Рудниковий транспорт

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Донецьке відділення Наукового Товариства ім. Шевченка

М.Д. Мухопад

РУДНИКОВИЙ ТРАНСПОРТ Електронний підручник для студентів, які навчаються за напрямком „Гірництво”

Донецьк-2004

ЗМІСТ Від автора................................................................... Передмова................................................................... Модуль перший. Загальні відомості з рудникового транспорту............ Модуль другий. Основи теорії та розрахунку транспортних засобів... Модуль третій. Засоби переміщення вантажу................... Модуль четвертий. Транспортні схеми і процеси....................................... Модуль п’ятий. Вибір і обґрунтування засобів механізації................. Модуль шостий. Управління шахтним транспортом.............................

М.Д. Мухопад

2

70 й річниці кафедри ГЗТіЛ ДонНТУ присвячується

ПЕРЕДМОВА Рудниковий транспорт один із основних технологічних процесів гірничого підприємства. Ефективна, високопродуктивна його робота буде забезпечена тільки тоді, коли для конкретних гірничо-геологічних і виробничих умов гірничі інженери уміло виберуть прогресивні засоби переміщення вантажу та зуміють організувати і управляти складним технологічним процесом вугільних шахт. Курс “Рудниковий транспорт” призваний виробити у майбутніх фахівців тверді погляди на необхідність подальшого удосконалення технічного і організаційного рівня підземного транспорту, дати необхідні навики вибору і обґрунтування прогресивних, надійних та безпечних засобів механізації і організації транспортних процесів на сучасних гірничих підприємствах. За змістом він являє собою гірничу дисципліну, що описує процеси при будівництві і експлуатації підземних споруд, і в той же час – дисципліну механічного циклу, яка розглядає принципи дії, основи теорії і розрахунку, конструкції транспортних засобів. Структура побудови підручника – модульна. Всі теми його курсу розбиті на шість модулів. Перший включає загальні відомості про транспорт і транспортні машини; другий – основи теорії і розрахунку транспортних засобів; третій – засоби переміщення вантажу; четвертий – транспортні схеми і

процеси; п’ятий – вибір і обґрунтування транспортних засобів переміщення вантажу; шостий – управління шахтним транспортом. Модульна структура побудови підручника дозволить значно спростити організацію навчального процесу студентів, бажаючих самостійно здобути необхідні знання з дисципліни “Рудниковий транспорт”. При вивченні дисципліни “Рудниковий транспорт” необхідно, щоб студент засвоїв загальні відомості про транспортні машини, їхню класифікацію, основи теорії транспортного устаткування. Майбутньому інженеру треба також знати переваги, недоліки і перспективи розвитку основних видів транспорту, мати уявлення про світові досягнення в цій галузі. Студент повинен навчитись: читати схеми транспорту; для заданих гірничотехнічних умов вибирати транспортне устаткування і проводити технологічні розрахунки; всебічно оцінювати існуючий рівень розвитку транспорту. Сьогодні студент повинен також володіти сучасною комп’ютерною технікою, уміти знаходити необхідні відомості на сторінках Internet. У відповідності до сучасних вимог та можливостей електронних підручників усі теми курсу виконані не тільки на папері, а і на електронних носіях. Слід зауважити, що підручник створено на базі підручника “Транспортні машини”, який на Сході України вперше в 1993 році надруковано державною мовою. Наявність електронних носіїв з курсу дозволить оперативно поповнювати його новими відомостями і своєчасно доводити ці відомості до студентів. Наявність інформаційних електронних носіїв дозволить також забезпечити кожного студента сучасною навчальнометодичною літературою.

Електронний підручник з курсу “Рудниковий транспорт” – це перша спроба створити підручник, який би враховував основні сучасні вимоги, а тому автор з подякою сприйме усі зауваження і побажання в напрямку його удосконалення.

“Освіта вступила в епоху комп’ютерної революції і дистанційного навчання…” “Необхідна література яка буде створена на новій основі.” Міністр освіти і науки України Василь Кремень

ВІД АВТОРА Донецький національний технічний університет – перший вищий навчальний заклад на Донбасі і один із найбільших осередків технічної освіти в Україні та Європі. Це – авторитетний центр підготовки інженерних і наукових кадрів. Тут тільки в базовому університеті на 15 факультетах навчається майже 15 тис. студентів. За роки роботи в університеті було підготовлено понад 100 тис. спеціалістів для 76 країн світу. Високий рівень навчальної, наукової та виховної роботи забезпечується кваліфікованим викладацьким корпусом, що нараховує понад 1200 осіб. Серед них – 94 професори і доктори наук, 569 доцентів і кандидатів наук. В університеті працюють 36 заслужених діячів науки і техніки, заслужених працівників вищої школи, 15 лауреатів міжнародних і державних премій. Навчальний процес в університеті спрямований на те, щоб випускники могли сприймати, пропонувати і реалізувати технологічні, комерційні, соціальні й управ-

лінські ідеї, легко адаптувалися до умов на виробництві та в економіці. На сьогодні на кафедрах ДонНТУ застосовують різні форми і методи навчання: відкриваються нові спеціальності, більшість студентів навчається за контрактами на замовлення підприємств, організацій та установ, існує скорочена форма навчання осіб, які мають дипломи молодшого спеціаліста. Для обробки інформації та контролю за навчальним процесом кафедри університету мають комп’ютерну мережу з виходом в Internet. Вони поступово розроблюють та упроваджують в навчальний процес елементи дистанційного навчання. Кафедри університету активно працюють в напрямку подальшого удосконалення навчального процесу і перш за все його фундаменту – навчально-методичної літератури. Багатолітній досвід роботи у вузі свідчить про те, що настав час змінити структуру та зміст навчального процесу студентів. Слід відійти від пасивних методів навчання і рішуче стати на шлях широкого використання інформаційної техніки та Internet. В навчальних закладах на сьогодні накопичено велику кількість одиниць комп’ютерної техніки, налагоджено інформаційний зв’язок та активізується робота по використанню техніки в навчальному процесі, створюється база для якісного, прогресивного виду навчання, фундаментом якого стане сучасна навчальнометодична література. Навчально-методична література і в сучасних умовах зостається головним засобом навчання – засобом, що дозволяє підготувати на основі сучасних досягнень науки і техніки різнобічних спеціалістів вищої кваліфікації, які вміло поєднують теорію із практикою,

здатні не тільки повністю використовувати сучасну техніку але й удосконалювати її у подальшому. Слід зазначити, що підвищення якості підготовки спеціалістів потребує не зміни змісту навчальної літератури, а подальше удосконалення її на основі досягнень науки і педагогіки вищої школи. Роль навчальної літератури значно зростає ще і тому, що сьогодні зростає значення й обсяг самостійної роботи студентів, бо центр уваги у навчанні переноситься на активні форми навчання. В цих умовах навчально-методична література приймає на себе навчальні функції викладачів, а тому вона повинна формувати спеціалістів, їх світогляд, виховувати у культурному, ідейному і моральному відношенні. Вона повинна слугувати впровадженню в навчальний процес державної мови та широке використання можливостей комп’ютерної техніки. Для навчання необхідна не тільки навчальнометодична література, а і навчально-методичне забезпечення, контрольні запитання для самоконтролю та методичні вказівки для складання рефератів та звітів. Виконати усі ці функції навчально-методична література може тільки тоді, коли вона буде створена на новій основі. Отже, першочерговим для навчання є перевід навчально-методичної літератури з паперових носіїв на електронні. Електронний варіант комплекту навчальнометодичної літератури (НМЛ) повинен відповідати вимогам Міністерства освіти і науки України: • забезпечити усіх студентів сучасною літературою та дидактичними матеріалами; • оперативно удосконалювати навчальнометодичну літературу, вносити зміни та сучасні відомості;

•

організувати ефективну діяльність дистанційного навчання; • створити необхідні умови для успішного оволодіння державною мовою на Сході України; • перейти від пасивних методів навчання до методів з широким використанням комп’ютерної техніки та Internet. Для використання студентами й викладачами матеріалів комплекту необхідні не тільки комп’ютерні диски, дискети, а і їх паперові відповідники – роздруківки. Наявність роздруківок дасть змогу ширше залучити до навчального процесу сучасну копіювальну техніку, що в свою чергу при підготуванні робіт контролю, звіту зекономить час, підвищить культуру та їх якість. Слід зауважити, що ефективна самостійна праця над вивчанням дисципліни може бути досягнута лише за наявності у студентів повного комплекту навчально-методичної літератури, основа якого – електронний підручник. Електронний підручник з курсу повинен включати всі основні дидактичні, методичні, наукові та інформаційно-довідкові матеріали, бо вони вкрай необхідні викладачам для проведення усіх видів і форм навчання, та студентам, які навчаються за новітньою технологією. При цьому основну увагу зосереджують на створенні електронних підручників, бо електронний підручник акумулює в собі основні дидактичні, методичні, наукові і інформаційно-довідкові матеріали, необхідні викладачам для підготовки і проведення усіх форм занять, та усім бажаючим самостійно вивчати теми або для отримання додаткових інформаційно-довідкових відо-

мостей з навчальної літератури. Крім того, він дає можливість якісно вирішувати завдання самоконтролю, засвоюванню матеріалу з навчальної дисципліни, а викладачам – об’єктивно визначати поточний і підсумковий контроль за успішністю слухачів і студентів. Він дозволяє: • одержувати відомості з навчальних програм, тематичних планів навчальної дисципліни; • індивідуально переглядати, вивчати або повторювати навчальні, методичні і інформаційнодовідкові матеріали; • наочно представляти на дисплеї комп’ютера увесь дидактичний матеріал (схеми, рисунки, таблиці, графіки), навчальні посібники, конспекти лекцій, методичні вказівки та інше; • одержувати інформації та рекомендації з навчально-методичної літератури; • здійснювати самоконтроль засвоювання змісту навчальних тем і усієї дисципліни в цілому; • роздрукувати окремі складові електронного підручника (плани, програми, матеріали модуля, методичні вказівки та інше). У відповідності до сучасних вимог і можливостей електронних підручників на кафедрі гірничозаводського транспорту і логістики (ГЗТіЛ) вперше в університеті для студентів гірничих спеціальностей створені у повному обсязі комплект навчально-методичної літератури на електронних носіях, компакт-диск “Транспортні машини” та електронний (комп’ютерний) підручник з курсу “Рудниковий транспорт”. Для роботи за новою технологією навчання, вся навчально-методична література комплексу приведена також у вигляді роздруківок дисків і дискет.

Наявність на кафедрі комплекту інформаційних електронних носіїв для проведення навчального процесу з широким використанням комп’ютерної техніки і Internet дозволить забезпечити кожного студента сучасною навчально-методичною літературою. Вивчення матеріалу курсу слід вести у відповідності з основними дидактичним принципами. Одним з основних принципів, якій слід покласти в основу при вивченні курсу, є свідоме сприйняття матеріалу в процесі вивчення. Свідоме сприйняття матеріалу дозволить розібратися у матеріалі, вникнути в його суть, знайти існуючі зв’язки, принципові збіжності і відмінності, навчитися самостійно аналізувати, систематизувати й узагальнювати одержані знання. Свідоме сприйняття матеріалу можливе лише на основі комплексу знань, одержаних при вивченні базисних дисциплін та виконанні практичних занять. Успіх підготовки фахівців, їх кругозір, ступінь самостійності міркування та практичної діяльності забезпечується поєднанням правильно організованого, планомірного та цілеспрямованого навчання студентів у вузі і різнобічного самостійного навчання. Якість підготовки фахівців значною мірою залежить від наявності у студентів комплекту електронних носіїв з НМЛ і від чіткої та раціональної організації навчального процесу. Перший досвід роботи за новою технологією показав, що за короткий час можна змінити чорно-білі рисунки підручника на кольорові, змінити його побудову та структуру, зняти проблему з вивченням курсу державною мовою, значно покращати реферати та звіти практичних (лабораторних) робіт за змістом та оформленням.

Наявність літератури на електронних носіях дозволяє оперативно поповнювати її новими відомостями та своєчасно доводити їх до студентів. Новітня технологія навчання може бути застосована при здобутті вищої освіти не тільки студентами-заочниками, а і студентами, які навчаються за індивідуальним графіком, студентами прискореної підготовки, студентами, які бажають придбати другу спеціальність, а також усіх бажаючих навчатись у вищому навчальному закладі. Широке використання в навчальному процесі комп’ютерної техніки і Internet, безумовно буде впливати на підвищення якості підготовки фахівців з вищою освітою. Впевнений, що підготовка фахівців за новітньою технологією відповідає сучасним вимогам і її впровадження в навчальний процес студентів-заочників справа недалекого майбутнього.

МОДУЛЬ ПЕРШИЙ ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ З РУДНИКОВОГО ТРАНСПОРТУ

Знати: призначення транспорту, фактори які визначають вибір транспортних засобів; структуру і класифікацію, умови експлуатації, характеристику вантажів і вантажопотоків, історію розвитку транспорту і його сучасний стан. Уміти: аналізувати, давати оцінку, визначати величину вантажопотоку

Короткі методичні вказівки Усвідомити призначення транспорту і фактори які обумовлюють ефективну його роботу, характерні особливості підземного транспорту, характеристики вантажу і вантажопотоку та їх вплив на вибір і експлуатацію транспортних засобів.

Зміст першого модуля 1. Загальні відомості про транспорт і транспортні засоби 1.1. Транспорт при будівництві і експлуатації шахт і підземних споруд 1.1.1. Основні характеристики транспорту 1.1.2. Етапи розвитку шахтного транспорту 1.2. Транспортні машини 1.2.1. Призначення і класифікація 1.2.2. Умови експлуатації транспортних машин 1.2.3. Загальні питання монтажу і експлуатації транспортних машин 1.3. Відомості про вантажі і вантажопотоки 1.3.1. Вантажі 1.3.2. Вантажопотоки 1.4. Історія розвитку і сучасний стан шахтного транспорту 1.4.1. Історія розвитку рудникового транспорту 1.4.2. Історія розвитку науки Контрольні запитання і завдання

2

1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО РУДНИКОВИЙ ТРАНСПОРТ І ТРАНСПОРТНІ ЗАСОБИ 1.1. ТРАНСПОРТ ПРИ БУДІВНИЦТВІ І ЕКСПЛУАТАЦІЇ ШАХТ І ПІДЗЕМНИХ СПОРУД 1.1.1. Основні характеристики транспорту У період будівництва шахт (рудників) споруджують підземні виробки: горизонтальні і похилі, одно- i багатоколійні, малої i великої площі перерізу. Проходження цих виробок здійснюють суцільним (вузьким) або роздільним вибоєм з видачею породи на поверхню або із залишенням її у виробленому просторі. При будівництві шахт i підземних споруд розрізняють дві основні технологічні схеми організації прохідницьких робіт – безперервну (потокову), коли реалізується безперервне відокремлення i транспортування гірничої маси, i переривчасту (циклічну), коли основні процеси здійснюються в певній послідовності. До потокової технологічної схеми відносять проведення виробок прохідницькими комбайнами з використанням засобів безперервного транспорту, коли відокремлення гірничої маси від масиву, її транспортування, зведення кріплення i виконання інших процесів суміщуються в часі. При циклічній технологічній cxeмi проведення виробок руйнування гірничого масиву здійснюють буровибуховим способом або за допомогою комбайнів з зупинкою цих робіт при зведенні кріплення. 3 метою ефективного використання прохідницького устаткування в період будівництва вугільних i рудних шахт прагнуть досягнути максимально можливого piвня механізації, тим 6ільше що вона буде використовуватись і при їхній експлуатації. Вирішальне значення для вибору прохідницького устаткування і способу проведення виробок має міцність вмісних порід. На вугільних шахтах при коефіцієнті міцності порід fм<6 використовують прохідницькі комбайни i засоби безперервного, 3

рейкового або самохідного транспорту, а при fм>6 — буровибуховий спосіб відокремлення гірничої маси від масиву із застосуванням для навантажування i транспортування навантажувальних i навантажувально-транспортних машин, рейкового і самохідного транспорту. Переміщують вантажі транспортними засобами, вибір яких залежить від конкретних гірничо-геологічних i виробничотехнічних умов. До перших відносять кут нахилу виробки, міцність гірських порід, водоносність, газоносність i схильність пластів до несподіваних викидів, а до других — площу поперечного перерізу виробки, її протяжність, тип (вид) вибою (вугільний, змішаний або породний), способи доставки гірничої маси, матеріалів i устаткування. Велике значення при виборі способу і засобів транспортування гірничої маси має кут нахилу виробки. Наприклад, локомотивний транспорт можна використовувати при проведенні виробок з кутом нахилу до 3о, стрічкові конвеєри з гладкою стрічкою — до 18о, скребкові конвеєри — до 35о, кінцеву канатну відкатку в вагонетках — до 30о, самохідний пневмоколісний транспорт — до 15о. На ви6ip устаткування, організацію робіт i технікоекономічні показники істотно впливають: протяжність виробки, площа її поперечного перерізу i швидкість проведення, а також соціально-економічні фактори (система організації i оплати праці, рівень кваліфікації i віковий склад робітників, результати впровадження передового досвіду i т.ін.). Найвища продуктивність досягається при застосуванні колективних форм організації i оплати праці. Різноманітність гірничо-технічних факторів зумовлює ряд характерних особливостей підземного транспорту. Як правило, його лініям властиві велика протяжність i розгалуженість (при одночасній роботі кількох засобів), багатоступінчастість (внаслідок чергування горизонтальних ділянок з похилими або вертикальними виробками), складна конфігурація. Все це вимагає застосування найрізноманітніших машин для переміщення гірських порід, матеріалів i устаткування, а також організації значної кількості перевантажувальних пунктів. 4

Сукупність розташованих в гірничих виробках транспортних машин i комплексів створює систему підземного транспорту. Залежно від призначення розрізняють такі комплекси машин в цій системі: основні — для транспортування корисних копалин, допоміжні — для переміщення устаткування i матеріалів, людські – для перевезення людей. Відповідно до місця розташування комплекси розподіляються на ділянкові, розташовані в межах виїмкової панелі або поверху, і магістральні — розміщені в головних горизонтальних i похилих виробках. Вибір того чи іншого транспортного комплексу повинен проводитись з урахуванням основних напрямків розвитку шахтного транспорту, до яких належать: підвищення рівня охорони праці i навколишнього середовища, зміцнення зв'язку роботи основного комплексу з іншими, забезпечення високої продуктивності i надійності функціонування, зниження трудомісткості робіт по обслуговуванню i експлуатації, збереження якості корисних копалин, усунення втрат корисних копалин, забезпечення однорідності транспортних засобів i зв'язку комплексу з прогресивними тенденціями розвитку інших шахтних технологічних процесів, ліквідація багатоступінчастості, підвищення економічної ефективності. Транспортна система може бути універсальною (вci транспортні функції виконують одні й ті ж транспортні засоби) i комбінованою. Наприклад, широко використовуються конвеєрнолокомотивні, конвеєрно-локомотивно-канатні, локомотивно-канатні комбіновані системи. Отже, транспорт під час будівництва i експлуатації шахти становить систему, яка складається з багатьох ланок. При такій системі i великому навантаженні на магістралі ці окремі ланки не можна розглядати як незмінні. Не можна також приймати єдині норми (резерви) продуктивності, оскільки розв'язання завдання без врахування даних особливостей приведе до збільшення простоїв прохідницьких дільниць через незадовільну роботу транспорту або до невиправдано високих капітальних i експлуатаційних витрат на його створення i утримання. У загальному комплексі робіт шахт (рудників) транспорт слід розглядати як одну із основних систем, що забезпечують 5

ритмічне виконання вcix робіт. Іншими словами, транспорт — це упорядкована, керована сукупність взаємозв'язаних пристроїв, призначених для переміщення по гірничих виробках і на поверхні різних вантажів і людей. Скорочення кількості обслуговуючого персоналу, підвищення безпеки i надійності транспортних машин досягають завдяки впровадженню централізованого керування ними i дистанційного контролю. Залежно від місця роботи розрізняють транспорт на поверхні i підземний. Перший з них у межах підприємства називається внутрішнім, а поза ним — зовнішнім: у свою чергу, підземний транспорт поділяється на привибійний (використовується в підготовчих вибоях) i магістральний (застосовується в основних виробках). На поверхні вантажі доставляють рейковим транспортом вузької колії, а по вертикальних стволах – скіповим клітьовим підйомами. В підземних виробках транспортування людей i вантажів здійснюють рейковими i безрейковими транспортними установками. Вантажі транспортують локомотивами, конвеєрами, канатними, самохідними, гідравлічними, скреперними, самопливними установками. При перевантаженні гірничої маси з одного виду транспорту на інший використовують перевантажувачі, живильники, перекидачі, штовхачі та інше спеціальне устаткування. Засоби транспортування допоміжних вантажів забезпечують формування матеріалів i виробів у вантажні одиниці, пристосовані до механізованого навантаження, розвантаження і складування, а також дають можливість переміщення різними видами транспорту без перепакування. До цих засобів відносять контейнери, піддони, пакетувальні касети i строп-пакети. Вони призначені для доставки різних вантажів у підготовчі вибої рейковим, безрейковим і підвісним транспортом. Доставка штучних, наливних i насипних вантажів здійснюється контейнерами, а шпал, лотків, плит перекриття — плоскими дерев'яними або спеціальними піддонами. Скріплення 6

рейок i труб забезпечується за допомогою пакетувальних касет, а залізобетонних затяжок, лісових матеріалів — строп-пакетами. Впровадження прогресивних засобів транспортування допоміжних вантажів набуває все більшого поширення. Пакетування вантажів за допомогою стропів, вироблених із стальних стрічок або із різних синтетичних матеріалів, спрощує організацію транспортних робіт, i в цьому випадку пакувальний матеріал не повертається на поверхню. До того ж застосування стропів дозволяє значно знизити коефіцієнт тари i капітальні витрати.

1.1.2. Етапи розвитку шахтного транспорту При зародженні гірничої справи механізацію застосовували для піднімання вантажів вертикальними виробками (із ям), а потім — похилими i горизонтальними. Механізми приводилися в дію вручну i за допомогою гідравлічного колеса. На території Pociйської імперії до 1917 р. механізованого транспорту на шахтах майже не було, хоча пріоритет вітчизняних умільців у винаході потрібних машин був безсумнівним. Після революції почалося широке впровадження транспортних засобів i насамперед — вітчизняного виробництва. За роки трьох довоєнних п'ятирічок, завдяки заново створеній гірничій i машинобудівній промисловості, випуск шахтних транспортник машин різко зростає, особливо для виконання таких операцій, як навантаження гірничої маси у вибоях підготовчих виробок і маневрові роботи на підземних станціях. В післявоєнні роки на вугільних шахтах відбуваються кількісні і якісні зрушення: збільшується кількість високопродуктивних машин, впроваджується i всебічно розширюється комплексна механізація i автоматизація, модернізація устаткування, корінним чином поліпшується організація праці. Велика. увага приділяється створенню i вдосконаленню транспортних засобів для проведення підготовчих виробок, тому що останні не тільки забезпечують фронт очисних робіт, але й істотно впливають на умови просування вибоїв і функціонування всього гірничого господарства підприємства. 7

У вибоях підготовчих виробок породу i вугілля подають найчастіше безпосередньо у відкаточні посудини — вагонетки, обмін яких займає від 7 до 20 % загального часу навантажування. 3 метою зменшення їхніх простоїв почали широко впроваджуватись різні допоміжні механізми, зокрема пристрої для обміну вагонеток. Ці механізми, кожний з яких при певному поєднанні конкретних умов (площа поперечного перерізу виробки, кількість одночасно діючих навантажувальних машин, місткість і кількість вагонеток у составі) мав свої переваги, дозволили відчутно скоротити тривалість маневрових операцій. Протягом останніх років з'являються нові транспортні засоби для поверхні, горизонтальних i похилих ділянок, підземних станцій i вузлів сполучення виробок. Розширюється парк важких електровозів, створюються потужні конвеєрні установки, великовантажні вагонетки, самохідні машини та інше устаткування. І як результат, істотно підвищилися продуктивність праці й рівень безпеки poбiт, знизились трудомісткість i вартість транспортних операцій.

1.2.

ТРАНСПОРТНІ МАШИНИ

1.2.1. Призначення і класифікація При будівництві і експлуатації підземних споруд (шахт) в гірничих виробках i на поверхні використовується велика кількість транспортних машин i механізмів. Серед них — локомотиви, конвеєри, перевантажувачі, канатні й скреперні установки, автомобілі, підвісні канатні й монорейкові дороги, самохідні вагони i прохідницькі комплекси. Останні включають великий набір устаткування, яке в межах підготовчого вибою забезпечує механізацію процесів руйнування, навантаження й перевезення гірничої маси, доставки кріплення, допоміжних та інших матеріалів. Транспортні машини, класифікують за різними ознаками. 8

Залежно від призначення розрізняють власні транспортні машини i спеціальне устаткування. Перші служать для перевезення насипних вантажів, а також людей i допоміжних матеріалів. Це — машини i пристрої рейкового i самохідного транспорту, конвеєри, установки для переміщення вантажів по ґрунту, жолобах i трубах. Спеціальне устаткування включає живильники, затвори, перекидачі, штовхачі, компенсатори висоти та ін. Відповідно до принципу дії машини можуть бути безперервної i перервної дій. Машини першої групи (конвеєри, самопливні, гідравлічні і пневматичні установки) забезпечують переміщення гірничої маси або будь-яких матеріалів безперервним потоком. Машини другої групи (канатні й скреперні установки, локомотиви, автомобілі та iн.) подають вантаж через певні відрізки часу, які залежно від відстані транспортування, швидкості руху i тривалості навантажувально-розвантажувальних poбіт можуть коливатися в значних межах. За конструктивними ознаками розрізняються конвеєри (стрічкові, скребкові, пластинчасті, вібраційні та iн.), локомотиви, підвісні канатні i монорейкові дороги, а також різноманітні установки: автомобільного транспорту, самопливні, гідравлічні й пневматичні, канатні, скреперні i самохідні. Згідно із способом переміщення вантажів застосовуються машини, в яких використовується ковзання (по ґрунту, жолобу, трубі), переміщення на вантажонесучих органах (стрічці, пластинчастому полотні), в посудинах (вагонетках, автосамоскидах), в середовищі (води, повітрі). Відповідно до роду використовуваної енергії розрізняють електричні, гідравлічні, пневматичні, інерційні, дизельні машини, а також машини, що функціонують під дією ваги вантажу. Залежно від тривалості роботи на одному місці машини можуть бути стаціонарними, напівстаціонарними i пересувними. Кожна із названих видів транспортних машин і спеціального устаткування має велику кількість конструктивних різновидів i типорозмірів, вибір яких визначається умовами експлуатації. 9

Наявність великої кількості конструктивних різновидів i типоpoзмірів транспортних машин та допоміжного устаткування забезпечує використання їх в різноманітних умовах експлуатації. Конструкції транспортних машин одного виду, але з різними продуктивністю, потужністю i габаритними розмірами, характеризуються послідовністю числових значень основних параметрів. За основний параметр приймають ширину вантажонесучого полотна (стрічкові конвеєри), масу машин (локомотиви), вантажопідйомність (автосамоскиди), місткість кузова (вагонетки) та ін. Прийнята класифікація дозволяє поділити всі транспортні засоби на групи машин і тим самим спростити вивчення їхніх конструкцій, основ теорії і розрахунку, монтажу і експлуатації, оскільки виникає можливість розглядати не кожну окрему установку, а всю групу в цілому, наприклад стрічкові конвеєри, локомотиви.

1.2.2. Умови експлуатації транспортних машин Підземний транспорт працює в специфічних умовах: обмеженість розмірів i непостійність робочого місця, похиле розташування устаткування, вологість, запиленість i вибухонебезпечність середовища, змінний характер навантаження. Обмеженість розмірів. Складні умови роботи, пов'язані з невеликими площами поперечних перерізів гірничих виробок, потребують використання транспортних машин малих розмірів. Їхня продуктивність, як правило, набагато нижча, ніж у великогабаритних. Непостійність робочого місця (безперервне переміщення вибою) диктує необхідність використання під час проходки швидкорозбірних i маневрених машин. Похиле розміщення устаткування (під час проходки похилих виробок) обумовлює необхідність застосування спеціальних стопорних пристроїв, які чинять опір сповзанню машин, пристроїв i гальм, що утримують робочий орган від мимовільного руху вниз, а також різних уловлювачів для тягових 10

засобів i вагонеток, що функціонують (спрацьовують) при обриві стрічок або канатів. Вологе, запилене, агресивне i вибухонебезпечне середовище потребує застосування машин, захищених від дій вологи і пилу, стійких проти корозії з вибухонебезпечним електроустаткуванням. Непостійний характер навантаження, зумовлений зміною обсягу перевезень i деформаціями виробок, може вивести машини з ладу. Тому вони повинні мати резерв продуктивності i високий запас міцності. До транспортних засобів, які діють в гірничих виробках i на поверхні, ставлять ряд основних вимог. Машини повинні: забезпечувати безперебійну роботу підготовчих вибоїв; мати високу маневреність, переміщувати вантажі в найкоротший час; бути простими в керуванні, з комфортними i безпечними умовами для обслуговуючого персоналу; характеризуватись мінімальними витратами енергії, живої i матеріалізованої праці в сфері виробництва (виготовлення) i в процесі експлуатації; бути економічними з точки зору капітальних витрат і експлуатації; мати параметри, які відповідають конкретним (специфічним) умовам роботи. Ці вимоги (в порядку перелічення) класифікують як технологічні, виробничі, енергетичні, економічні й специфічні.

1.2.3. Загальні питання монтажу і експлуатації транспортних машин Установка транспортних засобів — складний i відповідальний процес, від якого в значній мірі залежить їхня надійна i безпечна робота. Цей процес складається з трьох етапів: підготовчого, монтажного і налагоджувального. Протягом підготовчого етапу виконують ряд робіт: розробляють проект, визначають наявність і стан монтажних пристроїв i пристосувань (канатів стропів, блоків, поліспастів, 11

талів, домкратів, триніг та ін.); завершують роботи, зв'язані з проведенням виробок (ремонт кріплення, очистка водовідливних канавок від породи i сторонніх предметів, проведення комунікаційних ліній i навішування освітлювальних приладів, спорудження фундаментів i т.ін.); установлюють за комплектовочною відомістю наявність вcix вузлів, деталей i інструментів, непошкодженість монтажних засобів; проводять інструктаж з техніки безпеки. Експериментальні зразки машин попередньо збирають i обкатують на поверхні. Виявлені несправності тут же усувають. При огляді i випробуванні устаткування повинні бути присутніми спеціалісти, які будуть його монтувати i обслуговувати в підземних умовах. Машини направляють в гірничі виробки в тому вигляді, в якому вони надійшли на підприємство, що будується. Наприклад, вузол, який складається з електродвигуна, турбомуфти i редуктора, вміщують в кліть у розібраному вигляді, а не підвішують під нею. Така підвіска хоча й дозволяє опускати в шахту цілі аґреґати, але знижує безпеку робіт i підвищує імовірність пошкодження устаткування при навантажуванні на пересувний состав у приствольному дворі. Монтаж транспортних машин — дуже тривалий процес, причому найбільш трудомісткими в підземних умовах вважають такелажні роботи, які часто складають 85 % загального обсягу. Збірні одиниці встановлюють в послідовності, передбаченій проектом і заводською інструкцією, що дозволяє уникнути складання деталей у виробках, підвищує культуру виробництва i створює умови для швидкісного i високоякісного проведення робіт. Наладка передбачає пробний пуск i регулювання транспортних засобів. Опробування допомагає визначити правильність монтажу всіх зібраних одиниць, надійність запобіжних пристроїв (гальм, зупинників, уловлювачів i т.ін.), тобто перевірити роботу установки в цілому. Опробування спочатку ведуть вхолосту (2...3 год.), а потім під навантаженням. Усунувши несправності, машину здають на випробування, при якому визначають якість монтажу, стан ізоляції, струмопровідних частин, контактів і мастильних систем. 12

Після закінчення монтажу, випробування i наладки окремих елементів перевіряють і налагоджують роботу всього транспортного комплексу. Якщо до установки прийняті надійні машини, технічні параметри яких відповідають правилам експлуатації i техніки безпеки, ці машини будуть працювати високопродуктивно. Підвищення ефективності у цьому випадку досягається за рахунок застосування засобів автоматики, що забезпечують контроль i передачу на пульт керування кількісних i якісних показників, а при необхідності реєструють вимірювані параметри технологічного процесу. Ці засоби дозволяють також визначити наявність i масу вантажу, стан механізмів i тягових opгaнів (пробуксовка, схід стрічки вбік, ії обрив і т.iн.). В результаті цього максимально вивільняється обслуговуючий персонал, піднімається рівень продуктивності, надійності i безпеки транспортного устаткування, підвищується загальна культура виробництва. Поліпшення техніко-економічних показників будівництва підземних споруд шахти досягається при підвищенні темпів проходки виробок, що можливо тільки при комплексній механізації основних i допоміжних процесів i швидкісному їx проведенні. Підвищення швидкості проведення виробок, у свою чергу, залежить від організації експлуатації транспортних машин, які використовують для своєчасного переміщення вcіx вантажів, що надходять із вибою i у вибій. Досвід швидкісного проведення гірничих виробок показав, що необхідно: максимально поєднувати процеси проведення виробок; здійснювати безперервне навантаження гірничої маси протягом тривалого часу; скорочувати тривалість операцій обміну вагонеток i составів, які знаходяться під навантажуванням; подавати з поверхні кріпильні матеріали та інші допоміжні вантажі в контейнерах і пакетах; забезпечувати механізацію навантажувально-розвантажувальних i монтажних робіт; створити резерв запасних частин i проводити планове обслуговування i ремонт транспортних машин; реалізувати повну автоматизацію всіх виробничих процесів; ширше використовувати ЕОМ i мікропроцесори при керуванні i виборі режиму роботи транспортних машин; впровадити бригадний підряд, який дозволяє 13

підтримувати на високому рівні виробничу і технологічну дисципліну. Експлуатація транспортних машин тісно пов'язана з питанням охорони навколишнього середовища. При навантажуванні породи в транспортні засоби i при розвантажуванні їx на відвалі, а також при формуванні відвалів треба здійснювати заходи щодо забезпечення мінімальної запиленості повітряного середовища. Щоб виключити самозаймання відвалів, їх покривають шарами інертних негорючих матеріалів, обробляють спеціальними розчинами тощо. Відвали розташовують в природних складках місцевості i на земельних ділянках, не придатних для сільськогосподарських робіт. Транспортування вантажу здійснюється найкоротшим шляхом з мінімальними відчуженням земельних угідь. Зіпсовані землі повинні приводитись до стану, придатного для використовування в народному господарстві. Винятково велику увагу приділяють питанням безпеки праці. Особливого значення ці питання набувають при застосуванні прохідницьких комплексів, оскільки до їх складу входить велика кількість машин і механізмів різного призначення. Обслуговуючий персонал повинен знати i виконувати правила безпеки, інструкції, щодо експлуатації конкретних машин. При роботі в підземних умовах на машинах проводять комплекс заходів, які дозволяють знизити кількість шкідливих домішок, що викидаються в рудникову атмосферу, зменшити шум i вібрацію. В останні роки машину обладнують кондиціонерами. Згідно з правилами безпеки у вугільних i сланцевих шахтах необхідно вибирати швидкість переміщення транспортних машин в кожній виробці окремо; повинні зберігатись зазори відповідно до виду транспортних машин між кріпленням i найбільш виступаючими частинами машин з боку проходу людей i з протилежного боку. Kpiм того, необхідно: організувати постійний контроль за роботою установок; заборонити вмикати машини при несправностях основних складальних одиниць, незакритих вводах муфт електродвигунів i пускачів, непідвішених кабелях i несправних сигнальних пристроях, при відсутності запобіжних щитків i кожухів; дозволити чистити i ремонтувати pyxомi частини 14

тільки в період зупинки; категорично заборонити перевезення людей на транспортних засобах, спеціально не пристосованих для цієї мети. В місцях проміжного завантаження конвеєрів i можливих вивалів породи із стінок виробок треба встановлювати бічні захисні листи, а при піддувному ґрунті необхідно своєчасно вирівнювати устаткування. Не можна допускати нагромадження просипаного вантажу. В суворо визначені строки треба проводити огляди, поточний, середній i капітальний ремонти. Огляд i поточний ремонт виконують електрослюсарі дільниці безпосередньо на робочому місці. Вони регулюють складальні одиниці, замінюють зношені деталі, промивають і очищають всі доступні частини машин, перевіряють мастильну систему i електроапаратуру. Kpiм того, складають дефектну відомість для майбутніх середнього i капітального ремонтів. Середній ремонт включає весь обсяг поточного, а також повну розборку приводу i заміну вcix його зношених частин. Цi роботи .здійснюються в майстернях підприємства, що будується. Капітальний ремонт проводиться на рудоремонтному заводі або в центральних майстернях.

1.3.

ВІДОМОСТІ ПРО ВАНТАЖІ І ВАНТАЖОПОТОКИ 1.3.1. Вантажі

Вантажі бувають штучними (машини, устаткування, кріпильні матеріали) i тарними (що надходять на підприємства в мішках або ящиках), наливними (різні рідини) i насипними (порода, корисні копалини). Люди, які переміщуються по гірничих виробках транспортними засобами, — це особливий вантаж, який потребує певних зручностей і повної безпеки. Насипні матеріали, які складають основний вантажопотік, переміщують насипом. Вони відрізняються один від одного такими властивостями, як грудкуватість, міцність, насипна густина, вологість, абразивність і внутрішнє тертя. 15

Грудкуватість (ґранулометричний склад) характеризує кількісний розподіл частинок вантажу за їх розміром. Для рядового матеріалу вона визначається найбільшим розміром ґранул амакс і процентним вмістом в загальній масі грудок з розміром (0,8...1) а'макс. Вантаж, у якого відношення a'макс/а'мін (де а'мін — розмір найменшого зерна) не перевершує 2,5, вважається сортованим. Він характеризується середнім розміром частинок ас, який дорівнює (амакс+а'мін)/2 При будівництві підземних споруд (шахт) гірнича маса, як правило, складається з грудок розміром до 50 мм (приблизно половина), 50...200 мм (майже третина) i 200...500мм (решта). Однак використовувані у даному випадку транспортні машини можуть переміщувати вантажі тільки певних розмірів. Отже, розмір грудок обумовлює вибір необхідних транспортних засобів. Міцність гірських порід – властивість гірських порід в певних умовах, не руйнуючись, сприймати впливи механічних навантажень, температурних, магнітних, електричних і інш. полів, нерівномірне протікання фізико-хімічних процесів в різних частинах гірських порід і інш. Розрізняють : т е о р е м и к н у – обчислену на основі обліку сил міжатомного зчеплення; с т а т и ч н у – властивість порід сприймати короткочасні навантаження, прикладені з постійною швидкістю; д и н а м і ч н у властивість порід сприймати, не руйнуючись, динамічне навантаження; т р и в а л у – міцність порід, що знаходяться тривалий час під навантаженням; з а л и ш к о в у – рівень несучої здатності зруйнованої породи; е л е к т р и ч н у – визначається значеннями напруги пробою. Показниками, що характеризують міцність гірської породи для різних випадків, є: границі міцності порід на стиснення σст, розтягнення σр, зсув θзс, вигин θвиг, а також текучості σт, повзучості σп та інш. Для більшості порід границя міцності на розтягнення σр не перевищує 20 МПа. Границі міцності порід при зсуві, вигині і інших видах деформацій завжди менші σст і більші σр, але ближчі до останньої. З породотвірних мінералів найбільшу міцність має кварц. У нього σст перевищує 500 МПа, у польових шпатів, піроксенів, авгіту, рогової обманки, олівіну і інш. 16

залізисто-магнезійних мінералів σст = 200-500 МПа, у кальциту σст 20 МПа. Найбільші значення границі міцності при стисненні мають щільні дрібнозернисті кварцити і нефрити (500-600 МПа). Значну міцність (більше 350 МПа) мають щільні дрібнозернисті ґраніти, трохи меншу – габро, діабази і грубозернисті ґраніти. Міцність вугілля при стисненні змінюється в залежності від ступеня його метаморфізму і зольності від 1 МПа (коксівне вугілля) до 35 МПа (антрацити). Міцність гірських порід оцінюють відповідним коефіцієнтом fм за шкалою Протодьяконова. Для базальтів i кварцитів він дорівнює 20, для щільних ґранітів, вапняків i дуже міцних залізних руд — 10, піщанистих сланців і сланцевих пісків — 5, неміцного сланцю i щільного мергелю — 3, міцного кам'яного вугілля i щебенистого ґрунту — 1,5, сипких порід — 0,5. У складі інших факторів міцність гірської породи визначає вплив її грудок при стиканні з елементами транспортних машин. Міцність матеріалу, як i його грудкуватість, багато в чому обумовлює вибір транспортних засобів. Тривкість гірських порід – загальноприйняте умовне поняття, яка символізує сукупність механічних властивостей гірських порід, що виявляється в різних технологічних процесах при видобутку і переробці корисних копалин. Тривкість – здатність гірських порід чинити опір руйнуванню під дією зовнішніх сил. Залежить від твердості, в’язкості, крихкості, пружних властивостей, мінералогічного складу і структури, густини, щільності та кліважу. Тривкість зростає зі збільшенням сил зв'язку між частинками і окремостями гірської породи та вмісту міцних мінералів в породі і знижується, як правило, при зволоженні. За М.М.Протодьяконовим виділено 10 категорій тривкості. Метод експериментального визначення коефіцієнта тривкості (Ктр), запропонований М.М.Протодьяконовим, оснований на відносній оцінці роботи, затраченої на дроблення гірських порід вантажем масою 2,4 кг, що вільно падає з висоти 0,6 м. Класифікація тривкості гірських порід (за М.М.Протодьяконовим) наведена у таблиці 1. 17

Таблиця1. Катег Ступінь орія тривкості породи І Найвищий ІІ ІІІ ІІІ-а ІV ІV-а V V-а VI

VI-а VII VII-а VIII ІХ Х

Породи

Ктр

Кварцити, базальти та ін. винятково міцні 20 породи Дуже тривкі Ґраніт, кварцові порфіри, кременистий сла- 15 породи нець, пісковики та вапняки підвищеної міцності, деякі кварцити Тривкі Ґраніти та ґранітні породи, пісковики і 10 породи вапняки, міцні мінерали залізних руд Тривкі Вапняки, деякі ґраніти (неміцні), пісковики, 8 породи мармур, доломіт, колчедани Досить тривкі Звичайний пісковик, залізисті руди 6 породи Досить тривкі Піскуваті сланці, сланцеві пісковики 5 породи Породи Міцний глинистий сланець, неміцні різновиди 4 середньої пісковику і вапняку, м’який конґломерат тривкості Те саме Різноманітні неміцні сланці, щільний мергель 3 Досить м’які М’який сланець, дуже м’який вапняк, крейда, 2 породи кам’яна сіль, ґіпс, мерзлий ґрунт, антрацит, звичайний мергель, зруйнований пісковик, кам’янистий ґрунт Досить м’які Щебенистий ґрунт, зруйнований сланець, 1,5 породи злежалі галька та щебінь, тверде кам’яне вугілля, затверділа глина М’які породи Глина (щільна), м’яке кам’яне вугілля, міцні 1,0 наноси 0,8 М’які породи Легка піскова глина, лес, ґравій Землянисті Чорнозем, торф, легкий суглинок, сирий пісок 0,6 породи Сипучі Пісок, осипи, дрібний гравій, насипна земля, 0,5 породи видобуте вугілля Пливкі Пливуни, болотистий ґрунт, розріджений лес, 0,3 породи розріджено-зволожений ґрунт

18

Аналіз свідчить, що всі технологічні показники гірських порід (буримість, вибуховість, дробимість, подрібнюваність і т.д.) корелюють між собою та з коефіцієнтом тривкості М.М.Протодьяконова. Між тривкістю і міцністю гірських порід існує прямий кореляційний зв’язок. Наявність великої кількості виробничо-технологічних коефіцієнтів утруднює їх використання в практиці і для наукових досліджень. Насипна густина вантажу ρ, тобто маса одиниці його об'єму в свіжонасипаному вигляді, залежить від фізичних властивостей i ступеня ущільнення матеріалу. Для бутових каменів, вапняків, піску i глини вона дорівнює 1,5...2 т/м3, для марганцевих і залізних руд — 1,2...3,5 т/м3, антрацитів, бурого i кам'яного вугілля — 0,65...1 т/м3. Розрізняють густину матеріалу в мacивi i в насипі. Відношення першої до другої називають коефіцієнтом розпушування Кроз який залежно від способу руйнування і міцності гірських (скельних) порід змінюється від 1,1...1,4 (для м'яких) до 1,6...1,8 (для міцних). Вологість (вміст води в матеріалі) визначають через відношення маси випареної води до маси твердих частинок, що залишились. Насипний матеріал вважається вологим, якщо на своїй поверхні вміщує неувібрані i хімічно не зв'язані з ним краплі (плівки) води. Через вологість (для порід вона становить 5...30 %) вантаж, як правило, налипає на ґумові і металеві деталі транспортних засобів, що призводить до порушення режиму роботи, зменшення корисної місткості посудин і швидкого зношування устаткування. Абразивність — це властивість вантажу стирати деталі машин, які стикаються з ним. Ступінь її тим більша, чим вища твердість частинок матеріалу, який перевозять. Майже 50 % гірничої маси вуглевидобувних і гірничорудних підприємств має середню і високу абразивність. Для запобігання прискореному зношенню (стиранню) частин транспортних засобів застосовують захисні футеровки, ущільнення підшипників, шарнірів та ін. Внутрішнє тертя, тобто взаємна рухливість частин насипного вантажу, характеризується кутом природного укосу φ між утворюючою (бічною поверхнею вільно насипаного штабеля) i 19

непорушною горизонтальною площиною. Цей кут залежить від форми i розмірів грудок, вологості та липкості гірничої маси i тому не є постійним навіть для одного й того ж вантажу. Для вугілля значення φ в середньому становить 30...40о, породи i залізної руди — 40...50о. Із зростанням грудкуватостi i вологості матеріалів (за винятком сипучих) значення φ підвищується, а при транспортуванні гірничої маси, коли виникає струшування або ворушіння, — зменшується. Кут природного укосу насипного вантажу залежно від умов руху приймають рівним (0,35...0,7) φ.

1.3.2. Вантажопотоки Вантажопотік — це кількість (в тоннах або кубічних метрах) матеріалів, переміщуваних на певній трасі за одну годину. Залежно від напряму руху вантажопотоки поділяються на npямі (від підготовчих вибоїв до поверхні) i зворотні (від поверхні до робочих місць). Вантажопотоки характеризуються видом матеріалу, що транспортується, інтенсивністю, нерівномірністю i довжиною транспортування. При будівництві підземних споруд, зокрема шахт, в найбільшій кількості транспортують гірничу масу, потім устаткування, допоміжні матеріали i людей. Формування вантажопотоків внаслідок впливу великої кількості гірничотехнічних, технологічних і організаційних факторів має випадковий характер. Вони нерівномірні насамперед за змінами. Транспортні засоби вибирають за потоком найбільш навантаженої зміни. Однак необхідно мати на увазі, що протягом зміни вантажопотоки, як правило, не постійні через паузи, обумовлені, наприклад, несправністю устаткування. Крім того, потік матеріалу, що надходить, змінюється в період роботи вантажних засобів. Ця нерівномірність враховується коефіцієнтом нерівномірності kн i найбільш властива підготовчим вибоям; вона згладжується на магістральних виробках, оскільки одночасно функціонує декілька таких вибоїв, і простої одного з них в меншій мірі відбиваються на сумарному вантажопотоці. 20

Значення коефіцієнта kн коливається залежно від технічних, технологічних, організаційних i інших факторів. Воно вибирається на основі експериментальних даних або визначається розрахунком. Таким чином, нерівномірність в надходженні вантажу приводить до того, що в окремі періоди можуть виникати недовантаження або перевантаження транспортних засобів. Тому машини повинні мати достатні резерви продуктивності й міцності вузлів. Середнє значення вантажопотоку Qс = А/Т, (1.1) де А — значення змінного потоку, т; Т — час роботи транспортної установки за зміну, год. Максимальний хвилинний вантажопотік при одному функціонуючому підготовчому вибої, т/хв, (1.2) имакс = Vц ρ / tц 3 Тут Vц — об'єм гірничої маси, що видається за цикл, м , ρ — насипна густина вантажу, т/м3, tц — тривалість роботи прохідницької машини, хв. При одночасній роботі декількох підготовчих вибоїв и(макс)Σ = kp Σимакс (1.3) де kp — розрахунковий коефіцієнт, значення якого беруть залежно від кількості вибоїв, kp =0,5...0,95. Максимальний вантажопотік, т/г, (1.4) Qмакс = 60 имакс або Qмакс = 60 и(макс) Σ а коефіцієнт kн = Qмакс / Qс (1.5) При роботі транспортних машин на магістральних лініях kн= = 1,5...2, а в підготовчому kн = 4,5. Для забезпечення рівномірності вантажопотоку в транспортному потоці встановлюють акумулюючі ємності. Їхнє застосування у вибоях підготовчих виробок дозволяє поліпшити використання прохідницьких комбайнів або навантажувальних машин в часі, оскільки зменшуються простої. Значно спрощується також організація роздільного транспортування вугілля i породи при проходженні виробок змішаним вибоєм у вугільних шахтах. Як акумулюючі ємності використовують гірничі виробки, механізовані, напівстаціонарні i пересувні бункери. Роль акумулюючої ємності можуть виконувати також бункери на 21

колесах (допоміжні состави вагонеток). Місткість бункера вибирають залежно від обсягу породи, яку доставляють з підготовчого вибою протягом зміни. До основних факторів, які визначають вид i обсяг перевезень допоміжних вантажів (устаткування, лісоматеріалів, залізобетонних виробів, прокату чорних металів i т. ін.) належать: тип кріплення, що встановлюють в підготовчих вибоях; темпи проходки; прийнята технологія проведення гірничих робіт тощо. При будівництві шахти добові витрати матеріалів обумовлені площею перерізу виробки; швидкістю проходки i матеріалом, що використовують для кріплення. При кріпленні виробки з площею Sв = 10 м2 арочним металевим кріпленням із залізобетонними затяжками i швидкості проходки 20 м за добу потреба в матеріалах складає 30...40 т.

1.4. ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ І СУЧАСНИЙ СТАН ШАХТНОГО ТРАНСПОРТУ 1.4.1. Історія розвитку рудникового транспорту Протягом багатовікової історії розвитку гірничої справи тривалий період рудниковий транспорт, як та інші ланки загального технологічного ланцюга видобутку корисних копалин, був оснований на використанні примітивних способів i засобів перевезення вантажів з використанням ручної праці, рідше – сили тварин. Один з найсуттєвіших внесків у розвиток механізації гірничого транспорту внесла Німеччина, гірнича, зокрема вугільна промисловість якої була однією з найбільш передових у Європі. З початку 16 ст. Німеччина займала провідне положення в гірничій справі. В цій галузі було задіяно бл. 100 тис. чол. Німецькі рудокопи працювали в Чехії, Угорщині, Польщі, Англії, пізніше – в Швеції та Іспанії. В 16-18 ст. залізну руду активно добували в Саксонії, Гессені, Рейнській області, Нассау, Саарі. У 1540 на території Німеччини було видобуто 16 т срібла (25% від видобутку 22

у Європі). Тут ще у 16-17 ст. суттєво вдосконалюється гірнича техніка, зокрема з'являється гірничий компас (1539), кінний коловорот (рис. 1.1), водовідлив, поршневий насос (1565, Йоахімстале, тепер Яхімов у Чехії), в цей час почали застосовувати вибухові роботи. У 1698 р в Касселє споруджена перша пароатмосферна машина (Д.Папен). Парова машина Ньюкомена почала застосовуватися з 1753 р. на свинцевих копальнях біля Дуйсбурґа, двигун Уатта – з 1780-х років в Хетштедті. З 1835 на шахтному підйомі в Німеччині застосовують стальний канат. У 1890-х з'являється електричний водовідлив. Електродвигуни застосовують для провітрювання, на відкатці і підйомі. У кінці 18 століття в специфічних умовах рудників i заводів тодішньої Росії, де існувала необхідність у переміщенні великої кількості насипних вантажів, були початі перші спроби механізації транспорту. Почали застосовувати тачки i спеціальні вагонетки невеликої вантажопідйомності (рис. 1.2.). Спочатку тачки i вагонетки переміщали по дерев'яних настилах з дошок i брусів, але швидкий знос таких доріг привів до необхідності облаштовувати їх більш міцними залізними смугами, а пізніше — залізними шматками – прототипами рейок (1776 р.).

Рис. 1.1. Пристрій для підйому вантажу з колодязів

23

Рис.1.2. Тачка (а) і вагонетка (б)

У 1788 році з ініціативи начальника Оленецьких заводів Яромова на Олександрійському гарматному заводі в Петрозаводську вперше були прокладені рейки з чавуну. Переміщення примітивних відкаточних посудин в основному забезпечувалося мускульною силою людини. Перша чавунна дорога з кінною тягою для перевезення руди із Зміїногірського рудника на металургійний завод (Алтай) була побудована Фроловим у 1806...1809 роках. Паралельно з розвитком рейкового транспорту завдяки своїй простоті і можливості роботи в різних гірничо-геологічних умовах помітну роль у механізації технологічних процесів того часу мали канатні пристрої. Так, у період зародження вугільної промисловості коміри (прототипи сучасних лебідок) використовували для підйому вантажів з ям i колодязів – прообразів стовбурів. Водночас ще у 1711 р. на Галичині почався колодязний видобуток нафти, на якому застосовувалися канатні пристрої для підняття цебер з нафтою з колодязів (нижній малюнок на рис. 1.1.) Приводилися в дію такі пристрої мускульною силою людини i тварин. Розвиток гірничо-металургійної промисловості ставив задачу підняття i переміщення вантажів у великих обсягах і на значні 24

відстані, що привело до необхідності застосування більш складних знарядь праці i нових доріг. Збільшення кількості вантажів, що піднімаються з шахт, збільшення висоти підйому вимагали значно більш потужніших двигунів, що послужило базою для використання надалі енергії живої природи (водяних коліс) (рис.1.3). Однак, практика застосування водяних коліс показала, що їх доцільно використовувати лише в тому випадку, коли водяне джерело енергії знаходиться в безпосередній близькості від підприємства, що далеко не завжди можливо. Найчастіше на підприємствах, де використовувався цей вид енергії, спостерігалися кризи гідроенергії, що було поштовхом для вишукування нового джерела енергії, яку можна легко транспортувати від місця її одержання в будь-яку точку її використання. Таким джерелом виявилася теплота. Використавши це джерело енергії, Тревитик (Англія) побудував перший у світі паровий транспортний екіпаж (1802 р.) (рис.1.4).

Рис. 1.3. Водяне колесо

Рис. 1.4. Паровий транспортний екіпаж

25

Заводські i рудничні чавунні дороги підказали Тревитику думка поставити паровий екіпаж на рейки (1803 р.). Це був перший у світі паровоз, що не ніс на собі вантаж, а тяг вагонетки з вантажем. Перший паровоз у Росії був побудований Черепановими в 1833-1834 роках на Нижньотагільському металургійному заводі (Урал). У 1835 році вони створили другий паровоз, що перевершує за своєю потужністю кращий англійський локомотив того часу – Стефенсоновську "Ракету". У 1861 р. на Ленських золотих копальнях гірничим інженером А.Лопатіним був застосований перший стрічковий конвеєр – "песковоз", на який винахідником було отримано "привілей". На початку 19 століття були створені теоретичні передумови i виконані лабораторні дослідження з одержання механічної роботи за рахунок електричної енергії – був розроблений електродвигун. Незабаром електродвигун вийшов з наукових лабораторій i в 1838 році Якобі випробує електричний бот на річці Нева. Електрична енергія стала застосовуватися i на інших засобах транспорту. У 1880 році українець Федір Піроцький уперше продемонстрував перший вагон кінно-залізної міської дороги, який рухався електричною енергією. Перший трамвай був пущений у Києві в 1892 році. Електродвигуни усе ширше i ширше застосовуються як приводи для різноманітних робочих машин, у тому числі i гірничо-транспортних, чому сприяв також створений Доліво-Добровольським трифазний електричний двигун (1891 р.). Однак наукові знання в тодішній Росії широкого поширення не одержували, спроби механізації рудничного транспорту носили поодинокий характер, що пояснювалося відсутністю об'єктивних передумов: робоча сила була дешевою, а загальний рівень розвитку гірничого виробництва був таким, що низька продуктивність ручної праці на транспорті не обмежувала продуктивності підприємства в цілому. Особливо важким була праця шахтарів у старому Донбасі. "На недалекій від мене відстані заблищала зірочка, що, коливаючись i мерехтячи, стала наближатися до мене. Шум, що 26

нагадував тріск падаючих дерев, усе більше i більше підсилювався. Але от червонуватий вогник порівнявся з нами, i я побачив незвичайне видовище: із самої глибини шахти зринула якась чотиринога тварина, що, будучи прикута залізним ланцюгом до плоскої шухляди, навантаженої антрацитом, повільно i на превелику силу посувалося вперед... Переді мною на карачках стояв не звір, а людина... 3 його чорного, начебто вимазаного ваксою, обличчя котилися струмені темно-бурого поту. Увесь тулуб його здригався від сильної задишки й утоми... Широкий пояс обхоплював тонкий стан тягальника. До пояса, як у справжніх засланих каторжників, був прикріплений масивний ланцюг, що, проходячи між ніг, за допомогою гачка прикріплювалася до шухляди". Так образно описав свою першу зустріч з «тягальником» ("саночником") робітником, що здійснює доставку вугілля з очисного вибою, український письменник Свирський. Навіть серед шахтарів робота "саночника" вважалася найважчою (рис. 1.5).

Рис.1.5. “Саночник” (з картини Касаткина)

Довгі роки по всіх підземних виробках вагонетки переміщалися мускульною силою людини, у кращому випадку, тварин. Норма продуктивності робітника, що переміщує вагонетки на відстані до 150 метрів - "відкатника", складала 10,7 тонн у зміну. При довжині відкочування більше 200-300 метрів застосовували кінну тягу. Склади з декількох вагонеток, з'єднаних між собою 27

ланцюгами, переміщалися кіньми, щo осліпли від постійного перебування під землею. Транспортувати вугілля виробками було неймовірно важко i небезпечно. Відкатнику i шахтному коногону була потрібна чимала сила, сміливість i кмітливість. Про умови праці коногона можна судити, почувши одну зі старих шахтарських пісень: Вот лошадь мчится по продольной, По темной, узкой и сырой. А коногона молодого Предупреждает тормозной: «Ах, ради бога, тише, тише! Здесь ведь и так большой уклон. На повороте путь чуть выше, С полна забурится вагон.» …………………………… …………………………… Через минуту над вагоном Уже стоял народ толпой, А молодого коногона Несли в разбитой головой. На початку XX століття з підвищенням інтенсивності видобутку корисної копалини виникає необхідність механізації всіх технологічних процесів. Примітивна технологія транспорту стає вузьким місцем у розвитку гірничих підприємств. Першим застосуванням засобів малої механізації було використання в 1911 р. на Катеринівському руднику при розробці шару Алмазного потужністю 0,45 м механічних санок на колесах, переміщуваних за допомогою ручної лебідки по рейках. Використання транспортної установки дозволило власникам шахти підвищити обсяги видобутку вугілля. У цей же час на Донбасі на Голубовському руднику була використана перша врубова машина. Підвищення довжини i продуктивності лави створило умови, при яких транспорт санками виявився неприйнятним. 28

У 1910 р. на Катеринівському руднику і шахті "Шмідт" пройшли випробовування 12 імпортних конвеєрів. Подібного ж типу конвеєр сконструював на руднику "Гілка" місцевий технік Симонов. Одночасно на Риковському i Голубовському рудниках були застосовані перші вітчизняні хитні конвеєри, що виготовлялися в шахтних майстернях. Однак спроби механізувати рудниковий транспорт як i раніше були поодинокими i внаслідок загальної технічної відсталості промисловості не дали скільки-небудь помітних результатів. Громадянська війна 1918-1921 рр. залишила гірничодобувну промисловість України практично в руїнах. Основним засобом доставки вугілля з лав як i раніше залишилися санки. На рудниках Донбасу працювало всього 8 імпортних хитних конвеєрів із пневматичним приводом i 16 лебідок конструкцій механіка Симонова. Гостра потреба в механізації транспортування вугілля з лав, прагнення інженерів i робітників Донецьких шахт до заміни мускульної праці саночника механізованою працею привело до створення й удосконалення засобів доставки. Так, у 1925 році на шахті 2/7 "Лідієвка" Рутченківського рудоуправління була вперше застосована скреперна установка. Одними з перших, що прийняли діяльну участь у розвитку скреперного транспорту на шахтах Донбасу, були електромеханік Рутченківського рудоуправління Закарлюка i механік Петрівського рудоуправління Митрофанов. Закарлюка розробив і виготовив спеціальну лебідку для скреперної установки – ця лебідка i послужила прототипом першої вітчизняної серійної лебідки, до випуску якої в 1926 році приступив Харківський завод вугільного машинобудування "Світло шахтаря". Цей же завод виготовив перший вітчизняний привід для хитного конвеєра. Незабаром був освоєний випуск i більш потужного приводу. Серійний випуск транспортних засобів збігався у часі з періодом реконструкції шахт Донбасу. Характерним для даного періоду є перебудова гірничого господарства шахт i організаційна перебудова робіт у вибоях. У цей період відбувається інтенсивний 29

процес подовження лав. Наприкінці 1930 року на Донбасі в Україні і Кузбасі та інших басейнах в Росії прагнуть побудувати роботу в лаві за принципом безупинного потоку, що можливо при широкому впровадженні конвеєрного транспорту i високої організації праці. Досвід роботи показав, що підвищення продуктивності лав привело до того, що основний лавний конвеєр – хитний конвеєр, перестав повною мірою задовольняти технологічним вимогам. Постала необхідність у більш продуктивних і досконалих транспортних засобах. Прагнення до вишукування шляхів підвищення продуктивності транспортних засобів привело до спроб застосування в лавах стрічкових конвеєрів. У 1930 році був створений стрічковий конвеєр, що випускався заводом ім. ХХ-річчя комсомолу України і призначався для шарів потужністю не менше 0,9 метра при куті падіння до 15 градусів i довжині лави до 200 метрів (рис. 1.6). Конвеєр цього типу випробувався на шахтах Донбасу, але незабаром випуск їх був припинений. Починалися кількаразові спроби застосування в лавах стрічкових конвеєрів інших типів. Однак ці спроби не увінчалися успіхом через принципові перешкоди: складність перенесення, необхідність збереження строгої прямолінійності лави, значна висота навалювання, швидкий знос стрічки, труднощі захисту холостої галузки стрічки від попадання на неї вантажу та ін. Невдачі з застосуванням у лавах стрічкових конвеєрів направили думки винахідників на пошуки принципово нових засобів транспортування. Перші кроки по створенню переносних скребкових конвеєрів, придатних для умов роботи в очисних вибоях шахт Донбасу, робляться в 1935...1936 роках.

Рис.1.6. Перший стрічковий конвеєр на шахтах Донбасу

У 1939-40 роках на різних шахтах Донбасу проходили випробовування нові скребкові конвеєри. Досвід експлуатації цих 30

доставних засобів дозволив зробити висновок про їxнi істотні переваги: висока продуктивність, що у мало залежала від кута падіння шару, можливість транспортувати вантаж не тільки за падінням, але i за підняттям; суттєво менший шум при роботі в порівнянні з хитними конвеєрами та ін. У післявоєнний період на шахтах Донбасу скребкові конвеєри одержали усе більше поширення, що послужило підставою для розширення їхнього серійного виробництва на вітчизняних заводах. Уперше виробництво таких конвеєрів почав у 1939 році Харківський завод "Світло шахтаря". Надалі відбувається удосконалення конструкції конвеєра в напрямку підвищення потужності двигуна приводу. Створено конвеєри з двома ланцюгами. Розробка і впровадження переносних скребкових конвеєрів для лав успішно завершили другий етап конвеєризації шахтного транспорту. Ідея створення пересувного скребкового конвеєра вперше була реалізована в 1939-1940 роках. У післявоєнний період конвеєри пройшли широке промислове випробовування, показавши свої експлуатаційні i технічні переваги, перспективність. Створення i впровадження пересувних скребкових конвеєрів дозволило перейти на вузькозахопну технологію робіт в очисних вибоях. Впровадження пересувних скребкових конвеєрів було серйозним кроком вперед у справі механізації вуглевидобутку. За корінні удосконалення скребкових конвеєрів у 1947 році група науковців була визнана гідною Державної премії (Співаковський, Клорикьян, Савлуков і Самойлюк). По мірі інтенсифікації робіт в очисних вибоях i збільшення довжини стовпів, що відпрацьовуються, виникає необхідність заміни малопродуктивного i трудомісткого канатного транспорту по похилих виробках більш продуктивним транспортом стрічковими конвеєрами. Перші вітчизняні стрічкові конвеєри поставлялися на шахти Донбасу Харківським заводом "Світло шахтаря" i Донецьким машинобудівним заводом (1935-1939 р.). Особливо бурхливий розвиток одержав даний вид транспорту після Другої світової війни. 31

У 1945 році розробили i застосували на шахтах конвеєри із шириною стрічки 700 мм, а незабаром у зв'язку з ростом вантажопотоків – 800-900 мм. Великим успіхом в галузі конвеєрного транспорту на шахтах є створення й освоєння виробництва нового ряду потужних, з підвищеною швидкістю руху стрічкових конвеєрів, розрахованих на велику довжину транспортування. Застосування таких конвеєрів на шахтах дозволило різко скоротити число перевантажень вугілля на конвеєрних лініях похилих виробок, спростити їхнє обслуговування. Подальший розвиток підземних стрічкових конвеєрів реалізувався в розроблених у 1961-1962 роках, а також у 70-х роках типажних конвеєрах із шириною стрічки від 800 до 1600 мм. Впровадження сучасних стрічкових конвеєрів на шахтах Донбасу докорінно змінило транспортування вугілля похилими i горизонтальними виробками. Важливу роль у прискоренні конвеєризації транспорту зіграло впровадження автоматизованого керування після переможного 1945 р. У післявоєнні роки на шахтах різко збільшилося число високопродуктивних машин, впроваджена i всіляко розширена комплексна механізація й автоматизація, модернізоване шахтне устаткування, докорінно змінена організація праці. Особливо велика увага приділена створенню й удосконалюванню транспортних засобів для проведення підготовчих виробок, тому що останні не тільки забезпечують фронт очисних робіт, але i впливають на умови просування вибоїв i функціонування всього гірничого господарства підприємства. У вибоях підготовчих виробок породу і вугілля подають найчастіше безпосередньо у відкаточні посудини. 3 метою зменшення їхніх простоїв почали широко впроваджувати різні шляхові i допоміжні механізми. Широко впроваджуються також нові транспортні засоби на поверхні, в горизонтальних i похилих виробках i у вузлах їхнього сполучення. Розширюється парк важких локомотивів, потужних конвеєрних установок, великовантажних вагонеток й іншого устаткування. 32

Сьогодні відбувається подальше поліпшення схем i засобів транспорту. Ще на стадії проектування здійснюють глибокий аналіз i обґрунтування вибору раціональних засобів для переміщення вантажів. Приймають найбільш прості схеми транспорту, використовують сучасне устаткування, безупинно поліпшують конструкцію i технологію виготовлення.

1.4.2. Історія розвитку науки Вітчизняна наука про підземний транспорт розвивалась поступово. У 17 – на початку 18 ст. у Києво-Могилянській академії викладають елементи гірничої науки, мінералогії (Феофан Прокопович та ін.). Останній направив на навчання до Києва Михайла Ломоносова, в працях якого згодом зустрічаються згадки про підземний транспорт (1763 р). В 1843 р. викладач інституту корпусу гірничих інженерів Узатіс видав книгу «Курс гірничої майстерності», в якій шахтним машинам відведена окрема глава. Основоположником наукової дисципліни «Рудниковий транспорт» визнано вітчизняного вченого Олександра Терпигорєва, який закінчив С.-Петербурзький гірничий інститут, працював на шахтах Донбасу, з 1900 р викладав у Катеринославському вищому гірничому училищі (нині Національний гірничий університет України). Ще у 1901 р. він видав книгу «Доставка». У ній викладені теорія i розрахунок шахтного рейкового господарства, описані конструкції відповідних засобів. Перший підручник для студентів, що вивчають курс підземного транспорту, написали Поляков i Співаковський (1944 р.).

Олександр Онисимович Співаковський 33

Величезна заслуга у створенні науки про транспорт гірничих підприємств належить вітчизняним вченим Андрєєву, Волотковському, Геротьєву, Кальницькому, Кузнєцову, Ренгевичу, Тихонову, Шахмейстеру, Штокману та ін. Таким чином, завдяки зусиллям виробничників і вчених зараз створений і функціонує досконалий шахтний транспорт.

34

Контрольні запитання і завдання 1. 2. 3. 4.

Опишіть призначення рудникового транспорту. Який транспорт називається підземним? Визначте основні етапи розвитку підземного транспорту. Дайте класифікацію транспортних машин за конструктивними ознаками і принципом дії. 5. Назвіть основні специфічні умови експлуатації машин підземного транспорту. 6. Які роботи виконуються в підготовчий період, при монтажі й налагодженні транспортних засобів? 7. Які вимоги ставляться до транспортних установок згідно з правилами безпеки? 8. Як класифікують вантажі за їхніми властивостями? 9. Перерахуйте i коротко охарактеризуйте основні властивості насипних матеріалів 10. Що ви знаєте про прямий і зворотний вантажопотоки? 11. Напишіть рівняння для визначення середнього i максимального вантажопотоків. 12. Для чого потрібен коефіцієнт нерівномірності вантажопотоку? 13. Коротко опишіть історію розвитку підземного транспорту. 14. Опишіть історію розвитку науки з підземного транспорту. 15. Коротко опишіть сучасний стан підземного транспорту.

35

МОДУЛЬ ДРУГИЙ ОСНОВИ ТЕОРІЇ ТА РОЗРАХУНКУ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ

Знати: основні параметри транспортних засобів (продуктивність, опір руху, силу тяги, швидкість руху, потужність двигунів, витрати енергії). Уміти: визначати величину основних параметрів транспортних машин.

Короткі методичні вказівки Усвідомити класифікацію транспортних засобів, та фактори які обумовлюють величину основних параметрів машин періодичної і безперервної дії.

Зміст другого модуля 2. Основи теорії та розрахунку транспортних засобів 2.1. Продуктивність транспортних засобів 2.1.1. Машини періодичної дії 2.1.2. Машини безперервної дії 2.2. Фізичні процеси у вузлах та елементах транспортних засобів 2.2.1. Загальні відомості 2.2.2. Опір руху машин безперервної дії 2.2.3. Сила тяги машин періодичної дії 2.2.4. Сила тяги машин безперервної дії 2.2.5. Опір руху при переміщенні вантажу рідиною 2.3. Швидкість руху 2.4. Потужність двигуна і витрата електроенергії 2.5. Економічна та екологічна оцінка засобів переміщення Контрольні запитання і завдання

2

2. ОСНОВИ ТЕОРІЇ ТА РОЗРАХУНКУ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ 2.1. ПРОДУКТИВНІСТЬ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ 2.1.1. Машини періодичної дії Продуктивність транспортних машин визначають кількістю вантажу, який переміщують за одиницю часу, і виражають в масових (т/г) або об’ємних (м3/г) одиницях. При будівництві і експлуатації підземних споруд (шахт) застосовують транспортні машини періодичної і безперервної дії. Перші переміщують вантаж порціями через певний інтервал часу. Маса такої порції залежить від вантажопідйомності посудин m та їхньої кількості z. Якщо геометричну місткість посудини, м3, позначити через V, густину насипного матеріалу, т/м3, – через ρ і коефіцієнт заповнення (відношення об’єму вантажу до V) – через φ0, то вантажопідйомність, кг, m = 1 000 Vρφ0. (2.1) Час переміщення однієї порції Тц, с, залежить від довжини шляху транспортування, середньої швидкості руху і тривалості пауз за цикл (причіпка, відчіпка, маневри, а інколи і навантаження, розвантаження): (2.2) Тц = L/υc + tn, де L – довжина шляху транспортування, м; υc – середня швидкість руху м/с; tn – тривалість пауз за цикл, с. При визначенні показника Тц приймають υc = (0,8...0,9) υн, (2.3) де υн – номінальна швидкість руху, м/с (тому що в загальну тривалість циклу входить період розгону і уповільнення). Технічна продуктивність транспортних машин періодичної дії, т/год, Qт = 3 600 mz/(1 000 Тц) = 3,6 mz/Тц. (2.4) 3

Характерна особливість цих машин полягає в тому, що при постійній швидкості υc зі збільшенням довжини L підвищується значення Тц, у зв'язку з чим зменшується показник Qт. Крім того, продуктивність таких машин знижується при зростанні тривалості пауз за цикл (навантажувально-розвантажувальні роботи, маневрові та інші допоміжні операції).

2.1.2. Машини безперервної дії Основними параметрами, що визначають технічну продуктивність Qт установок безперервної дії, служать лінійна густина переміщуваного вантажу і швидкість руху: (2.5) Qт = 3 600 mвυ/1 000 = 3,6 mвυ, де mв – лінійна густина вантажу, кг/м; υ – швидкість руху, м/с. Лінійною щільністю називають масу вантажу, яка припадає на одиницю довжини транспортної установки. Вона залежить від площі поперечного перерізу sв, м2, і густини насипного матеріалу ρ, а також від коефіцієнта заповнення робочого органу або жолоба φ0. (2.6) mв = 1 000 sв ρφ0. За інших рівних умов, площу sв на конвеєрних стрічках установлюють за допомогою таких параметрів, як їхня ширина і ступінь можливого заповнення. На плоских вантажонесучих елементах без бортів існуюча форма поперечного перерізу насипного матеріалу часто невизначена, оскільки вона залежить від розмірів грудок матеріалу, кута внутрішнього тертя частинок та інших фізико-механічних властивостей вантажу, а також способу навантажування, швидкості руху, кута нахилу установки та інших факторів. Якщо прийняти найбільш просте припущення, згідно з яким на плоскій стрічці переріз насипного матеріалу має форму рівнобедреного трикутника (рис. 2.1), площа sв може бути виражена через ширину стрічки В. Оскільки остання разом з вантажем знаходиться в русі, кут при основі трикутника φ′ приймають рівним половині кута природного укосу φ (тобто φ′ = 0,5 φ), а довжину основи В1 = 0,85В. 4

Рис. 2.1. Поперечний переріз насипного вантажу на плоскій (а) жолобчатій (б) стрічках

Тоді sв = В1h/2 = (0,85B 0,85B tg(0,5φ))/4 = 0,18B2 tg(0,5φ), (2.7) де h – висота шару вантажу, м. При жолобчатій стрічці (див. рис. 2.1) площа перерізу насипного матеріалу sв = s1 + s2, причому значення s1, знаходять за рівнянням s1 = dh/2, а параметр s2 за рівнянням s2 = (a + d) h/2 = ((a + d)(B1 – a) sin α)/4,

(2.8)

де a – довжина середнього ролика, м, звичайно a = 0,5·B1; d – довжина основи трикутника або трапеції при розмірі похилих сторін b, м, d = a +2bcos α = a + (B1 – a) cos α; α – кут нахилу бокових роликів, ...°. Значення α залежить від поперечної жорсткості стрічки. Його приймають рівним 20° при В<1 м, 20...30° при В = 1,2...1,6 м, 20... 35° при В≥1,8 м. Прийнявши a = 0,5В1 і перетворивши рівняння (2.8) одержимо: 5

s2 = (B12 sin α)/8 + (B12 sin α cos α)/16. (2.9) Якщо B1 = 0,85 В, то (2.10) s2 = 0,09 B2 sin α + 0,045 B2 sin α cos α. Знаючи параметри s1, s2, можна знайти площу перерізу насипного вантажу на жолобчатій стрічці: sв = 0,045 B2 (1 + cos α)2 tg (0,5φ) + (2.11) + 0,09 B2 sin α 0,045 B2 sin α cos α. Коефіцієнт заповнення робочого органу φ0 зростає із зменшенням кута нахилу установки β. Підставивши значення sв, mв відповідно у вирази (2.6), (2.5) і зробивши перетворення, маємо: Qт = Kn B2 υρφ0,

(2.12)

де Кn – коефіцієнт продуктивності. Для плоскої стрічки Кn = 648 tg (0,5φ), (2.13) а для жолобчатої Кn = 162 ((1 + cos α)2 tg (0,5φ) + (2 + cos α) sin α. (2.14) На вантажонесучих елементах з бортами насипний матеріал набуває форми їхнього поперечного перерізу, обмеженого зверху, як і в попередньому випадку, умовним рівнобедреним трикутником, основою якого є ширина жолоба. Кут при цій основі приймають рівним кутові природного укосу вантажу в період його руху. Якщо відомі площа поперечного перерізу жолоба s0, м2, густина транспортованого матеріалу ρ, т/м3, і коефіцієнт заповнення φ0, то лінійну густина вантажу mв, кг/м, знаходять таким чином: mв = 1 000 s0 ρφ0. (2.15) Швидкість руху υ обумовлюється конструктивними особливостями транспортних засобів. Так, для конвеєрів (найбільш розповсюджених машин безперервної дії) вона досягає: для стрічкових – 3, 15 м/с і вище, скребкових – 1,06 м/с і пластинчастих – 1,46 м/с. Перевезення матеріалів транспортними машинами при заданому вантажопотоці Qмакс можна забезпечити тільки у випадку, якщо Qт ≥ Qмакс. 6

2.2. ФІЗИЧНІ ПРОЦЕСИ У ВУЗЛАХ ТА ЕЛЕМЕНТАХ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ 2.2.1. Загальні відомості Переміщення вантажів пов’язане з виникненням сил опору, які перешкоджають рухові і залежать від конструктивних особливостей транспортних машин, ступеня їхнього завантаження, кута нахилу виробки, криволінійності шляху, швидкості руху та інших факторів. Розрізняють два види таких сил: основні W0 і допоміжні Wд. До перших відносять сили, обумовлені тертям вантажу об непорушні елементи машини, тертям у підшипниках, шарнірах та інших частинах установки, а також ходових коліс або роликів об спрямовуючі прямолінійні ділянки (кочення або ковзання) та ін. Допоміжні сили включають сили опору, викликані такими факторами: подовжньою складовою частиною сили ваги вантажу і рухомих частин установки при переміщенні їх по похилій трасі; тертям ходових елементів об напрямні криволінійних ділянок; динамічними навантаженнями (силами інерції), що виникають при русі зі змінною швидкістю; тертям в елементах приводних і відхиляючих блоків. У загальному вигляді сумарна сила опору рухові W = Wо + Wд = Wо + Wу + Wк + Wб + Wа,

(2.16)

де Wу, Wк, Wб, Wа – сили опору від уклону, на криволінійних ділянках, на приводних і відхиляючих блоках, від динамічного навантаження відповідно. Основні сили опору завжди скеровані в бік, протилежний рухові, і в розрахунках їх вважають позитивними, а допоміжні Wу, Wа приймають: при русі вниз (по похилій виробці) або сповільненні – із знаком „мінус”, а при русі вгору або прискоренні – „плюс”. Залежно від значення і знака допоміжних сил Wд сумарна сила W може бути позитивною, рівною нулю або негативною. На подолання сил опору витрачається тягове зусилля F приводу транспортної установки або потенціальна енергія вантажу 7

(самокатні й самотічні засоби). Залежно від конструкції тягового органу в транспортних установках тягове зусилля може передаватись різними способами: зчепленням – в машинах безперервної дії з тяговими ланцюгами і приводними зірочками, тертям – в установках безперервної дії з тяговими стрічками або канатами і відповідно з гладенькими приводними барабанами або шківами; навивкою – в установках періодичної дії з кінцевими канатами і барабанними машинами; робочим середовищем – у гідравлічних і пневматичних установках; силою ваги – в установках самопливного транспорту. Передача тягового зусилля зчепленням здійснюється жорсткими стальними приводними колесами (локомотиви), еластичними пневмошинами (автосамоскиди, самохідні вагони, навантажувально-транспортні машини), обґумованими колесами (монорейкові локомотиви), гусеницями (навантажувальні і навантажувально-транспортні машини). Зусилля при взаємодії з опорами (рейками і т. ін.) являють собою зовнішню силу, прикладену до тягових елементів (приводних коліс, барабанів, зірочок та ін.) в напрямку їх руху. Величина тягового зусилля F повинна бути достатньою для переборення всіх сил опору. Аналітична залежність тягового зусилля від статичних і динамічних сил опору рухові виражається рівнянням руху. У загальному вигляді рівняння руху записується так: F = ∑ Wст + Wа,

(2.17)

де ∑ Wст – сумарний статичний опір рухові, ∑ Wст = Wо + Wу + Wк + + Wб. При транспортуванні матеріалів (гірничої маси) ковзанням по горизонтальній площині з постійною швидкістю, виходячи із умов рівноваги (рис. 2.2, а), сила F = W = Wо = Gбр f, (2.18) де Gбр – сила ваги матеріалу, Н, Gбр = mбрg, де mбр – загальна маса вантажу і тари, кг; g – прискорення вільного падіння, м/с2; f – коефіцієнт тертя (опору при переміщенні матеріалів ковзанням).

8

Рис. 2.2. Схеми сил при переміщенні вантажу ковзанням (а), на колесах, котках або роликах (б), по похилих площинах угору (в) і униз (г)

Якщо вантажі транспортують за тих же умов, але на колесах або роликах (рис. 2.2, б), сила тяги F = W = Wо = Gбр ω′, (2.19) де ω′ – коефіцієнт основного опору рухові. Коефіцієнти f, ω′ – це відношення сили тертя W до нормального тиску N. Необхідно мати на увазі: якщо перший із них залежить від властивостей поверхонь, які труться, то другий – і від конструктивних параметрів машини (діаметрів колеса і осі, типу підшипників). При переміщенні матеріалів на рухомих вантажонесучих елементах (наприклад, на стрічкових і пластинчастих конвеєрах) коефіцієнти ω′, f однакові за значенням, а при транспортуванні волочінням на нерухомих елементах (скреперами, скребковими конвеєрами) – різні. Коли перевезення здійснюється по похилій площині, енергія витрачається на переборення не тільки основних, але й додаткових опорів (підйом вантажу). У цьому випадку (рис. 2.2,в) величину Gбр необхідно розкласти на нормальну силу Gбрcosβ і поздовжню (скочуючу) силу T=Gбрsinβ. Тоді для переміщення вантажу з 9

постійною швидкістю вгору (див. рис. 2.2, в) або вниз (рис. 2.2, г) потрібна сила F = W = Wо + Wу = Gбр f cos β ± Gбр sin β , (2.20) о де β – кут нахилу площини, … .

Рис. 2.3. Схеми сил при переміщенні посудини (а) і вантажу по ґвинтовій поверхні (б)

При транспортуванні матеріалу в посудинах по рейкових коліях (рис. 2.3, а) виникають опори, обумовлені похилом і тертям: кочення, ковзання реборд коліс об рейки і в підшипниках. Тягове зусилля, необхідне для переміщення вагонетки вниз по похилих рейкових коліях з постійною швидкістю υ, знаходять за формулою: F = W = Wо + Wу = Gбр (ω′cos β – sin β).

(2.21)

Величина ω′ залежить від місткості посудини, швидкості руху і умов експлуатації. Згідно з даними Національного гірничого університету України (м. Дніпропетровськ), для шахтних вагонеток ω′ = 0,005...0,014. Із збільшенням місткості посудини і зниженням швидкості руху значення ω′ зменшується. Крім того, для навантажених вагонеток воно менше, ніж для порожніх. Якщо транспортування вантажів здійснюється по дільничних горизонтальних виробках підготовчих вибоїв, коефіцієнт основного опору рухові збільшують в 1,5...1,6 рази. Коли ω′cos β – sin β = 0, тягове зусилля F = 0. Такий похил називають похилом рівноваги; при ньому посудина рухається вниз з постійною швидкістю без прикладання зовнішніх сил. При малих кутах нахилу виробок 10

cos β = 1; sin β = tg β = H/Ln = i.

(2.22)

Тут Н – різниця висот, м; Ln – горизонтальна проекція похилого шляху, м; і – похил виробки. Для цих кутів рівняння для визначення тягового зусилля установки має такий вигляд: (2.23) F = W = Wо + Wу = Gбр (ω′ – i). У підземних горизонтальних виробках рейкові колії укладені із похилом в бік приствольного двору, і порожні вагонетки транспортуються на підйом, а навантажені – на спуск. Похил, при якому опір рухові в обох напрямках стає однаковим, називають похилом рівних опорів. У цьому випадку: Won + Wyn = Woн + Wyн або Go (ω′n + ip) = (G + Go)(ω′n - ip),(2.24) де Won, Woн – основні сили опору при переміщенні порожніх і навантажених вагонеток, Н; Wyn, Wyн – допоміжні сили опору від похилу виробки, Н; Go, G – сили ваги, порожньої вагонетки і вантажу, Н, Go= m0g, G = mg; ω′n, ω′н – коефіцієнти основного опору рухові порожньої і навантаженої вагонеток; ip – похил рівних опорів. Отже, (2.25) ip = (G ω′n – G0 (ω′n - ω′н))/(G + 2 G0). Похил рівних опорів при переміщенні вагонеток в середньому становить 0,002, що недостатньо для нормального стоку води. Тому рейкові колії укладають із похилом 0,003...0,005. При визначенні опору рухові состава на криволінійних ділянках шляху величина додаткового опору Wк пропорційна кількості вагонеток zкр, розташованих на кривій: Wк = zкр (G + G0) ω′кр, (2.26) де ω′кр – коефіцієнт опору на криволінійних ділянках. Значення zкр, за інших рівних умов, залежить від радіуса заокруглення R колії і збільшується зі збільшенням R, а опір рухові, навпаки, зменшується зі збільшенням R. Тому при практичних розрахунках додаткові опори рухові на кривій звичайно враховують тільки при русі одиничних вагонеток. Якщо вантаж рухається по ґвинтовій поверхні (рис. 2.3, б), на нього, крім сили ваги G = mg, діє ще і відцентрова сила Fц = mυ2/R, (2.27) 11

де m – маса матеріалу, який переміщують, кг; R – відстань від вантажу до осі ґвинтового спуску, м. Відцентрова сила чинить на ґвинтову поверхню тиск рівний Fцsinα, який викликає додаткову силу тертя (2.28) Wк = Fцsin α = mυ2 fsin α / R, де α – кут нахилу ґвинтової поверхні (радіальний кут), ...°. Значення α вибирають таким, щоб вантаж при переміщенні знаходився на постійній відстані від осі.

2.2.2. Опір руху машин безперервної дії Опір рухові стрічки на відхиляючих барабанах в основному визначається опорами жорсткості стрічки в точках її перегину і опорами в підшипниках осі барабана. Опір жорсткості стрічки в точках набігання на барабан і збігання з нього виражається емпіричною залежністю Wб1 = (Sн.б + Sз.б) kж, (2.29) де Sн.б, Sз.б – натяг стрічки в точках набігання на барабан і збігання з нього; kж – експериментальний коефіцієнт жорсткості стрічки. Опір від тертя в підшипниках барабана (2.30) Wб2 = (Sн.б + Sз.б + Gб)d/Dfn, де Gб – сила ваги барабана; d – діаметр цапфи (підшипника ковзання) або зведений діаметр підшипника (підшипника кочення); D – діаметр барабана; fn – коефіцієнт тертя в підшипниках. Оскільки сила Gб мала порівняно з натягом, вагою барабана нехтують, тоді Wб2 = (Sн.б + Sз.б)d/Dfn. (2.31) Повний опір рухові стрічки на відхиляючому барабані Wб = Wб1 = Wб2 = (Sн.б + Sз.б)(kж + d/Dfn).

(2.32)

Опір рухові стрічки на барабані може бути поданий як різниця натягів: (2.33) Wб = Sн.б - Sз.б. Тоді, розв’язуючи сумісно рівняння (2.32) і (2.33) одержимо або

Wб = (2Sн.б - Wб)( kж + d/Dfn),

(2.34) 12

Wб = (2Sн.б - Wб) ξ. (2.35) Для даних умов величина ξ = kж + d/Dfn є постійною; як показали дослідження, значення коефіцієнту ξ для стрічки конвеєрів не перевищує 0,015. При русі стрічки по приводних барабанах, крім сил опору, пов’язаних з жорсткістю стрічки і втратами у підшипниках, виникають опори, зумовлені силами тертя внаслідок пружного просковзування стрічки по барабану. Ці додаткові сили опору можуть бути наближено визначені за формулою (2.36) Wпр = (Sн.б + Sз.б) ξпр, де ξпр – коефіцієнт опору на приводних барабанах, ξпр = 0,03...0,05. Опір на приводних і відхиляючих барабанах, звичайно, враховують коефіцієнтом збільшення натягу тягового органу. Для наближених розрахунків залежно від кута охоплення (повороту) цей коефіцієнт береться рівним ξпр = 1,02...1,5. У період неусталеного руху (розгон або уповільнення) виникають сили опору, обумовлені динамічними навантаженнями Wа = ± Gбрa/g, (2.37) 2 де a – лінійне прискорення (уповільнення), м/с . У цьому рівнянні при прискореному русі приймають знак „плюс”, а при уповільненому – „мінус”. Наявність в транспортних засобах обертових мас (коліс, шестерень, валів, роторів та ін.) приводить до зростання сил інерції, які в інженерних розрахунках звичайно, враховують шляхом введення коефіцієнта ki. Тоді Wа = ± Gбрaki/g. (2.38) Для вагонів і локомотива ki = 1,06...1,1, а для автомашин ki = =1,5…2,5.

2.2.3. Сила тяги машин періодичної дії При переміщенні вантажу локомотивами виникають усі види опору. Поступальний рух поїзда зумовлюється значенням зовнішньої сили, тобто сили зчеплення коліс локомотива з рейками (рис. 2.4, а). 13

Рис. 2.4. Схеми сил, прикладених до одиночної осі (а), локомотива (б) і поїзда у режимі тяги (в)

На приводній осі, припустимо, електровозу виникає обертовий (крутний) момент M0, який стосовно локомотива є моментом внутрішніх сил. Він передається до ведучих осей, де утворюються дотичні сили тяги Fk1, Fk2 прикладені до коліс електровоза (рис. 2.4, б). Максимальні значення Fk1, Fk2 залежать від тиску на рейки коліс P1, P2 а також коефіцієнта тертя між ними f. У зв'язку з тим що цей тиск через коливні процеси змінюється, в розрахунках використовують коефіцієнт зчеплення Ψ, який менше f. Максимальна сила тяги за умов зчеплення коліс з рейками F0 = Fk1 + Fk2 = (P1 + P2) Ψ.

(2.39)

Коефіцієнт Ψ для кар’єрних локомотивів становить 0,2...0,3, для підземних електровозів, що працюють на вугільних шахтах, – 0,07...0,24, на рудниках – 0,1...0,25. Найбільше значення беруть у випадку рівномірного розподілу навантаження на осі локомотива і в період зрушення состава, коли на сухі рейки подають пісок. Максимальну силу тяги локомотива F0 при відомому моменті двигуна M0 знаходять за формулою F0 = M0/Rк, (2.40) де Rк – радіус колеса, м. Якщо ж потужність двигуна локомотива N, і швидкість його руху υ відомі, то F0 = 1 000 Nуη/υ, (2.41) де η – ККД передачі. Внутрішні сили не повинні бути більшими зовнішніх. Граничне співвідношення між ними 14

F0 = 1 000 P0 Ψ, (2.42) де P0 = mng – сила ваги локомотива, що припадає на приводні скати, кН. Максимальна сила тяги двигунів витрачається на подолання опорів руху поїзда, зумовлених тертям в підшипниках коліс і їхніх реборд на криволінійних ділянках, похилом колії, а в момент пуску і з прискоренням руху – інерцією состава (рис. 2.4, в). Отже, силу тяги F0, необхідну для його переміщення і подолання опору повітря Wп, можна виразити таким рівнянням: F0 = 1 000 P (ω″cos β ± sin β + ωкр + kлa/g) + + 1 000 Gc (ω′cos β ± sin β + ωкр + kвa/g) + Wп. (2.43) Тут P, Gc – сила ваги локомотива і состава, P = mлg, Gc = mсg; ω″, ω′ – коефіцієнти основного опору рухові локомотива і состава; ωкр– коефіцієнт опору на криволінійних ділянках шляху; kл, kв– коефіцієнти інерції обертових частин локомотива і вагонів. При русі транспортних засобів опір повітря прямо пропорційний квадратові швидкості і площі лобового перерізу машини: Wп = kоб sл υ2, (2.44) де kоб – коефіцієнт обтічності, kоб = 6...7,5; sл – площа лобового перерізу, м2; υ – швидкість руху, м/с. Якщо самохідні машини рухаються з малими швидкостями, опір повітря не враховують. Для практичних розрахунків Wп = 0; ω″= ω′ = ω’0; kл = k = ki; cos β ≈ 1; sin β = tg β = i. Тоді рівняння (2.43) перепишемо так: F0 = 1 000 (P + Gc)( ω’0 ± i + ω’кр + kia/g). (2.45) Коефіцієнт інерції обертових частин поїзда ki = 1,06. Тому ki/g = 1,06/9,81 = 0,108. Величиною ω′кр для криволінійних ділянок колії часто в розрахунках нехтують. Таким чином, (2.46) F0 = 1 000 (P + Gc)( ω′0 ± i + 0,108a). Зазначимо що в даному рівнянні коефіцієнти і інші величини становлять собою багатозначні числа. З метою спрощення розрахунків у другі його дужки введемо 1 000. Тоді (2.47) F0 = (P + Gc)(1 000 ω′0 ± 1 000i + 108a). Замінивши значення 1000ω′0, 1 000i на питомі опори, одержимо: F0 = (P + Gc)(ω0 ± ωi + 108a), (2.48) 15

де ω0, ωi, 108а – питомі опори: основний, від похилу і динамічний. Питомим опором називають опір, який припадає на одиницю сили ваги локомотива (состава).

2.2.4. Сила тяги машин безперервної дії Параметр F при переміщенні з постійною швидкістю вантажу, розподіленого за довжиною, залежить від його сили ваги, кута нахилу, довжини і способу транспортування. У гірничій практиці матеріали найчастіше пересувають волочінням по нерухомому жолобу і перенесенням на несучій поверхні. Сила тяги для переміщення волочінням 1 м вантажу, розподіленого за довжиною (рис. 2.5, а), становить F = W = W0 + Wy = (qf + qлfл) cos β ± (q + qл) sin β.

(2.49)

Рис. 2.5. Схеми сил при переміщенні вантажу, розподіленого по довжині

При перенесенні на несучій поверхні, прикріпленій до тягового органу (рис. 2.5, б), сила тяги F = W = W0 + Wy = (q + qл) ω′ cos β ± (q + qл) sin β (2.50) У випадку перенесення на несучій поверхні, що рухається по стаціонарних опорних роликах (рис. 2.5, в), сила тяги F = W = W0 + Wy = (q + qc) ω′ cos β ± (q + qл) sin β + q′р ω′. (2.51) Тут q, qл, qc – сили ваги 1 м насипного вантажу, ланцюга і стрічки, Н/м, q = mвg, qл = mлg, qc = mсg; ω’ – коефіцієнт основного опору рухові ланцюга; q′р = m′рg – сила ваги 1 м обертових частин опорних роликів на навантаженій вітці m′р, Н/м. 16

Рис. 2.6. Натяг у характерних точках гнучкого тягового органу

Натяг гнучкого тягового органу в кожній точці в напрямі руху контуру визначається як сума натягу в попередній точці і опору на ділянці між цими точками. Для конвеєра простого профіля (рис. 2.6) S2 = S1 + W1-2, S3 = S2 ξ, S4 = S3 + W3-4, (2.52) де S1, S2, S3, S4 – натяги у відповідних точках контуру, W1-2, W3-4 – сили опору рухові між точками 1 – 2 і 3 – 4, Н; ξ – коефіцієнт, який приймають для врахування місцевих опорів на блоках. Якщо величину S4 вважати натягом набігаючої вітки Sн.б, а S1 – збігаючої Sз.б, то параметр F, тобто силу, прикладену до тягового органу з боку приводного блока, можна встановити із умови рівноваги F = W = Sн.б - Sз.б.

Рис. 2.7. Схема сил при передачі зусилля від барабана до стрічки 17

Передача тягового зусилля тертям здійснюється гладенькими приводними барабанами на стрічкових конвеєрах і шківами в установках з нескінченним канатом. У стрічкових конвеєрах тяга передається від барабана до нескінченного робочого органу (стрічки) силами тертя, що виникають на поверхні їхнього зіткнення. Для аналітичного виводу закону тертя на стрічці, перекинутій через нерухомий барабан, виділяють елементарну ділянку АБ, яка визначається кутом dα (рис. 2.7), і розглядають умови рівноваги цієї ділянки. Вважається, що різниця натягу dS у точках А і Б урівноважена елементарною силою тертя dW, яка з’являється в місцях зіткнення ділянки з поверхнею барабана. Сила dW дорівнює добутку нормального тиску dN і коефіцієнта зчеплення µ між стрічкою і барабаном, а сила dN приблизно відповідає рівнодіючій силі натягу S і S + dS. Тоді dS = dW = 2Sµ sin (dα/2).

(2.53)

Оскільки значення dα мале, dS = 2Sµ dα/2 = Sµdα або dS/S = µdα.

(2.54)

Інтеґруючи рівняння впродовж кута охоплення α, одержуємо S н.б

α

∫ dS / S = ∫ µdα

S з .б

.

(2.55)

0

Потенціюючи рівняння знаходимо аналітичний вираз для закону передачі зусилля тертям: Sн.б/Sз.б = еµα. (2.56) Тут е – основа натуральних логарифмів; α – кут охоплення, на якому натяг тягового органу змінюється від Sн.б до Sз.б. У розглядуваних конвеєрах значення α0 не може бути більшим від значення α – повного кута охоплення барабана стрічкою. Остання не проковзує, якщо при рухомому режимі (2.57) Sн.б/Sз.б ≤ еµα. У гальмівному режимі роботи натяг на приводному барабані змінюється від Sн.б до Sз.б. Проковзування стрічки не буде, якщо (2.58) Sз.б/Sн.б ≤ еµα. 18

Рис. 2.8. Схеми сил при переміщенні вантажу на криволінійних ділянках (а), на нескінченно малому відрізку (б), при притисненні роликів до криволінійних напрямних (в), малому куті повороту (г), великій довжині криволінійного відрізка (д)

При встановленні конвеєра на криволінійній трасі виникають допоміжні сили опору, зумовлені радіальними складовими сил натягу робочого органу. Схема дії таких сил показана на рис. 2.8, а. При нескінченно малому значенні відрізка dl тягового органу, якому відповідає кут dα, приріст натягу dS (рис.2,8,б) викликаний тертям на прямолінійній і криволінійній ділянках, dS = (q + qл)(ω′cos β ± sin β) dl + dN ω′кр, (2.59) де dN – сила притиснення ходових роликів до криволінійної напрямної, Н; ω′кр – коефіцієнт опору рухові на даній ділянці. Сила притиснення (рис. 2.8, в) dN = 2S sin (dα/2) = 2Sd/2 = Sdα. (2.60) Підставивши значення dN у вираз (2.59), замінивши dl на Rdα і розділивши змінні, знаходимо: αS/(S + (q + qл) R (ω′cos β ± sin β)/ ω′кр) = ω′кр dα, (2.61) де R – радіус кривизни, м. 19

Інтеґруючи це рівняння, одержуємо: ω

kpα

ω

α

S2 = S1 e + R (q + qл)( e kp - 1)(ω′cos β ± sin β)/ ω′кр. (2.62) Щоб спростити розрахунки, натяг Sn+1 з врахуванням опору на криволінійних трасах визначають таким чином: для відрізків малого радіусу (до 20 м) і невеликої довжини (рис. 2.8, г) ω

α

(2.63) Sn+1 = Sn e kp для ділянок великого радіусу (більше 20 м) і значної довжини (рис. 2.8, д) ω

α

Sn+1 = [Sn +(q + qл) Lкр (ω′cos β ± sin β)] e kp (2.64) Тут Sn – натяг в точці n робочого органу, Н; Lкр – довжина криволінійної ділянки, м. Для слабко-похилих виробок cos β = 1, а sin β = tg β = i. У цьому випадку формула (2.64) має вигляд ω

α

(2.65) Sn+1 = (Sn + (q + qл) Lкр (ω′ ± i)) e kp При переміщенні вантажу (зосередженої або розподіленої маси) виникають шкідливі опори Wn в самому приводі транспортної установки, обумовлені жорсткістю тягового органу, тертям в редукторі, підшипниках і т.д. Вони можуть бути враховані за допомогою коефіцієнта η. Так, коли енергія передається від двигуна до приводного блока, шкідливі опори обумовлюють необхідність підвищити силу тяги (2.66) Fд = F/η, а при гальмівному режимі зменшити гальмове зусилля, тоді Fг = Fη, (2.67)

2.2.5. Опір руху при переміщенні вантажу рідиною При переміщенні насипного вантажу по вертикальному трубопроводу завислий стан твердих частинок в рідині підтримується турбулентним рухом струменя (рис. 2.9, а). Потік, зустрічаючи тіло і симетрично обтікаючи його, зазнає опір рухові. Отже, крім сили ваги частинок вантажу і підйомної сили рідини, на нього діє сила опору, яка виникає внаслідок названого обтікання. 20

Рис. 2.9. Схеми сил при переміщенні частинки вантажу турбулентним потоком у вертикальному (а) і у горизонтальному (б, в) трубопроводах

Основне гідродинамічне рівняння руху частинок для цього способу транспортування має такий вигляд: mdu/dt = G – Gp – Wp, (2.68) де m – маса насипного вантажу, кг; G – сила ваги, Н; Gp – підйомна сила рідини, Н; Wp – сила опору потоку, Н. Якщо допустити, що частинка має форму кулі діаметром d, силу ваги вантажу густиною ρ можна визначити за формулою (2.69) G = πd3ρg/6, а підйомну силу рідини густиною ρр – за виразом (2.70) G = πd3ρрg/6, 2 де g – прискорення вільного падіння, м/с . Величина Wp у рівнянні Ньютона складається з двох доданків – сили опору в'язкості й гідродинамічного опору, значення яких залежать від швидкості руху рідини. Якщо вона мала (ламінарний режим), переважає перший доданок, а якщо велика (турбулентний режим) – другий. Оскільки для гідротранспорту характерний турбулентний режим, можна знехтувати силою опору в'язкості, тоді Wp = d2ρрωu2. (2.71) Тут ω – коефіцієнт опору обтікання частинок; u – відносна швидкість руху частинок, м/с. При переміщенні вантажу по горизонтальному трубопроводу (жолобу) відбувається перехід твердих частинок у завислий стан внаслідок несиметричності обтікання. У цьому випадку верхня половина кулі (рис. 2.9, б), де порівняно з нижньою рідина має більшу швидкість руху, зазнає менший тиск. Такий 21

розподіл по обтічному профілю приводить до виникнення й дії на тіло додаткової підйомної сили рідини, внаслідок чого частинки зависають. З наближенням завислого тіла до осі потоку обтікання (рис. 2.9, в) додаткова підйомна сила зменшується і тіло знову під впливом сили ваги падає на стінку труби на місце несиметричного обтікання, де знову виникає згадувана вище сила, і т. д. Отже, умови переміщення твердих тіл напірним потоком в значній мірі залежать від куга нахилу його осі до горизонту. Найбільш сприятливе гідротранспортування по вертикалі, тому що сила Wp, яка діє з боку рідини, тут скерована безпосередньо проти сили ваги рухомого вантажу. Із зменшенням кута нахилу осі потоку до горизонту умови транспортування погіршуються, оскільки проти випадіння твердого тіла на стінку діє тільки частина сили Wp, а саме – підйомна складова W′p. Це призводить до необхідності збільшення швидкості, тобто до додаткової витрати рідини. Найбільш важкі умови для транспортування виникають на горизонтальних ділянках трубопроводу.

2.3. ШВИДКІСТЬ РУХУ Швидкість руху транспортних засобів установлюють відповідно до ряду чисел, яким надається перевага. Багаторічна практика показала, що найкращим рядом є геометрична прогресія, згідно з якою, наприклад, швидкість руху робочого органа стрічкового конвеєра, м/с, становить 1,6; 2; 2,5; 3,15 і т. д. Відзначимо, що широке впровадження розмірних рядів параметрів транспортних машин і устаткування в умовах виробництва дає великий економічний ефект. У скребкових і пластинчастих конвеєрах ланцюгових штовхачах, компенсаторах висоти й інших подібних пристроях передача тягового зусилля здійснюється зчепленням. Із-за періодичної зміни миттєвого радіуса навивки ланцюга на приводну зірочку робочий орган руху працює нерівномірно. Середня швидкість руху ланцюга 22

υс = zзlк/to = zзlкω/(2π), (2.72) де zз – кількість зубців зірочки; lк – крок ланцюга, м; to – період зчеплення одного шарніра ланцюга, с; ω – кутова швидкість, с-1. У зв’язку з нерівномірністю руху в ланцюгах виникають динамічні зусилля. Швидкість руху транспортних засобів визначається конструктивними параметрами машин, а необхідне значення швидкості руху вибирають залежно від гірничотехнічних умов (згідно з правилами техніки безпеки). При переміщенні вантажу під дією сили ваги (рис. 2.10) значення υ, як правило, безперервно змінюється. Прискорення в даному випадку визначають із диференційного рівняння руху. Так, для самопливного транспорту, коли G sin β > G ω cos β, mdυ/dt = mg (sin β – ω cos β) або dυ/dt = g (sin β – ω cos β). (2.73) Оскільки υ = dL/dt, dt = dL/υ Розв’язуючи сукупно рівняння (2.73) і (2.74) одержуємо: υdυ = g (sin β – ω cos β) dL. Інтеґруючи вираз при початкових умовах, маємо: (υк2 – υп2)/2 = g (sin β – ω cos β) L.

(2.74) (2.75) (2.76)

Рис. 2.10. Схема сил при переміщенні вантажу на похилій площині

У рівнянні (2.76) υк, υп – кінцева і початкова швидкості руху 23

вантажу, м/с. Із рівняння (2.76) визначаємо

υ k = υ n2 + 2 gL(sin β − ω cos β ) .

(2.77)

Для малих кутів нахилу (sin β = tg β = iп; cos β = 1) формула прийме такий вигляд:

υ k = υ n2 + 2 gL(in − ω ) ,

(2.78)

де iп – нахил шляху. Вантаж переміщується уповільнено, якщо Gsin β < Gωcos β оскільки тут sin β < ωcos β. Із рівняння (2.78) видно, що значення υ для цих умов безперервно зменшується. Прискорений рух вантажу може привести до надмірного зростання υ, а уповільнений – до утворення заторів. Розв’язуючи завдання транспортування вантажу потоком рідини або повітря, попередньо визначають відносну швидкість руху частинки (πd3ρ/6) du/dt = (πd3 (ρ - ρp) g/6) + d2 ρp ωu2. (2.79) За умови, що частинка знаходиться у завислому стані (du / /dt = 0), за допомогою рівняння (2.79) одержуємо u = πdg ( ρ / ρ p − 1) / 6ω . (2.80) Для перенесення частинки вздовж жолоба (труби) необхідно, щоб швидкість потоку перевершувала відносну швидкість руху. Приймають, що υ = uk0, (2.81) де k0 – коефіцієнт збільшення швидкості.

2.4. ПОТУЖНІСТЬ ДВИГУНА І ВИТРАТИ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ На транспортних машинах залежно від їхньої конструкції, призначення і умов експлуатації застосовують електричні, пневматичні, інерційні й дизельні двигуни. Передача зусилля на робочий орган здійснюється через механічну, гідромеханічну і електромеханічну трансмісії. Асинхронні електродвигуни з короткозамкнутим ротором 24

мають жорстку механічну характеристику, тому для захисту робочих органів транспортних машин в період пуску і негайного гальмування застосовують різні пускові і запобіжні муфти. На потужних транспортних машинах у ролі електропривода використовують асинхронні двигуни з фазним ротором і контакторним пуском. Здобули широке розповсюдження електроприводи з двигунами постійного струму послідовного збудження, яким властива м'яка механічна характеристика. Підвід електроенергії до таких двигунів може бути зовнішнім (по кабелю через контактний провід), автономним (з живленням від акумуляторних батарей) і комбінованим (акумуляторно- або кабельно-контактним). На гірничих транспортних машинах установлюють і пневматичний привод. Його переваги – простота, надійність, вибухобезпечність. Однак він має істотні недоліки – низький ККД і високі експлуатаційні витрати. Інерційні приводи, що здійснюють акумуляцію механічної енергії обертовим маховиком, мають малий радіус дії, складну герметизацію кожуха маховика, потребують частої підзарядки (розкручування). Набувають розповсюдження дизельні приводи, але треба враховувати їхній основний недолік – забруднення шахтної атмосфери токсичними вихлопними газами. Приводом машин безперервної і періодичної (циклічної) дії служать, як правило, асинхронні електричні двигуни. Оскільки режим роботи транспортних установок характеризується змінними навантаженнями, потужність двигуна N, кВт, визначають допустимим нагріванням обмоток за формулою N = Feυ/1 000, (2.82) де Fe – еквівалентне зусилля, Н; υ – номінальна швидкість руху, м/с. Величина Fe – це постійне зусилля безперервно працюючого привода, коли обмотки двигуна нагріваються до тієї ж температури, що й в дійсному режимі: Fe = ( F12 t1 + F22 t 2 + F32 t 3 ) /( t1 + t 2 + t 3 + c1t п ) ,

(2.83)

де F1, F2, F3 – сили тяги приводу, Н; t1, t2, t3 – тривалість дії цих 25

сил, с; с1– коефіцієнт, що враховує погіршення умов охолодження при зупинці двигуна, с1 = 0,25...0,35; tп – тривалість пауз за цикл, с. Значення величин, які входять в формулу (2.83), визначають за циклом навантаження двигуна (рис. 2.11). Його розрахункова потужність Nр з врахуванням витрат в передачі η становить (2.84) Nр = Feυkп/1 000η, де kп – коефіцієнт запасу потужності.

Рис. 2.11. Навантажувальна діаграма двигуна

Якщо двигун працює в гальмівному режимі, то за умовою нагріву Np = Feυ′ηkп/1 000, (2.85) де υ′ – швидкість руху при цьому режимі, м/с. Користуючись каталогом, двигун вибирають за значенням Np. Прийняту потужність називають установленою (Nу). Для такого двигуна номінальне тягове зусилля привода Fy = 1 000 Nу η/υ. (2.86) Здатність до перевантаження (λ = Fмакс/Fу) асинхронних електричних двигунів змінного струму в період пуску повинна становити 1,5...1,8, а в постійному режимі роботи – не менше 2. З урахуванням зручності монтажу, підводу електроенергії, обслуговування, зменшення відстані транспортування приводної станції від ствола до місця функціонування, привод найчастіше 26

установлюють на похилі – біля верхнього кінця конвеєра, а на бремсберзі – біля нижнього. Витрата електроенергії Е, кВт·год, за фактичний машинний час роботи транспортної установки за зміну E = NyT, (2.87) де Ny – установлена потужність двигуна, кВт; T – машинний час роботи установки, год. Зменшення витрат електроенергії – одне із найважливіших питань підвищення ефективності транспортних машин. Економія може бути досягнута за рахунок правильного вибору потужності двигуна залежно від навантаження, забезпечення оптимальних режимів роботи установок, скорочення невиправданих холостих пробігів, утримання машин в доброму стані, а також використання регульованого тиристорного керування і мікропроцесорних систем.

2.5. ЕКОНОМІЧНА ТА ЕКОЛОГІЧНА ОЦІНКА ЗАСОБІВ ПЕРЕМІЩЕННЯ Транспортне устаткування вибирають для кожної виробки на основі техніко-економічного порівняння можливих варіантів з врахуванням конкретних гірничотехнічних умов (довжини транспортування, кута нахилу виробки, виду матеріалів, що переміщують, кількісних змін вантажопотоків у часі та ін.), а також перспектив розвитку підприємства, надійності роботи транспортних засобів і трудомісткості перевезень. При виборі машин для заданих гірничо-геологічних умов в першу чергу оцінюють їхню продуктивність і економічність експлуатації. Ці машини повинні бути не тільки надійними, але й безпечними у роботі. Оскільки на шахтах основні параметри (довжина транспортування i вантажопотік) постійно змінюються, машини і механізми вибирають з врахуванням того, що вони оптимальні в одних умовах, але можуть бути недосконалими в інших. Критерієм оптимальності в цьому випадку служить мінімум витрат на утримання транспортної системи за весь період роботи. У зв'язку з тим що вибір транспортної системи пов'язаний з 27

аналізом багатьох варіантів, його доцільно здійснювати за допомогою ЕОМ. Використовують такі вихідні дані: схему горизонтальних i похилих виробок, їхню початкову i максимальну довжину, розмір кожного вантажопотоку, темпи просування підготовчих вибоїв, види i типи засобів транспорту в усіх виробках, його вартісні параметри. При розв'язанні завдань вводять також обмежуючі умови, які визначають технічну можливість застосування кожної машини. Ці умови відображують кут нахилу транспортних ліній, галузь використання устаткування за продуктивністю, ступінь доцільності поєднання окремих його видів (типів) та ін. При обраному варіанті повинні бути забезпечені: надійність системи; прогресивність прийнятих схем, засобів і методів транспортування; достатня пропускна здатність; безпечні умови праці; однотипність використовуваних машин (по можливості); повна взаємна погодженість різних транспортних підсистем, в тому числі для доставки матеріалів, устаткування i людей; можливість механізації i автоматизації перевезень. Ефективне використання транспортних машин багато в чому обумовлює успішне виконання плану розвитку підприємства, та різні техніко-економічні показники (продуктивність праці, вартість виконуваних робіт, їхню трудомісткість та ін.

28

Контрольні запитання і завдання 1. Що таке технічна продуктивність і в яких одиницях вона вимірюється? 2. Як встановити технічну продуктивність машин періодичної (перервної) і, безперервної дії? 3. Визначте опір рухові при переміщенні зосереджених і розподілених на довжині вантажів. 4. В чому полягає основний зміст тягового розрахунку при переміщенні вантажу в посудинах? 5. Що таке похил рівного опору? 6. Визначте натяг гнучкого тягового органу по точках. 7. Виведіть аналітичний вираз закону передачі зусилля тертям. 8. Що ви знаєте про динамічні навантаження? 9. Виведіть основне рівняння руху поїзда. 10. Напишіть і поясніть основне гідродинамічне рівняння руху. 11. В чому полягає основний зміст розрахунку при переміщенні вантажу (посудини) під дією сили ваги? 12. Визначте кінцеву швидкість при переміщенні вантажу (посудини) під дією сили ваги. 13. Як установити відносну швидкість руху частинок? 14. Визначте потужність двигуна, в тому числі розрахункову і установлену. 15. Як відшукати потужність двигуна за нагрівом і перевантажувальною здатністю?

29

МОДУЛЬ ТРЕТІЙ ЗАСОБИ ПЕРЕМІЩЕННЯ ВАНТАЖУ

Знати: загальні відомості, історію розвитку, класифікацію, складові частини, галузь застосування, переваги, недоліки та шляхи удосконалення транспортних засобів. Уміти: вибирати та обґрунтовувати для конкретних умов тип машин та її основні параметри.

Короткі методичні вказівки Усвідомити призначення, класифікацію, основні параметри транспортних засобів. Особливу увагу слід уділити загальній оцінці способів транспорту і транспортних засобів.

Зміст третього модуля 3. Засоби переміщення вантажу Устаткування рейкового транспорту 3.1. Рейкові дороги 3.1.1. Призначення і класифікація 3.1.2. Складові частини 3.1.3. Укладка і експлуатація рейкових колій Контрольні запитання і завдання 3.2. Відкаточні посудини 3.2.1. Призначення і класифікація 3.2.2. Складові частини 3.2.3. Експлуатація відкаточних посуд 3.2.4. Загальна оцінка Контрольні запитання і завдання 3.3. Локомотиви 3.3.1. Призначення і класифікація 3.3.2. Складові частини 3.3.3. Монтаж і експлуатація засобів локомотивного транспорту 3.3.4. Загальна оцінка Контрольні запитання і завдання 3.4. Канатні транспортні установки 3.4.1. Призначення і класифікація 3.4.2. Складові частини 3.4.3. Монтаж і експлуатація засобів локомотивного транспорту 3.4.4. Загальна оцінка Контрольні запитання і завдання 3.5. Допоміжне устаткування рейкового транспорту 3.5.1. Призначення і класифікація 3.5.2. Устаткування 3.5.3. Монтаж і експлуатація допоміжного устаткування транспорту 3.5.4. Загальна оцінка Контрольні запитання і завдання 2

3.6. Підвісні канатні, монорейкові і надґрунтові дороги 3.6.1. Призначення і класифікація 3.6.2. Складові частини 3.6.3. Загальна оцінка Контрольні запитання і завдання Вантажні, вантажно-транспортні і самохідні машини 3.7. Вантажні машини 3.7.1. Призначення і класифікація 3.7.2. Продуктивність вантажних машин 3.7.3. Експлуатація вантажних машин 3.7.4. Загальна оцінка Контрольні запитання і завдання 3.8. Вантажно-транспортні машини 3.8.1. Призначення і класифікація 3.8.2. Складові частини 3.8.3. Експлуатація вантажно-транспортних машин 3.8.4. Загальна оцінка Контрольні запитання і завдання 3.9. Самохідні транспортні машини 3.9.1. Призначення і класифікація 3.9.2. Складові частини 3.9.3. Експлуатація самохідних транспортних машин 3.9.4. Загальна оцінка Контрольні запитання і завдання 3.10. Установки прохідницьких комплексів і щитів 3.10.1. Призначення і класифікація 3.10.2. Устаткування Контрольні запитання і завдання Установки для переміщення вантажів безпосередньо по ґрунту, по жолобах і трубах 3.11. Скреперні установки 3.11.1. Призначення і класифікація 3.11.2. Складові частини 3.11.3. Експлуатація скреперних установок 3.11.4. Загальна оцінка Контрольні запитання і завдання 3

Установки самотічного, гідравлічного і пневматичного транспорту 3.12. Установки самотічного транспорту 3.12.1. Призначення і класифікація 3.12.2. Види пристроїв 3.12.3. Загальна оцінка Контрольні запитання і завдання 3.13. Гідравлічні і пневматичні транспортні установки 3.13.1. Призначення і класифікація 3.13.2. Складові частини 3.13.3. Загальна оцінка Контрольні запитання і завдання Установки конвеєрного транспорту 3.14. Стрічкові конвеєри і перевантажувачі 3.14.1. Призначення і класифікація 3.14.2. Складові частини 3.14.3. Монтаж і експлуатація стрічкових конвеєрів 3.14.4. Загальна оцінка Контрольні запитання і завдання 3.15. Скребкові конвеєри і перевантажувачі 3.15.1. Призначення і класифікація 3.15.2. Складові частини 3.15.3. Монтаж і експлуатація скребкових конвеєрів 3.15.4. Загальна оцінка Контрольні запитання і завдання 3.16. Пластинчасті і вібраційні конвеєри, конвеєрні поїзди 3.16.1. Призначення і класифікація 3.16.2. Складові частини 3.16.3. Загальна оцінка Контрольні запитання і завдання

4

3. ЗАСОБИ ПЕРЕМІЩЕННЯ ВАНТАЖУ УСТАТКУВАННЯ РЕЙКОВОГО ТРАНСПОРТУ 3.1. РЕЙКОВІ ДОРОГИ 3.1.1. Призначення і класифікація Сукупність пристроїв, які забезпечують переміщення по них одиничних посудин і рухомого состава у підземних виробках і на поверхні шахт, називають рейковими дорогами. По можливості вони повинні мати нормальний уклон, бути прямолінійними, достатньо пружними, міцними, стійкими, довговічними і зручними для заміни при монтажі і ремонті. Прототипом рейкових доріг були лежневі, а пізніше чавунні дороги. Перші лежневі дороги побудовані у 1764р. за проектом Фролова на Зміїногірському руднику (Алтай). У 1788 р. за ініціативою начальника Олонецьких заводів Ярцова на Олександрівському гарматному заводі в Петрозаводську були прокладені рейки із чавуну на відстань майже 174 м. Перша чавунна дорога з мостами і насипами за проектом Фролова відкрита у 1809 р. Довжина її становила 1867 м, ширина колії - 1067 мм. Замість рейок служив прокат з еліптичною поверхнею катання. Переведення посудин на бічні вітки здійснювалося за допомогою поворотних кругів. Рейкові дороги за видом обслуговування промислового об’єкта розподіляються на підземні і внутрішні, за призначенням на дороги І, ІІ і ІІІ категорій, за шириною колії на широкі і вузькі, за строком служби на одному місці – на постійні і тимчасові (до останніх належать і переносні). Основні параметри рейкової дороги – ширина колії і поздовжній профіль. Для залізниць відстань між внутрішніми робочими кантами рейок на прямолінійних ділянках прийнята рівною 1 520 мм. Дороги з меншою шириною називають вузькоколійними (у підземних умовах – 600, 750 і 900 мм). 5

При проведенні гірничих виробок для обміну вагонеток в забоях використовують різні шляхові і допоміжні пристрої: замкнуті і накладні розминовки, тупикові заїзди, стрілочні переводи, роликові платформи, накладні стрілки, плитирозминовки, висувні рейки, тимчасові і переносні ланки шляху.

3.1.2. Складові частини Рейкова дорога складається з нижньої і верхньої споруд. Нижня – це насипи і мости, а у підземних умовах – шар ґрунту водовідливною канавкою (поз. 5 і 6 на рис. 3.1).

3.1. Елементи рейкової колії

При облаштуванні рейкової дороги ґрунту виробки надають похили у поздовжньому (і = 0,003...0,005) і поперечному (іп = = 0,01...0,02) напрямках. Перший із них необхідний для стікання води і для зменшення опору рухові транспортних засобів. Поздовжній профіль (проекція розгорнутої траси на вертикальну площину) має похил у бік приствольного двору. Отже, навантажені состави ідуть під спуск, а порожні – на підйом, що дозволяє більш рівномірно завантажувати двигуни локомотивів під час їхньої роботи. Якщо профіль шляху не вибирається, а задається гірничотехнічними умовами (вугільні шахти з малими кутами падіння пластів), похил може досягати 0,05. Похил в поперечному напрямку (в бік канавки) служить для стікання води. Верхня споруда включає баластний шар 4, шпали 3, рейки 1, кріплення 2 і протиугони (див. рис. 3.1). Баластний шар зменшує тиск на ґрунт виробки, забезпечує 6

рівномірний його розподіл, амортизує удари коліс рухомого складу об рейки, перешкоджає зрушенню шпал, дренує воду і вирівнює нерівності ґрунту. При відсипці цього шару використовують матеріали із твердих кам’яних порід, серед яких найкращими вважається щебінь і галька розміром 20...40 мм, а також гравій розміром 3...20 мм. У сухих виробках допускається застосування місцевої породи, якщо вона має коефіцієнт міцності не менше 5 і розмір кусків не більше 80 мм у поперечнику. Шпали (дерев’яні, залізобетонні й металеві), будучи опорою для рейок, передають їхній тиск на баластний шар, зв’язують обидві нитки колії і перешкоджають переміщенню ниток як в поздовжньому, так і в поперечному напрямках, тим самим забезпечуючи постійну ширину колії. Дерев’яні шпали, виготовлені із ялини, сосни, кедра, смереки модрини, міцні і пружні, не розколюються і мають добрий зв’язок баластом. Щоб збільшити строк служби шпал приблизно в 3...4 рази їх просочують антисептиками (розчин фтористого натрію або хлористого цинку). Залізобетонні шпали призначені для постійних колій, які служать довгий час. Вони забезпечують необхідну стійкість рейкової колії при інтенсивному русі, але мають високу вартість і, крім того, значна жорстокість і крихкість, що можна усунути, якщо застосувати попередньо напружену арматуру і пластичні підкладки. Металеві шпали (із сталі спеціального профілю) використовують на тимчасових і переносних коліях, тому що вони підвищують жорсткість колії (це негативно відбивається на ходових частинах рухомого складу), легко піддаються корозії і при піддуванні ґрунту деформуються. Рейки виготовляють із вуглецевої сталі (прокат стандартного профілю, який добре працює на вигин). Вони досить тверді, але не крихкі. Розрізняють їх за лінійною густиною (кг/м): Р24, Р33, Р38, Р43 і т.д. При інтенсивному русі, підвищених швидкостях і перевезенні великовантажних составів застосовують важкі рейки. Вони довговічні, більш надійні в експлуатації, потребують меншого обсягу ремонтних робіт. Стандартна довжина сучасних рейок – 12,5 і 25 м, для підземних колій – 3...6 м. В останньому випадку розміри обумовлюються можливостями спуску 7

рейок по стволу і транспортування по виробках. Рейкові кріплення діляться на стикові (для з’єднання кінців рейок між собою) і проміжні (для кріплення їх до шпал). Стикові кріплення можуть бути механічними і зварними. У підземних умовах використовують, як правило, перші (болти і накладки). При цьому повинна забезпечуватись така жорсткість, щоб прогин рейкової нитки на стику під дією прохідних поїздів був не більше прогину рейки в будь-якому іншому місці. Залежно від розташування болтів і накладок стосовно до опор розрізняють такі стики: на шпалі, на вазі (зближених шпалах) і на здвоєних шпалах. Якщо стик розміщений на шпалі, то від колеса на нього діє ексцентричне навантаження і він швидко розхитується. Кріплення на здвоєних шпалах також має надмірну рухомість. Цих недоліків позбавлений стик на зближених шпалах, тому він здобув найбільшого поширення і є типовим для залізниць. Віддаль від осі стикової шпали до кінців скріплюваних рейок повинна становити 200 мм. Якщо рейкові нитки служать зворотним проводом, для зменшення електричного опору на стику під накладками монтують мідні пластини або дріт, який з’єднує кінці рейок. На поверхні і у виробках, де допускається використання контактних електровозів, рейки можуть бути скріплені зварюванням, при якому колія виходить безстиковою („оксамитовою”). Незважаючи на переваги такого кріплення (збільшення строків служби рухомого складу та ін.), воно поки що не знайшло широкого застосування через складності роз’єднання рейок під час ремонту і обмежені можливості проведення зварювання у шахтах. Проміжні скріплення, (підкладки, костилі або спеціальні шурупи) призначені для з’єднання рейок із шпалами. Підкладки (плоскі або клинчасті) служать для зменшення питомого тиску на опори. Клинчасті підкладки, крім того, дозволяють розташовувати рейки з „підпохилкою” – в середину колії під кутом, що відповідає показнику конічності поверхні катання коліс. Це підвищує стійкість і строк служби колії, а також позитивно відбивається на ходових частинах рухомого складу. Костилі розміщують з двох боків рейкової нитки. Під 8

впливом бічних сил, які передаються від реборди коліс на головку рейки, зовнішні костилі працюють на зрушення, а внутрішні – на розрив (висмикування). У зв’язку з тим що другий вид навантаження менш сприятливий, на коліях з інтенсивним рухом у кожну шпалу з внутрішнього боку рейок забивають два костилі. Інколи кріплення рейок до опор здійснюють спеціальними шурупами. Такий вид з’єднання застосовують найчастіше на переносних ланках колії. Протиугони призначені для запобігання зміщенню рейкошпальних ґрат внаслідок ударів коліс на стиках і гальмування рухомого складу, а в похилих виробках – під дією ваги цих ґрат. Переведення окремих вагонеток з однієї на іншу виконується найпростішими перевідними пристроями, а переведення составів – за допомогою стрілочних переводів і з’їздів. До найпростіших пристроїв відносять накладні стрілочні переводи, розминкові плити, розминки, плити-з’їзди, роликові і поворотні платформи. Накладний стрілочний перевід складається з двох плит і металевих шпал. Щоб вагонетка плавно накочувалась на нього, кінці рейок скошують. Розминкова плита – це сталевий лист товщиною 10 мм, на якому змонтований симетричний стрілочний перевід. Розминка і плита-з’їзд (аналогічні за конструкцією) використовуються, як і попередні конструкції, поблизу навантажувальних машин, що знижує втрати часу на обмін вагонеток. Роликова платформа складається із жорстокої зварної рами, перекітного візка і відкидних рейкових напрямних. Раму розташовують поперек тимчасових колій. Вона має поздовжні балки, які фіксують розташування візка, і відкидні стопори, що утримують вагонетки. У кінці рами ставлять стопорні балки. Поворотна платформа включає раму, поворотний круг, привод і площадку. Під час роботи круг безперервно крутиться, вагонетка самокатом наїжджає на нього і повертається разом з ним. Платформу застосовують на поверхні і в приствольному дворі. Її пропускна спроможність – сім вагонеток за хвилину. Стрілочний перевід – це вид з’єднання рейкових колій. Переводи розподіляються таким чином: за наявністю рухомих пір’їн (гостряків) – на перевідні й глухі; за виглядом осьових схем 9

– на односторонні (праві, ліві) і симетричні; за типом перевідного механізму – на ручні, пружинні і керовані приводом. З’їзди, які також ділять на односторонні і перехресні, використовуються двоколійних виробках для переведення вагонеток і составів з однієї колії на іншу.

Рис. 3.2. Стрілочний перевід

Найбільшого розповсюдження набули переводи обох осьових схем (указаних вище) і односторонні з’їзди (праві, ліві). Стрілочний перевід (рис. 3.2) складається із стрілки з елементами 1-3, хрестовини 4, перевідного механізму 8 і кривої 7, утюга 6, контррейок 5. Стрілка являє собою нерухомі рамні рейки 1 (див. рис. 3.2) і гостряки 3, що з’єднані поперечною стяжкою 2. Одна із пір’їн у робочому стані притиснута до відповідної рейки. При цьому між ними утворюється зазор для реборд коліс. Хрестовини, які служать для забезпечення проходу гребенів коліс через місце схрещення ниток з’єднуваних колій, розрізняють за значенням центрального кута αк. Останній визначає їхній номер або марку (M = 2tg (αк/2)), а також довжину стрілочного переводу. Чим вища ця марка (коротший перевід), тим важче по ньому переміщувати рухомий склад. Для локомотивного транспорту застосовують хрестовини марок 1 5 і 1 4 , а для інших його видів – 1 , 1 , 3 . 3 2 5 Перевідний механізм має ручне або автоматичне керування. Інколи використовують переводи, у яких пір’їни при зашерсному русі (від хрестовини до стрілки) відтискуються ребордою колеса, а 10

повертаються у вихідну позицію пружинним приводом. Сьогодні на транспорті діють системи дистанційного керування, установлені на центральному пункті або електровозі, що перебуває в русі. Такі переводи забезпечені спеціальними соленоїдами, електрогідравлічними або електродвигунними приводами. Перевідні криві забезпечують переміщення вагонеток (поїздів) з одних колій на інші. Контррейки направляють колеса рухомого складу при протишерсному русі – від стрілки до хрестовини – у відповідний жолоб останньої. Умовні позначення розглядуваних пристроїв включають: букви, що характеризують даний тип (ПО, ПС – переводи односторонні або симетричні, З – з’їзд); трьохзначне число, перша цифра якого – ширина колії в дециметрах, а дві інші – лінійна густина рейки (кг/м); дробове число – марку хрестовини; цифру – радіус перевідної колії (м); букви П, Л або С, що відповідають правому, лівому і симетричному виконанню. Наприклад, позначення ПО 924- 1 4 -12П читається так: перевід односторонній, колія 900 мм, рейки Р24, хрестовина марки 1 4 , радіус перевідної кривої 12 м, правий. Чотири цифри в кінці позначення з'їзду (3 924 1 4 - 1218) розшифровуються так: перші дві (12) – радіус перевідної кривої (м), а останні (18) відстань між осями колії (дм). Переносні ланки (рис. 3.3, а,) які служать для нарощування колії, почергово укладають до довжини, що відповідає довжині основної рейки, а потім їх прибирають і настилають постійну колію.

Рис. 3.3. Обладнання для подовження колії: а – переносні ланки; б – висувні рейки

11

Висувні рейки 3 (рис.3.3, б), призначені для тієї ж мети, кріплять на металевих шпалах 1 і щільно притискують розпірками до стаціонарних колій 2. По мірі просування вибою рейки направляють у розпушену породу і висовують на повну довжину, після чого знімають їх і споруджують постійну колію.

3.1.3. Укладка і експлуатація рейкових колій У підземних умовах рейкові колії настилають тільки після того, як спланований ґрунт, пройдена і закріплена водовідливна канавка, розбита вісь колії і через кожні 10...15 м на стояках кріплення або бічних стінках виробки закріплені репери (знаки). Шпали розміщують таким чином, щоб їхні осі були перпендикулярні до поздовжньої осі колії. Далі розкладують рейки і скріплення, з'єднують стики і кріплять рейки до шпал. Кожну з шпал занурюють в баласт на 2 3 її висоти (під нею повинен залишатись шар товщиною не менше 50 мм). Для колій у виробках з кутом нахилу більше 10° застосовують заходи проти сповзання шпал і рейок вниз. Шпали укладають у поперечні канавки ґрунту на 2 3 висоти, а товщина шару баласту під цими шпалами повинна становити не менше 50 мм. Канавки по боках засипають тим же матеріалом. У похилих стволах, які мають бетонне кріплення, рейки укладають на шпали, які виступають із бетону на висоту 60...70 м. Для центрування рухомого складу рейкам надають похил в середину колії, рівний показнику конічності коліс. Щоб їхні реборди не затискувались під час руху, ширина рейкової колії повинна бути більшою колісної, тобто більше відстані між зовнішніми сторонами гребенів коліс. Зазор між названими коліями без врахування допусків – 10 мм. Будь-яка схема колій являє собою комбінацію прямолінійних ділянок і вузлів сполучень (з’єднань). Останні, в свою чергу, складаються із заокруглень і стрілочних переводів. Найбільш поширені види з'єднань показані на рис.3.4.

12

Рис. 3.4. З’єднання рейкових колій: а – звичайне примикання; б – кінцеве з’єднання із вигином одної колії; в – стрілочний трикутник; г – паралельне зміщення колії

Довжину прямолінійних ділянок установлюють виходячи із гірничо-геологічних умов або за технічними даними, а основні розміри вузлів з’єднань – шляхом розрахунку планіровки, при якому заокруглення замінюють комбінацією прямих ліній – двома „радіусами” або двома „тангенсами” (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Схеми для розрахунків заокруглень способами „радіусів” (а, б) і „тангенсів” (в)

13

„Тангенс” (Т)– це відрізок дотичних, проведених від початку (ПК) і кінця (КК) кривої до їхнього схрещення (СД). Якщо цей спосіб використовується при розрахунку розбивки нормального кінцевого з’єднання, яке має лівий однобічний перевід з розмірами а, б і α, криву радіусом R, пряму вставку ВС і ширину між коліями 5 (рис. 3.5, б), то тангенс знаходять за допомогою співвідношення T = R tg (α/2). (3.1) Довжина відрізка AD і вставки d AD = s/sіn α; d = AD – T – b. (3.2) Розміри прямої вставки й повинні бути достатніми для розміщення локомотива (вагонетки). Довжина всього вузла сполучення L = a + T + s/tg α. (3.3) З’єднання звичайного примикання (рис. 3.5, а) при заданих розмірах переводу а, b і куті α1 радіусі кривої R і куті а розраховують в такій послідовності. Спочатку криву CE замінюють „тангенсами” СD і DЕ. Потім знаходять кут між осьовими лініями α2 = α - α1, довжину „тангенсів” T = CD = DE = Rtg x (α2/2), прямої вставки BС = d, відрізків АD = b + d + Т = AD x sіn α2/ sіn α. Подібним чином визначають, основні параметри й інших вузлів сполучень. На прямолінійних ділянках колії рейки укладають на одному рівні. На заокругленнях виникають відцентрові (поперечні) сили, які притискують реборди коліс до зовнішньої рейки, що веде до швидкого зносу колії і рухомих частин, зростанню опору рухові, а також призводить до зниження стійкості состава. Для зменшення дії цих сил збільшують радіус заокруглення R і настилають колії таким чином, щоб зовнішні рейки були вище внутрішніх не менше ніжна 10 і 15 мм для колії з шириною Bp = 600 мм, рівною 600 і 900 мм при локомотивному транспорті. Радіуси заокруглення рейкових і перевідних кривих при Bp = 600 мм беруть не менше 12 м, а при Bp = 900 мм – не менше 20 м. Перевищення зовнішньої рейки ∆h під час руху одиночних вагонеток також залежне від радіуса R і швидкості переміщення υ; воно змінюється від 5 до 45 мм. Якщо розрахункове значення ∆h ≤ 5 мм, зовнішню рейку не піднімають. Чим вища швидкість руху і менший радіус заокруглення, тим більшим повинне бути значення 14

∆h. Щоб полегшити проходження рухомого складу по заокругленнях, зменшити знос колій і коліс, необхідно розширити колію, відсунувши внутрішню рейку до центру кривої на величину ∆Bp. Значення ∆h і ∆Bp повинні бути постійними для всієї довжини кривої. Тому „розгін підвищення” lп і „розгін розширення” lр починають до цієї кривої і беруть lп = (100...300) ∆h; lр = (100...300) ∆Bp . (3.4) Для збереження ширини колії на криволінійних ділянках через кожні 1,5...3 м обидві нитки колії з’єднують поперечними зв’язками, виготовленими із штабової або круглої сталі. Щоб вагони не сходили з рейок, на заокругленнях установлюють контррейки або відбійні бруси (на 40...80 мм вище основної колії). У профілі кут нахилу рейкових шляхів дорівнює кутові ухилу виробки, який може бути змінним. Змінюється цей кут і у вузлах поєднання горизонтальним і похилих виробок. У місцях перегинів влаштовують відповідні заокруглення – опуклі або угнуті. Мінімальний радіус перших (звичайно Rмін = 10...15 м) визначається кліренсом (дорожнім просвітом) при розташуванні посудини (локомотива) на кривій. При угнутих заокругленнях цей радіус обмежується габаритами транспортних засобів при тому ж їхньому, розміщенні, тобто Rмін = 20..30 м. Механізація колійних робіт в шахтах, безпечних по газу і пилу, здійснюється за допомогою комплексу ПП600 або ПП900, який включає пересувну гідрофіковану установку з набором колійних інструментів (костильовисмикувач, підбійник, гідравлічні кусачки, рейкозгинальний прес, рейкосвердлильний станок, домкрат), а також бункер-вагон та ін. Устаткування, що входить в комплекс, дозволяє механізувати забивання і висмикування костилів, перекусування гайок, болтів та інших металевих скріплень, згинання і ломку рейок, свердління отворів, підняття і рихтовку колії, транспортування, розкайловку, дозування і підбивку баласту. При експлуатації колій, щоб зменшити простої навантажувальних засобів, періодично переносять допоміжні пристрої: накладні розминки – в міру просування забоїв, плитирозминки – через кожні 5...6 м, накладні стрілки і роликові 15

платформи – через 10...20 м і тупикові заїзди – через 50...75 м. На замкнутій розминці, розташованій в ніші одноколійної виробки (рис. 3.6, а), обмін вагонеток здійснюється таким чином: електровоз 4, рухаючись від забою, виштовхує одну із вагонеток 5 і залишає іншу вагонетку 1; прямуючи до забою, електровоз подає вагонетку 2 під навантаження. Тупикові заїзди (рис. 3.6, б) звичайно вміщують одну вагонетку 5, яка з вантажем надходить самокатом на основну, колію і локомотивом 4 подається до вже наповнених вагонеток 6, 7 і 5. При русі до забою навантажену вагонетку 1 заштовхують у тупик чином подають під навантаження і вагонетку 3. Слід зазначити, що розглянуті допоміжні засоби через великі витрати часу на маневри не дозволяють досягнути високих швидкостей проходки.

Рис. 3.6. Схеми призабійного транспорту при проведенні одноколійних виробок

При використанні роликової платформи (рис. 3.6, в) електровоз 4 подає вагонетку 7 до обмінного пристрою, де її вручну переміщують по платформі, розташованій в ніші одноколійної виробки. Після завантаження вагонетки 1 локомотив пересуває 16

состав за межі платформи, а порожню вагонетку 7 виставляє на основну колію і на зворотному русі подає в забій для навантаження. Накладна розминка (рис. 3.6, г) вміщує чотири або п’ять вагонеток. Під завантаження і до вже наповнених посудин їх перекочують вручну.

Рис. 3.7. Схема привибійного транспорту при проведенні двоколійних виробок

Основною схемою привибійного транспорту, яка забезпечує проведення одно- і двоколійних виробок вузьким вибоєм при малій трудомісткості робіт, є схема з використанням накладних з’їздів (рис. 3.7). Одиночну вагонетку 5, заповнену гірничою масою за допомогою навантажувальної машини 6, по колії 1 подають до состава, а порожню через накладний з’їзд 4 – до тієї ж машини. Біля вибою знаходяться також вагонетки 7 з кріпильним матеріалом і бурильна установка 2. Два накладних з’їзди 3 і 4 утворюють розминку довжиною 30...60 м, що дозволяє розмістити состав із порожніх вагонеток для гірничої маси, відбитої за цикл.

Контрольні запитання і завдання 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Назвіть прототипи рейкових доріг. Які вимоги ставляться до рейкових доріг? Що таке ширина колії і поздовжній профіль колії? Яку ширину колії беруть у підземних виробках і па поверхні? Із яких частин складається рейкова дорога? Що таке поздовжній і поперечний похили ґрунту виробки? Що ви знаєте про баластний шар? Яке призначення мають шпали? Із чого виготовляють шпали і як вони характеризуються? 17

10. Опишіть будову і основні елементи стиків. 11. Перерахуйте найпростіші перевідні пристрої. 12. Назвіть складові частини стрілочного переводу, укажіть їхнє призначення. 13. Які будови і призначення мають переносні ланки і висувні рейки? 14. Що ви знаєте про схему з’єднання рейкових колій? 15. Які два основних методи застосовуються при розрахунках розбивки колій? 16. Зробіть розрахунки розбивки нормального кінцевого з’єднання і звичайного примикання. 17. Як проводиться укладання колій на криволінійних ділянках? 18. Назвіть основні види ремонтів колій. Які обсяги робіт виконуються при цих ремонтах? 19. Обмін посудин при проведені виробок.

3.2. ВІДКАТОЧНІ ПОСУДИНИ 3.2.1. Призначення і класифікація До відкаточних посудин відносять вагонетки, спеціальні конвеєри, піддони і касети, бункерні поїзди. Призначені для переміщення різних вантажів і перевезення людей, вони повинні бути міцними і жорсткими, оскільки під час руху на них діють великі статичні і динамічні навантаження. Крім того, необхідно, щоб ці посудини мали по можливості невеликі розміри, були достатньо стійкими, зручними при навантаженні і розвантаженні, очистці, причепленні і відчепленні. Потреба у спеціальних візках для вантажів виникла відразу ж після появи лежневих доріг. Кількість постійно вдосконалюваних конструкцій таких візків безперервно збільшувалась. До революції на підземних підприємствах нашої країни застосовувалось понад 200 різних типорозмірів вагонеток. Завдяки проведеній уніфікації (1936 –1939рр.) кількість їх скоротилась до 101, потім (1943 – 1945 рр.)– до 20, що дозволило заводам-виготівникам перейти на 18

потокове виробництво вагонеток, поліпшити їхню якість і знизити вартість. Вагонетки за призначенням розподіляються на вантажні, пасажирські і спеціальні, за способом розвантажування – на вагони-самоскиди і розвантажувані за допомогою перекидачів, за вантажопідйомністю кузова – на вагонетки малої (до 1,25 м3), середньої (від 1,25 до 2,8 м3) і великої (понад 2,8 м3) місткості. Вагонетки випускають з глухим кузовом (ВГ), відкидними днищами (ВД), перекидним кузовом (ВО) і відкидними бортами (ВБ). Позначають їх, наприклад, так: ВД-3,3 (вагонетка з відкидним днищем місткістю 3,3 м3). Найбільше розповсюдження одержали відкаточні посудини типів ВГ і ВД (табл. 3.1). Посудинами ВДК (вагонетки з відкидними днищами клапанного типу) переміщують гірничу масу у виробках з малим вантажопотоком. Таблиця 3.1.

Основні типи і параметри вагонеток Параметри Місткість, м3 Ширина колії, мм Міцність зчеплення, кН Основні розміри, мм: довжина ширина висота Маса, т

Типи ВГ-1,3 ВГ-1,4 ВГ-1,6 ВГ-2,5 ВГ-3,3 ВД-3,3 ВДК-1,5 ВДК-2,5 1,3 1,4 1,6 2,5 3,3 3,3 1,5 2,5 600 600 600 900 900 900 600 900 60 60 60 60 60 70 60 70 2000 800 1300 0,6

2400 850 1230 0,7

2700 850 1200 0,7

3150 1240 1300 1,2

3850 1340 1300 1,3

3575 1350 1400 1,7

2400 50 1400 1,4

2900 1240 1400 1,9

При проведенні гірничих виробок використовують також прохідницькі вагони з донним конвеєром ВПК. Місткість їхніх кузовів – від 5 до 11 м3. Найбільш широкого застосування знайшли вагони типів ВПК7 і ВПК10. Вагонетки типів ВО і ВБ використовуються тільки при будівництві і експлуатації рудних шахт. Бункерні поїзди призначені для транспортування гірничої маси в горизонтальних виробках. Завантажують і розвантажують такі посудини за допомогою окремих установок або конвеєрів, розташованих на днищах секцій. Вугілля і м’яку породу перевозять 19

секційними бункерними поїздами (ПС) з донним розвантаженням (табл. 3.2), коефіцієнт тари яких (відношення власної маси до маси переміщуваного матеріалу) становить 0,4. Число секцій у составі обмежується тільки тяговими параметрами локомотива. Таблиця 3.2.

Основні типи і параметри секційних бункерних поїздів Тип ПС-1,5 ПС-3,5

Місткість, м3 1,5 3,5

Довжина 1800 2650

Основні розміри секції, мм Ширина Висота 950 1450 1350 1600

Як показав досвід, тривалість навантажувальнорозвантажувальних операцій при експлуатації бункерних поїздів у 3...6 разів менша, ніж при використанні вагонеток. Спеціальні контейнери, піддони і касети в останній час все частіше застосовуються для транспортування допоміжних вантажів (паливно-мастильних і сипучих матеріалів, устаткування, залізобетонних шпал та ін.). Доставка матеріалів у контейнерах і касетах заводу-виготівника до робочих місць (вибоїв) дозволяє максимально механізувати навантажувально-розвантажувальні і складальні операції, що, в свою чергу, забезпечує різке зниження трудомісткості і значне поліпшення техніко-економічних показників. Використовують контейнери вантажопідйомністю 1,25; 2; 2,5; 4; 5 т. Позначають їх, наприклад, таким чином: 1К2,5 або 2К4. Тут цифри 1 і 2, які стоять перед буквою К (контейнер), свідчать, що посудина призначена для переміщення матеріалів по рейкових шляхах з колією 600 і 900 мм відповідно, а цифри 2,5 і 4 – це вантажопідйомність в тонах. Перевозять контейнери на універсальних платформах вантажопідйомністю 2,5; 3; 4,5; 6т.

3.2.2. Складові частини Вантажна вагонетка з глухим кузовом (рис. 3.8, а) складається із кузова 1, рами 2, скатів 3, буферів 4 і зчіпних пристроїв 5. 20

Рис. 3.8. Вагонетки: а – з глухим кузовом; б – з відкидним бортом; в – з відкидним днищем; г – з перекидним кузовом

Кузов, зварна конструкція якого виконана із двох штампованих лобовин і днища з боковинами (стальні листи товщиною 5...12 мм), в поперечному перерізі має напівкруглу або прямокутну форму. У верхній його частині для підвищення жорстокості передбачені поздовжні гофри і зовнішнє обв’язування із сталевої штаби. Зниження зносу кузова від стирання і корозії 21

досягається за рахунок застосування гарячого оцинкування або металізації цинком, а також покриття спеціальними лаками. Раму, призначену для кріплення основних вузлів вагонетки, виготовляють із спеціального прокату (швелерів з відігнутими полицями). Скати складаються із жорстко закріпленої осі і двох коліс, що вільно на ній обертаються. Великовантажні вагонетки обладнані двома двоосними візками, які шарнірно зв’язані з рамою. Конструкція колісних пар і застосовувані типи підшипників значною мірою визначають ходові якості відкаточної посудини. Буфери приймають удари при зіткненні вагонеток і створюють між кузовами зазор, необхідний для виконання робіт для зчеплення (розчеплення) составів. Посудини малої вантажопідйомності обладнані жорсткими литими буферами, а великовантажні – еластичними. Зчіпні пристрої, що служать для з’єднання вагонеток між собою і для передачі тягового зусилля, за способом дії діляться на прості й автоматичні, а за своєю конструкцією – на обертові й необертові. Автоматичні зчіпні пристрої, якими обладнують вагонетки великої місткості полегшують процес формування составів при повній безпечності робіт, а обертові пристрої дозволяють розвантажити посудину в перекидачі без роз’єднання состава. Запас міцності зчеплення становить не менше шести. Саморозвантажувальні вагонетки (ВБ, ВД, ВО, ВПК) особливо зручні в тих випадках, коли насипні матеріали транспортуються без передачі з горизонту на горизонт. У вагонетці типу ВБ (рис. 3.8, б) один бік кузова шарнірно закріплений на рамі, а другий (протилежний) бік обладнаний роликом, який, взаємодіючи при розвантаженні з похилою шиною, нахиляє кузов і одночасно піднімає борт за допомогою шарнірноважільної системи. Вагонетка типу ВД (рис. 3.8, в) має кузов трапецієподібної форми з відкидними днищами, раму і ходову частину. На кожному днищі – по два ролики, які, обкочуючись по розвантажувальній кривій, відкривають і закривають його. Днища утримуються затворами. Вагонетка типу ВО (рис. 3.8, г) складається із перекидного 22

кузова, рами, скатів, буферів, зчіпних пристроїв. Кузов у робочому стані фіксується затвором, керованим вручну. Прохідницький вагон (рис. 3.9) включає кузов 1 важелі для його піднімання 2, ходовий візок 3, силовий циліндр 4 із штоком для зближення візків і донний скребковий конвеєр з пневматичним або електричним двигуном. Кузов, шарнірно зв’язаний з ходовою частиною, піднімається і опускається гідродомкратами. Гірничу масу подають з торця вагона, а потім розподіляють її донним конвеєром. При перевантаженні породи або вугілля із однієї посудини в іншу кузов трохи піднімають і за допомогою гідродомкрата насовують на порожній вагон.

Рис. 3.9. Прохідницький вагон з донним конвеєром

Бункерний поїзд (рис. 3.10) на всю довжину має один донний пластинчастий конвеєр 3. Кузов складається із окремих шарнірно-з’єднаних секцій 2, які допускають вигин його при русі по криволінійних ділянках шляху 3 радіусом не менше 15 м. Передня частина такого поїзда обладнана приймальним бункером 1, а задня - стрічковим конвеєром 4.

Рис. 3.10. Бункерний поїзд із донним пластинчастим конвеєром

23

Скреперний бункерний поїзд (рис. 3.11) замість донного конвеєра обладнаний скреперною лебідкою для завантаження і розвантаження гірничої маси, а також кінцевими і лінійними секціями 2. Шарнірне з’єднання останніх секцій, які не мають торцевих стінок, дозволяє проходити заокруглення радіусом не менше 12 м. Насипні матеріали надходять на завантажувальну станцію 5.

Рис. 3.11. Скреперний бункерний поїзд

Скреперна установка складається із двобарабанної лебідки 1, розташованої на окремому візку, скрепера 3 місткістю 0,3 м3 і траверси з блоком 4 для підтримування холостої вітки каната. При роботі установки візок з лебідкою і завантажувальну станцію прикріплюють до рейок захватами. Гірничу масу розподіляють скрепером по всіх секціях поїзда. Розвантаження здійснюють через отвори в бічних стінках. Секційний бункерний поїзд з донним розвантаженням (рис.3.12) також не має міжвагонеточного простору, що значно зменшує довжину состава і витрати металу на його виготовлення. Поїзд під час завантаження знаходиться безпосередньо під конвеєром (бункер) і в міру заповнення секцій переміщується. У конструктивному розумінні такий поїзд, являє собою постійно нерозчеплений состав із окремих шарнірно-поєднаних секцій з відкидними днищами. Кожна така секція (металевий зварний кузов з одним скатом) своєю консольною частиною опирається на наступну. Передня 1 і задня 3 секції на відміну від проміжних 2 24

мають по одній лобовій стінці; задня впирається у кінцевий візок 4. Останній, а також спеціальні перекриття між секціями забезпечують проходження заокруглених колій з мінімальним радіусом 12 м. Нижній отвір кузова кожної секції закривається двома шарнірно-закріпленими днищами 5. Колісні пари і їхні підвіски уніфіковані з аналогічними вузлами вагонеток.

Рис. 3.12. Секції секційного бункерного поїзда

Перевід засобів рейкового транспорту на доставку корисних копалин секційними поїздами дозволить збільшити продуктивність праці, значно зменшити травматизм гірничих працівників, які обслуговують рейковий транспорт. Основні недоліки вагонеток і бункерних поїздів – значна металомісткість і невеликий строк служби. Удосконалення їх в нашій і в інших країнах спрямоване на поліпшення конструкції, збільшення вантажопідйомності і зменшення металомісткості. Так, на фірмах Швеції випускаються бункер-вагони, у яких скребкові конвеєри у кузовах розміщені похило. Передачу вантажу із вагона в вагон здійснюють через передню частину кузова, вводячи її у розширену частину кузова попереднього вагона. Бункер-вагони використовують у виробках з малою площею перерізу (3...4 м2). Спеціальні вагонетки являють собою видозмінені вантажні. Так, в посудинах для перевезення устаткування звичайно відсутній кузов, а днище покрите лотками. Якщо транспортуються рідкі матеріали, то вагонетки забезпечені додатковою кришкою, а якщо вибухові – запобіжною обшивкою із дерева. Буфери подібних посудин обклеюють гумою. Труби 3 і рейки 1 (рис. 3.13), призначені для перевезення, 25

попередньо укладають у касети 2 і 4, а сталеве кріплення – в контейнери (рис. 3.14), що включають піддон 1 і складні стояки 2. Металеві вироби розміщують в ящиках 3.

Рис. 3.13. Касети для переміщення рейок (а) і труб (б)

Рис. 3.14. Контейнер

Контейнери і касети транспортуються по виробках на універсальних платформах. Необхідну кількість платформ, як і кількість контейнерів або спеціальних вагонеток для доставки 26

допоміжних матеріалів, визначають методом розрахунку оборотності посудин. На вугільних шахтах найбільшого поширення набули контейнери вантажопідйомністю від 2 до 5 т. Застосовують контейнери ящикового типу, що складаються із днища і бічних торцевих стінок. Транспортування шахтних затяжок, стояків водовідливних лотків проводиться в контейнерах, які забезпечують утримування вантажів від поздовжніх зміщень. Такі контейнери не мають бічних стінок. Застосовують також контейнери для доставки арочного металевого кріплення будь-якого профілю. Шпали, плити перекриття водовідливних канавок транспортуються на плоских дерев’яних або спеціальних піддонах, а рейки і труби – в пакетувальних касетах. Для поєднання в пакет залізобетонних затяжок використовують багатооборотні строп-пакети, а дерев’яних матеріалів – стропи. Практика впровадження контейнерної доставки вантажів у підготовчі виробки показала, що для зниження коефіцієнта тари, капітальних витрат і спрощення організації транспортних робіт доцільно здійснювати пакетування вантажів за допомогою стропів, виготовлених із сталевих стрічок або з різних синтетичних матеріалів. Перевезення шахтних контейнерів проводиться на уніфікованих платформах, розроблених на основі вагонеток ВГ1,4;-1,6;-2,5 і -3,3. Вагонетки-скіпи місткістю 1,5 м3 кожна розвантажуються шляхом перекидання кузова в лобовому напрямі. Блоки і тюбінги перевозять платформами – тюбінговозами, обладнаними поворотною площадкою для полегшення розвантажування. Компоненти бетонної суміші транспортують у спеціальних вагонах, що являють собою візки з установленими на них двома посудинами, одна з яких призначена для цементу, а друга – для піщано-щебеневої суміші, причому співвідношення їхніх місткостей пропорційне концентраціям компонентів. Застосування таких вагонеток дає можливість механізувати процес дозування і усунути гідратацію цементу. Баласт переміщують у вагонетках із замикаючими 27

механізмами, які дозволяють змінювати ширину розвантажувальної щілини. Пасажирські вагонетки, призначені для перевезення людей, мають розміри, зумовлені площами типових перерізів гірничих виробок і вимогами правил безпеки стосовно зазорів між транспортними засобами і кріпленням, а також між зустрічними составами при двоколійному русі. Кузов виконали з глухими бічними стінками і металічним дахом. Якщо використовуються контактні електровози, кузов надійно заземляють через раму і колеса на рейки. Для зручності пасажирів кузов, що обпирається через ресорні пружини на візки скатів ходової частини, обладнаний сидіннями, кожне із яких розраховане на дві-три особи. За призначенням розрізняють вагонетки для перевезення людей по горизонтальних (ВП) і похилих (ВЛ) виробках. Головна різниця між ними полягає в тому, що посудини типу ВЛ забезпечені парашутним пристроєм – засобом захисту на випадок аварії з канатом або підйомною машиною. Цей пристрій розташований v нижній частині кузова на рамі.

Рис. 3.15. Пасажирська вагонетка

28

Вагонетка типу ВЛ для виробки з кутом нахилу до 30О (рис. 3.15) складається із кузова 1, сидінь 2, каната 3, ресорних пружин 4, ходової частини 5, рами 6, жорстоко установлених дерев’яних брусів 7, рухомих кареток 8. Під час послаблення каната важелі опускаються і впираються в одну із шпал між рейками. Каретки зупиняються, а вагонетка продовжує йти вперед, при цьому бруси насуваються на різці, знімається стружка і рух плавно припиняється. У виробках з великими кутами нахилу можливі відрив і сходження вагонеток з рейок. Для запобігання аварійній ситуації на посудинах встановлюють парашути із захватами, які під час гальмування затискують головки рейок. Зчеплення і буфери пасажирських вагонеток обладнані пружинами для амортизації поштовхів і ударів.

3.2.3. Експлуатація відкаточних посудин Тип і місткість посудин для переміщення насипних матеріалів вибирають з врахуванням вантажопотоку, віддалі перевезень по горизонтальних і похилих гірничих виробках, їхньої площі перерізу, виду використовуваного транспорту та ін. Для основних вантажів при будівництві нових і реконструкцій діючих шахт призначаються головним чином вагонетки місткістю 3 м3 і більше, розвантажування яких здійснюється через дно. Для конкретних умов оптимальний тип відкаточних посудин визначається техніко-економічним розрахунком. Матеріали і устаткування при переміщенні не повинні виступати за габарити рухомого складу (за шириною і висотою), їх доставляють у забій згідно з календарним планом робіт. Людей і вантажі перевозити одночасно забороняється. Особи, які супроводжують вантажі, повинні знаходитись в пасажирських вагонетках. Технічний стан і надійність роботи відкаточних посудин багато в чому залежать від організації плановопопереджувальних оглядів та ремонтів.

29

3.2.4. Загальна оцінка ПЕРЕВАГИ. Відкаточними посудинами можна переміщувати будь-які вантажі: насипні, кускові, міцні, абразивні, штучні та ін., а також людей на різні віддалі по трасах з підвищеними уклонами. НЕДОЛІКИ. Значна металомісткість і невеликий термін служби вагонеток. Складність конструкції бункерних поїздів. ГАЛУЗЬ ЗАСТОСУВАННЯ. Транспортування вантажів на поверхні, в підземних умовах по горизонтальних і похилих рейкових коліях. УДОСКОНАЛЕННЯ. Спрямоване на збільшення вантажопідйомності і зменшення металомісткості відкаточних посудин.

3.3. ЛОКОМОТИВИ 3.3.1. Призначення і класифікація При будівництві і експлуатації підземних споруд (шахт) локомотиви набули розповсюдження як засіб зовнішнього і внутрішнього транспорту. Початок їхнього застосування відносять до 30-х рр. XІX ст. Перший у світі паровоз побудував англійський конструктор і винахідник Дж. Стефенсон (1814 р). У 1823 р він заснував у Нью-Каслі перший в світі паровозобудівний завод. Перший російський паровоз побудували Ю.О. та М.Ю.Черепанови в 1833–1834 рр. на Нижньотагильському металургійному заводі. В Україні виробництво паровозів почалося в 1900 р на Луганському поровозобудівному заводі. Виникнення машин на електричній тязі пов’язують з появою відповідного двигуна, який винайшов у 1838 році німецький вчений Моріц Герман (відомий більше як Якобі Б.С., з 1847 – академік Петербурзької АН). Перші спроби щодо пересування вагона електричним двигуном здійснив вчений-винахідник українського 30

походження Піроцький Ф.А., який у 1880 р побудував і випробував перший електричний трамвайний вагон. Далі конструкції локомотивів безперервно вдосконалювались, а застосування їх в різних галузях промисловості неухильно розширювалось. Локомотиви, використовувані при будівництві підземних споруд (шахт), класифікують таким чином. За призначенням вони розподіляються на магістральні й допоміжні; за типом силової установки – на електровози (контактні, акумуляторні і високочастотні), тепловози, дизелевози, повітровози, гіровози; за виконанням – на звичайні, підвищеної надійності і вибухобезпечні; за масою – на легкі (до 7т), середні (від 7 до 10т) і важкі (більше 10т). Для підземних умов серійно випускаються такі локомотиви (табл. 3.3): акумуляторні (АРВ, АРП, АМ), контактні (К) і високочастотні (В) електровози, дизелевози (ДВ) і гіровози (ГР). Таблиця 3.3.

Основні типи і параметри локомотивів Тип

5АРВ2 АРП7,АРВ7 АМ8Д АРП10 АРП14 2АМ8Д АРП28 7КРМ1 К10 К14М К28 В10 В14 Д7 ГР6

Конструктивна Маса, швидкість, т км/год

6 15 14 20 18 14 18 25 25 28 28 18 18 13 7

5 7 8 10 14 11 28 7 10 14 28 10 14 7 6

Тип двигуна

ЕДР7 ДРТ12 ДРТ13М ДРТ13М ДРТ23,5 ДРТ13М ДРТ23,5 ДТН33 ДТН33 ДТН45 ДТН45 ДРТ23,5 ДРТ23,5 РДЗ К20116

Основні розміри, мм Сила струму, Довжина Ширина* Висота А

60 55 61 61 61 61 61 90 90 122 122 61 61 – –

3480 4200 4515 5500 5850 9470 10870 4600 4920 5210 10700 5100 5100 4100 3420

1000/1385 1050/1350 1045/1345 1060 1350 1045/1345 1060 1050/1350 1050/1350 1350 1350/1650 1350 1350 1350 1370

1450 1450 1415 1540 1650 1415 1650 1650 1650 1650 1650 1670 1670 1500 1430

* При ширині колії 600/900 мм. 31

Акумуляторні й контактні електровози – це основні транспортні засоби в горизонтальних виробках і при уклоні колій і=0,003...0,005, а в деяких випадках і при і = 0,03...0,05 (вугільні шахти з малими кутами падіння пластів, коли профіль траси визначається гірничо-геологічними умовами). Такі локомотиви випускають з зчіпними масами: 5, 7, 10, 20, 28 т. Дійсні значення відхилення становлять ± 1 т. Найбільш широкого застосування набули контактні електровози типів К7, К10 і КМ, а також акумуляторні – 5АРВ і АМ8Д. У їхні назви, крім маси в тоннах (5, 8, 10 і т. д.), входять буквені позначення: К – контактний, А – акумуляторний, Р – рудничний, В – вибухобезпечний, М – модернізований і Д – з реостатним електродинамічним гальмуванням. Для шахт, небезпечних по газу або пилу (І–ІІІ категорії і надкатегорійні), акумуляторні локомотиви виготовляють вибухобезпечними і підвищеної надійності. Перші з них призначені для всіх виробок, а другі – для відкаточних: із свіжим потоком повітря (підприємства ІІІ категорії і надкатегорійні по газу), а також в шахтах І і ІІ категорій. На магістралях з вихідним потоком повітря, в підготовчих виробках шахт ІІІ категорії і надкатегорійних акумуляторні електровози підвищеної надійності можуть працювати тільки з дозволу головного інженера об’єднання. Контактні локомотиви підвищеної надійності використовують у виробках із свіжим потоком повітря шахт І і ІІ категорій, а при рудниковому виконанні – на всіх шахтах, безпечних по газу і пилу.

3.3.2. Складові частини Електровоз (рис. 3.16) включає раму 1, привод 2, ходову частину 3, ресори 4, гальмову 5 і пісочну 6 системи, зчіпні і буферні пристрої 7. Рама в акумуляторному локомотиві являє собою жорстку зварну конструкцію, а в контактному – розбірну, її виготовляють із поздовжніх і поперечних сталевих листів. У передній її частині 32

розташовують кабіну, де розміщують сидіння машиніста, контролер, пульт керування гальмовою і пісочною системами, сигнальний дзвінок та ін., у середній – привід, пристосування для зміни батарейного ящика і гальмові пристрої, в задній – пускові опори.

Рис. 3.16. Акумуляторний електровоз

Привод, як правило, складається з двох тягових двигунів (постійного струму послідовного збудження) і одно- або двоступінчастого редуктора із зубчатою передачею, який передає обертовий момент колісній парі. На окремих типах локомотивів застосовуються гідропередачі, що дозволяють безступінчасте регулювати швидкість руху. Крім того, завдяки їм можна спростити електроустаткування і зменшити втрати енергії. Привод – індивідуальний, тобто кожна колісна пара приводиться в рух окремим електродвигуном. Ходова частина включає колісні пари (ходова вісь із зубчатим колесом, колісні центри, бандажі) і букси, що являють собою з’єднувальні ланки між приводом і рамою, зв’язаною, в свою чергу, з буксами за допомогою листових або циліндричних пружин. Залежно від того, як з’єднана рама з ресорами, розрізняють індивідуальне і балансирне підвішування. У першому випадку ресори опираються на раму обома кінцями і кожна з них працює самостійно, а в другому – перерозподіл навантаження на колісні пари забезпечується за допомогою поперечних або повздовжніх балансирів. Ресорна підвіска рами дозволяє пом’якшити (поглинути) удари і поштовхи при проходженні локомотива по стиках рейок, стрілочних переводах і нерівностях колій. Вона більш рівномірно 33

передає зчіпну масу електровоза на колеса, а також створює більш сприятливі умови для роботи обслуговуючого персоналу. Гальма на локомотивах можуть бути встановлені трьох різновидів: колодкові (з ручним, пневматичним або гідравлічним приводами), електродинамічні (гальмування тяговими двигунами), рейкові електромагнітні. На локомотивах, які працюють в підземних умовах, найчастіше зустрічаються колодкові гальма, що складаються із ряду горизонтальних і вертикальних тяг, колодок і привода. Пісочна система призначена для подання під колеса електровоза піску, який поліпшує їхнє зчеплення з рейками, що особливо важливо під час пуску і гальмування важких составів у виробках із забрудненими рейками. Ця система складається із задніх і передніх пісочниць, тяг і важелів, які приводяться в дію рукояткою, розташованою в кабіні машиніста. Зчіпні і буферні пристрої забезпечують з’єднання локомотива з вагонетками, пом’якшують удари і захищають його устаткування від пошкоджень. За конструкцією буфери ділять на еластичні (підпружинені і з гумовим прошарком), а також жорсткі (литі, чавунні й стальні). Електроустаткування – це тягова апаратура, яка служить для підведення живлення до двигунів (струмознімачі, вимикачі, контролери, роз’єднувачі і пускові опори). Вона дозволяє вмикати і вимикати тягові машини, а також регулювати швидкість руху. Струмознімачі бувають дугові, пантографні (на поверхні), штангові і спеціальні. Найбільше поширення набули перші два типи. Зокрема, пантографні струмознімачі забезпечують надійне з’єднання з контактним дротом, не потребують перестановки при зміні напряму руху, зручні для дистанційного керування локомотивом. Автоматичні вимикачі захищають силове електричне коло від перевантажень і коротких замикань. Включення і виключення тягових двигунів, а також зміна режимів пуску, в тому числі і реверсування, проводять за допомогою контролера, який складається із сталевого корпусу, кулачкових елементів, головного і реверсивного барабанів. Останні мають механічне блокування, що дозволяє проводити реверсування тільки при нульовому 34

розташуванні головної рукоятки контролера. При обертанні головного барабана в певній послідовності замикаються і розмикаються контакти, чим досягається необхідне з'єднання електричних ліній. Пускогальмівні опори обмежують струм тягових електродвигунів при запуску і використовуються також для поглинання енергії при динамічному гальмуванні. Двигуни, контактних електровозів живляться постійним струмом (напругою 250...550 В) від мідного проводу спеціального профілю, який підвішується вздовж відкаточної виробки і закріплюється лінійною арматурою. Основний тип установок для живлення контактної сітки – автоматизовані шахтні тягові підстанції АТП-500/275 на напівпровідникових кремнієвих випрямлячах, які перетворюють трьох-фазний змінний струм частотою 50 Гц в постійний. Джерелом енергії вітчизняних акумуляторних електровозів служать лужні залізонікелеві елементи типу ТЖНШ. Батареї із них міцні, мають великий строк служби і можуть зберігатися в розрядженому або напіврозрядженому стані. Позначаються вони, наприклад, так: 96ТЖНШ-350 (96 тягових залізонікелевих елементів місткістю 350 А · год). Акумулятори знаходяться в батарейному ящику. Виготовлений із сталевих листів і покритий всередині електроізоляційним матеріалом, він захищає елементи від механічних пошкоджень і попадання бруду. Зверху ящик закривається сталевою кришкою, де розташовані щілинні пакети, призначені для розвантаження цієї місткості від внутрішнього тиску, який може виникнути тут при вибухові газу, а також для допоміжної вентиляції з метою виведення киснево-водневої суміші, що виникає при роботі батареї. Окиснення водню, який виділяється із акумуляторів, проходить за допомогою спеціальних каталізаторів. Заряджають батареї напівпровідниковими пристроями ЗУК-75/120 і ЗУК155/230 М з кремнієвими вентилями. Заряджувальні камери, обладнані столами в один ряд, розташовують в спеціальних місцях з відокремленим провітрюванням або на розширенні відкаточних виробок. Батареї 35

переставляють кран-балками. Для заливання в акумулятори води служать напірний бачок і перекачувальний насос. Поряд з камерою знаходиться підстанція із заряджувальними пристроями. Високочастотний електровоз, який використовують у виробках вибухонебезпечних шахт, складається із двох основних частин: верхньої – приймально-силової, апаратура якої закріплена в опорно-рамній конструкції, і нижньої – ходової, що включає раму, привід, гідравлічну гальмову і пісочну системи, контролер і реверсор. Принцип дії такого електровоза заснований на передачі енергії від тягової мережі до локомотива без електричного контакту (електромагнітною індукцією). Генератор підстанції живить цю мережу (два кабелі на гнучких підвісках) стабільним, що не залежить від навантаження, струмом високої частоти (5 кГц). Енергоприймач електровоза складається із феромагнітного сердечника і кількох витків високочастотного кабелю. Таким чином, тягова мережа і енергоприймач утворюють трансформатор, роль первинної обмотки якого виконує мережа, а вторинної – електроприймач. Наведена в останньому ЕРС високої частоти випрямляється кремнієвими випрямлячами. Керування двигунами – безреостатне, безступінчасте. Інерційний локомотив (гіровоз) призначений для транспортування составів вагонеток по рейкових коліях горизонтальних виробок шахт, небезпечних по газу або пилу. Він включає (рис. 3.17): раму 1, маховик 2, пісочну 3 і гальмову 6 системи, механізм переключення швидкостей 4, двоступінчастий редуктор 5, ходову частину 7 і пневматичний двигун 8.

Рис. 3.17. Гіровоз

36

Для роботи інерційних локомотивів використовується кінетична енергія змонтованого на рамі маховика, що обертається. Гіровози застосовуються тільки на шахтах, де є розгалужене повітряно-компресорне господарство. Повітровоз служить для переміщення вантажів по вибухонебезпечних виробках. Характерна особливість його конструкції – наявність пневмодвигунів, акумулюючих балонів і системи передачі енергії. Пневмодвигуни приводяться в рух стисненим повітрям із балонів, розташованих на локомотиві. Заряджаються вони від спеціальної пневматичної системи високого тиску або від загально-шахтної мережі. Витрата повітря, ступінь наповнення циліндрів і хід локомотива регулюється золотниковим розподільним пристроєм, а перетворювання поступального переміщення поршнів двигуна в обертовий рух колісних пар досягається за допомогою кривошипно-шатунного механізму. Дизелевоз у вибухобезпечному виконанні використовується при транспортуванні вантажів по головних відкаточних і вентиляційних виробках шахт, небезпечних по газу і пилу (на свіжому і вихідному потоках повітря). Для шахт І і ІІ категорій по газу випускаються локомотиви і у виконанні РН (рудникове нормальне). Дизелевоз складається із рами, механічної-частини, дизельних двигунів, механічної і гідравлічної передач, системи охолодження і пристрою для очищення вихлопних газів. Механічні частини дизелевоза і електровоза аналогічні. Потужні двигуни, запуск яких проводиться за допомогою інерційних пневматичних або гідравлічних пускачів, працюють на знесірченому паливі в режимі, який забезпечує подачу в циліндри повністю спалимої (збідненої) суміші. Вихлопні гази охолоджуються і очищаються хімічними розчинами, що сприяє зниженню забруднення шахтного середовища. У системі охолодження передбачається автоматичне відключення подачі пального на випадок припинення. циркуляції води.

37

3.3.3. Монтаж і експлуатація засобів локомотивного транспорту Монтаж контактної мережі починають з установлювання точок кріплення дроту на перегонах, розминках тощо. На заокругленнях його підвішують по хордах, для чого застосовують відтяжки. Відстань між точками кріплення не повинна перевищувати 5 м на прямолінійних ділянках колій і 3 м – на криволінійних. Потім монтують крюки, поперечні відтяжки і підвісну арматуру. Кінці дроту, який повинен знаходитись над головкою рейки на висоті не менше 2 м, забивають і затискують в проводотримачах. Щоб кінці, що виходять із проводотримачів, не перешкоджали рухові струмоприймача електровоза, їх загинають уверх. Наступні операції – монтаж живильних і відвідних пунктів, дільничних ізоляторів і вимикачів. Через кожні 200 м колій, де підвішений контактний провід, а також на схрещеннях з іншими трасами і на заокругленнях необхідно мати світлові надписи: „Бережись проводу”. Перед експлуатацією локомотива треба перевірити: справність необхідних інструментів і захисних засобів; стан електричних двигунів і устаткування; вмикання апаратів при тяговому і гальмовому режимах; наявність мастила і піску; правильність установки гальмових колодок; кріплення деталей тощо. Особливо пильно перевіряють роботу підшипників, контролерів, акумуляторної батареї, зчіпних пристроїв, освітлення, гальмової і пісочної систем. Всі виявлені неполадки і несправності, відмітивши у спеціальному журналі, усувають до виходу в рейс. Пуск локомотива проводять при звільнених гальмах. Здійснюють його плавно, затримуючи рукоятку керування контролера (на 3...5 с) на кожному проміжному положенні. Переведення двигунів з паралельного з’єднання на послідовне або тимчасове вимикання дозволяє регулювати швидкість руху поїзда. При роботі локомотива прагнуть найповніше використовувати його кінетичну енергію. Наприклад, перед затяжним підйомом швидкість збільшують, щоб більшу частину 38

цього шляху пройти за рахунок сил інерції. В результаті знижується перенавантаження двигунів і акумуляторних батарей. Гальмують поступово, не доводячи до заклинювання коліс, тому що рух юзом не тільки підвищує знос коліс, але й погіршує умови для самого гальмування. Машиніст локомотива, який знаходиться в головній частині состава, зобов’язаний подавати сигнали перед заокругленнями і пересіченнями з іншими виробками, а також в усіх випадках, коли на колії з’являються люди. Пункти посадки людей в поїзд повинні бути освітлені. Ділянка контактного проводу біля цих пунктів на час посадки (виходу) вимикається. До составів, призначених для перевезення людей, дозволяється причіплювати не більше двох посудин з інструментом. На початку кожної зміни вагонетки для перевезення людей підлягають огляду. Особливу увагу приділяють їхнім гальмам, зчіпним і сигнальним пристроям. З метою підвищення продуктивності локомотивів у приствольних дворах і основних відкаточних виробках застосовуються електричні установки для централізованого і автоматичного керування стрілками і сигналами (СЦБ). Зв’язок рухомого електровоза з даною апаратурою здійснюється через колійні датчики індуктивної або натискної дії. На віддалених виробках функціонують спеціальні пристрої для подання сигналів. Використання різних засобів автоматизації дозволяє покращити організацію руху поїздів, знизити кількість тягових машин на підземних станціях, збільшити швидкість, підвищити безпеку робіт і продуктивність локомотивного транспорту в цілому.

3.3.4. Загальна оцінка ПЕРЕВАГИ. Локомотиви застосовуються при будівництві підземних споруд, шахт, прості за будовою, надійні, економічні, маневрені в роботі, мають високу продуктивність, здатні переміщувати матеріали і устаткування на великі відстані і в обидва напрямки; можуть обслуговувати декілька навантажувально39

обмінних пунктів. Дизелевози і акумуляторні електровози автономні в роботі. Двигуни контактних і акумуляторних локомотивів добре працюють при різних режимах і умовах експлуатації. Дизелевози не потребують складних екіпірувальних пристроїв. Повітровози, гіровози і високочастотні електровози забезпечують велику безпеку робіт в шахтах, небезпечних за газом і пилом. НЕДОЛІКИ. Локомотиви використовуються тільки в виробках з малими кутами нахилу. Контактні електровози потребують спеціальних перетворювальних підстанцій, пристрою електромережі, а акумуляторні - складного екіпірувального устаткування. Повітровози характеризуються високими капітальними витратами. Гіровози споживають велику кількість енергії. ГАЛУЗЬ ЗАСТОСУВАННЯ. Перевезення вантажів і людей в горизонтальних виробках значної довжини. УДОСКОНАЛЕННЯ. Іде по шляху поліпшення конструкції основних вузлів локомотивів, підвищення їх маси, швидкості руху, а також широкого застосування апаратури СЦБ.

Контрольні запитання і завдання 1. Назвіть основні етапи розвитку локомотивного транспорту. 2. Які типи локомотивів застосовуються в період будівництва і експлуатації шахт? 3. Дайте класифікацію локомотивів за родом енергії. 4. Перерахуйте основні вузли електровоза і дайте їм коротку характеристику. 5. Опишіть будову тягових батарей і контактної мережі. 6. Перерахуйте основні напрямки удосконалення локомотивів.

40

3.4. КАНАТНІ ТРАНСПОРТНІ УСТАНОВКИ 3.4.1. Призначення і класифікація При будівництві і експлуатації підземних споруд (шахт) канатні транспортні установки використовуються для перевезення гірничої маси, людей і допоміжних матеріалів по похилих і вертикальних виробках з кутом β від 6 до 90°, а також по виробках з хвилястим профілем і викривленою трасою. Канати, за допомогою яких переміщують вантажі у вагонетках або скіпах, приводяться в рух лебідкою або малою підйомною машиною. Завдяки простоті будови і можливості застосування в різних гірничо-геологічних умовах, канатні пристрої відігравали помітну роль ще на ранній стадії механізації виробничих процесів. Так, коловороти (прототипи теперішніх лебідок) використовувались для підйому вантажів із ям. Перший проект транспортування матеріалів по похилих коліях був розроблений в 1752 р. для Чигирського рудника (Алтай). Згідно з ним дві вагонетки переміщувались за допомогою канатів і коловорота. Більш потужна установка створена в 1783 р. за проектом Фролова на Зміїногірському руднику, де вантажі в посудинах переміщувались по лежневих шляхах уже із застосуванням водяного колеса. Впровадження гідравлічних і парових машин, а пізніше – електричних двигунів і металевих канатів дозволило набагато розширити галузь використання транспортних засобів. Канатні установки розподіляють: за кутом нахилу – на установки для горизонтальних, слабо похилих і похилих виробок; за типом лебідок – одно-, двобарабанні та із шківами тертя; за видом транспортування – із застосуванням одно-, двокінцевого і нескінченного канатів; за кількістю колій – одно- і двоколійні; за кількістю лебідок – з одною і двома лебідками; за кількістю канатів – з одним, двома, трьома і нескінченним канатами. Під час проведення виробок переміщення вантажів установками з одним кінцевим канатом (рис. 3.18, а) може бути здійснене при кутах нахилу β > 6°, коли зворотний рух посудин проходить за рахунок їхньої сили ваги. Максимальне значення β 41

для перевезення матеріалів у вагонетках становить не більше 30°; при кутах нахилу більших 25° вони обладнуються спеціальними щитками, які перешкоджають розсипанню вантажу. Якщо β < 6°, переміщення матеріалів можливе таким чином: головним і хвостовим канатами за допомогою лебідок 1, 2 (рис. 3.18, б); однією лебідкою 4 при наявності кінцевого 3 і з’єднувального 7 канатів (рис. 3.18, в); двома кінцевими канатами (рис. 3.18, г); цими ж канатами із застосуванням з’єднувального (рис. 3.18, д).

Рис. 3.18. Схеми канатних відкаток

Установки з барабанними лебідками працюють циклічно, тому ефективність їхнього використання залежить від довжини транспортування і тривалості маневрових операцій на кінцевих пунктах. Максимальна продуктивність відкатки одним кінцевим канатом за допомогою потужних лебідок при L = 600 м і куті нахилу 15° становить 100...110 т/г, а двома кінцевими канатами – 200... 250 т/г. Значення L, яке обумовлюється канатомісткістю барабана 42

лебідок, дорівнює 600...700 м, а для малих підйомних машин – 1500...2 000 м. Установки з нескінченним канатом 6 (рис. 3.18, е) обладнані лебідками 5 із шківами тертя. Продуктивність в даному випадку досягає 400 т/г, а довжина транспортування по похилих виробках – 1000 м. Проте висока трудомісткість і небезпечність робіт перешкоджають широкому розповсюдженню таких відкаток. При перевезенні вантажів однокінцевим канатом застосовують однобарабанні лебідки (машини), а двокінцевим – двобарабанні. Позначення типу лебідки, наприклад Ц-1,6 x 1,2, розшифровують так: однобарабанна (Ц) лебідка з діаметром барабана 1,6 м і шириною 1,2 м. Таблиця 3.4.

Основні типи і параметри лебідок і малих підйомних машин Тип

Статичний натяг, кН

Ц-1, 2х1,0 2Ц-1,2х0,8 Ц-1,6х1, 2 АР 2Ц-1,6х0,8 Ц-2х1,5АР 2Ц-2х1,2 Ц-2,5х2АР 2Ц-2,5х1,2 1х3х2,2АР 2х3х1,5

25 25 40 40 63 63 90 90 140 140

Максимальна Максимальна Потужність Маса (без Діаметр швидкість довжина двигуна. електроустатканата, мм руху, м/с відкатки, м кВт кування), т 3,0 3,0 4,5 4,5 5,6 5,6 7,5 7,5 90 9,0

22,5 22,5 25 25 30,5 30,5 32 32 37 37

414 240 620 390 836 630 1370 780 1370 1005

75 75 160 160 320 320 630 630 1 250 800

9,3 10,9 14,0 16,3 29,4 35,0 43,0 55,0 63,0 78,0

Машини канатних транспортних установок підрозділяють: за призначенням – на магістральні і маневрові; за вилом приводу – на барабанні та із шківами тертя; за кількістю барабанів – на одно- і двобарабанні. Призначені для канатних транспортних установок лебідки і малі підйомні машини розрізняються діаметрами барабанів, які становлять: у першому випадку – до 1,6 м, у другому – від 2 до 3 м. При будівництві підземних споруд (шахт) в основному використовують однобарабанні машини (табл. 3.4). 43

3.4.2. Устаткування Канатна транспортна установка складається із лебідки (малої підйомної машини), канатів, допоміжних і запобіжних пристроїв. Барабанна лебідка (рис. 3.19) включає: гальмову систему 1, покажчик глибини 2, один або два барабани 3, змонтовані на корінному валу, редуктор 4, приводний асинхронний електродвигун 5 із фазним ротором і раму 6.

Рис. 3.19. Барабанна лебідка

Для зручності транспортування по підземних гірничих виробках рама і барабани діаметром більше 1200 мм виготовлені розбірними. У двобарабанних лебідок і малих підйомних машин один барабан заклинений на валу шпонками, а другий з’єднаний з ним за допомогою механізму перестановки. Для укладання першого шару каната футеровка барабанів, реборди яких допускають тришарову навивку, має канавки. Кінці канатів закріплені на лобовинах барабанів болтами і жимками. Гальмова система складається з двох пар колодок і пружинно-гідравлічного (пневматичного) приводу. Колодки, діючи синхронно, виконуюсь функції робочого і запобіжного гальм. Перше із них служить для здійснення маневрових операцій, а друге – для зупинки машини в аварійній ситуації. Покажчик глибини, безпосередньо зв’язаний з корінним валом, дозволяє визначити місцезнаходження посудин в похилій виробці. Для контролю підходу вагонеток до приймальновідправних площадок встановлені відцентрові реле швидкості. Редуктор являє собою самостійний вузол, який за 44

допомогою муфт з одного боку приєднаний до корінного вала, а з другого – до приводного двигуна. Канат складається із металевих дротів однакового або різного діаметру. Із них роблять пасма, які укладають на органічний сердечник: якщо в один бік, то такі канати мають паралельне плетиво, а якщо в різні – хрестове. Перші швидко розкручуються, але менше зношуються. Вони використовуються на скіпових підйомах, де не потрібна перечіпка посудин. Канати хрестового плетива більш стійкі проти розкручування, відрізняються підвищеною жорсткістю, але швидше виходять із ладу. Такими канатами оснащують лебідки, призначені для транспортування вантажів у вагонетках. Основний матеріал для виготовлення канатів, що використовуються в гірничій справі - сталь, рідше капрон і інші синтетичні матеріали; з пеньки і волокон алое іноді виготовляють осердя сталевих канатів. Дріт канатів, призначених для роботи в агресивних середовищах, покривають цинком. Для захисту елементів каната від корозії використовують спеціальне фрикційне і інше мастило (плоскі канати покривають гумою). Для цієї ж мети, а також підвищення зносостійкості сталевих канатів застосовують покриття з поліамідних смол. Термін служби канатів шахтних підйомів 1,5-3 роки. Допоміжні і запобіжні пристрої включають: причіпні пристрої для з єднання канатів з посудинами; підтримуючі ролики і шківи, які установлюють уздовж рейкових колій, щоб не допустити волочіння канатів по шпалах; дистанційно керовані стопори і бар’єри на приймальній площадці, що не дозволяють скочуватися вагонеткам у похилу виробку; колійні (стаціонарні) і причіпні уловлювачі, які утримують посудини при обриві каната.

3.4.3. Монтаж і експлуатація засобів канатного транспорту Монтаж стаціонарних лебідок і малих підйомних машин проводять на бетонному фундаменті. У першу чергу на рамі розміщують підшипники валів і нижню частину мастильної ванни. 45

Особливу увагу звертають на установку корпусів підшипників, тому що неправильне положення цих сегментів викликає передчасне руйнування. Вони повинні обертатись без шуму, заїдання і гальмування. Барабан лебідки збирають двома способами. Відповідно до першого одну половину спускають у котлован до установки корінного валу. Потім, монтують цей вал і зверху розміщують другу половину барабана для з’єднання з першою. При другому способі спочатку встановлюють корінний вал і тимчасово кріплять до нього одну половину барабана, яку потім за допомогою монтажних засобів перевертають і спускають в котлован, де складання завершується. При монтажі гальмових пристроїв особливу увагу, приділяють фіксуванню і наладці виконавчих органів. Паралельно із складанням основних вузлів лебідки установлюють покажчик глибини, швидкостемір, систему мащення і електроустаткування. Двигун, як правило, монтують на подвійних полозках, щоб забезпечити його регулювання при наладці. Не допускається щоб, проходячи через щілину барабана, канат мав різкі перегини. Для послаблення його натягу в місці кріплення (жимками) на поверхні барабана постійно повинно бути не менше трьох витків при дерев’яній футеровці і не менше п’яти при її відсутності. На всьому шляху транспортування з інтервалом не більше 30м обладнують стаціонарні уловлювачі вагонеток. Експлуатація канатних транспортних установок передбачає надійну роботу лебідок, канатів і допоміжних пристроїв. Лебідки оглядають при вимкнутій машині. Особливу увагу звертають на кріплення рами до фундаменту, функціонування гальмової системи і апаратів захисту, наявність мастила у зубчатих передачах і підшипниках. Якщо на кроці плетива кількість обірваних дротів складає більше 10 %, установлюють новий канат. Причіпні і парашутні пристрої замінюють при найменшій несправності. Оглядають також рейкові колії і відкаточні виробки. Згідно з вимогами безпеки швидкість руху каната при переміщенні вантажу вагонетками не повинна перевищувати 5 м/с, 46

а при використанні скіпів – 7м/с. Забороняється експлуатація підйомних машин (лебідок) не за призначенням. Тому обладнують дві установки: для вантажів і (в паралельній виробці) для перевезення людей. В останньому випадку передбачають аварійну і робочу системи сигналізації, сигнали по яким відповідно можуть бути подані з поїзда, що рухається і знаходиться в будь-якому місці виробки, та з посадочних площадок. Капітальні затрати на установлення канатного транспорту складаються із вартості лебідок (малих підйомних машин) і електродвигунів, пускорегулювальної апаратури, каната і витрат на устаткування лебідкової камери. Економічні витрати за елементами включають: зарплату, амортизацію електромеханічного устаткування, витрати на електроенергію, канат та ін.

3.4.4.Загальна оцінка ПЕРЕВАГИ. Канатні транспортні установки прості за конструкцією характеризуються малою вартістю монтажу і експлуатацією; придатні для перевезення всяких вантажів у виробках з кутами нахилу від 6° до 90° НЕДОЛІКИ. Мають невисоку продуктивність, невеликий строк служби канатів І значну трудомісткість при експлуатації. Виключають можливість повної механізації і автоматизації процесів. Не надійні і небезпечні в роботі ЗАСТОСУВАННЯ. Переміщення вантажів і перевезення людей у виробках з кутами нахилу до 18°. УДОСКОНАЛЕННЯ. Проводиться за рахунок поліпшення конструкції машин, канатів, допоміжних пристроїв, механізації і автоматизації маневрових робіт на приймально-відправних площадках, а також підвищення швидкості руху до меж, встановлених правилами безпеки.

Контрольні запитання і завдання 1. За якими ознаками класифікують канатні установки? 47

2. Перерахуйте основні вузли лебідки і охарактеризуйте їх. 3. Опишіть конструкції, канатів, допоміжних і запобіжних пристроїв. 4. У чому полягає догляд за лебідками і канатами? 5. Наведіть правила безпеки при перевезенні людей по похилих виробках. 6. Перерахуйте основні переваги і недоліки канатних транспортних установок 7. Укажіть шляхи удосконалення канатного транспорту.

3.5. ДОПОМІЖНЕ УСТАТКУВАННЯ РЕЙКОВОГО ТРАНСПОРТУ 3.5.1. Призначення і класифікація Засоби механізації навантажувальних, розвантажувальних і маневрових операцій розташовують на стику двох транспортних ланок. Вони забезпечують безперервну роботу всіх взаємозв’язаним машин, призначених для перевезення в шахтних умовах різних, матеріалів, тобто безупинне функціонування транспортної системи в цілому. Якщо окремі ланки цієї. системи обладнані конвеєрами, то гірничу масу з одного із них на другий переміщують за допомогою перевантажувальних пристроїв, а при обслуговуванні состава вагонеток засоби механізації виконують багато інших технологічних операцій: пересування состава в міру його заповнення, перекриття міжвагонеткового простору, ущільнення вантажу в посудинах, проведення маневрів під час приймання, формування і відправлення поїздів, очистку транспортних машин та інше. До таких засобів відносить: механізовані бункери, штовхачі, автоматичні комплекси і аґреґати для обміну вагонеток, перекидачі, компенсатори висоти, живильники, затвори, маневрові лебідки, пристрої для очистки посудин тощо. Вони можуть встановлюватись як у підземних виробках, так і на поверхні (в надшахтних будовах шахтах навантаження і розвантаження). 48

3.5.2. Устаткування Підземні механізовані бункери як важливий допоміжний засіб сприяють підвищенню пропускний можливостей, надійності і ефективності використання транспортної системи, їхня роль істотно; зростає при впровадженні конвеєризації. Вони дозволяють компенсувати нерівномірність надходження вантажу і відмови тих чи інших машин. Механізовані бункери застосовують не тільки під час будівництва шахт, але і в період їхньої експлуатації. Установлені у виробках типових поперечних перерізів, вони, як правило, не вимагають великого додаткового обсягу гірничих робіт і значного перепаду висот між пунктами навантажування і розвантажування матеріалу, усувають утворення склепіння і застрявання кусків породної маси у випускних отворах. Завдяки бункерам швидкість проведення підготовчих виробок збільшується приблизно у 1,5 рази. Найбільшого розповсюдження набули скребкові механізовані бункери, які мають просту, міцну і компактну конструкцію. Такий бункер (рис.3.20) складається із акумулюючого жолоба 1, скребкового донного конвеєра 2, механізму пересування і систем автоматизованого керування. Конвеєр, крім робочого органу включає приводну 3, лінійні 5 і кінцеву 6 секції.

Рис. 3.20. Підземний механізований бункер

Позначення базових типорозмірів бункерів містять букви БС (бункер скребковий) і цифри, що показують їхню місткість (35, 60, 90, 120 і 160 м3). При виборі бункерів поряд з гірничотехнічними факторами 49

враховуються фізико-механічні властивості вантажу і технічні можливості ланцюгового робочого органу. Штовхачі (табл. 3.5) широко використовують при комплексній механізації автоматизації робіт. Ці машини служать для переміщення одиночних вагонеток і составів на відстань до 100 м. Вони установлюються на навантажувальних і обмінних пунктах, а також у приствольних дворах. Штовхачі, систематизовані в групи, розподіляються: за часом роботи на одному місці – на стаціонарні і пересувні; за конструкцією робочого органу – на ланцюгові, канатні, поршневі і талеві; за видом споживаної енергії – на електричні, пневматичні і електрогідравлічні. Таблиця 3.5.

Основні типи і параметри штовхачів Тип

Зусилля на кулаці, кН

ПТВ-1м; -2м; -3м ТК16 ТКПГ ТГ-1; -2; -3 ППГ-1; -2; -3 ТЦС40; ТЦС60 ОПП3,3 ТКС16; ТКС22 ККТ1; ККТ2 ТЦК8-3.5; -4; -5 ТЦП8-4.5; -5

30 16 35 60 40 40; 60 40 16; 22 17; 23 78 78

Швидкість проштовхування, м/с 0...0.26 0,5 0,21 0...0,30 0...0,4 0,4; 0,365 0...0,4 0,5 0,5 0,8 0,8

Потужність двигуна, кВт

Маса, т

11 13 13 20 22 15; 20 30 11; 15 11; 15 10 10

1,5; 1,7; 2,0 3,7 1,2 0,9...1,2 1,3...1,5 3,9; 5,1 1,5 4,9; 6;7 3,3; 3,5 1,7; 1,8; 1,9 1,9; 2;0

Пересувний штанговий безфундаментний з електричним приводом штовхач ТКП призначений для маневрових робіт на навантажувальних пунктах і приймально-відправних площадках похилих виробок. Електрогідравлічними штовхачами ПТВ і ТКПГ переміщують нерозчіплені состави при навантаженні і розвантаженні вагонеток. Вони надійні в роботі, відрізняються компактністю і можливістю безступеневого регулювання швидкості пересування. За допомогою безфундаментних реверсивних електрогідравлічних штовхачів ППГ і ОПП, які становлять складову частину 50

автоматизованих комплексів навантажувальних пунктів, обслуговують нерозчіплені состави в процесі заповнення посудин гірничою масою. Відмінна особливість цих штовхачів полягає в тому, що вони мають дві пари кулаків (що штовхають та що притримують), які забезпечують пересування і стопоріння вагонеток. Канатними штовхачами ТКС і ККТ переміщують одиночні посудини на відстань 50...100 м як по прямолінійних, так і по вигнутих трасах.

Рис. 3.21. Штовхач

Обмін вагонеток у клітях виконують штовхачами ТЦК і ТЦП. Якщо за умовами безпеки застосовувати ланцюгові електричні штовхачі неможливо, використовують пневматичні зусиллям на кулаці 8 або 16 кН і швидкістю руху 0,6...1 м/с. Стаціонарні штовхачі ТЦС, призначені для переміщення нерозчіплених составів через перекидач у період їхнього розвантаження, монтують на фундаментах у приствольних дворах і на станціях похилих виробок. Основні вузли штовхача (рис. 3.21) такі: натяжний пристрій 1, робочий орган 2, привод 3 і рама 4. Вибір типу штовхача проводять із врахуванням його призначення і гірничотехнічних умов. Так, при встановленні даного засобу механізації біля перекидача, розташованого у приствольному дворі, розрахунок зводиться до визначення максимального штовхаючого (тягового) зусилля. Використовується формула 51

Fмакс=zн(m+m0)g(ω'н+ін+0,108a)+zпm0g (ω'п+іп+0,108a),

(3.5)

де zн, zп – кількість навантажених і порожніх вагонеток; m, m0 – маси вантажу і посудини, кг; ω'н, ω'п – коефіцієнти опору руху навантаженого і порожнього составів; ін, іп – уклони колій на ділянці переміщення тих же составів; a – прискорення, м/с2, під час їхнього зрушення a = 0,03...0,05. Враховуючи забрудненість рейкових колій у місцях навантаження і розвантаження, значення ω'н, ω'п слід збільшувати в 1,3...1,4 рази порівняно з тими, які приймаються в розрахунках локомотивної відкатки. Тип штовхача і потужність двигуна вибирають за максимальним тяговим зусиллям. Затвори – секторні або лоткові, ланцюгові і пальцеві – служать для перекриття міжвагонеточного простору. Лоткові і секторні (одинарні і здвоєні) використовують при слабких гірничих породах, а пальцеві – при велико-грудкових вантажах. Застосовується ручне, дистанційне або автоматичне керування затворами. Конвеєрні завантажувачі реверсивної дії, що встановлюються на спеціальній рамі над рейковими коліями, забезпечують безперервну роботу навантажувального пункту (заповнення вагонеток) . Автоматизовані комплекси на підземних станціях (табл.3.6) технологічно і конструктивно об’єднують всі спеціальні Таблиця 3.6.

Основні типи і параметри автоматизованих комплексів Зусилля Продукти на кулаці, вність, т/г кН ГУАПП 300 30 ГПК 500 40 ППг 650...800 40 ОПП 750...850 60 КАП 300...600 60 Тип

Швидкість прошовхування, м/с 0...0,26 0...0,4 0...0,4 0...0,4 0...0,36

Зона дії штовхача, м 2,2...3,7 3,1 3,1 3,9...6,0 3,1

Потужність двигунів, Маса, т кВт 11 3,2...3,6 22 3,4 22 4,0...5,0 30 5,0...5,3 30 4,7....5,1

транспортні засоби. Нині ці комплекси впроваджуються особливо 52

широко. Керовані дистанційно або автоматично, вони здійснюють операції навантаження – пересування составів, перекриття міжвагонеткового простору, ущільнення гірничої маси у посудинах і пилопридушення. Такі комплекси найбільшою мірою забезпечують: потоковість робіт при максимально можливій продуктивності транспортних засобів; скорочення простоїв навантажувальних машин, зменшення часу на виконання маневрів, поліпшення якості заповнення вагонеток, зниження експлуатаційних затрат тощо. Всі вони діють за аналогічними технологічними схемами і відрізняються один від одного лише параметрами і конструктивними виконаннями окремих вузлів. Агрегати, які розміщують на верхніх приймальних площадках, проміжних горизонтах і в приствольних дворах, – це комплекс технологічно і конструктивно ув’язаних вузлів, що виконують операції обміну вагонеток в клітях. На площадках з підвищеною вологістю встановлюють агрегати типу АГ, а в більш тяжких умовах – типу АП. Зусилля, що штовхає становить 8 або 16 кН, швидкість руху робочого органу – 0,8 м/с. Стопори (затримуючі мають одну пару кулаків, а дозуючі – дві) – це шляхові гальма з електрогідравлічним приводом, призначені для зупинки і затримання вагонеток при швидкості руху від 1 до 3 м/с. Гасники швидкості, які діють на самокатних схилах, затискають колеса посудин, які переміщаються, і тим самим сповільнюють їхній хід. Маневрові лебідки використовують на пересувних навантажувальних станціях для підтягання составів при заповненні вагонеток і для обміну навантажених поїздів на порожні. За кількістю барабанів лебідки ділять на однобарабанні (типи ЛВД, ЛМП) і двобарабанні (МК), а за видом споживаної енергії – на електричні (ЛВД, МК) і пневматичні (ЛМП). Тягове зусилля на канатах – 4,5...18 кН, канатомісткість – 130...150 м, швидкість руху робочого органу – 0,25...0,7 м/с (табл. 3.7), діаметр каната - 12,5 мм. Маневрова лебідка (рис. 3.22) складаєтеся із електродвигуна 1, редуктора 2, гальмової системи 3, барабана 4 і рами 5. Живильники призначені для рівномірної подачі дрібно-, середньо- і велико-грудкових вантажів із вагонеток, бункерів та 53

інших пристроїв як на поверхні, так і в підземних умовах. Існують декілька типів даних засобів механізації (рис. 3.23). Стрічкові, пластинчасті, гвинтові, коливні і вібраційні живильники – різновидність однойменних конвеєрів ( відрізняються від них Таблиця 3.7.

Основні типи і параметри маневрових лебідок Тип

ЛВД24 ЛВД34 ЛМВ22 ЛМВ24 МК6 ЛМП

Тягове Канатоміст- Швидкість зусилля, кН кість, м руху, м/с

12,5 12,5 12,5 12,5 16,5 7,0

350 600 250 250 150 250

Потужність двигуна. кВт

Маса, т

13 22 3,5 13 7 7

0,7 1.6 0,8 0,8 0,8 0,6

0,70 1,40 0,35 0,70 0,36 0,65

Рис. 3.22. Маневрова лебідка

обмеженою довжиною і більшою міцністю), а тарілчасті, ланцюгові і маятникові – це спеціальні конструкції. Пластинчасті ланцюгові і коливні живильники використовують в основному при велико-грудковій гірничій масі; стрічкові, маятникові і вібраційні – при середніх розмірах кусків; тарілчасті і гвинтові – при легкосипучих і дрібногрудкових матеріалах. Технічна продуктивність Qт типів живильників, що випускаються, змінюється в широких межах – від 35 до 1000 т/г. Для стрічкових і пластинчастих установок вона обумовлюється 54

площею перерізу потоку вантажу і швидкістю його руху, а для коливних і маятникових – площею перерізу, амплітудою і частотою коливань робочого органу. Регулювання продуктивності розглядуваних засобів механізації здійснюється за рахунок зміни розмірів випускного отвору бункера або висоти шару матеріалу на виконавчому органі, а в деяких випадках – шляхом збільшення (зменшення) швидкості руху цього органу (наприклад, ланцюгові живильники), а також частоти і амплітуди коливань (вібраційні, маятникові, коливні). Тип живильника вибирається із врахуванням властивостей вантажу, продуктивності, точності регулювання і місцевих умов. Крім того, необхідно, щоб Qт = Qр.

Рис. 3.23. Живильники: а – стрічковий; б - тарілчастий; в – пластинчастий; г – ланцюговий; д - коливний; е - маятниковий; ж – вібраційний; з – вібраційний

Нині при будівництві підземних споруд (шахт) найбільшого розповсюдження набули живильники, які відрізняються простотою конструкції і надійністю експлуатації (табл. 3.8): пластинчасті, коливні і вібраційні. Вони виготовляються підвісними (легкими) і стаціонарними (важкими), з електричними двигунами (за винятком живильника типу ПГ, що має гідравлічний привод). 55

Таблиця 3.8.

Основні типи і параметри живильників Тип КЛ 8-0,1 КЛ8-1.1 КЛ10 КЛІ2 ПГ500 ПЕВЗ

Продуктивність, т/г 185 275 370 570 500 90; 160; 500

Потужність двигуна, кВт 3 5,5 7,5 13 5,5 2; 4; 2x4

Маса. т 0,8 1,2 1,6 2,0 0,0 1,7; 3,4; 6,8

Компенсатори висоти (КВ) служать для підйому (спуску) вагонеток з одного рівня рейкової колії на інший при самокатному русі. Вони використовуються на поверхні і в приствольних дворах (табл. 3.9). Таблиця 3.9.

Основні типи і параметри компенсаторів висоти Тип

Зусилля на кулаці, кН

Швидкість руху, м/о

Ширина колії, мм

Висота підйому, мм

Потужність двигуна. кВт

Маса, т

КВ25 КВ50

25 50

0,4 0,4

600 900

1020...3100 1020...3100

13 22

6,0...7,8 7,2...9,0

Компенсатор (рис. 3.24) складається із натяжного пристрою 1, уловлювачів 2, нескінченного пластинчатого ланцюга з кулаками 3, привода 4 і підтримуючої рами 5. Кукали, безперервно рухаючись по напрямних, захоплюють вагонетку за вісь і переміщують її вздовж компенсатора, а встановлені уловлювачі утримують посудину у випадку обриву ланцюга або відключення двигуна.

Рис. 3.24. Компенсатор висоти

56

Круговий перекидач (рис. 3.25), який застосовують для розвантаження одиночних вагонеток в нерозчіплених составах, являє собою металевий каркас (барабан) 1, розташований на привідних 4 і підтримуючих 6 роликах рами 5. Всередині його закріплені рейки 7, стопори і упори 3. Пил, що утворюється при роботі, відсмоктується із кожуха 8 через вентиляційний патрубок 2.

Рис. 3.25. Круговий перекидач

При включенні електродвигуна між приводними роликами і каркасом виникають сили тертя, які перевертають перекидач, і вагонетка розвантажується. Наприкінці обороту каркас трохи піднімається над роликами і зупиняється. В цей час автоматично відкриваються стопори, посудина викочується, а каркас опускається на попереднє місце. Цикл повторюється. Продуктивність одновагонеткових перекидачів – 120...140 вагонеток за годину. Застосовується ручне, дистанційне або автоматичне керування перекидачами. Вони зблоковані із штовхачем в єдиний розвантажувальний агрегат. Великий обсяг навантажувально-розвантажувальних і монтажних робіт при доставці допоміжних вантажів на поверхні і на стиках між різними транспортними засобами в шахті зумовив 57

необхідність створення і впровадження стаціонарних, переносних, пересувних вантажопідйомних механізмів (козлові крани, кранбалки, талі, автонавантажувачі та ін.). В шахті широкого розповсюдження набули: крани ручні стрілові; талі ручні вантажопідйомністю 0,25...12 т; талі гідравлічні вантажопідйомністю 3т; кран К-1000, самохідний, повноповоротний з гідравлічним керуванням і телескопічною стрілою; кран КПК04, що входить до складу колієукладального комплексу; машина „Штрек” із маніпулятором, забезпечена навісним устаткуванням; машина ПКУ-А (для рудничних шахт). На базі електровоза К10 створений аґреґат монтажний шахтний (АМШ), обладнаний телескопічною крановою стрілою, монтажною лебідкою і рейкодемонтажним пристроєм. В рудних шахтах широко використовують самохідні машини, обладнані різними вантажопідйомними механізмами. Найбільш перспективними пристроями для навантаження, розвантаження і транспортування допоміжних вантажів в межах при-забійної зони підготовчих виробок можна застосовувати маневрові монорейкові приводні візки-тягачі. Вантажопідйомність візків становить 1,5...3 т, тягове зусилля – до 15 кН з регульованою швидкістю пересування від 0 до 0,6 м/с.

3.5.3. Монтаж і експлуатація допоміжного устаткування транспорту Аґреґат для обміну вагонеток в клітях збирають і випробовують на поверхні, після чого його демонтують і вузлами спускають у приствольний двір. Складання комплексу починають з головної частини. При цьому необхідно, щоб головки рейок секцій і колій в клітях, були сполучені. Потім розташовують штовхач і привод стрілочних переводів, збирають пульт керування і навішують стволові двері. Круговий перекидач транспортують до місця установки вузлами на платформах. При великих площах перерізів виробок барабан доставляють в нерозібраному вигляді. Спочатку на фундаменті розміщують раму відповідно до проектних осей і 58

відміток, а на ній – опорні ролики і привод перекидача. Потім на ролики накочують барабан і збирають гальмовий пристрій. Після цього перекидач випробовують без навантаження. При правильно виконаному монтажі барабан лежить на всіх чотирьох роликах, башмаки виходять із зчеплення з гальмовими упорами одночасно, головки рейок барабана і підхідних колій суміщені, пуск і зупинка проводяться легко і плавно; пил, що утворюється при розвантажуванні, відсмоктується із кожуха через вентиляційний патрубок. Стаціонарний ланцюговий штовхач починають монтувати з приводної І натяжної станції. Потім встановлюють раму і нижні напрямні, збирають роликовий ланцюг, гальмові і вмикаючі пристрої. Регулювання і випробування здійснюють в роботі (пропускають порожню вагонетку). Особливу увагу звертають на стан тягового ланцюга, кулаків і гальмових механізмів.

3.5.4. Загальна оцінка Спеціальне устаткування транспорту забезпечує безперервну роботу всіх взаємозв’язаних машин в пунктах навантаження і розвантаження гірничої маси, а також проведення маневрів під час приймання, формування і відправки поїздів. Удосконалення існуючих конструкцій спеціального устаткування іде шляхом зменшення металомісткості і поліпшення якості виготовлення, підвищення надійності в роботі.

Контрольні запитання і завдання 1. Яке призначення має спеціальне устаткування? 2. Опишіть призначення і будову механізованих бункерів. 3. Наведіть основні технічні параметри маневрових лебідок і штовхачів. 4. Дайте коротку характеристику основних вузлів лебідки і штовхача. 5. Що ви знаєте про призначення і устаткування 59

автоматизованих комплексів? 6. Які вимоги ставляться до живильників? 7. Перерахуйте основні вузли компенсатора висоти і перекидача. 8. Назвіть основні принципи вибору і галузь застосування різних засобів механізації навантажувальних, розвантажувальних і маневрових робіт.

3.6. ПІДВІСНІ КАНАТНІ, МОНОРЕЙКОВІ І НАДҐРУНТОВІ ДОРОГИ 3.6.1. Призначення і класифікація Підвісні канатні і монорейкові дороги призначені для доставки вантажів і людей в межах споруджуваного підприємства (внутрішній транспорт) і поза ним (зовнішній). Вперше підвісні траси з’явились в нашій країні в 70-х рр. XІX ст. Широкого розповсюдження набули вони за роки індустріалізації країни. Понад 300 км таких доріг побудовано у 1922 – 1943 рр. Споруджувані магістралі часто проходили над ярами, річками або житловими масивами, мали уклон до 45 °. У гірничій промисловості канатні дороги спочатку встановлювались на поверхні, головним чином для переміщення породи у відвал, а потім – і в підземних умовах для транспортування устаткування, кріплення, матеріалів і людей, а також гірничої маси при проведенні горизонтальних і похилих виробок. Підвісні канатні дороги, розподіляють: за місцем розташування – на підземні і поверхневі, за призначенням – на вантажні і пасажирські, за принципом дії – на кільцеві і човникові, за кількістю канатів – на одно- і двоканатні, за конструкцією – на канатні і монорейкові. Технічна продуктивність одноканатних доріг – 30...150 т/г, а двоканатних кільцевих – 30...250 т/г. На трасах човникового типу, що покривають порівняно малі відстані, передбачена одна 60

вагонетка, яка здійснює реверсивний рух в одному напрямі з вантажем, а в зворотному – без нього. Посудини у даному випадку мають велику місткість і переміщуються з досить високою швидкістю. Для транспортування людей на поверхні використовують одно- і двоканатні дороги з кільцевим і човниковим принципом дії, провізна здатність яких при υ = 2...12 м/с становить 300...900 чол./г. У підземних умовах підвісні канатні і монорейкові установки (з довжиною до 2 км) можуть застосовуватись у виробках висотою понад 1,7 м і з кутом нахилу від 0 до 30°. Продуктивність монорейкових доріг для доставки кріплення, матеріалів і устаткування на відстань 1...1,5 км із швидкістю 0,25...1,85 м/с дорівнює 10...35 т/г, а провізна здатність канатних установок для переміщення людей при υ=1,2 м/с досягає 200 чол./г. При локомотивній тязі розглядувані засоби транспорту стають більш універсальними. Так, для перевезення матеріалів, устаткування і людей по розгалуженій трасі підземних виробок необмеженої довжини з кутом нахилу до 30° служить комплекс устаткування шахтної підвісної монорейкової дороги з дизелевозами. Надґрунтові дороги з дизельними локомотивами випускають фірми Німеччини. Локомотиви цих доріг мають спеціальні притискні і рейкові напрямні котки, які забезпечують подолання підйомів з кутом до 30° і швидкість руху до 3 м/с. Удосконалення канатних, монорейкових і надґрунтових доріг у нашій і в інших країнах базується на збільшенні швидкості руху, спрощенні конструкцій і підвищенні надійності окремих вузлів машин.

3.6.2. Складові частини Підвісні канатні дороги включають кінцеві і проміжні станції, середню частину і вагонетки. Названі станції споряджені приводами, натяжними пристроями і устаткуванням, призначеним для автоматизації всіх операцій завантажування і розвантажування посудин. Середня частина – це несучі й тягові канати, опори, а 61

також підтримувачі і напрямні ролики. Човникова дорога (рис. 3.26, а) складається із блоків 1 і 5, рейок 2, башмаків 3, несучих 4 і тягового 10 канатів, опор 6, натяжних пристроїв 7 і 5, вагонеток 9 і лебідки 11.

Рис. 3.26 Човникова (а) і кільцева (б) підвісні канатні дороги

В кільцеву дорогу (рис. 3.26, б) входять натяжні пристрої 1 і 8, рейки 2 блоки 3 і 6, башмаки 4, несучий 5 і тяговий 11 канати, приводний шків 7, вагонетки 9 і опори 10. Застосовують різні види лебідок: спеціально сконструйовані маневрові, барабанні та із шківом тертя. В останніх для підвищення тягової здатності приводний орган футерують, а кут охоплення шківа канатом збільшують. Кінцеві станції обладнують завантажувальними (розвантажувальними) пристроями, виконаними із металу, залізобетону і дерева. Конструкційні особливості станцій визначаються способом обслуговування посудин і місцевими умовами. Несучі канати бувають відкритої, напівзакритої і закритої конструкції. Першими із них оснащують тільки тимчасову дорогу, 62

оскільки вони мають підвищений опір руху, особливо при обриві дротів зовнішнього шару. Канати закритої конструкції найбільш повною мірою відповідають характеру роботи, оскільки щільна і рівна їхня поверхня дозволяє зберегти заводське мастило на внутрішніх нитках і перешкоджає проникненню туди вологи, а затиснені верхні дроти при обриві не виходять назовні. Максимальний діаметр несучих канатів, кінці яких з’єднують лінійними муфтами, складає: для поверхневих вантажних доріг – 51 мм, а підземних – 20 мм. В останньому випадку канати підтримуються спеціальними підвісками, розташованими через 4...3 м. Між секціями монорейки (двотавровими балками тощо), жорстко встановленими на кріпленні виробки, знаходиться гнучке з’єднання, яке допускає відхилення в горизонтальній і вертикальній площинах. Тягові канати, максимальний діаметр яких становить 32 мм, піддаються частим перегинам на блоках, а також сильним поперечним стисненням і стиранням в затискачах зчіпних пристроїв. Тому для підвісних канатних доріг доцільно використовувати канати подвійного однобічного звивання із пасмами лінійного контакту і прядив’яною серцевиною (вони мають більш гладку зовнішню поверхню і витримують більшу кількість перегинів). Опори – металеві, дерев’яні або залізобетонні – встановлюють залежно від призначення і умов експлуатації. Частіше всього використовують металеві зварні опори, а дерев’яні – здебільшого на тимчасових трасах. Висоту опор (10...15 м) вибирають такою, щоб забезпечувався достатній вільний габарит. Так, над залізницями з діючими нормативами він повинен становити 6,5 м (перегони) і 4м. На породних відвалах така висота може досягати 150 м. Блоки і башмаки, закріплені на опорах, підтримують тягові й несучі канати. Вагонетки служать для транспортування насипних матеріалів. Застосовуються посудини з днищем, що розкривається, більш широко – з перекидним кузовом, де кількість коліс (двоє або четверо) визначається припустимою притискною силою на одне, із них (не вище 6 кН). Для з’єднання вагонетки з тяговим канатом візки обладнують зчіпними пристроями. 63

Штучні вантажі перевозять спеціальними платформами із захватами, а такі матеріали, як колоди, дошки, рейки і труби, – спареними платформами. Підвісні канатні і монорейкові дороги, параметри яких наведені в табл. 3.10, функціонують в підземних умовах. Підвісна канатна дорога ДКП (рис. 3.27) включає дві тягові лебідки 1, пристрої для підтримування канатів 2, вантажні візки 3 і 4, несучий 5 і тяговий 6 канати, упорні стояки 7. Моноканатні дороги КГД і МДК обладнані нескінченним тяговим канатом, підтримуючими роликами, приводом із шківом тертя, натяжним пристроєм і обвідним шківом. Доставку людей проводять на підвісних сидіннях, а вантажу – на піддонах. Таблиця 3.10.

Основні типи і параметри підвісних канатних і монорейкових доріг Довжина Потужність Вантажопідйо- Швидкість Максимальний транспортудвигуна, мність, т руху, м/с кут нахилу, ... ° вання, км кВт КГД 1,2 1,2 25 25 МДК-1;-2;-3 1,2 0,4...1,2 25 25...50 2ДМД 3 0,06... 2,2 2...6 20 23,5 6ДМКУ 8 0,25; 0,45; 2 18 45 0,8; 1,26 ДМКУ 12 0,3...2,0 2 25 90 ДМКУ1 14 0,3...2,0 2 25 110 ДКНЛ1 7,5 1,0 1 10 30...45 ДКНУ2 23 2,1 2 30 110 ДКНУЗ 39 2,1; 3,0 3 30 220 Тип

Рис. 3.27. Підвісна канатна дорога ДКП

64

По дільничних безрейкових і конвеєрних виробках, а також по виробках з неміцним ґрунтом або з викривленням в горизонтальній і вертикальній площинах прокладають монорейкові дороги.

Рис. 3.28. Монорейкова дорога

Монорейкові дороги ДМК мають колію, підвішену до кріплення виробки. В таку роботу (рис. 3.28) включаються: кінцевий блок 1; замкнутий тяговий канат 2 і пристрій для його підтримування 3; пасажирська вагонетка 4 або вантажні каретки 5; приводний візок 6, який кріпиться до каната; монорейка 7; вузол відхиляючих блоків 8, натяжний пристрій 9 і приводна станція 10. Біля місця завантаження устаткування (матеріали) або породу укладають відповідно на піддони і контейнери, які підвішуються талями до кареток 5, з’єднаних з візком 6 за допомогою тяг. Монорейкові дороги ДМД з дизельним локомотивом являють собою перспективний транспортний засіб. Вони здатні перевозити у вагонетках як людей, так і вантажі. Підвісна колія такої дороги робиться із двотаврових балок. На розгалуженнях установлюються стрілочні переводи. Оскільки локомотив виготовляється у вибухобезпечному виконанні, це дозволяє експлуатувати дороги ДМК на шахтах, небезпечних по газу і пилу. При проведенні слабопохилих виробок з важким перемінним профілем рейкових колій на вугільних шахтах, небезпечних по газу і пилу, транспортування гірничої маси, допоміжних вантажів і людей проводять надґрунтовими канатними дорогами ДКН. Надґрунтова дорога ДКН складається із приводної станції, вантажних вагонеток і вагонеток для перевезення людей, тягового 65

каната, буксирної вагонетки, кінцевого блока і роликів, підтримуючих тяговий канат. На буксирній вагонетці встановлені: барабан із запасом тягового каната, система для уловлювання каната при обриві і стабілізуючі котки для підйому каната на стрілках.

3.6.3. Загальна оцінка ПЕРЕВАГИ. Підвісні канатні дороги працюють незалежно від рельєфу збудованості місцевості. На своє спорудження вимагають менше витрат, ніж наземний транспорт. Стійкі при таких атмосферних явищах, як ожеледь і снігові замети, мають малу трудомісткість обслуговування. НЕДОЛІКИ. Складність заміни несучих канатів, чутливість до поперечних вітрів і невелика продуктивність. ГАЛУЗЬ ЗАСТОСУВАННЯ. Переміщення породи у внутрішні і зовнішні відвали, перевезення людей, матеріалів і устаткування. Монорейкові дороги в горизонтальних і похилих виробках служать як допоміжний транспорт. УДОСКОНАЛЕННЯ. У першу чергу - це збільшення швидкості руху, спрощення конструкції і підвищення надійності окремих вузлів.

Контрольні запитання і завдання 1. Що ви знаєте про призначення, історію розвитку і сучасний стан підвісних канатних доріг? 2. Яким чином класифікують підвісні канатні дороги? Назвіть їхні основні параметри. 3. Опишіть повузлову структуру канатних доріг. 4. Що ви знаєте про конструкції вагонеток і несучих канатів? 5. Дайте коротку характеристику опор, кінцевих і приводних станцій. 6. Назвіть особливості монорейкових доріг. 7. Як здійснюється вибір вантажопідйомності вагонеток? 66

8. Перерахуйте основні переваги і недоліки монорейкових та підвісних канатних доріг. Визначте їхню галузь застосування.

ВАНТАЖНІ, ВАНТАЖНО-ТРАНСПОРТНІ САМОХІДНІ МАШИНИ 3.7 ВАНТАЖНІ МАШИНИ 3.7.1. Призначення і класифікація При буровибуховому способі проходки гірничих виробок в прохідницькі комплекси включають вантажні машини. За принципом дії останні розподіляють на машини періодичної дії, в яких захват гірничої маси здійснюється через певний інтервал часу і машиніст керує кожним циклом захвату, та безперервної дії, коли машина після пуску працює в автоматичному режимі. За способом захвату гірничої маси вантажні машини розподіляються на машини з нижнім, верхнім і бічним захватом; за способом розвантаження на машини із заднім, бічним і фронтальним розвантаженням. Передача гірничої маси від виконавчого органу машини в транспортні засоби буває пряма (безпосередньо із ковша машини у вагонетку) і ступінчаста, коли гірнича маса перевантажується на конвеєр, розташований, безпосередньо на машині. На вантажних машинах використовують колісно-рейковий, гусеничний і рідше пневмошинний механізми переміщення. При проведенні горизонтальних гірничих виробок найбільше розповсюдження одержали ковшові машини з колісно-рейковим механізмом пересування, рідше – гусеничним. Ковшові машини з колісно-рейковим механізмом пересування мають більш просту конструкцію і меншу масу порівняно з гусеничними, але в них мала маневреність, відносно невисока продуктивність у зв’язку з невеликим коефіцієнтом зчеплення коліс із рейками. Крім того, треба враховувати 67

необхідність настилання рейкових колій. За способом навантаження-розвантаження машини періодичної дії з ковшовим робочим органом розділяються на дві модифікації: з перевертанням ковша назад і з бічним перевертанням ковша. Позначення цих машин включає: абревіатуру ППН (навантажувач періодичної дії нижнього захвата); цифру, що вказує типорозмір машин; букви С (стандартна висота), П (пневматична), У (уклонна), Г (гусеничний механізм пересування). Машини з боковим захватом позначаються абревіатурою ППБ, а безперервної дії – ПНБ.

3.7.2. Продуктивності вантажних машин Технічна продуктивність вантажних машин періодичної дії з ковшовим робочим органом при безперервній її роботі визначається за допомогою співвідношення Qт = 3 600 Vк ρφ0 kз kр/tц, (3.5) 3 3 де Vк – місткість ковша, м ; ρ – густина гірничої маси, т/м ; φ0 – коефіцієнт заповнення ковша, φ0 = 0,1...0,7; kз – коефіцієнт, що враховує зміну циклу навантаження, kз = 0,6...0,8; kр – коефіцієнт додаткового розпушення гірничої маси в ковші, kр = 0,92...0,96; tц – тривалість одного циклу, с. Технічна продуктивність машин безперервної дії з лапами що нагрібають Qт = 3 600 Vл nл φ0/tл, (3.6) 3 де Vл – маса, захоплювана кожною лапою, м ; nл – кількість лап що нагрібають; φ0 – коефіцієнт, що враховує зменшення Vл при роботі машини; tл – час циклу руху лапи, с.

3.7.3. Експлуатація вантажних машин Під час експлуатації машин в прохідницьких забоях їхня продуктивність залежить від технології і організації прохідницького циклу. Вона визначається місткістю і числом вагонеток у составі, часом на розчеплення вагонеток і причеплення 68

їх до машини, відстанню від машини до пункту обміну вагонеток, середньою швидкістю відкатки, а також часом між поданням вагонеток під навантаження. На продуктивність впливають нерівномірність розкиду і грудкуватість гірничої маси, площа поперечного перерізу виробки, засоби обміну вагонеток і вид привибійного транспорту. Вибір типу вантажної машини залежить від міцності і грудкуватості відбитої гірничої маси, площі поперечного перерізу і кута нахилу виробки. Вантажні машини з лапами що нагрібають доцільно застосовувати для навантаження порід міцністю f<6 при наявності незначної кількості дріб’язку в гірничій масі і в необводнених вибоях. Ці машини забезпечують більшу продуктивність і кращі умови праці машиніста, який дистанційно керує навантаженням. При міцних породах у виробках з малою площею перерізу ефективні ковшові вантажні машини, які добре поєднуються з різноманітними транспортними засобами. Собівартість навантаження можна знизити в 1,5...2 рази за рахунок застосування перевантажувачів. Вони дозволяють здійснювати завантаження не одиничних вагонеток, а цілих партій. З метою додержання правил безпеки робіт необхідно постійно контролювати вміст пилу в повітрі, рівень шуму і вібрації, кріплення виробок і їхнє освітлення. Із машин періодичної дії найбільше розповсюдження одержали вантажні машини з ковшем на перекатній рукоятці і на шарнірній стрілі із заднім розвантаженням. Принцип роботи перших полягає в тому, що машина з причепленою до неї вагонеткою і опущеним ковшем переміщується по рейках і розпушеній гірничій масі. Після заглиблення ковша і заповнення його гірничою масою включають механізм підйому для розвантаження її у вагонетку, при цьому машина від’їжджає від забою. Ківш опускається вниз, і цикл роботи машини повторюється. Машини з ковшем на перекатній рукоятці компактні, але мають велику висоту при розвантаженні ковша. Вантажні машини з ковшем на шарнірній стрілі із заднім розвантаженням при більшому фронті розвантаження забезпечують навантаження більш крупних кусків гірничої маси, але мають більшу масу і габаритні розміри. Вітчизняна промисловість серійно випускає машини із 69

заднім розвантаженням ковша місткістю від 0,2 до 0,5 м3. При проведенні похилих і вертикальних виробок порода навантажується машинами періодичної дії з грейферним робочим органом, а під час проходження тунелів з більшою площею перерізу – одноковшовими екскаваторами.

3.7.4. Загальна оцінка Вантажні машини дозволяють підвищити продуктивність і полегшити працю прохідників. Вони забезпечують навантаження великогрудкових скельних порід, долають підйоми до 15° і повороти з невеликими радіусами. Вантажні машини можуть бути застосовані при будівництві всіх видів споруд, при. проведенні горизонтальних та похилих виробок і камер буровибуховим способом по породах практично будь-якої міцності. Удосконалення вантажних машин іде шляхом підвищення технічної продуктивності, зниження металомісткості, збільшення надійності окремих складальних одиниць і зниження рівня шуму.

Контрольні запитання і завдання 1. 2. 3. 4.

Яке призначення мають вантажні машини? За якими принципами класифікуються вантажні машини? Визначте технічну продуктивність вантажних машин. Назвіть основні переваги, недоліки, галузь застосування шляхи удосконалення вантажних машин.

3.8. ВАНТАЖНО-ТРАНСПОРТНІ МАШИНИ 3.8.1. Призначення і класифікація На рудниках в період підготовки і експлуатації блоків гірничу масу нерідко переміщують з використанням вантажнотранспортних машин: при камерно-стовповій та поверховій 70

системах (для перевезення корисних копалин в межах виїмкової ділянки), на прохідницьких і наземних роботах, а також в кар’єрах під час виконання екскаваторно-транспортних і допоміжних операцій (проходка траншей, планування відвалів та ін.). Вантажно-транспортні засоби класифікують таким чином. За призначенням вони розподіляються на машини для підземних і відкритих гірничих робіт; за принципом дії вантажного органа – на машини з верхнім і нижнім захватами; за вантажопідйомністю ковша на легкі й важкі; за типом вантажної посудини – на бункерні й ковшові; за способом розвантаження – на машини з перекидним кузовом, відкриваючими днищами і з донним конвеєром; за конструкцією ходової частини – на пневмоколісні й гусеничні; за видом енергії привода – на електричні, пневматичні і дизельні. Існує типорозмірний ряд машин з ковшем (ПД), а також з ковшем і кузовом (ПТ) вантажопідйомністю 2, 3, 5, 8, 10, 12 і 20 т. Вибір необхідних вантажно-транспортних засобів визначається такими факторами, як площа перерізу і конфігурація виробок, довжина транспортування, обсяг і характеристика переміщуваного матеріалу. Для перевезення дрібнозернистих і малоабразивних руд в процесі проведення виробок використовують, наприклад, серійно випущені машини ПТ-4 (з місткістю ковша 0,2 м3, кузова 1,5 м3), продуктивність яких при L=50м досягає 24 м3/г. Для нарізних робіт (підготовка блоків) застосовують машини типу ПД з ковшем місткістю від 1,5 до 6 м3. Швидкість їхнього руху – 7...12 км/г, а продуктивність при L = 100 м становить 60...200 т/г. Машини з ковшем вантажопідйомністю від 5 до 12 т завдяки автономним дизельним двигунам дуже маневрені і швидкохідні. Значна маса дозволяє добиватись високого напору ковша і потрібного наповнення вантажем. Машини типу ПД застосовують для транспортування грубозернистої абразивної руди від забою до пункту розвантаження, коли відстань не перевищує 300 м, кут нахилу виробки становить 10...12°, а мінімальний радіус заокруглення – 8...10 м. У засіках виробок, ходках і камерах, що прилягають один до одного під прямим кутом, а також в камерах з невеликою 71

площею перерізу складної конфігурації цими машинами транспортують підірвану породу до головної відкаточної магістралі, де розташований пункт перевантаження.

3.8.2. Складові частини Машина типу ПТ (рис.3.29) складається з навантажувального органа (ковша) 1, ходової частини 2, кузова 3, системи керування 4 і привода.

Рис. 3.29. Вантажно-транспортна машина з ковшем і кузовом

Рис. 3.30. Вантажно-транспортна машина з ковшем

Ківш розташований на шарнірній рукоятці, підйом якої проводять пластинчастим ланцюгом при включенні привода. Кузов шарнірно зв’язаний з ходовою частиною машини. Для розвантаження гірничої маси його перекидають назад за допомогою 72

пневмоциліндра (одночасно відкривається задній борт). Ходова частина включає механізм пересування і чотири ведучих пневмоколеса, обладнані роздільними приводами, що забезпечує високу прохідність, великі напірні зусилля під час заглиблення ковша в гірничу масу і можливість повороту машини на одному місці. Роль приводів виконують пневмодвигуни (з вантажопідйомністю кузова 2...4 т) і дизелі (5 т і більше). Рукоятки керування механізмом пересування, приводами підйом а ковша і кузова розміщені на стінці машини. Машина типу ПД (рис.3.30) складається із приводної частини і ковша 1, які розташовані на шарнірно-з’єднаній рамі 2, підтримуваній чотирма пневмоколесами, що й забезпечує проходження заокруглення з малими радіусами. Поворот ковша 1 здійснюється гідроциліндрами 3. Навантажувально-транспортні машини фірм США, Німеччини, Швеції, Канади, Фінляндії та ін. мають місткість ковша від 0,78 до 10 м3, а потужність двигуна – від 30 до 300 кВт. Характерні ознаки більшості цих машин – дизельний двигун, повітряне охолодження, гідромеханічна трансмісія і подвійна система нейтралізації вихлопних газів.

3.8.3. Експлуатація вантажно-транспортних машин Використання вантажно-транспортних засобів регламентується правилами експлуатації і безпеки обслуговування обладнання в підземних умовах. До початку роботи ретельно оглядають машину, упевнюються в надійності її основних вузлів, наявності масла в редукторах і підшипниках. Особливу увагу приділяють нейтралізаторам вихлопних газів і заземленню (залежно від того, який застосовується привод – дизельний чи електричний). На машинах з пневмодвигуном постійно слідкують за кріпленням підводних рукавів і магістральних трубопроводів. Таку ж увагу приділяють і техніці безпеки. На дільниці обладнують протипожежний пункт з вогнегасником і необхідним інвентарем. Виробку, де діє машина, добре закріплюють і 73

освітлюють. Безпечна і безвідмовна робота самохідного транспорту протягом тривалого часу досягається завдяки суворому дотриманню строків проведення планово-попереджувальних оглядів і ремонтів. Дрібні дефекти виявляють і усувають перед початком кожної зміни, протягом перерв у роботі і після закінчення (щозмінне технічне обслуговування). Один раз на сім – десять діб проводять огляд, замінюючи мастило в редукторах, реаґенти для очищення вихлопних газів тощо. Часткове розбирання машини з метою установки нових деталей замість зношених здійснюють під час поточного ремонту, а повну, з заміною агрегатів, вузлів, – під час капітального.

3.8.4. Загальна оцінка ПЕРЕВАГИ. Переважна частина вантажно-транспортних машин має добру маневреність, велику вантажопідйомність, високу прохідність і значну швидкість руху. НЕДОЛІКИ. Мала продуктивність машин і різке зменшення її у зв’язку із збільшенням довжини транспортування. ГАЛУЗЬ ЗАСТОСУВАННЯ. Перевезення гірничої маси на рудниках при підготовці блоків і проведення виробок із складною конфігурацією. УДОСКОНАЛЕННЯ. Іде шляхом підвищення вантажопідйомності і швидкості руху машин.

Контрольні запитання і завдання 1. Яке призначення мають вантажно-транспортні машини? 2. Дайте класифікацію і коротку технічну характеристику засобів, що використовуються на вантажно-транспортних роботах. 3. У якій галузі застосовуються вантажно-транспортні засоби? 4. Перерахуйте переваги і недоліки вантажно-транспортних машин. 74

3.9 САМОХІДНІ ТРАНСПОРТНІ МАШИНИ 3.9.1. Призначення і класифікація До цих транспортних засобів відносять самохідні вагони, підземні автосамоскиди, тягачі та ін. Вагони і автосамоскиди при будівництві підземних споруд (шахт) входять до складу механізованих вибійних комплексів. Вони застосовуються для доставки гірничої маси до рудоспусків, а в сприятливих гірничогеологічних умовах – і на поверхню. Самохідні вагони розподіляються: за призначенням – на вугільні, рудні, для допоміжних вантажів і пасажирські; за вантажопідйомністю – на легкі (до 5 т), середні (5...15 т) і важкі (понад 15 т); за способом розвантаження – на вагони з донним конвеєром і з перекидним кузовом; за виконанням ходової частини – на пневмоколісні, гусеничні і колісно-рейкові; за типом приводу – на електричні, пневматичні і дизельні. Середня довжина транспортування ними при швидкості руху 8...10 км/г становить 100...150 м, а максимальна – 200...300 м. Ці засоби випускають чотирьох типорозмірів – вантажопідйомністю 5, 10, 15 і 20 т. Позначаються вони, наприклад, так: 1ВС-5 (перша модель, вагон самохідний вантажопідйомністю 5 т). Вибір типорозміру вагонів, використовуваних під час проходки вузьких виробок невеликої довжини, обумовлюється технічними характеристиками комплексу, прийнятого для механізації робіт у підготовчому забої. Для перевезення устаткування, матеріалів і людей на вугільних шахтах будь-якої категорії по газу чи небезпечних за раптовим викидом застосовують вантажно-пасажирські самохідні вагони типу ГЛВ (1,5; 3; 8 т). У цьому випадку для забезпечення зчеплення коліс з ґрунтом виробки необхідно, щоб вона була мало обводнена і мала коефіцієнт міцності породи по шкалі М. М. Протодьяконова не нижче 4. Крім того, поперечний уклон дороги не повинен перевищувати 5°, а радіус заокруглення – бути менше 7м. Під час доставки до місця призначення великогабаритних вузлів устаткування (у період монтажно-демонтажних робіт) або 75

контейнерів, піддонів, касет, самохідні вагони типу ГЛВ-3 можуть пересувати вантажні платформи. Підземні автосамоскиди (їхня вантажопідйомність досягає 40 т) розроблені з врахуванням специфічних шахтних умов. Вони одержали широке розповсюдження при великому обсязі транспортних операцій. Ці машини здатні долати затяжні підйоми, надійні і безпечні в роботі, мають порівняно невеликі розміри, просту конструкцію, високу міцність, добру маневреність і значну швидкість руху (табл.3.11). Човникові автосамоскиди (думпери), у яких поворот сидіння і механізму керування здійснюється на 180° без розвороту всіє машини, можуть використовуватись у вузьких забоях. Вибір підземних автосамоскидів обумовлюється поперечними розмірами виробок: якщо площа перерізу мала – застосовують човникові машини, а якщо велика (12 м2 і вище) – машини МАЗ, МоАЗ та ін. Могильовські самоскиди (МоАЗи) випускаються серійно, їхня вантажопідйомність становить 20т, максимальна швидкість руху – 40 км/г, а на трасах з кутом нахилу 10° – 4...6 км/г. Таблиця 3.11.

Основні параметри автосамоскидів Середня технічна Середня технічна швидкість, км/г швидкість, км/г ВантажопідМоделі йомність, т на на на на перегонах площадках перегонах площадках 22 12...18 МоАЗ-6401 20 20 12...17

Моделі

Вантажопідйомність, т

МАЗ-503А

8

МАЗ-5549

8

22

12...18

БелАЗ-540А

27

20

12...17

КрАЗ-256Б

12

22

12...18

БелАЗ-548А

40

20

12...17

КамАЗ-5511

10

22

12...18

БелАЗ-549

75

18

10...16

Автосамоскиди використовують: на поверхні – в ролі засобів внутрішнього і зовнішнього транспорту (останнє дуже важливе для густонаселеної чи гористої місцевості) і в підземних умовах – при проведенні виробок з площею перерізу 12 м2 і більше. 76

В останньому випадку застосування автомобілів особливо ефективне, коли виробки зв’язані з поверхнею штольнею, уклон якої не перевищує 0,1. Ці машини, що служать для перевезення різних вантажів і людей можуть мати особливу малу (до 1 т), малу (1...2 т), середню (2, 5 т) і велику (понад 5 т) вантажопідйомність. На поверхні найчастіше застосовують великовантажні автосамоскид. Вибір типу і кількості автосамоскидів зв’язують з планом і профілем траси, характеристикою дорожнього покриття, розташуванням пунктів навантаження і розвантаження, змінною продуктивністю і особливостями матеріалу, що перевозиться. При великому обсязі гірничої маси і значній довжині транспортування доцільна експлуатація потужних автосамоскидів типу КрАЗ-256Б, БелАЗ та ін. Тягачі ділять на сидільні й буксирні, причому останні виготовляють на базі двох- або трьохосьових шасі вантажних автомобілів. Використовують також колісні тягачі з напівпричепом. Але найбільшого розповсюдження набули бульдозери-автомобілі (трактори обладнані навісним керованим лемешем. Вони призначені для підгрібання породи і переміщення її на короткі відстані до 30м). На рис. 3.31 - подана схема привибійного транспорту при проведенні виробок із застосуванням автосамоскидів 3. За допомогою додаткової лебідки 5 їх розвертають на сталевому листі 4, розташованому на відстані 20...30 м від екскаватора 1. Бульдозер 2, підгрібає породу, вирівнює виробку. Один із напрямків у розвитку транспорту для поверхні, а також виробок з великою площею перерізу полягає у створенні потужних самоскидів, що мають електричний привод з постійним струмом. Сприятливі тягові характеристики двигуна дозволяють легко долати затяжні підйоми з підвищеним уклоном і регулювати швидкість руху в широких межах.

77

Рис.3.31. Машини привибійного транспорту проведенні виробок з великою площею поперечного перерізу

3.9.2. Складові частини Самохідний вагон (рис3.32) складається із механізму керування 1, ходової частини 2, акумуляторної батареї 3, привода 4 і кузова 5; (для м’яких порід) обладнаного дволанцюговим конвеєром. Грубозернисту (великогрудкову), абразивну, важку руду і породу перевозять вагонами з перекидним кузовом. Ходова частина таких машин оснащена пневматичними шинами низького тиску з гідравлічним двобічним керуванням усіх коліс.

Рис. 3.32. Самохідний вагон

Підземний самоскид (рис. 3.33) являє собою одноосьовий тягач 1 із самоскидним напівпричепом 2. Основні вузли машини поєднані подвійним шарніром, який дозволяє виконувати поворот тягача стосовно напівпричепа (тобто забезпечується потрібна маневреність). Рух здійснюється за допомогою карданного вала через коробку передач, яка має чотири швидкості для переміщення вперед і стільки ж – назад. Двигун обладнаний двоступеневою системою очищення вихлопних газів (кристалічний нейтралізатор і рідинна ванна). Кузов напівпричепа перекидається за допомогою 78

двох гідроциліндрів.

Рис. 3.33. Підземний самоскид

Автосамоскид складається з двигуна, шасі і кузова. Карбюраторні двигуни встановлюються на машинах малої і середньої вантажопідйомності, а дизельні – на автосамоскидах великої вантажопідйомності. Дизелі більш економічні і мають значну потужність. До двигунів машин, що працюють у підземних умовах, ставляться особливі вимоги. Зокрема, необхідно знешкодити відпрацьовані гази, забезпечити пожежо- і вибухобезпеку. З цією метою виконується комплекс відповідних заходів (вибір палива, переведення дизеля на режим мінімуму шкідливих виділень, посилення подачі у виробки свіжого повітря та ін.). Газоочищення ведеться двоступінчасте. Спочатку, як і в підземних самоскидах, вихлопні гази проходять через каталітичний нейтралізатор (кульки з оксиду алюмінію, покриті платиновою плівкою), а далі – через бак, заповнений розчином солі сульфату натрію з додаванням гідрохінону. Вибухобезпечність дизельного двигуна досягається шляхом установки на всмоктуванні і вихлопі пакетного захисту (полум'ягасник). Шасі автосамоскида включає раму, колеса, підвіску, трансмісію (силову передачу), гальмову систему, рульове керування і кабіну. Перекидання кузова (звичайно ківшової форми і без заднього борта) здійснюється під дією власної маси або примусово.

79

3.9.3. Експлуатація самохідних транспортних машин Відповідно до вимог безпеки при застосуванні самохідного (нерейкового) устаткування в підземних рудниках основна увага приділяється заходам, які виключають можливість травматизму від ураження током, отруєння вихлопними газами дизельних двигунів і т. д. Пункти розвантаження обладнують спеціальною огорожею, а переміщувану гірничу масу зрошують водою. На поворотах і перехрестях магістралей встановлюють дорожні знаки і світлофори. Надійна робота, непошкоджений стан самохідних машин (особливо шин) знаходяться у прямій залежності від своєчасного технічного обслуговування (мащення, регулювання, контролю тощо). Дрібні несправності усувають негайно. Заміну (відновлення) деталей, вузлів виконують під час поточного або капітального ремонту. Періодичність усіх видів обслуговування обумовлюється особливостями експлуатації і типом самохідної установки. При будівництві і реконструкції рудних шахт і підземних споруд різного призначення з використанням самохідних машин продуктивність праці прохідників залежить від правильної і чіткої організації роботи. Підвищити продуктивність більше ніж у два рази можна якщо самохідна машина обслуговує кілька забоїв, розташованих на одному горизонті. Перспективним можна вважати також проведення виробок прохідницькими комплексами, які включають до свого складу прохідницькі комбайни, бункери-перевантажувачі і самохідні вагони. Слід мати на увазі, що місткість бункера-перевантажувача повинна бути такою, щоб час його заповнення був тривалішим за час рейсу самохідного вагона. Для того щоб забезпечити надійну і безаварійну експлуатацію самохідних машин у підземних умовах, необхідно правильно обрати площу перерізу виробки і гарантовані зазори, відповідне дорожнє покриття, чітко організувати рух самохідних машин і своєчасно й якісно проводити технічне обслуговування та ремонт. Високий рівень безпеки досягається тоді, коли працюють на 80

непошкоджених машинах, технічне обслуговування виконують при зупинених двигунах, не допускають проїзду людей на підніжках машин.

3.9.4. Загальна оцінка ПЕРЕВАГИ. Самохідні машини мають добру маневреність, можуть долати великі уклони (до 20°) і працювати при малих радіусах повороту (5...10м). Вони не вимагають спеціального обладнання, допускають транспортування насипних вантажів крупністю 600...800мм. НЕДОЛІКИ. Висока вартість машин, складність виготовлення, швидке спрацювання шин, трудомісткість ремонтів, необхідність в обладнанні заправних пунктів, а при наявності установок з дизельними приводами - забруднення повітря. ГАЛУЗЬ ЗАСТОСУВАННЯ. Транспортування вантажів із підготовчих забоїв камер великого перерізу, а також робота на поверхні. УДОСКОНАЛЕННЯ. Спрямоване на підвищення вантажопідйомності, швидкості руху машини і більш широке застосування електричних двигунів.

Контрольні запитання і завдання 1. Опишіть призначення самохідних вагонів. 2. Що ви знаєте про призначення і класифікацію автомобільного транспорту. 3. Перелічить основні особливості конструкцій підземних самоскидів. 4. Чим характеризуються конструкції вантажних автомобілів? 5. Назвіть вимоги, що враховуються при знешкодженні відпрацьованих газів. 6. Які переваги і недоліки мають самохідні установки? 7. Укажіть шляхи удосконалення автомобільного транспорту. 81

3.10. УСТАНОВКИ ПРОХІДНИЦЬКИХ КОМПЛЕКСІВ І ЩИТІВ 3.10.1. Призначення і класифікація При технічному переозброєнні гірничого виробництва велику увагу приділяють створенню і удосконаленню транспортного прохідницького устаткування. Це зв’язано перш за все з тим, що використовують його не лише під час будівництва підземних споруд і шахт, але й при подальшій експлуатації підприємств. Високі техніко-економічні показники проведення підготовчих робіт виробок д осягаються завдяки застосуванню прохідницьких; комплексів і щитів, необхідність у яких обумовлюється безперервним збільшенням розмірів виїмкових ділянок, відпрацюванням очисних забоїв як за протяжністю, так і за спаданням вугільних пластів, зростанням навантажень та ін. У наш час на шахтах замість широко розповсюджених виробок з площею перерізу до 8 м2, і що становлять біля 80 % від загальної протяжності, неухильно підвищується питома вага виробок з площею перерізу 12...18 м2. З метою скорочення витрат на підтримку виробок, особливо на пластах з нестійкими боковими породами, а також для попередження випадів самозаймання вугілля все частіше вдаються до польової підготовки. Спорудження в міцних гірничих масивах одиничних і групових виробок з великим строком служби хоча й збільшує обсяг робіт, але дозволяє після цього здійснювати практично безремонтне їхнє підтримування. У зв’язку з цим перспективним можна вважати освоєння прохідницьких комплексів і щитів, призначених для механізації процесів руйнування, навантаження і транспортування гірничої маси, кріплення виробок і доставки допоміжних матеріалів у межах підготовчого забою. Залежно від міцності породи застосовують комбайнові і щитові прохідницькі комплекси, а також комплекси, що здійснюють відокремлення гірничої маси буро-вибуховим способом. В останньому випадку породу (вугілля) подають 82

скреперними установками або навантажувальними машинами безпосередньо в посудини або на конвеєри, а при проходженні виробок з великою площею перерізу – в автосамоскиди чи інші засоби самохідного транспорту. Комбайновий спосіб проходки пов’язаний з безперервною доставкою гірничої маси із забою до місця навантаження. Така організація роботи забезпечується шляхом використання перевантажувачів, які входять до складу обладнання комплексів. Переміщення порід (чи вугілля) з дільниці проводиться конвеєрним і рейковим транспортом. Щити призначені в основному для проходки метрополітенів і колекторних тунелів. Застосування при будівництві прохідницьких комплексів забезпечує найбільшу продуктивність прохідницьких робіт. Залежно від гірничо-геологічних умов у практиці будівництва підземних споруд (шахт) використовуються різноманітні прохідницькі комплекси для проведення виробок комбайновим, буро вибуховим і щитовим способом. Прохідницьке обладнання комплексу дає можливість механізувати всі процеси проходки (руйнування породи, навантаження і транспортування, кріплення виробки, доставку в забій матеріалів та ін.). Транспортні засоби, що входять у прохідницький комплекс, повинні забезпечити потрібну продуктивність прохідницького комбайна вантажних машин і мати високі техніко-економічні показники. Доцільно застосовувати такі транспортні машини, які після проходки можна використати і в подальшому при експлуатації шахти. При комбайновому способі проведення виробок найбільш ефективний конвеєрний транспорт для переміщення гірничої маси із забою. Можуть бути використані самохідні вагони, а також рейковий транспорт у поєднанні з бункером-перевантажувачем. При будівництві набули поширення перевантажувачі, скребкові і телескопічні стрічкові конвеєри. Доставка матеріалів і устаткування у забій здійснюється рейковим транспортом, підвісними чи монорейковими дорогами, самохідними вагонами. При буро-вибуховому способі проведення виробок широко застосовуються вантажно-транспортні машини, скреперні навантажувачі, самохідні вагони і автосамоскиди. Останні дуже 83

часто використовуються при будівництві рудних шахт, залізничних і гідротехнічних тунелів. Щитові комплекси у сукупності з рейковим транспортом і стрічковими перевантажувачами ефективні, якщо здійснюється проведення колекторних тунелів і метрополітенів по породах міцністю fк<6. Раціональний набір устаткування прохідницького комплексу, швидкість проведення виробок, повну вартість прохідницьких робіт і капіталовкладення для будівництва шахт в різних гірничо-геологічних і гірничотехнічних умовах можна визначити за допомогою ЕОМ. З цією метою розробляють економіко-математичну модель і програму. Для розв’язання транспортного завдання на ЕОМ потрібні такі вихідні дані: топологія гірничих виробок, їхні площі перерізу, протяжність, кут нахилу, кількість, календарний графік проведення, а також пропускна здатність стволів. Підсумовуючи всі оптимальні шляхи руху вантажів від забоїв до ствола шахти і вартість кожного варіанта оснащення транспортними машинами, визначають оптимальну схему транспорту. Критерієм оцінки служить мінімум зведених витрат. Скреперні і комбайнові прохідницькі комплекси за галуззю застосування підрозділяють на комплекси для підготовчих і нарізних виробок; за кутом нахилу – для горизонтальних і похилих виробок; за характеристикою забоїв – для вугільних, змішаних і породних; за способом проходки – для комбайнового і буро вибухового; за формою покрівлі – для арочної і плоскої; за напрямком виробок – для прямо- і криволінійних; за площею перерізу виробок – для одно- і двоколійних.

3.10.2. Устаткування При будь-яких комплексах і щитах гірничу масу в межах підготовчого забою переміщують транспортні машини. Продуктивність останніх для забезпечення нормальної роботи повинна бути вищою за продуктивність прохідницьких комбайнів чи інших вантажних засобів. Необхідно також, щоб ці машини 84

доцільно поєднувались з магістральним транспортом. Скреперний комплекс експлуатують головним чином при проведенні похилих виробок, а самохідний – при виконанні двоколійних горизонтальних. Комплекс з прохідницькими вагонами, обладнаними донними конвеєрами, при спорудженні горизонтальних виробок здійснює навантаження і доставку всієї гірничої маси, відбитої за цикл. Комплекс з безрейковим транспортом призначений для виробок з великою площею перерізу. Прохідницький комплекс, широко використовуваний при проведенні залізничних туне лей, включає вантажну машину, вагонетки, стрічковий перевантажувач, електровоз і симетричний стрілочний перевід на пересувній платформі. Комплекс із самохідними транспортними машинами (рис. 3.34) складається із прохідницького комбайна 1, стрічкового перевантажувача 2, накопичую чого бункера з донним скребковим конвеєром 3 і самохідного вагона 4.

Рис. 3.34. Комплекс із самохідними транспортними машинами.

Механізований щит застосовується у складних гірничогеологічних умовах під час проходки горизонтальних одно - і двоколійних виробок. Зруйнована порода за допомогою вантажного механізму з пластинчастим живильником передається на конвеєр, а далі – у відкатні посудини. Наявність тупикових колій дозволяє розміщувати на них вагонетки з кріпильними матеріалами (тюбінгами). Московський щит включає (окрім власне щита) стрічковий конвеєр, маневрову лебідку, тюбінгоукладач, пересувну платформу, розчинонагнітач, технологічний візок і лебідку для піднімання вагонеток із сухою сумішшю. Ленінградський щит також має тюбінгоукладач і 85

технологічний візок. Гірнича маса спеціальними ковшами подається на стрічковий конвеєр, розташований на верхній частині, щита, а далі по лотку – на телескопічну стрічкову установку, яка переміщує породу в бункер. Звідси (через тічки) вантаж надходить у посудини, що пересуваються електровозом. Під час експлуатації всіх прохідницьких комплексів і щитів при функціонуванні рейкового при забійного транспорту, незважаючи на його широке використання, доводиться виконувати трудомісткі операції по обміну вагонеток на пунктах навантаження гірничої маси. Скорочення простоїв відкаточних посудин досягається за рахунок застосування різних допоміжних будов (розминовок, накладних з’їздів та ін.). Продуктивність комплексів КГК-1 м, КГК-2 і КСО-1 становить 400...465 м/міс: Комплекс КН-5 призначений для механізації проведення підготовчих і нарізних виробок довжиною більше 150м, з площею перерізу у проходці 7...13 м2 і з кутом нахилу до ±10°. Коефіцієнт міцності породної присічки – до 4. Продуктивність комплексу досягає 300 м/міс. Механізованими щитами виконують проходку виробок з великою площею перерізу: московським – в міцних породах, а ленінградським – в м’яких. При експлуатації комплексів і щитів найбільш доцільним транспортним засобом в магістральних виробках можна вважати конвеєрні установки 2, 3, 7 і 5 (рис. 3.35), завдяки яким гірнича маса безперервним потоком рухається від забою 1 до бункера скіпового підйому 9.Перевезення допоміжних вантажів і людей здійснюється монорейковими дорогами 4, 5, 6, і локомотивом 10. Якщо гірничу масу переміщують у вагонетках, високопродуктивну роботу прохідницьких комплексів і щитів можна забезпечити тільки при постійній наявності порожніх посудин. Електровоз 2 (рис.3.36), що прибув у голові состава 1, відчіпляють і направляють до навантаженого поїзда 5, а состав 1 за допомогою маневрової лебідки 4 переміщують на порожнякову вітку роз’їзду 3, розташовану біля забою. Електровоз, причепившись до вагонеток 5, відвозить їх з ділянки. 86

Рис. 3.35 Машини підземного транспорту

У випадку, коли діє кілька локомотивів, а магістральна горизонтальна виробка має одну колію, в середній її частині влаштовують роз’їзд для зустрічних поїздів.

Рис. 3.36. Машини при забійного транспорту.

При канатному транспорті в похилих виробках обмін посудин здійснюється на приймально-відправних площадках. Прибувши на одну із них, поїзд зупиняється на роз’їзді. Відчепившись від навантажених вагонеток, електровоз заходить у хвіст состава і пересуває його на робочу позицію штовхача. Після цього локомотив відвозить порожні посудини на дільницю. Таким чином, правильний вибір комплексів і щитів для заданих гірничотехнічних умов (при безперервному транспортуванні вантажів по магістральних лініях) зумовлює необхідні темпи проходки і значне зниження трудомісткості проведення підземних виробок.

Контрольні запитання і завдання 1. Укажіть, коли застосовуються прохідницькі комплекси і 87

щити. 2. Наведіть класифікацію прохідницьких комплексів. 3. Що входить в устаткування прохідницьких комплексів і щитів? 4. Як досягається висока продуктивність прохідницьких комплексів і щитів?

УСТАНОВКИ ДЛЯ ПЕРЕМІЩЕННЯ ВАНТАЖІВ БЕЗПОСЕРЕДНЬО ПО ГРУНТУ, ПО ЖОЛОБУ І ТРУБАХ 3.11СКРЕПЕРНІ УСТАНОВКИ 3.11.1. Призначення і класифікація Скреперні установки призначені для переміщення безпосередньо по ґрунту (волочінням) насипних матеріалів як на поверхні, так і в підземних умовах – на складах, в забоях підготовчих виробок та ін. На Донбасі їх застосовують з 1925 р. на рудних підприємствах вони набули широкого розповсюдження насамперед завдяки простоті будови, здатності саморозвантажуватися і транспортувати куски розміром до 500 мм. В підземних умовах гірничу масу переміщують скреперами, коли вантажопотік не перевищує 500 т за зміну, довжина транспортування становить 200...500 м, а кут нахилу виробки – не більше 40°. Енергоємність установок дорівнює 0,2...0,4 кВт на 1т вантажу. При проведенні гірничих виробок успішно використовуються скреперні комплекси, які включають крім самої установки перевантажувальний поміст. Продуктивність такого комплексу залежно від місткості скрепера і організації робіт змінюється від 20 до 250 т за зміну при L = 10...50 м. В період спорудження камер скреперні установки дозволяють вивантажувати гірничу масу із таких важкодоступних 88

місць, як котловани, ніші тощо. На рис.3.37 показана схема розташування транспортних засобів для доставки підірваної породи із котловану. Скрепером 4 за допомогою лебідки 3 масу переміщують до основної виробки, де навантажувальна машина 2 подає її у вагонетку 1.

Рис. 3.37. Розміщення засобів транспорту при копанні котловану

У водотрубному ходку (рис. 3.38) породу до навантажувальної машини 2 транспортують лебідкою 1 і скрепером 3. Заповнені вагонетки 6 по рейкових коліях 5 надходять у магістральну виробку 4.

Рис.3.38. Розміщення засобів привибійного транспорту при проведенні ходка

89

Обидві розглянуті вище схеми забезпечують прибирання породи із підготовчих забоїв. Можлива також доставка гірничої маси лебідкою і скрепером безпосередньо у вагонетку через перевантажувальний поміст. При проведенні похилих виробок знизу вгору (підняттєві виробки) або зверху вниз (низхідні виробки) породу подають на конвеєр чи в посудину найчастіше таким чином (рис.3.39). Порода поступає на поміст 2, а потім через розвантажувальне вікно 3 – на скребковий або стрічковий конвеєр 5. Для механізації прибирання насипного матеріалу у виробках з великими кутами нахилу застосовують скреперний комплекс, яким завантажують гірничу масу в скіп. Тут скрепер 1 переміщується лебідкою 4.

Рис. 3.39. Скреперний комплекс

При широкому забої скреперні установки забезпечують переміщення породи у вироблений простір (рис. 3.40). Із забою вантажною машиною 1 гірничу масу подають на стрічковий перевантажувач 2, потім вона поступає на поміст 3 і скрепером 4 скреперної установки 5 переміщується в забут розкосини. Скреперні установки розподіляються так: за призначенням – на підземні і поверхневі, за кількістю барабанів лебідки – на дво - і трибарабанні, за кількістю канатів – дво - і триканатні; за часом роботи на одному місці – стаціонарні й пересувні. Лебідки (табл. 3.12) випускають дво - або трибарабанними із співвісним чи паралельним розташуванням двигунів. Вони мають високу міцність, компактність, відрізняються простотою будови та обслуговування, споряджені пристроями для ручного, дистанційного і автоматичного керування. 90

Рис. 3.40. Розміщення обладнання при проведенні горизонтальної виробки широким ходом

Умовні позначення типажних скреперних лебідок, наприклад 17ЛС-2С і 55ЛС-2П, розшифровують так: 17, 55 – потужності двигунів; ЛС – лебідка скреперна; 2 – кількість барабанів; С, П – співвісне і паралельне розташування двигунів. Безпосереднє переміщення гірничої маси здійснюють скреперами, які підрозділяють: за типом – на гребневі, ящикові, багатоковшові і совкові; за конструкцією – на жорсткі, шарнірноскладальні і поворотні; за розташуванням робочої кромки – одно - і двобічні; за способом виготовлення – литі, зварні і комбіновані; за виконанням – розбірні і нерозбірні. Таблиця 3.12.

Основні типи і параметри скреперних лебідок Параметри Тягове зусилля середнє, кН, при ході: робочому холостому Швидкість руху, м/с, при ході: робочому холостому Місткість барабана, м

Лебідки 30 ЛС – 2С 30 ЛС – 2П 30 ЛС – 3С

55 ЛС -2С 55 ЛС – 2П 55 ЛС – 3С

100 ЛС – 2С 100 ЛС – 2П 100 ЛС – 3 С

10 ЛС – 2 С

17 ЛС – 2С 17 ЛС – 2П

10 7,5

16 12

28 20

45 32

80 60

1,08 1,48 45

1,10 1,52 90

1,20 1,65 95...120

1,32 1,80 100...145

1,32 1,82 120...155

91

Таблиця 3.13.

Основні типи і параметри гребкових скреперів Параметри Місткість, м3 Власна маса, кг, моделі: Л Т

СГ-0,16 СГ-0,25 0,16 0,25 160 300

300 400

Скрепери СГ-0,4 СГ-0,6 0,4 0,6 400 560

560 800

СГ-1,0 1,0

СГ-1,6 1,6

800 1180

1180 1600

При переміщенні велико-кускових і важких порід частіше всього використовуються гребкові скрепери (табл. 3.13), м’яких розпушених – ящикові (табл. 3.14). Ефективність зачерпування вантажу залежить від власної маси скреперів. Таблиця 3.14. Основні типи і параметри ящикових скреперів Параметри Місткість, м3 Власна маса, кг моделі: Л Т

СЯ-0.25 0,25 160 265

Скрепери СЯ-0,4 СЯ-0,6 0,4 0,6 265 400

400 560

СЯ-1,0 1,0 560 800

3.11.2. Складові частини Скреперна установка включає скрепер, лебідку, блоки і канати. Скрепери призначені для зачерпування і волочіння насипного матеріалу, їхня конструкція забезпечує повне і швидке завантаження при мінімальній витраті енергії. Вони мають високу міцність, довговічність, малу масу, відрізняються простотою будови і виготовлення. Гребкові скрепери (рис. 3.41, а) складаються із задньої стінки 1, бічних тяг 2, башмака 3 і двох серг для скріплення головного і хвостового канатів. На поверхні використовують гребкові скрепери місткістю 1...6 м3 з власною масою 570...2 400 кг. 92

Рис. 3.41. Скрепери

Ящикові скрепери (рис. 3.41, б) аналогічні гребковим, але додатково мають дві бічні стінки 4, що забезпечує менші втрати вантажу при його переміщенні. Двостороння скрепери (рис.3.41, в) застосовують головним чином у тих випадках, коли гірничу масу необхідно розпушити перед транспортуванням. Розгрібають її робочою кромкою, обладнаною зубами 5, а пересувають гладким боком, попередньо повернувши скрепер на 180°. У багатоківшевих шарнірно-складаних скреперах передбачений шарнірний зв’язок секцій 7 з основною рамою 6. Це робить їх гнучкими на нерівностях шляху, внаслідок чого зменшується просипання вантажу. Місткість таких скреперів становить 0,6...2 м3, а власна маса – 750...2 000 кг. 93

Совковими скреперами переміщують дрібно - або середньозернисту породу, їхня місткість – 0,25...1,0 м3, власна маса – 400...1880 кг. Захват вантажу нижній. Надійність роботи і строк служби скреперів залежать від особливостей виготовлення. Так, литі конструкції порівняно із зварними мають підвищену надійність, високу зачерпну здатність і у 2...2,5 рази більший строк експлуатації. Скреперна лебідка (рис. 3.42) включає редуктори 1 і 3, холостий 2 і робочий 4 барабани, напрямні рамки 5, пригальмовуючий 6 і гальмовий 7 пристрої, редуктор 3, двигун 9 і полозки 10. Редуктори 1 і 3 дозволяють змінювати напрям руху скрепера, нереверсуючи двигун, який зв’язаний з сонячною шестірнею і обертається завжди в один бік. При гальмуванні вінцевої шестірні сателіт тягне за собою водило і воно починає обертати барабан.

Рис. 3.42.Скреперна лебідка

Лебідка оснащена апаратурою дистанційного керування, що покращує техніко-економічні показники роботи установки, полегшує і робить безпечною працю машиніста. Привід лебідки звичайно електричний, рідше – пневматичний. Потужність двигуна становить 10...100 кВт, середнє тягове зусилля на робочому барабані – 7,5...80кН, а канатомісткість – 45...155 м. Швидкість руху порожнього скрепера υн = 1,48...1,82 м/с, навантаженого – υп = =1,08...1,32 м/с. Блоки, які випускають різних типорозмірів і підбирають залежно від потужності двигуна або тягового зусилля лебідки, мають малу масу, відрізняються міцністю і герметичністю підшипникових вузлів, зручні для кріплення і заведення каната. 94

Широке застосування знайшли блоки на підшипниках качання, оскільки вони надійніші і довговічніші в роботі порівняно з блоками на підшипниках ковзання. Канати внаслідок багатошарової навивки на барабан, динамічних навантажень і волочіння по ґрунту виробок зазнають інтенсивного зносу і корозії. Тому в підземних умовах використовують канати, освинцьовані дроти яких мають неоднакові площі перерізу: внутрішні – менші, а зовнішні – більші. Щоб уникнути сильних згинальних напруг, відношення діаметра барабана лебідки до діаметра каната береться не менше 16.

3.11.3. Експлуатація скреперних установок Перед початком робіт на відстані не менше 5 м від забою установлюють скреперний поміст, закріплюючи його анкерами на ґрунті. У верхній частині забою кріплять блок, причому спочатку його встановлюють в одне крайнє положення, а в процесі скреперування гірничої маси переносять в інше.

Рис. 3.43. Кріплення блоків клиновими замками (а, б), канатами або ланцюгами (в), стрілами (г, д)

Кріплення блока повинне бути нескладним за конструкцією і, крім того, розрахованим на значні динамічні навантаження. 95

Найбільшого розповсюдження здобули клинові замки (при міцних бічних породах). Для блока 1 (рис.3.43, а, б) в стінці або покрівлі виробки бурять шпур 4, куди заводять штир 2 і забивають клин 3. При другому варіанті (рис. 3.43, в – д) блоки підвішують до стояків кріплення 8 за допомогою ланцюгів 5, або канатів 7, або стріл 5. Оптимальна продуктивність скреперного комплексу досягається тоді, коли максимальна відстань від помосту до забою не перевищує 30 м. Для зачистки гірничої маси з боків виробки використовують бічні відхиляючі ролики, які фіксують ланцюгами на кріпленні виробки. При роботі скреперного комплексу необхідно огородити деталі, які обертаються, надійно закріпити лебідку і блоки, своєчасно змінювати канати, забезпечити потрібне освітлення лебідки і шляху скреперування, постійно контролювати своєчасність зведення кріплення. Під час роботи скреперного комплексу особливу увагу приділяють стану скрепера, лебідки, канатів і помосту, проводячи щозмінні та щомісячні огляди. Категорично забороняється ремонтувати лебідку при працюючому двигуні, керувати лебідкою без рукавиць, піднімати і опускати вантажі скреперною лебідкою. Поточний ремонт комплексу треба проводити через кожні 6 міс., а капітальний – через 2,5...3 роки. Ефективне використання установок неможливе без постійного контролю справності лебідок і скреперів, регулювання гальмових стрічок, перевірки наявності мастила в редукторі та ін. Правилами безпеки, зокрема, передбачаються: нагляд за надійністю кріплення лебідки і підвісних блоків, за станом заземлення корпусу лебідки, освітленням; своєчасна заміна зношених канатів. Треба слідкувати за тим, щоб на шляху скрепера не опинились люди.

3.11.4. Загальна оцінка ПЕРЕВАГА. Скреперні установки прості за будовою, придатні для переміщення грубозернистих вантажів і експлуатації у важких умовах підземних робіт. НЕДОЛІКИ. Мала продуктивність установок, яка залежить від довжини транспортування; невеликий строк служби канатів; 96

висока енергоємність і перервний характер роботи. ГАЛУЗЬ ЗАСТОСУВАННЯ. Навантаження гірничої маси при проведенні виробок з кутами нахилу понад 20°, а також при проходці камер великого перерізу. УДОСКОНАЛЕННЯ. Необхідно створити і широко впровадити системи дистанційного і автоматичного керування, що дозволить скоротити кількість обслуговуючого персоналу, підвищити безпеку, збільшити машинний час роботи установок.

Контрольні запитання і завдання 1. Укажіть призначення і галузь застосування скреперних установок. 2. Назвіть складові частини скреперних установок. 3. В чому полягають основні вимоги техніки безпеки при експлуатації скреперних установок? 4. Які переваги і недоліки мають скреперні установки?

УСТАНОВКИ САМОТІЧНОГО, ГІДРАВЛІЧНОГО І ПНЕВМАТИЧНОГО ТРАНСПОРТУ 3.12. УСТАНОВКИ САМОТІЧНОГО ТРАНСПОРТУ 3.12.1. Призначення і класифікація У самотічних установках, діючих у похилих і вертикальних виробках, вантаж переміщується під дією сили ваги. Транспортування здійснюється по ґрунту, дерев’яному настилу, металічних листах, жолобах, трубах, каскадних і ґвинтових спусках. Залежно від умов (кута нахилу і виду матеріалу) вантаж вздовж виробки може переміщуватись ковзанням, скочуванням або вільним падінням. Кожна із цих форм руху істотно впливає на продуктивність, строк служби, і надійність роботи даного транспорту. 97

Самотічні установки використовують, головним чином, для доставки .насипних матеріалів, в тому числі для підводу їх до транспортних машин, бункерів та ін. По ґрунту вантаж, транспортують у виробках з кутом нахилу β>37°. При меншому його значенні влаштовують настили із дерева або металу. Облицювання спускних виробок стальними листами, чавунними або керамічними плитами і спеціальним кам’яним литвом дозволяє збільшити строк служби днища і стінок цих виробок. Тривалість, експлуатації жолобів підвищують також шляхом влаштування поглиблення для утворення захисного шару із гірничої маси. У виробках великої висоти розміщують вертикальні гвинтові і каскадні спуски. Транспортування гірничої маси по похилих виробках здійснюється по ґрунту, дерев’яному настилу або металічних риштаках. При великих кутах нахилу виробки для зниження швидкості руху вантажу встановлюють гальмові клапани.

3.12.2. Види пристроїв Відкриті 1 або закриті 2 жолоби (рис. 3.44, а) складаються із окремих металевих секцій (риштаків) прямокутного, трапецієподібного або напівкруглого перерізу. Для роботи в особливо важких умовах їх покривають шаром емалі, і вони в меншій мірі зазнають корозії, мають більш низький коефіцієнт тертя. Технічна, продуктивність існуючих типів риштаків, при швидкості руху вантажу 2,5 м/с становить 35...135 т/г. У вертикальних і похилих виробках, коли швидкість транспортування гірничої маси необхідно зменшити, застосовують секції із спеціальними виступами, які утворюють каскадний спуск (рис. 3.44. б). Останній являє собою металевий жолоб 4 з рядом полиць 3. Для збільшення строку служби його елементи виготовляють із матеріалів, стійких проти спрацювання. Ґвинтовий спуск (рис. 3.44, в) складається із спірального жолоба 6, закріпленого всередині вертикальної труби 5 діаметром 1000....2000 мм. Днище і стінки спуску часто облицьовують, 98

кам’яним литвом із діабазу або базальту. Поверхня жолоба має різні кути в, що дозволяє регулювати швидкість руху вантажу. Наприклад, при нахилах 21 і 70° зовнішнього і внутрішнього боків спіралі відповідно швидкість руху вантажу не перевищує 1 м/с, а продуктивність залежмо від діаметра труби дорівнює 200...450 т/г. Ґвинтові спуски використовують і для транспортування матеріалів у тарі (наприклад, мішків з цементом).

Рис. 3.44. Обладнання самотічного транспорту

У нижній частині самотічних установок влаштовують затвори, які повністю перекривають випускні отвори. За розмірами вони в 3...4 рази перевищують діаметр найбільшого куска переміщуваного вантажу. Завдяки простій конфігурації установок самотічного транспорту практично виключаються затори. Якщо вони все-таки утворились, вантаж виштовхують через спеціальні люки вниз. Зниження пилоутворення у місцях перевантаження досягається зменшенням висоти перепаду насипного матеріалу. Мінімальні кути нахилу площини, при яких можливе самотічне транспортування, наведено нижче. Транспортований матеріал Порода по гранті

Кут,...о 45...55 99

» » сталевих листах Руда по гранті » » сталевих листах Вугілля по гранті » » дерев’яних настилах » » сталевих листах » » емальованих листах

35...45 53...60 35...55 35...38 30...35 17...25 12...14

Технічна продуктивність, т/год, самотічних установок Qт = 3 600 s0υмін ρφ0,

(3.7)

де s0 – площа поперечного перерізу жолоба, м2; υмін – мінімальна швидкість руху, м/с; ρ – густина насипного вантажу, т/м3; φ0 – коефіцієнт заповнення жолоба. Площа поперечного перерізу прямокутного жолоба визначається його шириною і висотою бортів, а круглого – внутрішнім діаметром труби. Ці параметри перевіряють по розмірах транспортованого вантажу. Мінімальні значення ширини жолоба і висоти його бортів повинні бути відповідно в 2,5...8 і 1,5...6 разів більше максимальних розмірів кусків переміщуваного матеріалу. Коефіцієнт заповнення жолоба для закритих жолобів (труб) φ0 = 0,3..0,5, для відкритих – φ0 = 0,5...0,6, а для отворів люків φ0 = 0,6...0,7. Швидкість руху вантажу при самотічному транспорті змінюється від початкової υп до кінцевої υк. В розрахунках технічної продуктивності установок використовують меншу із них. Швидкість υк, визначувана за рівнянням (2.75), не повинна перевищувати 2,5 м/с. При υк>2,5 м/с приймають міри для зниження швидкості, що, в свою чергу, дозволяє зменшити пилоутворення і підвищити рівень безпеки.

3.12.3. Загальна оцінка Установки самотічного транспорту надійні в роботі, не потребують механічних двигунів, мають невеликі поперечні 100

розміри, відрізняються простотою конструкції, високою продуктивністю, малою трудомісткістю і незначною, вартістю експлуатації. Але вони відрізняються також порівняно швидким зносом устаткування, значною залежністю продуктивності від властивостей переміщуваного матеріалу, обмеженістю галузі використання, великим пилоутворенням. Самотічні установки застосовують для спорудження бункерів, гезенків, скатів і рудоспусків, закладки виробленого простору і передачі вантажів з одного горизонту на другий, а також для проходки похилих виробок знизу вверх, камер з великою площею перерізу і виробок із складною конфігурацією по висоті. Удосконалення цих установок в основному спрямоване на збільшення строків служби самотічних установок і гірничих виробок, створення і застосування пристроїв, що забезпечують допустиму (найбільш доцільну) швидкість переміщення вантажів.

Контрольні запитання і завдання 1. В чому полягає призначення самотічного транспорту? 2. Укажіть можливі режими руху вантажів під дією сили ваги. 3. Дайте коротку технічну характеристику самотічних установок. 4. Визначте технічну продуктивність вивчених засобів транспорту. 5. Які основні переваги і недоліки мають самотічні установки?

3.13. ГІДРАВЛІЧНІ І ПНЕВМАТИЧНІ ТРАНСПОРТНІ УСТАНОВКИ 3.13.1. Призначення і класифікація Переміщення насипного вантажу потоком води носить назву гідравлічного транспорту. У гірничій промисловості застосування 101

гідравлічного транспорту відоме з ХІІ-VІст. до н.е. (на території нинішньої Іспанії – при промиванні золотоносних пісків в долинах рік Тахо, Дуеро, Міньо і Гуадьяро). Відомості про те, що при добуванні олова на Алтаї застосовувався такий спосіб транспорту, відносяться теж до віддаленого часу. Щодо пізніших часів, то характерним прикладом гідромеханізації служать роботи, які проводились у 1884 р. Пеньєвським. Спочатку в гірничій справі обмежувались транспортуванням пульпи самопливом. У подальшому енергія водяного потоку використовувалась і для відділення корисної копалини від масиву. Новий етап у розвитку відкритих гідравлічних розробок започатковано із застосування гідроелеваторів (1886). У 1904-13 рр. гідравлічні розробки успішно велися на сибірських копальнях. У 1915 на шахті “Софія" в Макіївці (Донбас, Україна) проведені перші досліди з підземного гідравлічного виймання вугілля. Першим будівництвом в Україні, на якому було застосовано гідравлічний спосіб проведення робіт, був Дніпробуд (1929-1931 рр.), на якому цим способом було виконано біля 7% робіт. У другій половині ХХ сторіччя під час спорудження гідроелектростанцій Дніпровського каскаду на частку гідромеханізації вже припадало 60-70% від загального обсягу робіт. У 1936 р. за технологією проф. Мучника було здійснене експериментальне гідродобування вугілля в Кузбасі. З 1938 р. гідромеханізація застосована в Кузнецькому вугільному басейні (Росія), а з 1939 р. - в Донецькому (Україна). В 1938 р. гідромеханізація була застосована також для підземного видобутку марганцевих руд на шахтах тресту “НікопольМарганець" (Україна). При розробці рудних родовищ найбільш показове застосування гідротранспорту на розкривних роботах КМА. В кінці 60-х рр. ХХ ст. почалося активне освоєння процесів гідромеханізації включно з гідротранспортом при підводному видобутку корисних копалин на континентальному шельфі. Найбільші перспективи тут має застосування ерліфтів. Останнім часом гідромеханізацію широко застосовують також для очищення іригаційних каналів, видобутку добрив, наприклад, сапропелю із дна штучних та природних водоймищ, в теплоенергетиці (гідрошлаковидалення), в мостобудівництві (виймання ґрунтів з кесонів та котлованів) та ін. 102

Перша в світі дослідно-промислова гідрошахта побудована у 1939 в Україні, на Донбасі (трест "Орджонікідзевугілля"). В 1990-х рр. ХХ ст. в Україні діяли 5 гідрошахт. На Донбасі було споруджено кілька гідрокомплексів (гідродільниць), гідрорудники "Яновський" та "Піонер", гідрошахти "Червоноармійські" N 1 і 2. За кордоном в 1990-х роках гідрошахти діяли в Канаді (“Балмер"), ФРН (“Ганза"), Новій Зеландії (“Стронгмен"), Китаї (“Лінцятуо"), Японії (“Сунагава"), Росії (“Інська”, “Ювілейна” на Кузбасі та ін.). Середня продуктивність праці на робітника по видобутку на гідрошахтах Донбасу – 60,2 т/місяць. В Україні розробку наукових основ з гідравлічного транспорту і гідромеханізації загалом, гідровидобутку вугілля було зосереджено спочатку в Донецькому науково-дослідному вугільному інституті (ДонВУГІ), а надалі в спеціалізованому інституті підземного гідравлічного видобутку вугілля (УкрНДІГідровугілля, м. Луганськ). Великий внесок у розвиток науки та запровадження у гірничу промисловість України технології гідравлічного транспорту зробили науковці Донецького державного технічного університету на чолі з В.Г.Гейєром, В.І.Грубою, а також Н.Е.Офенгенден та інші вітчизняні вчені, в наш час цю роботу продовжує науково-виробнича фірма “Гаймек” (Ю.Г.Світлий, Ф.О.Папаяні, Ю.Ф.Власов та ін.). Гідротранспорті установки за призначенням розподіляють на підземні і поверхневі; за часом роботи на одному місці – на стаціонарні і пересувні; за принципом дії – безнапірні і напірні.

Рис. 3.45.Схеми гідротранспортних установок

103

У безнапірних установках (рис. 3.45, а) вантаж рухається самопливом по жолобу, розташованому з деяким схилом і, а в напірних - по трубах за допомогою механічних пристроїв. Значення і приймають залежно від кусковатості насипного матеріалу, консистенції пульпи і ступеня шорсткості внутрішньої поверхні жолобів. Для нефутерованих стінок і = 0,05...0,07, а для емальованих і = 0,03...0,05. Необхідні схили при самопливному гідротранспорті приведені у табл. 3.15, а рекомендовані швидкості руху пульпи – у табл. 3.16. Таблиця 3.15.

Мінімальні схили при гідротранспорті Транспортний матеріал Вугілля рядове Порода крупністю до 250 мм Пісок середній (крупний) Гравій

металеві 0,05 0,07 -

Жолоби емальовані складні 0,03 0,02 0,05 -

Лотки дерев’яні 0,07 0,035 (0,05) 0,100

Канавки земляні 0,05 (0,06) -

Таблиця 3.16.

Рекомендовані швидкості руху пульпи Транспортований матеріал Корінні гірничі породи густиною, т/м3: до 2,4 2,4...2,7 Вугілля густиною, т/м3 до 1,3 1,3...1,5

Крупність кусків, мм

Швидкість руху пульпи, м/с

До 70 60...70

2,5... 4,0 2,0...3,0

До 70 50...75

1,7...2,0 2,0...3,3

Пропускна здатність жолоба при і = 0,05 досягає 1200 м3/г. Якщо кут нахилу більший 20º, пульпа викидається через борт. У цьому випадку доцільно використовувати труби. Розміри грудок вантажу повинні бути в 1,5...2 рази меншими ширини жолоба (труби). Консистенція пульпи Т : Р = 1:5, тобто на одну частину твердого матеріалу приймають п’ять частин рідини. У напірних транспортних установках вантаж переміщується за допомогою природного (рис. 3.45, б) або штучного напору. В останньому випадку пульпа із спеціального 104

резервуару подається пульпонасосом в трубопровід (рис. 3.45, в). За схемою, зображеною на рис. 3.45, г, вантаж вводять у трубу за допомогою спеціального завантажувального пристрою, а чисту воду в неї подає насос, забезпечуючи тим самим необхідний напір. До названих пристроїв відносяться шлюзові і шнекові апарати відповідно періодичної і безперервної дії, з продуктивністю 45...100 т/г. Гідроелеватор ( рис. 3.45, д) створює напір також потоком води, причому в завантажувальній лійці, куди поступає пульпа, утворюється вакуум. Подання стисненого повітря в ліву частину труби (ерліфтна установка) приводить пульпу в рух (рис.3.51, е), оскільки маса стовпа пульпи з висотою Н менша маси стовпа з висотою h. При напірному транспортуванні розміри кусків вантажу повинні бути в 2...2,5 рази менше діаметра трубопроводу і відповідати розмірам потоковій частині пульпонасосів. Для цього матеріал попередньо дроблять. Потужні напірні установки при консистенції пульпи Т : Р = 1:5 забезпечують продуктивність до 500 т/г. Затрати води на 1 м3 вантажу не перевищують 7 м3. Гідравлічний транспорт застосовують головним чином на шахтах, де підготовчі виробки характеризуються великими схилами (0,05...0,07) і малими площами поперечного перерізу. Трудомісткість обслуговування гідравлічних установок в значній мірі обумовлюється стійкістю проти спрацювання і надійністю конструктивних елементів, а також рівнем механізації допоміжних робіт. Цим транспортним засобам властива підвищена (в 3...4 рази) енергоємність при зіставленні із сухими способами доставки матеріалів, що пояснюється порівняно високою витратою води і низьким ККД устаткування. Пневмотранспорті установки призначені для переміщення вантажу по трубах струменем повітря. Доставку закладних матеріалів у період будівництва підземних споруд здійснюють нагнітальними установками низького, середнього і високого тиску, продуктивність яких становить 500 т/г при L = 700 м. Використовуючи енергію повітря, по трубах переміщують також посудини і состави (капсульний пневмотранспорт, для чого на початку і в кінці поїзда встановлюють приводні вагонетки, 105

забезпечені ущільнювальними манжетами. Річна продуктивність состава, що включає, для прикладу, 8 посудин загальною вантажопідйомністю 15т, при υ=50 км/г і L=2,2 км досягає 640000 т.

3.13.2. Складові частини Жолоби прямокутного або трапецієподібного перерізу (із сталі) укладають внапусток із загальним схилом не менше 0,05. Щоб забезпечити переміщення вантажу при і = 0,03...0,05, жолоби футерують загартованим склом або емаллю, оскільки гладка поверхня дозволяє знизити опір руху. Як пульпопроводи застосовують також сталеві труби, футеровані кам’яним литвом або керамікою. Безшовні стальні труби діаметром від 100 до 500 мм стикують за допомогою спеціальних швидкорознімних з’єднин або, якщо це допустимо, зварюють. Пульпопроводи оснащають засувками, зворотними клапанами і гасниками гідравлічних ударів, призначеними відповідно для відключення окремих ділянок від мережі, запобігання зворотному руху пульпи і захисту магістралі від указаних ударів. Через кожні 50...100м у трубах влаштовують люки для ліквідації пробок із транспортованого матеріалу. На вугільних гідрошахтах руйнування гірничого масиву проводять гідромоніторними струменями, прохідницькими комбайнами, а також за допомогою буровибухових способів. Відбита гірнича маса спочатку транспортується самопливним гідротранспортом по жолобах, які укладають на ґрунт виробки внапусток в бік руху пульпи із уклоном 0,03...0,08. При застосуванні напірного гідротранспорту встановлюють пульпонасоси (вуглесоси), трубопровід, живильники і дробарки. Пульпонасоси продуктивністю 350...1400 м3/г забезпечують прохід кусків гірничої маси крупністю до 100 мм. Дроблення гірничої маси до указаної крупності здійснюють молоткові або зубчаті дробарки. Примусове введення гірничої маси в напірний трубопровід реалізується за допомогою живильників з безперервним або циклічним робочим процесом. Найбільше розповсюдження набули камерні живильники циклічної дії, які працюють за принципом 106

обміну об’єму води на рівний об’єм гірничої маси. Вже пройшло стадію промислової експлуатації нещодавно розроблене прогресивне устаткування – прохідницький гідротранспортний комплекс. Він складається із завантажувального пристрою з дробаркою, пульпопідготовлювача, пульпонасоса або гідроелеватора і трубопроводу. Гідротранспортні комплекси можуть бути використані при проведенні виробок з роздільним транспортуванням вугілля і породи, а також для закладних робіт. Для закладки виробленого простору при будівництві шахт застосовують також пневмотранспортні установки, що складаються із пневмозакладних машин, повітродувок і трубопроводів. Пневмозакладні машини барабанного типу з безперервним робочим процесом або камерного типу призначені для подачі закладних матеріалів в трубопровід. Продуктивність машин барабанного типу досягає 200 м3/г, а довжина транспортування по горизонталі – 500 м. Машини камерного типу дозволяють забезпечити дальність транспортування 500...2000 м при продуктивності відповідно 20...30 м3/г. Напірний трубопровід споруджується із чавунних або стальних труб діаметром 150...250 мм і довжиною 1,5...3м. На цей час широкого розповсюдження для закладки виробленого простору набула установка „Титан-1”, яка складається із дробарки, живильника, повітродувки і закладного трубопроводу. Підірвану гірничу масу навантажувальна машина подає у приймальний пристрій установки. Дробарка дрібнить породу, доводячи розміри окремих кусків до 60 мм, а живильник подає її порціями у завантажувальну секцію і далі в напірний закладний трубопровід. Продуктивність установки при довжині транспортування до 80 м становить 20...60 м3/г. При будівництві підземних споруд і шахт із застосуванням гідро - і пневмотранспортних установок трасу для прокладки трубопроводів слід приймати по можливості прямолінійною, із мінімальною кількістю поворотів. У процесі експлуатації виконують поворот труб, що забезпечує більш рівномірний знос їхньої внутрішньої поверхні, контролюють найбільш зношувані деталі установок і стан 107

прохідних каналів трубопроводів. Оптимальний режим роботи, при якому забезпечуються висока надійність і задана продуктивність при мінімальних витратах енергії на транспортування, досягається при автоматизації гідро - і пневмотранспортних установок. Мінімальну ширину жолоба або внутрішній діаметр труби приймають виходячи із максимальної крупності транспортованого матеріалу. Ширина повинна бути в 1,5...2 рази більшою, ніж амакс. Відносна швидкість руху частинок и, м/с, залежить від форми і розмірів переміщуваного вантажу. Так, для частинок, що мають форму кулі, u = 0,55 d ( ρ − 1) , (3.8) де d – діаметр частинки, см. Швидкість потоку рідини υ, м/с, повинна бути більшою: υ = uk0. (3.9) Тут k0 – коефіцієнт, обумовлений крупністю частинок, діаметром трубопроводу D і консистенцією пульпи x (відношення об’єму води до об’єму переміщуваного матеріалу), k0 = 3...4. Технічна продуктивність Qт, т/г, гідравлічного транспорту Qт = 900 πD2υρ/(1 + x). (3.10) Для безнапірної установки при значній площі перерізу жолоба (труби) і достатньому куті нахилу значення Qт може бути дуже великим.

3.13.3. Загальна оцінка Гідротранспортні установки відрізняються високою продуктивністю, дозволяють переміщувати вантажі по складній трасі на значну довжину, компактні, прості за будовою і у керуванні, мають невеликі площі поперечних перерізів пульпопроводів, зручні при монтажі і обслуговуванні, не перешкоджають повній автоматизації робіт. До недоліків треба віднести малий строк служби устаткування із-за підвищеного гідроабразивного зносу, зволоження виробок, необхідність попереднього дроблення вантажів, неможливість транспортування при мінусовій 108

температурі, низький ККД (0,5...0,6) і високу енергоємність. Удосконалення цих установок іде шляхом підвищення надійності і довговічності устаткування, створення нових технологічних схем з внутрішньою рециркуляцією оборотної води, збільшення консистенції гідросуміші і зниження енергоємності.

Контрольні запитання і завдання 1. Яке призначення мають гідравлічні і пневматичні транспортні установки? 2. Наведіть класифікацію гідротранспорту. 3. Перерахуйте і коротко охарактеризуйте складові частини гідравлічних установок. 4. Як визначити мінімальну ширину жолоба або внутрішній діаметр труби? 5. Напишіть залежності для відносної швидкості потоку рідини. 6. Розрахуйте технічну продуктивність гідравлічних установок. 7. Назвіть основні переваги, недоліки і галузь застосування гідравлічного транспорту.

УСТАНОВКИ КОНВЕЄРНОГО ТРАНСПОРТУ 3.14. СТРІЧКОВІ КОНВЕЄРИ І ПЕРЕВАНТАЖУВАЧІ 3.14.1. Призначення і класифікація Конвеєри відрізняються значною продуктивністю, великою довжиною транспортування, здатністю безперервно пересувати вантажі, придатністю до автоматизації і дистанційного керування при високому рівні безпеки робіт. Тому вони вважаються найбільш ефективним засобом переміщення насипних матеріалів при будівництві і експлуатації шахт. 109

Стрічкові конвеєри були створені за проектом Лопатіна і вперше (1861 р.) використані при добуванні золота на Алтаї. З 1937р. вони, маючи довжину всього 30 м і продуктивність 36...60 т/г, встановлювались у підготовчих забоях при проведенні горизонтальних виробок. Надалі більш потужні й досконалі конвеєри (200 т/г при L = 300 м) почали застосовуватися також для транспортування вантажів по магістральних похилих трасах. Таблиця 3.17.

Основні типи і параметри стрічкових конвеєрів Приймальна Продуктив- Швидкість Розривне зусилля Потужність здатність, м3/г ність, т/Г руху стрічки. стрічки, кН двигунів. к Вт 1Л80У; 1ЛТ80У 8,2; 10,2 420; 520 2,0; 2,5 320 40; 45 1ЛТП80У 8,2; 10,2 420; 520 2,0; 2,5 320 40; 45 2Л80У; 2ЛТ80У 8,2: 10,2 420; 520 2,0; 2,5 600; 800 110; 165 2ЛТП80У; ЗЛБ80 8,2; 10,2 420; 520 2,0; 2,5 600 110; 165 1Л100У; 1ЛБ100 13,3 680 2,0 400; 750 75; 150 2Л100У; 2ЛТ100У 16,8 850 2,5 1000; 1200 220; 330 ЗЛ100У; 2ЛУ100 13,3; 16,8 680; 850 2,0; 2,5 2500 500 ЗЛТ100У 16,8 850 2,5 2500 500 2Л100 11,0 550 1,6 2500 500 1ЛУ120 25,0 1200 2,5 2500 500 2ЛБ120 31,0 1500 3,15 3000 500 2ЛУ120 31 0 1500 3,15 3000 1000 Тип

Особливо бурхливий розвиток одержав даний вид транспорту після Великої Вітчизняної війни. Зараз максимальна довжина на один привод конвеєрів з стрічкою із бавовняної тканини становить 600 м, із синтетичної – 900 м, ґумотросової – 2500 м. Їхня технічна продуктивність досягає 1 500 т/г (табл. 3.17). Однак у більшості випадків скривленість ділянок не дозволяє реалізувати довжину вище 2000 м. Тому у виробках, що примикають до вибоїв, звичайно вона дорівнює 300...500 м. Об’єм вантажу, який може прийняти за одиницю часу рухомий робочий орган конвеєра при максимально допустимому його заповненні, тобто приймальна здатність, для кожного типорозміру установки являє собою постійну величину. Вона визначається швидкістю переміщення і геометричними розмірами стрічки. Конвеєри типу Л, приводи яких (звичайно двобарабанні) 110

мають підвищену тягову здатність, призначені для транспортування насипних матеріалів по магістральних горизонтальних і слабопохилих виробках. Для цих установок характерна відсутність уловлювачів стрічок і часто – гальм. Інші відомі типи конвеєрів розміщують на бремсбергах (ЛБ), уклонах (ЛУ), в похилих виробках з кутом до 25° (ЛН) і в крутопохилих при β=25...35° (ЛКН). Приводи більшості похилих конвеєрів більш прості і в основному однобарабанні. Установки обладнані уловлювачами стрічок, гальмами і в ряді випадків – зупинниками. Конвеєри типу ЛТ забезпечені високоміцними стрічками, двобарабанними приводами і телескопічними пристроями, що дозволяють міняти довжину транспортування. Конструктивні особливості установок типу ЛЛ визначаються необхідністю перевозити людей як вгору, так і вниз при умові додержання високого рівня безпеки. Якщо стрічкові конвеєри розміщені у виробках з перемінною величиною β, нахил ставні не повинен перевищувати 18° при русі вантажу уверх і 16° – униз. Залежно від ширини стрічки радіус перегину траси з ввігнутим профілем беруть в межах 90...130 м, а з випуклим – 9...15 м. Тип конвеєра, наприклад 1ЛТ80, позначається буквами і цифрами: 1 – типорозмір приводної станції; Л –стрічковий; Т – телескопічний; 80 – ширина стрічки, см. Стрічкові конвеєри за призначенням розподіляються на підземні та загального призначення, за формою перерізу несучої вітки – на плоскі та жолобчаті, за особливостями конструкції – на нормальні та спеціальні. Конвеєри загального призначення використовують на поверхні як засіб внутрішнього і зовнішнього транспорту. Маючи досить високу продуктивність, вони здатні доставляти грубозернисті (великогрудкові) вантажі на значні відстані. До спеціального типу відносять конвеєри для крутих підйомів і для перевезення людей, а також стрічково-ланцюгові і стрічково-канатні конвеєри. Останні два види призначені для переміщення грудкуватого неабразивного матеріалу середньої густини. Стрічка тут служить тільки несучим органом, а тягове зусилля передає ланцюг або канати. Такі установки застосовують в 111

підземних умовах при великих довжинах транспортування, їхня продуктивність досягає 1 000 т/год по вугіллю і 2 000 т/год по руді. Конвеєри для крутих підйомів, оснащені спеціальними стрічками ( з рельєфним малюнком робочої обкладки, поперечними ребрами або з гофрованою поверхнею), розміщують у виробках з кутом нахилу до 60°. Однак швидке забруднення стрічки, складність її стиковки, очистки і підтримання холостої вітки, неможливість використання двобарабанних приводів обмежують галузь застосування цих конвеєрів. Установки, що експлуатують при великих значеннях β, мають глибокі жолоби або притискні стрічки. Конвеєри для перевезення людей діють в прямолінійних гірничих виробках з кутом β = 18° (головним чином на капітальних уклонах). Транспортування проводиться обома вітками стрічки, які, на відміну від звичайних, мають лоткову форму і піддержуються трироликовими опорами під кутом α = 30°. Людей перевозять в стані „лежачи на ліктях” одночасно на верхній стрічці (вверх) і нижній (вниз). Установки спеціальних типів, що характеризуються, як правило, великими розмірами і високою вартістю експлуатації, не набули широкого розповсюдження. Стрічкові перевантажувачі (табл.3.18), які випускають на базі звичайних конвеєрів, забезпечують безперервність навантаження гірничої маси в забоях підготовчих виробок. Ці засоби являють собою короткі стрічкові установки, змонтовані на рамі. Під рамою можна розмістити декілька вагонеток або перекрити до 50 м магістрального конвеєра. За принципом підтримання порталу перевантажувачі ділять на три групи: що спираються на ґрунт або рейки; підвішені до покрівлі; комбіновані. Таблиця 3.18.

Основні типи і параметри стрічкових перевантажувачів ПродукШирина Швидкість руху Довжина, Потужність Маса, м двигуна, кВт т тивність, т/г стрічки, мм робочого органу, м/с УПЛ-2 160 650 1,43 23,3 15 6,7 ППЛ-1 140 650 1,25 25,0 15 10,0 ППЛ-1К 140 650 1,60 35,2 15 7,8 «Ізгіб-1К» 160 650 1,60 37,5 35 16,8 Тип

112

Перевантажувачі, виготовлені з електричним (ППЛ1Е) і пневматичним (ППЛ1П) приводами, розподіляються на прямолінійні і гнучкі («Ізгіб-1К»). Останні дозволяють обслуговувати нерозчіплені состави при проведенні криволінійних виробок з радіусом заокруглення не менше 10 м. В результаті спрощуються маневрові операції, з’являється можливість рівномірної подачі гірничої маси у вагонетки і полегшується праця прохідників. Початкову довжину конвеєра або перевантажувача вибирають такою, щоб забезпечити заповнення нерозчіпленої групи посудин. Підвісні і укладені на ґрунт установки нарощують до 100 або 500 м, після чого навантажувальний пункт переносять ближче до забою. При проведенні нешироких виробок перевантажувач розміщують на рейкових коліях або підвішують до верхняків кріплення. Состав вагонеток подають електровозом під ферму горизонтальної частини перевантажувача і в процесі заповнення пересувають маневровим візком.

Рис. 3.46. Устаткування привибійного транспорту при проведенні двоколійної виробки і застосуванням самохідного комплексу.

Швидкісну проходку здійснюються за допомогою самохідних гнучких конвеєрів - як в прямолінійних, так і в криволінійних виробках (Рис. 3.46). Секції перевантажувача 3 встановлюють на спеціальні візки, і він рухається слідом за навантажувальною машиною 4. На схемі показані також вагонетка 1 і бурова установка 2.

3.14.2. Складові частини Стрічковий конвеєр (рис. 3.47) складається із приводної (1) 113

натяжної 2 і кінцевої 5 станцій, робочого органу (стрічки) 3 і ставні 4 з роликоопорами.

Рис 3.47. Стрічковий конвеєр

Приводна станція 1, яка повинна бути конструктивно простою, міцною, зручною, надійною і довговічною в експлуатації, призначена для передачі зусилля від двигуна до стрічки. Вона включає металічну раму, електродвигуни, редуктори, з’єднувальні муфти, а також приводні, відхиляючі і розвантажувальний барабани. Для збільшення сили зчеплення з стрічкою поверхню приводних барабанів футерують (покривають) ґумою або іншими фрикційними матеріалами. Привод деяких конвеєрів має, крім того, стопорний (гальмовий) пристрій, що попереджує самовільний рух робочого органу з вантажем униз при зупинці двигунів. Натяжна станція 2 забезпечує необхідну силу притискання стрічки до приводних барабанів і допустиме її провисання між роликами. Вона також повинна бути простою, міцною, зручною і надійною в роботі. Натяжне устаткування розподіляють на три групи. Податливі (вантажні) пристрої створюють постійний натяг стрічки, але вони мають значні розміри і масу. Жорсткі (гвинтові, рейкові, черв’ячні) пристрої не забезпечують постійного натягу, але вони достатньо легкі і компактні. Лебідкові станції, автоматично регулюючі натяг стрічки, мають невеликі розміри і зручні при сполученні конвеєрів. Звичайно їх розташовують біля приводу з метою одержання ряду переваг (хвостовий барабан, наприклад, не потребує переміщення). Кінцева станція 5 включає барабан і пристосування для центрування ходу стрічки. Завантаження конвеєра здійснюється через спеціальний пристрій, встановлений над верхньою віткою робочого органу. 114

Стрічка 3 – один із основних елементів. Тому, крім міцності і гнучкості (в поздовжньому і поперечному напрямках), вона повинна відрізнятись малою масою і невеликою товщиною, стійкістю проти спрацювання та агресивної дії середовища і ударів кусків транспортованого матеріалу в місцях навантаження. Широке розповсюдження одержали бавовняні і синтетичні стрічки (останні міцніші), які складаються із декількох прокладок (шарів) 1, просякнутих і сполучених між собою вулканізованою ґумою (рис. 3.48, а). Кількість шарів береться від трьох до восьми (залежно від ширини стрічки і властивостей матеріалів, використовуваних для її виготовлення). Для захисту від вологи і механічних впливів верхні, нижні і бічні шари укривають гумовими обкладками 3. які при необхідності зміцнюють розрідженими (брекерними) тканинами 2. Щоб придати робочому органу велику гнучкість, між прокладками розташовують сквіджі (шари ґуми).

Рис. 3.48. Стрічки для конвеєрів

Найбільш високу міцність має ґумотросова стрічка її каркас виготовляють із одного шару стальних тросів 1. Відносно них зверху і знизу розміщують тканинні прокладки 2, захищаючі робочий орган від пошкоджень. Ці та інші елементи знаходяться в ґумовому шарі 3. Стрічки без прокладок характеризуються підвищеною гнучкістю, що дозволяє використовувати барабани з меншими діаметрами і установлювати бічні ролики під кутом α = 30°. Рухомий робочий орган важковантажних конвеєрів нерідко ковзає по приводних барабанах, що приводить до його нагрівання. Тому для запобігання пожежам застосовують спеціальні вогнестійкі стрічки або автоматичні пристрої, що забезпечують постійний натяг. Ставня 4 (див. рис. 3.47), яка служить для кріплення роликорпор, по можливості повинна бути легкою, конструктивно 115

простою, міцною і жорсткою. Вона складається із металічних поздовжніх прогонів (або канатів) і стояків. При наявності піддуваючого ґрунту і стійкої покрівлі секції конвеєра для запобігання перекосам підвішують до верхняків кріплення за допомогою ланцюгів, забезпечених стяжними ґвинтовими пристосуваннями. Канатний постав добре амортизує удари кусків вантажу об стрічку і полегшує монтажні роботи. Роликоопори на вантажній і порожняковій вітках підтримують, стрічку і придають їй певну форму в поперечному перерізі. Як і попередні частини, вони повинні характеризуватися достатньою міцністю, довговічністю і малою масою. Жолобчату форму вантажна вітка набуває завдяки трироликовим опорам. Продуктивність конвеєра з такою стрічкою майже в два рази вища, ніж з плоскою. Щоб усунути збігання робочого органу, бічні ролики встановлюють з невеликим (2...4°) відхиленням вперед по ходу руху. Для цього ж застосовують і центрувальні роликоопори. Однороликові опори підтримують холосту (порожнякову) вітку. Обґумовані ролики пом’якшують удари в місцях завантаження конвеєра, а ролики із спіральною поверхнею чистять стрічку від бруду і частинок переміщуваного матеріалу при підході до приводних барабанів.

Рис. 3.49. Стрічково-ланцюговий конвеєр

116

Стрічково-ланцюговий конвеєр (рис.3.49.) складається із натяжного 1 і головного 5 барабанів, натяжного 2 і приводного 4 пристроїв, двох тягових ланцюгів 3, стрічки 6, стаціонарних однороликових опор 8 і траверс 9. До ланцюга прикріплені рухомі роликоопори 7, які переміщуються по напрямних 11 рами 10. Траверси придають вільно лежачій стрічці жолобчату форму, а опори 8 підтримують вітку робочого органу. Стрічково-канатний конвеєр включає приводну і натяжну станції, канати, лінійні опори і стрічку, що має одну або дві тканинні прокладки і поперечні стальні ресори. Вона вільно лежить на двох тягових канатах і втягується в рух силами тертя. Конвеєр з глибоким жолобом, вузол якого показаний на рис. 3.50, призначений для транспортування вантажів по бремсбергу з кутом нахилу до 25°. Стрічка 2 підтримується тут підвішеними на канатах 3 роликоопорами 1. Останні фіксовані канатом 4 для запобігання кутовому зміщенню. На стальних кронштейнах 6 закріплені еластичні фартухи 5, утримуючі куски гірничої маси від сповзання.

Рис.3.50. Поперечний переріз конвеєра з глибоким жолобом

Конвеєр з притискною стрічкою (рис. 3.51), використовуваний в виробках з кутом нахилу до 60°, складається із двох

117

конвеєрів – основного з вантажонесучим органом 1 і допоміжного з стрічкою 2, що притискується до насипного матеріалу роликами 3.

Рис 3.51. Крутонахилений стрічковий конвеєр з притискною стрічкою

Конвеєр для перевезення людей відрізняється кріпленням елементів, підтримуючих стрічку. Постав верхньої її вітки (канатний, підвісний) перекритий металічними листами, а постав нижньої вітки не має суцільної металоконструкції. Він включає окремі кронштейни для роликоопор, розташованих на шпалах. Кінцеві станції обладнані: площадками для посадки і сходу людей із стрічки; запобіжними фартухами і скидачами, що запобігають попаданню людини під кінцеві барабани, а також уловлювачами для удержування вантажонесучого органу при обриві та ін. Підвісний стрічковий перевантажувач (рис. 3.52.) складається із бункера 1, стрічки 2, монорейкового пристрою 3, натяжних 4, змінних 5, проміжної 6, приводної 7 і завантажувальної 8 секцій. Перевантажувачі ППЛ1П і ППЛ1Е відрізняються один від одного типами приводних двигунів і систем керування. Решта вузлів уніфікована і взаємозамінна.

118

Рис. 3.52. Підвісний стрічковий перевантажувач

Самохідний гнучкий перевантажувач „Ізгіб-1К” (рис. 3.53) - це три аґреґати: основний і стрічковий перевантажувачі, та ходовий візок. Перший із них включає натяжну 1, завантажувальну 2, змінні 3, перехідні 5 і приводну 6 секції, які розташовані на опорах 4 і з’єднані між собою шарнірами. Останні допускають відхилення в горизонтальній і вертикальній площинах на кут 6о30', що забезпечує роботу на криволінійних ділянках виробок з мінімальним радіусом заокруглення (10 м).

Рис. 3.53. Самохідний перевантажувач

Переміщення ґумової гофрованої стрічки 7, підтримуваної каретками з ходовими напрямними роликами, проводиться круглоланковим ланцюгом. Стрічковий перевантажувач складається із шарнірно, зв’язаних передньої і задньої ферм (секцій) 8, на яких установлено роликоопори для робочої і холостої віток. До передньої ферми (вона розміщена на плиті ходового візка 11) прикріплений холостий барабан, а до задньої – привід 10. Несучим полотном служить стрічка 9 з поперечними ребрами, що дозволяють транспортувати гірничу масу вверх під кутом до 25°. Перевантажувач забезпечений 119

двигунами, включення і виключення яких здійснюється дистанційно з виносного пульту на передній секції. Оскільки існуючі типи стрічкових конвеєрів не мають проміжних приводів, усяке збільшення довжини транспортування одним аґреґатом потребує підвищення міцності вантажонесучого органу. При цьому зростає вартість стрічки і зменшується строк її служби. Завдяки теоретичним розробкам кафедри гірничозаводського транспорту Донецького політехнічного інституту створений оригінальний конвеєр з магнітним (індукційним) проміжним приводом. Функції несучого полотна виконує спеціальна стрічка, до складу якої входить залізний наповнювач. Тягова здатність робочого органу збільшується за рахунок виникаючих магнітних сил зчеплення. Постійні магніти розташовують під вантажонесучою віткою, що значно підвищує максимально допустимий кут нахилу транспортної установки. При визначенні основних параметрів стрічкового конвеєра з індукційним приводом враховуються не тільки сили тертя, а й додаткове притискання робочого органу за рахунок взаємного магнітного притягання. Такі приводи цілком придатні, і для інших транспортних машин (конвеєрних поїздів та ін.).

3.14.3. Монтаж і експлуатація стрічкових конвеєрів Перед тим як приступити до монтажу конвеєра, перевіряють стан усіх виробок, камер, фундаментів вантажопідйомних пристроїв, рейкових колій і засобів допоміжного транспорту. Установка конвеєра здійснюється по заздалегідь складеному графіку, який передбачає певну черговість спуску і монтажу. Складання ведуть згідно з маркшейдерським напрямком і спеціальними кресленнями. Починають роботи з приводної станції, яку розташовують так, щоб забезпечити задовільне розвантаження матеріалу. При цьому осі барабанів і конвеєрного постава повинні бути взаємно перпендикулярними. Для запобігання збіганню стрічки з роликоопор став розміщують суворо прямолінійно в горизонтальній площині і без 120

різких перегинів – у вертикальній. У виробках з стійкою покрівлею, але з піддувним ґрунтом секції конвеєра підвішують до верхняків кріплення. Одночасно установлюють роликоопори, засоби автоматизації, захисні засоби, перехідні містки і перевантажувальні пристрої. Останнім приділяється особлива увага, оскільки 90% пошкоджень стрічки відбувається саме у пунктах перевантаження гірничої маси. Одна із найбільш відповідальних операцій – навішування вантажонесучого органу. До місця установки стрічку подають кусками (50...90 м). У нескінченну її з’єднують таким чином: якщо вона ґумотросова – тільки методом гарячої вулканізації, а якщо ґумотканинна – склеюванням або за допомогою спеціальних скоб. Регулюють стрічку так, щоб вона не збігала вбік ні у середній частині конвеєра, ні на кінцевих барабанах. Одночасно ведуть випробування автоматичних засобів контролю. Експлуатація конвеєра передбачає насамперед регулювання ходу вантажонесучого органу і перевірку стану очисних пристроїв, стиків, роликоопор, гальм, уловлювачів стрічки, перевантажувальних жолобів, підшипників і засобів автоматизації. Не допускається робота конвеєра при наявності на полотні важких предметів і великих глиб гірничої маси. Причинами основних неполадок (пробуксовка, надмірне провисання і децентрування несучого органу) можуть бути: перенаповнення стрічки вантажем і малий початковий її натяг, налипання матеріалу на барабан, заклинювання біля натяжної станції при попаданні на нижню вітку сторонніх предметів, а також збільшений опір рухові. Пробуксовка, яка викликає інтенсивний знос футеровки барабана і обкладок стрічки, здатна привести до спалахування останньої. Тому поблизу повинні знаходитись вогнегасники і ящики з піском. На новобудовах підприємств у виробках встановлюється вогнетривке кріплення, а типажні конвеєри оснащують вогнетривкими стрічками і засобами автоматичного контролю. Найбільш ефективна, надійна і безпечна робота стрічкових конвеєрів досягається при автоматизації конвеєрних ліній, яка здійснюється в основному по двох схемах – шляхом реалізації 121

дистанційного керування або автоматичного контролю за роботою конвеєрів та їхніх елементів. При цьому звичайно виконуються: подача звукового сигналу перед пуском; включення і відключення конвеєрів в певній послідовності; аварійне відключення при обриві тягового органу, завалі перевантажувального пристрою, затягнутому пуску, відсутності захисту електродвигуна, при зниженні швидкості стрічки або бічному сходженні її тощо. Автоматизоване керування конвеєрами реалізується комплексом апаратури типу АУК-10 ТМ. До економічних показників стрічкових конвеєрів належать капітальні затрати і експлуатаційні витрати. Капітальні затрати складаються із вартості конвеєрів, стрічки, пускорегулюючої апаратури, камер для приводних, натяжних і проміжних станцій. А експлуатаційні витрати включають зарплату, витрати на стрічку і електроенергію, ремонт електромеханічного устаткування і камер.

3.14.4. ЗАГАЛЬНА ОЦІНКА ПЕРЕВАГИ. Стрічкові конвеєри характеризуються високою продуктивністю, низьким, рівнем енергомісткості і трудомісткості обслуговування. Вони надійні, безпечні і безшумні в експлуатації, пристосовані до роботи в автоматизованому режимі. НЕДОЛІКИ. Значна вартість і малий строк служби стрічок, чутливість до викривлення осі в плані, обмеженість використання від похилих виробках, невелика довжина транспортування одним аґреґатом. ГАЛУЗЬ ЗАСТОСУВАННЯ. Переміщення насипних вантажів у межах прохідницької дільниці, а також по магістральних, прямолінійних, горизонтальних, слабопохилих і похилих виробках. УДОСКОНАЛЕННЯ. Іде по шляху поліпшення існуючих конструкцій, стандартизації основних параметрів і найбільш масових елементів (стрічок, роликів, барабанів, редукторів, турбомуфт та ін.). Необхідно підвищити міцність і довговічність стрічок, створити спеціальні їх типи для експлуатації у виробках з великим кутом нахилу, добитися зниження маси конвеєрів,

122

застосувавши безрамні конструкції постава і легкі підвісні роликоопори, налагодити випуск установок з автоматичним управлінням і передачею зусиль стрічці за допомогою електромагнітних пристроїв, збільшити продуктивність конвеєрів за рахунок прискорення руху робочого органу, подовжити несуче полотно одного аґреґату шляхом використовування високоміцної стрічки, підвищити надійність роботи усіх вузлів конвеєру.

Контрольні запитання і завдання 1. Що ви знаєте про призначення, розвиток і сучасний стан стрічкових конвеєрів? 2. За якими основними ознаками класифікують стрічкові установки? 3. Опишіть призначення стрічкових перевантажувачів і таких конвеєрів: з телескопічним пристроєм, для крутих підйомів, стрічково-ланцюгових і стрічково-канатних. 4. Перерахуйте і коротко охарактеризуйте складові частини конвеєрів. 5. Назвіть складові частини перевантажувачів. 6. Перерахуйте основні вимоги до монтажу і експлуатації стрічкових установок. 7. Назвіть основні переваги, недоліки і галузь застосування конвеєрів. 8. Які напрямки удосконалення стрічкових установок ви знаєте?

3.15. СКРЕБКОВІ КОНВЕЄРИ І ПЕРЕВАНТАЖУВАЧІ 3.15.1. Призначення і класифікація Скребкові конвеєри за своїми конструктивними властивостями найбільше відповідають складним умовам роботи у очисних і підготовчих вибоях. Висока продуктивність, невелика 123

висота середньої частини, міцність і надійність конструкції, просте обслуговування дозволили їм одержати широке розповсюдження при переміщенні вантажу із лави. Конвеєри, як і скребкові перевантажувачі, використовують при проведенні одно - або двоколійних горизонтальних і похилих виробок. За своїми конструктивними і експлуатаційними властивостями вони найповніше відповідають складним умовам праці у підготовчих забоях. Перші такі установки, введені в дію в 1937 р., відрізнялись невеликою довжиною (30 м) і малою продуктивністю (36 т/год), але уже до 1940 р. ці параметри виросли до 70 м і 60 т/год, а після Великої Вітчизняної війни на Анжерському і Харківському заводах вугільного машинобудування був налагоджений випуск конвеєрів з показниками відповідно 120 м і 100 т/г. При будівництві і експлуатації підземних споруд (шахт) застосовують різні типи скребкових конвеєрів (табл. 3.19). За призначенням вони розподіляються на доставочні і аґреґатні; за способом переміщення – на розбірні і пересувні; за розташуванням вантажної і порожнякової віток – замкнуті в горизонтальній або вертикальній площинах; за кількістю приводів – одно -, дво -, три - і чотириприводні; за кількістю ланцюгів – одно -, дво - і триланцюгові. Таблиця 3.19.

Основні типи і параметри скребкових конвеєрів Продуктивні Швидкість руху Лінійна густина Довжина, Потужність м двигуна. кВт сть, т/г робочого органу. робочого органу. м/с кг/м СК38 125 0,62 12,75 150 44 С50 225 1,06 10,6 120 45 С53МУ 180 0.80 12,0 120 32 1СР70М 360 1,02 18,8 150 110 СП202 600 1.01 18,6 300 220 СП87ПМ 300 1,40 18,6 300 220 СП301 390 1,40 18,6 180 330 СПМ46 120 0,95 18.6 170 66 СП48М 290 1,11 18.6 200 165 Тип

При проходці підземних виробок найбільшого розповсю124

дження набули доставочні розбірні одноланцюгові конвеєри типу С-53МУ. Вони компактні і прості за будовою, мають порівняно малу масу і, що особливо важливо, їх легко подовжувати або укорочувати. Для виробок значної довжини і з підвищеним вантажопотоком призначені одноприводні дволанцюгові установки. Зокрема, гірничу масу із підготовчих забоїв горизонтальних і похилих виробок транспортують за допомогою конвеєрів СР70М. Найбільшу групу, в теперішній час, складають пересувні конвеєри типу СП, які широко застосовують у механізованих очисних вибоях. У цих випадках вузькозахватний комбайн комплексу рухається по поставу конвеєру. Важливо, щоб вантаж не пересипався через скребки і не скочувався донизу. Тому конвеєри, для доставки насипного матеріал вверх застосовуються у виробках з кутом нахилу до 30°, а якщо матеріал транспортується вниз, то цей кут не повинен перевищувати 20°. Коли ж β = 20...60°, гірничу масу під спуск переміщують установками, працюючими в гальмімному режимі. Позначення конвеєрів (див. табл. 6.3) розшифровують таким чином: С – скребковий; К – з консольними скребками; Р – розбірний; П – пересувний; дві цифри – ширина жолоба, см; М – модернізований; У – з уніфікованими основними вузлами. На рудниках використовують конвеєри безриштакового постава з нижньою або верхньою несучою віткою для транспортування відповідно міцних і м’яких неабразивних вантажів по деформованих або нестійких виробках. Технічна продуктивність таких установок дорівнює 500 т/год, довжина – 50 м, потужність двигуна – 100 кВт. На поверхні для переміщення неабразивних дрібно- і середньокускових матеріалів малої і середньої твердості застосовують дволанцюгові конвеєри загального призначення продуктивністю 750 т/г і довжиною 80 м. Вантаж у даному випадку транспортують верхньою, нижньою або одночасно двома вітками у зустрічних напрямках. Скребкові перевантажувачі (короткі допоміжні агрегати, які часто бувають вузлами інших транспортних машин) випускають на базі дволанцюгових конвеєрів. Разом з магістральними 125

установками вони утворюють телескопічну систему з довжиною перекриття 46...53 м, що забезпечує проходку підготовчого забою на ту ж відстань без зміни довжини основного конвеєра. Швидкість руху ланцюга перевантажувачів змінюється від 0,93 до 1,17 м/с, а технічна продуктивність складає 270...500 т/г (табл. 3.20). Основна конструктивна ознака перевантажувачів полягає в тому, що вони монтуються на полозках або на колісному ходу і переміщуються по ґрунту або спеціально укладеній колії. Шарнірне з’єднання риштаків дозволяє здійснювати повороти в 0 0 горизонтальній площині на 2...3 , а у вертикальній – на 3...4 . Таблиця 3.20.

Основні типи і параметри скребкових перевантажувачів Тип ПКТУ ПТК1 1КСП2Н

Швидкість руху Продуктивність, Потужність робочого органу, Довжина, м Маса, т т/г двигуна, кВт м/с 400 270/340 400/500

0,94 0,93/1,17 1,25/1,40

18,5 55 20/50

32 55 45/45х2

8 12 12/27

Особливо успішно експлуатують скребкові конвеєри і перевантажувачі при сумісному проведенні паралельних похилих виробок, а також при проходці їх широким забоєм. У останньому випадку (рис. 3.54) вугілля конвеєрами 3 і 4 через жолоб 5 завантажують у вагонетки 6, які потім переміщують по ходу канатною відкаткою. Відбиту породу подають у розкосину перевантажувачем 1 і конвеєром 2. При проведенні виробок перевантажувачі типу БП2.

застосовують

також

бункери-

3.15.2. Складові частини Скребковий конвеєр складається із приводної (1) і кінцевої 4 станцій, риштакового постава 3 і робочого органу 2 (рис. 3.55).

126

Рис. 3.54. Розміщення транспортних засобів при проведенні похилих, виробок широким-забоєм

Рис. 3.55. Скребковий конвеєр

Приводна станція, яка передає зусилля від двигуна до робочого органу, - це металоконструкція з приводним валом, електродвигун, редуктор і турбомуфта. Остання передає обертовий момент редуктору, захищає елементи приводу від перевантаження, сприяє плавному пуску конвеєра і вирівнюванню навантаження при сталому режимі роботи. Кінцева станція, оснащена пристроєм, створює натяг ланцюга, запобігає його самовільному розмиканню, і забезпечує надійність передачі тягового зусилля. На кінцевих станціях деяких типів підземних конвеєрів розташовуються приводи. У такому випадку допускається установка чотирьох двигунів.

127

Риштаковий постав (жолоб) складається із окремих секцій прямокутного або трапецієподібного перерізу, з’єднаних безболтовими замками. У конвеєрів типу СК риштаки розміщені у горизонтальній площині (рядом). Секції розбірних установок мають роз’ємну конструкцію. Для запобігання швидкому зносу жолоба і в окремих його місцях приварюють так звані смуги тертя. Робочий орган (ланцюг із скребками) визначає продуктивність, довжину транспортування і надійність роботи конвеєра. Він зазнає значних перевантажень, що виникають внаслідок заклинювань при попаданні кусків породи між ланцюгами і зірочкам, деформації скребків і перегинів риштакового постава. Крім того, він зазнає постійного впливу динамічного навантаження через зміни швидкості руху. З’являється втома металу в небезпечних перерізах ланок ланцюга. Тому ланцюги повинні мати, високу статичну і циклічну міцність, стійкість проти спрацювання, бути простими у збиранні й розбиранні, мати по можливості меншу масу. Переносні конвеєри оснащені розбірними ланцюгами, а пересувні – круглоланковими. Перевага останніх полягає у підвищеній гнучкості і міцності, порівняно низькому рівні металомісткості і вартості. Скребки виготовляються різної форми і висоти; вони повинні відрізнятися значною жорсткістю і невеликою масою. Бункер-перевантажувач включає донний скребковий конвеєр, ходову частину і раму. Високі борти установки дозволяють створити накопичувальну посудину місткістю до 11,5 м3. Продуктивність конвеєра при υ = 0,28 м/с становить 75 т/г. Об’єм гірничої маси Vб, м3, нагромадженої в бункеріперевантажувачі за час обміну состава tоб, с, визначається співвідношенням Vб = Q3 tоб kн / (36000 ρ) (3.11) де Q3– продуктивність навантажувальних засобів, т/г; kн–коефіцієнт нерівномірності надходження вагонеток під бункер, kн = 1,1...1,2.

128

3.15.3. Монтаж і експлуатація скребкових конвеєрів До монтажу скребкового конвеєра приступають після того, коли придбані до нього вся необхідна апаратура і устаткування. Капітальні затрати на конвеєр включають вартість його самого, запасних частин до нього, транспортно-складські витрати, вартість пускорегулюючої апаратури і допоміжного устаткування. Основні затрати припадають на придбання самого конвеєра. Монтаж починають з приводної станції. Особливу увагу приділяють її кріпленню, а також співвісності складальних одиниць. Середню частину конвеєра монтують без щілин і порогів у стиках риштаків, щоб не допустити заштибовування нижньої вітки. Під перші дві-три секції приводу для забезпечення плавного переходу до риштаків укладують опори (дерев’яні бруси) з поступовим зменшенням висоти установки. Для запобігання похилому положенню постава такі ж бруси, повинні бути під секціями (з одного їх. боку) і при розміщенні аґреґату в просіці або бермі. Завершивши монтаж, в редуктор і турбомуфту заливають мастило, перевіряють наявність мастила в інших частинах конвеєра і випробовують його протягом 20...30 хв. (спочатку вхолосту, а потім під навантаженням). Експлуатація конвеєра потребує пильного контролю за станом ланцюгів, кріпленням риштаків, приводної і кінцевої станції. Тяговий орган періодично очищають, а деформовані скребки замінюють, оскільки вони викликають заклинювання нижньої вітки в напрямних. Якщо такі напрямні відсутні, ланцюг інколи піднімається над днище секцій і іде поверх вантажу (коли постав має ділянки з ввігнутим профілем). Цю несправність усувають шляхом підкладання під риштаки дерев’яних брусів. При зносі зірочок тяговий орган рухається ривками, внаслідок чого виникають додаткові динамічні навантаження. У конвеєра з круглоланковим ланцюгом причина зісковзування полягає у неправильному його збиранні. Послаблення натягу тягового органу приводить до погіршення зачеплення, а то й до повного просковзування зірочок. Редуктор і турбомуфта повинні 129

діяти без стуку, течі, підвищених люфті в і зазорів, а також мати достатню кількість мастила і не перегріватися. Витрати на експлуатацію скребкових конвеєрів складаються із зарплати обслуговуючого персоналу, амортизаційних відрахувань, із вартості матеріалів і електроенергії. Основна частка витрат припадає на заробітну плату.

3.15.4. Загальна оцінка ПЕРЕВАГИ. Скребкові конвеєри призначені для роботи у тяжких умовах, вони міцні, прості у обслуговуванні, та допускають швидко змінювати довжину. НЕДОЛІКИ. Значна енергоємність, малий строк служби ланцюгів і риштаків, невелика довжина конвеєрів. ГАЛУЗЬ ЗАСТОСУВАННЯ. В основному - це машини привибійного транспорту, їх застосовують для транспортування вугілля вздовж лави, а також при проведенні горизонтальних та похилих виробок. УДОСКОНАЛЕННЯ іде шляхом зміни розмірів та параметрів машин, збільшення продуктивності і довжини. У найближчий час необхідно створити конвеєри, продуктивність яких у півтора рази перевищать існуючу - головним чином за рахунок зростання швидкості руху тягового органу.

Контрольні запитання і завдання 1. Що ви знаєте про призначення, історію розвитку і сучасний стан скребкових конвеєрів? 2. По яких признаках класифікують скребкові конвеєри? 3. Опишіть призначення перевантажувачів і їхні функціональні особливості. 4. Охарактеризуйте складові частини скребкових конвеєрів. 5. Чим відрізняються конвеєри для рудних шахт? 6. Що ви знаєте про особливості конструкції перевантажувачів? 130

7. Які основні вимоги пред’являють до монтажу .і експлуатації конвеєрів? 8. Назвіть переваги, недоліки і галузь застосування скребкових конвеєрів. 9. По яких найголовніших напрямках буде здійснюватись удосконалення скребкових конвеєрів?

3.16. ПЛАСТИНЧАСТІ І ВІБРАЦІЙНІ КОНВЕЄРИ, КОНВЕЄРНІ ПОЇЗДИ 3.16.1. Призначення і класифікація. Пластинчасті конвеєри призначені для переміщення гірничої маси на поверхні, в криволінійних горизонтальних виробках і при великих кутах нахилу, а також для транспортування грубозернистих і абразивних вантажів. Конвеєри підрозділяють: за застосуванням – на підземні і загального призначення, за особливостями конструкції – на гнучкі і прямолінійні, за кількістю приводів – на одно - і багатоприводні, за кількістю ланцюгів – на одно - і дволанцюгові. Конвеєри з одним ланцюгом діють у криволінійних горизонтальних виробках, а з двома – при кутах нахилу до 35°. Продуктивність установок досягає 750 т/год, ширина робочого органу – 800 мм, швидкість руху – 1,46 м/с (табл. 3.21). Таблиця 3.21.

Основні типи і параметри пластинчастих конвеєрів Тип ПУ50 ПНС5 П65М П80

Приймальна здатність, м3/г 8,3 4,5/6,3 8,3/7,5 8,3/12,6

Швидкість руху Лінійна густина ПродуктивПотужність робочого органу, робочого органу, ність, т/г двигуна, кВт м /с кг/м 500 1,46 44 40 250*/350* 0,72/1,06 154 83 310/570 0,77/1,17 67 185 500/750 1,08/1,20 106 192

* При β = 35°. 131

Існуючі типи конвеєрів – П, ПУ, і ПН застосовують для переміщення вантажів відповідно по таких виробках: магістральних, криволінійних, горизонтальних, ділянкових і крутопохилих. Цифри у позначенні конвеєра, для прикладу ПН-65, відображують тип і ширину його несучого полотна: П – пластинчастий, Н – похилий, ширина – 65 см. Установки типу П дозволяють транспортувати устаткування масою 0,5...0,6 т, що розташовують на спеціальних ділянках робочого органу. При необхідності конвеєр забезпечують додатковими приводами, кількість яких залежить від продуктивності, характеристики траси і довжини транспортування. Пластинчастим конвеєрам властива висока металомісткість. Лінійна густина їхнього несучого полотна змінюється у широких межах і досягає 154 кг/м. Гнучкі пластинчасті перевантажувачі ПП-1, використовувані у комплексі з прохідницькими комбайнами під час проведення горизонтальних криволінійних виробок, при υ = 1,32 м/с і лінійній густини робочого органу mл = 41кг/м мають продуктивність 200 т/г. Їхня довжина становить 40...70 м, а допустимий радіус вигину в горизонтальній і вертикальній площинах дорівнює відповідно 20 і 50 м. Перевантажувач ПП-1 дає можливість розміщувати під стрілкою партію із 18–20 великовантажних вагонеток. Вібраційні конвеєри найчастіше застосовують для переміщення руди. Вони постійно знаходяться і працюють під шаром підірваної руди, тому їхня конструкція повинна бути простою, міцною і надійною. Продуктивність таких конвеєрів становить 450 т/год, довжина вантажонесучого органу – 9,5 м, а потужність двигуна – 20кВг. Конвеєрні поїзди призначені для транспортування грубозернистих (великогрудкових), абразивних вантажів по розгалуженій трасі з невеликими радіусами заокруглення (20...25м). Продуктивність цих поїздів залежить від швидкості руху і досягає 1000 т/г.

132

3.16.2. Складові частини Пластинчастий конвеєр (рис. 3.56) складається із рами 5, приводної 1, проміжної 3 і кінцевої 6 станцій, робочого органу 4 і перехідного містка 2.

Рис. 3.56. Пластинчастий конвеєр

Рама являє собою розбірну металоконструкцію, що включає прямолінійні, поворотні і перехідні секції, які служать опорою для роликових пластин несучого полотна. Вузли з’єднань забезпечують поворот однієї прямолінійної секції відносно іншої у вертикальній і горизонтальній площинах. Як напрямні використовуються кутки, швелери, рейки і двотаврові профілі. Широкого розповсюдження набули куткові елементи, оскільки вони мають найменшу масу. Приводна і кінцева станції конструктивно аналогічні станціям скребкової установки. Конвеєри великої довжини (вище 1200 м) для переміщення робочої і холостої віток мають проміжні станції, найчастіше гусеничного типу (з вертикальним входом кулаків у зачіплювання з горизонтальними ланками ланцюга). Робочий орган конвеєра являє собою один або два ланцюга з прикріпленими до них пластинами, частина яких забезпечена ходовими роликами. Ланцюги – круглоланкові або пластинчасті. Несуче полотно із штампованих металевих лінійних і роликових пластин має борти і ребра жорсткості. За формою поперечного перерізу пластини розподіляються на прямокутні, заокруглені, трапецієподібні. Останні знайшли найбільшого застосування, оскільки вони прості у виготовленні і зручні для кріплення ходових опор. Перехідний місток конвеєра монтується над ставнею. Він служить для переходу людей з одного його боку на інший. Вібраційний конвеєр (рис. 3.57) складається із жолоба 1, 133

противаги 2, неврівноваженого вала 3, електродвигуна 4 і ремінної передачі 5.

Рис. 3.57. Вібраційний конвеєр

Конвеєрний поїзд включає окремі секції (довжиною 100... 400 м), які переміщуються проміжними приводами по стаціонарних напрямних. Секції, виконані із відрізків звичайної стрічки, пластинчастого полотна або вантажонесучого жолоба, закріплені на окремих візках. Напрямні замикаються в горизонтальній або вертикальній площині. Траса може бути складною. У місцях розгалуження є переводи, керовані дистанційно. Як проміжні приводи служать лінійні електродвигуни і двигуни із штовхаючими кулаками або відстань між ними менша, ніж довжина окремої секції, перемінне вмикання їх дозволяє передавати кожну таку секцію від одного привода до іншого. Пластинчасті конвеєри використовують на горизонтальних і криволінійних трасах, а також у виробках з кутом нахилу, більшим 18°, вібраційні – при транспортуванні насипного матеріалу до рудоспуску; а пластинчасті поїзди - для переміщення грубозернистого (великогрудкового) і абразивних вантажів на криволінійних і розгалужених горизонтальних магістралях.

3.16.3. Загальна оцінка ПЕРЕВАГИ. Пластинчасті конвеєри міцні за конструкцією, можуть діяти у виробках з криволінійною трасою, допускають 134

установку проміжних приводів і дозволяють транспортувати на своєму несучому органі устаткування, грубозернисті (великогрудкові) і абразивні вантажі. Вібраційні конвеєри здатні працювати під великим шаром насипного матеріалу (руди), перемішувати грубозернисту (великогрудкову) і абразивну гірничу масу. Конвеєрні поїзди придатні для переміщування вантажів по розгалуженій трасі з викривленням в горизонтальній і вертикальній площинах при незначних радіусах заокруглень. НЕДОЛІКИ. Пластинчасті установки характеризуються великою металомісткістю і складною конструкцією, мають малий строк служби несучого полотна. ГАЛУЗЬ ЗАСТОСУВАННЯ. Пластинчасті конвеєри використовуються на горизонтальних і криволінійних трасах, а також у виробках з кутом нахилу більшим 18°, вібраційні - при транспортуванні насипного матеріалу до рудоспуску, а пластинчасті поїзди - для переміщення грубозернистих (великогрудкових) і абразивних вантажів на криволінійних і розгалужених горизонтальних магістралей. УДОСКОНАЛЕННЯ направлено на зменшення металомісткості конструкцій і створення машин, більш надійних в роботі.

Контрольні запитання і завдання 1. Яке призначення мають пластинчасті конвеєри, вібраційні установки і конвеєрні поїзди? 2. Перерахуйте і коротко охарактеризуйте складові частини пластинчастих конвеєрів. 3. Які основні особливості мають монтаж і експлуатація пластинчастих конвеєрів? 4. Назвіть переваги, недоліки, галузь застосування і шляхи удосконалення транспортних засобів.

135

МОДУЛЬ ЧЕТВЕРТИЙ ТРАНСПОРТНІ СХЕМИ І ПРОЦЕСИ

Знати: загальні відомості, історію розвитку, класифікацію, галузь застосування, переваги, недоліки та шляхи удосконалення схем поверхневого та підземного транспорту. Уміти: читати, вибирати та обґрунтовувати для конкретних гірничих умов схему шахтного транспорту.

Короткі методичні вказівки Усвідомити призначення, класифікацію, технологію переміщення вантажів в різних гірничих умовах на поверхні та у підземних виробках. Особливо увагу приділити технології переміщення вантажу в вузлах сполучення виробок (підземних станціях); перевагам та недолікам при застосуванні на підземних станціях різних транспортних засобів.

Зміст четвертого модуля 4. Технологічні схеми і процеси рудникового транспорту 4.1. Переміщення вантажу на поверхні шахти 4.1.1. Технологічні схеми транспорту 4.1.2. Процеси переміщення вантажу 4.2. Технологічні схеми і процеси підземного транспорту 4.2.1. Схеми підземного транспорту 4.2.2. Процеси переміщення вантажу по підземним виробкам 4.2.3. Напрямки подальшого удосконалення техніки і вантажів Контрольні запитання і завдання

2

4. ТЕХНОЛОГІЧНІ СХЕМИ І ПРОЦЕСИ РУДНИКОВОГО ТРАНСПОРТУ 4.1. ПЕРЕМІЩЕННЯ ВАНТАЖУ НА ПОВЕРХНІ ШАХТИ 4.1.1. Технологічні схеми транспорту Технологічний комплекс поверхні шахти включає два основних комплекси - головний, призначений для прийому із шахти корисної копалини, первинної обробки і передачі його на збагачувальну фабрику чи безпосередньо споживачу, і допоміжний, призначений для прийому, збереженню і передачі в шахту матеріалів і устаткування, а також прийому видаваної на поверхню породи і передачі її у відвал. Структура головного комплексу визначається фізикохімічними властивостями корисної копалини і вимогами з боку споживача, структура допоміжного - характером потрібних шахті матеріалів і устаткування. Основними видами транспорту на головному комплексі є самопливний і конвеєрний. Їх компонування ведуть по висотній, горизонтальній і змішаній схемах. Велика розмаїтість властивостей корисних копалин і технічних вимог споживачів викликає різноманіття схем технологічних комплексів. Основою для створення технологічного комплексу поверхні шахти є застосування конвеєрного транспорту на головному комплексі і вагонеткового - на допоміжному. Схеми і засоби транспорту на поверхні шахти значною мірою визначаються розподілом функцій між скіповими і клітьовими піднімальними установками. Найбільший ефект (мінімальне число транспортних засобів і компактність комплексу) досягається при обмеженні функцій клітьового підйому. При видачі породи клітьовим підйомом (рис.4.1) вагонетка 3

2 по шляхах 3 самокатом надходить на штовхач 11, який по горизонтальній галереї подає її для розвантаження в перекидач 10. З бункера 13 живильник 14 подає породу у вагонетку 15 і канатною установкою 16 доставляє на відвал 17. Порожні вагонетки канатним штовхачем 12 переміщаються по поверхневій галереї. Потім вони самокатом по рейкових шляхах надходять на компенсатор висоти 5 і заштовхувачами 6 подаються в кліті стволу 1. У тому випадку, коли клітьовим підйомом у вагонетках видало корисну копалину, вони розвантажуються в перекидачі 4 і через вугільний бункер 7 живильником 8 і конвеєром 9 передається в залізничний бункер.

Рис.4.1. Схема транспорту на поверхні шахти при клітьовому підйомі: 1 – клітьовий ствол; 2 - вагонетка; 3 – рейковий шлях; 4,10 - перекидачі; 5 - компенсатор висоти; 6 – заштовхувачі; 7-бункер; 8, 14 - живильники; 9 - стрічковий конвеєр; 11,12 — штовхачі; 13 - породний бункер; 15- вагонетка; 16 – канатна установка; 17 - породний відвал.

При скіповому підйомі (рис. 4.2) корисна копалина скіпом 1 видається по стволу і надходить у бункер 2. Живильник 3 подає вантаж на конвеєри 4, 5. Завантаження осередків залізничного бункера 7 відбуваються човниковим конвеєром 6. Живильниками 8 гірська маса подається в залізничні вагони 9, що перемішаються під час завантаження канатною установкою 10. У тому випадку, коли залізничні бункери повністю заповнені, а вагони відсутні, конвеєром 11 вугілля подається на скреперний склад 14. Скреперна установка 12 розподіляє корисну копалину по всій площі складу. 4

Розвантаження складу ведеться через яму. Живильником 13 вугілля подається на конвеєр 15 і через бункер 16 живильником 17 в автосамоскид 18. Видана скіпом 1 порода через бункер 19 живильником 20 подається в автосамоскид.

Рис. 4.2. Схема транспорту на поверхні шахта при скіповому підйомі: 1- скіп; 2- вугільний бункер; 3,8,13,17,20 - живильники; 4,5,6,11,15- конвеєри; 7 -залізничний бункер; 9 - вагон; 10- лебідка; 12 - скреперна установка; 14 - скреперний склад; 16- бункер; 18, 21 - автосамоскиди; 19 - породний бункер.

4.1.2. Процеси переміщення вантажу При будівництві шахт (підземних споруд) розрізняють два періоди: перший - спорудження стволів, другий — проведення горизонтальних і похилих виробок. У ці періоди основними вантажами є насипні матеріали (порода), які переміщують до місця їхнього складування (у відвал) відповідно до генерального плану поверхні шахти. Транспорт на поверхні здійснює: перевезення породи у відвал; доставку на склад і із складу до ствола шахти допоміжних матеріалів і устаткування; прийняття із шахти порожніх посудин, демонтованого устаткування, металобрухту та ін. Транспортні засоби на поверхні повинні забезпечити безперебійну роботу підйомів, особливо у другий період, коли видається значний об'єм породи і у шахту доставляється велика кількість різних матеріалів та устаткування. Вантажі (матеріали та устаткування) із заводіввиготовлювачів на шахтний склад вантажі доставляються 5

залізничним і автомобільним транспортом, тракторами. Перевезення вантажів виконується в контейнерах і пакетах. При відносно невеликих відстанях транспортування для перевезення допоміжних вантажів широко застосовуються автомобільний транспорт і трактори з причепами на пневмоколесах. Доставлені вантажі розвантажують і складають за допомогою кранів різної конструкції. Перевантаження і передача до ствола здійснюються електроталями, козловими кранами та іншим підйомно-транспортним устаткуванням. Доцільним способом транспортування породи вважається той, який в конкретних умовах відповідає високому рівню продуктивності й надійності, забезпечує мінімальні витрати, дозволяє використовувати один і той же вид транспорту на всіх стадіях будівництва і експлуатації шахт. Досвід роботи показав, що в перший період перевагу слід віддавати автосамоскидам, які мають порівняно з іншими засобами необмежену продуктивність. Найпростішим за будовою і організацією робіт є транспорт при спорудженні ствола із застосуванням прохідницького копра, коли прийом і передача гірничої маси здійснюється на розвантажувальних площадках за допомогою породного жолоба та іншого устаткування. Вантажі коліях подають у ствол з нижньої приймальної площадки, яку утрамбовують або покривають залізобетонними плитами. На верхній площадці, що служить для розвантажування бадді, встановлюють один або два металевих жолоби. При безкопровому способі спорудження ствола (рис.4.3) вантажі по вертикальній виробці переміщують підйомною машиною 5. Породу із бадді 3 розвантажують на площадці 2, звідти вона надходить в скіп 1, а потім за допомогою двокінцевої відкатки 7 по ходку 4 — в бункер 6 і автосамоскид 8. При будівництві метрополітенів біля копра (рис. 4.4) влаштовують бункер 3 для піднімання породи баддями 2, склад тюбінгів та інших матеріалів 6, оснащений двоконсольним козловим краном 1. Породу і бетонну суміш переміщують автосамоскидами 4, а названі вище матеріали — клітями 5. Вантажі, які піднімають на поверхню скіпами чи конвеєрами, надходять в приймальні бункери малої чи великої 6

місткості. Останні, розраховані на 20...30 хв. роботи підйомних засобів, дозволяють згладити нерівномірність подачі вантажів.

Рис.4.3. Розміщення транспортних засобів при спорудженні ствола

Рис.4.4. Розміщення транспортних засобів при спорудженні метрополітену

7

На рис.4.5 показана схема розташування транспортних засобів у надшахтній будові вертикального скіпового підйому 1. Із породного 2 або вугільного 11 бункерів вантаж за допомогою коливних живильників 3 по лотках 10 надходить на стрічкові конвеєри 4 або 9. Сторонні предмети подають у лійки 8, а потім у автосамоскиди 6. Залізничні вагони 7 навантажують з використанням конвеєра 5.

Рис.4.5. Розміщення транспортних засобів у надшахтній будові скіпового підйому

Якщо вантаж піднімають клітями, на поверхні влаштовують горизонтальні приймальні площадки. З цією метою в межах шахтної площадки настилають рейкові колії для прийому і обміну навантажених вагонеток на порожні, встановлюють устаткування для їхнього розвантажування, монтують засоби для переміщення матеріалів. Як приклад на рис.4.6 показана схема верхньої приймально-відправної площадки з переставними платформами, коли клітьовий підйом виконує всі допоміжні функції, включаючи видачу навантажених вагонеток.

8

Рис. 4.6. Розміщення транспортних засобів у надшахтній будові клітьового підйому з переставними платформами

Роботи здійснюють таким чином. На початку циклу обміну на стопорі 4 знаходиться порожня вагонетка. В кліть 5 її подають за допомогою штовхачів 2 і 3. Навантажену вагонетку, що вийшла із кліті, переміщують штовхачем 6 до стопора 7 на платформі 8, яку разом з цією вагонеткою установлюють проти колії перекидача 13. Після цього навантажену вагонетку просувають до стопора 12 штовхачем 11 і, якщо перекидач вільний, направляють у нього. Порожню вагонетку штовхачем 14 подають на платформу 1, яку при розвантажуванні чергової вагонетки просувають до кліті, і цикл повторюється. Вагонетки з матеріалом і устаткуванням, що вийшли із кліті, проходять через платформу 8 на дільницю нагромадження, оснащену стропом 9 і штовхачем 10. Аналогічно навантажені вагонетки, призначені для подачі в кліть, нагромаджують з лівого боку і при необхідності подають на дільницю, яку обслуговує штовхач 10. Розчеплення составів здійснюють авторозчеплювачем 15. При подачі на поверхню тільки насипних вантажів застосовують схеми з перекидачами (рис.4.7). Останні розміщують праворуч і ліворуч від кліті. У початковому положенні в перекидачі 3 знаходиться порожня вагонетка, яку висовують звідси штовхачем 4 і направляють у кліть 1 штовхачем 2. Одночасно навантажена вагонетка, що знаходиться в кліті, переходить на лівий перекидач, який потім переміщують у бік для розвантажування гірничої маси над приймальним бункером. Перекидання і повернення котючого перекидача відбуваються автоматично. Цикл може бути повторений, 9

Рис.4.7. Розміщення транспортних засобів у надшахтній будові клітьового підйому з котючими перекидувачами

але вагонетки з вантажем будуть виштовхуватись лівим штовхачем на правий перекидач. Для розвантаження породи на поверхні, як правило, застосовують бічні перекидачі і кільцеві схеми відкатки з самокатним або примусовим рухом вагонеток. Очищення вагонеток здійснюється електричними вібраторами. Накопичення порожніх і навантажених вагонеток при самокатному русі проводиться на тупикових коліях, що прилягають до колій кільцевої відкатки. При проведенні тунелів метрополітену і колектора на поверхні будують естакади з комбінованою схемою транспортування вантажів—самокатною чи примусовою (рис. 4.8). У першому випадку рейкові колії мають профіль з уклоном, що дозволяє навантаженим вагонеткам рухатись самостійно, у другому — такі колії прокладають без уклону, і порожні вагонетки переміщують по них штовхачем верхньої дії. Навантажена вагонетка, яка самокатом надійшла із кліті 3 на перекидач 2, за допомогою поперечного візка 1 подається на компенсатор висоти 7, а потім візком 6 і штовхачем 5—у кліть. Сюди ж вона може бути подана і пристроєм 4. Вантажі (породу та ін.) до місця складування найчастіше перевозять автосамоскидами і канатними дорогами. Застосовують також конвеєри, канатні і гідравлічні установки. На поверхні 10

Рис. 4.8. Розміщення транспортних засобів на поверхні при спорудженні тунелів метрополітену і колектора

шахти, що будується, основними видами внутрішнього транспорту є автомобілі і підвісні канатні дороги, а зовнішнього — автомобільний і залізничний транспорт. Автосамоскиди доцільно використовувати при невеликих вантажопотоках і малих відстанях транспортування. Під час спорудження колекторів і метрополітенів або протягом першого періоду будівництва шахт і рудників, число працюючих одночасно транспортних одиниць залежить від кількості породи, що видається, довжини шляху до місця складування і вантажопідйомності машин. Звичайно працюють два-три автосамоскиди, які завантажуються за допомогою похилих жолобів, встановлених на копрі. Застосування підвісної канатної дороги, (рис. 4.9) дозволяє обійтися без рейкових колій, критих галерей і проміжних бункерів.

Рис.4.9. Переміщення породи у відвал підвісною канатною дорогою

Вагонетки 7 завантажують через жолоб 2, що знаходиться на приймальній площадці 3 копра 1, і пересовують тяговим канатом 6 11

по розташованих на опорах 5 несучих канатах 4. Щоб відвал 9 мав секторну форму, установлюють поворотну 8 і кінцеву 10 пересувну станції. Останню при необхідності переміщують по рейковій колії 11. При використанні локомотивів (рис. 4.10) на території будівельної площадки укладають вузькоколійні дороги 5 з роз'їздом біля ствола 1 (пункт навантаження 2). Вагонетки 3 з породою завдяки локомотиву 4 рухаються до бункера 8, звідки породу скіпом 7 транспортують у відвал 6 за допомогою відкатки кінцевим канатом 9. Породу, до місця складування подають й іншими, засобами, зокрема конвеєрами, рейковим, залізничним і гідравлічним транспортом.

Рис. 4.10.Переміщення породи у відвал по рейкових коліях

Розрізняють відвали індивідуальні, призначені тільки для однієї шахти, і центральні — для групи шахт. Залежно від форми відсипки розрізняють плоскі, хребтові й конічні відвали. Найбільше поширення одержали відвали (терикони), на які порода транспортується у вагонетках або скіпах по рейкових коліях за допомогою лебідок і канатів. Але такі відвали мають ряд істотних 12

недоліків: низький рівень механізації і висока трудомісткість робіт по пересуванню розвантажувальних пристроїв і нарощуванню рейкових колій, недостатня місткість, схильність складованої породи до самозаймання, забруднення повітря і небезпека вибуху. Перспективними вважаються плоскі відвали, розташовані на відстані не менше 500 м від будов загального призначення, їх доцільно утворювати там, де є природні складки місцевості (яри, балки), відпрацьовані кар'єри та інші земельні ділянки, непридатні для сільськогосподарських робіт. Породу переміщують у відвал за допомогою автомобільного транспорту, рідше — залізничного і конвеєрного транспорту і підвісних канатних доріг. Формування плоских відвалів здійснюють бульдозерами і екскаваторами. Основним видом транспорту при утворенні плоских відвалів можна вважати автомобільний. Він характеризується маневреністю, надійністю (оскільки в транспортуванні бере участь велика кількість автосамоскидів), може перевозити великогрудкову породу. Автомобільний транспорт найбільш ефективний при відстані перевозу до 4 км. Відвал з конвеєрними пристроями хоча й відрізняється високою продуктивністю, але має складне механічне устаткування. Породу переміщують конвеєрами прямої подачі з пристроями, причому останні в міру збільшення відвалу нарощуються. Відвал з рейковим транспортом простий за будовою, однак відзначається низькою продуктивністю і малою надійністю, особливо в зимовий період. Гірничу масу із бункера подають до розвантажувальної ферми скіпом за допомогою лебідки і канату. Для обладнання місця складування залізничним транспортом використовують пристрої (відвалоутворювачі, колієпересувачі), якими вирівнюють поверхню відвалу і пересувають рейкові колії. Такий варіант доцільний при будівництві кількох великих підземних споруд. Відвал з гідравлічним транспортом влаштовують у штучному заглибленні, для чого зводять дамбу і греблю. Найбільше поширення одержали відвали (терикони), на які порода транспортується у вагонетках або скіпах по рейкових коліях за допомогою лебідок і канатів. Але такі відвали мають ряд істотних недоліків: низький рівень механізації і висока 13

трудомісткість робіт по пересуванню розвантажувальних пристроїв і нарощуванню рейкових колій, недостатня місткість, схильність складованої породи до самозаймання, забруднення повітря і небезпека вибуху. На поверхні будують також склади для корисних копалин, наприклад скреперні (рис.4.11) і грейферні (рис.4.12). Вугілля (руду) в першому випадку транспортують на склад конвеєром прямої подачі 1, а згодом через тічку 3 — у штабель 4. Звідти вугілля скрепером 5 скреперної установки 6 розподіляють по складу. При розвантажуванні склади вугілля заштовхують у яму 7, а звідти стрічковим конвеєром 2 подають у залізничні вагони 8. На грейферний склад 2 хребтової форми (див. рис. 4.12) грейфером 1 гірничу масу транспортують із первинного штабеля 3, куди вугілля (руду) переміщують за допомогою конвеєра 7 з розвантажувальним візком 6, самохідного штабелера 5 і поворотного мостового конвеєра 4.

Рис.4.11. Розміщення транспортних засобів на скреперному складі

Рис. 4.12. Розміщення транспортних засобів на грейферному складі

14

Устаткування приймальних пристроїв підйомів, засобів для переміщення породи у відвал, навантаження корисних копалин на зовнішній транспорт та інші механізми розташовують за висотою, змішаною або горизонтальною схемами. Перша доцільна при відносно нескладних транспортних засобах, які не потребують збільшення висоти будівлі понад певну норму (не більше 50 м). Устаткування розташовують послідовно у спадному порядку в межах одного об'єкту, що дозволяє знизити не тільки капітальні, а й експлуатаційні витрати. При горизонтальній схемі вантаж транспортують конвеєрними установками, при змішаній — механізми розташовують у двох блоках, сполучених між собою естакадою. Вантажі в середині цих блоків переміщуються під дією сили ваги, а з одного в другий — конвеєрами. Якщо для реалізації горизонтальної схеми необхідна велика кількість конвеєрів, то при змішаній їхня кількість значно скорочується, але висоту будівель і споруд треба збільшувати. Об'єкти, що будують на поверхні, розташовують зонами: фасадна, виробнича і тилова. Така компоновка забезпечує раціональне використання транспорту, виключає злиття і перетин вантажопотоків, поліпшує систему укладки комунікацій. Відвали, склади і відстійники, групують у тиловій .зоні, яка знаходиться з підвітряного боку стосовно решти території. Це має особливе значення для жилого масиву. Відстань між будівлями приймають у межах норм протипожежної безпеки. Транспортний зв'язок між виробничими цехами здійснюється по автомобільних шляхах і вузькоколійці.

Контрольні запитання і завдання 1 Опишіть транспорт на поверхні шахти з скіповими підйомами. 2 Опишіть транспорт на поверхні шахти з клітьовими підйомами. 3 Опишіть транспорт у надшахтній будові: - при скіповому підйому; - при клітьовому підйому; 15

- при спорудженні тунелів. 4 Опишіть транспорт на складі: - скреперному; - грейферному.

4.2. ТЕХНОЛОГІЧНІ СХЕМИ І ПРОЦЕСИ ПІДЗЕМНОГО ТРАНСПОРТУ 4.2.1. Схеми підземного транспорту Підземний транспорт - найбільш складна складова частина внутрішнього транспорту. В період експлуатації гірничих підприємств транспорт є одним з основних технологічних процесів, від чіткої організації якого залежить діяльність очисних і підготовчих вибоїв. При експлуатації шахт продовжуються роботи по спорудженню підземних виробок, але ж основні вантажі надходять із очисних виробок і їх переміщення відбувається за складною системою взаємопов'язаних транспортних ланок, розташованих у підземних виробках гірничого підприємства. Багатоланковий транспорт працює в умовах значної газонебезпеки, вологості, запиленості, а також підвищеній температурі особливо при розбиранні глибоких обріїв. Усі ці гірничотехнічні і виробничі умови визначають основні вимоги до транспортних схем і засобів підземного транспорту в цілому: - технічні - забезпечення безперебійної роботи очисних і підготовчих вибоїв при високій концентрації гірничих робіт і росту вантажопотоків; надійна робота транспортних засобів при переміщенні основних і допоміжних вантажів; максимальна однотипність застосовуваних прогресивних видів і типів транспортного устаткування; широке впровадження гірничих і механізованих бункерів; - організаційні - взаємозв'язок усіх процесів (навантаження, транспортування, розвантаження) при переміщенні основних і допоміжних вантажів; 16

- економічні - забезпечення високої продуктивності праці на підземному транспорті; мінімальні капітальні й експлуатаційні витрати; - гірничотехнічні - узгодження технологічних транспортних схем з гірничо-геологічними умовами, схемами і параметрами розкриття, підготовки, системами розробки і провітрювання; - ергономічні - забезпечення простоти керування транспортними машинами й устаткуванням, комфортні умови експлуатації. Підземний транспорт містить три транспортні комплекси: дільничний, магістральний і комплекс приствольного двору. Дільничний - поєднує транспортні засоби і спеціальне устаткування, призначене для переміщення вантажів від очисних і підготовчих вибоїв до основних магістральних виробок, а також у зворотному напрямку — різних допоміжних матеріалів, устаткування й в обох напрямках - людей. Магістральний транспорт обслуговує усі вантажопотоки по магістральних виробках і зв'язує дільничний комплекс із комплексом приствольного двору. Транспортний комплекс приствольного двору призначений для прийому і відправлення усіх вантажів, що надходять у шахту і із неї. Підземному транспорту властиві ряд характерних рис, що відрізняють його від інших систем промислового транспорту. До їхнього числа відноситься скрутність робочого простору, де необхідно розміщати і забезпечувати надійне функціонування засобів транспорту. Найбільш характерним прикладом є очисний вибій малопотужних пластів (0,5 - 0,6 м), де, крім очисного комбайна і секцій механізованої кріпи, розміщається скребковий конвеєр, що забезпечує доставку зруйнованої комбайном корисних копалин. Скрутність робочого простору визначає вимогу до зниження габаритів гірничих транспортних машин, зокрема, висоти постава вибійних скребкових конвеєрів. Характерною рисою підземного транспорту є також розгалуженість транспортних магістралей, що змінюють згодом свої параметри: довжину, топологію і т. п. Розміри шахтного поля, в основному, визначають довжину 17

транспортних магістралей, хоча на це часто впливає схема розкриття, місце закладення, спосіб підготовки, ступінь концентрації гірничих робіт і інше. Спосіб підготовки шахтного поля визначає топологію гірничих транспортних виробок. Цей фактор звичайно є основним визначальним розходження схем підземного транспорту. Система розробки (суцільна, стовпова, комбінована) впливає на вибір видів і параметрів застосовуваних транспортних засобів. Великий вплив на схеми транспорту, особливо допоміжного, роблять довжина лави і перетин виробок, а також їхнє добове посування і вид механізації. Схеми підземного транспорту підрозділяються на безступінчасті і східчасті. Під безступінчастою розуміють таку схему, яка забезпечує безперервність транспортування основного вантажопотоку від навантажувального пункту очисного вибою до приствольного двору без зміни основного виду засобів транспорту (конвеєрна доставка, локомотивна відкатка). Для безступінчастої схеми основними різновидами є: - схеми з транспортуванням корисної копалини від очисного вибою до приствольного двору, а при похилому стволі - до поверхні, конвеєрним транспортом (суцільна конвеєризація); - схеми з транспортуванням корисної копалини від очисного вибою до приствольного двору локомотивним транспортом. До східчастих схем підземного транспорту відносять: - схеми з транспортуванням основного вантажопотоку від очисного вибою по ярусних і магістральних відкаточних виробках локомотивним транспортом, а по похилих виробках (уклони, бремсберґи) - конвеєрним транспортом; - схеми з транспортуванням від очисного вибою по ярусним горизонтальним і похилим транспортним виробкам конвеєрами, а по магістральним - локомотивною відкаткою; - схеми з транспортуванням корисної копалини по ярусних виробках - конвеєрами з перепуском на магістральні виробки, які обладнані локомотивним транспортом. 18

На практиці часто прибігають до спрощеного зображення схем транспорту. На таких технологічних схемах, виконуваних звичайно без дотримання масштабу, інформація приводиться тільки у відношенні транспортних засобів. Причому прийнято, щоб інформація була найбільш повної і містила в будь-якому випадку тип транспортної машини, розрахункову продуктивність і довжину транспортування. Для епюр рейкових шляхів, що містять разминовки, указують місткість разминовок. При наявності на схемі транспорту гірничих чи механізованих бункерів обмовляють їхню місткість у м3. На шахтах найчастіше складають неповні схеми транспорту, що відбивають не весь технологічний комплекс транспортних робіт на шахті, а лише транспортний процес на окремій ділянці. На шахтах України розробляють пласти з горизонтальним, похилим і крутим заляганням. При розробці горизонтальних вугільних пластів шахтне поле звичайно розкривають вертикальними стволами. На шахтах найчастіше застосовують панельну підготовку і систему розробки довгими стовпами. Панелі при цьому звичайно мають два крила. Вантажі з одиночних чи спарених лав надходять в один приствольний двір. На шахтах з горизонтальним заляганням пластів, як правило, знаходить застосування комбінована конвеєрно-локомотивна схема транспорту (рис. 4. 13). У дільничному транспортному комплексі для доставки вантажів використовується конвеєрний транспорт: скребкові конвеєри в очисних вибоях і стрічкові конвеєри зі скребковими перевантажувачами на дільничних штреках. При веденні очисних робіт спареними лавами вугілля з обох лав (лави 1 і 2) доставляється забійними скребковими конвеєрами 1 на один дільничний збірний штрек, обладнаний одним чи декількома послідовно встановленими стрічковими конвеєрами для транспортування корисних копалин до панельного штреку. При застосуванні в очисних вибоях високопродуктивних комплексів відпрацювання виїмкового стовпа ведеться одиночною лавою (лава 3). Переміщення вагонеток, які знаходяться під наван 19

Рис. 4.13. Технологічна схема транспорту виймальної панелі при розробці горизонтального пласту : 1 - забійний скребковий конвеєр; 2 - скребковий перевантажувач; 3 - дільничний стрічковий конвеєр; 4 - механізований бункер; 5 - штовхач; 6 - монорельсова дорога; 7 - локомотив.

таженням відбувається за допомогою штовхача 5. Переміщення допоміжних вантажів ведеться монорельсовою дорогою 6. При розробці положистих і похилих пластів, що характерно майже для усіх вугільних басейнів країни, виникає необхідність спорудження похилих виробок найчастіше великої довжини. Складність роботи підземного транспорту, приводить до безупинного росту кількості і довжини виробок збільшенню розгалуженості транспортних систем і обсягу перевезень основних і допоміжних вантажів. Конвеєризація горизонтальних і похилих дільничних і магістральних транспортних виробок дозволила успішно вирішити проблему доставки вугілля (гірської маси), але одночасно з цим ускладнилися системи допоміжного транспорту і перевезення людей. Трудові витрати на доставку допоміжних вантажів на конвеєризованих шахтах складають 30-35% трудомісткості робіт на підземному транспорті в цілому. 20

Рис. 4.14. Технологічна схема дільничного транспорту при обробці пласта довгими стовпами по простяганню: 1 - скребковий конвеєр; 2 - скребковий перевантажувач; 3 - дільничний стрічковий конвеєр; 4 - піднімальні машини; 5 - підвісна монорельсова дорога; 6 - бремсберґовий стрічковий конвеєр; 7 – гірничий бункер; 8 – штовхач; 9 – локомотив.

Конвеєризація горизонтальних і похилих дільничних і магістральних транспортних виробок дозволила успішно вирішити проблему доставки вугілля (гірської маси), але одночасно з цим ускладнилися системи допоміжного транспорту і перевезення людей. Трудові витрати на доставку допоміжних вантажів на конвеєризованих шахтах складають 30-35% трудомісткості робіт на підземному транспорті в цілому. На рис.4.14 приведена технологічна схема підземного транспорту при відпрацьовуванні по простяганню шарів потужністю 0,5...2,5 з кутом падіння до 18°. Спосіб підготовки прийнятий панельний, система розробки довгими стовпами по простяганню. Транспорт корисної копалини уздовж лави здійснюється скребковими конвеєрами 1. З урахуванням раціональних розмірів 21

панелі по простяганню на дільничних штреках, довжина яких не перевищує 1500 м, доцільне використання стрічкових конвеєрів 3. Слід зазначити, що з метою полегшення процесу транспортування матеріалу уздовж лави ярусні конвеєрні штреки розташовані завжди нижче відповідних ярусних вентиляційних штреків. Стрічкові конвеєри 3, встановлені на ярусних штреках, доставляють корисну копалину до капітальної похилої виробки, чи бремсберґа (похила), які при розробці пологих (до 18°) пластів обладнують стаціонарними стрічковими конвеєрами 6. У штреках використовують легкі і середні локомотиви 9, а по похилих виробках – канатну відкатку 4. У розглянутих умовах при панельному способі підготовки пологого пласта допоміжний транспорт по головному відкаточному штреку забезпечується локомотивною відкаткою 10. Для даного вантажопотоку по панельних похилих виробках використовують канатну відкатку 4. При цьому матеріали, устаткування і т. п. доставляють на відповідні штреки по допоміжному бремсберґу чи похилу, що сполучається зі штреками за допомогою заїздів. Люди транспортуються до місця роботи по людському бремсберґу. Заїзди на штреки в цьому випадку відсутні, а люди, виходячи з вагонеток безпосередньо на похилій виробці, переходять на штрек обхідною виробкою. Для транспорту матеріалів і устаткування на ділянці використовують ярусний вентиляційний штрек, обладнаний локомотивним транспортом. Для допоміжного транспорту по ярусному конвеєрному штреку раціональним є використання підвісних монорельсових доріг 5. Технологічна схема підземного транспорту при відпрацюванні по повстанню пластів потужністю 0,7...1,4м і кутом падіння до 10° приведена на рис. 4. 15. Схема підготовки прийнята погоризонтна, система розробки – довгими стовпами за підняттям (падінням). Розробка крутопохилих (36°...55°) і крутих (понад 55°) пластів здійснюється в районі Центрального Донбасу. За кордоном такі пласти характерні для Прокопьєвсько-Киселівського району 22

Рис. 4.15. Технологічна схема транспорту при обробці пластів по повстанню (погоризонтальний спосіб підготовки): 1 - скребковий конвеєр; 2 - скребковий перевантажувач; 3 - стрічковий конвеєр; 4 - монорельсова дорога; 5 - механізований бункер; 6 - локомотив; 7 - штовхач.

Кузбасу, Кізеловського і Печорського вугільних басейнів Росії, великий обсяг видобутку на крутих пластах здійснюється у Німеччині. При веденні гірничих робіт практично повсюдно використовують поверховий спосіб підготовки шахтного полю. Характерною рисою гірничотехнічних умов при цьому є одночасне розкриття і розробка великого числа шарів-до 10, а в деяких випадках і більше. Розкриття шахтного полю, як правило, здійснюється вертикальними стволами і поверховими квершлагами. При цьому поверхи відпрацьовуються в спадному порядку. Як приклад на рис. 4.16 приведена схема транспорту на відкаточному горизонті при розробці 4-х вугільних пластів. По кожному з цих пластів пройдені пластові штреки, у яких прокладений одноколійний рейковий шлях. На пласті № 1 розробляються дві лави і по одній лаві розташовано на інших трьох пластах. Уздовж очисних вибоїв зруйноване вугілля рухається самопливом. 23

Рис. 4.16. Технологічна схема транспорту при розробці крутоспадних шарів: 1 - маневрова лебідка; 2 - локомотив; 3 - скіповий ствол; 4 - клітьовий ствол.

Під лавою обладнаються переносні навантажувальні пункти, з терміном служби 4...5 доби, на яких відбувається завантаження вагонеток, що доставляються звичайно 8...10-тонними електровозами 2 в приствольний двір. На лежачих вище вентиляційних горизонтах, на яких створюється більш складний пило-газовий режим, найбільш часто використовуються легкі акумуляторні електровози у виконанні РВ чи інерційні локомотиви-гіровози.

4.2.2. Процеси переміщення вантажу по підземним виробкам Процеси підземного транспорту. В період будівництва і експлуатації шахти, враховуючи гірничо-геологічні і гірничотехнічні фактори, установлюють транспортні засоби при проведені виробок. Підземний транспорт поділяють на призабійний, магістральний і транспорт у вузлах сполучення виробок. У ролі 24

першого із них широке розповсюдження одержав рейковий транспорт. Для виконання маневрових робіт, зв’язаних з обміном вагонеток і составів, служать симетричні роз'їзди 3 і двосторонні накладні з'їзди 6 і 9 (рис. 4. 17). В усіх цих схемах гірничу масу подають в одиночні вагонетки 2 за допомогою навантажувальних машин 1, 5 і 8, а переміщення составів до забою проводять локомотивами 4. Найбільші простої навантажувальних машин, зумовлені витратами часу на обмін вагонеток, й пов'язані з цим найнижчі темпи проходки при застосуванні симетричних роз'їздів (рис. 4.17,а). Збільшення швидкості проведення виробок досягають завдяки застосуванню буферних пристроїв 10 і самохідних візків 7 (рис. 4.17, б, в). Буферні пристрої дозволяють поряд з навантажувальною машиною одночасно розміщувати дві вагонетки. Як тільки одна з них заповнюється породою, жолоб переставляють до іншої, а навантажену замінюють порожньою. Щоб скоротити витрати часу, використовують самохідні візки.

Рис.4.17. Схема привибійного транспорту при проходженні одноколійних виробок із застосуванням симетричної розминовки (а) та двосторонніх накладних з'їздів (б, в).

25

Зменшення простоїв на обмінно-маневрових операціях при навантаженні гірничої маси в привибійній частині виробки досягається також за рахунок підвищення рівня механізації цих процесів, та застосування скребкових конвеєрів і перевантажувачів. Останні успішно діють у прямо- і криволінійних (з радіусом заокруглення більше 10 м), одно- і двоколійних виробках. Якщо проводяться неширокі виробки за допомогою навантажувальних машин, перевантажувачі встановлюються на рейкову колію або підвішуються над нею. Партію вагонеток подають електровозом під ферму горизонтальної частини перевантажувача і в міру навантаження пересувають їх маневровим візком. В ролі привибійного транспорту використовують також навантажувально-транспортні машини, самохідні вагонетки, скреперні і гідравлічні установки, а при проведенні виробок з великою площею перерізу—автосамоскиди і прохідницькі комплекси (щити). При будівництві сучасних великих шахт (рудників) вантажі транспортують: по магістральних горизонтальних виробках — локомотивами (як правило), по похилих — конвеєрами, канатними і гідравлічними установками, а по виробках великої продуктивності й малої довжини — конвеєрами. Відповідно до основних техніко-економічних напрямків розвитку шахтного транспорту і залежно від гірничо-геологічних умов застосовують різні його види. Для розробки пологих і похилих, пластів використовують: в ділянкових горизонтальних і пологих виробках з кутом нахилу 16...18° — конвеєри, в виробках з кутом нахилу більш 18°—конвеєри або скіпові підйоми, у головних горизонтальних виробках — конвеєри або локомотиви. Для розробки крутих пластів застосовують: в ділянкових горизонтальних виробках — конвеєри, в печах і гезенках — самотечійні установки, у вертикальних міжгоризонтних виробках — спіральні спуски, у штреках і квершлаґах на горизонті приствольного двору — конвеєри і локомотиви. Як транспортні машини широкого розповсюдження набули електровози і стрічкові конвеєри, а для механізації допоміжних робіт, зокрема для доставки людей, матеріалів і устаткування, часто використовують підвісні монорейкові дороги. 26

Все більше застосування знаходять спеціальні транспортні засоби (бункерні поїзди, самохідні вагонетки, думпери та ін.), завдяки яким можна полегшити і прискорити навантаження і розвантаження гірничої маси, зменшити довжину і масу рухомого складу. Часто потрібно передавати вантаж з одного виду транспорту на інший, що веде до необхідності організації підземних станцій (приствольних дворів, приймально-відправних площадок, навантажувальних і перевантажувальних пунктів). У вузлі сполучення вертикальних і горизонтальних виробок (рис. 4.18) вагонетку 1 розвантажують через перекидач 2, а її вміст конвеєром 3 подають у бункер 4 малої місткості. Скіп 6, опускаючись, натискує на педалі і тягами 7 повертає (відкриває) секторний затвор 5. Розсипаний при цьому дріб'язок із спеціального бункера 8 транспортують вагонеткою 9 на рівень приствольного двору.

Рис.4.18. Розміщення транспортних засобів у вузлі сполучення вертикальної і горизонтальної виробок вугільних шахт з бункером малої місткості

27

Якщо біля ствола розміщений бункер великої місткості (рис. 4.19), роботи проводяться таким чином. Гірнича маса із перекидача 1 надходить у бункер 3 і дозатор 6, які перекриваються затворами 5, 7. Вантаж із дозатора переміщується у скіп 9 після того, як останній натиснув на затвор 8 і висунувся лоток 7. Рівень насипного матеріалу в бункері контролюється датчиками 2, 4.

Рис. 4.19. Розміщення транспортних засобів у вузлі сполучення вертикальної і горизонтальної виробок вугільних шахт з бункером великої місткості

На рис.4.20. показана схема вузла сполучення горизонтальної і похилої виробок, де передача вантажу здійснюється в такій послідовності. Вагонетку 2 з глухим кузовом розвантажують за допомогою перекидача 1. Гірнича маса надходить в приймальний бункер 3, а з нього коливним живильником 4 передається на бремсберґовий стрічковий конвеєр 5. Вагонетки 4 з відкидними днищами (рис.4.21) розвантажують над приймальним бункером 3, для чого використовують спеціальні розвантажувальні криві 5. Потім гірничу масу коливним живильником 2 подають на стрічковий конвеєр 1. 28

Рис. 4.20. Розміщення транспортних засобів у вузлі сполучення горизонтальної і похилої виробок при перевантаженні гірничої маси із вагонеток з глухими кузовами на конвеєр

Рис.4.21. Розміщення транспортних засобів у вузлі сполучення горизонтальної і похилої виробок при перевантаженні гірничої маси із вагонеток з відкидними днищами на конвеєр

29

Підземні станції служать також для формування составів різного призначення, приймання людей, устаткування і матеріалів. У найбільш повній мірі ці функції виконують приствольні двори (рис. 4.22). Електровоз з спеціалізованим составом прибуває на основну вітку двору скіпового підйому 2. Розвантажують вугілля і породу відповідно над ямами 1 і 3. Вагонетки з матеріалами переміщують локомотивом по обгінному шляху на вхідний бік вітки клітьового підйому 5. після чого канатним штовхачем 8 їх підтягують до дозувальних стопорів 7. Потім вони поступають до аґреґата 6 для обміну в клітях 5. Порожні вагонетки через перехресний з'їзд 4 доставляють для формування в состави. На ділянку їх подають по обгінному шляху клітьового стволу.

Рис. 4.22. Розміщення транспортних засобів у приствольному дворі

При спорудженні тунелів і метрополітенів також влаштовують підземні станції. Звичайно вони мають дві колії: по одній перевозять породу, по другій — людей, матеріали і устаткування. Таким чином, у межах підприємства, утворюється система підземного транспорту. Вона включає схему колійного розвитку і різне устаткування на шляху слідування всіх видів вантажу в прямому напрямі (від підготовчих вибоїв до місця видачі на поверхню) і в зворотному. На шахтах (рудниках) системи підземного транспорту розподіляють: • на порівняно прості (для крутих пластів); • системи, що займають проміжне положення (для горизонтальних пластів); • найбільш складні (для пологих і похилих пластів). 30

Особливість складних систем — ступінчастість і значна розгалуженість виробок, по яких перевозяться вантажі. Вибір транспортних машин при будівництві, проводиться таким чином, щоб можна було використовувати прогресивну технологію основних робіт в період експлуатації шахти (рудника). Береться також до уваги, що транспортні засоби системи працюють разом.

Рис.4.23. Система підземного транспорту

Наприклад, розглянемо транспортну систему, яка функціонує при підготовці пологих пластів (рис. 4.23). Гірничу масу із прохідницьких вибоїв перемішують у вагонетках локомотивом 1 по горизонтальних виробках. Розвантажують состав над ямою 2 стаціонарної підземної станції. Насипний матеріал надходить у бункер, а далі по конвеєру 10 похилої виробки і конвеєру 4 виробки горизонту приствольного двору — до скіпового стволу. Для допоміжних вантажів використовують канатний транспорт 9. Вагонетки на приймально-відправних площадках пересувають за допомогою штовханів 8, 11. Людей перевозять локомотивами 1 і 7 (відповідно по відкаточному горизонту і виробці горизонту приствольного двору), а також лебідками 3 (по 31

похилій виробці). Насипні вантажі розвантажують над ямою 5. Вагонетки в кліті подають заштовхувачами 6. Із викладеного випливає, що сучасний шахтний транспорт— складна технологічна система, яка потребує багатьох машин і механізмів. Останні, розрізняються будовою і принципом дії. У доставці гірничої маси і матеріалів від вибоїв підготовчих виробок до стволів бере участь різноманітне устаткування, причому на шляху руху вантажу відбувається, як правило, передача його з одного виду транспорту на інший.

4.2.3. Напрямки подальшого удосконалення техніки і вантажів Транспортування вугілля від очисних вибоїв по горизонтальних і похилих виробках виймальної дільниці повинно здійснюватися, як правило, стрічковими конвеєрами. Тільки з непрямолінійних виробках, де було б потрібно встановлення більше трьох стрічкових конвеєрів, можуть застосовуватися пластинчасті конвеєри, що вигинаються. Застосування одноланцюгових, а також дволанцюгових скребкових конвеєрів, що вигинаються, для транспортування вугілля від лави по горизонтальних і похилих виробках не допускається. Застосування дволанцюгових розбірних і спеціальних кутових скребкових конвеєрів допускається тільки в просіках, печах і збійках загальною довжиною до 120-150 м. Для забезпечення навантаження вугілля на несучий орган конвеєра без розсипання його на ґрунт необхідно щоб приймальна здатність конвеєра була не меншою максимального хвилинного вантажопотоку, який надходить на цей конвеєр. Транспортне устаткування, що розміщується під лавою, повинно забезпечувати швидке і не трудомістке скорочення (подовження) конвеєрної лінії услід за посуванням очисного вибою. Ці вимоги задовольняється обладнанням вузлів сполучення лави з конвеєрною виробкою: а) телескопічними комплексами; 32

б) насувними перевантажувачами. Застосування спеціальних кутових і дволанцюгових скребкових конвеєрів для перевантаження вугілля з лави на транспортну конвеєрну лінію допускається в наступних випадках: а) при наявності ціликів, що залишаються між лавою і транспортною виробкою; б) на дільницях з непрямолінійними конвеєрними виробками, обладнаними конвеєрами, що згинаються (пластинчатими або спеціальними); в) на дільницях з важкими гірничотехнічними умовами, де експлуатація телескопічних комплексів або насувних перевантажувачів ускладнена. Найбільш характерними для схем конвеєрного транспорту є пункти перевантаження вугілля з конвеєрних ліній, що транспортують вугілля від лави на збірну (звичайно похилу) конвеєрну лінію. Основними технологічними вимогами, що висуваються до таких перевантажувальних пунктів, є : а) забезпечення прийому без розсипання на ґрунт максимальних хвилинних вантажопотоків вугілля, що надходять на збірну конвеєрну лінію; б) забезпечення безперебійної роботи очисних вибоїв у періоди відносно короткочасних зупинок збірних конвеєрів; в) забезпечення роботи системи в періоди (інколи – тривалі в часі), коли з лави або конвеєрного штреку надходять невеликі обсяги вугілля (гірничої маси), але робота збірного конвеєра недоцільна (бо вона буде близькою до роботи вхолосту). Навантажувальні пункти в місцях сполучення конвеєрних ліній від лав зі збірними конвеєрними лініями, з точки зору забезпечення прийому максимальних хвилинних вантажопотоків, що надходять на збірний конвеєр з двох або більше лав, можуть бути двох видів: з прямим перевантаженням (безбункерні) і з вирівнюючими (осереднювальними, або, радше, накопичувальними) бункерами. Пункти з прямим навантажуванням повинні бути прийняті в тих випадках, коли сумарне значення максимальних хвилинних 33

вантажопотоків, що надходять з двох або більше лав, не буде перевищувати приймальної здатності збірного конвеєра. Якщо сумарний максимальний хвилинний вантажопотік з двох або більше лав перевищує приймальну здатність збірного конвеєра, необхідно пункти перевантаження вугілля на збірну конвеєрну лінію обладнати вирівнюючими (осереднюючими, накопичувальними) ємностями у вигляді гірничих бункерів або бункер-конвеєрів. У схемах конвеєризації транспорту вугілля, що рекомендуються для тих шахт, де гірничотехнічні умови дозволяють обладнати ґезенк між горизонтальними і похилими конвеєризованими виробками, його доцільно використати для створення акумулюючого гірничого бункера. На діючих шахтах, де конвеєрні (панельні або капітальні) похилі виробки примикають безпосередньо до головних горизонтальних виробок, транспорт вугілля від виймальних дільниць до пристволового двору здійснюється в більшості випадків за допомогою електровозної відкатки. Однак на ряді вітчизняних і зарубіжних шахт як магістральний транспорт знаходить застосування більш прогресивний конвеєрний транспорт. Особливо ефективне його використання при високих навантаженнях на магістральні виробки і порівняно невеликому віддаленні виймальних дільниць від пристволового двору. Вид магістрального транспорту повинен установлюватися на основі техніко-економічного порівняння варіантів конвеєрного та електровозного транспорту з урахуванням конкретних гірничотехнічних умов кожної шахти. При роботі на крилі шахти двох і більше виймальних дільниць із високопродуктивними лавами (понад 1000-1500 т/добу) потрібно віддавати перевагу застосуванню конвеєрного магістрального транспорту. З метою ліквідації ступневості на транспорті на всіх передавальних міжгоризонтних похилих виробках, що є на шахтах, необхідно застосовувати конвеєрну доставку вугілля. У схемах транспорту передбачається два варіанти вузла сполучення похилої виробки виймальної дільниці з головним штреком: навантажувальний пункт при магістральному 34

електровозному транспорті і перевантажувальний пункт при магістральному конвеєрному транспорті. Для забезпечення безперебійної роботи очисних вибоїв у періоди відсутності порожняка на навантажувальному пункті при електровозній відкатці по головному штреку або нетривалих зупинках магістральної конвеєрної лінії на головному штреку ці пункти повинні мати акумулюючі ємності, як правило, у вигляді гірничих (камер) або механізованих (бункер-конвеєрів) бункерів. Механізовані бункери рекомендується застосовувати при розробці горизонтальних і слабопохилих (з кутом нахилу до 6°) пластів вугілля, а також пластів антрациту (із кутами падіння до 18°). При відсутності механізованих бункерів, тимчасово, як акумулюючі ємності допускається застосувати порожні вагонетки. Величину ємності акумулюючого бункера в пункті сполучення конвеєрної лінії виймальної дільниці з магістральною конвеєрною лінією, на основному горизонті шахти потрібно приймати з розрахунку розміщення не менше середнього півгодинного видобутку всіх лав дільниці (при магістральній лінії, що складається з одного і двох конвеєрних поставів) або не менше середнього 45-хвилинного видобутку всіх лав дільниці (при магістральній лінії, що складається з трьох і більше конвеєрних поставів). Розмір порожнякової і вантажної гілок навантажувального пункту, обладнаного гірничим або механізованим бункером, що має місткість, рівну і більшу нормативної місткості, повинен забезпечити розміщення не менше 1,2 порожнього і навантаженого составів вагонеток. При бункері, що має місткість менше нормативної, розміри кожної гілки навантажувального пункту повинні бути збільшені з урахуванням розміщення і переміщення додаткового запасу порожніх вагонеток. Місткість додаткових порожніх вагонеток повинна бути не меншою, ніж різниця між нормативною місткістю бункера, що вимагається і фактичною. Розміри порожнякової гілки навантажувального пункту, для якого акумулююча ємність прийнята у вигляді запасу порожніх вагонеток, повинні забезпечувати одночасне розміщення 35

нормативного запасу вагонеток і одного обмінного составу вагонеток, що перевозиться електровозом при кожному рейсі. Довжина вантажної гілки повинна бути не меншою за довжину порожнякової гілки. На навантажувальних пунктах для виконання операцій, пов'язаних з навантаженням вагонеток, рекомендується застосовувати або автоматизовані навантажувальні комплекси, або дистанційно керовані електричні, або електрогідравлічні штовхачі і пристрої для запобігання розсипання вугілля між вагонетками. При завантаженні вугілля у вагонетки безпосередньо з конвеєра продуктивність устаткування навантажувального пункту повинна забезпечувати приймання максимального хвилинного вантажопотоку, що надходить з конвеєра. Штовхачі повинні забезпечувати пересування найбільшої кількості навантажених і порожніх вагонеток, які можуть одночасно знаходитися на навантажувальному пункті. При недостатньому тяговому зусиллі одного штовхача допускається послідовне встановлення двох штовхачів. Для випуску вугілля з гірничих бункерів потрібно передбачати встановлення живильників, продуктивність яких повинна бути не меншою експлуатаційної продуктивності конвеєра, що подає вугілля в бункер. Обмін составів вагонеток на вантажному пункті, як правило, повинен здійснюватися магістральними електровозами. Розвантаження вугілля з бункера на похилий конвеєр повинне здійснюватися за допомогою живильника. Це дає можливість при наявності вугілля в бункері створити рівномірне навантаження конвеєра по всій його довжині. У зв'язку з цим за величину експлуатаційної продуктивності конвеєра потрібно приймати продуктивність, на яку настроюється підбункерний живильник. Однак установлена продуктивність живильника не повинна бути вище приймальної здатності похилого конвеєра. Допустима довжина похилого конвеєра визначається безпосередньо за його заводськими характеристиками в залежності від годинної (технічної) продуктивності конвеєра (рівної прийнятій продуктивності завантажуючого живильника) і кута нахилу конвеєра. 36

Відкатка вугілля від лав по поверхових або ярусних штреках повинна, як правило, здійснюватися важкими електровозами зі зчіпною вагою не менше 140 кН. Застосування електровозів меншої зчіпної ваги можна допускати лише у випадку, коли по гірничотехнічних умовах неможливо використання важких електровозів або коли по виробках транспортується вугілля з однієї лави з продуктивністю менше за 800-1000 т на добу. Для перевезення вугілля рекомендується застосовувати секційні вагонетки з донним розвантаженням або вагонетки з відкидними днищами. Поверхові і ярусні штреки, по яких здійснюється електровозний транспорт вугілля з очисних вибоїв до похилої конвеєризованої виробки, як правило, повинні мати двоколійний рейковий шлях із застосуванням рейок масою не менше за 33 кг/п. м (Р33 або Р38) на дерев'яних, що просічені антисептиками, або залізобетонних шпалах. Рейкові шляхи повинні бути забаластовані. Для обслуговування напівстаціонарних конвеєрних ліній (монтаж і демонтаж конвеєрів, а також профілактичний ремонт конвеєрів і виробок) як допоміжний транспорт на конвеєризованих виробках рекомендується застосовувати: а) монорейкові дороги з канатною тягою (6ДМК, МГЛ і ін. або з підвісними дизелевозом ДМВ-5) – на ярусних конвеєрних штреках і на похилих конвеєрних просіках або печах довжиною 1000-1500 м; б) локомотивну відкатку за допомогою вибухобезпечних акумуляторних електровозів (5АРВ, АРВ7) і дизелевозів (Д-5, Д-8) або монорейкові дороги з підвісними дизелевозом (ДМВ-5) – на поверхових конвеєрних штреках довжиною понад 1000-1500 м. Доставку матеріалів і обладнання, необхідних для обслуговування конвеєрних ліній у похилих виробках, рекомендується здійснювати за допомогою монорейкової дороги в конвеєрній виробці або за допомогою допоміжних засобів транспорту, що обладнуються в паралельних допоміжних похилих виробках. У горизонтальних виробках дільниці, по яких здійснюється перевезення основної кількості матеріалів і обладнання, для 37

обслуговування очисних вибоїв (вентиляційні і відкаточні штреки) надалі до створення нових більш ефективних засобів допоміжного транспорту (наприклад, самохідних вагонеток, безрейкових тягачів з вантажними платформами) рекомендується з метою скорочення витрат на переобладнання транспорту після закінчення прохідницьких робіт конвеєрні лінії для транспорту вугілля з підготовчих вибоїв встановлювати на конвеєрних штреках і застосовувати такі типи конвеєрів, які необхідні при експлуатації очисних вибоїв. При проведенні спарених ярусних штреків одна конвеєрна лінія повинна транспортувати вугілля з двох підготовчих вибоїв (конвеєрного і вентиляційного штреків). Доставка вугілля з підготовчих вибоїв і навантажування його на стрічковий конвеєр може здійснюватися скребковими конвеєрами або прохідницькими перевантажувачами. Як привибійні конвеєри рекомендується застосовувати одноланцюгові скребкові конвеєри типу С-53 і СПП-1 (кутовий) або дволанцюговий типу СР-70А. Кутовий конвеєр СПП-1 потрібно застосовувати при необхідності доставки вугілля від підготовчого вибою по двох розташованих під кутом виробках (штреку або просіку до печі або збійки). При відсутності кутового конвеєра на цих виробках можуть бути встановлені два конвеєри С-53 або СР-70А. Електровозний транспорт вугілля і гірничої маси з підготовчих вибоїв доцільно застосовувати в наступних випадках: 1. Коли за умовами експлуатації очисних вибоїв у виробці, яку проходять по вугіллю, передбачається укладання рейкового шляху і здійснення передачі вугілля з підготовчого вибою на паралельну конвеєризовану виробку викликає великі труднощі. 2. Коли проходка виробок здійснюється змішаним вибоєм і подача гірничої маси в потік вугілля з очисних вибоїв не допускається. У цьому випадку при проведенні спарених ярусних штреків електровозну відкатку гірничої маси потрібно передбачати по вентиляційній виробці, в якій при експлуатації очисного вибою застосовують вантажолюдські монорейкові дороги або локомотивну відкатку за допомогою вибухобезпечних 38

акумуляторних електровозів і дизелевозів. Для транспорту матеріалів і обладнання по похилих виробках виймальної дільниці надалі до створення нових більш ефективних засобів допоміжного транспорту рекомендується застосовувати при кутах нахилу: а) до 5° - надґрунтову канатну дорогу (ДКН), монорейкові дороги з канатною тягою (6ДМК, МГЛ та ін.) або з підвісними дизелевозом (ДМВ-5); б) від 6 до 12° - однокінцеву канатну відкатку вагонеток, монорейкові дороги з канатною тягою (6ДМК, МГЛ і ін.) або з підвісними дизелевозом (ДМВ-5); в) понад 12° - однокінцеву канатну відкатку вагонеток або монорейкову дорогу (6ДМК). У вузлах сполучення допоміжних похилих виробок з горизонтальними виробками обладнуються приймально-відправні майданчики, а при необхідності і перевантажувальні пункти. Перевезення людей по похилих виробках виймальних дільниць можна здійснювати моноканатними пасажирськими дорогами з підвісними сидіннями, монорейковими вантажолюдськими дорогами, вантажолюдськими конвеєрами, однокінцевими канатними відкатками з составами людських вагонеток. Доцільний вид транспорту людей установлюється в залежності від конкретних гірничотехнічних умов і економічної ефективності. Для перевезення людей по горизонтальних виробках доцільно використати електровозну відкатку або монорейкові вантажолюдські дороги, призначені для транспорту допоміжних вантажів. Надалі при освоєнні самохідного безрейкового транспорту перевезення людей по горизонтальних і похилих виробках виймальних дільниць може здійснюватися за допомогою вантажолюдських самохідних вагонеток.

Контрольні запитання і завдання 1.

Назвіть основні способи транспортування при будівництві і експлуатації шахт з пологим і похилим заляганням пластів, з 39

2. 3. 4.

5. 6.

крутими пластами. Транспортні процеси при проходженні виробок. Транспортні процеси у вузлах сполучення виробок. Прогресивна техніка і технологія переміщення вантажу: - від очисних вибоїв; - на перевантажувальних пунктах; - від підготовчих вибоїв. Засоби механізації допоміжного транспорту. Перерахуйте основні напрямки удосконалення транспортних схем і засобів механізації підземного транспорту.

40

МОДУЛЬ П`ЯТИЙ ВИБІР І ОБГРУНТУВАННЯ ЗАСОБІВ ПЕРЕМІЩЕННЯ ВАНТАЖУ

Знати: методи вибору транспортних машин; зміст та послідовність розрахунків основних параметрів транспортних засобів. Уміти: оцінювати фізичні процеси, які виникають у вузлах і елементах машин; та визначати параметри засобів переміщення вантажів.

Короткі методичні вказівки Усвідомити гірничо-геологічні та виробничі умови, у яких будуть застосовуватися відповідні засоби переміщення вантажу. Коротко дати їх оцінку і на базі цих висновків проводять розрахунки параметрів машин (продуктивність, сила тяги, потужність двигуна). Розрахунки проводять аналітичним, графічним методами та на ЕОМ.

Зміст п'ятого модуля 5. Вибір і обґрунтування засобів переміщення вантажу 5.1. Загальні відомості 5.1.1. Критерії вибору 5.1.2. Методи вибору 5.2. Засоби перервної дії 5.2.1. Локомотиви 5.2.2. Канатні установки 5.2.3. Самохідні установки 5.2.4. Скреперні установки 5.3. Засоби безперервної дії 5.3.1. Стрічкові конвеєри 5.3.2. Скребкові конвеєри 5.3.3. Пластинчасті і вібраційні конвеєри, конвеєрні поїзди 5.3.4. Підвісні канатні і монорейкові дороги 5.3.5. Вибір і забезпечення високої продуктивності прохідницьких комплексів і щитів Контрольні запитання і завдання

2

5. ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ ЗАСОБІВ ПЕРЕМІЩЕННЯ ВАНТАЖУ 5.1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ 5.1.1. Критерії вибору Механічне устаткування підземного транспорту характеризується великою різноманітністю використовуваних видів транспорту і типів машин. Це пов'язано з різними гірничогеологічними умовами розроблюваних родовищ, різнотипністю застосовуваних систем розробки і підготовки, різними масштабами видобувних робіт, а також неоднаковими властивостями переміщуваних вантажів. Велика різноманітність транспортних машин, що експлуатують на одній і тій же шахті, приводить до різного їх поєднання. Тому один із основних напрямків подальшого удосконалення транспорту полягає у застосуванні способів виявлення систем розробки і підготовки, при яких забезпечуються найбільш економічні схеми підземного транспорту. Технологічна схема підземного транспорту визначається головним чином засобами транспорту, що використовуються на окремих ланках і їхніх стиках. При цьому вибір виду транспорту для кожної ланки залежить не тільки від гірничотехнічних умов, але й від економічності застосування транспортних засобів у певних умовах. Необхідно відзначити, що часто який-небудь вид транспорту, найбільш вигідний на одній ділянці, може виявитись менш економічним на аналогічній ділянці тієї ж шахти при поєднанні з іншими видами транспорту. Тому для встановлення оптимальної технологічної системи підземного транспорту всієї шахти з врахуванням її особливостей не можна обмежуватись вибором найбільш вигідного виду транспорту для кожної ланки окремо. Необхідно розглядати транспортні засоби в їхніх взаємодіях і стосовно до конкретних гірничотехнічних умов. Для 3

розв'язування такого роду складних задач існують ефективні методи, які дозволяють вибирати із великої кількості порівнюваних варіантів економічно найвигіднішу технологічну схему підземного транспорту . Для складання аналізу варіантів використовуються такі вихідні дані: схема транспортних виробок шахти, перелік доцільних видів транспорту для цих виробок і економічні показники, що характеризують всі порівнювані види транспорту в розглядуваних конкретних умовах. При встановленні найбільш вигідної технологічної схеми підземного транспорту для заданих гірничотехнічних умов шахти за основний економічний критерій оптимальності можуть бути прийняті експлуатаційні витрати на транспортування. Експлуатаційні витрати для кожної окремої ланки визначаються чотирма елементами—витратами на заробітну плату, амортизацію транспортного устаткування, матеріали і електроенергію. При цьому оптимальною вважається така технологічна схема підземного транспорту, при якій сумарні експлуатаційні витрати по всім транспортним ланкам шахти найменші.

5.1.2. Методи вибору При виборі транспортних машин спочатку збирають первинну інформацію (дані про виробки, по яких буде переміщуватись вантаж, їхнє призначення, довжину і кут нахилу, а також інші відомості, в тому числі й техніко-економічні показники). Після цього за єдиною методикою розраховують пропускну здатність основних технологічних ланок і встановлюють для них можливі варіанти схем, способів і засобів перевезень. Особливу увагу звертають на правильність вибору основних параметрів устаткування, тому що вони в значній мірі зумовлюють ефективність роботи транспортної системи в цілому. Вибір машин за продуктивністю і вартістю нерідко здійснюється за допомогою найпростіших обчислювальних засобів. Застосовуються також метод графів, графічний метод і математичне програмування. 4

Найпростіші обчислювальні засоби і метод графів використовуються при виборі нескладних систем, коли відстань переміщення матеріалів і вантажопотоки не змінюються по кожній з розглядуваних ланок технологічного процесу. Основна відмінність метода графів полягає в тому, що підсумовування транспортних витрат виконується на графі, чим досягаються зручність і наочність. Порядок виконання розрахунків такий: для кожної ланки визначають види транспорту і вартість перевезення вантажів, а потім сумарні витрати для всіх ділянок. Беруть оптимальні транспортні засоби, які забезпечують доставку вантажів з мінімальними витратами. Графічний метод доцільний тільки при виборі машин для ізольованих ланок. У літературі наводяться графіки ділянок, де раціонально застосовувати ті чи інші види транспортних установок. Однак навіть для порівняно простої схеми виробок вибір оптимального рішення являє собою багатоваріантну задачу, оскільки в одних і тих же умовах можна використовувати різні транспорті засоби. Математичне програмування ефективне при великій кількості варіантів і необхідності розглядати питання вибору в динаміці (зміна вартості транспортування залежно від довжини). При такому виборі використовується обчислювальна техніка. Треба відзначити, що в 70-і рр. сформувались два напрямки в розвитку обчислювальної техніки. Один привів до створення максимально доступних широкому колу споживачів відокремлених засобів індивідуального користування, часто сконструйованих з врахуванням специфіки конкретних предметних галузей,— персональних і професійних комп'ютерів. Персональні комп'ютери відрізняються малими розмірами, низькою вартістю, високою надійністю і простотою експлуатації. Другий напрямок дозволив створити великі обчислювальні ЕОМ. Навколо них концентруються значні групи користувачів, забезпечених індивідуальними засобами взаємодії з машиною - терміналами. В ЕОМ вводяться: схема транспортних виробок із зазначенням їхньої початкової і максимальної довжини; розміри вантажопотоку і темпи просування очисних та підготовчих виробок; види, типи і вартісні параметри транспортних засобів. 5

Крім того, вводяться такі обмежуючі умови: продуктивність окремих машин; технологічна доцільність поєднання різних установок; кут нахилу виробок; категорія шахти по газу та ін. Шляхом перебирання всіх можливих видів і типів устаткування для кожної ланки визначають мінімальні зведені витрати на переміщення вантажів. При цьому в пам'яті ЕОМ фіксуються ті машини, які відповідають найменшим витратам. Аналогічним шляхом виконуються операції й для шахти в цілому. Критерієм при остаточному виборі варіанту служать мінімальні зведені витрати на весь період роботи транспортної системи. Використання ЕОМ для вибору і визначення основних параметрів транспортних машин дозволяє автоматизувати складні розрахунки, підвищити точність і скоротити час на їхнє виконання. Для того щоб здійснити вибір за допомогою ЕОМ, необхідно розробити алгоритм і програми розрахунку транспортних засобів, які набули широкого розповсюдження при будівництві шахт (підземних споруд).

5.2. ЗАСОБИ ПЕРЕРВНОЇ ДІЇ 5.2.1. Локомотиви Щоб визначити типи і кількість машин та устаткування локомотивного транспорту, потрібних для шахти, необхідно скласти гірничотехнічне обґрунтування. Для цього збираються такі основні дані: категорія шахти (рудника) по пилу і газу, довжина транспортування, характеристика вагонеток, стан відкаточних виробок, план і профіль рейкових колій, змінна продуктивність пунктів завантаження. Вибір типу рейкових колій, розміщення яких зумовлюється площею перерізу гірничих виробок, проводиться згідно з правилами безпеки у вугільних і сланцевих шахтах — залежно від маси рухомого складу і вантажопотоку. Відповідно до норм технологічного проектування підземних споруд для магістральних виробок використовують рейки з лінійною густиною 33...38 кг/м, 6

для головних відкаточних виробок—24...33 кг/м, вентиляційних та інших допоміжних — 18...24 кг/м. Так, в основних відкаточних виробках, похилих стволах, бремсбергах і уклонах при використанні вагонеток місткістю до 2 м3 укладають рейки типу Р24, а при великих розмірах посудин — РЗЗ і Р38. Рейки Р18 настилають тільки в проміжних вентиляційних виробках. Вагонетки для перевезення насипних матеріалів вибирають з врахуванням вантажопотоку, довжини відкатки в тих чи інших виробках і площі їхнього перерізу, виду використовуваного транспорту, в тому числі й у стволі. На ново-проектованих і реконструйованих шахтах доставку гірничої маси доцільно проводити: у магістральних виробках— секційними поїздами з донним розвантажуванням, а із підготовчих забоїв — вагонетками типу ВДК. При підготовці нового горизонту допускається застосування посудин з глухим кузовом. Для конкретних умов оптимальні тип і вантажопідйомність вагонеток визначають за техніко-економічними розрахунками. Критерієм в даному випадку є мінімум зведених витрат на локомотивну відкатку, включаючи витрати на посудини і тягові засоби, устаткування навантажувальних і обмінних пунктів, спорудження і підтримку гірничих виробок (якщо площа їхньою перерізу обумовлюється видом транспорту) та ін. Тип локомотива вибирають із ряду машин, що випускає промисловість (див. табл. 3.3), керуючись нормами проектування, основними технічними напрямами розвитку галузі і діючими правилами безпеки на гірничо-видобувних підприємствах. Для негазових шахт приймають контактні електровози, а для решти— акумуляторні. У магістральних виробках з великим вантажопотоком використовують, як правило, важкі локомотиви, а на вентиляційних горизонтах (при виконанні допоміжних транспортних операцій) — машини середньої маси. Кількість локомотивів визначають із відношення потрібної змінної продуктивності до продуктивності одного із них або шляхом детального розрахунку, для чого попередньо знаходять масу поїзда, можливе число рейсів однієї машини за зміну та ін. 7

Розрахунок в основному зводиться до вибору типу локомотива, визначення маси состава і необхідної кількості машин. Якщо сила тяги F0 обмежується потужністю двигунів локомотива, максимальна маса состава, т, mc=F0 /[(ω0 ±ωi)g]-mл, (5.1) де ω0, ωi – питомі опори руху і від уклону, Н/кН; mл – маса локомотива, т. Коли ж сила тяги обумовлюється зчепленням коліс з рейками (F0 = 1 000 mлgΨ), то (5.2) mc=1000m'лΨ/(ω0±ωi)-mл. Тут m'л – зчіпна маса локомотива (маса, яка припадає на приводні скати), т. У зв'язку з тим що у підземних електровозів усі скати приводні, mл' = mл. Масу состава під час запуску з допустимим прискоренням ап = 0,03... 0,05 м/с2 при F0=l 000 mлgΨ знаходимо за формулою mc=(1000mлΨ/(ω0±ωi+108aп))-mл. (5.3) Коефіцієнт зчеплення Ψ залежно від стану рейкових колій береться рівним 0,07...0,24. Питомий опір ω0 = 6...12Н/кН. Він зменшується при збільшенні вантажопідйомності вагонетки. Слід мати на увазі, що підготовлений для переміщення поїзд повинен бути таким, щоб при гальмуванні він міг зупинитись, пройшовши віддаль не більшу нормативного гальмового шляху. Довжина останнього згідно з правилами безпеки для навантаженого состава не перевершує 40 м, а при перевезенні людей – 20 м. Гальмовий шлях обчислюється за формулою (5.4) lг=lп+lq, де lп; lq – відстані, пройдені поїздом під час підготовки гальм до дії і в період безпосереднього гальмування, м. При швидкості руху υ, м/с, гальмовий шлях lп= υ tг. (5.5) Тут tг – час підготовки гальм до дії, с. За даними Дніпропетровського гірничого університету, (5.6) tг=1,4+tх, де tх – час холостого ходу гальмової системи локомотива, с.

8

Значення tх вибирають залежно від типу гальм: наприклад, для колодкових гальм з пневматичним приводом tх=2с, а з ручним– tх = 3,5с. При постійній гальмовій силі Вг, Н, процес гальмування протікає рівноуповільнено і шлях lq можна знайти із рівняння (5.7) lq=υ2/(2aг). 2 Тут аг – гальмове уповільнення, м/с . Значення аг для поїзда, що рухається із швидкістю υ, визначається таким чином. Оскільки при гальмовому режимі сила тяги F0 = 0 i прикладена сила Вг, формула (2.48) прийме вигляд Вг =(mл+mс)g(ω0-ωi-108aг) . (5.8) Пробуксовка коліс (рух юзом) не спостерігається, якщо сила Вг не перевищує сили зчеплення коліс з рейками. При гальмуванні локомотива механічними гальмами сила (5.9) Вг =1000mгg Ψ, де mг – гальмова маса локомотива, яка припадає на колеса, оснащені гальмами, т. Оскільки на електровозі всі колеса забезпечені гальмами, mг=mл. Взявши Вг=1000mгgΨ і перетворивши рівняння (5.8) одержимо: (5.10) аг=(ω0-ωi+1000mлgΨ/(mл+mс))/108. Якщо гальмова сила перевищує силу зчеплення коліс з рейками, виникає рух юзом, тобто транспортна установка переміщується із застопореними колесами, що спричиняє посилений знос коліс і втрату керування електровозом. Якщо поїзд неможливо зупинити на гальмовому шляху tг, необхідно зменшити масу состава або обмежити швидкість руху шляхом переводу двигунів з паралельного на послідовне з'єднання або за допомогою періодичного відключення. Кількість вагонеток в составі z= mс/(m+m0), (5.11) де m, m0 – маси вантажу і порожньої вагонетки, т. Сила тяги Fн, для рухомого навантаженого состава Fн=(mл+z(m+m0))g(ω0-ωi), (5.12) а для порожнього – (5.13) Fп=(mл+zm0)g(ω0+ωi). 9

Визначивши силу тяги на один двигун за характеристикою, наведеною на рис. 5.1, знаходять швидкість руху поїздів з вантажем υн і без нього υп, а також силу струму при переміщенні составів Ін і Іп. Послідовність розв'язання задачі, що відповідає визначенню υн, υп, Ін, Іп на графіку (див. рис. 5.1), показана стрілками. Ці ж значення можна встановити і аналітичним шляхом: υн = a—bFн+сF2н—dF3н; υп = a—bFп+сF2п—dF3п; Ін = a1—b1υн+с1υ2п—d1υ3п; Іп = a1—b1 υп+с1υ2п—d1υ3п.

(5.14) (5.15) (5.16) (5.17)

Рис. 5.1. Характеристика тягового двигуна електровоза

10

У формулах (5.14..5.17) розрахункові коефіцієнти а, b, с, d, a1, b1, c1, d1 приймають залежно від типу локомотива і способу з'єднання двигунів. Оскільки із зміною профілю і траси колій швидкість підвищується або знижується (тобто не постійна), в подальших розрахунках беремо υсн=0,75υн; υсп=0,75υп. При довжині транспортування L, км, тривалість руху, хв, для навантаженого состава tн = 60L/ υсн, (5.18) а для порожнього — (5.19) tп = 60L/ υсп. Повний час рейсу, хв, Тр = tн + tп + tм, (5.20) де tм – тривалість маневрів на кінцевих пунктах, tм = 10...20 хв. Ефективна сила струму двигуна, А, за рейс становить Іеф = kд

(I

t + I Π2t Π

2 Η Η

)

Tp

.

(5.21)

Тут kд — коефіцієнт, що враховує допоміжний нагрів двигунів, під час маневрів, kд = 1,1...1,25. За умовами нагрівання тягових двигунів маса поїзда вважається допустимою у випадку Іеф ≤ Ітр, (5.22) де Ітр – сила струму при тривалому режимі роботи двигуна, А. Якщо відома сила струму при годинному режимі становить Іг, то Ітр = (0,4...0,45) Іг. (5.23) Кількість можливих рейсів одного локомотива за зміну (5.24) р = 60Т/Тр. Тут Τ — час його роботи, Τ = 5... 5,5 г. Необхідна кількість рейсів для вивозу вантажу з дільниць рн = Aзмkн/(zm), (5.25) де Азм – змінний вантажопотік; kн– коефіцієнт нерівномірності, kн=1,5...2. Якщо довжина відкатки перевищує 1 км, передбачається деяка кількість рейсів рл для перевезення людей. Тоді (5.26) рз = рн + рл. Тут рз – сумарна (загальна) кількість рейсів за зміну. 11

Потрібна кількість робочих локомотивів Лр, їхня розрахункова Пр і технічна Пт продуктивності (т·км) визначаються через такі залежності: Лр=рз/р, (5.27) Пр= AзмLkн/Лр, (5.28) Пт=pzmL. (5.29) Інвентарна кількість машин, яку потрібно придбати, Л0= Лрkін, (5.30) де kін – коефіцієнт інвентарності, що враховує машини, які знаходяться в резерві і на ремонті, kін = 1,15. Коефіцієнт використання локомотивів (5.31) К= Пр/Пт, Їхнє застосування (за продуктивністю) вважається задовільним, якщо Κ ≥ 0,75. Витрата енергії на один рейс контактного електровоза, кВт·год, Wpl = Uc (Ін tн + Іп tп)nдвkм/(60 · 1 000). (5.32) Тут Uс – напруга на шинах тягової підстанції, В; nдв – кількість двигунів локомотива; kм – коефіцієнт, що враховує витрати енергії під час маневрових операцій, kм=1,1...1,25. Витрата енергії на шинах підстанції за зміну, кВт·год, Wзм = Wpl рз / (ηпηм). (5.33) де ηп, ηм – ККД перетворювального пристрою і мережі. Питома витрата електроенергії, кВт·год/т, (5.34) Wп.в. = Wзм/Азм. Потужність тягової підстанції, кВт, (5.35) Nс = Uс(Ін + Іп)Л0nдвkод/1000. Тут kод – коефіцієнт одночасної роботи локомотивів, kод = 0,6...1. Середнє падіння напруги в тяговій мережі, В, ∆Uс= Ic (R0+r0Lд)Лд, (5.36) де Ic – середня сила струму електровоза в період сталого руху, А; R0 – сумарний опір живильного і відвідного кабелів, Ом; r0 – опір 1км мережі (контактного дроту і рейки), Ом/км; Lд – довжина тягової ділянки по один бік від підстанції, км; Лд – зведена кількість електровозів на ділянці. 12

Енергоємність акумуляторної батареї, A·г, необхідна для роботи протягом зміни, Cб=(Ін tн + Іп tп) рnдвkм/(60·ηб). (5.37) Тут ηб – ККД батареї, ηб = 0,8...0,9. Витрата енергії, кВт·год, на один рейс акумуляторного електровоза Wpl = Uб (Ін tн + Іп tп)nдвkм/(60·1000ηб), (5.38) а на локомотив (5.39) Wл = Wpl р, де Uб – середня розрядна напруга батареї, В. Для одного електровоза потрібна кількість робочих батарей (5.40) nб= Wл/Wб, загальна — nзl= nб + nз. (5.41) Тут Wб – паспортна енергоємність кожної із батарей, кВт·год; nз – кількість їх під зарядкою, шт. При наявності робочих локомотивів Лр кількість батарей: сумарна nзаг= nз1Лр+nр, (5.42) а одночасно заряджуваних — (5.43) nзар= nз1 Лр - Лр, де nр — число резервних батарей, шт. Кількість столів у зарядній камері: при Л0≤10 (5.44) nст= Л0 + 2, а при Л0 ≥ 10 nст= Л0 + 4. (5.45) У наш час у підземних умовах працюють найрізноманітніші локомотиви і відкаточні посудини. Отже, вибір оптимальних типів транспортних засобів являє собою варіаційну задачу, розв'язувати яку можна при значно менших витратах праці і часу, якщо замість ручного рахунку звернутись до зручної номограми (рис.5.2), побудованої в прямокутній системі координат з рівномірною шкалою. Порядок розв'язування завдання показаний стрілками. Якщо шукана точка виходить за межі поля номограми, це означає, що дана умова не є лімітуючою. 13

Рис. 5.2. Номограма для розрахунку електровозного транспорту: а–14КР; б– 14АРП; в–10КР; г–2АМ8; д–АМ8; е–7КР; ж–5АРВ

Завдяки наведеній номограмі розв'язують не тільки пряму задачу вибору локомотива і маси состава, але й ряд обернених задач. Наприклад, визначають, на якому уклоні, з якими вагонетками і при якому стані рейкових колій поїзд певної маси зможе переміщуватись. Можна, крім того, знайти масу порожнього і навантаженого составів, сформованих із різних вагонеток. При розрахунках (див. рис. 5.2) прийняті посудини таких місткостей: 0,8...1.6 м3 (порожні 1 і навантажені 3); 2,5 м3 (2 і 4); 3,3 і 5,6 м3 (5 і 6). На сучасному етапі потрібні параметри локомотивного транспорту встановлюють за допомогою ЕОМ при наявності попередньо розробленої програми. Алгоритм розрахунку показаний на рис. 5.3.

14

Рис. 5.3 Схема алгоритму розрахунку параметрів локомотивного транспорту Приклад. Виберемо засоби локомотивного транспорту при проведенні штреку на горизонті приствольного двору. Довжина транспортування L=4 км, змінна продуктивність Азм=400 т, категорія шахти по газу — І, маса вантажу у

15

вагонетці m = 3 000 кг, власна її маса m0 = 1 710 кг, максимальний уклон колій iмакс = 5 ‰, а середній ic = 4 ‰. Виходячи із категорії шахти по газу, змінної продуктивності і довжини транспортування, вибираємо для переміщення вантажів контактний електровоз типу К14М. Відповідно до рекомендацій, викладених вище, маса состава mc=1000mлΨ/(ω0+ωi+108aп)-mл=(1000·14·0,015/(8+5+108·0,05))-14=100т. Число вагонеток у поїзді z= mc / (m+m0)=100/(3+1.71)=21.2 Приймаємо z =21. Сила тяги при переміщенні навантаженого состава Fн=[ mл +z(m+m0)]g(ω0-ωi)=[14+21(3+1.71)]9.81(8-4)=4430H. а порожнього — Fп= (mл +zm0)g(ω0+ωi)=(14+21 · 1.71)9.81(8+4)=5876H. Для одного двигуна F`н= Fн/2=4430/2=2215Н; F`п= Fп/2=5876/2=2938Н; За електромеханічною характеристикою двигуна (див. рис. 5.1) знаходимо: Iн =60А, υн =21 км/г—при робочому режимі; Iп = 65 Α; υп = 18 км/г — при холостому ході. Середня швидкість переміщення навантаженого поїзда υсн =0,75υн = 0,75·21=15,6 км/год, а порожнього — υсп =0,75υп = 0,75·18=13,5 км/год. Тривалість руху навантаженого состава tн= 60L/ υсн =60·4/15,6=15,2 хв, а порожнього — tп= 60L/ υснп=60·4/13,5=18 хв. При tм = 20 хв повний час рейсу Тр = tн + tп + tм=15,2+18+20=53,2 хв. Ефективна сила струму за рейс Іеф = kд

(I

t + I Π2t Π

2 Η Η

)

Tp

(

)

= 1,1 602 ⋅ 15,2 + 652 ⋅ 18 / 53,2 =66 А.

Оскільки при тривалому режимі роботи контактного електровоза типу К14М Iтр=80А; Iеф=66А, маса поїзда за умовами нагрівання таких двигунів вважається допустимою. Якщо, наприклад, Т = 5 г, кількість можливих рейсів одного локомотива за зміну р = 60Т/Тр = 60·5/53,2=5,6 Беремо р= 5. Для вивезення вантажу з дільниці при kн = 2 необхідна кількість рейсів за зміну рн = Aзмkн/(zm)=400·2/(21·3)=12,7. Беремо рн = 13.

16

У зв'язку з тим що довжина відкатки більша 1 км, потрібний один рейс для перевезення людей. Тоді рз = рн + рл=13+1=14 Значення Лр, Пр, Пт становлять: Лр = рз/р = 14/5 = 2,8 (беремо Лр = 3); Пр= AзмLkн/Лр = 400·4·2/3 = 1066 т·км; Пт=pzmL = 5·21·3·4 = 1 260 т·км. Через те, що кількість робочих електровозів більша трьох, необхідна одна резервна машина. Коефіцієнт використання локомотива Κ=Πр/Πт=1066/1260 ≈ 0,8; його можна вважати задовільним.

5.2.2. Канатні установки При розрахунку транспорту канатними установками визначають кількість вагонеток у составі, діаметр і тип канату, тип лебідки, потужність і тип двигуна, витрати енергії на переміщення вантажу. Кількість вагонеток в составі із умови міцності зчіпки для вантажного підйому становить: z ≤ Fзч/[(m + m0) g (sin βmax + ω' cos βmax )], (5.46) а для пасажирського — z ≤ Fзч/[(90nп + m0) g (sin βmax + ω' cos βmax )], (5.47) де Fзч —допустиме зусилля на зчіпці вагонетки, Н; m, m0 — маси вантажу і порожньої посудини (скіпа), кг; βmax — максимальний кут нахилу виробки, ...°; ω' — коефіцієнт основного опору рухові вагонеток, ω' = 0,007... 0,01; 90— середня маса одного пасажира, кг; nп — число посадочних місць у вагонетці. Одержане значення z округлюють до ближчого меншого цілого числа. За умовами експлуатації приймають: z≤12...15 для вагонеток малої місткості, z≤8...10 для великовантажних. Вибір каната транспортної установки обумовлюється максимальним статичним натягом Fmax, Н, який виникає при підйомі состава навантажених вагонеток. Fmax=z(m+m0)g(sinβc + ω'cosβc) + mkgLp(sinβc + ω'kcos βc). (5.48) Тут βc —середній кут нахилу рейкових колій, ...°; mk— лінійна густина каната, кг/м; Lр—розрахункова довжина каната, м; ω'k—коефіцієнт опору рухові каната: при переміщенні по роликах ω'k=0,15...0,35, а при волочінні по ґрунту або шпалах ω'k=0,4...0,6. 17

Середній кут нахилу рейкових колій n

β c = ( β 1 L1 + β 2 L2 + ... + β n Ln ) / ∑ Li ,

(5.49)

i =1

де β1,β2,…,βn — кути нахилу ділянок траси, ...°; L1,L2,…,Ln — довжини відрізків колій з постійним кутом, м. Розрахункова довжина каната (5.50) Lp=L+ l″д+lк.х. Тут L,l″д,lк.х — довжини похилої виробки, заїзду нижньої приймально-відправної площадки і канатного ходка відповідно, l″д = = 15...25м, lк.х = 25...40 м. Максимальний статичний натяг визначається також за допомогою формули (5.51) Fmax=skσ/n, 2 де sk —площа поперечного перерізу всіх дротів каната м ; σ— межа міцності матеріалу цих дротів, Па; n — запас міцності каната. Значення n для перевезення людей беруть рівним 9, для вантажолюдських відкаток — 7,5, а для вантажних — 6,5. Із рівняння (5.51) можна виключити параметр sk, виразивши його через значення mк таким чином: mк=skρmkзб. (5.52) Тут ρm — густина металу дротів, кг/м3; kзб — коефіцієнт, що враховує збільшення довжини дроту за рахунок сплетення і наявності сердечника, kзб=1,3. Позначивши величину ρmkзб через густину каната ρk, отримуємо mк=skρk, (5.53) 4 3 де ρk = 10 кг/м . Розв'язуючи сумісно рівняння (3.51) і (3.53), знаходимо: mк=z(m+m0)(sinβc+ω'cosβc)/[σ/(nρ к g)-Lp(sinβc+ω'к cosβc)]. (5.52) Користуючись спеціальними таблицями, наведеними в ГОСТ, проводять вибір каната, причому його лінійна густина m′к повинна перевищувати значення mк. Для спуску по похилій виробці з кутом βmin необхідно, щоб зусилля на задній зчіпці состава було більше опору рухові каната: 18

zm0g(sinβmin - ω'cosβmin) ≥ m′kgLp(ω'kcosβmin - sinβmin). (5.55) Визначення параметрів лебідки (малої підйомної машини) зводиться до розрахунку геометричних розмірів її барабана. Цей розрахунок обумовлюється тим, що для машини, яка встановлюється у підземних виробках з метою зниження напруги від вигину каната, відношення між діаметрами барабана Dб і каната dк повинно бути таким: (5.56) Dб ≥ 60dк. Ширина навивної поверхні однобарабанної лебідки Bб = (( L p + l − l kx ) /(πDб nш ) + nm + nq )(d k + ε ) . (5.57) Тут l — резервна довжина каната для компенсації його кусків, відрубаних з метою випробування (через кожні 3 міс. служби), l=30...40 м; nш—число шарів навивки каната на барабан; пm— кількість витків тертя, nm ≥ 3 для футерованого барабана і nm ≥ 5 у всіх інших випадках; nд —кількість додаткових витків (при одно-дво- і тришаровій навивці дорівнює 0,5, 1,5 і 2,5); ε— зазор між витками, ε=2...3 мм залежно від dк. Одношарову навивку каната на барабан приймають для вертикальних і похилих ( β f 60 0 ) вантажно-людських і людських підйомів, двошарову— при β = 30...600 , а тришарову—для решти експлуатаційних підйомів (частіше всього при β p 30 0 ) Максимальний статичний натяг при транспортуванні породи (вугілля та ін.) по уклону знаходять із виразу (5.48). Найбільша потужність двигуна Nмax, кВт, при переміщенні вантажу із швидкістю υ p одним кінцевим канатом по уклону становить

N max = Fmaxυ p k п /(1000η ) ,

(5.58)

де υ p —регламентована швидкість згідно з правилами безпеки, м/с;

kп—коефіцієнт запасу потужності, kп = 1,1...1,2; η—ККД передачі, η = 0,8...0,85. Максимальні натяги каната при русі по бремсбергу навантаженого і порожнього составів (стрілкою показано напрямок руху) : 19

↓ FΗ = z(m + m0 ) g(sin β c − ω ′ cos β c ) + m′k gLp (sin β c − ωk′ cos β c ) ;(5.59) ↑ FΠ = zm0 g(sin β c + ω ′ cos β c ) + m′k gLp (sin β c + ω k′ cos β c ) .

Якщо

↑ FΠ f ↓ FΗ

то,

вважаючи,

що

(5.60)

↑ FΠ f Fmax ,

потужність двигуна встановлюють за рівнянням (5.58). У тому випадку, коли ↑ FΠ p ↓ FΗ

N max = ↓ Fн υ ′ηk п / 1000 .

(5.61)

Тут υ' — швидкість руху, м/с, состава під час роботи двигуна в гальмовому (ґенераторному) режимі, υ' =(1,05... 1,07). При транспортуванні вантажу двома кінцевими канатами тягове зусилля на барабані лебідки F =↑ F − ↓ F . (5.62) Максимальну потужність приводу при руховому режимі знаходять за формулою N max = Fυ p k п / 1000η , (5.63) а при гальмовому ( ↑ FΠ p ↓ FΗ ) — за виразом

N max = F υ ′ηk п / 1000 .

(5.64)

Розрахункові значення Dб, Вб, Fmax, Nmax дозволяють вибрати лебідку (малу підйомну машину) і уточнити її основні параметри (див. табл. 3.4). Тривалість циклу підйому (спуску) Тц=Тр+tм , (5.65) де Тр—час руху, с; tм—тривалість паузи на кінцевих пунктах (маневрування, перечеплення, а інколи і навантаження посуди), с.

20

Рис. 5.4. Схеми колійного розвитку на похилих виробках

Значення Tр залежить від довжини транспортування, виду і схеми транспорту. Так, при переміщенні вантажу одним кінцевим канатом у виробках з похилими заїздами (рис. 5.4, а) Tp=2L/υc+t′д+t″д+tх=2L/υc+2l′дkз/υc+2l″дkз/υc+4zl0kз/υc, (5.66) Тут υc —середня швидкість, м/с, руху. υc = (0,8...0,9) υ; t′д,t″д,tх — час руху состава по заїздах верхньої і нижньої приймальновідправних площадок та по ходку, с; l′д,l″д —довжина верхньої і нижньої колій заїздів (звичайно 15...20 м); kз – коефіцієнт зменшення швидкості на стрілках і заокругленнях, kз=1,5...2; zl0 – довжина ділянки перепідйому, що дорівнює довжині состава, м. У виробках з горизонтальними заїздами (рис. 5.4,б) t′д=0, t″д=0, tх=0, тому тривалість руху Tp=2L/υc, (5.67) а при перевезенні двома кінцевими канатами із врахуванням того, що навантажений і порожній состави переміщують одночасно, Tp=L/υc , (5.68) Тривалість паузи на посадочних площадках для пасажирського підйому, с, t п = 2( k1 ( t п1 + t в + t д ) z + t c ) , (5.69) де k1—коефіцієнт, що враховує тип площадки (при двобічній k1=1, однобічній k1=1,25); tп1, tв — час на посадку і вихід, tп1 = 15...25с. 21

tв= 10...20с; tд—додатковий час, залежний від кількості вагонеток в составі, tд = 3с; tс—час на подання сигналу, tс=5с. Технічна продуктивність канатного транспорту, т/г, QT=3,6zm/Tц, (5.70) Двигуни доцільно вибирати за нагрівом з наступною перевіркою на перевантаження. Дійсні навантажувальні діаграми транспортування кінцевими канатами складні — в зв'язку з тим, що змінюються довжина останніх і кут нахилу виробок. Тому для спрощення розрахунку беруть середні їхні значення при постійному натягу каната на підйомі і спуску, час яких (відповідно t1 і t2) вважається однаковим: t1 = t2 (Tц — tм)/2. (5.71) Натяг при переміщенні одним кінцевим канатом навантаженого состава вверх по уклону ( ↑ FΗ ) і порожнього вниз

( ↓ FΠ ) знаходять із рівнянь: ↑ FΗ = z(m + m0 ) g(sin β c + ω′ cos β c ) + m′k gLp (sin β c + ω′ cos β c ); (5.72) ↓ FП = zm0 g (sin β c − ω ′ cos β c ) + m′k gL p (sin β c − ω ′ cos β c ) . (5.73)

Еквівалентне зусилля Fе, Н, розраховують за допомогою формули (5.74). Так, при відкатці вантажу по уклону одним кінцевим канатом, коли F1 =↑ Fн / η ; F2 =↓ Fпη ; t1 = t 2 = (Tц − t м ) / 2; c1 = 1 / 3

ця

формула приймає такий вигляд: Fe = (↑ Fн2 / η 2 + ↓ Fн2 / η 2 ) /(( 2 + 2t м ) /( 3(Т ц − t м ))) .

(5.74)

Тут η — ККД передачі лебідки, η = 0,75. ..0,8. Необхідна за нагрівом потужність для номінальної швидкості руху Nmаx= Fеυ/1000, (5.75) Потужність вибраного по каталогу двигуна, прийнятого для оснащення лебідки (малої підйомної машини), називається установленою або номінальною (Nу). Відношення їхніх значень Nmаx/Nу являє собою коефіцієнт перевантаження двигунів λ (для асинхронних двигунів він не повинен перевищувати 2,2). Якщо за 22

розрахунком значення λ, більше вказаного, потужність двигуна визначається із умови допустимого його перевантаження. Розрахунок транспортування канатними установками можна провести також за графіком і за допомогою ЕОМ. Для визначення технічної продуктивності транспортних засобів при переміщенні вантажу одним кінцевим канатом за графіком (рис. 5.5) необхідно знати довжину транспортування і кут нахилу виробки. Прийнята лебідка (мала підйомна машина) задовольняє вимогам, якщо її технічна продуктивність (Qт) більша розрахункової (Qр).

Рис. 5.5. Довжина відкатки канатної установки залежно від кута нахилу виробки і її продуктивності.

Для вибору засобів транспорту на ЕОМ попередньо складають схему алгоритму (рис. 5.6) і програму обчислень. Розрахунок в цьому випадку починають з аналізу вихідних даних. Алгоритм дозволяє відшукати кількість вагонеток і визначити тип лебідки (машини), яка б відповідала заданій продуктивності вантажного або пасажирського підйому. Для контролю виводяться вхідні дані і кінцеві результати розрахунку. На підставі аналізу цих даних приймається остаточне рішення. 23

Рис. 5.6. Схема алгоритму розрахунку параметрів однокінцевого підйому вантажу по уклону

24

Приклад. Треба розрахувати установку при проведенні уклону. Довжина транспортування L=800 м, добова продуктивність А=200 т, кут β=10°, маса вантажу у вагонетці m=3000 кг, власна її маса m0==1 153 кг. На верхній площадці є похилі заїзди, а біля забою їх немає (рис.5.7). Відповідно до рекомендацій, число вагонеток у составі z = FЗч/[(т + т0) g (sin β + ω' cos β)] = = 60 000/[(3 000 + 1 153) 9,81 (sin 10 + 0,008 cos 10)] = 8.1. Беремо z = 8, що допустимо і за умовою експлуатації (z < 10).

Рис. 5.7. Схема транспорту при проходженні уклону Розрахункова довжина каната Lp = L + lк. х = 800 + 30 = 830 м. При n = 6,5, σ=160·10 7 Па, ρ к = 10 4 кг/м 3 , ω' = 0,008 і ω' к = 0,4 лінійна густина каната тк = z (т + т0) (sin β + ω' cos β)/[σ/(nρ к g) — Lp (sin β + ω' к cos β)] = = 8 (3 000 + 1 153) (sin 10 + 0,008 cos 10)/[160·107/(6,5 · 104 · 9,81) — — 830 (sin 10 + 0,4 cos 10)] = 2,95 кг/м. За спеціальними таблицями (ГОСТ 7665 — 80) вибираємо канат з лінійною густиною т'к = 2,97 кг/м і dк = 27,5 мм. Тоді параметри лебідки : Fмакс = z (т + т0) g (sin β + ω' cos β) + m'кgLp (sin β + ω' к cos β) = = 8(3000 + 1 153)9,81 (sin 10 + 0,008 cos 10) +2,97 · 9,81 · 830 X X (sin 10 + 0,4 cos 10) = 72 920 H; D6 = 60dк = 60 · 27,5 = 1 650 мм; B6 = [(Lp + l — lк. х)/(π D6nш)] + nт + nд) (dк + ε) = = ((830 + 20 — 30)/(π·2·3) + 4 + 2,5) (27,5 + 2) = 1,475 мм. Вибираємо лебідку Ц-2,5х2АР (див. табл. 3.4) з номінальною швидкістю υ — 4,5 м/с. Максимальна потужність двигуна при переміщенні вагонеток

25

Nмакс = Fмаксυkп/(1 000η) = 72920 · 4,5 · 1,1/(1 000 · 0,85) = 424,5 кВт. Оскільки за Т = 5 г необхідно видати А = 200 т вантажу, розрахункова продуктивність при коефіцієнті нерівномірності kн = 1,8 складає Qp = Ak н /T = 200 · 1,8/5 = 72 т/ч. Лебідка відповідає умовам проходки, якщо технічна продуктивність Qт ≥ Qp. Продуктивність Qт, як бачимо із формули, крім величин z і т визначається тривалістю циклу Т ц . Згідно з підрозділом і схемою транспорту (див·рис. 5.7), коли в нижній частині виробки відсутні заїзди, 2l'дk3 / υc = 0. Тоді із рівняннь (5.65) і (5.66) Тц = 2L/υc + 2l'дk3 / υc + 4zl0k3 /υc + tм = = 2 · 800/(0,8 · 4,5) + 2 · 20 · 2/(0,8 · 4,5) + + 4 · 8 · 4 · 2/(0,8 · 4,5) + 120 = 657 с, а за виразом Qт = 3,6zm/Тц = 3,6 · 8 · 3000/657 = 131,5 т/ч. Отже, лебідка Ц-2,5х2АР забезпечує нормальне функціонування прохідницької дільниці.

5.2.3. Самохідні установки Технічну продуктивність, м3/г, самохідних машин визначають за формулою Vт=60VкК0/tоб, (5.76) де К0 — емпіричний коефіцієнт, К0 = 0,8 ... 0,95; tоб — час обертання машини, хв. Остання величина tоб = tн + tрух + tр + tм, (5.77) Тут tн=0,5...1 хв; tр=0,5...2,5 хв, для автосамоскидів tр=0,5...1 хв, для самохідних вагонеток tр=1...2.5 хв; tм — час маневрів при навантаженні і розвантаженні, хв. Значення tм залежить від конкретних умов експлуатації машин (визначається хронометром), а tрух — від довжини транспортування і швидкості переміщення: tpyx=L/(60υнс) + L/(60υпс), (5.78) де L — довжина транспортування, м. Швидкість руху автосамоскидів на поверхні, обумовлена станом дороги, змінюється від 2,2 до 11 м/с, у підземних умовах — від 1,8 до 6,6 м/с; при довжині до 1 км вона зменшується на 60...65%, а при відстанях понад 4 км збільшується на 20...30%. Час маневрів

26

tм = tрух kм, (5.79) де kм — коефіцієнт, що враховує тривалість маневрів при навантаженні і розвантаженні, kм = 0,1...0,2. Швидкість руху автосамоскидів з вантажем і без нього в межах будівельної площадки υнс = υпс = 4 м/с (близько 15 км/г). На перегонах при L ≤ 1 км υнс = 5,5 м/с (20 км/г), при L>1 км υнс = 7...8,3 м/с (25...30 км/г), а при рухові без вантажу υпс = 1,2 υнс. Технічна продуктивність може бути виражена і в масових одиницях, т/г: Qт = Vт ρ. (5.80) Сила тяги самохідних машин залежить від маси m', що припадає на приводні скати, і коефіцієнта зчеплення Ψ. Величина m', в свою чергу, обумовлюється конструктивними параметрами, а значення Ψ — типом і станом поверхні доріг: при сухому покритті Ψ = 0,4...0,6, а при мокрому — Ψ = 0,2...0,5. На постійних відкаточних дорогах з сухою поверхнею коефіцієнт зчеплення становить 0,65...0,75, з мокрою — 0,4...0,5 і з забрудненою — 0,25...0,4. Якщо траси покриті снігом, це значення знижується до 0,2, а при ожеледиці — до 0,17. Під час руху самохідних машин, окрім сил опору (основних W0, від уклону Wу, повітряного середовища Wпов і на криволінійних ділянках Wкр) виникають також сили інерції Wа. Значення W0, Wy, H, розраховують таким чином: W0 + Wy = mмg(ω' + i). (5.81) Тут mм — маса машини з вантажем, кг; ω' — коефіцієнт основного опору рухові; і — уклон шляху. Значення ω' для доріг, покритих бетоном, асфальтом або бруківкою, дорівнює 0,015...0,025, гравієм — 0,025...0,04, щебінкою — 0.03...0,055. Для ґрунтових укочених трас ω' = 0,05...0,1, а для відвалів ω' = 0,2. Сила опору на криволінійній ділянці шляху Wкр=mмgω'кр , (5.82) де ω'кр — коефіцієнт опору у цій ділянці, ω'кр=0,05...0,8. Значення Wпов залежить від швидкості руху, площі лобового опору і форми самохідної машини (самоскида). Так, при швидкості

27

до 15 км/г значення Wпов відносно невелике, тому в розрахунках його не беруть до уваги. Сила інерції Wa = ± mмаki . (5.83) Тут a — прискорення (уповільнення) машини, а = 0,4...0,5 м/с2; ki — коефіцієнт інерції обертання мас, ki = 1,5...2,5. У формулу (5.83) «плюс» і «мінус» виставляють при прискореному і уповільненому рухові відповідно. Максимальна сила тяги (5.84) Fмакс = W0 + Wy + Wкр + Wа + Wпов . Вона не повинна бути більшою від сили зчеплення коліс із грунтом: Fмакс < 1 000 ΡзчΨ, (5.85) де Рзч — зчеплювальна сила ваги самохідної установки, кН; Ψ — коефіцієнт зчеплення, Ψ =0,3...0,8. Для автосамоскидів (тільки із заднім ведучим мостом) Рзч = 0,7 mмg/1000. (5.86) Автосамоскиди долають різноманітні підйоми, значення яких можна одержати за допомогою графіку (рис. 5.8). Ці значення залежать від якості доріг (криві 1—4). Хід розв'язання задачі на графіку показаний стрілками.

Рис. 5.8. Залежність переборного підйому від сили тяги, сумарної робочої маси і швидкості руху автосамоскида

28

Число самохідних установок вибирають із умови безперебійної роботи прохідницького устаткування і підйому. Якщо останній оснащений баддями, необхідно, щоб технічні продуктивності самоскидів (Qт). і підйому (Qp) були рівні або щоб Qт>Qр. Кількість машин, які обслуговують один прохідницький підйом (вантажну установку), Лp= Qр/ Qт . (5.87) Приклад. Треба визначити необхідну кількість самохідних машин при переміщенні породи у відвал. Добова продуктивність А = 500 т, довжина транспортування L=2000 м. Прийнявши час роботи по перевезенню вантажу Т=10г на добу і коефіцієнт нерівномірності kн=1,5, маємо Qp = АКн/Т = 500 ⋅ 1,5/10 = 75 т/г. Для переміщення породи беремо автосамоскид типу КрАЗ-256Б вантажопідйомністю m=12т (див. табл. 3.10). Виходячи з формул (5.77) — (5.79), обчислюємо час обороту машини: tоб= tн +L/(60υнс) + L/(60υпс) + (L/(60υнс) + L/(60υпс)) kм + tp = = 0,5 + (2000/(60 · 7) +2000/60 · 7 · 1,2)) (1 +0,2) +0,5 = 11,5 хв. Технічну продуктивність самохідних установок визначаємо за допомогою виразів (5.76) і (4.80): Qt = 60 Vк ρψ/tоб = 60 · 12/11,5 = 62,6 т/г. Число самоскидів для перевезення вантажів Лp= Qр/ Qт = 75/62,6 = 1.19· Беремо Лр = 2.

5.2.4. Скреперні установки Для розрахунку скреперних установок необхідні такі вихідні дані: вантажопотік, довжина переміщення, властивості вантажу і умови експлуатації. Ці відомості дозволяють вибрати скреперну лебідку (див. табл. 3.11). Тривалість циклу скреперування Тц = L/υн + L/υп + tп , (5.88) де υн, υп — швидкість руху навантаженого і порожнього скреперів, м/с; L — довжина транспортування, м; tп — тривалість пауз, tп = =5...15с. 29

Із умови забезпечення розрахункової продуктивності маса вантажу в скрепері, кг, т = QpТц/3,6. (5.89) Величина т і геометричні параметри скрепера зв'язані залежністю m=1000Vρψ0. (5.90) 3 Тут V — місткість скрепера, м ; ψ0 — коефіцієнт його заповненню, для великокускової породи ψ0=0,5...0,7, для дрібнокускової ψ0 = 0,6...0,9. Вирахувавши значення V і вибравши згідно з табл. 3.12 або 3.13 відповідний скрепер, визначають технічну продуктивність установки, т/г: Qт = 3,6m/Tц. (5.91) Прийнявши запас міцності n = 4,5...6, вибір вантажних і порожнякових канатів здійснюють за методикою, викладеною на стор. 18 мод5.

Рис. 5.9. Схеми скреперних установок, які використовуються на прямій (а, б), ламаній (в), змінній (г) і вигнутій (д) трасах

30

Скреперними установками можна переміщувати вантаж по різних трасах (рис.5.9). При всіх схемах скрепер 4 пересувають лебідкою 1 за допомогою вантажних 3 і порожнякових 5 канатів, які направляються кінцевими 7, підвісними 6 і відхиляючими 8 блоками. Скрепер самозавантажується, заглиблюючись в насипну масу, і звільняється від неї під час переміщення над отворами в грохоті 2 або полиці 9. При переміщенні скрепера (навантаженого або порожнього) виникають сили опору рухові (внаслідок тертя та ін.), загальна величина яких (тягове зусилля) складається із таких сил опору: переміщенню вантажу W1 скрепера W2 і канатів W3, а також пригальмовуванню вітки збігаючого з холостого барабана каната W4 і зачерпуванню W5. Величина W1 визначається як W1 = mg (ƒ cosβ ± sinβ), (5.92) де ƒ — коефіцієнт основного опору рухові при транспортуванні вантажу по ґрунту, ƒ=0,6...1; β — кут нахилу площини скреперування, ...°. Сила опору скрепера W2 = mп.c g (ƒc cos β ± sin β). (5.93) Тут mп.c — маса порожнього скрепера, кг; ƒc — коефіцієнт основного опору при переміщенні скрепера по ґрунту, ƒc = 0,4...0,8. Значення W3, можна знайти із рівняння W3 = (m'кg (ω'к cos β ± sin β) ± mк''g (ω'К cos β ± sin β)) L, (5.94) де m'к, m''к·—лінійні густини канатів, вантажної і порожнякової віток, кг/м; ω'к — коефіцієнт опору рухові канатів, ω'к = 0,4...0,8. Сили опору пригальмовуванню збігаючої вітки канатів W4 = 1000... 5000Н, (5.95) а зачерпуванню — W5 = (W1 + W2)k3. (5.96). Тут k3— коефіцієнт, що враховує додатковий опір при зачерпуванні (залежить від розмірів і фізико-хімічних властивостей транспортованого вантажу). Для дрібної, сипучої і неміцної породи значення k3 дорівнює 1,3...1,4, для породи середньої міцності — 1,5...1,6, а для важкої, кускової і погано спушеної (скальної) — 2...2,2. 31

Натяг каната, Н, знаходять методом обходу контуру по точках. Отже, загальний натяг при переміщенні навантаженого скрепера становить F1 = (W1 + W2 + W3 + W4 + W5) k0, (5.97) а порожнього — F2 = (W1 + W3 + W4 )k0 , (5.98) де k0 — коефіцієнт, що враховує місцеві опори і опори, зв'язані із умовами експлуатації, k0= 1,4...1,5. Потужність двигуна, кВт, при русі навантаженого скрепера визначається співвідношенням: N н =F 1 υ н kп / (1000 η), (5.99) а порожнього — N п =F 2 υ п kп / (1000 η). (5.100) Тут kп — коефіцієнт запасу потужності, kп = 1,1...1,2; η—ККД скреперної лебідки, η = 0,8...0,85. Оскільки двигун працює в циклічному режимі, його потужність визначається не нагрівом, а миттєвим перевантаженням в момент зачерпування. Максимальна потужність Nмакс = NСп/λ, (5.101) де N — більша із потужностей, кВт; Сп — коефіцієнт пропорційності, Сп=1,8...3; λ — коефіцієнт перевантаження асинхронного двигуна, λ= 1,8...2,2. Приклад. Треба розрахувати скреперну установку при проведенні уклону. Добова продуктивність А = 60 т, довжина переміщення вантажу L = 12 м, кут нахилу β = 20°. Прийнявши час роботи установки Τ=5г за добу і коефіцієнт нерівномірності kн = 2, знаходимо розрахункову продуктивність Qp = A kн /T = 60·2/5 = 24 т/г. Відповідно до рекомендацій, вибираємо скреперну лебідку 55ЛС-2С (див. табл. 3.11). Тривалість циклу Тц = L/υн + L/υп + tп = 12/1,32 + 12/1,8 + 15 = 30,8 c. При Qp = Qт, коли розрахункова продуктивність дорівнює технічній, необхідна маса вантажу в скрепері mц = Qp Тц/3,6 = 24 · 30,8/3,6 = 205 кг. Місткість скрепера V = m/(1 000ρΨ0) = 205/(1 000 · 2 · 0,5) =0,205 м3.

32

За табл. 3.12 визначаємо тип скрепера: СГ-0,25. При ρ = 2 т/м3 і ψ0 = 0,5 значення m = 250 кг, а mо.с = 300 кг. При ƒ = ƒc = ƒ0 = 0,8 лінійна густина каната mк=(m + mо.c) (sin β + ƒ0 cos β)/(σ/(nρκ g) — L (sin β + ω′к cos β)) = = (250 + 300) (sin 20 + 0,8 cos 20)/160 · 107/(4 · 104 · 9,81) — — 12 (sin 20 + 0,6 cos 20)) = 0,27 кг/м. Відповідно до ГОСТ 3071—88 m’к=0,27 кг/м. Тоді сили опору: Wl = mg (ƒ cos β + sin β) = 250 · 9,81 (0,8 cos 20 + sin 20) = 2 682 Η; W2 = mо.с g (ƒc cos β + sin β) = 300 · 9,81 (0,8 cos 20 + sin 20) = 3219 H. Через те що параметри каната для переміщення навантаженого і порожнього скреперів однакові, W3 = (m′к g(ω′к cos β + sin β) + m′′к g(ω′к cos β — sin β)) L = = 2L m′к g ω′к cos β = 2 · 12 · 0,27 · 9,81 cos 20 = 55,7 H. Значення W4 = 1 000 H; W5 = (W1 + W2) k3 = (2 682 + 3 219) 1,5 = 8 851 H. Сила загального опору рухові навантаженого скрепера становить Wн = (W1 + W2+W3 + W4 + W5) k0 = = (2682 + 3219 + 55,7 + 1000 + 8851)1,4 = 22131 H, а порожнього — Wп = (W2 + W3 + W4) k0 = (3 219 + 55,7 + 1 000) 1,4 = 5 984 H. Оскільки Wн= F1, a Wп =F2, потужність двигуна при переміщенні навантаженого скрепера Nн = F1υн kп/(1 000 η) = 22 131 · 1,32 · 1,1/(1 000 · 0,85) = 37,8 кВт, а порожнього — Nп = F2υп kп/(1 000 η) = 5984 · 1,8 · 1,1/(1 000 · 0,85) = 13,9 кВт. Через те що Nн > Nп потужність двигуна беремо за значенням Nн.

5.3. ЗАСОБИ БЕЗПЕРЕРВНОЇ ДІЇ 5.3.1. Стрічкові конвеєри Щоб вибрати конвеєр, необхідно мати схему гірничих виробок із зазначенням їхніх довжин і кутів нахилу, точок надходження гірничої маси з характеристиками вантажопотоків в кожній зоні; треба знати місця розташування накопичувальних бункерів. Для зручності розв'язання задачі схему транспорту розбивають на окремі розрахункові ділянки. Так, накопичувальний бункер, що встановлений в місці надходження гірничої маси, 33

включають у склад наступної за ним розрахункової ділянки, оскільки характер і вантажопотік тут залежать від продуктивності бункерного устаткування. Вибір типу машин починають з тієї ділянки, куди подаються матеріали, найбільш віддалені від розвантажувального кінця лінії. Основні технічні вимоги, які пред'являють до конвеєрів у даному випадку, полягають у забезпеченні приймання на несучий орган найбільшого об'єму гірничої маси і створенні при цьому нормального режиму роботи привода і стрічки. Необхідно, щоб приймальна здатність установки була не нижче, ніж максимальний хвилинний вантажопотік. Якщо ж така умова не витримується, в місці надходження матеріалів обладнують усереднювальний бункер з продуктивністю розвантаження, рівною або меншою приймальної здатності конвеєра. Пошук потрібних машин зводиться до таких дій. Визначають максимальний хвилинний вантажопотік (або експлуатаційну продуктивність) і по табл. 3.16 встановлюють типорозмір конвеєра, у якого приймальна здатність не менша указаного потоку. Для складних транспортних ліній розрахунок виконують по ділянках, де об'єм переміщуваних матеріалів не змінюється. У зв'язку з тим що довжини конвеєрів кожного типу по продуктивності і куту нахилу виробки являють собою змінні величини, після вибору потрібної установки визначають її допустиму довжину L (виходячи з потужності привода, міцності стрічки та інших конструкційних показників) для конкретних гірничотехнічних умов і максимального навантаження. Технічну продуктивність стрічкових конвеєрів визначають із рівняння (2.12), згідно з яким вона залежить від ширини стрічки В, швидкості руху υ, насипної густини матеріалу ρ, коефіцієнтів Kп і ψ0. Величина Kп, обумовлена конструктивними особливостями конвеєра і фізико-механічними властивостями вантажу. Ширина робочого органу В змінюється в межах 0,8...1,2 м. Значення υ (виходячи із досвіду експлуатації вітчизняних конвеєрних установок) береться у діапазоні 1,6...3,15 м/с. Максимальна швидкість руху обмежується із-за вібрацій, зносу стрічки і роликів, подрібнення матеріалів при завантаженні і розвантаженні. 34

Коефіцієнт заповнення робочого органу залежить від кута нахилу конвеєра: ψ0 = 1, при β = 10°; ψ0 = 0,95...0,9 при β = 10...15° і ψ0 = 0,9...0,85 при β = 15...18°. Сила опору на прямолінійних ділянках конвеєра визначається їхньою довжиною L, кутом нахилу β, коефіцієнтом основного опору рухові ω', а також лінійними густинами вантажу mв, стрічки mс, роликових опор навантаженої m'р і порожньої m″р віток. Силу опору Wн на прямолінійних ділянках знаходимо таким чином: для навантаженої вітки Wн=W HO +W HY =((mв+mс)gω'cosβ+m'рgω'±(mв+mс)gsinβ)L, (5.102) а для порожньої Wп = W ΠO + W ΠY = (mcgω' cos β + m″р ω'g ± mcgsin β) L. (5.103) Тут mв=Qp/(3,6υ); m'р=m'/l1; m″р=m″/l2, де Qp — розрахункова продуктивність конвеєра, т/г; l1, l2 – відстань між роликоопорами (звичайно, l1 = 1,2 м, l2 = 2,4 м). Лінійна густина тканинної стрічки mс = Вhρс , (5.104) де h — товщина вантажонесучого полотна, мм; ρс — густина стрічки (для бавовняних тканин ρс=1,1 кг/дм3, а для синтетичних ρс = 1 кг/дм3). Величина h = nns+s' + s″. (5.105) Тут nп — число прокладок; s, s', s″— товщина цих прокладок, а також верхньої і нижньої обкладок, мм. Для ґумотканинних робочих органів більшості сучасних конвеєрів nп=4; s=1,15...1,9 мм; s'=3...6; s″=1...2 мм. Поверхнева густина ґумотросових стрічок залежно від ширини і діаметра троса змінюється від 28 до 43 кг/м2. Отже, для такої стрічки mс = m'В. (5.106) Масу, кг, частин роликоопор, які обертаються, звичайно визначають емпіричним шляхом : для верхніх частин m'= 13+ 23 B, (5.107) 35

а для нижніх m″ = 8+14B. (5.108) Тоді лінійна густина цих частин на навантаженій вітці m'р = m'/l1, (5.109) а на порожній m″р = m″/l2. (5.110) Коефіцієнт основного опору рухові залежить від внутрішнього тертя вантажу, перегинання робочого органу на опорах, а також від тертя качання стрічки по роликах і в їхніх підшипниках. Для стаціонарних установок ω'=0,02...0,03, напівстаціонарних і переносних ω' = 0,03...0,04, а для конвеєрів і перевантажувачів, що працюють в особливо важких умовах, ω'=0,08...0,12. Тягове зусилля F, яке розвивається приводом, дорівнює сумі всіх сил опору рухові: F = W = (Wн + Wп)ξ, (5.111) де Wн, Wп — сили опору на навантаженій і порожній вітках, Η; ξ — коефіцієнт, що враховує місцеві опори, ξ = 1,1...1,5. Максимальне значення Fмaкc може бути виражене через натяги в точках набігання Sнб і збігання Sзб стрічки з приводного барабана: Fмaкc= Wмaкc = Sнб — Sзб . (5.112) mt Слід зауважити, Sнб / Sзб = l , тоді Fмaкc= Wмaкc = Sзб (еµα - 1). (5.113) µα Значення е змінюється в межах від 1,44 до 28,6 і залежить від кута охоплення барабана несучим полотном, властивостей матеріалу стрічки і барабана, а також від стану поверхонь, що стикаються. Увівши для надійності роботи коефіцієнт запасу сил тертя k т = 1,3... 1,4, одержимо: Fмaкc= Wмaкc = Wkт . (5.114) Мінімальні натяги, коли стрічка не прослизає на барабанах, установлюють після перетворення рівнянь (5.112) і (5.113): При руховому режимі

36

Sзб = Wkт/( еµα - 1),

(5.115)

а при гальмовому Sнб =|W|kт/( еµα - 1) . (5.116) Ці натяги повинні бути достатніми, щоб на навантаженій вітці стрічка надмірно не провисала. Згідно з дослідними даними ширина її між роликами зберігає потрібну форму у поперечному перерізі, якщо натяг Sн, Η в будь-якій точці контуру Sн ≥ (3 000...4000) В . (5.117) Мінімальне, допустиме по провисанню, значення натягу навантаженої вітки стрічки також може бути одержане із умови, що в інтервалі між роликоопорами під дією розподіленого навантаження q+qc і натягів S і S стрічка провисає по кривій, яка має форму, близьку до параболи (рис. 5.10): y = (q + qс) x2/2S. (5.118)

Рис. 5.10. Провисання стрічки між роликами

Найбільша стріла провисання в інтервалі між роликоопорами на навантаженій вітці в точці з мінімальним натягом Sн може бути визначена для умов x = l1/2; у = ƒ с ; S = S H ; (5.119) 2 ƒ с = (q + qc)/(2SH) (l1/2) . (5.120) З метою зменшення пересипання матеріалу біля роликів відношення fc/l1 не повинне перевищувати 2,5 %, тоді після підстановки у рівняння одержимо SH = 5(q + qc) l1 . (5.121) Допустимий натяг по міцності вантажонесучого органу 37

Sq = Sp/n. (5.122) Тут Sp — розривне його зусилля, Н; n — запас міцності стрічки. Величина Sp для багатопрокладних стрічок Sp=nпS′pB, (5.123) де пп — кількість прокладок; S′p— розривне зусилля однієї із них (шириною 1 см), Н/см; В — ширина стрічки, см. Для прокладок із бавовняної тканини S′p = 600... 1 200 Н/см, а із синтетичної — S′P = =1000...3000 Н/см. Розривне зусилля вантажонесучих органів сучасних типів конвеєрів (див. табл. 3.16) змінюється в межах 320...3000 кН. Запас міцності ґумотканинних і ґумотросових стрічок під час транспортування вугілля і породи складає: при кутах нахилу конвеєра β <10°— відповідно 8,5 і 7, а при β >10° — 9 і 8,5. Потужність двигуна Ν, кВт, визначають таким чином: при тяговому режимі N = Fυkп,/(1000 η), (5.124) а при гальмовому N = |F|υ′kп η /1000). (5.125) Тут kп — коефіцієнт запасу потужності, kп=1,1...1,2; η — ККД приводу, для підземних конвеєрів η=0,8...0,85; υ'—швидкість руху, м/с, при ґенераторному (гальмовому) режимі, υ'=(1,05...1,07) υ. Для самодіючих установок, коли W≤0, силу сумарного опору рухові розраховують при холостому ході Wx, оскільки вона може бути більшою, ніж при навантаженій стрічці. На навантажених конвеєрах, використовуваних у виробках з великим кутом нахилу, при припиненні подачі електроенергії або несправностях у системі приводу робочий орган починає самовільно рухатись униз, що може привести до аварії через скупчення вантажу у нижній частині установки. Небажаних наслідків не буде, якщо її обладнати гальмовим пристроєм. Тягове зусилля на приводі конвеєра, працюючого на уклоні, без врахування опорів на барабанах становить F=W=Wн+Wп=[(mв+2mc+m'p+mp″)gω'cos β+mвgsinβ]L. (5.126) Гальмове зусилля при русі Fг у зворотному напрямі Fг=|Wг|=|Wн+Wп|=[mвgsinβ-(mв+2mc+m'p+mp″)gω'cos β]L. (5.127)

38

Момент сили Мг, Н⋅м, на приводному валу з врахуванням запасу сил гальмування на стопорі (kст = 1,2...1,3) і діаметра гальмового шківа D знаходять за формулою Mг = FгDkст/2. (5.128) Для бремсберґових конвеєрів значення Mт при самовільному русі встановлюють по тяговому зусиллю F. Якщо гальмові пристрої розташовані не на приводному валу, то при визначенні гальмового моменту до уваги приймають передаточне число редукторів i0 і ККД передачі η. Тоді момент сил опору М'г = Μгη/i0. (5.129) Кількість послідовно встановлених стрічкових конвеєрів для транспортування вантажів по виробці заданої довжини можна визначити графоаналітичним методом, побудувавши діаграму натягів (рис. 5.11). Для цього насамперед у певному масштабі на відстані L проводять три вертикальні осі: 1; 2, 3; 4. Потім аналітичним шляхом розраховують значення величин опору Wн і Wп, а також попередні натяги Sзб, Sн, Sq. Вибравши масштаб, наносять ці значення на відповідні осі.

Рис. 5.11. Діаграма натягів тягового органу

39

Далі розрахункові операції виконують таким чином. На осі 1 від довільної точки відкладають значення Wп·: униз, коли Wп<0, і уверх, якщо W п>0 . Із кінцевої точки, перенесеної на вісь 2, 3, відкладають значення Wн: уверх при Wп>0 і униз при Wп<0. Кінцеву точку переміщують на вісь 4. Після цього одержані точки з'єднують прямими. Потім на усіх вертикальних осях (1; 2, 3; 4) у тому ж масштабі почергово відкладають униз значення Sзб, Sн, Sq. і у відповідному порядку проводять горизонтальні лінії — осі пробуксовки (II), провисання (I) і міцності (III). Щоб визначити по діаграмі зусилля в характерних точках конвеєра, необхідно прийняти вісь відліку. У даному випадку беремо вісь пробуксовки (II), оскільки S2> Sн (надмірне провисання стрічки виключається) і Sзб = S1 (барабан не буде буксувати). Оскільки S4< Sq, у виробці довжиною L встановлюють один конвеєр (міцність стрічки достатня).

Рис. 5.12. Зміна довжини стрічкового конвеєра залежно від кута нахилу і продуктивності

40

Значення L залежно від кута нахилу виробки і продуктивності можна також знайти за допомогою графіка, зображеного на рис. 5.12. Порядок розв'язання задачі показаний стрілками. Якщо заводські характеристики не містять даних для відповідної продуктивності, здійснюють інтерполяцію. Значення L для кожного типу машин порівнюють з довжиною конвеєризуємоі виробки Lв. Так, при L>Lв установка придатна до експлуатації. Якщо ж L
41

N = Fvkп /(1 000 η) = 27 285 · 1,6 · 1,1/(1 000 · 0,85) =56,5 кВт, а максимальна (для вибраного типу установки) Nмакс = 40 кВт. Отже, необхідна кількість конвеєрів на уклоні n к = N/Nмакс= 56,5/40 = 1,41. Беремо 2 конвеєри при L = 100 м для кожного.

5.3.2. Скребкові конвеєри Технічна продуктивність QT, т/год, скребкових конвеєрів QT = 3 600 s0υρψ0 . (5.130) Тут s0 — площа поперечного перерізу жолоба, м2; υ — швидкість руху робочого органу, м/с; ψ0 — коефіцієнт заповнення жолоба, ψ0 = 0,8...0,9. При переміщенні вугілля (породи) виникають сили опору, обумовлені тертям вантажу об жолоб, ланцюг і скребки, а також тертям ланцюга і скребків об риштаки. Ці сили залежать від мас робочого органу і вантажу, довжини L транспортування, кута нахилу β установки, коефіцієнта опору рухові вантажу і ланцюга. Для навантаженої вітки сила опору рухові : Wн = ((mвƒ + m лƒл) g cos β ± (mв + mл) g sin β) L, (5.131) а для порожньої Wп = mлg(ƒлcos β ± sin β)L, (5.132) де mв, mл — лінійні густини вантажу і робочого органу, кг/м; ƒ — коефіцієнт опору рухові вантажу, ƒ = 0,55...1,2; ƒл — коефіцієнт опору рухові ланцюга; β — кут нахилу конвеєра, ...°. Знаки «плюс» і «мінус» приймають відповідно при визначенні сили опору рухові висхідної і низхідної віток. Лінійна густина ланцюга для підземних скребкових установок mл = 10,6...18,8 кг/м, а для конвеєрів загального призначення mл = 5...74 кг/м. Тягове зусилля, що розвиває привод, дорівнює сумі всіх сил опору рухові: F = W = (Wн + Wп) ξ. (5.133) Тут Wн, Wп — сили опору рухові навантаженої і порожньої віток, Н; ξ — коефіцієнт, що враховує опір на зірочках, ξ=1,1...1,15. 42

Як і на стрічкових конвеєрах, при W>0 двигун працює в тяговому режимі, а при W<0 — в гальмовому. Для самодіючих установок (наприклад, гальмового конвеєра) визначають також потужність двигуна і при холостому ході, оскільки вона може бути вищою, ніж при переміщенні навантаженої вітки. Допустимий натяг Sq за міцністю тягового органу Sq=Sрnлλ/n, (5.134) де Sp — розривне зусилля тягового органу, Н; nл, n — кількість і запас міцності ланцюгів, при статичних навантаженнях n=4...5; λ — коефіцієнт нерівномірності розподілу статичного навантаження між ланцюгами. Якщо останніх два, λ=0,63...0,67, а якщо один, λ =1. Приклад. Треба розрахувати скребкові конвеєри при проведенні штреку. Довжина транспортування L= 100 м, добова продуктивність A=60 т. При тривалості роботи Т=5 г на добу і коефіцієнті нерівномірності kн= =2,5 величина Qp = AKи /T = 60 · 2,5/5 = 30 т/г. За допомогою табл. 6.3 вибираємо конвеєр типу С53МУ, технічна продуктивність якого при υ=0,8 м/с становить Qт =180 т/г. Тоді mв = Qp/(3,6 υ) = 30/(3,6 ⋅ 0,8) = 10,4 кг/м. Сила опору рухові навантаженої вітки Wн = ((mвƒ + m лƒл) g cos β ± (тв + тл) g sin β) L = = [(10,4 · 0,8 4 + 12 · 0,4) 9,81 ± 0] 100 = 12 870 Η, а порожньої Wп = mлg(ƒлcos β ± sin β)L = 12 · 9,81 (0,4 + 0) 100 = 4 708 Η. Тягове зусилля F = W = (Wп + Wп) ξ = (12 870 + 4 708) 1,15 = 20 214Н. Потужність двигуна N= Fυkп/(1 000η) =20214 · 0,8 · 1,1/(1 000 · 0,85) =21 κΒт. Оскільки Νq=32 κΒт, що більше N=21 кΒт, потрібен один конвеєр.

Розрахунок скребкового конвеєра може бути здійснений і за допомогою графіку. Як приклад, на рис. 5.13 показаний розрахунок конвеєра СР7ОМ, призначеного для транспортування вантажу униз при β=10°, L=48 м і υ=1,024 м/с. Можлива продуктивність конвеєра для заданих умов становить Qт=250 т/г. Хід розв'язання задачі на графіку показаний стрілками. 43

Рис. 5.13. Зміна довжини конвеєрів типів СП-63 і СР-70М залежно від продуктивності і кута нахилу (один двигун — безперервна лінія, два — пунктирна)

5.3.3. Пластинчасті і вібраційні конвеєри, конвеєрні поїзди Методика розрахунку пластинчастих конвеєрів така ж, як і скребкових. Але слід пам'ятати, що у даному випадку порода або вугілля переміщується на пластинах, тому коефіцієнти опору рухові вантажу ƒ і робочого органу ƒл однакові, тобто ƒ=ƒл=ω'. Залежно від місця розташування, якості монтажу і експлуатаційних показників коефіцієнт ω' приймається рівним 0,02...0,12. У криволінійних виробках у місці повороту виникає додаткова сила опору Wкр=Sn+l—Sn, (5.135) де Sn+1, Sn — зусилля в кінці і на початку ділянки, встановлені відповідно за рівняннями і методом обходу робочого органу по точках. Вібраційні конвеєри працюють з підкиданням матеріалу, тому гірнича маса вздовж жолоба переміщується разом з ним або окремо. Якщо разом, то сила опору рухові несучого органу W = W0 + Wy + Wa = (m + m0) g (ω' cos β ± sin β) + Wa. (5.136) Тут Wa — сила динамічного опору рухові жолоба з вантажем, Н; т, m0 — маси вантажу і жолоба, кг; ω' — коефіцієнт опору рухові робочого органу, ω' = 0,2...0,3. 44

При роздільному переміщенні W=W0+Wy+W′a=(m+mc)gω'cosβ+mgω'cosβ+m0gsinβ+W'a, (5.137) де ω'— коефіцієнт тертя вантажу об несучий орган, ω' = 0,5...1,2; W'a — сила динамічного опору рухові жолоба, Н. Технічна продуктивність Qт, т/г, транспорту конвеєрними поїздами обумовлюється інтервалами часу руху між ними t, с, і їхньою вантажопідйомністю m, кг: Qт = 3,6 m/t. (5.138) Силу опору рухові і потужність двигуна залежно від конструкції поїзда визначають за методикою розрахунку транспортування пластинчастими конвеєрами.

5.3.4. Підвісні канатні і монорейкові дороги При проектуванні підвісних доріг вантажопідйомність вагонетки m вибирають за розрахунковою продуктивністю Qр, а кількість посудин z0, що випускаються на лінію за 1 г роботи, визначають за формулою z0 = 1000 Qp/m. (5.139) Інтервал часу, с, між рухомими вагонетками t = 3600/z0 = 3,6m/ Qp, (5.140) а відстань між ними, м, l = υt. (5.141) Для безпечного проведення робіт значення l не повинно бути менше 15 м. Кількість вагонеток на кожній вітці дороги довжиною L знаходять із рівняння z =L/l. (5.142) Лінійна густина каната, кг/м, mк = (z (m + m0) (ω'cosβc + sinβc) + Sмін /g) / / (σ/(npкg) – L(ω'кcosβc + sinβc)), (5.143) де m, m0—маси вантажу і порожньої вагонетки, кг; ω' — коефіцієнт основного опору рухові посудин, ω' = 0,006...0,0075; βс— середній кут нахилу, ...°; Sмін — початковий натяг каната, Sмін = 2 500...3000 Н; σ — межа міцності каната Па, і запас міцності каната, n = 4...5; 45

pк— густина каната, кг/м3; L — довжина каната, м; ω'к — коефіцієнт основного опору руху каната. Вибравши необхідний канат, визначають сили опору, Н, на навантаженій Wн і порожній Wп вітках. Якщо канат повністю лежить на вагонетках, ω' = ωк. Тоді Wн = (z(m + m0) + m'кL) g (ω' cos βс ± sin βс); (5.144) Wп = (zm0 + m'KL) g (ω' cos βc ± sin βс). (5.145) Тягове зусилля, Н, на зовнішній окружності приводного шківа лебідки F=W = (Wн + Wп)ξ (5.146) Тут ξ — коефіцієнт, що враховує опір при згинанні канатів на шківах, ξ = 1,1...1,5. Максимальний натяг каната Sмакс = Sp/n (5.147) де Sp — розривне зусилля, Η; n — запас міцності, для постійних доріг n=3, для тимчасових — n =2,5...2,75. Приклад. Розрахуємо підвісну канатну дорогу при переміщенні породи у відвал. Вихідні дані: А= 600 т, L = 480 м, β =15°. Розрахункову продуктивність Qp при часі роботи установки Т = 15 г за добу і коефіцієнті нерівномірності kн =1,5 знаходимо за допомогою формул: Qp = A kн /T = 600 · 1,5/15 = 60 т/г. Вибираємо вагонетку вантажопідйомністю m = 2000 кг і з власною масою m0 = 605 кг. Кількість вагонеток, які випускають на лінію за 1 г роботи, z0 = 1 000 Qp/m = 1 000 · 60/2 000 = 30. Інтервал часу між рухомими посудинами t = 3 600/ z0 = 3 600/30 = 120 с. Відстань між вагонетками при υ =1 м/с визначається як l = υt = 1 · 120 = 120 м. Кількість посудин на кожній вітці z= L/l =480/120 = 4. Лінійна густина каната mк = [z(m + m0) (ω' cos β + sin β) + Sмін/g]/[σ/(npKg) — L (ω'K cos β + sin β)] = = [4(2000 + 605) (0,007 cos15 + sin15) + 3000/9,81 ]/[160 · 107/(4 · 104 · 9,81) — — 480 (0,007 cos 15 + sin 15)] = 0,778 кг/м. Беремо канат з m'к =0,85 кг/м (ГОСТ 7668 — 80). Сили опору : Wн = [z(m + m0) + m'KL] g (ω′ cos β + sin β) = [4 (2 000 + 605) + 0,85 · 480] X Χ 9,81 (0,007 cos 15 +sin 15) =28 335 Η;

46

Wп = (z m0 + m'KL) g (ω' cos β — sin β) = (4 · 605 + 0,85 480) X X 9,81 (0,007 cos 15 — sin 15) = —725 H. Тягове зусилля F = W = (Wн +Wп)ξ = (28335—725) 1,15 =31 751 Η. Потужність двигуна N= Fυkп/(1 000η) = 31 751 · 1,1/(1 000 · 0,85) = 41 кВт.

5.3.5. Вибір і забезпечення високої продуктивності прохідницьких комплексів і щитів Основними критеріями при виборі прохідницьких комплексів і щитів вважаються міцність породи, площа перерізу і швидкість проведення гірничих виробок. На шахтах вугільної промисловості країни застосовують різні модифікації скреперних комплексів — СКУ-1, СКМ-600, СКБ-1, МПДК-2 та ін. Комплекси СКУ-1 і СКМ-600 (малогабаритний) використовують для проходки похилих виробок зверху вниз по падінню з кутом до 35°: перший — при площі поперечного перерізу цих виробок більше 8,5 м2 і висоті не нижче 2,8 м, а другий — відповідно при площі не менше 5.9 м2 і висоті понад 2,1 м. Гірничу масу завантажують у вагонетки або скіпи. За допомогою комплексу СКБ-1 споруджують похилі виробки (кут β до 25°) з площею перерізу не менше 4,5 м2. Роботи здійснюють зверху вниз і знизу вгору. Відбиту буропідривним способом породу подають на скребковий конвеєр. Механізований вантажно-доставочний комплекс МПДК-2 забезпечує транспортування зруйнованої гірничої маси в горизонтальних і похилих виробках при площі перерізу не менше 7,8 м2 і висоті понад 2 м, а комплекс МПДК-3 — при площі понад 3,8м2 і висоті більше 1,85 м. Максимальні кути нахилу в цьому випадку дорівнюють: при проходці зверху вниз — 18°, а знизу вверх — 15°. Продуктивність комплексів СКУ-1, СКМ-600, СКБ-1 і МПДК-2 при довжині скреперування L=15 м становить 45 м3/ г, а при L=30 м – 25 м3/г. Бурозакладний комплекс БЗК-2 працює на тонких пологих пластах із залишанням породи в шахті. Площа поперечного 47

перерізу виробок становить не менше 8 м2, кут нахилу досягає 8°, коефіцієнт fм — 8. Продуктивність комплексу — 120 м/міс. Завдяки впровадженню комбайнових прохідницьких комплексів КГК-Ім, КГК-2, КСО-1, КН-5 та ін. технологія спорудження підготовчих виробок зазнає корінних змін. Із багатоопераційної вона стає безперервно-поточною. Комплекси КГК-1 і КГК-2 застосовують для проведення по вугіллю з присічкою до 70 % породи горизонтальних прямолінійних виробок з площею перерізу у проходці 13,1...18 м2. Покрівля—усталена, коефіцієнт fм досягає 6, кут β - ±10°. Самохідний комплекс КСО-1 використовують при спорудженні горизонтальних прямо- і криволінійних конвеєрних і проміжних штреків на крутих і похилих вугільних пластах, небезпечних по газу і пилу. Площа перерізу виробок у проходці — 5,1... 8 м2, кут β досягає ±6°.

48

Контрольні запитання і завдання 1. Чому недоцільно використовувати однакові комплекси транспортних машин на всіх шахтах? 2. Назвіть і коротко опишіть основні методи вибору транспортних машин. 3. Які вихідні дані необхідні для вибору транспортних машин: - аналітичним методом; - по графіку; - на ЕОМ. 4. Опишіть принципову схему вибору транспортних засобів.

49

МОДУЛЬ ШОСТИЙ УПРАВЛІННЯ ШАХТНИМ ТРАНСПОРТОМ Знати: складові частини і основні задачі менеджменту шахтного транспорту, його місце, структура, управління, методи планування і контролю за роботою шахтного транспорту; систему організації та експлуатації засобів транспорту; економічні показники ефективної роботи транспортних засобів. Уміти: давати оцінку організаційнотехнічному рівню, ставити задачу з організації ефективній роботи шахтного транспорту.

Короткі методичні вказівки Усвідомити складові частини і рівні транспортного менеджменту, його основні задачі; організаційну структуру транспорту, етапи планування роботи транспортних засобів. Диспетчерська служба, її структура і задачі; загальну організацію, зміст і етапи експлуатації.

Зміст шостого модуля 6. Управління шахтним транспортом 6.1. Загальні відомості 6.1.1. Структура управління 6.1.2. Менеджмент в сфері шахтного транспорту 6.1.3. Основи планування 6.1.4. Оперативне управління Контрольні запитання і завдання

2

6. УПРАВЛІННЯ ШАХТНИМ ТРАНСПОРТОМ 6.1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ 6.1.1. Структура управління У технологічному ланцюгу шахти внутрішньо-шахтний транспорт є одним із важливіших складових вуглевидобутку. Стабільна, ритмічна робота шахти значною мірою залежить від роботи внутрішньо-шахтного транспорту. Функціонування ланок внутрішньо-шахтного транспорту характеризується наступними особливостями: - розосереджені у просторі об'єкти управління; - зміна у просторі робочих місць людей і машин; - важки та небезпечні умови роботи; - непостійне навантаження транспортних засобів. У таких умовах оперативне управління окремими ланками транспорту та узгодження їх роботи з роботою суміжних ланок неможливе без наявності постійної інформації при їх стан. Основними функціями управління внутрішньо-шахтного транспорту є: визначення раціональної організаційної структури управління; планування роботи і техніко-економічних показників; контроль і мотивація. В сучасних умовах ефективне, оперативне управління роботою транспортних ланок досягається при широкому застосуванні автоматизованих інформаційних систем. У залежності від складності внутрішньо-шахтного транспорту, який характеризується протяжністю виробок і кількістю транспортних ланок, видів і кількості транспортних засобів, кількістю зайнятого персоналу, практика шахт виробила дві основні структури управління. При наявності на шахті тільки рейкового транспорту утворюють дільницю внутрішньо-шахтного транспорту (ВШТ). 3

Організаційна структура такої дільниці представлена трьома службами: руху, тягової та шляхової (колійної). Служба руху організує рух вантажних, порожніх пасажирських составів по підземних виробках і на поверхні шахти. Основними завданнями служби руху є: - забезпечення вантажних пунктів очисних і підготовчих вибоїв порожняком і безперебійне вивезення вантажу за графіками; - доставка матеріалів і обладнання на окремі дільниці; - організація перевезення людей по підземним виробках; - механізація маневрових робіт; - забезпечення безпечного руху, надійна експлуатація рухомого складу та засобів автоматизації, сигналізації та блокування. У відповідності цим завданням служба руху розробляє планово-організаційні документи: - план розміщення вагонеток на початок зміни; - графік погодинної подачі порожняка і вивезення вантажу з кожного вантажного пункту; - змінні графіки організації руху електровозів по відкаточним маршрутам; - графіки роботи установок на похилих виробках; - розклад руху пасажирських составів на горизонтальних і похилих виробках; - план розстановки робітників служби руху за робочими місцями. Службу руху очолює начальник, який є замісником начальника ВШТ. У начальника служби руху повинні бути два змінних помічника. До складу служби руху включають змінних диспетчерів, гірничих майстрів ВШТ, та бригади робітників (машиністи та електрослюсарі транспортних засобів). Важлива роль в управлінні транспортними процесами покладається на змінного диспетчера. Він виконує оперативне управління рухом і забезпечує виконання загально-шахтного плану перевезення вантажу, подачі порожняка і матеріалів до вибоїв. Він також організує рух електровозів у відповідності з графіками та приймає заходи по ліквідації неполадок і аварій, веде документацію за установленою формою. 4

Служба тяги (тягова служба) веде безпосередній нагляд за справністю зберіганням і правильністю експлуатації рухомого складу та іншого транспортного устаткування. Служба тяги виконує поточні ремонти закріпленого за нею обладнання. Службу тяги очолює начальник, який є замісником начальника дільниці ВШТ. Шляхова служба (служба колії) веде усі види ремонту відкаточних виробок і рейкових колій. Роботи з нагляду за шахтними коліями та їх ремонт ведуть бригади підземних гірничих робітників під керівництвом гірничих майстрів. Коли на шахті поряд з рейковим транспортом переміщення вантажу здійснюється конвеєрами, тоді у складі дільниці ВШТ утворюється служба конвеєрного транспорту. Така служба утворюється, коли понад 50% вантажу переміщається конвеєрами, а довжина конвеєрних ліній більша 5 км. У ведені служби конвеєрного транспорту знаходяться усі конвеєри шахти, перевантажувальне та бункерне обладнання. Завдання служби конвеєрного транспорту: - нагляд за станом, зберіганням і правильністю експлуатації конвеєрів, засобів автоматизації, перевантажувального і бункерного обладнання; - своєчасне усунення неполадок і несправності усіх засобів конвеєрного транспорту; - планування ремонтів засобів конвеєрного транспорту; - визначення потреб в матеріалах, запасних частинах та інструменті, які необхідні для забезпечення нормальної експлуатації і проведенні поточних ремонтів обладнання конвеєрних ліній; - ведення технічної документації. При безперервній конвеєризації вугільного потоку від очисних вибоїв до бункерів скіпових підйомів на шахті утворюється дільниця конвеєрного внутрішньо-шахтного транспорту (КТ). У зв'язку з тим, що на таких шахтах для транспортування матеріалів, обладнання і людей необхідно мати рейковий транспорт, до складу дільниці конвеєрного транспорту входять тягова та шляхова (колійна) служби. 5

6.1.2. Менеджмент в сфері шахтного транспорту В останні роки терміни "менеджмент", "менеджер" повсюдно увійшли до наукового та навчального обігу і частково замінили використовувані нами раніше терміни "управління", "директор". За своєю суттю термін "менеджмент" є певним синонімом терміну "управління", але вони не адекватні, термін "управління" набагато ширший. Він застосовується до різних видів людської діяльності (наприклад, управління державою, галуззю господарства, управління автомобілем та інші). Термін "менеджмент" застосовується лише до управління економічними та соціальними процесами на рівні підприємства (шахти), діючих у ринкових умовах. Головною метою таких підприємств є збільшення прибутку за допомогою раціонального і ефективного використання матеріальних, трудових і грошових ресурсів. Отже, менеджмент – це управління підприємством (шахтою) в умовах ринкової економіки. Основні функції менеджменту: маркетинг і планування, раціональна організація структури шахти, мотивація і контроль. Маркетинг – система внутрішньо-шахтного правового управління, яка направлена на вивчення і врахування попиту і потреби ринку для обґрунтування планування виробничої діяльності шахти, випуску конкурентноспроможної продукції в установлених обсягах. При цьому маркетинг спрямовано на забезпечення шахті прибутку та стійкого місця на ринку. Важливу роль у менеджменті відводять функції мотивації праці. Керівник шахти не повинен тільки наказувати своїм підлеглим, а направляти їх діяльність, допомагати розкрити їх здібності, формувати біля себе групу однодумців. Важливими формами підвищення мотивації до праці є: стабільність службового положення працівників; добра організація робочих місць; систематична перепідготовка і підвищення кваліфікації працівників; застосування заохочувальних і гнучких систем виплати за працю при гарантованому мінімумі заробітної плати; виховання у працівників почуття прихильності до своєї шахти. В економічному механізмі менеджменту найбільш важлива роль належить функції контролю, без якої неможливо реалізувати у 6

повному обсязі інші функції управління шахтою. Мета функції контролю – забезпечити об'єктивну оцінку реальної ситуації в результатах діяльності підприємства і тим самим при необхідності внести корективи в заплановані показники розвитку як окремих підрозділів, так і шахти в цілому. Підвищення ролі і ефективності функції контролю в менеджменті тісно пов'язане з утворенням і використанням автоматизованих інформаційних систем та електроннообчислювальної техніки, які дозволяють оперативно і точно передавати інформацію за призначенням, здійснювати її обробку та аналіз, виявляти відхилення від намічених в плані показників і приймати на цій основі оперативні управлінські рішення. Така інформаційна система дозволяє вести неперервний контроль за виробничою діяльністю шахти і своєчасно вносити в неї необхідні корективи, продиктовані змінами на ринку. В управлінні шахтним транспортом деякі основні функції управління структурними підрозділами шахти співзвучні з функціями менеджменту. Проте виконання тієї, або іншої функції обмежуються рамками структурного підрозділу, а не підприємства (шахти) в цілому. Таким чином управління структурним підрозділом шахти, яким є шахтний транспорт слід розглядати як спосіб реалізації мети і завдання менеджменту підприємства в цілому. Найбільш характерним і важливим принципом сучасної теорії управління є принцип системного підходу. За цим принципом, будь-який об'єкт управління розглядають як такий, що є частиною системи і одночасно сам є системою. Принцип системного підходу до управління передбачає вивчення, врахування і аналіз тільки вагомих зв'язків і взаємодій елементів. Системний підхід дозволяє правильно враховувати мету управління, формувати та типізувати завдання управління. Принцип системного підходу до управління вимагає одержання достатнього об'єму інформації за стан об'єкту управління для того, щоб на її основі ґенерувати різноманітні варіанти раціональних дій. Недостатня інформація знижує ефективність управління, а її надмірна кількість ускладнює управління. Для ефективного управління необхідно мати достовірну і повну інформацію про стан об'єкта і ринку збуту. 7

6.1.3. Основи планування Головним в управлінні системою внутрішньо-шахтного транспорту (ВШТ) є забезпечення узгодження пропускної здатності власне транспорту і режиму роботи усіх ланок і процесів добування вугілля, з урахуванням проведення ремонту виробок, а також зниження трудомісткості і вартості транспортних робіт. Це досягається на основі попереднього виробничо-організаційного і техніко-економічного планування робіт дільниці ВШТ. Виробничо-організаційне планування включає в себе розробку планових графіків організації роботи усіх транспортних ланок і окремих установок з узгодженням їх пропускної здатності і тривалості часу функціонування протягом доби. Узгодження пропускної здатності транспортних ланок повинна вестись за принципом – пропускна здатність наступних ланок павина бути не меншою пропускної здатності попередньої транспортної ланки. При цьому слід враховувати те, що раціональна організація функціонування шахтного транспорту повинна враховувати несприятливі фактори: - непостійна інтенсивність вантажопотоків; - імовірнісний характер транспортного процесу; - несподіваний характер виникнення неполадок і аварій. В зв'язку з цим необхідно не тільки раціонально організовувати роботу за графіками, а і оперативно управляти внутрішньо-шахтним транспортом. Виробничо-організаційне планування роботи внутрішньошахтного транспорту виконує керівний склад дільниці ВШТ. Для складання плану роботи транспортних ланок та їх узгодження з загально-шахтним планом необхідна така вихідна інформація: - добові режими роботи вибоїв та планові вантажопотоки вугілля і породи; - параметри, які характеризують пропускну здатність транспортних ланок. Планування роботи стаціонарних установок зводиться до координації виконання необхідних операцій в часі. До таких операцій відносять: підготовчо-заключні (приймання і здача зміни 8

машиністом), технологічні (перевезення вантажу, переміщення машини на нову трасу та інші), виконання робіт з обслуговування машин та ремонту. Вихідними даними для складання плану роботи для таких установок є графік надходження вантажу в часі, число і продовження зміни роботи підприємства, нормативи часу на виконання технічних оглядів і планових ремонтів. План роботи підйомної установки оформляється у вигляді графіка, а установок похилих виробок у вигляді таблиці. На відміну від стаціонарних транспортних установок самохідні машини при виконанні транспортних робіт знаходяться в рухові, змінюють своє положення в просторі, тому планувати їх роботу слід не тільки в часі, але й в просторі. Основними етапами планування роботи локомотивного транспорту є: вибір виду організації руху в системах "локомотивсостав", "локомотив-маршрут"; складання плану роботи вантажних станцій локомотивів; розрахунки числа вагонеток в составі та їх розміщення по станціям. При системі "локомотив-маршрут" можна використати три варіанти: - обслуговування тільки одного пункту навантаження. Позитивами такого варіанту є: максимальне спрощення управління, безпечність руху (машиніст добре знає особливості колії і виробки); особиста зацікавленість машиніста результатами роботи експлуатаційної дільниці. Недоліки: низька ефективність використання рухомого складу; - локомотив обслуговує будь-який вантажний пункт. При цьому варіанті організації руху краще використовується локомотив, що потребує чіткої роботи диспетчера. Крім того, при низькій якості стану рейкових колій і виробок значно зменшуються показники безпеки руху; - змішана транспортна система є компромісним варіантом організації руху локомотивів. Одним із найбільш складних етапів планування роботи локомотивного транспорту є складання плану роботи локомотивів. План роботи локомотивів подають у вигляді планового графіку їх 9

руху або плану погодинної подачі вагонів. Графіки руху найбільш наочно відображають роботу локомотивів. При створенні планового графіку додержуються наступних принципів: - графік повинен бути узгодженим з графіками роботи суміжних транспортних ланок і повністю забезпечувати безпеку руху; - локомотив не повинен чекати завантаження привезеного ним порожняку. Витрати часу на заміну составів повинні бути мінімальними; - подача вантажних составів до ствола і відправка порожніх составів повинна забезпечити рівномірну роботу підйому; - рух поїздів по одноколійним виробкам повинен бути взаємо-узгодженим, а простої на перегонах – мінімальні; - планові графіки руху повинні мати резерв часу на необхідні операції. Чітка робота локомотивного транспорту неможлива без засобів автоматизації (наприклад, автоматичне блокування і дистанційний перевід стрілок з рухомого електровоза). Для підвищення надійності оперативного управління рухом необхідно впроваджувати автоматизовану систему управління роботою підземного транспорту. Техніко-економічне планування роботи дільниці внутрішньо-шахтного транспорту пов'язане з розрахунками обсягів переміщення вугілля та породи при мінімальних витратах усіх видів ресурсів. Місячний план дільниці внутрішньо-шахтного транспорту включає такі розділи: - обсяг перевезення вугілля та породи; - штат дільниці, продуктивність і фонд оплати праці; - матеріали; - собівартість перевезення; - розрахунки необхідного парку електровозів і вагонеток. Обсяг перевезення вугілля та породи розраховують по кожній транспортній ланці у відповідності до прийнятого плану видобутку вугілля і плану проходження виробок з врахуванням породи і ремонту виробок. 10

Штат дільниці і фонд оплати праці розраховують на всі роботи, які виконуються на дільниці внутрішньо-шахтного транспорту. Розраховують явочний і обліковий (за списком) склад робітників для кожної професії. Фонд оплати труда по дільниці ВШТ планується у обсягах основної заробітної плати. Номенклатура матеріалу, який використовується на дільниці ВШТ вельми велика та різноманітна (рейки, канати, шпали, мастильні матеріали, запасні частини машин та інше). Планування споживання матеріалу ведуть у натуральному та вартісному виразі. Собівартість перевозу планують на одну тонну планового видобутку вугілля на один тонно-кілометр переміщеного вантажу. Виробничо-організаційне та техніко-економічне планування діяльності дільниці ВШТ необхідні для забезпечення запланованих обсягів перевезення вантажу. Планові графіки і техніко-економічні показники роботи транспортних ланок слугують орієнтирами в управлінні.

6.1.4. Оперативне управління Головною оперативною ланкою у схемі управління виробничими процесами на шахті є диспетчерська служба, яка може бути одноступеневою або двохступеневою. При одноступеневій службі усіма виробничими процесами керує начальник зміни (гірничий диспетчер). Одноступенева диспетчерська служба утворюється на шахтах зі значною конвеєризацією внутрішньо-шахтного транспорту. При двохступеневій диспетчерській службі гірничими роботами керує гірничий диспетчер, а роботою транспорту диспетчер підземного транспорту. Така служба утворюється на шахтах з рейковим транспортом у випадках наявності системи автоматизації, сигналізації та зв'язку; при одночасній роботі більше десяти електровозів на одному горизонті і більше восьми електровозів на одному горизонті шахти з декількома горизонтами; при в'їзді електровозів у приствольний двір з двох напрямів. 11

Диспетчер підземного транспорту керує роботою тільки транспортних ланок. В його завдання входить: забезпечення своєчасної подачі порожніх вагонів, матеріалу і обладнання до очисних та підготовчих вибоїв; вивезення вантажу (вугілля, породи); контроль за роботою усіх ланок транспорту, станом виробок і шляхового господарства. У випадку виникнення аварії і збоїв у роботі диспетчер повідомляє відповідальних осіб і приймає заходи, передбачені планом ліквідування аварії. Робоче місце диспетчера підземного транспорту облаштовується у диспетчерський камері, яка розміщується на горизонті з максимальним числом працюючих електровозів. Камера оснащена необхідними технічними засобами контролю за роботою транспортних ланок; засобами зв'язку з машиністами електровозів, вантажними пунктами вибоїв та приймально-відправних площадок похилих виробок. Телефонний зв'язок диспетчер використовує для зв'язку з гірничими майстрами, машиністами електровозів, машиністом перекидача та іншими. Диспетчер підземного транспорту протягом зміни інформує гірничого диспетчера: • про кількість виданого вантажу та поданого порожняку, наявність завантажених вагонів (з вугіллям та породою) та порожняка під лавою та в інших вибоях; • про наявність заряджених батарей і резервних електровозів; • розстановку робітників дільниці ВШТ по місцям роботи; • про всі простої, аварії, виявлені несправності та порушення правил безпеки. Одержану інформацію диспетчер фіксує у документах двох форм – ДТ-1 і ДТ-2 (табл. 6.1, 6.2). Форма ДТ-1 призначена для оперативного контролю за роботою засобів локомотивної відкатки і аналізу роботи підземного транспорту. Вона по закінченню зміни подається у народну дільниці ВШТ.

12

Таблиця 6.1. Шахта Облік роботи засобів транспорту За

зміну

число

місяць

рік

Диспетчер (Ф. І. П.)

10 11

Причина

Усього (хв.)

Кінець

4 5 6 7 8 9

Простої

Початок

Прибув Вибув Усього

3

Площадок

Об'єкт обслужування

2

Прибув

№ Рейсів

1

Матеріали Обладнання

№ Електровозів

Состав Час вагонеток

Усього

З об'єкту Состав вагонеЧас ток

Вибув

На об'єкт

12 13 14 15 16

1. 2. 3. 4.

Підпис диспетчера

13

Форма ДТ-2 призначена для контролю усіх транспортних робіт і слугує документом для звіту гірничого диспетчера і начальника дільниці ВШТ. Таблиця 6.2 Шахта Рапорт диспетчера підземного транспорту За

зміну

число

місяць рік (Ф. І. П.) Показники роботи локом. за зміну

Простої

Перевезено

Продовження, хв. Прийняті міри

Місце та причина

У т. ч. вугілля, ваг/т

вантажів

Вагонеток

Матер. та облад.

Порода

Порожняк

За зміну

Години

Назва об'єкту Найменування Число вагонеток

Розміщення вагонетного Фактична парку на Наряд погодинна кінець зміни видача вагонеток Вантажні

Прізвище машиніста електровоза № електровоза Продуктивність

Видача

Підпис диспетчера 14

Крім затверджених форм диспетчерської документації транспортних диспетчер заповняє книги: - приймання та здачі зміни диспетчерами шахти; - обліку доставці матеріалу і обладнання; - обліку роботи електровозної відкатки. Для забезпечення оперативного керівництва транспортом диспетчер повинен володіти стандартною інформацією : - вага вугілля, виданого із шахти вагонетками і скіпами; - контрольними цифрами об розміщенні порожніх вагонеток на початок зміни та дані об протяжності маршрутів для перевозу вантажу, числа вагонеток в составі та інші. Всі ці дані повинні бути занесені у відповідні таблиці.

Контрольні запитання і завдання 1. Назвіть складові частини і основні задачі менеджменту шахтного транспорту. 2. Структура управління, методи планування і контролю за роботою шахтного транспорту. 3. Система організації та експлуатації засобів механізації транспорту. 4. Опишіть методику визначення ефективності роботи транспортних засобів.

15

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.

Ананьин Г. П., Голутвин В. А., Гуляев В. К. Погрузочные и разгрузочные пункты подземного транспорта. М.: Недра, 1980. 303 с. Гірничий енциклопедичний словник/ За ред. В.С.Білецького/ - Донецьк: Східний видавничий дім. Тт.1 і 2. 2001 та 2002. – 1146 с. Григорьев В. Н., Дьяков В. А., Пухов Ю. С. Транспортные машины для подземных разработок, М.: Недра, 1984. 384 с. Ковшовые погрузочно-транспортные машины / П. А. Корляков, Г. С. Кордюнов, Ю. Н. Павлов и др. М.: Недра, 1980. 199 с. Машины и оборудование для проведения горизонтальных и наклонных горных выработок / Под ред. Б. Ф. Братченко. М.: Недра, 1975. 415 с. Мухопад М. Д. Транспортні машини. Харків: Основа, 1993. 192с. Мухопад Н. Д. Транспортные машины. К.: Донецк: Вышая шк. Главное изд-во, 1984. 184 с. Насонов И. Д., Фелюкин В. А., Шуплик М. Н. Технология строительства подземных сооружений. М.: Недра, 1983. 311 с. Основные положения по проектированию транспорта для новых и действующих угольных шахт / М-во угол. пром-сти СССР. М.: Ин-т горн. дела, 1986. 356 с. Подземный транспорт шахт и рудников / Под ред. Г. Я. Пейсахоровича, П. П. Ремизова. М.: Недра, 1985. 365 с. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах / М-во угол. промсти СССР. М.: Недра, 1973. 511 с. Пухов Ю. С. Транспортные машины. М.: Недра, 1987. 230 с. Системы подземного транспорта на угольных шахтах / В. А. Пономаренко, Е. Л. Креймер, Г. А. Дунаев и др. М.: Недра, 1975. 309 с. Тихонов Н. В. Транспортные машины и комплексы горнорудных предприятий. 2-е изд. М.: Недра, 1985. 336 с. Транспорт на горных предприятиях. 2-е изд. / Б. А. Кузнєцов, А. А. Ренгевич, В. Г. Шорин и др. М.: Недра, 1976. 550 с. Шахтный транспорт. Под ред. Н. Д. Мухомада, В. А. Будишевского. Донецк: «Новый мир», 1997. 349с.

16