного пути на подошве отвала позволяет быстро возводить пионерную отвальную насыпь, одновременно принимая вскрышные породы из карьера.

Последовательная нижняя и верхняя отсыпка драглайном двух ярусов отвала при прямом и обратном проходе экскаватора (рис. 26.7, в) позволяет дважды использовать путь отвального тупика без его переноса. При этом возрастает приемная способность отвального тупика и отсутствуют холостые проходы экскаватора. Драглайн располагается на кровле нижнего яруса отвала на уровне пути или выше его на подуступе. При отсыпке верхнего яруса контактная сеть переносится на противоположную сторону пути.

Схема, показанная на рисунке 26.7, г, отличается от вышерассмотренной одновременной отсыпкой обоих ярусов, может применяться при заполнении внутренней части кольцевого отвала и увеличении его высоты; недостаток ее – неполное использовании площади отвала. Ширина отвальных заходок при комбинированной (верхней и нижней) отсыпке определяется по формуле (26.15), высота верхнего яруса – по формуле (26.17), а высота нижнего яруса устанавливается по условиям устойчивости его откоса.

При объеме складирования более 7 млн. м³/год рациональны двухтупиковые схемы отвалообразования с верхней отсыпкой.

Двухтупиковая схема с верхней отсыпкой отвала (рис. 26.7, д ) за счет увеличения вдвое провозной способности отвала позволяет увеличить коэффициент использования экскаватора во времени до 0.8 – 0.9. Порода, разгружаемая с каждого пути в свой приемный бункер, укладывается драглайном только в половину прилегающей отвальной насыпи; при этом угол поворота не превышает 90° (в среднем он равен 60°). После отсыпки первой заходки (насыпи) драглайн переходит из положения D-І в положение D-ІІ и отсыпает вторую заходку. Внешний железнодорожный путь переносится на внешнюю сторону заходки (положение ІІ – ІІ на рис. 26.7, д ) на расстояние 4 С, а на внутреннем пути переставляется на другую сторону только контактная сеть (положение І, ІІ). Таким образом, каждый железнодорожный путь используется дважды при отсыпке двух отвальных заходок. Пути при отсыпке первого яруса укладываются на земной поверхности, а при отсыпке второго яруса – на насыпи.

При двухтупиковой схеме с одновременной верхней и нижней отсыпкой драглайном двух подуступов, на которые разделяется отвальный уступ (рис. 26.7, е), один путь укладывают на кровле отвала, другой – на земной поверхности. Высота верхнего подуступа по условиям устойчивости откоса приемного бункера не превышает 4 – 6 м.

Максимальная ширина отвальной заходки (м)

Ао = 2С – m – P – Hо ctg . (26.18)

При раздельном складировании разнотипных пород может быть использована комбинированная схема с отсыпкой первого (нижнего) яруса мехлопатой и верхней отсыпкой второго яруса драглайном при одном транспортном горизонте и независимых тупиках (рис. 26.7, ж).

Выбор схемы отвалообразования драглайнами производится на основе технико-экономического сравнения вариантов. Длина отвального тупика изменяется в пределах 1 – 3 км и зависит в первую. Очередь от высоты отвала и модели драглайна. На отвалах применяют драглайны с ковшом емкостью 4 – 20 м³.

Объем путепереукладочных работ при работе драглайна в 3 – 7 раз меньше, чем при мехлопатах. Пути служат длительный срок (год и более). Поэтому их можно хорошо балластировать, что позволяет применять мощный подвижной состав с нагрузкой на ось 300 кН и снизить затраты на текущее содержание пути. Возможно увеличение высоты отвального уступа до 30 – 40 м и более, так как деформации откосов при нижней отсыпке не имеют столь существенного значения, как при работе мехлопат. Фронт отвальных работ не сокращается, так как рабочие параметры драглайна позволяют размещать породу на участке в пределах всего железнодорожного пути.

Недостатки отвалообразования драглайнами: ограниченная область применения (мягкие и достаточно мелко взорванные полускальные и реже скальные породы), большая чем у мехлопат, длительность рабочего цикла и часто меньшая производительность на 1 м³ емкости ковша, резкое снижение производительности драглайна в зимний период, меньшая надежность машины по сравнению с мехлопатой, трудность работы при тумане, снегопадах и сильном ветре, высокие требования к квалификации обслуживающего персонала и напряженность работы, большие капитальные затраты и относительно малое снижение расходов на отвалообразование даже при использовании мощных драглайнов с ковшом емкостью 10 м³ и более.