Рис. 53. Определение возможной высоты разработки прямой лопатой гидравлических экскаваторов

Рабочее оборудование прямой лопаты гидравлического экскаватора по принципу действия отличается от работы прямой лопаты механического экскаватора. Определение основных параметров рабочего места гидравлических экскаваторов приведено подробно в работах [14, 15], здесь же в качестве примера рассмотрим определения высоты копания. На рис. 53 показана зона движения зуба ковша — это зона АБВГ. Установив ковш в положение А и зная допустимый для разрабатываемого грунта угол а откоса, получим линию первоначального откоса. Приняв величину передвижки а=1…1,5 м и проведя через точку Ж линию, параллельную линии откоса АД, получим площадь разработки грунта (в нашем случае при угле откоса а=40° и величине передвижки а), определяемую контуром АЖЕД. Высота копания определяется местом пересечения линии ЖЕ с линией ВГ наибольшего радиуса копания. Высота копания является величиной переменной, зависящей от свойств грунта. В табл. 48 приведены возможные технологические величины высоты разработки для различных моделей экскаваторов, которые отличаются от кинематических параметров, данных заводом-изготовителем.

Рис. 54. Типовая схема разработки грунтов экскаватором лобовой (а) и открытой боковой (б) проходками при погрузке грунта в транспортные средства
1 — ось проходки экскаватора; 2 — средний угол поворота на выгрузку; 3 — вешка-указатель места стоянки самосвала; 4 — направление движения груженого самосвала; 5=-место укладки легабаритов; 6 — недобор

На рис. 54 приведены типовые схемы выполнения работ экскаваторами, оборудованными прямой лопатой.

Опыт работы специализированных трестов (Тяжэкска-вация, Днепрэкскавация, Донбассэкскавация и др.), выполняющих земляные работы на строительстве и реконструкции предприятий горной и металлургической промышленности, показывает, что земляные работы на действующих предприятиях более трудоемки, чем при строительстве дорожных и гидротехнических сооружений.

48. Возможная высота разработки грунтов экскаваторами, оборудованными прямой лопатой, м

Это объясняется стесненными условиями работы, связанными с действующим технологическим процессом предприятия, наличием густой сети действующих надземных и подземных коммуникаций в районе строительства. В этих условиях необходима особая четкость организации работ. Проекты производства и графики ведения работ составляют с учетом сроков перенесения действующих коммуникаций (без нарушения их работы) за пределы участка, где проводятся земляные работы, выполнение которых требует минимальных сроков. Выработка грунта на 1 м3 объема ковша при выполнении экскаваторных работ составила: при строительстве доменных печей — 100, шахт — 220, каналов — 240%.

Из приведенных цифр видно, что выработка экскаваторов, работающих на сооружении канала и на строительстве шахт, значительно превышает выработку экскаваторов, работающих на строительстве действующих предприятий металлургической промышленности (доменных печей), поэтому при проектировании земляных работ на действующих предприятиях следует увеличивать необходимый парк машин, так как в стесненных условиях на выполнение одного и того же объема работ в течение определенного времени требуется вдвое больше машин, чем на других видах строительства.

Вскрышу карьеров нерудных материалов и полезных ископаемых, а также добычу этих материалов экскаваторы, оборудованные прямой лопатой, осуществляют в комплекте с транспортными средствами и землеройио-транспортными машинами (скреперами, бульдозерами). Площадь вскрываемого участка разбивают на продольные или поперечные проходки. Разработку грунта начинают с устройства пионерной траншеи, по которой в дальнейшем к экскаваторам подается транспорт.

Расположение пионерных траншей по отношению к вскрываемому участку может быть центральным или фланговым. Центральное расположение пионерных траншей возможно на участках значительной протяженности. В этом случае пионерная траншея играет роль разрезной траншеи и делит фронт работ на две части. При фланговом расположении пионерных траншей их размещают по концам вскрываемого участка, а затем соединяют между собой разрезной траншеей, создающей широкий фронт работ для нескольких экскаваторов одновременно. Схема вскрышных работ с двумя фланговыми траншеями дает возможность организовать более удобное кольцевое движение транспорта.

Рис. 55. Схема извлечения валунов из основания (а), нижней (б) и верхней (в) частей откоса
1— валун; 2 — подрабатываемое пространство

При сооружении глубоких выемок на гидротехническом и дорожном строительстве, при вскрыше карьеров нерудных материалов и полезных ископаемых, а также на некоторых объектах промышленного строительства проектная глубина выемок превышает допустимую высоту разработки. В этих случаях применяют многоярусные (двух- и более) разработки.

Весьма часто при разработке грунта встречаются валуны, габариты которых превышают размеры ковша. В этом случае валун, встреченный у основания выемки, окапывают ковшом со всех сторон и выкатывают на поверхность (рис. 55, а). При встрече с валуном в средней (рис. 55, б) или верхней (рис. 55, е) части откоса сначала подрабатывают грунт с двух боковых частей валуна, укладывая грунт внизу выемки (делая как бы подушку), затем, подработав грунт в нижней части откоса, подводят ковш под валун и. медленно опуская ковш, спускают валун и подкатывают его к нижней бровке откоса.

При разработке взорванного скального грунта необходимо осуществлять контроль за качеством буровзрывных работ, так как от степени подготовки взорванного грунта зависит производительность машин. При установлении необходимой степени дробления скального грунта учитывают типоразмеры экскаватора и автомобиля-самосвала. Величина размеров ковша экскаватора определяет величину допустимых кусков породы. Размеры допустимых кусков породы определяются также условиями погрузки грунта в кузов — величиной удара по кузову.

49. Размеры кусков породы

В соответствии со СНиП III-8-76 негабаритами считаются куски взорванной породы или валуны, наибольший размер которых превышает: для прямой лопаты 2/3 ширины ковша, для драглайна х/г ширины ковша.

После подработки взорванной породы в нижней части откоса происходит сползание (обрушение) верхней части породы (рис. 56). Обрушение пород по характеру, объему и длительности процесса может происходить одной волной, несколькими волнами и течением (табл. 50). При хорошем качестве дробления (размер среднего куска породы менее 5 см, Кр=-1,5) взорванная масса приобретает свойства сыпучей среды, склонной к обрушению мелкими порциями при незначительной подработке забоя. Обрушение одной волной, характерное для связной среды и при неравномерном рыхлении взорванной связносыпучей массы, является наиболее опасным, поскольку в период кратковременного обрушения большого объема породы экскаватор не успевают отвести на безопасное расстояние. В табл. 51 приведены допустимые высоты разработки при погрузке взорванной горной массы с учетом характера обрушения, коэффициента разрыхления и кусковатости.

Рис. 56. Схема работы прямой лопатой при разработке взорванных скальных грунтов
1 — обрушающаяся часть грунта; 2 — грунт, разрабатываемый в нижней части откоса; 3 — основной грунт

Рис. 57. Зависимость продолжительности копания от размера кусков взорванного скального грунта
I — для экскаватора с ковшом объемом 2,5 м3; 2 — то же, с ковшом объемом 5 м3

Основным условием возможности разработки взорванной скальной породы является правильный выбор метода буровзрывных работ, обеспечивающего получение кусков требуемого размера. Увеличение кусковатости взорванной породы приводит к увеличению времени набора (рис. 57), что происходит за счет медленного продвижения ковша в горной массе.

50. Характерные признаки различных типов обрушения взорванных горных пород