Экскаваторный забой при работе прямой лопатой и его проектирование

3.

Место непосредственной работы экскаватора называется забоем. Объем грунта, разработанный с одной стоянки экскаватора между пере­движками, называется элементом забоя.

Размеры и очертание забоя зависят от параметров рабочего оборудования экскаватора и траектории движения ковша.

Минимальная глубина забоя, необходимая для наполнения ковша в грун­тах I и II групп, составляет около 0, 3 R₀, для грунтов III группы — 0, 5 R₀, и для грунтов IV группы — 0, 70 R₀,, где R₀, — высота напорного вала.

Для ускорения подъема и опускания ковша предельная высота подъема ковша должна быть не более 1, 2 R₀. Размеры забоя и проходок экскаватора при работе прямой лопатой определяются в соответствии с рабочими размерами или характеристикой экскаватора (рис. 15). В рабочей характеристике экскава­тора указываются:

1. α — угол наклона стрелы к горизонту в градусах;

2. H_н— глубина резания ниже стоянки экскаватора в м;

3. г — наибольший радиус реза­ния на уровне стоянки в м;

4. R—наибольший радиус резания в м;

5. R — наи­большая высота резания в м;

6. R_B — наибольший радиус выгрузки в м;

7. Н_в — высота выгрузки при наибольшем радиусе выгрузки в м; Н_в’— наибольшая высота выгрузки в м;

8. R_B’— радиус выгрузки при наибольшей высоте выгрузки в м;

9. В — ширина забоя по подошве в м;

10. г₀ — радиус поворота хвостовой части платформы в м.

Максимальная высота забоя для неосыпающихся связных и плотных грун­тов определяется высотой резания H. В песчаных, гравелистых грунтах и зна­чительно разрыхленной взрывами скале высота забоя не ограничивается.

Проектирование забоев и технология их разработки состоят в:

1. определении наиболее выгодных размеров забоя, в первую очередь его ширины и глубины;

2. назначения в забое оптимальных положений экскаватора и транспорта;

3. после­довательности разработки забоев выемок и перемещения путей экскаватора и средств транспорта.

Продольная траншея, образуемая экскаватором за один проход в одном направлении выемки или котлована, называется про­ходкой. Ос­новными видами проходок и забоев экскаватора с пря­мой лопатой являются:

а) боковые.

Боковые проход­ки в зависимости от уров­ня расположения транс­порта относительно уров­ня стоянки экскаватора бывают одноярусные (см. рис. 15), когда транспорт располагается на одной отметке с экскаватором, и двухъярусные (рис. 16) — при расположении на разных уровнях;

б) лобовые (см. рис. 18), когда транспорт по­дается на дно траншеи, образованной экскавато­ром, и устанавливается сзади него.

При боковом забое по сравнению с лобовым зна­чительно меньше угол по­ворота β, удобнее подача транспортных средств и погрузка их; возможно сквозное движение транс­порта, в результате чего увеличивается производи­тельность экскаватора, но уменьшается объем грун­та, вынимаемый с одной стоянки, и, следователь­но, возрастает число пе­редвижек экскаватора.

Недостатком лобового забоя является необходи­мость подачи транспорта по дну проходки задним ходом и установки его сза­ди экскаватора, что вызы­вает значительное увели­чение угла поворота, а, следовательно, удлинение цикла и уменьшение производительности экскаватора. Однако с одной стоянки при этом разраба­тывается больший объем грунта и число передвижек уменьшается.

Боковые проходки широко применяются при разработке выемок и карье­ров с погрузкой грунта на транспортные средства.

Лобовые забои применяются:

1. для первой проходки выемок и карьеров;

2. при коротких выемках на крутых склонах местности, препятствующих прокладке погрузочных дорог;

3. для разработки скальных выемок, а также кот­лованов под фундаменты сооружений, если размеры котлована не позволяют применить боковые забои.

Для разбивки проходок и назначения положения осей экскаватора и транспортных средств необходимо построение поперечного профиля забоя (см. рис. 19), его размеры определяются на основании рабочей характери­стики экскаватора.

Наибольшие практические размеры забоя в плане (см. рис. 19) находятся следующим образом. Расстояние от оси экскаватора до откоса забоя В₁ на уровне напорного вала Н₀ определяется как катет треугольника oab:

Гдe R_n = R—0, 10 l_п — наибольший практический радиус резания на

уровне; Н₀— напорного вала экскаватора; l_п — длина передвижки экскаватора.

где l _р — длина рукояти.

Из подобия треугольников oab и осd находится od = В₂ — наибольшее расстояние слева от оси экскаватора oo₁ до подошвы бокового откоса забоя:

где r = ос — наибольший радиус резания на уровне стоянки экскаватора.

При боковом двухъярусном забое наибольшее расстояние от оси экскава­тора до верхней бровки погрузочного пути при наибольшем превышении по­следнего над уровнем стоянки

где R_B — радиус выгрузки при наибольшей высоте ее;

b - ширина хода транспортной единицы;

1 — запас 1 м во избежание обрушения бровки.

Наибольшее расстояние В₃ от оси экскаватора до нижней бровки погрузочного пути

где h_я — высота яруса, т. е. разность уровней погрузочного пути и стоянки экскаватора.

При одиночном откосе погрузочного пути высота яруса

где Н_в — максимальная высота выгрузки;

h_тр — высота от уровня дороги до верха бортов транспортной единицы; 0, 5 м — запас, учитывающий неровности пути и превышение погруженного грунта над бортами. Расстояние от оси экскаватора до верхней бровки забоя:

где γ — угол поворота в сторону ранее выработанной проходки. Наибольшая ширина сечения проходки понизу

Полная ширина проходки по верху забоя

В₀=В₁+В₅

На основании определенных по приведенным формулам наи­больших размеров забоя строит­ся его очертание (см. рис. 19) в плане и поперечном разрезе (шаблон профиля забоя).

Накладывая построенный шаблон профиля забоя на вычер­ченные в том же масштабе (оди­наковом для вертикальных и горизонтальных расстояний) в характерных сечениях попереч­ные профили выемки, наме­чают различные варианты про­ходок.

Высоту проходок и расстоя­ния между ними по высоте наз­начают из условий обеспечения возможности погрузки. Глубина нижней проходки во избежание перебора дна выемки должна назначаться с недобо­ром в 0, 25 м, считая недобор 0, 10 + 0, 15 м (высота слив­ной призмы).

Если глубина выемки некратна высоте яруса, устраи­вается первая узкая проходка, называемая пионерной. Пионерная траншея может быть также необходима для срезки отдельных коротких горбов профи­ля или для углубления последующей за ней проходки и смягчения продольно­го профиля рабочих путей. Пионерная траншея назначается минимальной ширины по дну, достаточной для установки одного экскаватора, с погрузкой грунта, вынутого из траншеи, в отвал на борт выемки, на верх последующих проходок или на транспорт.

Число проходок должно быть минимальным, длина проходок полного профиля — максимальной, а неполного профиля — минимальной. Общее число проходок

Для обеспечения отвода воды про­дольный уклон проходок должен быть не менее 0, 003; с этой целью разработку выемок следует начинать с низового конца. При затруднении с продольным отводом воды забою придается попереч­ный уклон 0, 02—0, 05 в соседнюю ранее разработанную проходку. В дренирую­щих грунтах водоотвод в забое необя­зателен.

Участки от нулевой отметки до дна выемки глуби­ной 2 м рекомендуется разрабатывать скрепером или бульдозером, так как для работы экскаватора такая высота за­боя невыгодна.