RU2812721C1 - Method for developing mining face with frozen and poorly loosened rocks containing oversized pieces - Google Patents

Abstract

FIELD: mining industry.

SUBSTANCE: intended for development of faces with frozen and poorly loosened rocks, the presence of oversized pieces of rock during open-pit mining using mining excavators. A method for developing a mining face with frozen and poorly loosened rock containing oversized pieces involves loosening the rock and destroying the oversized pieces with a working impact action. Then scooping and loading the loosened rock into vehicles or a dump using a bucket. All operations are carried out by a single-bucket mining excavator, made with a rotating platform, on which, on the side opposite to the bucket, in place of counterweights or together with them, a hydraulic manipulator with a hydraulic hammer is placed, which is controlled from the excavator cabin based on information visualized on the driver’s monitor from an external surveillance camera.

EFFECT: increase in the productivity of a single-bucket mining excavator, an increase in the proportion of its productive work time during operation at a mining enterprise, a reduction in the number of cases of violations of mining method during excavation of rock mass and failures of single-bucket mining excavators caused by these violations.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разработки забоев с мерзлыми и плохо разрыхленными породами, наличием негабаритных кусков породы при добыче полезных ископаемых открытым способом с использованием карьерных экскаваторов.The invention relates to the mining industry and is intended for the development of faces with frozen and poorly loosened rocks, the presence of oversized pieces of rock during open-pit mining using quarry excavators.

Известен способ разработки забоя, реализуемый рабочим оборудованием гидравлического экскаватора, включающего закрепленные на рукояти и кинематически связанные ковш, рыхлительный зуб, поворотные рычаги с гидроцилиндром управления и два дисковых ножа. Разрыхление пород забоя осуществляется рыхлительным зубом и дисковыми ножами, после чего отделенная от массива порода зачерпывается ковшом и грузится в средства транспорта или отвал [патент RU № 2358067 C1].There is a known method for developing a face, implemented by the working equipment of a hydraulic excavator, including a bucket mounted on a handle and kinematically connected, a ripper tooth, rotary levers with a hydraulic control cylinder and two disk knives. Loosening of the face rocks is carried out with a loosening tooth and disk knives, after which the rock separated from the massif is scooped up with a bucket and loaded into vehicles or a dump [patent RU No. 2358067 C1].

Недостатками известного способа являются высокие удельные затраты энергии на разрыхление породы, необходимость обеспечение высоких усилий для внедрения рыхлительного зуба и дисковых ножей в разрушаемый массив.The disadvantages of this known method are the high specific energy consumption for loosening the rock, the need to provide high forces for the introduction of the loosening tooth and disk knives into the destroyed massif.

Известен способ разработки забоя и проведения вскрышных работ, при котором верхний нарушенный слой грунта вскрывают землеройной машиной, например, экскаватором. Разработку не разрыхленных (скальных или мерзлых) грунтов осуществляют с помощью взрывогенераторной установки с применением жидких взрывчатых смесей, для чего бурят вертикальные шпуры любым известным инструментом. Дробление не разрыхленного (скального или мерзлого) грунта осуществляют последовательным взрыванием единичных зарядов в шпурогенераторном режиме [патент RU №2163320 C1].There is a known method for developing a face and carrying out stripping operations, in which the top disturbed layer of soil is opened with an earthmoving machine, for example, an excavator. The development of non-loosened (rocky or frozen) soils is carried out using an explosion generator using liquid explosive mixtures, for which vertical holes are drilled with any known tool. Crushing of non-loosened (rocky or frozen) soil is carried out by sequential blasting of single charges in a blast generator mode [patent RU No. 2163320 C1].

Недостатками известного способа являются высокая трудоемкость и необходимость использования комплектов оборудования, состоящих из бурильной машины, взрывогенераторной установки и землеройной машины (экскаватора). Необходимость выполнения последовательных операций с применением комплектов машин негативно сказывается на эксплуатационной производительности используемого оборудования и обусловливает повышение стоимости выполнения буровзрывных и землеройных работ.The disadvantages of this known method are its high labor intensity and the need to use equipment sets consisting of a drilling machine, an explosion generator and an earthmoving machine (excavator). The need to perform sequential operations using sets of machines negatively affects the operational productivity of the equipment used and causes an increase in the cost of drilling and blasting and earthmoving operations.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному по совокупности признаков является способ разработки горно-добычного забоя с мерзлой и плохо разрыхленной породой, содержащей негабаритные куски, заключающийся в попеременном использовании машин с породоразрушающими органами ударного действия и выемочно-погрузочных машин - одноковшовых экскаваторов. При реализации описывамого способа воздействие на горно-добычной забой осуществляется в два этапа. На первом этапе к забою перемещается горная машина с рабочим оборудованием, содержащим породоразрушающий исполнительный орган ударного действия. Это может быть, например, гидравлический экскаватор, на стреле которого закреплен гидромолот. Или бульдозер с навесным оборудованием в виде гидравлического манипулятора с закрепленным на нем гидромолотом. Мерзлая и плохо разрыхленная порода, негабаритные куски породы разрушаются ударным воздействием гидромолота. После разрыхления некоторого объема породы и разрушения негабаритных кусков (разделки негабаритов) используемая горная машина отгоняется от забоя.The closest method of the same purpose to the declared one in terms of the set of characteristics is the method of developing a mining face with frozen and poorly loosened rock containing oversized pieces, which consists in the alternate use of machines with rock-cutting impact bodies and excavation and loading machines - single-bucket excavators. When implementing the described method, the impact on the mining face is carried out in two stages. At the first stage, a mining machine with working equipment containing a rock-destroying impact executive moves to the face. This could be, for example, a hydraulic excavator with a hydraulic hammer attached to its boom. Or a bulldozer with attachments in the form of a hydraulic manipulator with a hydraulic hammer attached to it. Frozen and poorly loosened rock, oversized pieces of rock are destroyed by the impact of a hydraulic hammer. After loosening a certain volume of rock and destroying oversized pieces (cutting up oversized pieces), the mining machine used is driven away from the face.

На втором этапе к горно-добычному забою перемещается выемочно-погрузочная машина - одноковшовый карьерный экскаватор. Реализуется зачерпывание разрыхленной горной породы и погрузка ее в средства транспорта или отвал. Описанный способ принят в качестве прототипа [Подэрни, Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых работ: учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1985. - 544 с.].At the second stage, a mining and loading machine - a single-bucket mining excavator - moves to the mining face. Loose rock is scooped up and loaded into vehicles or a dump. The described method was adopted as a prototype [Poderni, R.Yu. Mining machines and complexes for open-pit mining: a textbook for universities. - 2nd ed., revised. and additional - M.: Nedra, 1985. - 544 p.].

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого способа, - разработку горно-добычного забоя с мерзлой и плохо разрыхленной породой, содержащей негабаритные куски, осуществляют в два последовательных этапа: разрыхление породы и разрушение негабаритных кусков осуществляют рабочим оборудованием горной машины с исполнительным органом ударного действия; разрыхленную породу зачерпывают и грузят в средства транспорта или отвал посредством одноковшового карьерного экскаватора.The features of the prototype, which coincide with the essential features of the proposed method, are the development of a mining face with frozen and poorly loosened rock containing oversized pieces, carried out in two successive stages: loosening of the rock and destruction of oversized pieces is carried out by the working equipment of a mining machine with an impact actuator; the loosened rock is scooped up and loaded into vehicles or a dump using a single-bucket mining excavator.

К недостаткам известного способа разработки горно-добычного забоя относятся высокая трудоемкость и низкая производительность. Необходимость попеременного использования двух разных машин при разработке одного горно-добычного забоя обусловливает снижение доли времени их производительной работы при эксплуатации на горнодобывающем предприятии, то есть снижается эксплуатационная производительность используемого оборудования. Увеличивается время выполнения оппераций по перемещению машин, маневровых операций. Снижение производительности карьерного экскаватора побуждает машиниста к нарушению технологии применения данной выемочно-погрузочной машины, что определяет увеличение количества аварийных отказов и ускоренный расход ресурса экскаватора.The disadvantages of the known method of developing a mining face include high labor intensity and low productivity. The need to alternately use two different machines when developing one mining face causes a decrease in the share of their productive work time during operation at a mining enterprise, that is, the operational productivity of the equipment used is reduced. The time for performing operations to move machines and shunting operations increases. A decrease in the productivity of a mining excavator prompts the driver to violate the technology of using this excavator-loading machine, which determines an increase in the number of emergency failures and accelerated consumption of the excavator's life.

Задачей изобретения является реализация способа разработки горно-добычного забоя с мерзлой и плохо разрыхленной породой, содержащей негабаритные куски, позволяющего обеспечить повышение производительности одноковшового карьерного экскаватора, увеличение доли времени его производительной работы в процессе эксплуатации на горнодобывающем предприятии, уменьшение количества случаев нарушения технологии ведения горных работ при экскавации горной массы и вызванных этими нарушениями отказов одноковшовых карьерных экскаваторов.The objective of the invention is to implement a method for developing a mining face with frozen and poorly loosened rock containing oversized pieces, which makes it possible to increase the productivity of a single-bucket mining excavator, increase the proportion of its productive work time during operation at a mining enterprise, and reduce the number of cases of violation of mining technology during excavation of rock mass and failures of single-bucket mining excavators caused by these violations.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе разработки горно-добычного забоя с мерзлой и плохо разрыхленной породой, содержащей негабаритные куски, реализуется двухэтапная последовательность действий, при которой разрыхление породы и разрушение негабаритных кусков осуществляют рабочим оборудованием горной машины с исполнительным органом ударного действия, после чего разрыхленную породу зачерпывают и грузят в средства транспорта или отвал посредством одноковшового карьерного экскаватора, согласно изобретению последовательные операции по разрыхлению горной породы, разрушению негабаритных кусков, зачерпыванию и погрузке разрыхленной горной породы в отвал или средства транспорта совмещают в пространстве посредством использования одноковшового карьерного экскаватора с дополнительно установленным рабочим оборудованием с исполнительным органом ударного действия, размещенным в задней части поворотной платформы экскаватора на месте грузов-противовесов или совместно с ними, управление дополнительно установленным рабочим оборудованием с исполнительным органом ударного действия осуществляют из кабины экскаватора на основании визуализированной на мониторе машиниста информации с камеры наружного наблюдения. The problem was solved due to the fact that in the known method of developing a mining face with frozen and poorly loosened rock containing oversized pieces, a two-stage sequence of actions is implemented, in which loosening of the rock and destruction of oversized pieces is carried out by the working equipment of a mining machine with an impactor executive body action, after which the loosened rock is scooped up and loaded into a means of transport or a dump using a single-bucket quarry excavator, according to the invention, successive operations for loosening the rock, destroying oversized pieces, scooping and loading loose rock into a dump or means of transport are combined in space through the use of a single-bucket quarry an excavator with additionally installed working equipment with an impact actuator located in the rear part of the rotating platform of the excavator in place of counterweights or together with them, control of the additionally installed working equipment with an impact actuator is carried out from the excavator cabin based on information visualized on the driver’s monitor from an external surveillance camera.

В предпочтительном варианте выполнения способа в качестве дополнительного рабочего оборудования одноковшового карьерного экскаватора применяют гидравлический манипулятор с гидромолотом.In a preferred embodiment of the method, a hydraulic manipulator with a hydraulic hammer is used as additional working equipment for a single-bucket mining excavator.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа, - совмещают в пространстве последовательные операции по разрыхлению горной породы, разрушению негабаритных кусков и погрузке разрыхленной горной породы в отвал или средства транспорта посредством использования одноковшового карьерного экскаватора с дополнительно установленным рабочим оборудованием с исполнительным органом ударного действия, размещенным в задней части поворотной платформы экскаватора на месте грузов-противовесов или совместно с ними; управление дополнительно установленным рабочим оборудованием с исполнительным органом ударного действия осуществляют из кабины экскаватора на основании визуализированной на мониторе машиниста информации с камеры наружного наблюдения; в качестве дополнительного рабочего оборудования одноковшового карьерного экскаватора применяют гидравлический манипулятор с гидромолотом.The features of the proposed technical solution, distinctive from the prototype, combine in space sequential operations for loosening rock, destroying oversized pieces and loading loosened rock into a dump or means of transport by using a single-bucket mining excavator with additionally installed working equipment with an impact executive body located in the rear part of the excavator turntable in place of counterweights or together with them; control of additionally installed working equipment with an impact actuator is carried out from the excavator cabin based on information visualized on the driver’s monitor from an external surveillance camera; A hydraulic manipulator with a hydraulic hammer is used as additional working equipment for a single-bucket mining excavator.

Совмещение в пространстве последовательных операций по разыхлению горной породы, разрушению негабаритных кусков и погрузке разрыхленной горной породы в отвал или средства транспорта посредством использования одноковшового карьерного экскаватора с дополнительно установленным рабочим оборудованием с исполнительным органом ударного действия, например, гидромолотом, позволяет снизить количество маневровых операций, таких как перемещение карьерного экскаватора от забоя и к забою. Указанное положительно скажется на величине эксплуатационной производительности карьерного экскаватора. Возможность обеспечения оперативного и самостоятельного разрыхления плохо взорванной или мерзлой горной породы, а также разрушения негабаритных кусков породы, посредством дополнительного оборудования, установленного на экскаваторе, позволит машинисту соблюдать технологию ведения выемочных работ и не допускать перегрузок приводов и рабочего оборудования экскаватора.Combining in space successive operations to loosen rock, destroy oversized pieces and load loose rock into a dump or means of transport through the use of a single-bucket mining excavator with additionally installed working equipment with an impact actuator, for example, a hydraulic hammer, makes it possible to reduce the number of shunting operations, such like moving a mining excavator from and to the face. This will have a positive impact on the operational productivity of the mining excavator. The ability to ensure prompt and independent loosening of poorly blasted or frozen rock, as well as the destruction of oversized pieces of rock, through additional equipment installed on the excavator, will allow the driver to comply with the technology of excavation work and avoid overloading the drives and working equipment of the excavator.

Управление дополнительно установленным рабочим оборудованием с исполнительным органом ударного действия из кабины экскаватора на основании визуализированной на мониторе машиниста экскаватора информации с камеры наружного наблюдения обеспечит сохранение эргономичности рабочего места машиниста экскаватора, обусловит удобство использования дополнительного рабочего оборудования с исполнительным органом ударного действия.Control of additionally installed working equipment with an impact actuator from the excavator cabin based on information visualized on the excavator driver’s monitor from an external surveillance camera will ensure the preservation of the ergonomics of the excavator driver’s workplace and will ensure the ease of use of additional working equipment with an impact actuator.

Использование в качестве дополнительного рабочего оборудования одноковшового карьерного экскаватора гидравлического манипулятора с гидромолотом, устанавливаемого в задней части поворотной платформы экскаватора на месте грузов-противовесов или совместно с ними, позволяет обеспечить эффективное и производительное разрыхление породы и разрушение негабаритных кусков. Установка дополнительного оборудования на месте грузов-противовесов или совместно с ними позволит реализовать предлагаемый способ при минимальных конструктивных изменениях поворотных платформ серийно выпускаемых экскаваторов, а также повысить устойчивость экскаватора.The use of a hydraulic manipulator with a hydraulic hammer as additional working equipment for a single-bucket mining excavator, installed in the rear part of the rotating platform of the excavator in place of counterweights or in conjunction with them, allows for efficient and productive loosening of rock and destruction of oversized pieces. Installation of additional equipment in place of counterweights or together with them will make it possible to implement the proposed method with minimal design changes to the rotary platforms of commercially produced excavators, as well as to increase the stability of the excavator.

Предлагаемый способ поясняется схемами, представленными на фиг. 1, 2 и 3.The proposed method is illustrated by the diagrams presented in Fig. 1, 2 and 3.

На фиг. 1 показан способ разрыхления горной породы и разрушения негабаритных кусков в добычном забое посредством дополнительного рабочего оборудования экскаватора с использованием исполнительного органа ударного действия.In fig. Figure 1 shows a method for loosening rock and destroying oversized pieces in a mining face using additional working equipment of an excavator using an impact actuator.

На фиг. 2 показана работа одноковшового экскаватора по погрузке разрыхленной горной породы. Дополнительное рабочее оборудование с исполнительным органом ударного действия находится в транспортном положении.In fig. Figure 2 shows the operation of a single-bucket excavator for loading loosened rock. Additional working equipment with an impact actuator is in the transport position.

На фиг. 3 показано рабочее место машиниста в кабине экскаватора с установленным монитором для визуализации информации о работе дополнительного оборудования с исполнительным органом ударного действия.In fig. Figure 3 shows the driver’s workplace in the excavator cabin with a monitor installed to visualize information about the operation of additional equipment with the impact actuator.

Способ (фиг. 1) заключается в установке в задней части поворотной платформы 1 одноковшового карьерного экскаватора 2 дополнительного рабочего оборудования 3 с исполнительным органом ударного действия 4. В предпочтительном варианте выполнения способа в качестве дополнительного рабочего оборудования 3 одноковшового карьерного экскаватора применяется гидравлический манипулятор с гидромолотом, устанавливаемый на месте или совместно с грузами-противовесами 5.The method (Fig. 1) consists of installing in the rear part of the rotating platform 1 of a single-bucket mining excavator 2 additional working equipment 3 with an impact actuator 4. In the preferred embodiment of the method, a hydraulic manipulator with a hydraulic hammer is used as additional working equipment 3 of a single-bucket mining excavator, installed on site or together with counterweights 5.

При разрыхлении мерзлой или плохо взорванной породы, разрушении негабаритных кусков экскаватор 2 разворачивается задней частью поворотной платформы 1 к горно-добычному забою 6 и задействует исполнительный орган ударного действия 4, перемещаемый и позиционируемый в пространстве посредством рабочего оборудования 3. Информация о работе исполнительного органа 4 фиксируется посредством камеры наружного наблюдения 7 и визуализируется на мониторе (не показан на фиг. 1) в кабине 8 машиниста экскаватора.When loosening frozen or poorly blasted rock, destroying oversized pieces, the excavator 2 turns with the rear part of the rotary platform 1 towards the mining face 6 and activates the impact actuator 4, moved and positioned in space by means of working equipment 3. Information about the operation of the actuator 4 is recorded through an external surveillance camera 7 and is visualized on a monitor (not shown in Fig. 1) in the excavator operator’s cabin 8.

После выполнения операции по разрыхлению горной породы и разрушению негабаритных кусков, поворотная платформа 1 одноковшового карьерного экскаватора разворачивается к горно-добычному забою 6 и задействуется рабочее оборудование 9 для выемки и погрузки разрыхленной горной породы: рукоять 10 и ковш 11 (фиг. 2). При этом дополнительное рабочее оборудование 3 с исполнительным органом ударного действия 4 (например, гидроманипулятор с гидромолотом) складываются в транспортное положение.After completing the operation of loosening the rock and destroying oversized pieces, the rotating platform 1 of the single-bucket mining excavator turns towards the mining face 6 and the working equipment 9 is used for excavating and loading the loosened rock: handle 10 and bucket 11 (Fig. 2). In this case, the additional working equipment 3 with the impact actuator 4 (for example, a hydraulic manipulator with a hydraulic hammer) is folded into the transport position.

Выемочно-погрузочные работы оборудованием 9 ведутся экскаватором 2 до тех пор, пока из забоя 6 не отгружается вся разрыхленная порода. Или до момента, когда возникает необходимость выполнить разрушение негабаритных кусков породы в забое 6. В этом случае экскаватор 2 разворачивается к забою 6 задней частью поворотной платформы 1 и задействует дополнительное рабочее оборудование 3 с исполнительным органом ударного действия 4.Excavation and loading operations with equipment 9 are carried out by excavator 2 until all loosened rock is shipped from the face 6. Or until the moment when it becomes necessary to destroy oversized pieces of rock in the face 6. In this case, the excavator 2 turns towards the face 6 with the rear part of the turntable 1 and uses additional working equipment 3 with an impact actuator 4.

Перемещение одноковшового карьерного экскаватора 2 в пространстве осуществляется посредством ходового оборудования 12 (см. фиг. 1 и 2).The movement of the single-bucket mining excavator 2 in space is carried out by means of running equipment 12 (see Figs. 1 and 2).

Управление одноковшовым карьерным экскаватором 2 осуществляется из кабины машиниста 8 посредством пульта управления 13 (фиг. 3). Визуализация информации о работе дополнительного рабочего оборудования 3 с исполнительным органом ударного действия 4 осуществляется на мониторе 14. Информация на монитор 14 поступает с камеры наружного наблюдения 7.The single-bucket mining excavator 2 is controlled from the operator's cabin 8 via the control panel 13 (Fig. 3). Visualization of information about the operation of additional working equipment 3 with the impact actuator 4 is carried out on monitor 14. Information on monitor 14 comes from external surveillance camera 7.

Преимуществами предлагаемого способа являются повышение производительности одноковшового карьерного экскаватора при разработке горно-добычных забоев с плохо рахрыхленными и мерзлыми грунтами, негабаритными кусками; увеличение доли времени производительной работы экскаваторов в процессе эксплуатации на горнодобывающих предприятиях; уменьшение количества случаев нарушения технологии ведения горных работ при экскавации горной массы и вызванных этими нарушениями отказов одноковшовых карьерных экскаваторов. Установка дополнительного рабочего оборудования с исполнительным органом ударного действия в задней части поворотной платформы экскаватора на месте грузов-противовесов или совместно с ними обусловит повышение устойчивости экскаватора, позволит реализовать предлагаемый способ с минимальными изменениями в конструкциях поворотных платформ серийно выпускаемых экскаваторов.The advantages of the proposed method are increased productivity of a single-bucket mining excavator when developing mining faces with poorly loosened and frozen soils and oversized pieces; increasing the share of productive work time of excavators during operation at mining enterprises; reducing the number of cases of violations of mining technology during excavation of rock mass and the failures of single-bucket mining excavators caused by these violations. Installation of additional working equipment with an impact actuator in the rear part of the excavator turntable in place of counterweights or together with them will increase the stability of the excavator and will allow the proposed method to be implemented with minimal changes in the designs of turntables of commercially produced excavators.

Claims (1)

Способ разработки горно-добычного забоя с мерзлой и плохо разрыхленной породой, содержащей негабаритные куски, включающий разрыхление породы и разрушение негабаритных кусков рабочим исполнительным органом ударного действия, после чего зачерпывание и погрузку разрыхленной породы в средства транспорта или отвал посредством ковша, отличающийся тем, что все операции осуществляют одноковшовым карьерным экскаватором, выполненным с поворотной платформой, на которой с противоположной ковшу стороны на месте грузов-противовесов или совместно с ними размещен гидравлический манипулятор с гидромолотом, управление которым осуществляют из кабины экскаватора на основании визуализированной на мониторе машиниста информации с камеры наружного наблюдения.A method for developing a mining face with frozen and poorly loosened rock containing oversized pieces, including loosening the rock and destroying the oversized pieces with a working impact actuator, followed by scooping and loading the loosened rock into vehicles or a dump using a bucket, characterized in that all operations are carried out by a single-bucket mining excavator, made with a rotating platform, on which, on the side opposite to the bucket, in place of counterweights or together with them, a hydraulic manipulator with a hydraulic hammer is placed, which is controlled from the excavator cabin based on information visualized on the driver’s monitor from an external surveillance camera.