книги / Рудничный транспорт
..pdfА. А. В И Р А Б О В
РУДНИЧНЫЙ ТРАНСПОРТ
ДОПУЩЕНО
Министерством высшего и среднего специального образования СССР
в качестве учебного пособия для горных техникумов
ИЗДАТЕЛЬСТВО « Н Е Д Р А»
М о с к в а 1971
Рудничный транспорт. ВИРАБОВ А. А. М., изд-во «Недра» 1971, стр. 344.
В книге рассмотрены классификация, принциц действия, кон струкции и кинематические схемы машин и механизмов подземного рудничного транспорта, а также даны основы расчета и выбора тран спортных устройств, приведены их технические характеристики.
Изложены также основные вопросы эксплуатации транспорт ных установок, вопросы организации труда и техники безопас ности при их применении.
Книга написана в соответствии с программой курса «Рудничный транспорт» и является учебным пособием для учащихся горных техникумов.
Таблиц 12, иллюстраций 175, библиография — 15 названий.
Р е ц е н з е н т ы : преподаватель Рутченковского горного техни кума В. Ф. Зайцев и инженер И . В . Синица.
3 - 7 —3
207 -71
ВВЕДЕНИЕ
В технологическом процессе добычи полезного ископаемого на горном предприятии рудничный транспорт является одним из важ нейших звеньев. К рудничному транспорту относят операции по погрузке и перемещению грузов в пределах шахты, а также по пере возке людей по подземным выработкам.
С помощью транспортных устройств обеспечивается: перемещение добытого в забое полезного ископаемого до железнодорожных вагонов на поверхности; транспортирование к стволу или к местам закладки породы, полученной при ведении горных работ или доставляемой с поверхности; перевозка от ствола к забоям и обратно людей, обору дования, крепежных и других материалов.
На шахте различают подземный транспорт и транспорт на поверх ности. Большая часть транспортных операций приходится на долю подземного транспорта, транспортные устройства которого характе ризуются рядом особенностей, связанных с условиями их эксплу атации.
В условиях шахты или рудника грузы приходится транспортиро вать на значительные расстояния (иногда более 10 п о подземным магистралям, имеющим малые поперечные размеры и сложную конфигурацию, при чередовании горизонтальных, наклонных и вер тикальных участков пути. Особенностями подземного транспорта являются также подвижность его оборудования, необходимость постоянного перемещения, наращивания или сокращения коммуни каций по мере подвигания горных работ. Кроме того, транспортные устройства эксплуатируются в условиях запыленности горных выра боток, взрывоопасности рудничной атмосферы, наличия агрессивных подземных вод, значительных ударных нагрузок.
Специфические условия эксплуатации предъявляют следующие особые требования к конструкциям подземных транспортных уста новок: высокая производительность, прочность, безопасность и на дежность эксплуатации, простота ухода за оборудованием, быстрота сборки-разборки и перемещения, экономичность транспортировки.
По принципу |
действия шахтньте транспортные установки раз |
|
деляются на |
две |
группы: у с т а н о в к и н е п р е р ы в н о г о |
д е й с т в и я , |
перемещающие груз непрерывным потоком, и у с т а- |
|
1* |
|
3 |
н о в к и п р е р ы в н о г о д е й с т в и я с периодическим пере мещением порций груза. К первым относятся установки для пере мещения груза под действием собственного веса, конвейеры, уста новки гидравлического и пневматического транспорта и откатка вагонеток бесконечным канатом. Ко второй группе относятся скре перные установки и откатка концевыми канатами, самоходными вагонетками и локомотивами.
[Рудничный транспорт располагает большим количеством обору дования транспортных средств, предназначенных для механизации маневровых, загрузочных и разгрузочных работ, для аккумулирова ния груза в местах перегрузок с одних транспортных средств на другие, для очистки шахтных вагонеток и рельсовых путей, для дистанционного управления, автоматизации, сигнализации и др./
Перемещение грузов с помощью конвейеров и скреперов принято называть д о с т а в к о й , перемещение грузов по рельсовым пу тям — о т к а т к о й , а по наклонным выработкам с углом наклона свыше 30° и по вертикальным выработкам — п о д ъ е м о м . На угольных шахтах основными видами транспорта по горным выработ кам являются рельсовый и конвейерный. На рудных шахтах обычно применяется рельсовый, конвейерный и скреперный транспорт. По горизонтальным выработкам грузы перемещаются конвейерами и электровозами по рельсовым путям, по наклонным выработкам — конвейерами и лебедками по рельсовым путям.
Многообразие применяемого транспортного оборудования и слож ность схем транспорта объясняются разнообразием горногеологи ческих условий, способов вскрытия и систем разработки место рождений.
В зависимости от условий залегания угольных пластов различают три основные схемы подземного транспорта: при наклонном и крутом падении пластов, при горизонтальном залегании и при пологом залегании пластов. Схема подземного транспорта складывается из транспортировки вдоль очистного забоя, из забоев подготовитель ных выработок, по промежуточным штрекам, по наклонным и глав ным откаточным выработкам, в околоствольных дворах и на стыках транспортных участков.
При наклонном и крутом залегании пласта полезное ископаемое вдоль забоя перемещается по почве или по рештакам под действием собственного веса, а при горизонтальном и пологом залегании — скребковыми конвейерами. По промежуточным штрекам транспорти ровка может осуществляться конвейерами или в вагонетках по рель совым путям. Наклонные выработки оборудуются конвейерами или канатной откаткой. По главным откаточным выработкам грузы перемещаются магистральными ленточными конвейерами и в боль шинстве случаев составами с помощью электровозов.
На рис. 1 показана схема транспорта на шахте с горизонтально залегающими пластами. Уголь из двух спаренных лав доставляется скребковыми конвейерами на ленточный или скребковый конвейер, установленный на сборном штреке, а затем поступает к погрузочному
пункту, где загружается в вагонетки. От погрузочного пункта до опрокидывателя, установленного в околоствольном дворе, груженые вагонетки по главному откаточному штреку доставляются элек тровозами.
На рис. 2 показана одна из схем транспорта, которая часто при меняется на шахтах, разрабатывающих два пологих пласта. Вскры тие месторождения произведено двумя вертикальными центрально сдвоенными стволами 1 и 2 и квершлагом 3. На бремсберговом поле выемка угля ведется от бремсберга 4 к границам двух крыльев. Доставка угля вдоль очистного забоя производится скребковыми конвейерами 5. Они подают уголь непосредственно на этажный откаточный штрек 6. Транспортировка угля по этажному откаточ ному штреку от погрузочного пункта 7 к бремсбергу производится электровозами по рельсовым путям. Груженые вагонетки с помощью
однобарабанной лебедки 8 спускаются партиями по |
бремсбергу |
на горизонт околоствольного двора. Здесь вагонетки |
сцепляются |
в составы и по главному откаточному штреку 9 и квершлагу 3 доста вляются электровозами в околоствольный двор к круговому опро кидывателю 10. С одного крыла на другое электровозы подаются по обходной выработке 11.
Разработка уклонного поля ведется от его границ к уклону. Уголь из лав скребковыми конвейерами 5 доставляется в промежу точный штрек 12, где последовательно установлены скребковый и ленточный конвейеры, а затем на ленточный конвейер в панельном уклоне 13. По панельному уклону уголь поступает на главный отка точный штрек 14 на горизонте околоствольного двора, где грузится в вагонетки, составы которых электровозами откатываются в около ствольный двор. Для доставки крепежных и вспомогательных мате риалов и оборудования, а также для перевозки людей параллельно конвейеру оборудована откатка одним концевым канатом с помощью однобарабанной лебедки. На некоторых шахтах параллельно уклону проводят третью выработку — вентиляционную.
Наиболее просто осуществить транспортировку угля на наклон ных и крутых пластах (рис. 3). Вдоль забоя уголь движется само теком под действием собственного веса и накапливается в нижней части лавы. Под лаву подаются вагонетки, которые загружаются через люки. Груженые вагонетки доставляются электровозом по штреку 1 и квершлагу 2 в околоствольный двор к угольному опро кидывателю 3.
Из рассмотренных транспортных схем наиболее сложной является схема транспорта на шахте, разрабатывающей несколько пологих пластов, так как она объединяет в одном грузопотоке различные по конструкции н принципу действия транспортные устройства и имеет большое число мест перегрузки с одного транспортного средства на другое.
Значительно упрощается схема транспорта и снижается трудо емкость работ на шахтах с пологими пластами при конвейеризации транспорта от забоя до горизонта околоствольного двора, а также
при ликвидации уклонных полей в результате вскрытия и подго товки новых горизонтов углубкой стволов и проведения капитальных квершлагов.
Схема транспорта упрощается также при переходе с прямого порядка отработки шахтного поля на обратный, так как при этом транспортные коммуникации находятся в целиках, и по мере подвигания выемочного забоя сокращается. Кроме того, отсутствует одновременная транспортировка груза из очистных и подготовитель ных забоев.
Самыми простыми являются схемы подземного транспорта на шахтах, разрабатывающих крутые и горизонтальные пласты. При выборе схемы транспорта стремятся к ее простоте и ликвидации многоступенчатости.
Основным технико-экономическим показателем степени эконо мичности транспорта является стоимость перевозки единицы веса груза (1 лг), а при локомотивной откатке — стоимость по отношению к единице условной транспортной работы—тонно-километру (ткм), которая определяется как произведение количества транспортиру емого груза на расстояние транспортировки.
Важными показателями работы транспорта являются его трудо емкость и производительность труда.
Трудоемкость определяется списочным числом рабочих, занятых на транспорте, и оценивается в человеко-сменах на 1000 т добычи или на 1000 ткм перевезенного полезного ископаемого. Величина производительности труда (величина, обратная трудоемкости) опре деляется в тоннах или тонно-километрах на одного обслуживающего рабочего.
Следующим технико-экономическим показателем является величина капитальных затрат на электромеханическое оборудование
итранспортные сооружения, отнесенная к 1000 т годовой добычи шахты. При этом учитывается также стоимость монтажа, доставки
ихранения оборудования. Стоимость транспортировки единицы веса груза (эксплуатационные расходы) складывается из амортизацион ных расходов, отчислений заработной платы трудящихся, занятых на транспорте, и начислений на нее, стоимости энергии, материалов, запасных частей, инвентаря и ремонта оборудования и сооружений.
Кроме того, при сравнении различных видов транспорта и транс портных схем следует учитывать возможные потери качества полез ного ископаемого, а также увеличение некоторых расходов, обусло вленных требованиями транспорта (например, увеличение размеров сечения выработок, времени и стоимости их поддержания и др.).
Г л а в а I
ДОСТАВКА ПОД ДЕЙСТВИЕМ СОБСТВЕННОГО ВЕСА § 1. Область и условия применения
Принцип действия самотечного (гравитационного) транспорта заключается в перемещении горной массы по наклонной плоскости под действием собственного веса.
Самотечный транспорт широко применяется в горнодобывающей промышленности при разработке наклонных и крутых пластов в угольных шахтах и при спуске руды по скатам и восстающим выра боткам в рудных шахтах. Спуск крепежного леса и закладочного материала по шурфам и скважинам также относится к само течному транспорту.
Самотечный транспорт по наклонной плоскости осуществляется скольжением насыпного груза вниз по почве, желобам (рештакам), трубам или деревянному настилу. Спуск по почве наиболее прост и не требует специальных приспособлений, однако по сравнению со спуском по листам, настилу и т. д. имеет следующие недостатки: возможен только при углах падения свыше 38°, при слабой почве происходит засорение полезного ископаемого, поток груза при дви жении растекается, что приводит к частичной потере полезного ископаемого.
На частицу горной массы, лежащую на наклонной плоскости, действуют следующие статические силы: сила тяжести G, нормальная реакция плоскости N и сила трения FTp (рис. 4).
Силу тяжести G можно разложить на две составляющие: про дольную G sin р и перпендикулярную Geos (5. Сила G sin (J напра влена вдоль пути перемещения груза. Сила G cos (3 обусловливает появление силы трения G cos р/ = JPtp, которая направлена в сто рону, противоположную направлению движения.
Сумма статических сил в направлении движения составляет |
|
Р = Gsin Р —FTр= G(sin р — / cos Р), кГ, |
(1) |
где / — коэффициент трения.
При Р <С. О движение под действием собственного веса невоз можно и для перемещения частицы горной массы необходимо
применить внешнюю силу. Движение груза под действием собствен ного веса возможно, когда Р > 0, т. е. при условии G sin р > G cos/, или tg р > /. Это соотношение представляет собой условие, ограни чивающее возможность применения самотечного транспорта.
Для спуска груза при выработке с небольшим углом наклона принимаются специальные меры для уменьшения коэффициента
N
Рис, 4. К определению условий движения груза по наклонной плоскости
трения. Это достигается применением металлических эмалированных листов, желобов (рештаков) и деревянного настила. Соответствующие значения коэффициента трения и минимальных углов наклона прияедены в табл. 1.
|
|
Т а б л и ц а 1 |
|
Коэффи |
Минималь |
Транспортируемый материал |
ный угол |
|
циент |
наклона 0» |
|
|
трения |
град |
Уголь: |
0,7-0.8 |
35—38 |
по почве |
||
по деревянному настилу |
0,6-0,7 |
3 0 -3 5 |
по железным желобам |
0,3-0,5 |
17—27 |
Антрацит: |
0,7—0,8 |
35 -3 8 |
по почве |
||
по железным рештакам |
0,27—0,35 |
15—18 |
Порода: |
0,9-1,2 |
42 -51 |
по почве |
||
по железным листам |
0,65-1,0 |
33 -4 5 |
Руда (железная) по почве |
1,3-1,7 |
53 -6 0 |
Влажный и мелкий материал требует больших углов наклона. Мелочь, особенно мокрый штыб, задерживается на всех неровностях наклонной поверхности, образуя постель, которая увеличивает силу трения.
Широкое использование самотечного транспорта объясняется его простотой и невысокой стоимостью, так как при этом не применяются «сложные транспортные механизмы и устройства и не расходуется электрическая или пневматическая энергия.