СПОСОБ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ГОРНОЙ МАССЫ В ОТВАЛ КАРЬЕРА Российский патент 2000 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к транспортным процессам открытых горных работ при отвалообразовании в отработанное пространство карьера и, в частности, может быть использовано для засыпки горной породой отработанных пространств или котлованов и оврагов в дорожном строительстве или по экологическим соображениям.

Известен способ транспортирования горной массы, включающей соединение горизонтов направляющим канатом, крепление к нему емкости с аэростатом с возможностью свободного перемещения по нему, загрузку емкости и ее перемещение подъемной силой аэростата, регулируемой весом груженой емкости, разгрузку и возврат емкости. (А.с. СССР N 1776795, E 21 С 41/26, 1990, бюллетень N 43).

Этот способ может быть использован для непосредственного отвалообразования в карьере, однако имеет ограниченные технологические возможности отсыпки горных пород с одной позиции стояния, не обеспечивает полную засыпку карьера, т. к. не может функционировать при углах наклона канатной магистрали менее 5-6,5^o. Кроме того, способ не обладает достаточной надежностью и управляемостью; при сильных ветровых нагрузках может не обеспечить заданную скорость движения вплоть до прекращения движения; низкая скорость при малых углах наклона и заданных параметрах аэростата и транспортной емкости не может быть увеличена.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому способу является способ транспортирования горной массы, включающий соединение горизонтов несущими гибкими связями, крепление к гибким связям с возможностью свободного перемещения по ним емкости с аэростатом, соединенной гибкой (тяговой) связью с другой емкостью с аэростатом, разгрузку и загрузку емкостей на верхнем и нижнем горизонтах при условии, чтобы сумма величин подъемной силы нижнего аэростата и веса груза, загружаемого на верхнем горизонте, превышала сумму величин подъемной силы верхнего аэростата и веса груза, загружаемого на нижнем горизонте. (Патент РФ N 2114308, МПК⁶ E 21 С 41/26, бюллетень N 18, 1998).

Однако при использовании прототипа, рассчитанного на одновременный спуск и подъем горной массы, спускаемая на нижний горизонт горная порода для размещения в выработанном пространстве должна перемещаться в пункты складирования дополнительным транспортом (например, автосамосвалами) или путем переэкскавации из штабеля в пункте разгрузки емкости, что связано с большими затратами. Таким образом, непосредственное отвалообразование в способе технологически ограничено. Кроме того, отсутствие в данном способе приводного воздействия в составе гибкой связи между емкостями не обеспечивает достаточной надежности функционирования.

Основная задача заключается в расширении технологических возможностей способа для непосредственного отвалообразования и полноты засыпки отработанных пространств карьеров, а также в повышении надежности и безопасности функционирования.

Для решении поставленной задачи в способе транспортирования горной массы в отвал карьера, включающем соединение горизонтов несущими гибкими связями с возможностью свободного перемещения по ним емкости с аэростатом, соединенной гибкой связью с другой емкостью с аэростатом, загрузки емкости и ее перемещение подъемной силой аэростата, регулируемой весом груженной емкости, разгрузки и возврата емкости, две несущие гибкие магистрали натягивают из одного погрузочного пункта на верхнем горизонте расходящимися лучами (ветвями) в одной или разных плоскостях к опорным пунктам нижних горизонтов; гибкую тяговую связь между одновременно движущимися по магистралям емкостям с аэростатами осуществляют непосредственно через барабаны лебедки с возможностью установки двигательного или автономного (свободного) режимов движения; загрузку емкости на верхнем горизонте производят одновременно с разгрузкой другой емкости на нижнем горизонте, поддерживая в подвижном транспортном контуре (канатной системе) в автономном режиме функционирования постоянство суммы величин свободной подъемной силы аэростата и веса загружаемого груза, равной величине полезной грузоподъемности транспортной емкости; при углах наклона магистралей менее 5-6,5^o и при работе одной емкости под углом ниже горизонта, а другой - выше горизонта, гибкую связь между емкостями делают бесконечным контуром с помощью блоков, устанавливаемых на опорах, расположенных противоположно погрузочному пункту.

Сущность изобретения состоит, таким образом, в том, что перемещение горной массы для непосредственной отсыпки в выработанное пространство карьера осуществляется маятниковым движением двух емкостей с аэростатами по двум несущим гибким магистралям, натянутым из одного погрузочного пункта, расположенного на верхнем горизонте, расходящимися ветвями (лучами) к опорным пунктам нижних горизонтов; при этом в состав гибкой тяговой связи между одновременно движущимися по магистралям емкостям вводят приводное воздействие от одной лебедки с возможностью установки двигательного или автономного режимов движения; загрузку емкости на верхнем горизонте производят одновременно с разгрузкой другой емкости на нижнем горизонте, поддерживая в подвижной канатной системе постоянство суммы величины свободной подъемной силы аэростатов и веса загружаемого груза, равной величине полезной грузоподъемности транспортной емкости; в определенных условиях работы гибкую тяговую связь между емкостями выполняют замкнутым контуром с помощью блоков нижних горизонтов без изменений приводной части системы тяги.

Способ может быть осуществлен комплексом различных устройств. На фиг.1 (вид сбоку) и фиг. 2 (в плане) изображена принципиальная схема одного из возможных устройств, поясняющая предлагаемый способ при перемещении горной породы с непосредственной отсыпкой в отработанное пространство карьера.

Технологическая система (транспортный комплекс), реализующая предлагаемый способ, включает две несущие транспортные магистрали 1 и 2, каждая из которых содержит аэростаты 3 и 4, соединены с помощью кареток 5 и 6 с транспортными емкостями 7 и 8, при этом каретки 5 и 6 соединены с несущими канатными магистралями 1 и 2 с возможностью свободного перемещения по ним. Магистрали 1 и 2 натянуты с помощью контргрузов 9 через блоки 10, смонтированные на погрузочном пункте 11, установленном на верхнем горизонте 12 карьера. Магистрали растягивают от погрузочного пункта под углом друг к другу в одной или разных наклонных плоскостях на нижние горизонты, где закрепляют на опорных пунктах 13 и 14, которые могут быть выполнены в виде разнообразных якорных устройств или самоходных платформ, пригружаемых горной массой или бетонными блоками. На опорных пунктах монтируют блоки 15 и 16, которые можно использовать в определенных условиях работы для создания между транспортными емкостями гибкой связи замкнутым контуром.

Тяговый канат 17, закрепленный на каретке 6 аэростата 4, проходит через направляющий блок 18 и несущий шкив 19 к барабану 20 лебедки 21 От барабана 22 лебедки 21 тяговый канат проходит через несущий шкив 23, направляющий блок 24 к каретке 5 аэростата 3 и закрепляется на ней. Таким образом, тяговый канат соединен с каретками обоих аэростатов так, что верхнее крайнее положение транспортной емкости 8 (при погрузке) на одной магистрали соответствует нижнему положению транспортной емкости в пункте ее разгрузки в отвал 25 на другой магистрали, при этом его концы, отходящие к пункту погрузки 11 на верхнем горизонте 12 карьера после прохождения через направляющие блоки 18 и 24 и несущие шкивы 19 и 23, закрепляются на барабанах лебедки 21.

В определенных условиях возможно создание замкнутого тягового контура путем соединения кареток 5 и 6 емкостей 7 и 8 канатом через блоки 15 и 16, закрепленные на опорных пунктах 13 и 14. Лебедка 21 является реверсивной, имеет автоматизированные управляемые муфты между барабанами и для соединения с двигателем или генератором (не показаны).

Способ транспортирования горной массы в отвал осуществляется следующим образом. Транспортный цикл начинается с установки одной из гранспортных емкостей, например 8, соединенной с аэростатом 4, у погрузочного пункта 11 на верхнем горизонте 12, при этом другая транспортная емкость 7, ранее нагруженная в этом же погрузочном пункте 11, находится на нижнем горизонте на другой магистрали. Нагружаем транспортную емкость 8 на верхнем горизонте 12 горной массой (породой) и одновременно разгружаем транспортную емкость 7 в отвал 25. После этого в подвижной тяговой канатной системе устанавливается следующее неуравновешенное соотношение величин свободной подъемной силы аэростатов и веса загруженного груза: на каретку 6 действует вес загруженной в транспортную емкость 8 породы величиной E и противоположно направленная вверх свободная подъемная сила аэростата 4 величиной F₀, равная например, F₀ = E/2. Следовательно, на каретке 6 движение вниз создается за счет разных сил E-F₀=E-E/2=E/2. На разгруженную емкость 7 действует свободная подъемная сила аэростата 3 величиной F₀=E/2, направленная вверх и вызывающая движение емкости 7 вверх к разгрузочному пункту.

Таким образом, в тяговом транспортном контуре полная движущая сила возникает от суммы величин свободной подъемной силы обоих аэростатов и веса загруженного груза, равной величине полезной грузоподъемности транспортной емкости E. Поэтому при расторможенной лебедке 21 загруженная транспортная емкость 8 движется по магистрали 1 вниз к отвалу 26 расположенного под магистралью карьера, а разгруженная в отвал 25 транспортная емкость 7 движется по магистрали 2 вверх к погрузочному пункту, так как остальные массы (каретка, сама емкость, собственные веса оболочек аэростатов и их крепления и т. д. ) уравновешены. Движение происходит без подвода энергии от лебедок. При этом возможна частичная регенерация энергии в электрическую при соединении барабанов лебедки к генератору. Один конец тягового каната 17 сматывается с барабана 20 лебедки.

Как только транспортная емкость 7 достигнет крайнего верхнего положения, а емкость 8 - нижнего положения у пункта разгрузки, осуществляется погрузка емкости у погрузочного пункта и одновременно - разгрузка емкости в отвал карьера. Затем циклы повторяются. Если одна магистраль должна работать при большом угле наклона к нижнему горизонту, а другая под малым (менее 5-6,5^oC) углом либо горизонтально или на подъем (для засыпки верхней части карьера "с шапкой"), создается замкнутый тяговый контур с помощью соединения кареток 5 и 6 емкостей 7 и 8 канатом через блоки 15 и 16, закрепленные на опорных пунктах 13 и 14. В этом случае маятниковое движение транспортных емкостей осуществляется при дополнительном включении лебедки 21 в двигательный режим. При этом структура приводной части системы не меняется. Регулирование пункта разгрузки емкости на магистрали в отвал осуществляется достаточно просто: при крайнем верхнем положении одной из емкостей связанный с нею барабан лебедки затормаживается, а другой барабан включается на подъем (подтягивание) второй емкости до нужного пункта разгрузки. После этого система включается в работу, как описано выше.

По сравнению с прототипом, предлагаемый способ обеспечивает более эффективное непосредственное отвалообразование горной породы в карьер и полноту засыпки выработанного пространства без дополнительного транспорта или переэкскавации, т. е. с минимальными затратами. При этом структура приводного воздействия и тягового контура обеспечивает повышение надежности и безопасности способа.

Способ относится к транспортным процессам открытых горных работ при отвалообразовании в отработанное пространство карьера и может быть использован для засыпки горной породой отработанных карьеров и оврагов в дорожном строительстве. Способ включает соединение горизонтов несущими гибкими связями, например канатами, крепление к ним с возможностью свободного скольжения емкости с аэростатом, соединенной с другой емкостью с аэростатом, загрузку емкости и ее перемещение подъемной силой аэростата, разгрузку и возврат емкости, две несущие гибкие магистрали натягивают из одного погрузочного пункта на верхнем горизонте расходящимися ветвями к опорным пунктам нижних горизонтов, а гибкую тяговую связь между одновременно движущимися по магистралям емкостями осуществляют непосредственно через барабаны одной лебедки с возможностью свободного (автономного) или двигательного режимов движения. При этом загрузку емкости на верхнем горизонте производят одновременно с разгрузкой другой емкости на нижнем горизонте, поддерживая в подвижном транспортном контуре (канатной системе) в автономном режиме функционирования постоянство суммы величин свободной подъемной силы аэростатов и веса загружаемого груза, равной величине полезной грузоподъемности транспортной емкости. При работе одной магистрали под углом ниже горизонта, а другой - выше горизонта, а также при углах наклона магистралей менее 5-6,5° гибкую связь между емкостями делают замкнутым контуром, используя блоки опорных пунктов. Предлагаемый способ обеспечивает более эффективное отвалообразование горной породы в карьер и полноту засыпки выработанного пространства без дополнительного транспорта. При этом структура приводного воздействия и тягового контура обеспечивает повышение надежности и безопасности, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ транспортирования горной массы в отвал карьера, включающий соединение горизонтов несущими гибкими связями, крепление к гибким связям с возможностью свободного перемещения по ним емкости с аэростатом, соединенной гибкой связью с другой емкостью с аэростатом, загрузку емкости и ее перемещение подъемной силой аэростата, регулируемой весом груженой емкости, разгрузку и возврат емкости, отличающийся тем, что две несущие гибкие магистрали натягивают из одного погрузочного пункта на верхнем горизонте расходящимися лучами (ветвями) в одной или разных плоскостях к опорным пунктам нижних горизонтов, а гибкую тяговую связь между одновременно движущимися по магистралям емкостями с аэростатами осуществляют непосредственно через барабаны одной лебедки с возможностью установки двигательного или автономного (свободного) режимов движения, при этом загрузку емкости на верхнем горизонте производят одновременно с разгрузкой другой емкости на нижнем горизонте, поддерживая в подвижном транспортном контуре (канатной системе) в автономном режиме функционирования постоянство суммы величин свободной подъемной силы аэростатов и веса загружаемого груза, равной величине полезной грузоподъемности транспортной емкости. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при работе одной ветви (магистрали) под углом ниже горизонта, а другой - выше горизонта, а также при углах наклона магистралей менее 5 - 6,5^o гибкую связь между емкостями делают замкнутым контуром с помощью блоков, устанавливаемых на опорах, противоположных погрузочному пункту.