Использование роторных экскаваторов на угольных разрезах

На угольных разрезах России роторные экскаваторы в основном используются на выемке угля с погрузкой в средства железнодорожного транспорта. Разработка угля роторными экскаваторами с погрузкой на конвейер ведется на разрезе «Березовский» в Канско-Ачинском бассейне.

Применению роторных экскаваторов на выемке и погрузке угля способствует то, что в зимний период уголь при промерзании становится хрупким и для его выемки не требуется значительного увеличения усилий на зубьях ковша экскаватора. При работе в зимних условиях прилипание и примерзание угля к узлам экскаватора невелико. Это позволяет использовать роторные экскаваторы на добычных работах круглый год без снижения их производительности в зимний период. Выемка мягких бурых углей производится без их предварительной подготовки к выемке. Для разработки крепких углей используют экскаваторы с увеличенными усилиями резания, а массив перед выемкой ослабляют взрыванием на встряхивание.

Роторные экскаваторы являются наиболее совершенными машинами для селективной разработки сложных угольных забоев. Kpoме того, они могут обеспечить требуемое качество угля по крупности.

Разработка угля роторными экскаваторами осуществляется в торцовом забое с выемкой вертикальными, горизонтальными и комбинированными стружками. Параметры забоя при этом определяются мощностью разрабатываемых пластов и возможностями выемки экскаватором данной модели. При производстве селективной выемки параметры заходки и порядок разработки забоя может значительно меняться для обеспечения требуемой зольности отгружаемого угля и планируемой величины потерь и разубоживания. Такие схемы будут рассмотрены ниже.

При работе роторных экскаваторов небольшой производительности с погрузкой в средства железнодорожного транспорта на разрезах применяют однопутевые схемы железнодорожных путей на уступах. При использовании мощных роторных экскаваторов простои при обмене составов при однопутевых схемах значительно возрастают. В этих условиях рационально использование двухпутевых схем с поочередной подачей составов на оба пути. Использование двухпутевых схем рационально при селективной разработке сложного забоя, когда на один из путей подается угольный, а на другой породный составы.

Расширить возможности экскаватора и снизить объем работ по перемещению транспортных коммуникаций возможно за счет использования в комплексе с экскаватором перегружателя.

На разрезе «Азейский» в Иркутском бассейне вскрышные породы разрабатываются драглайнами ЭШ-15/90 и ЭШ-25/100 с перевалкой во внутренние отвалы при ширине заходки 40-50 м. Добычные экскаваторы ЭР-1250 16/1,5 Д и ЭРП-1250 16/1 при погрузке угля в железнодорожные вагоны могут отрабатывать заходку шириной 25 м. Для разработки добычной заходки шириной 40-50 м принята схема работы добычного экскаватора в комплексе с перегружателем ПУ-1250 мостового типа, приведенная на рис. 3.24,а. Мостовая перегрузочная часть перегружателя состоит из промежуточного конвейера длиной 11 м и собственно перегрузочной части длиной 32 м, установленной на гусеничном ходу. Перегрузочная часть перегружателя может перемещаться по направляющим ходового устройства на расстояние 6,5 м. Разгрузочная часть может перемещаться в вертикальной плоскости, обеспечивая погрузку состава на кровле уступа высотой 7 м.

На разрезе «Харанорский» ПО «Востсибуголь» горизонтальный угольный пласт разделен породными междупластьями на три слоя мощностью 16,13 и 7 м, которые разрабатываются отдельными уступами экскаватором ЭР-1250 16/1,6 Д. Верхние два уступа разрабатываются заходками шириной 24 м с погрузкой угля в железнодорожные составы на уровне стояния экскаваторов. Нижний уступ высотой 7 м разрабатывается экскаватором ЭР-1250 16/1,5 Д в комплексе с перегружателем ПУ-1250 при расположении железнодорожного пути на кровле уступа по схеме, показанной на рис. 3.24,б. Такая схема работы позволяет не опускать транспортные коммуникации на почву уступа.

Роторные экскаваторы на вскрышных работах используются в основном для разработки мягких пород. Они работают с погрузкой на железнодорожный и конвейерный транспорт, а также в комплексе с конвейерными отвалообразователями и транспортно-отвальными мостами. Ограниченность применения роторных экскаваторов на вскрышных работах на угольных разрезах связана в первую очередь с трудностью, а иногда и невозможностью их работы в зимнее время из-за недостаточности усилий резания для выемки мерзлых пород, примерзания влажных пород к деталям экскаваторов, повышенной опасности поломок экскаваторов при низких температурах. Поэтому в большинстве случаев вскрышные работы роторными экскаваторами ведутся сезонно. Так, продолжительность рабочего сезона на разрезах Днепровского бассейна (Украина) составляет 8,5-9,5 месяцев, на разрезах Амурской области — 6 месяцев. Использование вскрышных комплексов на разрезе «Березовский NI» по проекту составляет 240 дней в год. Кроме того, наличие твердых включений во вскрышных породах значительно осложняет работу роторных экскаваторов.

Использование роторных экскаваторов на разработке горных пород при наличии крепких включений может привести к повреждению рабочего органа экскаватора. При отработке забоев с включениями крепких пород производительность экскаваторов снижается на 20-50%, а в некоторых случаях до 70% по сравнению с отработкой забоев без включений.

В практике открытых горных работ применяются следующие схемы работы при отработке забоев с крепкими включениями:

1. Опережающее разрушение крепких включений буровзрывным способом.

2. Разработка заходки с обходом крепких включений и последующая разработка зон со включениями другим оборудованием.

3. Выемка пород драглайнами с их укладкой в штабель с отделением крепких включении и последующая отгрузка пород из штабеля роторным экскаватором.

4. Опережающая разработка крепких включений с использованием вспомогательного оборудования.

При опережающем разрушении крепких включений буровзрывным способом предварительное обнаружение включений осуществляется путем бурения разведочных скважин с опережением до года. Взрывание блоков для разрушения крепких включений должно производиться с опережением на 200 м и более. Экскавация ведется заходками нормальной ширины.

Разработка горных пород роторными экскаваторами с обходом крепких включений может осуществляться нормальными и узкими заходками. Нормальные заходки применяют в том случае, если имеется возможность обойти обнаруженное крепкое включение без нарушения транспортных коммуникаций. При расположении крепких включений в верхней части уступа обход включения возможен только при выходе экскаватора за пределы заходки (рис. 3.25,а). Транспортные коммуникации при этом не будут нарушены только при их значительном удалении от заходки, что возможно при работе роторного экскаватора в комплексе с перегружателем. При расположении крепкого включения в подошве уступа обход его возможен за счет поднятия экскаватора на кровлю включения и после зачистки и разрушения включения оно отрабатывается при обратном ходе экскаватора (рис. 3.25,б). Во всех других случаях при работе нормальной заходкой встреча крепкого включения приводит к остановке работы роторного экскаватора на время разрушения или уборки включения другими средствами.

При работе узкими заходками (рис. 3.25,в) крепкое включение обходится ротором и оставляется в забое без прекращения работы экскаватора. Такая схема получила наибольшее распространение при работе роторных экскаваторов с обходом крепких включений.

Расширение области использования роторных экскаваторов на разрезах возможно через создание специальных моделей с высокими усилиями копания (21-30 кгс/см2). Исследованиями ряда институтов (УкрНИИпроект, ИГД им. А.А. Скочинского, НКМЗ) показало, что реализация таких усилий копания достигается при уменьшении линейных размеров рабочего оборудования, то есть создания так называемых «компактных» экскаваторов. Работа над конструкцией таких экскаваторов производительностью 630, 1250, 2500 м3/ч ведется в нашей стране. Внедрение их на разрезах позволит отказаться от буровзрывной подготовки угольных забоев и значительно расширить применение роторных экскаваторов на вскрышных работах. Рабочий орган «компактных» роторных экскаваторов обеспечивает мелкофракционный состав экскавируемой горной массы, что создает благоприятные условия для применения конвейерного транспорта.