Радиус работы экскаватора. Основные рабочие параметры одноковшовых экскаваторов. Выполнение правил техники безопасности перед началом работы на экскаватора
Наименьший радиус копания на заданной глубине (Ri) определяется в зависимости от глубины разработки, положения и угла откоса.
Наибольшая глубина копания (Нк) устанавливается до уровня зубьев ковша при наибольшем наклоне стрелы и зависит от величины передвижки (а). Чем меньше глубина копания, тем больше может быть длина передвижки.
Радиус выгрузки ковша (Rp) - это расстояние от оси экскаватора до зубьев ковша при требуемой высоте в тот момент, когда из него начинает высыпаться . У механических экскаваторов с жестко соединенным с рукоятью ковшом разгрузка идет при повороте рукояти от начального до конечного радиуса разгрузки, при этом должно учитываться расположение отвала или кузова транспортных средств. Для гидравлических экскаваторов разгрузка ковша не связана с положением стрелы и рукояти.
Высота выгрузки ковша (hp) - величина, зависящая от Rp и высоты кузова транспортного средства (или отвала) с учетом, запаса между ними и нижней точкой ковша в момент выгрузки, равного 0,1 м.
Экскаватор с рабочим оборудованием драглайн используется для разработки грунтов I-VI групп ниже уровня стояния при рытье котлованов, траншей, каналов, возведении насыпей из резервов, добыче песка и гравия из-под воды с погрузкой грунта в транспорт и работой навымет (рис. 4.5, г). Ковш драглайна подвешен на двух канатах (подъемном и тяговом). Тяговым канатом осуществляют движение ковша (волочение) при наборе грунта, подъемным - подъем ковша. Поднятый ковш удерживается в горизонтальном положении (наклон 10... 15° к горизонту в сторону задней стенки) тяговым канатом. На месте разгрузки тяговый канат ослабляется и ковш опрокидывается.
Рассмотрим основные технологические параметры драглайна (рис. 4.5, д). Радиус габаритной установки (R0) определяется так же, как для прямой и обратной лопат.
Наименьший радиус копания на уровне стоянки: R1 = Z0 + y/tg0 (принимается не меньше Ro + 1м).
Наибольший радиус капания на уровне стоянки: R2 = Rp + Hгtgβ.
Расстояние Hгtgβ называется величиной заброса ковша. Угол Р практически в среднем составляет 7°.
Наименьший радиус копания на уровне дна выемки (R3) зависит от глубины копания и от положения и величины откоса выемки: R3 = R1 – H3/tg0.
Наибольший радиус копания на уровне дна выемки (R4) зависит от положения и длины стрелы, а также от величины заброса:
R4 = R2 + 0,123H3.
Наибольшая глубина разработки (Hmax) - это расстояние от уровня стоянки экскаватора до зубьев ковша, брошенного вниз, при полном использовании длин тягового и подъемного канатов. С учетом необходимости горизонтального перемещения ковша по дну выемки для передвижки экскаватора наибольшую глубину разработки вычисляют при наименьшей величине передвижки (например, 1м).
Наименьшая глубина разработки (Hmin) - это такая глубина, при которой образуется откос длиной lн, обеспечивающий нормальное наполнение ковша грунтом:
Угол откоса 6 зависит от группы грунта по трудоемкости разработки: для I группы 9 = 45°, для II-III групп 0 = 38°, для IV-V групп 6 = 33°, для VI группы 6 = 29°.
Длина передвижки (а) зависит от способа разработки (ширина проходки и место установки экскаватора) и глубины выемки. Она должна быть такой, чтобы с новой стоянки экскаватор мог разработать наиболее удаленные места откоса.
Экскаватор с рабочим оборудованием грейфер используется для разработки грунтов I-III групп, расположенных ниже или выше уровня стояния машины, при отрывке глубоких котлованов с вертикальными стенками, траншей, добыче песка и гравия из-под воды, погрузке и разгрузке сыпучих материалов, подаче грунта при обратной засыпке траншей и котлованов. Грейфер применяется на экскаваторах с механическим и гидравлическим приводом. В первом варианте он подвешивается на канатах к стреле драглайна или , во втором - имеет гибкую или жесткую подвеску к рукояти. Грейфер с жесткой подвеской состоит из стойки с цилиндром и челюстей ковша. Рассмотрим основные технологические параметры экскаватора, оборудованного грейфером (рис. 4.5, е).
Радиус габаритной установки экскаватора с грейфером (Ro) определяется так же, как для рассмотренных выше экскаваторов.
Наименьший радиус копания на уровне стоянки (R1) зависит от предельных углов поворота стрелы и рукояти, а также от размеров ковша грейфера.
Наибольший радиус копания на уровне стоянки (R2) тоже зависит от линейных размеров элементов рабочего оборудования.
Глубина разработки (Н3) для экскаваторов с механическим приводом определяется длиной подъемного каната и углом наклона стрелы. Для гидравлических экскаваторов опускание ковша осуществляется при наклоне стрелы и Н3 в основном зависит от длины стойки и рабочего хода штока гидроцилиндра. Практически для механических экскаваторов Н3 < 6 м, для гидравлических- H3<10 м.
8.1.1 Котлованы и сооружения с большим объемом грунта, перемещаемого в отвалы, целесообразно разрабатывать экскаваторами «обратная лопата», а при значительной их глубине – также и драглайнами.
8.1.2 На схему движения и размеры забоев оказывают влияние размеры котлована и основные рабочие параметры экскаватора (рисунок 8.1): оптимальный радиус копания (резания) R 0 , составляющий 0,8…0,9 наибольшего радиуса копания R max ; максимально возможные высота и глубина копания ±H max ; наибольшие радиус и высота выгрузки грунта. Эти параметры указаны в сборнике ЕНиР Е2-1 и других справочниках по строительным машинам .
8.1.3 Грунт вначале разрабатывают на перемещение, как правило, в средней части (зоне) котлована (с проходками, параллельными длинной стороне котлована) с применением забоев лобового – шириной до 1,7R 0 или уширенного лобового – шириной до 2R 0 , с движением по зигзагу (рисунок 8.2). При ширине этой части более 2R 0 целесообразно предусматривать ряд параллельных проходок вдоль длинной стороны: первую с применением лобового и последующих с применением боковых забоев. Разработанный грунт автосамосвалами или бульдозерами перемещают на специальную карту (см. подраздел 5.2).
8.1.4 Затем грунт разрабатывают боковыми забоями в отвалы, располагаемые вдоль длинных сторон котлована так, чтобы не создавать помех для выполнения последующих работ. В отвалы направляют и грунт «недобора».
8.1.5 Толщину «недобора» (таблица 8.1) при разработке грунта экскаваторами с гидравлическим приводом можно принимать h нед = = 0,05…0,1* м. Объем «недобора», м 3 , для прямоугольного в плане котлована можно определить по формуле
V нед =А ∙ Б ∙ h нед , (8.1)
где А и Б – соответственно, ширина и длина котлована по дну, м.
Т а б л и ц а 8.1 – Допустимая величина недобора грунта
8.1.6 Ширину зон разработки в отвалы по верху и по низу при указанном выше котловане определяют по формуле (см. рисунок 8.2)
Ш о = (V зп – V нед)/[ N зо (H к – h нед) l зо ] , (8.2)
где V зп – объем засыпки пазух фундамента (см. таблицу 4.1), м 3 ;
____________________________
*Со специальными средствами контроля и автоматизации (инфракрасными излучателями и др.)
N зо – число зон котлована, разрабатываемых в отвалы, и число отвалов. При прямоугольном котловане N зо = 2;
l зо – длина зон котлована, разрабатываемых в отвалы и расчетная длина самих отвалов, определяемая как среднее арифметическое между длинами котлована понизу (Б ) и поверху (Б в ), м;
H к – глубина котлована, м.
8.1.7 Ширину зоны проходки (проходок) с разработкой грунта на перемещение поверху Ш тв , влияющие на схему движения экскаватора (см. рисунок 8.2), определяют по формуле
Ш тв = А в – 2Ш о . (8.3)
8.1.8 Отвалы грунта с крутизной откосов 1:m 0 = 1:1 следует располагать не ближе 1 м от бровок котлована (берма должна быть шириной, Ш б , не менее 1 м). Высоту отвалов h о (при условии h о ≤ ) можно определить по формуле
, (8.4)
где К р – коэффициент первоначального разрыхления грунта (см. таблицу 3.2);
, – см. в формуле (8.2).
8.2 Выбор модели экскаватора «обратная лопата»
8.2.1 Рекомендуем выбирать модели экскаватора с гидравлическим приводом и максимальной глубиной копания большей, чем глубины котлованов на 0,5…1 м при связных и на 1…1,5 м при несвязных грунтах и с учетом наибольшей заполняемости ковшей (см. таблицу 5.1). При этом следует указывать в КП исполнения выбранных экскаваторов по вместимости ковшей, характеристикам стрел и рукоятей.
8.2.2 Окончательный выбор модели выполняют после проверки возможности работы «в отвалы» в боковом забое по главным условиям:
Возможности охвата работой с одной стоянки наиболее удаленных точек в зоне разработки (S ) и выгрузки в отвал (Т ), по рисунку 8.3;
Безопасности работы у бровки откоса.
8.2.3 Возможность охвата крайних точек забоя с отвалом может быть определена графически или по формуле
где b 1 и b 2 – максимально допустимые расстояния от оси проходки экскаватора до точек резания (S) и отсыпки (Т) грунта (ось проходки по берме показана условно) ;
В – заложение откоса, м. В = (H к – h нед )m 0 ;
Ш о – см. формулу (8.2);
Ш б – см. п. 8.1.8;
b о – ширина отвала, м. b о = 2 h о (см. п. 8.1.8).
Наибольшие величины b 1 и b 2 определяются по формулам
; (8.6)
, (8.7)
где R n – наибольший радиус копания на уровне подошвы откоса, м;
l пер – длина рабочей передвижки экскаватора, которую можно принимать по таблице 8.2, м;
R в – наибольший радиус выгрузки на соответствующей высоте, м.
8.2.4 При отсутствии графиков траектории режущей кромки ковша определенной модели «обратной лопаты», с достаточной степенью точности R n можно определить с использованием графика на рисунке 8.4. Для этого следует рассчитать отношение глубины выемки (Н к ) к максимальной глубине копания грунта экскаватором выбранного исполнения и по нему определить отношение R n /R max = N n
R n = R max ∙ N n . (8.8)
Например, при глубине котлована Н к =2 м, при планировании применения экскаватора Э-5015 с вместимостью ковша 0,5 м 3 (-Н max = 4,5 и R max = =7,3 м) результаты определений следующие:
= 2/4,5 = 0,44. Тогда интервал N n
= 0,88…0,94. Принимаем с гарантией N n
= 0,88, при котором R n
= 7,3 ∙ 0,88 = 6,24 м.
8.2.5 Аналогично, с достаточной степенью точности можно определить и R в с использованием графика на рисунке 8.5*. Для этого следует рассчитать отношение требуемой высоты выгрузки (Н в ) к R max и по нему определить отношение Н в /R max =N в , соответствующее вышеописанному условию. Тогда
Н в =R max ∙ N в . (8.9)
Например, при требуемой высоте выгрузки по высоте отвала Н в = 2,2 м (экскаватор Э-5015 с = 3,9 м), результаты определений следующие: Н в / R max = 2,2/7,3 = 0,30. Интервал N в = 0,67…0,71. Тогда, учитывая вместимость ковша менее 1 м 3 , принимаем с гарантией N в = 0,67,
____________________________
*Графики на рисунках 8.4 и 8.5 построены по данным восьми исполнений экскаваторов: РС200-7 и ZX200 японского производства; ЕК220-06, ЕК270-05 и ЕК400-05 российского производства.
при котором R в = 7,3 ∙ 0,67 = 4,89 м.*
8.2.6 Безопасность работы обеспечивается при условии
b 1 ≥ B + 1 + B o K o , (8.10)
где B – см. в формуле (8.5);
B o – ширина опорного контура экскаватора, м, составляющая от 2,5…2,9 м до 3,0…3,9 м у экскаваторов с вместимостью ковшей, соответственно, от 0,4…1,0 м 3 до 1,25…2,5 м 3 ;
K o – коэффициент, учитывающий положение бровки откоса относительно крайней точки опоры – Q; K o = 0,5…0,7. **
8.2.7 Значительное превышение левой части формулы (8.5) над правой позволяет выгрузку грунта осуществлять на большем радиусе R в ’ (вместо R в ) в точку Т" (вместо Т ), уменьшая угол поворота платформы экскаватора, или смещать ось его пути (см. рисунок 8.3).
8.2.8 Поперечное сечение части котлована, грунт из которой предназначен для перемещения на карту насыпи вначале лобовым, а затем боковым (боковыми) забоем (забоями), приведен на рисунке 8.6. Границы забоев (проходок) определяются рабочими параметрами экскаватора.
8.2.9 Расстояние b 1 определяют по формуле (8.6) с соблюдением условия по формуле (8.10), а b 3 в КП можно принимать до 0,85R 0 . Расположение автосамосвала должно отвечать условиям:
Центр кузова должен располагаться по дуге радиуса не более R в ;
Между окружностью, описываемой хвостовой частью экскаватора,
и выступающими частями автосамосвала должен быть интервал шириной не менее 1 м;
Как и экскаватор, автосамосвал должен двигаться и устанавливаться на расстоянии не ближе 1 м от бровок выемок (за пределами призмы обрушения грунта).
1- ось первой проходки экскаватора;
2 - то же, последующих;
3 - линии контуров проходок.
Рисунок 8.6 – Схема для определения размеров боковых забоев при разработке грунта на перемещение
____________________________
* При погрузке грунта в автосамосвал высота выгрузки должна быть выше борта кузова не менее чем на 0,5…1 м.
** Для пневмоколесных экскаваторов следует принимать К о ≥ 0,7 с учетом расположения выносных опор.
1, 2 – линии границ максимальных величин R n / R max .
Рисунок 8.4 – График для определения радиуса резания грунта экскаваторами «обратная лопата» у подошвы откосов, R n
1, 1а – линии границ максимальных величин R в / R max для экскаваторов с вместимостью ковшей 0,8…1 м 3 (R max = 8,8…10,0 м); 2, 2а – то же, для экскаваторов с вместимостью ковшей 1,2…1,9 м 3 (10,0..11,9 м).
Рисунок 8.5 – График для определения радиуса выгрузки грунта экскаваторами «обратная лопата», R в
Похожая информация.
Большинство одноковшовых строительных экскаваторов - это универсальные машины, которые могут быть оснащены различными видами сменного рабочего оборудования. В зависимости от вида привода рабочего органа экскаваторы различают на канатные и гидравлические. В настоящее время наиболее часто используют гидравлические экскаваторы.
Использование сменного рабочего оборудования дает возможность механизировать такие процессы, как: зачистка дна выемок; дробление и удаление негабаритов и валунов; отделка поверхности откосов земляного сооружения, дна выемок; послойное уплотнение грунта в стесненных условиях, при устройстве обратных засыпок; рыхление мерзлого и трудноразрабатываемого грунта.
Строительные экскаваторы выпускают на гусеничном и пневмоколесном ходу. Наиболее распространенными видами рабочего оборудования являются прямая, обратная лопаты, драглайн и грейфер.
Способы разработки грунта одноковшовыми экскаваторами опре-деляют в основном видом применяемого на них сменного рабочего обору-дования. Выбор способа зависит от размеров и объемов земляных сооруже-ний, свойств грунта, наличия грунтовых вод, вечной мерзлоты и др.
При разработке широких котлованов с погрузкой грунта в транс-портные средства (например, при строительстве отстойников, фильтров, ре-зервуаров, аэротенков и т.п.) чаще применяют экскаваторы, оборудованные прямой лопатой. Обратную лопату используют для разработки траншей, не-больших котлованов с погрузкой грунта в транспортные средства или в от-вал. Драглайн применяют для разработки котлованов, траншей и каналов, устройства насыпей из грунта резерва, а грейфер - для разработки глубоких котлованов с вертикальными стенками или подачи грунта при засыпке па-зух.
Пространство, в котором размещается экскаватор и производится выемка грунта, называют забоем. Его форма и размеры зависят от рабочих параметров экскаватора и принятой схемы разработки грунта (рис. 4.16).
Экскаватор с прямой лопатой перемеща-ется по дну выемки, копает «от себя» снизу вверх с погрузкой разрабатыва-емого грунта на транспортные средства. Наиболее часто применяют экска-ваторы с ковшами вместимостью 0,4 ... 2,5 м 3 . Вместимость ковша выбира-ют в зависимости от объемов работ, глубины котлована и характеристик грунта. Для наиболее полного заполнения ковша высота забоя должна быть не меньше трехкратной высоты ковша. Экскаваторы с прямой лопатой наи-более эффективно работают в сухих забоях, а в мокрых (при высоком уров-не грунтовых вод) надо применять водоотвод или водопонижение.
Выемку, образованную одним ходом экскаватора, называют проходкой. По характеру разработки грунта проходки могут быть лобовыми (торцовыми) и боковы-ми. При лобовой проходке экскаватор движется по оси выемки и разрабаты-вает грунт впереди себя и по обе стороны от оси, а при боковой с одной сто-роны по ходу движения. Характер проходки зависит от глубины и ширины котлована и условий его разработки. Лобовыми проходками разрабатывают выемки на крутых склонах или когда глубина выемки не позволяет загру-жать транспортные средства, расположенные на берме выемки.
Неширокие котлованы (шириной до 1,5R) разрабатывают лобовой проходкой с односторонней погрузкой в транспортные средства (рис. 4.16, а), при ширине котлована от 1,5R до 1,9R разработку ведут лобо-вой проходкой с двухсторонней подачей транспортных средств (рис. 4.16, б). Наибольшая ширина лобовой проходки поверху для экскава-тора с прямой лопатой при движении его по прямой определяется по фор-муле
где R 0 - оптимальный радиус резания экскаватора, принимается равным от 0,8 до 0,9 максимального радиуса резания, м; l п - длина рабочей пере-движки экскаватора, принимается 0,75 длины рукояти экскаватора, м.
Котлованы шириной от 1,9R до 2,5R разрабатывают уширенной лобовой проходкой с передвижкой экскаватора по зигзагу (рис.4.16, в), а до 3R - с передвижкой его поперек котлована (рис. 4.16, г), т.е. поперечно-торцовой проходкой. Широкие котлованы (более 3,5R) разрабатывают вна-чале лобовой, затем боковыми проходками. Наибольшая ширина проходки при этом равна:
для зигзагообразной
для поперечно-торцовой
для боковой
Рис. 4.16 - Схемы проходок одноковшового экскаватора
а - д - с прямой лопатой, е - м - с обратной лопатой, л - при траншеи, м - работа экскаватора-драглайн
где R c - радиус резания на уровне стоянки; n -количество поперечных пере-движек экскаватора; m - коэффициент откоса; Н - высота забоя.
При глубине выемки, превышающей оптимальную вы-соту забоя, грунт разрабатывают по ярусам (уступам) в последовательнос-ти, определяемой профилем выемки.
Разработку грунта экскаваторами с обратной лопатой осуще-ствляют торцовыми или боковыми проходами с перемещением экскаватора по верху забоя «на себя» с копанием грунта ниже уровня его стоянки (см. рис.4.16, е - к). Последняя особенность важна в тех случаях, когда грунты ув-лажненные или мокрые. Возможно также вести разработку грунта из под воды. При этом в зависимости от ширины котлованов разработку грунта осуществляют с прямолинейной, зигзагообразной лобовой, поперечно-торцевой и боковой проходкой.
Ширина лобовой проходки по верху при односторонней выгрузке грунта составляет:
где R max - наибольший радиус резания, м;
l n - длина рабочей передвижки экскаватора, м; для экскаватора-драглайна принимается равным 1/5 вылета стрелы;
R Т - наибольший радиус выгрузки грунта в транспорт;
b k - ширина транспортных средств или отвала грунта.
При двухсторонней выгрузке грунта, м:
Ширина проходки понизу, м:
где m - коэффициент откоса;
Н - высота забоя, м.
Ширина лобовой уширенной зигзагообразной проходки, при 1,7R≤ В ≤3R определяется по формуле:
Ширина лобовой уширенной поперечной проходки, при 3R≤ В ≤3,5R определяется по формуле:
При В ≥ 3.5 - после первой лобовой проходки продолжают дальше разрабатывать одной или несколькими боковыми проходками. Ширина каждой боковой проходки равна, м:
где R n —радиус резания по дну котлована.
Разработанный грунт обычно отсыпают в отвал на бровку и частич-но (излишки, ненужные для обратной засыпки) на транспорт. Ширину про-ходки при погрузке грунта в транспортные средства принимают (1,2 ... 1,3)R, а при отсыпке в отвал - (0,7 ... 0,8) R, так как ограничивает вместимость от-вала. При отрывке траншей разработку грунта рекомендуется начинать со стороны откоса к середине траншеи, что снижает сопротивление грунта ре-занию. Траншеи с шириной по дну до 1 м разрабатывают за одну проходку (торцовую) с перемещением экскаватора по оси траншеи.
Экскаваторами-драглайнами , имеющими удлиненную стрелу и ковш, свободно подвешенный на тросе, разрабатывают грунт с отсыпкой его в отвал или на транспортные средства при устройстве глубоких котлованов, каналов, траншей. Разработку грунта производят ниже уровня стоянки экс-каватора с работой его «на себя»; ковш заполняют в процессе протаскива-ния его по грунту (рис. 4.16, м, л; рис 4.17). Широкие выемки разрабатывают за несколь-ко лобовых проходок или применяют такие технологические приемы, как перемещение по зигзагу или поперечно-торцовую проходку, а также челноч-ный способ работы экскаватора. При устройстве широких котлованов, а так-же насыпей из грунта резерва в ряде случаев применяют боковую проходку, ширина которой составляет около (0,7 ... 0,8)R, а поворот стрелы экскаватора для разгрузки - 180°.
Рис. 4.17 - Схемы работы экскаватора с «обратной лопатой»
а - лобовая проходка экскаватора при погрузке грунта в транспорт, подаваемый по дну забоя, б - то же, подаваемый на уровне стоянки экскаватора и во временный отвал, в - боковой проходкой; 1 - экскаватор, 2 - автосамосвал, 3 - направление движения транспорта, 4 - отвал
Экскаватором с грейферным ковшом вместимостью 0,3 ... 4 м 3 , свободно подвешенным на тросе, разрабатывают выемки в радиусе 8 ... 24 м на глубине 7 ... 15 м при подъеме грейфера на высоту 6 ... 14 м. Обычно разрабатываются легкие грунты I и II групп, а более тяжелые - при их пред-варительном разрыхлении. Такие экскаваторы применяют для разработки глубоких выемок с вертикальными стенками, например при ус-тройстве опускных колодцев водозабора, заглубленных насосных станций, противофильтрационных завес и т.п.
Технический термин применяют в строительной и горнодобывающей отрасли в том случае, когда речь идёт о работе тяжёлой техники на разработке карьеров, котлованов зданий, сооружений. Забой экскаватора представляет собой производственную площадку, в границах которой происходит перемещение грунта.
В зависимости от масштаба работ, технологической карты подбирают вид и мощность машины. Экономически целесообразно заказать аренду экскаватора (http://www.mtarenda.ru/arenda_ekskavatora) согласно техническим требованиям. Техника небольшой производительности стоит дешевле, но увеличит сроки работы на объекте. Кроме того, чрезмерные нагрузки выведут из строя узлы и агрегаты рабочего оборудования.
Виды экскаваторов
Ковш является основным органом экскаватора. Технику для разработки горной породы оснащают одним или несколькими ковшами. Одноковшовая машина перемещает землю при повороте осевой платформы. Существует следующие виды одноковшовых экскаваторов:
- драглайн;
- прямая;
- обратная лопата.
В зависимости от направления движения стрелы техника снабжена прямой или обратной лопатой. Ковш жёстко закреплён на рукоятке машины, выгрузка грунта происходит в отвал и автотранспорт. Модели оснащены механическим или гидравлическим приводом. Драглайн оборудован ковшом на гибкой подвеске из троса. Вылет стрелы самоходной машины достигает 120 метров, а ёмкость ковша до 4–120 м3. Драглайном перемещают рыхлый грунт с площадки, расположенной выше или ниже уровня стоянки.
В роторной и цепной многоковшовой машине рабочее оборудование движется по кругообразной траектории. Производительность шагающего роторного экскаватора 800–10000 м3/час. Различия в устройстве рабочего оборудования влияют на технологию разработки, площадь и форму котлована.
Виды забоев
Цепные многоковшовые экскаваторы производят выработку горной породы во фронтальном забое. Мощное оборудование, перемещаясь по площадке, режет ковшами плотные грунты с удалением в отвал. Используют технику в сооружении каналов, траншей, для вскрытия карьеров.
Торцовый забой выполняют роторные экскаваторы, драглайны, лопаты с механическим приводом. В результате деятельности горно-разрабатывающего оборудования получают характерную для открытой добычи угля форму карьера. Разработка проходит из плоскости, расположенной ниже горизонта экскаватора.
Сложный забой, с грунтами различной плотности, выполняют уступами. Технику для рыхления размещают в верхней части, а экскаваторы на нижних участках карьера. В проектировании ступенчатого забоя рассчитывают высоту уступа исходя из наполняемости ковша, производительности оборудования и создания безопасных условий работы.
В процессе разработки происходит нависание породы над нижними ярусами. Устойчивость козырька зависит от вида горной породы, её способности к осыпанию. Параметры забоя являются расчётными величинами, находятся в прямой взаимосвязи с техникой, свойствами грунта, способами разработки.
Для экскаваторов оборудованных прямой лопатой применяют лобовую или боковую проходку. В этом случае разработка ведется с подошвы выемки, а забойная стенка находится выше уровня стоянки экскаватора (рис. 5).
Для экскаваторов оборудованных обратной лопатой или ковшом типа драглайн проходки применяют торцовые или боковые (рис. 6).
Экскаваторным забоем называют площадку где находится экскаватор, часть кавальера, часть площадки куда выгружается грунт для обратной засыпки и площадки для стоянки транспорта, которым увозят избыточный грунт. Экскаваторные забои, соответственно, могут быть лобовые, торцовые, боковые.
В торцовой и лобовой проходке ось движения экскаватора совпадает с осью выработки. Экскаватор, перемещаясь со стоянки на стоянку, разрабатывает то левую, то правую часть проходки. Угол между крайними положениями стрелы при резании не должен быть более 90 (оптимально около 70). Увеличение угла между крайними положениями стрелы приводит к резкому уменьшению производительности машины, так как значительное время цикла экскавации уходит на непроизводительное перемещение стрелы и ковша. Чем меньше угол между крайними положениями стрелы, тем выше производительность, но и меньше ширина проходки.
Ширина нормальной лобовой проходки поверху определяется из выражения:
где
-
рабочий радиус резания экскаватора, м
-
длина перемещения (или передвижки)
экскаватора со стоянки на стоянку, м
Длина передвижки определяется как разность между максимальным и минимальным радиусами резания на глубине копания экскаватора:
В предварительных расчетах можно пользоваться ориентировочными значениями длины передвижки из следующей таблицы.
Примечание: длина передвижки экскаватора, оборудованного ковшом типа драглайн принимается равной 1/5 длины стрелы.
Боковой забой (боковая проходка) образуется при смещении экскаватора относительно оси разработки. Величина смещения может быть продиктована, например, необходимостью выгрузки грунта непосредственно в кавальер, как показано на рисунке 6а. Здесь объем грунта из принятой боковой проходки равен объему обратной засыпки. Поэтому грунт остальной части котлована, вырабатываемый зигзагообразной торцевой проходкой, вывозится. Максимальная ширина боковой проходки по одну сторону от оси определяется по формуле:
Ширину каждой последующей боковой проходки после первой находят из выражения:
,
где
-
наибольший радиус резания на уровне
стоянки экскаватора, м.
Боковыми проходками можно разрабатывать довольно широкие котлованы, выполняя их последовательно, одну за другой.
Лобовые (и торцевые) забои могут выполняться разной ширины: нормальной, с зигзагообразным перемещением экскаватора (рис. 6а) и с поперечной перестановкой экскаватора.
В целом при разработке котлованов может быть несколько проходок разных видов; их комбинация может рационально назначаться проектировщиком и зависит от размеров выемки и схемы размещения вынимаемого грунта.
