3. Выемка и погрузка полезных ископаемых

Выемка и погрузка горных пород являются основными процессам технологии добычи полезных ископаемых открытым способом. От выбора выемочно-погрузочных машин и их соответствия условиям добычи зависят основные технико-экономические показатели работы карьера.

Для выемки и погрузки горных пород применяют машины циклического действия - одноковшовые экскаваторы и фронтальные погрузчики. Чаще используют экскаваторно-автомобильные комплексы (ЭАК). Различают экскаваторы строительные (универсальные), карьерные и вскрышные. Характеристики экскаваторов приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Технические характеристики экскаваторов

Тип экскаватора	Вместимость ковша, м^3	Радиус черпания, м	Высота черпания, м	Радиус разгрузки, м	Время цикла, с
ЭКГ-5А	5	14,5	10,3	12,6	23
ЭКГ-8И	8	18,4	13,5	16,3	26
ЭКГ-2,5	12,5	22,6	15,6	20,0	28
ЭКГ-15	15	22,5	15,6	19,9	28
ЭКГ-20	20	21,6	17,9	19,4	28
ЭКГ-26	26	23,5	19,6	22,0	32
ЭГ-8	8	13,0	13,0	11,0	26
ЭГ-10	10	14,0	14,0	12,0	26
ЭГ-12	12	15,0	14,0	14,0	28
ЭГ-15	15	16,0	16,0	15,0	28
ЭГ-20	20	21,0	18,0	18,0	30
ЭГ-40	40	23,0	20,0	20,0	33
ИН-801	8,4	13,0	13,7	13,7	26
РС-1500	8,5	13,0	13,7	13,7	26
М-3560	11,5	14,0	14,3	14,3	28
РН-75	7,6	12,1	12,8	12,8	25
Р-991	7,5	13,6	14,9	14,9	24

Строительные экскаваторы выпускаются с ковшами от 0,5 до 2,0 м³. Они применяются на больших карьерах строительных материалов. Карьерные экскаваторы оснащаются ковшами от 2,5 до 20 м³ и более.

Применяются для погрузки пород любой крепости. Вскрышные экскаваторы оснащаются ковшами емкостью от 6 до 100 м³. Используются в основном для разработки мягких и плотных горных пород, перемещения их в отвалы.

Рабочее место экскаватора - забой. Его геометрические размеры зависят от параметров экскаватора и свойств разрабатываемых горных пород. Форма забоя должна обеспечивать максимальную эксплуатационную производительность экскаватора, что достигается за счет установления рациональных размеров забоя и правильного определения места установки экскаватора. Выемка пород производится в торцевом или продольном забое, или забое тупикового типа.

Наиболее эффективна выемка горных пород экскаваторами в торцевых забоях при сквозных заходках. В этом случае обеспечивается максимальная производительность, так как средний угол поворота стрелы экскаватора при погрузке не превышает 90°. При выемке в продольном забое средний угол составляет (120° -140°), и необходимы частые передвижения экскаватора из-за малой ширины забоя. Применение тупиковых заходок характерно при раскрытии траншей с нижней погрузкой. Тогда средний угол поворота стрелы экскаватора возрастает до 180°, что увеличивает время выполнения обменных операций.

В данном проекте принимаем торцевую схему забоя. Схема забоя принципиально влияет на производительность экскаваторного комплекса.

Рисунок 2 – Торцевая схема забоя

Далее выбираем схему подачи под погрузку автосамосвала

Рисунок 1-Схема с тупиковым разворотом автосамосвала внутри забоя

Высота забоя (уступа карьера) не должна превышать максимальной высоты черпания для данного типа экскаватора. В то же время минимальная высота забоя должна обеспечивать наполнение ковша за одно черпание. Ширина забоев зависит от рабочих размеров экскаватора и вида карьерного транспорта. При использовании автотранспорта применяются как сквозные продольные, так и поперечные заходки, которые могут быть нормальными, узкими и широкими. Ширина торцового забоя с тупиковой заходкой принимается равной двум радиусам черпания экскаватора. Установленную ширину забоя проверяют и уточняют по условиям размещения транспортного средства под погрузкой.

В зависимости от типа разрабатываемых пород производительность экскаваторов на этапе предварительных расчетов принимается по данным таблицы 3, в которой дана производительность экскаваторов за восьмичасовую рабочую смену при погрузке на автомобильный транспорт. Условия работы горнодобывающих предприятий не являются постоянными и непрерывно усложняются в течение всего периода разработки месторождения. Основным фактором, влияющим на условия перевозки горной массы, является переход на более глубокие горизонты выработки, что требует дополнительного развития транспортных коммуникаций и, в конечном счете, также сказывается на производительности экскаваторов.

Таблица 3 – Сменная производительность экскаваторов, м³

Вместимость ковша, м^3	Породы
	Рыхлые	Полускальные	Скальные
2,5	1250	1000	850
4,6	2150	1650	1400
5,0	2400	1750	1500
6,3	3000	2200	1850
8,0	3400	2600	2200
10,0	4200	3100	2700
12,5	5000	3900	3300
15,0	6000	4650	3950
20,0	7700	6300	5500

Ёмкость ковша экскаватора ориентировочно принимается из расчёта , что среднетехническая производительность экскаватора с ковшом 10 м³ составляет 5 млн.т/год.

Тогда принимаем экскаватор по таблице 2, ЭКГ-2,5, вместимость ковша которого 12,5 м³, наиболее близкая к среднему, т.к. годовой объём добычи в исходных данных составляет 15,3 млн.т/год.

Годовая производительность экскаватора рассчитывается по формуле:

П^г_э = Т_р * n_см * П_см, м³/год, (5)

Где Т_р - число дней работы карьера в течение года;

n_см – число рабочих смен;

П_см – средняя производительность экскаватора, м³/смена;

П^г_э = 255 * 2 * 5000 = 2 550 000 м³/год

По таблице 1 принимаем тип перевозимого груза:

• Рыхлый < 1,3

• Полускальный =1,3 – 1,4

• Скальный =1,6

Уголь каменный имеет коэффициент разрыхления 1,4, то это полускальный тип породы.

Тогда количество экскаваторов, требуемых для освоения карьера, определяем по формуле:

n_экск =, (6)

где - годовой объём работ, т/год;

Коб – коэффициент объёмной плотности разрыхления пород.

n_экск= = 1,15 = 2 экскаватора;

Полученное количество экскаваторов проверяется на возможность их размещения на дне карьера с учётом их радиуса черпания и требуемой ширины подъездной автомобильной дороги.

Радиус черпания принимается из таблицы 2 по методическим указаниям, равный 22,6 метра.