Новая технология выемки пород на карьерах
Более чем двадцатилетний опыт производства и эксплуатации проходческих и добычных комбайнов для подземных работ фирмы VOEST-ALPINE, а также многочисленные эксперименты на испытательных стендах привели к созданию комбайнов непрерывного действия для открытых горных работ (рис.1) со следующими характеристиками:
- комбайн обеспечивает отработку пород прочностью 20-80 МПа;
- выемка ведется уступами высотой 5-10 м в зависимости от технических параметров комбайна при ширине отрабатываемого блока 6.5-16.7 м;
- производительность комбайнов составляет 870-2300 м3/час в пересчете на антрацит в плотном теле (рис.2);
- комбайн имеет модульную конструкцию режущего узла при максимальной типизации конструктивных компонентов различных типов машин (рис.3);
- конструкция комбайна обеспечивает возможность фрезерования откосов уступов карьеров на высоту вылета стрелы, т.е. до 10 м, а также ведение селективной выемки даже при разработке крутопадающих пластов;
- конструкция рабочего органа обеспечивает возможность адаптации режимов его работы к типу отрабатываемых пород за счет изменения скорости вращения и вибрации рабочего органа, а также скорости подвигания комбайна на забой.
В табл.1 приведен параметрический ряд комбайнов и их основные характеристики. В табл.2 представлены технические данные трех опытных образцов производственной серии VASM.
Принцип работы комбайнов серии VASM
Комбайны непрерывного действия серии VASM относятся к новому поколению карьерных машин класса Continious Surface Mining (CSM), которые также включают хорошо известные комбайны фирмы WIRTGEN серии SM, фирмы HURON серии Easy Miner и другие.
Основным отличием комбайнов VASM является расположение рабочего органа на специальной стреле, что позволяет вести отработку массива пород уступами.
В процессе работы комбайнов VASM производится скалывание породы рабочим органом — режущим барабаном, закрепленным на поднимающейся и опускающейся с помощью гидроцилиндров стреле, при одновременном поступательном и вибрационном движении (рис.3). Погрузочное устройство, находящееся на уровне подошвы забоя, принимает разрушенную горную массу и перепускает ее в центр комбайна. Расположенный посередине пластинчатый конвейер транспортирует материал на погрузочную стрелу, с которой порода передается на разгрузочный конвейер. В качестве ходового механизма используется двухгусеничная тележка. Привод хода — гидравлический. Рабочий орган состоит из двух или более (в зависимости от размера комбайна) одинаковых режущих узлов, каждый из которых содержит в себе двигатель, предохранительную муфту, привод и два отвальных сегмента, смонтированных на общем кронштейне. Узел привода установлен в режущем барабане. Специальное гидравлическое устройство обеспечивает смещение барабана в рабочей стреле, что обеспечивает возможность отбоя породы, находящейся между отдельными отвальными сегментами (рис.4).
Для подавления пыли по всей ширине барабана имеется водяное орошение, которое связывает пыль в месте на острие резца.
Технологические особенности применения комбайнов
Для отработки технологии и определения технологических параметров на одном из гипсовых карьеров в Пухберге (Германия) были проведены испытания опытного образца с рабочим органом шириной 5.5 м при диаметре барабана 1100 мм. В качестве базы была выбрана хорошо апробированная машина (комбайн для подземных работ) Alpine Miner AM-100.
Общая мощность установленных двигателей комбайна составляет 650 кВт. Электропитание обеспечивается от трансформаторной подстанции через гибкий кабель.
Режущий барабан комбайна работает от расположенного в центре трехфазного мотора мощностью 315 кВт через планетарный привод и имеет две дополнительные опоры.
Перемещаемый гидравлическим цилиндром режущий узел подвижно установлен в баре посредством четырех твердохромированных направляющих труб. Ход вибрации составляет 300 мм, что позволяет формировать торцевой уступ под углом 90°.
Разрабатывался гипс прочностью 35-65 МПа уступами высотой 4 м. Погрузка отработанного гипса осуществлялась в автосамосвалы с большой грузоподъемностью.
Однако, наиболее эффективно комбайны работают в комплексе с конвейерным транспортом, что обеспечивает поточность и экологическую чистоту производства (рис.5).
Производительность резания комбайна при добыче гипса составила 400 т/час. Кусковатость добытой горной массы из-за небольшого числа режущих зубцов составила 300 мм; расход зубцов по гипсу — 0.003 шт./т; расход электроэнергии — 1.8 кВт/т.
Проведенные испытания показали широкие возможности применения комбайнов серии VASM на карьерах. В частности, апробирована технология формирования откоса уступа любой формы с углом до 90° путем фрезерования поверхности забоя, т.к. конструкция комбайна позволяет управлять траекторией движения рабочего органа благодаря изменению расположения рабочего органа по высоте и ходом комбайна.
Возможность управления высотой расположения рабочего органа, а также вылетом стрелы открывает возможности использования комбайна при селективной выемке пород (рис.4). Например, при разработке крутопадающих тонких пластов. Основные же преимущества комбайнов серии VASM по сравнению с комбайнами серии CSM заключаются в повышенной производительности резания за счет реализации вращательно-вибрационного характера движения режущего органа.
В настоящее время карьерные комбайны серии VASM успешно работают на карьерах Италии (модель VASM-2Е), Германии, Бразилии, Австралии и Южной Африки.5
