Погрузка породы и подземный транспорт при постройке тоннелей
|
Погрузочные машины Удаление породы из выработок слагается из следующих операций: погрузка породы в транспортные средства, перемещение по подземным выработкам до места выдачи на поверхность и далее — в отвал. Погрузка породы — весьма трудоемкий процесс в комплексе горно-тоннельных работ, требующий возможно полной механизации. Породу погружают полумеханическим способом при помощи перегружателей, скреперными грузчиками и различными погрузочными машинами. Ручная работа допустима лишь как исключение в особо стесненных условиях. Перегружателями не обеспечивается полная механизация процесса погрузки, однако в значительной степени облегчается труд рабочего. Наиболее совершенны и производительны погрузочные машины. Различают три группы погрузочных машин: 1) с забирающим аппаратом, работающим по принципу одноковшового экскаватора, с разгрузкой породы непосредственно в вагонетки; 2) работающие по принципу прерывистого черпания с предварительной подачей породы на транспортер и последующей погрузкой в вагонетки: 3) с непрерывно работающим аппаратом и подачей породы в вагонетки при помощи транспортера. Погрузочная машина ПМЛ-5 (рис. V.19) — это пневматическая механическая лопата, приспособленная для уборки породы в выработках небольшого поперечного сечения. Эта машина имеет ковш, перебрасывающий породу через ее корпус в вагонетку. Корпус смонтирован на поворотном круге, позволяющем отклонять ковш в обе стороны от оси пути на 30° и, следовательно, увеличивать фронт погрузки. Допустимая крупность кусков породы до 30 см; расчетная производительность 20—30 м3/ч, фактическая — 12—15 м3/ч, мощность двигателей 21 л. с.  К числу машин второй группы принадлежит погрузочная машина ППМ-4 (см. рис. V.19), состоящая из корпуса с продольным транспортером и ковшовым устройством со стрелой, имеющей угол отклонения от продольной оси в обе стороны на 50°. Разгрузочная часть транспортера может быть поднята и опущена от среднего положения на 500 мм, а сам транспортер может быть повернут на угол ±12,5°. Машину с опущенным ковшом продвигают вперед, врезают в породу и поднимают заполненный ковш вверх с разгрузкой породы в желоб и далее на транспортер. Расчетная производительность ППМ-4 40—45 м3/ч с фронтом погрузки в 4,0 ж и установленной мощностью двигателей 18,0 квт. Машина МПР-6 той же группы (см. рис. V.19) имеет ковшовое устройство без стрелы, которое поворотом передней части корпуса может быть отклонено от продольной оси на ±34°. Расчетная производительность этой машины 90 м3/ч, фронт погрузки — 3,75 м, общая установленная мощность двигателей — 33 квт. Погрузочная машина ПНБ-3К третьей группы (рис. V.20) — машина непрерывного действия с рабочим органом нагребающего типа, предназначена для погрузки отбитой взрывом породы в любые транспортные средства при минимальных размерах выработок в свету по ширине 3,7 м и высоте 2,5 м. Техническая производительность 180 м3/ч, наибольший размер кусков погружаемой породы 600 мм, угол поворота стрелы конвейера в горизонтальной плоскости ±45, установленная мощность электродвигателя 88 кет.  При проходке горизонтальных выработок сечением от 4,5 м2 и больше может быть использована погрузочно-доставочная машина ПДВ-2 (рис. V.21). Погрузочный орган машины работает по принципу верхнего захвата разрыхленной взрывом горной породы кусковатостью до 300 мм, что снижает усилие, необходимое для захвата породы, и уменьшает рабочую высоту машины. Машина маневренна в выработках шириной от 2 м и больше и обеспечивает доставку породы на расстояние до 150 м. Техническая производительность по погрузке 30 мг/ч, по погрузке и доставке на 50 м — 9 м3/ч, общая мощность пневмодвигателей 36 л. с. В выработках большого поперечного сечения (шириной более 5,5 м) могут быть применены для погрузки породы полноповоротные одноковшовые экскаваторы на гусеничном ходу (рис. V.22); конструкция и размеры их приспособлены для работы в тоннельных условиях. К основным преимуществам экскаваторов могут быть отнесены: значительный объем ковша (до 0,75—1,0 мг), высокая маневренность, возможность ведения погрузки без перерыва на два пути в самосвалы при крупности кусков породы до 650 мм. Техническая производительность 90 м3/ч, общая мощность двигателей примерно 100 квт. При проходке выработок шириной более 10 м возможно применение экскаваторов еще большей производительности. Фактическая производительность P (в м3/ч) погрузочной машины в отличие от технической зависит от конкретных условий ее применения и может быть выражена формулой  Для повышения производительности машины необходимо увеличивать объем вагонетки и уменьшать продолжительность маневровых операций. Последнее может быть достигнуто использованием крупных вагонеток-бункеров, снабженных транспортерами-питателями, а также применением рациональных маневровых устройств. Подземный транспорт В тоннелестроении применяют транспорт рельсовый, безрельсовый ив том числе непрерывный. В состав основных элементов рельсового транспорта входят рельсовый путь, вагонетки и подвижные двигатели. Основное звено рельсового транспорта — рельсовый путь, от его состояния зависит работа транспорта. Для электровозной тяги применяют различные рельсы высотой 91 и 95 мм, весом не менее 18 кГ/пог. м, длиной звена 8 м и с шириной колеи 600, 750—900 мм, в зависимости от размеров и веса подвижного состава. Рельсы укладывают на деревянные, металлические или железобетонные шпалы при расстоянии между ними от 0,50 до 0,75 м. Радиусы кривых при электровозной откатке назначают не менее 10 м. Для обеспечения маневров подвижного состава необходимо располагать по всей длине тоннеля два узкоколейных пути со съездами через 300—400 м. В случае наличия одного пути через 150—200 м должны быть устроены разминовки на длину сцепа подвижного состава. В качестве переводных устройств используют смонтированные на стальных плитах стационарные односторонние и перекрестные съезды, а также переносные устройства, перемещаемые по мере продвижения забоя.   Для выполнения маневров у забоя применяют специальные устройства. В двухпутных выработках, обслуживаемых одной погрузочной машиной, целесообразны передвижная стальная платформа с симметричным стрелочным переводом (рис. V.23, а) или с боковым транспортером (рис. V.23, б). Боковой транспортер перемещают вслед за забоем с погрузкой на него породы при помощи погрузочной машины и поперечного транспортера-питателя, расположенного при использовании погрузочных машин всех типов (кроме ППМ-4) в прицепленной к машине вагонетке. Порожний состав вагонеток подают на второй путь и по мере нагрузки вытягивают электровозом. В двухпутных выработках с двумя погрузочными машинами целесообразно применять подвижную платформу с перекрестным съездом (рис. V.23, в), перестановщиком вагонеток, или роликовой стрелкой (рис. V.23, г), или с центральным транспортером (рис. V.23, д). Могут быть применены и некоторые другие схемы устройств, например, с использованием механических толкателей, облегчающих труд откатчиков. Роликовая стрелка (рис. V.24) представляет стальную раму из прокатных профилей, накладываемую на два смежных пути, с легкой кареткой, перемещаемой по ней на роликах. Раму снабжают шарниром, позволяющим придать любой ее половине вертикальное положение для облегчения пропуска груженой вагонетки.  Штольневой перестановщик вагонеток — это монорельс с тельфером, закрепленный поперек выработки. При помощи такого устройства порожнюю вагонету приподнимают и передвигают в сторону для пропуска по рельсовому пути груженого состава. Для подземного перемещения породы применяют вагонетки такого объема, чтобы обеспечить производительную работу погрузочной машины. В то же время они должны быть легкими, прочными, устойчивыми и маневренными для прохождения по кривым в составе поезда, перемещаемого электровозом. Вагонетки могут иметь различные устройства для разгрузки — опрокидные (рис. V.25, а), саморазгружающиеся (рис. V.25, б) и глухие (рис. V.25, в), требующие применения специальных опрокидывателей. Вагонетки, кроме того, различают по их полезному объему. Опрокидные и саморазгружающиеся вагонетки имеют сравнительно сложное устройство и требуют непрерывного надзора за их исправностью, глухие имеют наиболее простую и надежную конструкцию.  Для разгрузки глухих вагонеток обычно применяют круговые опрокидыватели (рис. V.25, г), представляющие полый цилиндрический барабан с горизонтальной осью вращения. Вагонетку вводят в опрокидыватель с автоматическим закреплением. При полном обороте опрокидывателя происходит разгрузка вагонетки в бункер. Для перемещения строительных материалов используют вагонетки разного типа, приспособленные к отдельным видам материалов. Для длинных элементов (леса, досок, шпал, рельсов, труб и т. п.) применяют открытые платформы, снабженные двумя стальными дугообразными поддержками; тяжелые штучные грузы (тюбинги, блоки и т. п.) перемещают на низких вагонетках-платформах, снабженных поворотными кругами, и, наконец, для сыпучих и жидких материалов применяют опрокидные сосуды и различные контейнеры. В качестве подвижных двигателей для подземной откатки преимущественно применяют электровозы, которым присвоены условные названия (марки): KP (контактно-рудничный), APH и АРП (аккумуляторный рудничный нормальный и повышенной надежности), АКР (аккумуляторно-контактные), KKP (контактно-кабельный); все они работают на постоянном токе (табл. V.3).  Контактные электровозы получают энергию от контактного провода, подвешиваемого на высоте не менее 2,2 м от уровня головки рельсов по оси каждого пути и защищаемого деревянным коробом. Контактный провод подвешивают на поперечных растяжках и по мере продвижения забоя наращивают его разматыванием с кабельного барабана. Обратным проводом для тока служит рельсовая цепь (рис. V.26). Контактные электровозы просты по конструкции, удобны в эксплуатации, компактны, мощны и экономичны. Наиболее целесообразно их применять в готовой части тоннеля, где работы по расширению сечения и устройству обделки закончены. Аккумуляторные электровозы получают энергию от аккумуляторных батарей, расположенных на раме электровоза. Эти электровозы применяют в штольнях и в местах выработок, где подвешивание контактного провода затруднено. К недостаткам их следует отнести большой вес и громоздкость, а также невозможность использования при работе под сжатым воздухом вследствие выделения газов из аккумуляторов.  Аккумуляторно-контактные электровозы можно эксплуатировать как контактные и как аккумуляторные. Батареи их перезаряжают за счет тока высокого напряжения, получаемого от контактного провода. Контактно-кабельные электровозы снабжены вертикальным барабаном, с которого разматывают кабели при движении электровоза без контактной сети. При движении на уклонах (8% и более) под действием силы тяжести в состав необходимо включать тормозные вагонетки в количестве, определенном по расчету, или второй электровоз, следуемый в хвосте состава. Сила тяги электровоза, определяемая из условия сцепления при трогании с места длиной тормозного пути и мощностью тяговых двигателей, ограничивает вес подвижного состава. По сцеплению при трогании с места на подъеме вес состава (в т) не должен превышать  По торможению груженого состава на спуске i‰ вес состава не должен превышать.   Принятый расчетом вес состава проверяют по нагреванию тяговых двигателей за время рейса. При проходке выработок большого сечения рационален безрельсовый транспорт, основанный на использовании автомобилей-самосвалов, которые обладают большой грузоподъемностью, мобильностью и производительностью. Могут быть рекомендованы для этой цели следующие новые автомобили-самосвалы, выпускаемые отечественной промышленностью: БелАЗ-540, КрАЗ-222, MA3-503 грузоподъемностью соответственно — 27, 10 и 7 г. Кроме этого, серийно выпускают усовершенствованные бортовые автомобили МАЗ-500 и КрАЗ-256 грузоподъемностью 10 г и другие машины. Все эти машины (кроме КрАЗ-222) оборудованы четырехтактными дизельными двигателями, выхлопные газы которых содержат сравнительно небольшое количество вредных примесей. Для перемещения породы в подземных условиях применяют также думперы, т. е. челночные автомобили-самосвалы с поворотным управлением, с кузовом емкостью 1—6 м3. Они удобны в управлении при движении как вперед, так и назад, что имеет большое значение в сравнительно узких выработках, где затруднен разворот автомобиля. При протяжении тоннельных выработок больше 500 м все автомобили с дизельными или бензиновыми двигателями должны быть оборудованы специальными газоочистителями. Для дизельных двигателей наиболее простая конструкция фильтра основана на принципе мокрой очистки газов химическими растворами и, в частности, на принципе контакта выхлопных газов с 10%-ным раствором двууглекислого натрия. Для бензиновых двигателей используют каталитический нейтрализатор. Наряду с электровозами для откатки вагонов могут быть использованы дизелевозы. Применение дизелевозов, оборудованных специальными газоочистителями, все же требует усиления вентиляции; однако их достоинство — отсутствие контактной сети и опасности поражения током — обусловливает перспективность откатки этого вида. В отдельных случаях, при отсутствии подвижных двигателей (электровозов и дизелевозов) и преимущественно на коротких участках откатку вагонеток осуществляют также неподвижными двигателями — лебедками, устанавливаемыми в определенных местах подземных выработок. Существует откатка двух видов: головным и хвостовым канатами; бесконечным каналом. Выбор откатки того или иного вида зависит от величины грузооборота и протяжения откатки. Оборудование для канатной откатки состоит из одно- и двухбарабанных лебедок, канатов, роликов и натяжных устройств. Весьма удобны для откатки лебедки, смонтированные на тележке или на колонке. Стальные канаты, служащие для откатки, работают в тяжелых условиях, поэтому необходим правильный выбор канатов по прочности и надлежащий надзор за их состоянием. Диаметр канатов подбирают по условиям сопротивления тяговым усилиям лебедок.  Откатку головным и хвостовым канатами осуществляют при помощи двух однобарабанных лебедок (рис. V.27, а) с дистанционным управлением, при помощи одной двухбарабанной лебедки (рис. V.27, б), бесконечным канатом (рис. V.27, в); на уклоне применяют одноконцевую (рис. V.27, г) и двухконцевую (рис. V.27, д) виды откаток. Бесконечный канат при откатке приводят в движение ведущим барабаном тяговой лебедки, установленной в одном конце выработки, а на другом канат проходит через холостой шкив. Для предотвращения скольжения каната по поверхности барабана применяют натяжные устройства. Вагонетки присоединяют к непрерывно движущемуся канату при помощи особых прицепных устройств. Канаты могут быть расположены как выше вагонеток, так и под ними; в первом случае для поддержания каната применяют конические и зубчатые ролики. Для уменьшения износа каната от истирания используют металлические и деревянные ролики, устанавливаемые между рельсами на взаимном расстоянии 6—10 м. Перемещать породу можно также при помощи ленточных и скребковых транспортеров. Их основное преимущество — непрерывность перемещения породы, а также возможность рационального использования узких выработок. Для сыпучих пород применяют ленты из прорезиненной ткани, а для кусковатых пород более удобны и долговечны пластинчатые транспортеры. |
