Размеры забоев и проходок для драглайнов

Экскаваторы с оборудованием драглайна, или, как обычно их называют, драглайны, в железнодорожном строительстве используют для разработки выемок с переброской грунта в кавальеры или погрузкой на транспорт при движении его по дну траншеи или сбоку за бровкой, различных котлованов, резервов с переброской грунта в насыпь, а также для дноуглубительных работ и добычи песка и гравия из-под воды.

Столь широкая область применения драглайнов объясняется тем, что они, осуществляя копание сверху, способны разрабатывать мелкие забои, но в то же время обеспечивают при необходимости и достаточно большие глубины копания h_KH, достигающие 10...12 м. Драглайны обладают значительно большими, чем прямые лопаты, радиусами копания и разгрузки, высотой разгрузки.

В то же время драглайны имеют специфическую форму забоя (рис. 3.38) с относительно пологой передней стенкой (угол около 45°), т. е. вынимают относительно меньший объем грунта в рабочей зоне, чем прямые лопаты, и обладают меньшей точностью работы. Во избежание непроизвольных нарушений окончательных форм выработок приходится мириться с недобором грунта до проектных отметок 0,1 ...0,2 м.

Рис. 3.38. Основные размеры забоя драглайна

При продольном перемещении драглайна по оси выемки образуется лобовая проходка трапецеидального сечения с откосами крутизной около 45°. Лобовые забои применительно к драглайну называют иногда еще торцовыми.

Наибольшую ширину проходки определяют, как и для прямых лопат. Однако эта ширина оказывается значительно большей как из-за увеличения радиуса резания, так и вследствие возможности практического использования наибольшего радиуса резания. Глубина проходки (рис. 3.39) должна быть меньше расчетной глубины выемки h на высоту сливной призмы Н_еп и недобор Δ_н т. е:

Рис. 3.39. Поперечник выемки, разработанной драглайном при лобовой проходке

Ширина траншеи понизу с учетом недоборов не может сильно отличаться от расчетной ширины выемки в уровне бровок основной площадки. Поэтому откуда

не должна превышать наибольшей глубины копания для принятого экскаватора при лобовой проходке, что позволяет установить приемлемость данного драглайна для разработки выемки известных размеров. Однако необходимо помнить, что радиус копания, от которого зависит В1, меняется при различных углах наклона и длине стрелы.

Драглайнами удается вчерне разрабатывать однопутные выемки глубиной до 6... 10 м, что практически исчерпывает все возможные варианты подобных работ в равнинной и холмистой местностях. Более глубокие выемки встречаются здесь весьма редко и лишь в горных условиях их удельный вес увеличивается примерно до 9 % общего объема земляных работ.

Однако самостоятельно отсыпать грунт непосредственно в кавальеры драглайн, идущий по оси выемки, не может, так как он практически полностью использует для копания наибольший вылет стрелы.

Грунт отсыпают в промежуточный отвал и перемещают в кавальеры бульдозером (рис. 3.40). При двустороннем расположении кавальера экскаватор сначала разрабатывает одну половину забоя, отваливая грунт с этой же стороны, затем — другую, а на отвале попеременно то справа, то слева работает бульдозер, формирующий кавальер.

Рис. 3.40. Лобовая проходка драглайна при разработке выемки в кавальер с помощью бульдозера: 1 - экскаватор; 2 промежуточный отвал; 3 - бульдозер; 4 — кавальер; б — выемка в черновой разработке

Объем грунта в односторонних отвалах определяют, ориентируясь на удобство работы бульдозера. Так как ковш драглайна, раскачивающийся на канатах, не обеспечивает фиксированной разгрузки в определенное место, высыпавшийся грунт образует фигуру с поперечником, близким по форме к параболическому сегменту. Отношение высоты сегмента к заложению колеблется в пределах 1:1,5...1:2.

Наряду с рассмотренной лобовой проходкой выемки драглайном на полную высоту возможна и асимметричная лобовая проходка. В этом случае экскаватор смещают в сторону одного из откосов выемки, где он может нормально отрабатывать под углом около 45° лишь один ближний к нему борт (рис. 3.42).

Рис. 3.42. Асимметричная лобовая проходка драглайна при разработке выемки в отвал

Противоположный борт приобретает довольно большую крутизну, общий путь копания снижается и глубина его оказывается меньшей, чем при лобовой проходке. Однако это ограничивает и глубину разрабатываемой траншеи, которая существенно уменьшается. Вместе с тем при асимметричной лобовой проходке удается разместить за бортом траншеи отвал довольно значительного объема, грунт из которого может быть уложен в кавальер позднее независимо от разработки траншеи. Чтобы отвал разместился за бровкой траншеи, необходимо определить ширину В_т при подстановке d₆ = R_pн — H_aт — 1.

В этой формуле принято, что заложение откоса отвала равно его высоте, а поперечник имеет треугольную форму, что вполне отвечает очертанию высоких отвалов. Между кромкой борта и подошвой откоса оставляют незанятую полоску шириной I м. Высота отвала должна отвечать условию В то же время площадь поперечного сечения отвала должна быть с учетом разрыхления не менее площади траншеи, т. е. Чтобы траншея имела в поперечном сечении трапецеидальную форму, необходимо выполнить условие

Коэффициент k_T зависит от крутизны удаленного от экскаватора борта. При угле откоса 60° он равен 1,58 и изменяется в пределах 1,5... 1,65. Если известна ширина траншеи понизу, то S_T = (В_T + В_тн) h_т/2. Подставляя вместо В_тн его выражение, получим после простых преобразований:

Решая это уравнение, найдем глубину разработки при асимметричной лобовой проходке

Расчет удобнее всего вести, задаваясь высотой Н_от, что позволяет определить S_T, проверяя затем все указанные условия.

Применимость асимметричной лобовой проходки обусловлена сравнительно небольшой глубиной выемок: для обычных драглайнов с ковшами вместимостью 0,8...1,5 м³ в пределах 2.5...3,5 м. Такая глубина обусловлена возможностью размещения отвалов на борту траншеи. Вместе с тем драглайн при подобной глубине за счет большой ширины ß_T способен разработать основную часть сечения выемки. Оставшийся неразработанным массив за крутым бортом он может выбрать при работе с противоположной стороны боковой проходкой. При боковой проходке драглайн отрабатывает уступ, образуемый стенкой забоя.

Расстояние от оси экскаватора до нижней кромки уступа

Ширина уступа поверху зависит от того, под каким углом находился открытый борт ранее пройденной траншеи. Борт, образующийся при боковой проходке, имеет в поперечнике угол на клона, близкий к 45°. Если позволяет объем отвала, глубина траншеи может достигать наибольшей глубины копания при боковом забое (рис. 3.43).

Рис. 3.43. Боковая проходка драглайном при разработке в отвал

Применение транспортных средств при работе с драглайнами оказывает двойное влияние. С одной стороны, разгрузка ковша, раскачивающегося на канатах, в сравнительно небольшой по площади кузова автомобиля-самосвала сопряжена с затратой некоторого дополнительного времени на «прицеливание» и требует достаточного мастерства от машиниста.

С другой стороны, организация работы транспортных средств при движении их за пределами выработки существенно упрощается. Во многих случаях удается заехать на погрузку без маневра. При сквозном движении транспорта вдоль экскаватора автомобили всегда размещаются сбоку и угол поворота на нагрузку оказывается небольшим. Конечный результат будет зависеть от того, в какой мере повышение затрат времени на погрузку будет компенсировано снижением их из-за уменьшения углов поворота и ускорения работы транспорта.

Однако иногда применение драглайнов с транспортом позволяет существенно повысить темп работы. Это достигается при возможности беспрепятственного движения транспорта по дну траншеи, что позволяет резко уменьшить углы поворота на разгрузку. Особенно эффективен так называемый челночный метод (рис. 3.44), когда экскаватор копает грунт попеременно то с правой, то с левой стороны от места остановки автомобилей-самосвалов, а разгрузку ведет практически на ходу, поворачиваясь от одной зоны копания к другой.

Рис. 3.44. Челночный способ работ при лобовой проходке: 1—2 — движение ковша в первой зоне копания; 2—3 — движение на разгрузку; 3—4 — движение во вторую зону копания; 4—5 — движение ковша во второй зоне копания; 5—3 — движение на разгрузку; 3—1 — движение в первую зону

Производительность экскаватора может быть повышена почти вдвое, однако это возможно лишь при своевременной подаче автомобилей-самосвалов на погрузку. В узких траншеях при строительстве железнодорожных выемок быстрый разворот автомобилей-самосвалов бывает затруднен и производительность всего комплекса ограничивается условиями работы автотранспорта.