Метод определения энергоэффективности технологий и механизации горных работ по добыче полезных ископаемых открытым способом

Эти границы целесообразны при условии рассмотрения всего комплекта оборудования технологического потока по производству горных работ и переработке полезного ископаемого, но они условны. При рассмотрении конкретных месторождений на основе энергетического метода, включая свойства горных пород, природные условия месторождения, кондиции конечного продукта и технологию самого энергоемкого процесса — переработки, эти границы могут быть передвинуты.

Однако это дает представление о направлении научных исследований и конструировании новых машин, связанных с разрушением массива о целесообразных границах их применения.

Принято, что при взрывной, буровзрывной и буроэлектротермической подготовке пород к выемке разрушение горной породы происходит в большей части от растяжения, в механическом разрушении ударом — в разной степени от сжатия и растяжения, в остальных разрушение принято в результате сжимающих нагрузок.

Учитывая цены на взрывчатое вещество и электроэнергию, даже при низком коэффициенте полезного использования электрической энергии при механическом дроблении (например в щековых дробилках) затраты на дробление почти в два раза ниже, чем при дроблении взрывом.

Это обстоятельство, вместе с преимуществом электроэнергии, в канализации месту потребления, возможности управления и автоматизацией процесса делает перспективными все комплекты оборудования для скальных пород с электротермическими и механическими способами подготовки горных пород к выемке, а для полускальных пород — резанием и механическим рыхлением агрегатами с электроприводом.

7.6 Выемка и погрузка

Выемочно-погрузочная техника на карьерах с полускальными и скальными породами в настоящее время представлена одноковшовыми экскаваторами, отличающимися друг от друга емкостью ковша, а следовательно, габаритами и мощностью. Принцип работы этих машин повторяет землекопа, т.е. повторение операций зачерпывания, подъем ковша, перемещение к транспортному сосуду, разгрузка и возвращение в забой.

Данный принцип целесообразен в случае, если операция перемещения имеет самостоятельное значение, как, например, во вскрышных мехлопатах. Специфика работы погрузочной машины в забое, от которой горная масса перемещается транспортными средствами, заключается в захвате горной массы и погрузке в транспортный сосуд причём эта функция постоянна и однообразна. Принцип работы применяющийся машины, у которой рабочая операция захвата горной массы и разгрузка занимают 33—35%, а остальное время затрачивается на подготовительные и вспомогательные операции, не соответствует специфике работ на карьере.

В расчете существующих карьерных машин мощность источников энергии и конструктивная прочность компоновки агрегатов рассчитываются для условий момента зачерпывания, точнее, внедрения ковша в забой. При этом обычно рассматриваются самые сложные условия сопротивление внедрению при плохо взорванной горной массе. Во время других операций мощность источника энергии и его конкретный вес не принимают участия. Следовательно, принцип работы машины, выполняющей строго определенную однообразную работу, не отвечает принципу рационального использования энергии.

Для разработки плотных и полускальных пород и особенно угля и руды используются комбайны, обеспечивающие по принципу действия одновременную непрерывную выемку и погрузку горной массы. Они эффективно работают в породах с прочностью на одноосное сжатие до 180200 МПа. В этих породах вследствие поточности производства и отсутствия буровзрывной подготовки горной массы затраты на разработку почти в 2 раза ниже. В настоящее время они успешно используются для добычи строительных материалов, угля, фосфоритов, бокситов, гипса.

Современные комбайны различаются принципом действия, конструкцией и расположением рабочего органа.

К первой группе относятся комбайны с рабочим органом в виде цилиндрической фрезы, расположенной в центре в нижней части опорной рамы между передними и задними гусеницами. Фреза представляет собой барабан, оснащенный штыревыми зубками, расположенными по винтовой линии и армированными вставками из твердого сплава. Вращение фрезы может осуществляться как в направлении движения комбайна, так и против (рис.34).

Рис.34 Принцип работы фрезерного комбайна.

Число зубков, их тип, расстояние между ними зависит от физико-механических свойств горных пород, необходимого состава горной массы по крупности и устанавливается применительно к конкретным природным условиям месторождения. Разрушенная горная порода со средним размером куска до 300 мм конвейером загружается в транспортные средствa или в штабель вдоль полосы выемки, из которого горная масса погрузчиком или экскаватором загружается в транспорт.

Наиболее известные комбайны этого типа выпускает немецкая фирма «Виртген». Используя опыт изготовления дорожных машин для фрезерования старых дорожных покрытий из бетона и асфальта, они создали ряд комбайнов для карьеров с шириной фрезы 1900 4200 мм, глубиной фрезерования за одни проход от 150 до 600 мм и теоретической производительностью до 1700 т/ч.