СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ Российский патент 1996 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к открытой разработке полезных ископаемых и может использоваться для строительно-монтажных, транспортных и специальных, например аварийных, работ, в зонах повышенной радиации и т.д.

Известны способы ведения открытых горных работ (ОГР), включающие выемку, перемещение, разгрузку горных пород и полезных ископаемых и отвалообразование и планировку пород с помощью рабочих органов с опорой на грунт.

Недостатками известных способов является значительная энерго- и фондоемкость горных работ, обусловленная ограниченностью линейных размеров выемочно-погрузочной техники (драглайнов, мехлопат, позpузчиков и т.п.) и объемов ее и транспортных емкостей при необходимости перемещения пород и полезных ископаемых на большие расстояния, что предопределяет наличие крупного парка выемочно-погрузочных и транспортных машин и соответственно большую стоимость фондов и большой расход различных видов энергии.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ ведения открытых горных работ, включающий выемку горной массы и загрузку ею транспортной емкости, имеющей фиксированную точку подвески, перемещение загруженной транспортной емкости по траектории к месту разгрузки изменением положения ее гибких связей с лебедками, разгрузку и возврат ее к месту загрузки.

Однако данный известный способ имеет следующие недостатки: небольшие расстояния перемещения груза и значительную фондо- и энергоемкость работ.

Параметры перемещения груза в пространстве в вертикальном и горизонтальном направлениях ограничены малыми величинами, необходимыми для сопряжения деталей монтируемой конструкции. Наличие вертолета и непрерывная работа его двигателя в процессе монтажа обусловливает существенную стоимость основных фондов и значительный расход горючего. Перемещения рабочего органа в горизонтальном направлении осуществляются только принудительно, с затратами электроэнергии на работу двигателей лебедок.

Целью изобретения является повышение эффективности горных работ за счет снижения их фондо- и энергоемкости.

Цель достигается тем, что в точку подвески транспортной емкости фиксируют на аэроопоре, выполненной в виде газонаполненной емкости, перемещение от места загрузки начинают по квазигоризонтальной траектории силой гравитации, затем по маятниковой траектории первоначально силой гравитации до прохождения мертвой точки, а затем силой инерции, после чего транспортную емкость подтягивают к месту разгрузки по квазигоризонтальной траектории, при этом возврат транспортной емкости к месту загрузки осуществляют в указанной последовательности, а изменением длины гибких связей транспортной емкости с лебедками и аэроопорой планируют отсыпанную горную массу.

На фиг.1 представлена схема ведения открытых горных работ по заявляемому способу; на фиг.2 узел I на фиг.1; на фиг.3 зоны и траектория движения рабочего органа.

Устройство для осуществления способа состоит из аэроопоры (АО) в виде газонаполненной секционной емкости 1, зафиксированной в тропосфере посредством гибких элементов 2 на якорных лебедках 3, установленных на рабочей площадке 4 карьера и на рабочей площадке 5 отвала 6. На АО 1 посредством подвески 7 закреплен блок 8, через который перекинута грузонесущая гибкая связь 9, один конец которой соединен с подъемной наземной лебедкой 10, установленной на рабочей площадке 4 карьера, а другой с вертикальным коромыслом 11, закрепленным на рабочем органе 12, выполненном в виде транспортной емкости. К горизонтальному коромыслу 13, жестко закрепленному на рабочем органе 12, присоединены тяговая гибкая связь 14 рабочего органа 12 с тяговой лебедкой 15 на рабочей площадке 5 отвала 6 и возвратная гибкая связь 16 рабочего органа 12 с возвратной лебедкой 17, установленной в карьере.

Способ заключается в следующем.

Рабочий орган 12, выполненный в виде транспортной емкости, устанавливают на рабочей площадке 18 и выемочно-погрузочной машиной 19, например экскаватором, загружают его породами или полезными ископаемыми, отрабатываемыми в забое 20, после чего рабочий орган 12 перемещают от забоя 20 к пункту разгрузки, например, к откосу 21 отвала 6 (см.фиг.1), по сложной траектории движения cdefg (см.фиг.3) с помощью фиксированной в тропосфере АО 1, выполненной в виде секционной газонаполненной емкости (фиг.1). Перемещение рабочего органа 12 от забоя 20 начинают натяжением посредством наземной лебедки 10 грузонесущей гибкой связи 9 рабочего органа 12 с АО 1 через блок 8 и подвеску 7, при этом уменьшают длину гибкой связи 9, наматывая ее на лебедку 10, и тем самым поднимают рабочий орган 12 над рабочей площадкой 18 и обеспечивают возможность его перемещения силой гравитации. При этом прослабляют возвратную гибкую связь 16 рабочего органа 12 с возвратной лебедкой 17 путем ее разматывания с барабана лебедки и одновременно выбирают тяговую гибкую связь 14 рабочего органа 12 с тяговой лебедкой 15 наматыванием ее на барабан. После страгивания с места загрузки рабочего органа 12 наматывают на барабан наземной лебедки 10 один конец гибкой связи 9 и тем самым через блок 8 уменьшают длину гибкой связи 9 с АО 1 от величины ее отрезка bc до величины отрезка bd и силой гравитации перемещают рабочий орган по квазигоризонтальной траектории cd от точки с до точки d (см.фиг.3), затем лебедку 10 затормаживают и далее силой гравитации перемещают рабочий орган по маятниковой траектории между точками d и е до вертикальной плоскости блока 8 АО 1 bc при постоянной для данной зоны движения длине гибкой связи 9 (bd=be). Затем рабочий орган 12 перемещают по траектории маятника ef длиной be с осью на блоке 8 силой инерции до линии bf (см.фиг.3) и при этом прослабляют возвратную гибкую связь 16 и сматывают тяговую связь 14. Прослабление связи 14 может осуществляться в двух режимах: при отсоединенном от электродвигателя расторможенном барабане лебедки 17, при этом инерция рабочего органа реализуется максимально, или без отсоединения барабана от электродвигателя лебедки и в этом случае двигатель работает в режиме рекуперации, увеличивая торможение движения рабочего органа и уменьшая возможность инерционного перемещения, в этом случае линия bf будет ближе к be, чем в первом случае, частично превращая при этом энергию гравитации и инерции в электрическую, с отдачей ее в сеть для использования при последующей работе лебедок 10,15 и 17. При уравновешивании в точке be силы инерции движения рабочего органа 12 силами сопротивления (гравитация обратного направления к линии be, трения в подшипниках оси лебедки, момента сил на барабане лебедки, веса возвратной гибкой связи, ветра и др.) силой тяги лебедки 15, передаваемой рабочему органу 12 через тяговую гибкую связь 14, его подтягивают при расторможении лебедки 17 по квазигоризонтальной траектории fg к пункту разгрузки, например к откосу 21 отвала 6, и одновременно с этим удлиняют гибкую связь от величины отрезка fg до величины bg с АО 1 прослаблением ее наземной лебедкой 10 (см. фиг. 3). Разработка рабочего органа 12 осуществляется натяжением лебедкой 15 тягового каната 14, соединенного с горизонтальным коромыслом 13, жестко закрепленным на органе 12, которое при растяжке на гибких связях 14 и 9 занимает положение, близкое к вертикали (см.фиг.2), (а вертикальное коромысло 11 подвески органа 12 на связи 9 занимает квазигоризонтальное положение), при этом возвратная связь 16 занимает положение 22 (см.фиг.1), а рабочий орган 12 опрокидывается и порода (или полезное ископаемое) высыпается в пункт разгрузки.

Возврат порожнего рабочего органа 12 из пункта разгрузки, например от отвала 6 к забою 20, осуществляют в той же последовательности движения: сначала силой гравитации по квазигоризонтальной траектории gf с уменьшением наземной лебедкой 10 длины гибкой связи 9 от величины bg до gf, затем силой гравитации по маятниковой траектории fe до вертикальной плоскости be блока 8 АО 1, затем перемещают орган 12 по траектории маятника ed силой инерции, после чего лебедкой 17 его подтягивают к забою 20 по квазигоризонтальной траектории и при этом удлиняют лебедкой 10 гибкую связь 9 рабочего органа 12 через блок 8 и подвеску 7 с АО 1 от величины bd до величины bc и устанавливают орган 12 на рабочую площадку 18 для погрузки. В процессе возвратного перемещения порожнего органа 12 от отвала 6 к забою 20 по траектории gfedc лебедку 15 растормаживают и в режиме рекуперации или отсоединения двигателя лебедки 15 прослабляют гибкую связь 14 до положения 23 и лебедкой 17 выбирают прослабление связи 16. По мере подвигания экскаватора 19 вдоль уступа 24 якорные лебедки 3 (которые могут быть закреплены на рабочей площадке 4 неподвижно, или установлены, например, на самоходных машинах) и возвратную лебедку 17 и тяговую перемещают соответственно вслед за подвиганием забоя вдоль уступа 24 и откоса 21 отвала 6. Высоту фиксирования АО 1 в тропосфере и соответственно длину маятника be и период его колебания регулируют якорными лебедками 3 путем натяжения или прослабления гибких элементов 2. При необходимости, например, ремонта АО 1, или подвески 7, или блока 8 лебедками 3 опускают АО 1 и путем натяжения и прослабления гибких элементов 2 подтягивают АО 1 к рабочей площадке 4 карьера или 5 отвала 6.

По мере отсыпки отвала 6 якорную лебедку 3 и тяговую 15 временно перемещают по рабочей площадке 5 вглубь него и путем подтягивания рабочего органа 12 к лебедке 15 и возврата его силой гравитации до откоса 21 отвала 6 по квазигоризонтальной траектории, достигаемой изменением лебедкой 10 длины гибкой связи 9, поверхность 5 отвала 6 планируют рабочим органом 12 в виде емкости, или, например, ковша, волокуши и т.п. а при необходимости планировку отвала 6 осуществляют с помощью лебедки 17.

Использование: изобретение относится к области открытых горных работ. Сущность изобретения: способ включает выемку горной массы и загрузку ею транспортной емкости. Последняя имеет фиксированную точку подвески, которую фиксируют на аэроопоре в виде газонаполненной емкости. Осуществяют перемещение загруженной транспортной емкости от места загрузки по квазигоризонтальной траектории силой гравитации, затем по маятниковой траектории первоначально силой гравитации до прохождения мертвой точки, а затем силой инерции. После этого транспортную емкость подтягивают к месту разгрузки по квазигоризонтальной траектории. 3 ил.

СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ, включающий выемку горной массы и загрузку ею транспортной емкости, имеющей фиксированную точку подвески, перемещение загруженной транспортной емкости по траектории к месту разгрузки изменением положения ее гибких связей с лебедками, разгрузку и возврат ее к месту загрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности горных работ за счет снижения энергоемкости при перемещении, точку подвески транспортной емкости фиксируют на аэроопоре, выполненной в виде газонаполненной емкости, перемещение от места загрузки начинают по квазигоризонтальной траектории силой гравитации, затем по маятниковой траектории первоначально силой гравитации до прохождения мертвой точки, а затем силой инерции, после чего транспортную емкость подтягивают к месту разгрузки по квазигоризонтальной траектории, при этом возврат транспортной емкости к месту загрузки осуществляют в указанной последовательности, а изменением длины гибких связей транспортной емкости с лебедками и аэроопорой планируют отсыпанную горную массу.