АГРЕГАТ ДЛЯ БЕСТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ Российский патент 1995 года по МПК E02F3/54 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых по бестранспортной системе в сложных горно-геологических условиях.

Известна машина для разработки грунта, состоящая из двух ходовых платформ, оборудованных стрелами, которые соединены между собой тяговым канатом для перемещения двухстороннего ковша [1]
Недостатками этой машины являются ограниченные технологические возможности и низкая производительность вследствие большого веса ходовых платформ, на которых смонтированы стрелы равной длины, наклоненные в сторону, противоположную от эксплуатационной траншеи, а также наличие шарнирно связанных ковшей с тяговым канатом, которыми невозможно производить черпание и разгрузку породы в любом месте по пути ее транспортирования, производить оборку крутого откоса уступа; черпание породы такими ковшами связано с повышенным налипанием и примерзанием горной массы, при этом черпание породы сопровождается низким коэффициентом наполнения ковша и увеличенной продолжительностью цикла черпания.

Известен агрегат для бестранспортной системы разработки, включающий забойную и отвальную ходовые платформы с мачтами различной высоты, соединенными между собой несущим канатом, и двусторонний ковш [2]
Недостатками этого агрегата для бестранспортной системы разработки являются ограниченные технологические возможности и низкая производительность вследствие большого веса ходовых платформ, каната, ковша и низкой мобильности из-за отсутствия оптимального соотношения высоты мачт, наклонных ферм с шарнирно прикрепленными опорными лыжами и двухстороннего ковша, состоящего из двух соединенных между собой цепью скрепленных ковшей с двумя тяговыми канатами и подвешенного к перемещающимся по несущему канату тележкам. При высоком удельном давлении на грунт исключается возможность использования агрегата в более слабых породах. Отсутствует возможность черпания в любом месте забоя по длине транспортирования, оборки крутого откоса уступа. Создаются условия для налипания и примерзания горной массы. Не обеспечивается возможность изменения угла внедрения в процессе черпания и черпание на крутых участках забоя. Из-за увеличенного расстояния между мачтами и перемещающихся по тяговому канату двух тележек повышается расход каната.

При использовании агрегата для бестранспортной системы разработки необходимо выполаживание откоса вскрышного уступа, что потребует увеличения объема вскрышных работ и удорожания буровзрывных работ.

Цель изобретения снижение веса и габаритов ходовых неповоротных платформ; сокращение расстояния между мачтами ходовых неповоротных платформ при минимально возможных расстояниях от мачт до верхней бровки вскрышного уступа и уступа отвальных пород; создание подвески и конструкции ковша, обеспечивающих: черпание и разгрузку в любом месте забоя по длине транспортирования, возможность оборки крутого откоса уступа, уменьшение налипания и намерзания горной массы на ковш, возможность изменения угла внедрения при черпании, сокращение потерь полезного ископаемого при черпании; возможность эксплуатации агрегата при крутых углах откоса вскрышного уступа; расширение технологических возможностей и повышение производительности агрегата для бестранспортной системы разработки.

В предлагаемом агрегате для бестранспортной системы разработки: высота мачты забойной ходовой платформы в 1,2-2,1 раза меньше высоты мачты отвальной ходовой платформы; каждая мачта связана с ковшом подъемно-тяговым канатом, огибающим соответствующий блок, закрепленный на несущем канате; блоки соединены посредством связи; ковш оборудован дополнительной аркой; днище ковша выполнено V-образной формы; угол между плоскостями, образующими днище, составляет 130-150^оС; ковш двустороннего действия, представляющий собой цельную конструкцию; ходовая неповоротная платформа; противовес на ходовой неповоротной платформе для восприятия опрокидывающего момента; мачта на ходовой неповоротной платформе.

Уменьшение высоты мачты забойной ходовой платформы в 1,2-2,1 раза в сравнении с высотой мачты отвальной ходовой платформы уменьшает вес и габариты ходовой платформы, приближает мачту к верхней бровке уступа, уменьшает вес каната из-за сокращения его длины.

В результате уменьшается удельное давление на грунт, что позволяет использовать агрегат при разработке более слабых пород. Соединение мачт с ковшом подъемно-тяговыми канатами через закрепленные на несущем канате блоки, которые соединены между собой связью, обеспечивает: черпание и разгрузку ковша в любом месте забоя по длине транспортирования, возможность оборки крутого откоса уступа и изменения угла внедрения при черпании.

В результате горную массу можно наиболее рационально экскавировать и размещать в эксплуатационной траншее, а также загружать полезным ископаемым транспортные средства, расположенные на дне эксплуатируемой траншеи.

Изменение угла внедрения при черпании дает возможность выбрать наиболее рациональную величину этого угла для данных пород, а также повысить крепость экскавируемых пород. При оборке крутого откоса уступа повышается безопасность работ. В результате обеспечивается возможность эксплуатации агрегата при крутых углах откоса вскрышного уступа.

Предложенная связь ковша с мачтами способствует уменьшению высоты мачты забойной ходовой платформы, приближая ее на минимально возможное расстояние к верхней бровке вскрышного уступа. Это объясняется тем, что закрепленный к несущему канату блок при оборке откоса уступа располагается над верхней бровкой вскрышного уступа при опущенном вниз по откосу ковше, а при черпании породы этот блок можно располагать выше рабочей площадки вскрышного уступа.

Ковш V-образной формы с углом между плоскостями, образующими днище, равным 130-150^оС, в совокупности с системой связи ковша с мачтами обеспечивает: черпание и разгрузку ковша в любом месте забоя по длине транспортирования, возможность оборки крутого откоса уступа, изменение угла внедрения при черпании.

В результате горную массу можно наиболее рационально экскавировать и размещать в эксплуатационной траншее, загружать полезными ископаемыми транспортные средства, расположенные на дне эксплуатационной траншеи, можно экскавировать более крепкие породы, повышается безопасность работ из-за оборки откоса уступа. Откос уступа обирается при движении ковша снизу вверх, что позволяет развивать значительные по величине усилия на зубьях ковша для отделения кусков породы от поверхности откоса, повышая уровень безопасного состояния откоса уступа.

Кроме того возможность перемещения ковша при черпании в двух противоположных направлениях сокращает потери полезного ископаемого в районе нижней бровки внутреннего отвала. Отсутствие вращающихся и трущихся частей в местах заполнения ковша горной массой уменьшает налипание и намерзание на ковш.

Таким образом предложенный агрегат для бестранспортной системы разработки решает поставленные задачи с получением технического результата расширения технологических возможностей и повышения производительности агрегата.

На фиг. 1 изображен агрегат для бестранспортной системы разработки; на фиг. 2 ковш в транспортном положении; на фиг. 3 то же, в процессе черпания горной массы; на фиг. 4 схема положения ковша при оборке откоса вскрышного уступа.

Агрегат для бестранспортной системы разработки (фиг. 1) состоит из забойной 1 и отвальной 2 ходовых платформ с мачтами 3 и 4 этих платформ, которые расположены со стороны эксплуатационной траншеи 5. Мачта 3 забойной ходовой платформы 1 соединена с мачтой 4 отвальной ходовой платформы 2 несущим канатом 6 забойной ходовой платформы 1 с закрепленным к нему блоком 7 и несущим канатом 8 отвальной ходовой платформы 2 с закрепленным к нему блоком 9. Блоки 7 и 9 соединены между собой связью 10 (фиг. 2).

Ковш 11 соединен с мачтой 3 забойной ходовой платформы 1 подъемно-тяговым канатом 12, огибающим блок 7 несущего каната 6 забойной ходовой платформы 1, а с мачтой 4 отвальной ходовой платформы 2 подъемно-тяговым канатом 13, огибающим блок 9 несущего каната 8 отвальной ходовой платформы 2.

Высота мачты 3 забойной ходовой платформы 1 меньше высоты мачты 4 отвальной ходовой платформы 2 в 1,2-2,1 раза.

Пределы значений соотношения высоты мачт 4 и 3 отвальной и забойной ходовых платформы 2 и 1 являются оптимальными, так как в пределах (1,2-2,1 раза) обеспечивается наименьший вес указанных платформ, что дает наименьшие удельные давления на грунт, возможность работы агрегата в более слабых породах, расширение технологических возможностей агрегата и достижение технического результата.

Указанные пределы (1,2-2,1 раза) установлены для наиболее распространенных сложных горно-геологических условий, в которых предусматривается эксплуатация агрегата. Высота уступа от 10 до 55 м. Ширина обрабатываемой заходки от 30 до 50 м. Емкость ковша от 20 до 100 м³.

При определении рассматриваемых пределов (1,2-2,1 раза) отвальную ходовую платформу 2 размещали от верхней бровки внутреннего отвала 14 на расстоянии, равном сумме ширины призмы возможного обрушения и ширины обрабатываемой заходки. Забойную ходовую платформу размещали от верхней бровки вскрышного уступа 15 на расстоянии, равном только ширине призмы возможного обрушения. Расстояние от верхней бровки внутреннего отвала 14 до блока 9 при разгрузке ковша и от верхней бровки вскрышного уступа 15 до блока 7 при оборке верхней бровки принималось, исходя из параметров ковша 11 в совокупности с его подвеской.

Изложенный характер размещения элементов агрегата обеспечивает уменьшение высоты мачты 3 забойной ходовой платформы 1 в сравнении с высотой мачты 4 отвальной ходовой платформы 2 при всех значениях высоты уступа, ширины отрабатываемой заходки и емкости ковша. При этом наименьшее значение предела 1,2 соответствует высоте уступа 55 м, ширине отрабатываемой заходки 30 м при всех значениях емкости ковша. Наибольшее значение предела 2,1 соответствует высоте уступа 10 м, ширине отрабатываемой заходки 60 м при всех значениях емкости ковша.

В рассматриваемых пределах (1,2-2,1 раза) обеспечивается работоспособность агрегата и достижение технического результата при мачтах минимально-необходимой высоты, соответствующих горно-геологическим условиям.

Уменьшение указанного предела значений менее 1,2 возможно за счет увеличения высоты мачты 3 забойной ходовой платформы 1. В этом случае возрастает вес забойной ходовой платформы 1, что приводит к увеличению удельного давления на грунт и исключению возможности использования агрегата в более слабых породах. В результате не достигается технический результат расширение технологических возможностей агрегата.

Уменьшение рассматриваемого предела значений (1,2-2,1) менее 1,2 возможно и за счет уменьшения высоты мачты 4 отвальной ходовой платформы 2. В этом случае происходит сокращение высот разгрузки ковша 11 требуемого значения на отвале 14 до технически невозможной. В результате агрегат становится неработоспособным, и, как следствие, технический результат расширение технологических возможностей не достигается.

Увеличение рассматриваемого предела значений (1,2-2,1) более 2,1 возможно за счет уменьшения высоты мачты 3 забойной ходовой платформы 1. В этом случае происходит сокращение расстояния между рабочей площадкой вскрышного уступа 15 и блоком 7 несущего каната 6 забойной ходовой платформы 1 при оборке верхней бровки вскрышного уступа 15 требуемого значения до расстояния, при котором оборка верхней бровки откоса вскрышного уступа становится технически невозможной. В результате агрегат становится неработоспособным, и, как следствие, технический результат-расширение технологических возможностей не достигается.

Увеличение рассматриваемого предела значений (1,2-2,1) более 2,1 возможно и за счет увеличения высоты мачты 4 отвальной ходовой платформы 2. В этом случае возрастает вес отвальной ходовой платформы 2, что приводит к увеличению удельного давления на грунт и исключению возможности использования агрегата в более слабых породах. В результате не достигается технический результат расширение технологических возможностей агрегата.

Днище ковша 11 выполнено V-образной формы с углом α между двумя половинами днища 17, равным 130-150^о.

Пределы значений угла α являются оптимальными, так как обеспечивают наибольшее наполнение ковша при черпании. При этом для связных пород угол α составляет 130^о, для связно-сыпучих пород 140^о, а для сыпучих 150^о. Для каждого вида пород (связных, связно-сыпучих и сыпучих) указанные значения углов α являются оптимальными. При отклонении от оптимального значения угла α в ту или другую сторону будет снижаться наполнение ковша.

В результате при угле α между двумя половинами днища 17 в пределах 130-150^о происходит наибольшее наполнение ковша 11 при черпании, что увеличивает производительность агрегата.

При значении угла α более 150^о для сыпучих пород и менее 130^о для связных пород наполнение ковша 11 при черпании уменьшается, что снижает производительность агрегата.

Агрегат для бестранспортной системы разработки работает следующим образом.

Забойную ходовую платформу 1 устанавливают на вскрышном уступе 15 на расстоянии от верхней бровки этого уступа, исключающем обрушение уступа под воздействием нагрузки от забойной ходовой неповоротной платформы 1. Отвальную ходовую платформу 2 устанавливают на внутреннем отвале 14 на расстоянии от верхней бровки этого отвала, исключающем обрушение отвала под воздействием нагрузки от отвальной ходовой платформы 2.

Забойная ходовая платформа 1 перемещается вдоль вскрышного уступа 15. Отвальная ходовая платформа 2 перемещается вдоль верхней бровки внутреннего отвала 14. При этом экскавируется взорванная порода 18, перемещается и складируется в отвал в пределах контура 19-20-21.

Перемещением несущих 6 и 8 и подъемно-тяговых канатов 12 и 13 ковш 11 опускают к месту черпания породы. При этом ковш 11 отпускают зубьями вниз. Вместе с канатами опускаются блоки 7 и 9.

При установке ковша 11 на поверхности породы и перемещении ковша 11 в процессе черпания в сторону забойной ходовой платформы 1 (фиг. 3) натягивают подъемно-тяговой канат 12 забойной ходовой платформы 1. При перемещении ковша 11 в процессе черпания в сторону отвальной платформы 2 натягивают подъемно-тяговый канат 13 отвальной ходовой платформы 2.

После заполнения ковша 11 породой действием несущих канатов 6 и 8 и подъемно-тяговых канатов 12 и 13 груженный ковш 11 отрывают от места черпания и перемещают в сторону внутреннего отвала к месту разгрузки.

При разработке пласта полезного ископаемого после зачерпывания ковш 11 разгружают в транспортное средство, расположенное на почве пласта полезного ископаемого.

При оборке откоса вскрышного уступа 15 (фиг. 4) ковш 11 опускают к основанию откоса вскрышного уступа 15, а блок 7 несущего каната 6 забойной ходовой неповоротной платформы 1 устанавливают над верхней бровкой вскрышного уступа 15. Ковш 11 перемещают по поверхности откоса вскрышного уступа 15 вверх путем натяжения подъемно-тягового каната 12 забойной ходовой платформы 1. Угол внедрения регулируют подъемно-тяговым канатом 13 отвальной ходовой неповоротной платформы 2.

В процессе перемещения ковша 11 происходит отделение склонных к падению кусков породы от поверхности откоса вскрышного уступа 15, часть из которых скатывается вниз, а часть остается в ковше 11.

При ведении вскрышных работ по бестранспортной системе разработки черпание породы производят в основном путем перемещения ковша 11 в направлении отвальной ходовой платформы 2.

В результате часть породы перемещается во внутренний отвал в процессе черпания. Этот объем составляет 8-10% от общего объема вскрыши, что увеличивает производительность агрегата.

При выемке полезного ископаемого, например пологозалегающего угольного пласта, черпание производят путем перемещения ковша 11 как к забойной, так и к отвальной ходовым неповоротным платформам 1 и 2. В результате сокращаются потери полезного ископаемого в районе нижней бровки внутреннего отвала 14.

Агрегат для бестранспортной системы разработки относится к горной промышленности и может быть использован при открытой разработке месторождений полезных ископаемых по бестранспортной ситеме в сложных горно-геологических условиях. Агрегат состоит из забойной и отвальной ходовых неповоротных платформ с мачтами, соединенными между собой несущим канатом, и двустороннего ковша. Для расширения технологических возможностей агрегата и повышения его производительности высота мачты забойной ходовой платформы в 1,2 - 2,1 раза меньше высоты мачты отвальной ходовой платформы. Каждая мачта связана с ковшом посредством подъемно-тягового каната, огабающего соответствующий блок, закрепленный на несущем канате, а блоки соединены посредством связи. Днище ковша выполнено V-образной формы, а угол между плоскостями, образующими днище, состовляет 130 - 150°. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. АГРЕГАТ ДЛЯ БЕСТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ, включающий забойную и отвальную ходовые платформы с мачтами различной высоты, соединенные несущим канатом, и двусторонний ковш, отличающийся тем, что высота мачты забойной ходовой платформы в 1,2 2,1 раза меньше высоты мачты отвальной ходовой платформы, при этом каждая мачта связана с ковшом посредством подъемно-тягового каната, огибающего соответствующий блок, закрепленный на несущем канате, а блоки соединены посредством связи. 2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что днище ковша выполнено V-образной формы и угол между плоскостями, образующими днище, составляет 130 150^o.