Карьерная подъемно-разгрузочная машина на базе карьерного канатного экскаватора типа прямая лопата (варианты)

(51) 66 23/00 (2006.01) 21 41/26 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ устроена на базе карьерного канатного экскаватора типа прямая лопата. Карьерная подъемноразгрузочная машина включает гусеничную ходовую часть, поворотную платформу, стрелу,механизмы поворота, подъема и напора, подъемный канат и отличается тем,что снабжена грузозахватным устройством,причем для управления грузозахватным устройством при захвате и отцеплении контейнера установлен дополнительно тяговый (управляющий) канат,прикрепленный к грузозахватному устройству и навитый на барабан напорного механизма экскаватора. Для возможности разгрузки горной массы из контейнера карьерная подъемно-разгрузочная машина на базе карьерного канатного экскаватора снабжена грузозахватно-разгрузочным устройством,а также снабжена разгрузочным канатом, который прикреплен к грузозахватно-разгрузочному устройству и навит на барабан подъемного механизма,причем механизм натяжения разгрузочного каната прикреплен к стреле и состоит из коромысла и двух блоков, а к концу коромысла прикреплен канат для поворота коромысла.(72) Турдахунов Мухамеджан Мамаджанович Исаченко Олег Степанович Стрижак Юрий Петрович Ищенко Борис Михайлович Жураковский Бронислав Иванович Осадчий Виктор Иванович(73) Акционерное общество СоколовскоСарбайское горно обогатительное производственное объединение(54) КАРЬЕРНАЯ ПОДЪЕМНОРАЗГРУЗОЧНАЯ МАШИНА НА БАЗЕ КАРЬЕРНОГО КАНАТНОГО ЭКСКАВАТОРА ТИПА ПРЯМАЯ ЛОПАТА (ВАРИАНТЫ)(57) Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке полезных ископаемых. Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что карьерная подъемно-разгрузочная машина Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке полезных ископаемых. В качестве карьерной подъемной машины известен скиповой подъемник Кулешов А.А.,Ланков П.Ю. Сравнительный анализ карьерных подъемников по энергетическому критерию//Горные машины и автоматика, 2003, 5, с.45-49.,включающий стационарную подъемную машину на борту карьера и скипы, перемещаемые с помощью канатов по крутонаклонной трассе. Недостатком его является необходимость стационарных сооружений на борту карьера и низкая производительность. Известен конвейерный подъемник горной массы Мальгин О.Н., Сытенков В.Н., Шеметов П.А. Комплекс ЦПТ карьера Мурунтау опыт эксплуатации и перспективы развития//Горный журнал, 2003, 8, с.26-30., включающий приемный бункер, дробилку, конвейерный став, разгрузочное устройство. Недостатком его является необходимость дробления горной массы в карьере,громоздкость оборудования, высокая стоимость эксплуатации. Известен подъемник на основе драглайна Шарин В.В. Способ транспортирования на глубоких карьерах//Патент 2046951 Опубл. 1995.10.27., включающий драглайн и сменные ковши-контейнеры, в которых выполняется подъем горной массы на вышележащий горизонт карьера. Недостатками его являются невысокая грузоподъемность,ограничивающая производительность, а также большие габаритные размеры и масса, затрудняющие частые перегоны при ведении взрывных работ в карьере. Наиболее близок к предлагаемому карьерный канатный экскаватор типа прямой механической лопаты ЭКГ Горные машины и автоматика 9,2001., включающий гусеничную ходовую часть,поворотную платформу, стрелу, рукоять, ковш и механизмы поворота, подъема и напора, подъемный канат. Передача усилий подъема и напора на ковш осуществляется при помощи соответствующих лебедок и канатов. Особенностью экскаватора является то, что основное усилие при черпании породы создается механизмом подъема, поэтому мощность привода подъема в несколько раз превышает необходимую мощность для подъема груженого породой ковша. Например, наибольшее усилие на подвеске ковша экскаватора ЭКГ-10 составляет 100 тонн, вес породы в 10-ти кубовом ковше (при объемной массе разрыхленной породы 1,9 т/м 3) составляет 19 тонн, масса ковша - 16 тонн. Итого усилие на подвеске превышает вес груженого ковша в 2,9 раз. Кроме того, масса ковша зависит от его высокой прочности, необходимой при черпании породы, и составляет 84 от полезной массы породы. Коэффициент тары ковша 0,84. Недостатками карьерного канатного экскаватора является ограниченная вместимость ковша и малая высота подъема горной массы. Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что карьерная подъемная (подъемноразгрузочная) машина устроена на базе карьерного 2 канатного экскаватора типа прямая лопата,предназначенного для выемки и погрузки горных пород. Карьерная подъемная машина состоит из гусеничной ходовой части, поворотной платформы,стрелы и механизмов поворота, подъема и напора,подъемного каната. Для переоборудования канатного экскаватора в карьерную подъемную машину достаточно снять ковш и рукоять,подвесить на подъемном канате грузозахватное устройство с грузовыми крюками и прикрепить его к тяговому (управляющему) канату, навитому на барабан напорного механизма. Тяговый канат необходим для управления грузозахватным устройством при захвате и отцеплении контейнера. Подъемно-разгрузочная машина отличается дополнительной функцией по разгрузке контейнера,для чего она снабжена грузозахватно-разгрузочным устройством, подвешенным на подъемном и разгрузочном канатах и имеющим грузовые и разгрузочные крюки, шарнирно закрепленные на траверсах. Для управления грузозахватноразгрузочным устройством при захвате и отцеплении контейнера подъемно-разгрузочная машина так же как и подъемная машина снабжена тяговым(управляющим) канатом,который прикреплен к грузозахватно-разгрузочному устройству и навит на барабан напорного механизма. Для разгрузки контейнера подъемноразгрузочная машина снабжена разгрузочным канатом, который прикреплен к грузозахватноразгрузочному устройству и навит на барабан подъемного механизма,причем механизм натяжения разгрузочного каната прикреплен к стреле и состоит из коромысла и двух блоков, а к концу коромысла прикреплен канат для поворота коромысла. Время рабочего цикла экскаватора, как подъемной или подъемно-разгрузочной машины,увеличится по сравнению с базовым экскаватором из-за необходимости поворота на 180 и выполнения операций по захвату и отцеплению контейнеров. Кроме того, длительность рабочего цикла увеличится из-за необходимой плавности поворотов с учетом инерционности в движении рабочего органа на гибкой подвеске. По опыту работы мощных драглайнов (экскаваторов с гибкой подвеской ковша) время рабочего цикла составит около 1 минуты, что в два раза больше, чем у карьерных экскаваторов. Поэтому, с учетом роста грузоподъемности в 3,5-4 раза, производительность подъемных или подъемно-разгрузочных машин превысит производительность карьерных экскаваторов в 1,7-2 раза. На фиг.1 приведена схема переоборудования карьерного экскаватора в подъемную машину. На фиг.2 приведена схема переоборудования карьерного экскаватора в подъемно-разгрузочную машину. На фиг.3 приведены схемы контейнера для горной массы. На фиг.4 приведена схема применения карьерного экскаватора в качестве карьерной подъемно-разгрузочной машины. Для переоборудования карьерного канатного экскаватора - прямой механической лопаты типа ЭКГ в подъемную машину (фиг.1) необходимо снять рукоять с ковшом, на подъемном канате 4 подвесить грузозахватное устройство в виде траверсы с грузовыми крюками 1, прикрепить грузозахватное устройство к тяговому канату 3,навитому на барабан напорного механизма экскаватора, установить на стреле 6 экскаватора дополнительный блок 7 для тягового каната 3. Для переоборудования карьерного канатного экскаватора - прямой механической лопаты типа ЭКГ в карьерную подъемно-разгрузочную машину(фиг.2) необходимо дополнительно установить разгрузочный канат 5 с механизмом его натяжения,состоящим из коромысла 8, блоков 9, каната 10 привода механизма разгрузки и подвесить на подъемном 4 и разгрузочном 5 канатах экскаватора грузозахватно-разгрузочное устройство в виде рамы с грузовой и разгрузочной траверсами с грузовыми 1 и разгрузочными 2 крюками. Также необходимо прикрепить грузозахватно-разгрузочное устройство к тяговому канату 3, навитому на барабан напорного механизма экскаватора, установить на стреле 6 экскаватора дополнительный блок 7 для тягового каната 3. Разгрузка контейнера осуществляется натяжением разгрузочного каната 5, наклоном рамы грузозахватно-разгрузочного устройства. При этом контейнер разгружается опрокидыванием или приводится в действие механизм донной разгрузки контейнера при подъеме разгрузочных крюков 2. Горную массу перемещают в контейнерах,разгружаемых опрокидыванием (фиг.3 а) или с донной разгрузкой (фиг.3 б). Контейнеры имеют грузовые кронштейны 1, разгрузочные кронштейны 2, рычаг привода механизма донной разгрузки 3. Для применения карьерных канатных экскаваторов в качестве карьерных подъемных(подъемно-разгрузочных) машин их устанавливают на площадках борта карьера (фиг.4). На нижележащей площадке устанавливают эстакаду 1,с помощью которой перегружают горную массу из автосамосвалов 2 в контейнеры 3. Карьерной подъемной машиной 4 выполняют захват, подъем и установку контейнера 3 на вышележащую площадку. Дальнейший подъем контейнера выполняет следующая подъемная машина,установленная выше по борту карьера. Подъемноразгрузочная машина, завершающая подъем,выгружает горную массу из контейнера, например в железнодорожный вагон-самосвал 5. Захват, перемещение и отцепление контейнера выполняют грузозахватным или грузозахватноразгрузочным устройством под действием подъемного и тягового канатов экскаватора, а также механизма поворота. Изобретение может быть реализовано на базе карьерных экскаваторов с удлиненным рабочим оборудованием. Например, для экскаваторов ЭКГ 6,3 УС, ЭКГ-8 УС- наибольшее усилие на подвеске ковша - ЭКГ 6,3 УС-60 т, ЭКГ-8 УС -79,6 т- коэффициент тары контейнера - 0,20- вес груженого контейнера - 60 тонн- время рабочего цикла - 60-70 сек- коэффициент использования календарного времени - 0,75- производительность - 360087600,7550/ 7016,9 млн.т/год (5,6 млн.м 3) Полученная расчетом производительность в два с половиной раза превышает среднюю достигнутую экскаваторами при экскавации и погрузке на карьерах. При тех же эксплуатационных затратах,приходящихся на экскаватор, удельные затраты на подъем 1 тонны горной массы будут в 2,5 раза меньше средних удельных затрат на экскавацию и погрузку. Применимость изобретения подтверждается расчетами Параметры борта карьера, необходимые для работы подъемного комплекса, определяются линейными размерами экскаваторов и свойствами горного массива (фиг.4). Максимальный радиус захвата контейнера подъемной машиной зАс, м,где- длина стрелы, м- угол наклона стрелы к горизонту, град. Ас - расстояние от оси экскаватора до пяты стрелы, м. Требуемый радиус захвата контейнера подъемной машиной требНуАВ/2, м,где- расстояние от оси контейнера до нижней бровки откоса уступа, м Ну - высота уступа, м- угол откоса уступа, град А -ширина призмы возможного обрушения, м В - длина ходовой части экскаватора, м. Ширина площадки для карьерной подъемной машины ШкпмАВ/2 з,Условие возможности работы подъемной машины по линейным параметрам зтреб. илиНу/2,Минимальный угол наклона стрелы по условиям разгрузки контейнера в транспортное средство (ж.д. вагон)р.тНконтНгр-)/), град.,где Нтр - высота транспортного средства (ж.д. вагона), м- безопасный зазор между транспортным средством и контейнером при разгрузке, м Нконт - высота контейнера при его разгрузке, м Нгр - высота грузозахватного устройства при разгрузке контейнера, м Нс - высота крепления пяты стрелы экскаватора, м. Минимальный угол наклона стрелы при работе только на подъеме контейнеров Р п.НконтНгр -)/), град.,где с - минимальная высота перемещения контейнера при его установке, м Исходным параметром в алгоритме расчета является угол откоса уступа, определяющий 3 техническую возможность работы подъемной машины. Расчеты выполнены при следующих условиях- расстояние от оси экскаватора до пяты стрелы Ас 2,4 м- расстояние от оси контейнера до нижней бровки откоса уступа 3 м- ширина призмы возможного обрушения А 3 м- длина ходовой части экскаватора В 8 м- высота транспортного средства (ж.д. вагона) Нтр 4 м- безопасный зазор между ж.д. вагоном и контейнером при разгрузке 0,5 м- высота контейнера при его разгрузке Нконт 2 м- высота грузозахватного устройства при разгрузке контейнера Нгр 3 м- высота крепления пяты стрелы экскаватора Нс 2 м- минимальная высота перемещения контейнера при его установке с 1 м- минимальный угол наклона стрелы при разгрузкер. 30 град.- минимальный угол наклона стрелы при подъемеп.15,5 град. Длина стрелы экскаваторов с удлиненным рабочим оборудованием ЭКГ-6,3 УС и ЭКГ-8 УС равна 15 м. Расчетные технологические параметры приведены в таблицах 1,2. Таблица 1 Технологические параметры для подъемных машин на базе ЭКГ-6,3 УС и ЭКГ-8 УС при высоте уступа 15 м Параметры Необходимый угол наклона стрелы,Область применения Радиус захвата м контейнера, з Ширина рабочей м площадки, Шкпм Угол откоса борта град. Технологические параметры для подъемных машин на базе ЭКГ-6,3 УС и ЭКГ-8 УС при высоте уступа 20 м Параметры Необходимый угол наклона стрелы,Область применения Радиус захвата м контейнера, з Ширина рабочей м площадки, Шкпм Угол откоса борта град. Результаты расчетов подтверждают техническую возможность работы карьерных подъемных(подъемно-разгрузочных) машин на базе распространенных марок канатных экскаваторов с подвеской грузозахватного органа по типу драглайна. Полученные параметры борта,необходимые для работы карьерных подъемных машин, соответствуют реальным условиям глубоких карьеров. Полезность изобретения состоит в снижении затрат на подъем горной массы из карьера и снижении загазованности его атмосферы. Для оценки экономической эффективности выполним сравнение со стоимостью подъема автотранспортом. Себестоимость 1 т-км автоперевозок в карьере составляет около 0,1 долл. США. Это соответствует подъему 1 тонны груза на 50 м по автодороге с уклоном 0,080 и коэффициентом развития трассы 1,6. Стоимость подъема на высоту рабочего уступа 15 м составит 0,03 долл., на 20 м - 0,04 долл. Необходимо также учитывать, что карьерная подъемная машина кроме подъема выполняет погрузку горной массы в средства транспорта,например железнодорожного. При подъеме горной массы автотранспортом используется дополнительно экскаватор на перегрузочном складе для перегрузки горной массы в железнодорожные вагоны. Удельные затраты на перегрузку при этом составляют 0,035 долл./т. С учетом вышесказанного расчетные формулы годовой экономии эксплуатационных затрат при замене автотранспорта на подъеме карьерной подъемной машиной - драглайном на базе ЭКГ 6,3 УС, ЭКГ-8 УС будут иметь вид Для уступов высотой 15 м Э 0,03-0,014)0,035)16,9 млн.долл. Для уступов высотой 20 м Э 0,04-0,014)0,035)16,9 млн.долл.,где- число уступов. Результаты расчета в таблице 3 Таблица 3 Снижение годовых эксплуатационных затрат при использовании карьерных подъемных машин вместо автосамосвалов при автомобильно-железнодорожном транспорте Число уступов Положительными последствиями использования вышеизложенной технологии, кроме снижения эксплуатационных затрат будут- снижение загазованности атмосферы карьера за счет сокращения числа автосамосвалов,работающих на подъеме горной массы- повышение производительности забойных экскаваторов за счет улучшения их транспортного обеспечения- прирост извлекаемых запасов полезного ископаемого за счет увеличения угла откоса предельного борта карьера при переходе на автосамосвалы меньшей грузоподъемности и сокращении ширины и протяженности автодорог. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Карьерная подъемно-разгрузочная машина на базе карьерного канатного экскаватора типа прямая лопата, включающая гусеничную ходовую часть,поворотную платформу,стрелу,механизмы поворота, подъема и напора, подъемный канат,отличающаяся тем,что она снабжена грузозахватным устройством,причем для управления грузозахватным устройством при захвате и отцеплении контейнера предусмотрен дополнительный тяговый канат, прикрепленный к грузозахватному устройству и навитый на барабан напорного механизма экскаватора. 2. Карьерная подъемно-разгрузочная машина на базе карьерного канатного экскаватора типа прямая лопата, включающая гусеничную ходовую часть,поворотную платформу,стрелу,механизмы поворота, подъема и напора, подъемный канат,отличающаяся тем,что она снабжена грузозахватно-разгрузочным устройством, причем для управления грузозахватно-разгрузочным устройством при захвате и отцеплении контейнера предусмотрен дополнительно тяговый канат,прикрепленный к грузозахватно-разгрузочному устройству и навитый на барабан напорного механизма экскаватора, а также снабжена разгрузочным канатом, который прикреплен к грузозахватно-разгрузочному устройству и навит на барабан подъемного механизма, причем механизм натяжения разгрузочного каната прикреплен к стреле и состоит из коромысла и двух блоков, а к концу коромысла прикреплен канат для поворота коромысла.