ВСКРЫШНОЙ АГРЕГАТ ДЛЯ БЕСТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ

Заявляемая полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована при открытой разработке месторождений полезных ископаемых по бестранспортной системе в сложных горно-геологических условиях.
Заявляемая полезная модель относится к приоритетному направлению развития науки и технологий «Технологии экологически безопасной разработки месторождений и добычи полезных ископаемых» [Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий / Ю.Г. Смирнов, Е.В. Скиданова, С.А. Краснов. - М.: ПАТЕНТ, 2008. - с. 110].
Проблема вскрышного агрегата для бестранспортной системы разработки заключается в следующем.
Известна машина для разработки грунта, состоящая из двух ходовых неповоротных платформ, оборудованных стрелами, которые соединены тягово-несущим канатом для перемещения двухстороннего шарнирного ковша [Авторское свидетельство СССР №840246 на изобретение, кл. E02F 3/48, Опубл. 23. 06. 1981, Бюл. №23].
Общими признаками известной машины для разработки грунта с заявляемой полезной моделью являются: ходовые неповоротные платформы, тягово-несущий канат и ковш.
Недостатками этой машины являются.
Низкая производительность вследствие+:
- залипания и замерзания двухстороннего шарнирного ковша;
- уменьшения скорости перемещения ходовых неповоротных платформ в результате большого их веса из-за того, что на них смонтированы равной длины наклоненные в сторону, противоположную от эксплуатационной траншеи, стрелы;
- дополнительных затрат времени на замену тягово-несущего каната из-за его износа при экскавации взорванных пород с увеличением угла откоса взорванного уступа;
- невозможности черпания и разгрузки породы в любом месте по пути ее транспортирования.
Увеличиваются затраты на изготовление и эксплуатацию машины для разработки грунта, подготовку трассы для передвижения в результате роста ее веса, ширины площадки безопасности, с понижением горных работ или росте ширины вскрышной заходки.
Низкий уровень экологичности в результате пологих углов откоса уступов, увеличивающих площадь нарушенных земель.
Известен вскрышной агрегат, включающий вскрышную и отвальную ходовые неповоротные платформы с мачтами, связанными двумя тягово-несущими канатами, ковш с двумя подъемно-тяговыми канатами, огибающими соответствующий блок, подвешенный посредством связи к поперечине, связывающей два тягово-несущих каната.[Патент РФ на полезную модель №109162, кл. E02F 3/54, Опубл. 10.10.2011, Бюл. №28].
Общими признаками известного вскрышного агрегата с заявляемой полезной моделью являются:
- вскрышная и отвальная ходовые неповоротные платформы с мачтами, связанными одним тягово-несущим канатом;
- ковш, соединенный с каждой мачтой подъемно-тяговым канатом, огибающим соответствующий блок, подвешенный посредством связи.
Недостатками известного вскрышного агрегата являются. Низкая производительность в результате:
- увеличенной продолжительности рабочего цикла вследствие необходимости изменения угла наклона подъемно-тяговых канатов, продолжительность процесса которого не совмещается во - времени с основными процессами - черпания и транспортировки пород. Так, при черпании породы один из подъемно-тяговых канатов должен занимать примерно вертикальное положение, а другой - наклонное, близкое к углу откоса разрабатываемого уступа. При транспортировании пород углы наклона двух подъемно-тяговых канатов должны быть равны между собой. Для того, чтобы перевести двухсторонний ковш с днищем V-образной формы из положения «черпание породы» в положение» транспортирование породы» необходимо изменить углы наклона подъемно-тяговых канатов. Эта замена не совмещается во - времени с процессами черпания и транспортирования. Поэтому для изменения углов наклона подъемно-тяговых канатов затрачивается дополнительное время рабочего цикла.
Низкая производительность из-за увеличенного веса вскрышного агрегата вследствие дополнительного веса второго тягового-несущего каната с двумя поперечинами, увеличивающими опрокидывающий момент и, как следствие, вес вскрышного агрегата. В результате снижается скорость перемещения и производительность.
Увеличиваются затраты на изготовление и эксплуатацию вскрышного агрегата, подготовку трассы для его перемещения из-за значительного веса этого оборудования.
За прототип заявляемой полезной модели принят вскрышной агрегат для бестранспортной системы разработки, включающий вскрышную и отвальную ходовые неповоротные платформы с мачтами, соединенными тягово-несущим канатом, односторонний ковш с уравновешивающим канатом, огибающим соответствующий блок, и подъемно-тяговый канат, связывающий односторонний ковш с мачтой отвальной ходовой неповоротной платформы [Скурихин Ю.Г., Гордеев Ю.К., Дорофеев В.А. «Результаты исследований вскрышного агрегата», Журнал Уголь, 1996 г., №6, стр. 34-36].
Общими признаками известного вскрышного агрегата для бестранспортной системы разработки с заявляемой полезной моделью являются:
- вскрышная и отвальная ходовые неповоротные платформы, с мачтами, соединенными между собой тягово-несущим канатом;
- односторонний ковш с уравновешивающим канатом, огибающим соответствующий блок;
- подъемно-тяговый канат, связывающий односторонний ковш с мачтой отвальной ходовой неповоротной платформы.
Недостатками известного вскрышного агрегата для бестранспортной системы разработки являются:
- низкая производительность вследствие: непосредственной связи ковша с тягово-несущим канатом. Это увеличивает вес вскрышного агрееата за счет роста высоты мачты при увеличении глубины траншеи. При этом снижается скорость перемещения вскрышного агрегата. Производительность снижается с увеличением глубины разработки за счет роста текущего коэффициента вскрыши при пологих углах откоса уступа;
- повышенный износ каната в результате жесткой связи, одностороннего ковша вскрышного агрегата с тягово-несущим канатом Это происходит вследствие трения каната о породу при увеличении расстояния между вскрышным агрегатом и верхней бровкой вскрышного уступа или отвальной заходки в результате роста ширины вскрышной заходки или ширины площадки безопасности при понижении горных работ;
- низкая экологичность при пологих углах откоса уступов в результате увеличенных площадях нарушенных земель;
- увеличенные затраты на изготовление и эксплуатацию вскрышного агрегата при увеличении его веса, а также повышенные затраты в сравнении с транспортной системой при понижении горных работ.
Причиной недостатков является крепление блока уравновешивающего каната одностороннего ковша непосредственно к тягово-несущему канату.
Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи по созданию вскрышного агрегата для бестранспортной системы разработки, применяемого при открытом способе добычи, который был бы экологичен и обладал высокой производительностью при низких затратах.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в увеличении производительности вскрышного агрегата для бестранспортной системы разработки и экологичности, снижении износа оборудования.
Технический результат заявляемой полезной модели достигается тем, что вскрышной агрегат для бестранспортной системы разработки оснащен дополнительно подъемно-тяговым канатом вскрышной ходовой неповоротной платформы, блоком вскрышной ходовой неповоротной платформы и блоком отвальной ходовой неповоротной платформы, при этом подъемно-тяговый канат вскрышной ходовой неповоротной платформы огибает дополнительный блок вскрышной ходовой неповоротной платформы, мачта отвальной ходовой неповоротной платформы связана с блоком уравновешивающего каната подъемно-тяговым канатом отвальной ходовой неповоротной платформы, огибающим дополнительный блок отвальной ходовой неповоротной платформы, а дополнительные блоки вскрышной ходовой неповоротной платформы и отвальной ходовой неповоротной платформы подвешены посредством гибкой связи к тягово-несущему канату на расстоянии друг от друга, определяемом по следующему математическому выражению:
м
L=(0,3÷0,5)×l,
где L - расстояние между дополнительными блоками, м;
м
l - расстояние между мачтами вскрышной и отвальной ходовых неповоротных платформ, м.
Отличия от прототипа доказывают новизну вскрышного агрегата для бестранспортной системы разработки.
Совокупность изложенных признаков обеспечивает достижение технического результата, поэтому признаки являются существенными. Каждый из существенный признаков направлен на достижение технического результата, что видно из нижеследующего.
Вскрышной агрегат для бестранспортной системы разработки оснащен дополнительно подъемно-тяговым канатом вскрышной ходовой неповоротной платформы, огибающим дополнительный блок этой платформы, подвешенный посредством гибкой связи к тягово-несущему канату. В результате создаются условия для увеличения угла откоса вскрышного уступа при уменьшении высоты мачты вскрышной ходовой неповоротной платформы. При этом снижается вес этой платформы, затраты на устройство платформы и ее эксплуатацию, повышается скорость ее перемещения, повышается производительность из за уменьшения времени замены изношенного каната при истирании его о верхнюю бровку вскрышного уступа с увеличением глубины траншеи. Это направлено на достижение технического результата.
Вскрышной агрегат для бестранспортной системы разработки оснащен дополнительно блоком отвальной ходовой неповоротной платформы, подвешенным посредством гибкой связи к тягово-несущему канату. В результате при огибании этого блока подъемно- тяговым канатом отвальной ходовой неповоротной платформы создаются условия для увеличения ширины площадки безопасности внутреннего отвала. При этом, снижается вес этой платформы, затраты на устройство платформы и ее эксплуатацию, повышается скорость ее перемещения и производительность из-за уменьшения времени замены изношенного каната при истирании его о верхнюю бровку вскрышного уступа с увеличением глубины траншеи. Кроме того, увеличивается высота между верхней бровкой внутреннего отвала и подъемно - тяговым канатом при прохождении одностороннего ковша и его разгрузке. Это направлено на достижение технического результата.
Два дополнительных блока подвешены посредством связи к тягово-несущему канату друг от друга на расстоянии, определяемом по математическому выражению:
м
L=(0,3÷0,5)×l,
где L - расстояние между дополнительными блоками;
м
l - расстояние между мачтами вскрышной и отвальной ходовых неповоротных платформ.
Пределы предложенного параметра обеспечивают выполнение существенных признаков заявляемой полезной модели - при черпании, транспортировании, разгрузке и погрузке одностороннего ковша.
Изложенная совокупность существенных признаков неизвестна из уровня техники и является новой, что соответствует требованиям »полезные модели».
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, которые показаны на фиг. 1, 2, 3.
На фиг. 1 показан вскрышной агрегат для бестранспортной системы разработки при транспортировании вскрышной породы.
На фиг. 2 показан вскрышной агрегат для бестранспортной системы разработки при черпании вскрышной породы.
На фиг. 3 показан вскрышной агрегат для бестранспортной системы разработки, при разгрузке одностороннего ковша.
Позиции вскрышного агрегата для бестранспортной системы разработки обозначены следующими цифрами:
1 - вскрышная ходовая неповоротная платформа;
2 - мачта вскрышной ходовой неповоротной платформы;
3 - отвальная ходовая неповоротная платформа;
4 - мачта отвальной ходовой неповоротной платформы;
5 тягово-несущий канат;
6 - односторонний ковш;
7 - уравновешивающий канат;
8 - блок уравновешивающего каната;
9 - подъемно-тяговый канат отвальной ходовой неповоротной платформы;
10 - дополнительный блок отвальной ходовой неповоротной платформы;
11 - гибкая связь подвески дополнительного блока отвальной ходовой неповоротной платформ с тягово-несущим канатом;
12 - дополнительный подъемно-тяговый канат вскрышной ходовой неповоротной платформы;
13 - дополнительный блок вскрышной ходовой неповоротной платформы;
14 - гибкая связь подвески дополнительного блока вскрышной ходовой неповоротной платформы с тягово-несущим канатом;
15 - вскрышной уступ;
16 - внутренний отвал вскрышных пород;
17 - пласт полезного ископаемого;
18 - взорванные вскрышные породы.
а
а
На фиг. 1, 2, 3 буквами , б, в. г. д показано поперечное сечение эксплуатационной траншеи, а буквами , б, в, ж, е - поперечное сечение внутреннего отвала вскрышных пород.
Вскрышной агрегат для бестранспортной системы разработки состоит из вскрышной 1 и отвальной 3 ходовых неповоротных платформ с мачтой на каждой платформе 2, 4, соответственно, соединенными между собой тягово-несущим канатом 5. (фиг. 1, 2, 3). Односторонний ковш 6 с уравновешивающим канатом 7, огибающим блок 8 этого каната, соединен с отвальной ходовой неповоротной платформой 3 подъемно тяговым канатом 9 этой платформы 3, огибающим дополнительный блок 10 отвальной ходовой неповоротной платформы 3. Односторонний ковш 6 связан с вскрышной ходовой неповоротной платформой 1 дополнительным подъемно-тяговым канатом 12 вскрышной ходовой неповоротной платформы 1, огибающим дополнительный блок 13 этой платформы 1. При этом, оба дополнительных блока вскрышной ходовой неповоротной платформы и отвальной ходовой неповоротной платформы 10, 13 подвешены посредством гибкой связи 11, 14 к тягово-несущему канату 5 на расстоянии друг от друга, определяемом по математическому выражению:
м
L=(0,3÷0,5)×l, где L - расстояние между дополнительными блоками, м;
м
l - расстояние между мачтами вскрышной и отвальной ходовых неповоротных платформ, м.
Вскрышной агрегат для бестранспортной системы разработки работает следующим образом.
а
м
м
Вскрышная холовая неповоротная платформа 1 с мачтой 2 устанавливается на верхней площадке вскрышного уступа 15 эксплуатационной траншеи , б, в, г, д и перемещается вдоль верхней бровки этого уступа. Отвальная ходовая неповоротная платформа 3 с мачтой 4 устанавливается на верхней площадке внутреннего отвала 16 и перемещается вдоль верхней бровки этого отвала 16 (фиг. 1, 2, 3). Односторонний ковш 6 черпает, транспортирует и разгружает вскрышные породы и полезное ископаемое. На фиг. 1 представлен процесс транспортирования порожнего одностороннего ковша 6 по направлению к забою вскрышного уступа 15 после разгрузки во внутренний отвал 16. На фиг. 2 показано черпание взорванванной вскрышной породы 18. Благодаря размещению дополнительного блока 13 вскрышной ходовой неповоротной платформы над верхней бровкой вскрышного уступа 15 угол откоса этого уступа может быть увеличен значительно, что снижает текущий коэффициент вскрыши, а высота мачты 2 вскрышной ходовой неповоротной платформы 1 может быть уменьшена, что снижает вес платформы. Наличие двух дополнительных блоков 10, 13 вскрышной ходовой неповоротной платформы 1 и отвальной ходовой неповоротной платформы 3 увеличивает глубину черпания без дополнительного износа каната из-за трения о верхние бровки вскрышного уступа 15 и уступа внутреннего отвала 16. На фиг. 3 показана разгрузка одностороннего ковша 6 на рабочую площадку внутреннего отвала 16. Ширина зоны разгрузки одностороннего ковша 6 принимается в зависимости от расстояния между дополнительными блоками 10, 13. Так, наибольшая ширина этой зоны достигается при расстоянии между этими блоками, равном 0,3l, наименьшая - при 0,5l.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает достижение технического результата. Производительность повышается в результате уменьшения времени на замену каната при снижении трения о верхнюю бровку вскрышного уступа или уступа внутреннего отвала. Кроме того, производительность повышается за счет сокращения времени передвижения вскрышного агрегата для бестранспортной системы разработки из-за уменьшения его веса и текущего коэффициента вскрыши при увеличении глубины черпания. Снижаются затраты на изготовление оборудования и его эксплуатацию за счет уменьшения его веса, а также затраты при увеличении доли объемов бестранспортной системы за счет увеличения глубины разработки. Кроме того, повышается экологичность в результате уменьшения нарушенных земель в процессе разработки месторождения с крутыми углами откосов уступов