Производительность погрузочного оборудования и пути ее повышения

Производительность погрузочного оборудования и пути ее повышения.

Различают теоретическую (расчетную), техническую (паспортную) и эксплуатационную (действительную) производительность погрузочных машин. Теоретическая производительность определяется только конструктивными параметрами машины (например, вместимость ковша, грейфера, скрепера, продолжительность цикла черпания и т.д.). Так, для погрузочной машины ковшового типа теоретическая производительность (м³/мин).

Q_теор= 60 V_к /Т = n_цV_r ,

где Т – теоретическая продолжительность одного цикла погрузки породы ковшом машины, м;                 n_ц  - число циклов черпания в минуту;

V_к – вместимость ковша (геометрическая), м³.

Техническая производительность определяется для  типичных эксплуатационных условий  при непрерывной работе машины, т.е. в этом случае учитывается влияние  свойств породы, заполнение ковша (грейфера, скрепера) породой, качество дробления  породы, изменение продолжительности  одного цикла черпания в реальных условиях и т.д.

Эксплуатационная  производительность определяется объемом  погруженной породы за общее время  работы машины. На эксплуатационную производительность влияет, таким образом, продолжительность  подготовительно-заключительных операций, остановок в работе машины по технологическим, а также простоев по организационным  и техническим причинам.

Техническая производительность ковшовой погрузочной  машины (по породе в разрыхленном состоянии) (м³/мин).

Q_тех=n_цk_зk_дрV_к/k_ц ,

где: k_з – коэффициент заполнения ковша (в зависимости от плотности породы, размера кусков и соотношения между напорным усилием машины и шириной ковша k_з изменяется в диапазоне 0,3 – 1,2); k_др – коэффициент, учитывающий дополнительное разрыхление породы в ковше (k_др = 0,92÷0,96); k_ц – коэффициент, учитывающий изменение продолжительности цикла в реальных условиях (для машин с пневмоприводом k_ц = 0,92÷1,1).

Эксплуатационная  производительность (м³/ч.) в общем случае определяется по формуле:

Q_э = 60V_п/Т₀,

где V_п – полный объем горной массы, погруженной машиной за проходческий цикл, м³; Т₀ – общее время работы машины, мин.

Полный объем  горной массы в плотном теле (м³)

V_п=l_цSη_в ,

где l_w – расчетное подвигание забоя за один цикл, м.

S – площадь проектного сечения выработки, м²;

η_в – коэффициент, учитывающий увеличение сечения выработки против проектного (η_в=1,05÷1,08).

Общее время  работы машины складывается из времени  собственно погрузки, замены груженых вагонеток или составов на порожние и суммарной продолжительности  простоев по организационно-техническим  причинам, включая время на подготовительно-заключительные операции.

В частности, часовую эксплуатационную производительность (м³/ч) ковшовой машины (по породе в плотной массе) можно рассчитать по формуле:

Q_э=

где k_p – коэффициент разрыхления пород, равный 1,5 – 2; k_кр – коэффициент, учитывающий крупность кусков породы и ее физико-механические свойства (при крупности кусков до 300 мм. k_кр = 1, при крупности более 400 мм. k_кр = 1,3); t_в – удельные затраты времени на вспомогательные операции, включающие очистку путей и выдвижение рельсов, кайловку и перекидку определенной части породы с периферии в зону работы ковша (для выработок, ширина которых равна фронту погрузки, t_в – составляет 1,5 чел.-мин./м³); L – расстояние до пункта обмена вагонеток, м.; V_в – вместимость вагонетки, м³; k_з – коэффициент заполнения вагонетки, принимаемый равным 0,9; v_с – средняя скорость откатки вагонеток или составов с учетом маневров, перецепки и т.д. на участке от погрузочной машины до обменного пункта (по данным практики v_c составляет 0,6 м/с.); n_в – число вагонеток в составе.

Соответственно  часовая эксплуатационная производительность (м³/ч) машины непрерывного действия типа ПНБ может быть рассчитана по формуле

Q_э =

где k_рп = 1,1÷1,3 – коэффициент, учитывающий форму и расположение породы после взрыва; k_пм – коэффициент, учитывающий продолжительность маневра при погрузки и степень соответствия данного типа машины условиям погрузки (k_пм = 1,05÷1,1).

Производительность  погрузочно-транспортных машин существенно  зависит от длины транспортирования  и скорости движения груженой и порожней машины. Эксплуатационная производительность погрузочно-транспортной машины (м³/ч) с грузонесущим ковшом.

Q_э = ,

а для машин  с ковшом и кузовом

Q_э = ,

где V_к, V_куз – вместимость соответственно ковша и кузова, м³; k_з и k_зк – коэффициент заполнения соответственно ковша и кузова; ξ = 1,15÷1,2 – коэффициент, учитывающий время, затрачиваемое на разборку негабарита в забое; t_ц – продолжительность цикла черпания грузонесущим ковшом, равная 50 сек.; t’_ц – продолжительность одного цикла погрузки, сек.; k_ман – коэффициент, учитывающий продолжительность маневров машины в забое, равный 1,3; k_cc – 0,6 – коэффициент среднеходовой скорости движения; L – длина транспортирования, м; v_гр и v_пор – скорости движения груженой и порожней машины, принимаемые соответственно 1,8 и 2,3 м/с.; t_раз = 30÷40 – продолжительность разгрузки машины, сек.

Если машина в течение всей смены работает на уборке породы, то ее эксплуатационная производительность (м³/смену)

Q_см = Q_эT_смk_и ,

где Т_см – продолжительность смены, ч.; k_и = 0,7÷0,8 – коэффициент внутрисменного использования машины, учитывающий подготовительно-заключительные операции, заправку машины, перегон к месту работы и обратно и другие операции, не относящиеся непосредственно к погрузке и транспортированию.

Техническая производительность скреперной установки  при скреперовании непосредственно в отвал по породе в разрыхленном состоянии (м³/ч).

Q_тех = ,

где V_c – вместимость скрепера, м³; k_с – коэффициент заполнения скрепера (для крупнокусковой горной массы k_с = 0,5÷0,7; для среднекусковой = 0,7÷0,8 и мелкокусковой k_с = 0,9÷1); L – длина скреперования, м.; v_гр и v_пор – скорости движения соответственно груженого и порожнего скрепера (v_гр = 1,1÷1,7 м/с и v_пор = 1,5÷2,3 м/с; устанавливаются по технической характеристики скреперной лебедки); t = 15÷20 с – время, затрачиваемое на загрузку и разгрузку скрепера.

Эксплуатационная  часовая производительность скреперной установки (м³/ч)

Q_э = Q_тех^k_и

где k_и – коэффициент использования скреперной установки во время уборки породы, принимается равным 0,4 – 0,6.

При погрузке в вагонетки или другие транспортные емкости (скипы, бадьи) производительность скреперной установки зависит от времени загрузки одной вагонетки  и состава, а также времени, затрачиваемое на замену груженого состава на порожний.

Эксплуатационная  производительность (м³/ч) при погрузки в вагонетки может быть определена по формуле:

Q_э =

где k_з и k_c – коэффициенты наполнения соответственно вагонетки и скрепера (см.выше); Z – число вагонеток в составе; v_c – вместимость скрепера, м³; t₁ – время на замену состава груженого на порожний, с.

Время на замену состава t₁ (c) можно рассчитать по формуле

t₁ = 2L_оп/v_c

где L_оп – расстояние до пункта обмена вагонеток, м.; v_c – средняя скорость откатки вагонеток или составов с учетом маневров, перецепки вагонетки и т.д., принимается равной 0,6 м/с.

Снижение  затрат времени на погрузку и увеличение производительности погрузочного оборудования могут быть достигнуты за счет сокращения времени на обменные операции путем  использования перегружателей, вагоноперестановщиков, вагонеток повышенной (до 1,4 м³ и более) вместимости; улучшение качества буровзрывных работ, обеспечивающих необходимую степень дробления, компактную форму развала и высокие значения коэффициента использования шпуров; применение эффективных опрокидных устройств для глухих вагонеток, мощных современных электровозов; внедрения мероприятий по сокращению продолжительности подготовительно-заключительных операций и улучшение внутрисменного использования машин.

Производительность  погрузки породы пневматическими грейферными  машинами в вертикальных выработках в общем случае выражается формулой

Q_п = Vk_p/T_п

где V – объем взорванной породы, м³; k_р – коэффициент разрыхления породы; Т_п – время погрузки всей породы в первой и второй фазе (без учета времени на подготовительно-заключительные операции).

Время погрузки Т_п складывается из времени собственно погрузки породы в первой фазе машиной, времени технологических простоев в связи с необходимостью замены груженых бадей на порожние и времени погрузки породы с применением ручного труда во второй фазе. С учетом этого среднюю производительность погрузки по разрыхленной породе (м³/ч.) можно рассчитать по формуле

Q_п = ,

где φ –  коэффициент, учитывающий неравномерность  работы, регламентированный отдых, простои  по организационным причинам и т.д., равный 1,15÷1,2; α – доля породы в  первой фазе уборки; n – число погрузочных машин; Q_тех – техническая производительность машины; k_o – коэффициент одновременности работы машин, равный 1 при n = 1 и 0,75 – 0,8 при n = 2; k_п – коэффициент, учитывающий просыпание породы при погрузке грейфера в бадьи [k_п = (d_б/0,8d_г)², где d_б и d_г – диаметр соответственно бадьи и грейфера с раскрытыми челюстями, м]; t_п – время простоя погрузочной машины, ч; V_б – вместимость бадьи, м³; k_з = 0,9 – коэффициент заполнения бадьи; n_р – число рабочих, занятых на погрузке породы во второй фазе; Q_у – производительность погрузки породы во второй фазе одним рабочим (по породам с f = 12÷16 Q_у = 0,5 ÷1 м³/ч).

Значение  t_п зависит от типа и числа подъемов и соотношение между временем погрузки бадьи t_пб и временем цикла Т_цп подъема. Например, если подъем осуществляется без перецепки бадей, то для одноконцевого подъема t_п = Т_цп, для двух одноконцовых и при t_пб <Т_цп t_п = 0.

Основными направлениями  сокращения продолжительности погрузки в вертикальных выработках и увеличение производительности труда являются:

применение  высокопроизводительных погрузочных  машин с механизированным вождением  грейфера и дистанционным управлением  погрузкой;

совершенствование буровзрывных работ с целью обеспечения  равномерного дробления породы, уменьшения переборов сечения и увеличение коэффициента использования шпуров;

обеспечение четко согласованной работы погрузочной  машины с подъемом и сокращение до минимума простоев из-за маневров бадей  у забоя;

механизация работ по погрузки работ во второй фазе.

Требование правил безопасности при  погрузке породы.

Машины для  погрузки породы работают в специфических  условиях, в связи с чем при их эксплуатации предъявляются повышенные требования к соблюдению правил безопасности.

К управлению погрузочными, погрузочно-транспортными  машинами и скреперными установками  допускаются только лица, имеющие  специальные удостоверения и  прошедшие специальный инструктаж по безопасному применению оборудования с дизельным двигателями, если такое оборудование применяется в подземных условиях.

Перед началом  работы погрузочной работы необходимо осмотреть крепь выработки и, если требуется, исправить ее. Приступать к работе можно только после приведения забоя в безопасное состояние, т.е. после удаления с боков и кровли выработки нависающих кусков породы. Необходимо проверить состояние  рельсового пути и маневровых устройств.

Во время  работы машины с пневмоприводом необходимо тщательно следить за креплением воздухоподводящего шланга на машине и магистральном трубопроводе, а на машинах с электроприводом – за состоянием заземления машины. Работающие на машине обязаны следить за тем, чтобы воздухоподводящий шланг или силовой кабель не попал под ходовую часть машины или другого оборудования.

В процессе работы машины не разрешается находиться впереди погрузочной машины в  радиусе черпания ковша и стоять вблизи ковша в момент разгрузки, производить прицепку или отцепку  вагонеток, ремонт, осмотр или очистку  машины, работать под поднятым ковшом или освобождать руками куски  породы из-под ковша погрузочной  машины или скрепера.

Скреперную  лебедку перед началом эксплуатации необходимо расположить под прямым углом к сои выработки и надежно закрепить анкерными болтами. Поддерживающие блоки для хвостового каната располагаются через 15-20 метров. Все вращающиеся детали лебедки должны быть ограждены, а на случай обрыва каната перед лебедкой устанавливают предохранительные щитки. Корпус лебедки надежно заземляется.

Скреперование должно вестись при хорошем освещении скреперной дорожки и рабочего места у лебедки.

При работе скреперной установки запрещается  производить смазку блоков и лебедки, браться руками за канат и другие подвижные детали установки, выходить на скреперную дорожку.

Во время  уборки породы пневматическими грейферными  грузчиками запрещается:

производить  осмотр и ремонт грейфера при наличии  сжатого воздуха в пневмокоммуникации грейфера;

стоять вблизи бадьи в момент разгрузки грейфера;

производить уборку породы в местах забоя, где  остались невзорвавшиеся шпуровые заряды;

использовать  грейфер для выдергивания заклинившихся  в шпурах буров и для перемещения  бадей по забою ствола.

Во избежание  падения кусков породы из бадей при  подъеме они должны недогружаться  на 100 мм. до верхней кромки борта. Запрещается использование бадей, на борту которых отсутствуют предохранительные кулачки (по два с каждой стороны) для поддержания опущенной дужки на высоте не менее 40 мм. от борта бадьи.

Нельзя оставлять  бадью в подвешенном состоянии, ее необходимо выдать на поверхность  или оставить в забое.

В условиях специфики подземных горноразведочных работ наиболее широкое распространение получили ковшовые машины на колесно-рельсовом ходу и особенно машина ППН – 1с.