misnikov_o_s_tehnologiya_i_kompleksnaya_mehanizaciya_otkryty (1)

51

виях он может быть 0,9…0,95. Увеличивать длину рабочего прохода на некоторую часть длины второго валка нерационально из-за резкого уменьшения коэффициента использования циклового времени.

Уменьшение ширины захвата выполняется смещением уборочной машины или валкователя в ту сторону, где торф уже убран. Тогда машина работает только частью своего рабочего аппарата.

Часовая и сезонная производительность уборочных машин в гектарах и тоннах, а также количество машин рассчитывается так же, как и у валкователя. Округлять результат расчета количества машин следует в большую сторону, учитывая необходимость резерва и низкий коэффициент готовности машин.

Кроме уборки бункерная уборочная машина выполняет операцию по штабелированию кускового торфа.

Основным расчетным параметром штабеля является площадь его поперечного сечения (F шт , м 2 )

			103 q*	n F
	Fшт		ц	ц	,	(2.34)
			γнас	lср

где n ц – число циклов уборки в штабель; F – площадь уборки в штабель,

м2 ; l ср – средняя длина штабеля, м;

для штабеля трапециидального сечения l ср = 0,33 (2 l 1 + l 2 );

для штабеля треугольного сечения l ср = 0,5 (l 1 + l 2 ),

где l 1 и l 2 – длины штабеля внизу и вверху.

	l2 l1	2h	,	(2.35)
		tg α

где h – высота штабеля, м; – угол естественного откоса бортов штабеля ( 38…42 ). Длина штабеля по основанию принимается по технологическим соображениям, но в любом случае между штабелями оставляют противопожарный разрыв размером 5…8 м.

Проверка формы сечения штабеля выполняется по формуле

h Fш tgα .			(2.36)

Если h * меньше или равно высоте разгрузки, то штабель будет треугольного сечения, а если больше, то трапециевидного.

2.5. Виды учета в технологии производства кускового торфа

Учет кускового торфа необходим для определения его фактического количества, а также качественных характеристик. По результатам работ по учету торфяной продукции определяются реальные технологические показатели: количество циклов, цикловой сбор, сезонный сбор на различных площадях. При этом контролируется влажность, зольность, насыпная плотность, количество мелочи и другие показатели.

52

Текущий учет выработки всех машин выполняется по обработанной площади и фактическому цикловому сбору.

Фактический цикловой сбор (q ф ) по картам и площадкам определяют во время стилки, используя весы, рамки и рулетки:

	при использовании рамки qф		10 М р К w			;		(2.37)
					Fр
	при взвешивании части ленты	qф			20 М л Кw		,	(2.38)
					bп

где М р и М л – масса торфа из рамки или на 0,5 м длины ленты, выстилаемой фрезформовочной машиной, кг; F р – внутренняя площадь рамки, м 2 (обычно 0,5 0,5); b п – фактическая ширина поля стилки, на которую приходится одна лента; К w – коэффициент пересчета массы.

bп		Вст	,	(2.39)
		nл

где В ст – фактическая (замеренная) ширина площадки, застланная торфом (машиной или комплектом машин) за смену, м; n л – сосчитанное число лент, выстланных на этой площадке. При определении застланной площадки следует обратить внимание на концы карт, где может быть выявлена неравномерность начала и конца рабочих проходов фрезформовочных машин.

При стилке внаброс пользуются рамками, при стилке лентами взвешивают отрезки лент фиксированной длины. Количество замеров на обработанной за смену площади должно быть не меньше двадцати. Их надо равномерно рассредоточить по всей площади. Влажность и зольность кускового торфа определяются в лаборатории стандартным методом, для чего после каждого взвешивания отбирается проба. Из отобранных проб составляется одна средняя проба общей массой около одного килограмма.

Общее количество выстланного за смену торфа определяют по сред-

нему цикловому сбору (q ф , т/га):
G см = q ф F см ;			(2.40)
qф	qф	;	(2.41)
	n
F см = 10 –4 L ср b п n л ,			(2.42)
где F см – застланная за смену площадь, га;			n – количество определений

циклового сбора на этой площади; L ср – средняя длина стилки, м. Производительность машин по сушке и уборке определяется по фак-

тически обработанной площади и фактическому среднему цикловому сбору на этой площади. Для проверки правильности текущего учета выполняют контрольный учет на 2 % площади.

53

Количество добытого кускового торфа в штабелях определяется при инвентаризации, которую проводят на 1 мая – до начала сезона, чтобы определить остатки, не вывезенные до 1 мая, и на 1 октября – для определения общего количества торфа. При инвентаризации делают обмер половины всех штабелей (через один в шахматном порядке), определяют насыпную плотность и берут пробы на влажность и зольность. Кроме этого определяется содержание мелочи в торфе. Обмер штабелей кускового торфа выполняется так же, как и фрезерного. Количество обмеряемых сечений обычно составляет 4…6. Чем аккуратнее отсыпан штабель, тем меньше может быть измерений сечения. По данным обмера вычисляют среднее

поперечное сечение (F ср , м 2 ) и среднюю длину (L ср , м 2 ) штабеля.
Объем штабеля (V шт ) и его массу (G шт ) находят по формулам
V шт = L ср F ср ;			(2.43)
Gшт	Vшт γ шт (100 wшт )	,	(2.44)
	(100 wу )

где шт – средняя насыпная плотность торфа в штабеле, кг/м 3 . Насыпную плотность и влажность торфа в штабеле определяют с помощью проб, отобранных из полутраншей, которых в каждом контрольном штабеле делают не менее двух. По прямоугольной сетке из полутраншей (с обеих сторон) при помощи мерного ящика объемом 0,1 м 3 отбирают не менее 20 проб для определения насыпной плотности кускового торфа в штабеле:

γшт			М Я		;	(2.45)
			V
		γшт
γшт				,		(2.46)
			n

где М – масса ящика с торфом, кг; Я – масса пустого ящика, кг; V – объем ящика, м 3 ; n – количество проб, отобранных из штабеля. Из каждого штабеля собирается одна большая средняя проба (не менее 20 кг) торфа для определения влажности.

Торф из каждого четного ящика просеивается на сите с ячейками

25 мм для определения количества мелочи (М мел									, %):
		102		G	мел	100 w
М мел								мел		,	(2.47)
				Gт	100 wт

где G мел – масса мелочи в ящике, кг; G т – общая масса торфа в ящике, кг; w мел и w т – влажность отделенной мелочи и средняя влажность торфа, %.

При этом проба на влажность берется из мелочи, отсеянной из каждого ящика и общей массы этой пробы.

Общее количество торфа в штабелях (G об , т)
G об = 2 G шт n шт ,	(2.48)

где n шт – количество обследованных штабелей.

54

3. ПРОИЗВОДСТВО КУСКОВОГО ТОРФА ЭКСКАВАТОРНЫМ СПОСОБОМ

3.1. Общие вопросы технологии

Для добычи торфа экскаваторным способом пригодны в основном низинные безпнистые торфяные месторождения, сложенные из некрошащихся видов торфа, степенью разложения более 15 %. Глубина месторождения после осушения должна составлять не менее 1,5 м.

Осушение выполняется сетью каналов, которые до начала разработки месторождения сбрасывают воду в карьерный канал, а после разработки – в карьер. Карьерные каналы соединяются магистральным, который отводит воду в водоприемник. Особенностью осушительной сети является отсутствие мостов-переездов через картовые каналы.

Выемка торфа может производиться многоковшовым экскаватором (типа МТК-14) путем многократных проходов вдоль карьера с разработкой залежи на всю глубину (или максимальную для экскаватора – 4,5 м) или одноковшовым экскаватором (типа МТП-71 А). Карьер, образованный за один проход, называется рабочим карьером. При последующих проходах он расширяется, превращаясь в сплошной по всей территории месторождения.

Высушенный торф, как и в фрезформовочном способе производства, складируется и хранится в штабелях, расположенных на полях сушки или на специально отведенных площадках. Если торф складируется на полях сушки, штабеля располагаются в 20 м от застилаемой части карт на противоположной от карьера стороне полей стилки. В этом случае штабель формируется на каждой карте (рис. 18).

Рис. 18. Примерная схема технологической площадки при добыче кускового торфа экскаваторным способом: 1 – экскаватор; 2 – стилочная машина; 3 – картовый канал; 4 – торфяные ленты на поле сушки; 5 – штабель; 6 – подъездные пути к штабелям (автомобильный или железнодорожный)

55

Добыча торфа ведется из односторонних или двухсторонних карьеров. При сравнительно небольших объемах производства или в тех случаях, когда невозможна двухсторонняя разработка, проектируется односторонний карьер. Двухсторонняя разработка невозможна, если с одной стороны карьера нельзя расположить поля стилки.

На одностороннем карьере экскаваторы работают с одной стороны. После прохода вдоль карьера они холостым ходом возвращаются в исходное положение к началу карьера. На двухстороннем карьере экскаваторы работают с обеих сторон, совершая рабочий проход по кругу без холостых переездов. При проектировании двухсторонних карьеров учитывается равномерность запасов торфяного сырья во всех его частях. Применение двухсторонних карьеров позволяет интенсифицировать эксплуатацию торфяного месторождения, что особенно важно при больших объемах производства.

Обычно на торфяном месторождении проектируется несколько карьеров. Схема их расположения зависит от формы месторождения, глубины торфяной залежи, величины и направления уклона поверхности и дна массива. При большой площади и простой конфигурации оси карьеров располагают параллельно и их направление совпадает с общим уклоном торфяной залежи.

При сложной конфигурации торфяного месторождения карьеры могут располагаться в различных направлениях (быть параллельными, перпендикулярными, Т-образными, зигзагообразными) и разрабатываться в одностороннем и двухстороннем направлениях.

3.2. Экскавация залежи и переработка торфомассы

Разработка залежи и механическое диспергирование торфомассы осуществляется экскаватором МТК-14, экскавирующим устройством которого является многоковшовая рама, перерабатывающим – пресс системы инженера Рогова. Ковшовая рама, совершая плавные повороты на угол до 60 , срезает стружку с поверхности забоя и транспортирует торф в перерабатывающее устройство экскаватора. После переработки торфяная масса попадает в бункер-накопитель, откуда перегружается в стилочную машину. Стилочная машина формует куски и выстилает их вдоль карт лентами.

Экскавация характеризуется глубиной (h к ) и шириной (b к ) карьера, расстоянием от кромки карьера до гусеницы экскаватора (А, м), дальностью межцикловой передвижки экскаватора (L, м), производительностью ковшовой рамы (Q 0 , м 3 /с) и некоторыми другими показателями.

Глубина карьера

h к = (h з – h оч ) К ос – h п с ,

(3.1)

56

где h з – средняя глубина неосушенной залежи, м; h оч и h п с – толщина

очесного и придонного слоев, м (h оч = 0,1 м и h п с = 0,2 м); К ос – коэффициент осадки залежи при осушении.

	К ос		γ	е	100	wе		,	(3.2)
			γ	э	100	wэ

где е и э , w е и w э – плотность и влажность соответственно в естественном и эксплуатируемом состоянии.

Ширина карьера

bк		Vст		К н	nл		,	(3.3)
		hк	Вк	К	п К
						у

V ст – объем бункера стилочной машины, м 3 ; n л – число лент, выстилаемых на карте; В к – ширина карты, м; К н , К п , К у – коэффициенты наполнения бункера уборочной машины, потерь в рабочем сечении карьера и уплотнении торфа при переработке и формовании.

По нормативам средняя влажность разрабатываемого слоя зависит от степени разложения торфа (табл. 7).

Таблица 7. Зависимость влажности разрабатываемого слоя от степени разложения торфа в залежи

Степень разложения, %	Влажность, %
15…20	88
21…30	87,5
31…40	87
40	86

nл	Вк	6,5	(3.4)
		,
		bп

где (В к – 6,5) – ширина ленты, используемая для стилки, м; b п = b м + 0,07 – ширина полосы, на которую выстилается одна лента, м; b м – ширина мундштука, м.

Коэффициент К н обычно принимают равным 0,9. Коэффициент К п определяют по формуле

К п = 0,01 (100 – П – М – Н),

(3.5)

где П, М и Н – потери на пень, мерзлоту и недобор, %.

М	10		2 h
			м	,	(3.6)
			hк

где h м – нормативная средняя глубина промерзания, равная 0,1 м западнее Урала и 0,18 м на Урале и восточнее Урала. Коэффициент уплотнения низинного торфа зависит от степени его разложения. При нормальном осушении он имеет следующие значения (табл. 8).

57

Таблица 8. Зависимость коэффициента уплотнения торфа от степени его разложения

Степень разложения, %	Коэффициент
	уплотнения
15…20	0,84
21…30	0,92
31…40	0,97
40	0,98

Производительность ковшовой рамы определяется параметрами ее работы и рассчитывается по формулам (1.13) и (1.14). Значения коэффициента наполнения ковша, зависящие от глубины карьера, приведены в табл. 9.

Таблица 9. Зависимость коэффициента наполнения ковша от глубины карьера

Глубина карьера, м	Коэффициент К н
1	0,85
2	0,95
3	1,1
4	1,2

Расстояние края гусеницы от кромки карьера (А, м) при максимальной глубине экскавации приведено в табл. 10.

Таблица 10. Зависимость расстояния размещения экскаватора у кромки карьера от глубины карьера

Глубина карьера, м	Расстояние А, м
1,5	8,1
2…2,5	7,5
3…3,5	6,1
4…4,5	4,8

Величина межцикловой передвижки экскаватора при глубине карьера 1,5 м равна 0,67 м. При увеличении глубины карьера до 2,5 м и более она уменьшается до 0,55 м.

Эксплуатационная производительность экскаватора определяется производительностью ковшовой рамы (Q кр ) или пресса (Q пр ):

Q э = Q кр К t или Q э = Q пр К t ,

(3.7)

где К t – коэффициент использования полезного времени машины.

Из двух найденных значений выбирается наименьшее, которое используется в дальнейших расчетах.

Производительность экскаватора за сезон в кубометрах (Q сез ) и тоннах (Р сез ) определяется по формулам

58

Q сез = Q э 16 (Т д – 3);	(3.8)
Р сез = Q сез Р в/с .	(3.9)

Количество экскаваторов определяется исходя из их сезонной производительности и годовой программы производства кускового торфа.

Ширина карьера на всем протяжении должна быть постоянной. Поэтому в формулу расчета подставляется не средняя по карьеру глубина залежи, а средняя из максимальных ее значений, определенная на более глубоких участках длиной около 500 м. При этом не удается обеспечить равномерную загрузку полей при стилке, но обеспечиваются благоприятные условия для работы экскаватора.

Производительность одноковшового экскаватора определяется по формуле (1.10). При таком способе экскавации переработка торфа производится в бункере стилочной машины, специально разработанной для этих целей.

3.3.Стилка кускового торфа при экскаваторном способе его добычи

Вотечественной торфяной промышленности формование и стилку торфа после разработки залежи экскаватором выполняла машина МТК-13. Ее основные узлы (рис. 19): бункер с подвижным дном 1 и заслонкой 2, напорный шнек 3, мундштук 4 и секач 5. Мундштук скользит по поверхности поля стилки и оставляет на ней торфяную ленту, сечение которой по форме и размерам должно соответствовать размеру мундштука. Регулировка подачи массы в шнек выполняется при помощи заслонки. Это позволяет выдерживать нужную скорость истечения торфа из мундштука и избегать наплыва или вытяжки ленты.

Стилочная машина выстилает сформованный торф на картах поля сушки в виде лент. Весь торф из бункера выстилается в одну ленту. Из этого условия определяется длина ленты (l л , м)

lл		Vст К н	,	(3.10)
		f л

где V ст – объем бункера стилочной машины, м 3 ; К н – коэффициент наполнения бункера; f л – площадь сечения выстилаемой ленты, м 2 .

Для комплектования стилочной машины применяются мундштуки различной формы и размера. Чаше всего это трех-, четырех- и пятиручейные мундштуки омегообразного сечения. Основные размеры таких мундштуков и лент приведены в табл. 11.

59

Рис. 19. Схема стилочной машины МТК-13

Эксплуатационная производительность стилочной машины опре-

деляется по формуле
Qст		Vст Кн	Кt	,	(3.11)
		tц

где V ст – объем бункера стилочной машины, м 3 ; t ц – длительность рабочего цикла, с.

Длительность рабочего цикла зависит от сечения установленного на машине мундштука, так как чем оно больше, тем короче лента и, следовательно, меньше t ц .

t ц = t ст + t воз + t всп ;

(3.12)

tст

lл

; tвоз

lл

; t всп = 170 с,

(3.13)

υ

К

υ

К

ст

υ

воз

υ

где t ст – время стилки, с; t воз – время возвращения, с.

60

Таблица 11. Характеристики съемных мундштуков

Число	Сечение	Ширина	Сечение		Объем		Высота
	мундштука,	мундштука,
ручьев			куска, м	2	куска, м	3	куска, м
	м 2	м
3	0,027	0,33	0,009		0,0036		0,095
3	0,036	0,33	0,012		0,0048		0,11
4	0,036	0,435	0,009		0,0036		0,095
4	0,048	0,435	0,012		0,0048		0,11
5	0,05	0,53	0,01		0,004		0,095
5	0,0565	0,53	0,0113		0,0045		0,11

С одним экскаватором работает одна стилочная машина – пока она осуществляет формование и стилку торфяных кусков, экскаватор экскавирует и перерабатывает новую порцию торфомассы.

Для непрерывной работы одноковшового экскаватора необходимо несколько машин. Они рассчитываются исходя из собственной производительности и производительности экскаватора. В связи с тем что одноковшовый экскаватор не может самостоятельно проводить переработку торфомассы, ее механическое диспергирование осуществляется непосредственно в бункере стилочной машины.

Основным отличием стилочных машин такого типа от МТК-13 является специальное перемешивающее устройство, устанавливаемое в бункере, и наличие двух шнеков, которые одновременно выполняют две функции – перерабатывающую и транспортирующую.

Формующее устройство таких машин – десятиручейный мундштук, осуществляющий формование и стилку кусков начальным диаметром

80…100 мм.

3.4. Сушка экскаваторного кускового торфа

Сушка кускового торфа при экскаваторном способе обычно производится на специально подготовленных и осушенных площадях, примыкающих к разрабатываемым карьерам. Осушение этих полей осуществляется картовыми каналами глубиной 1,4…1,6 м и шириной по верху 1…1,2 м. Вода из картовых каналов сбрасывается непосредственно в карьер.

Продолжительность сушки экскаваторного кускового торфа рассчитывается, но для производственных целей она нормирована в зависимости от района расположения торфопредприятия и класса полей сушки (табл. 12).

Таблица 12. Продолжительность сушки экскаваторного кускового торфа

Район расположения	Класс полей сушки
торфопредприятия	1	2	3
Первый и второй	45	50	55
Третий и четвертый	50	55	60