СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ГОРНО-ДОБЫЧНОГО ЗАБОЯ С МЕРЗЛОЙ И ПЛОХО РАЗРЫХЛЕННОЙ ПОРОДОЙ, СОДЕРЖАЩЕЙ НЕГАБАРИТНЫЕ КУСКИ Российский патент 2024 года по МПК E21C41/26 E02F1/00 E02F3/28 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разработки забоев с мерзлыми и плохо разрыхленными породами, наличием негабаритных кусков породы при добыче полезных ископаемых открытым способом с использованием карьерных экскаваторов.

Известен способ разработки забоя, реализуемый рабочим оборудованием гидравлического экскаватора, включающего закрепленные на рукояти и кинематически связанные ковш, рыхлительный зуб, поворотные рычаги с гидроцилиндром управления и два дисковых ножа. Разрыхление пород забоя осуществляется рыхлительным зубом и дисковыми ножами, после чего отделенная от массива порода зачерпывается ковшом и грузится в средства транспорта или отвал [патент RU № 2358067 C1].

Недостатками известного способа являются высокие удельные затраты энергии на разрыхление породы, необходимость обеспечение высоких усилий для внедрения рыхлительного зуба и дисковых ножей в разрушаемый массив.

Известен способ разработки забоя и проведения вскрышных работ, при котором верхний нарушенный слой грунта вскрывают землеройной машиной, например, экскаватором. Разработку не разрыхленных (скальных или мерзлых) грунтов осуществляют с помощью взрывогенераторной установки с применением жидких взрывчатых смесей, для чего бурят вертикальные шпуры любым известным инструментом. Дробление не разрыхленного (скального или мерзлого) грунта осуществляют последовательным взрыванием единичных зарядов в шпурогенераторном режиме [патент RU №2163320 C1].

Недостатками известного способа являются высокая трудоемкость и необходимость использования комплектов оборудования, состоящих из бурильной машины, взрывогенераторной установки и землеройной машины (экскаватора). Необходимость выполнения последовательных операций с применением комплектов машин негативно сказывается на эксплуатационной производительности используемого оборудования и обусловливает повышение стоимости выполнения буровзрывных и землеройных работ.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному по совокупности признаков является способ разработки горно-добычного забоя с мерзлой и плохо разрыхленной породой, содержащей негабаритные куски, заключающийся в попеременном использовании машин с породоразрушающими органами ударного действия и выемочно-погрузочных машин - одноковшовых экскаваторов. При реализации описывамого способа воздействие на горно-добычной забой осуществляется в два этапа. На первом этапе к забою перемещается горная машина с рабочим оборудованием, содержащим породоразрушающий исполнительный орган ударного действия. Это может быть, например, гидравлический экскаватор, на стреле которого закреплен гидромолот. Или бульдозер с навесным оборудованием в виде гидравлического манипулятора с закрепленным на нем гидромолотом. Мерзлая и плохо разрыхленная порода, негабаритные куски породы разрушаются ударным воздействием гидромолота. После разрыхления некоторого объема породы и разрушения негабаритных кусков (разделки негабаритов) используемая горная машина отгоняется от забоя.

На втором этапе к горно-добычному забою перемещается выемочно-погрузочная машина - одноковшовый карьерный экскаватор. Реализуется зачерпывание разрыхленной горной породы и погрузка ее в средства транспорта или отвал. Описанный способ принят в качестве прототипа [Подэрни, Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых работ: учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1985. - 544 с.].

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого способа, - разработку горно-добычного забоя с мерзлой и плохо разрыхленной породой, содержащей негабаритные куски, осуществляют в два последовательных этапа: разрыхление породы и разрушение негабаритных кусков осуществляют рабочим оборудованием горной машины с исполнительным органом ударного действия; разрыхленную породу зачерпывают и грузят в средства транспорта или отвал посредством одноковшового карьерного экскаватора.

К недостаткам известного способа разработки горно-добычного забоя относятся высокая трудоемкость и низкая производительность. Необходимость попеременного использования двух разных машин при разработке одного горно-добычного забоя обусловливает снижение доли времени их производительной работы при эксплуатации на горнодобывающем предприятии, то есть снижается эксплуатационная производительность используемого оборудования. Увеличивается время выполнения оппераций по перемещению машин, маневровых операций. Снижение производительности карьерного экскаватора побуждает машиниста к нарушению технологии применения данной выемочно-погрузочной машины, что определяет увеличение количества аварийных отказов и ускоренный расход ресурса экскаватора.

Задачей изобретения является реализация способа разработки горно-добычного забоя с мерзлой и плохо разрыхленной породой, содержащей негабаритные куски, позволяющего обеспечить повышение производительности одноковшового карьерного экскаватора, увеличение доли времени его производительной работы в процессе эксплуатации на горнодобывающем предприятии, уменьшение количества случаев нарушения технологии ведения горных работ при экскавации горной массы и вызванных этими нарушениями отказов одноковшовых карьерных экскаваторов.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе разработки горно-добычного забоя с мерзлой и плохо разрыхленной породой, содержащей негабаритные куски, реализуется двухэтапная последовательность действий, при которой разрыхление породы и разрушение негабаритных кусков осуществляют рабочим оборудованием горной машины с исполнительным органом ударного действия, после чего разрыхленную породу зачерпывают и грузят в средства транспорта или отвал посредством одноковшового карьерного экскаватора, согласно изобретению последовательные операции по разрыхлению горной породы, разрушению негабаритных кусков, зачерпыванию и погрузке разрыхленной горной породы в отвал или средства транспорта совмещают в пространстве посредством использования одноковшового карьерного экскаватора с дополнительно установленным рабочим оборудованием с исполнительным органом ударного действия, размещенным в задней части поворотной платформы экскаватора на месте грузов-противовесов или совместно с ними, управление дополнительно установленным рабочим оборудованием с исполнительным органом ударного действия осуществляют из кабины экскаватора на основании визуализированной на мониторе машиниста информации с камеры наружного наблюдения.

В предпочтительном варианте выполнения способа в качестве дополнительного рабочего оборудования одноковшового карьерного экскаватора применяют гидравлический манипулятор с гидромолотом.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа, - совмещают в пространстве последовательные операции по разрыхлению горной породы, разрушению негабаритных кусков и погрузке разрыхленной горной породы в отвал или средства транспорта посредством использования одноковшового карьерного экскаватора с дополнительно установленным рабочим оборудованием с исполнительным органом ударного действия, размещенным в задней части поворотной платформы экскаватора на месте грузов-противовесов или совместно с ними; управление дополнительно установленным рабочим оборудованием с исполнительным органом ударного действия осуществляют из кабины экскаватора на основании визуализированной на мониторе машиниста информации с камеры наружного наблюдения; в качестве дополнительного рабочего оборудования одноковшового карьерного экскаватора применяют гидравлический манипулятор с гидромолотом.

Совмещение в пространстве последовательных операций по разыхлению горной породы, разрушению негабаритных кусков и погрузке разрыхленной горной породы в отвал или средства транспорта посредством использования одноковшового карьерного экскаватора с дополнительно установленным рабочим оборудованием с исполнительным органом ударного действия, например, гидромолотом, позволяет снизить количество маневровых операций, таких как перемещение карьерного экскаватора от забоя и к забою. Указанное положительно скажется на величине эксплуатационной производительности карьерного экскаватора. Возможность обеспечения оперативного и самостоятельного разрыхления плохо взорванной или мерзлой горной породы, а также разрушения негабаритных кусков породы, посредством дополнительного оборудования, установленного на экскаваторе, позволит машинисту соблюдать технологию ведения выемочных работ и не допускать перегрузок приводов и рабочего оборудования экскаватора.

Управление дополнительно установленным рабочим оборудованием с исполнительным органом ударного действия из кабины экскаватора на основании визуализированной на мониторе машиниста экскаватора информации с камеры наружного наблюдения обеспечит сохранение эргономичности рабочего места машиниста экскаватора, обусловит удобство использования дополнительного рабочего оборудования с исполнительным органом ударного действия.

Использование в качестве дополнительного рабочего оборудования одноковшового карьерного экскаватора гидравлического манипулятора с гидромолотом, устанавливаемого в задней части поворотной платформы экскаватора на месте грузов-противовесов или совместно с ними, позволяет обеспечить эффективное и производительное разрыхление породы и разрушение негабаритных кусков. Установка дополнительного оборудования на месте грузов-противовесов или совместно с ними позволит реализовать предлагаемый способ при минимальных конструктивных изменениях поворотных платформ серийно выпускаемых экскаваторов, а также повысить устойчивость экскаватора.

Предлагаемый способ поясняется схемами, представленными на фиг. 1, 2 и 3.

На фиг. 1 показан способ разрыхления горной породы и разрушения негабаритных кусков в добычном забое посредством дополнительного рабочего оборудования экскаватора с использованием исполнительного органа ударного действия.

На фиг. 2 показана работа одноковшового экскаватора по погрузке разрыхленной горной породы. Дополнительное рабочее оборудование с исполнительным органом ударного действия находится в транспортном положении.

На фиг. 3 показано рабочее место машиниста в кабине экскаватора с установленным монитором для визуализации информации о работе дополнительного оборудования с исполнительным органом ударного действия.

Способ (фиг. 1) заключается в установке в задней части поворотной платформы 1 одноковшового карьерного экскаватора 2 дополнительного рабочего оборудования 3 с исполнительным органом ударного действия 4. В предпочтительном варианте выполнения способа в качестве дополнительного рабочего оборудования 3 одноковшового карьерного экскаватора применяется гидравлический манипулятор с гидромолотом, устанавливаемый на месте или совместно с грузами-противовесами 5.

При разрыхлении мерзлой или плохо взорванной породы, разрушении негабаритных кусков экскаватор 2 разворачивается задней частью поворотной платформы 1 к горно-добычному забою 6 и задействует исполнительный орган ударного действия 4, перемещаемый и позиционируемый в пространстве посредством рабочего оборудования 3. Информация о работе исполнительного органа 4 фиксируется посредством камеры наружного наблюдения 7 и визуализируется на мониторе (не показан на фиг. 1) в кабине 8 машиниста экскаватора.

После выполнения операции по разрыхлению горной породы и разрушению негабаритных кусков, поворотная платформа 1 одноковшового карьерного экскаватора разворачивается к горно-добычному забою 6 и задействуется рабочее оборудование 9 для выемки и погрузки разрыхленной горной породы: рукоять 10 и ковш 11 (фиг. 2). При этом дополнительное рабочее оборудование 3 с исполнительным органом ударного действия 4 (например, гидроманипулятор с гидромолотом) складываются в транспортное положение.

Выемочно-погрузочные работы оборудованием 9 ведутся экскаватором 2 до тех пор, пока из забоя 6 не отгружается вся разрыхленная порода. Или до момента, когда возникает необходимость выполнить разрушение негабаритных кусков породы в забое 6. В этом случае экскаватор 2 разворачивается к забою 6 задней частью поворотной платформы 1 и задействует дополнительное рабочее оборудование 3 с исполнительным органом ударного действия 4.

Перемещение одноковшового карьерного экскаватора 2 в пространстве осуществляется посредством ходового оборудования 12 (см. фиг. 1 и 2).

Управление одноковшовым карьерным экскаватором 2 осуществляется из кабины машиниста 8 посредством пульта управления 13 (фиг. 3). Визуализация информации о работе дополнительного рабочего оборудования 3 с исполнительным органом ударного действия 4 осуществляется на мониторе 14. Информация на монитор 14 поступает с камеры наружного наблюдения 7.

Преимуществами предлагаемого способа являются повышение производительности одноковшового карьерного экскаватора при разработке горно-добычных забоев с плохо рахрыхленными и мерзлыми грунтами, негабаритными кусками; увеличение доли времени производительной работы экскаваторов в процессе эксплуатации на горнодобывающих предприятиях; уменьшение количества случаев нарушения технологии ведения горных работ при экскавации горной массы и вызванных этими нарушениями отказов одноковшовых карьерных экскаваторов. Установка дополнительного рабочего оборудования с исполнительным органом ударного действия в задней части поворотной платформы экскаватора на месте грузов-противовесов или совместно с ними обусловит повышение устойчивости экскаватора, позволит реализовать предлагаемый способ с минимальными изменениями в конструкциях поворотных платформ серийно выпускаемых экскаваторов.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разработки забоев с мерзлыми и плохо разрыхленными породами, наличием негабаритных кусков породы при добыче полезных ископаемых открытым способом с использованием карьерных экскаваторов. Способ разработки горно-добычного забоя с мерзлой и плохо разрыхленной породой, содержащей негабаритные куски, включает разрыхление породы и разрушение негабаритных кусков рабочим исполнительным органом ударного действия. После чего зачерпывание и погрузку разрыхленной породы в средства транспорта или отвал посредством ковша. Все операции осуществляют одноковшовым карьерным экскаватором, выполненным с поворотной платформой, на которой с противоположной ковшу стороны на месте грузов-противовесов или совместно с ними размещен гидравлический манипулятор с гидромолотом, управление которым осуществляют из кабины экскаватора на основании визуализированной на мониторе машиниста информации с камеры наружного наблюдения. Техническим результатом является повышение производительности одноковшового карьерного экскаватора, увеличение доли времени его производительной работы в процессе эксплуатации на горнодобывающем предприятии, уменьшение количества случаев нарушения технологии ведения горных работ при экскавации горной массы и вызванных этими нарушениями отказов одноковшовых карьерных экскаваторов. 3 ил.

Способ разработки горно-добычного забоя с мерзлой и плохо разрыхленной породой, содержащей негабаритные куски, включающий разрыхление породы и разрушение негабаритных кусков рабочим исполнительным органом ударного действия, после чего зачерпывание и погрузку разрыхленной породы в средства транспорта или отвал посредством ковша, отличающийся тем, что все операции осуществляют одноковшовым карьерным экскаватором, выполненным с поворотной платформой, на которой с противоположной ковшу стороны на месте грузов-противовесов или совместно с ними размещен гидравлический манипулятор с гидромолотом, управление которым осуществляют из кабины экскаватора на основании визуализированной на мониторе машиниста информации с камеры наружного наблюдения.