Погрузка породы при строительстве стволов является одной из наиболее трудоемких и самой длительной операцией проходческого цикла, она занимает до 40-50% его времени. Это обусловливается стесненностью рабочего пространства, наличием в забое подвесного оборудования, бадей, насосов, необходимостью спуска погрузочной машины перед началом погрузки породы и подъемом ее перед взрыванием шпуров и многим другим.

Погрузку породы осуществляют в две фазы. В первую фазу грузят с помощью погрузочных машин породу, не требующую дополнительного рыхления. Во второй фазе погрузки слежавшаяся (в нижней части забоя) порода рыхлится вручную с помощью отбойных молотков, пневмомолотов или пневмомонитора.

В настоящее время имеет место исключительно механизированная погрузка. Ручной труд в этом процессе используют только для дополнительного рыхления, подкидки породы и зачистки забоя перед бурением.

Все погрузочные машины, применяемые при строительстве стволов, имеют грейферный многолопастной исполнительный орган с ручным или механическим вождением по забою.

Погрузка породы машинами с ручным вождением грейфера. Погрузочные машины с ручным вождением грейфера по забою являются первыми машинами, которые начали применять в России в 1948 г. (пнев-мопогрузчик БЧ-1, БЧ-3). В настоящее время эти погрузчики основательно модернизированы, и на их основе серийно выпускают погрузчики КС-3, КС-4.

Пневмопогрузчик КС-3 конструкции ЦНИИПодземмаша и Кузнецкого машиностроительного завода ( 6.10) состоит из шестилопастного грейфера /, пневмопогрузчика 2, водила 3 и пневмосистемы 4. Грейфер шарнирно подвешен к цилиндру пневмоподъемника. Водило предназначено для перемещения грейфера по забою и управления его работой. Водило выполнено в виде двух рычагов с муфтами (кранами) управления. С помощью левого рычага управляют пневмоподъемником — спуск и подъем грейфера, правым рычагом открывают и закрывают лопасти грейфера. Пневмопогрузчик подвешивают на канате пневмолебед-ки ПЛП-1,5 или ЛППГ, установленной на подвесном полке или натяжной раме. Лебедка служит для подъема погрузчика перед взрыванием шпуров или опускания его по мере подвигания забоя.

Цикл погрузки породы состоит из следующих операций: перемещение погрузчика к месту захвата породы, опускание грейфера с раскрытыми лопастями на породу, захват породы с закрытием лопастей, подъем грейфера на высоту бадьи, перемещение и разгрузка породы в бадью.

Усилие перемещения грейфера по забою зависит от высоты подвески, поэтому при большой высоте подвески грейфером управляет один человек, при малой — два. Обычно высоту подвески принимают 15—20 м.

Продолжительность цикла черпания и разгрузки грейфера составляет в среднем 30-40 с.

В зависимости от размеров площади поперечного сечения ствола в забое могут одновременно работать от одного до пяти погрузчиков. Оптимальная площадь забоя на один погрузчик составляет 14—16 м2. Таким образом площадь забоя разбивают на ряд секторов, в каждом из которых работает свой погрузчик, при этом его подвеска должна быть в центре обслуживаемого сектора. Если в забое работает три погрузчика и более, то во избежание их взаимных помех под погрузкой должно быть не менее двух бадей, в этом случае применяют двухконцевой подъем.

Эксплуатационная производительность пневмопогрузчика зависит от следующих факторов: числа одновременно работающих погрузчиков, организации работы подъема, качества буровзрывных работ, давления сжатого воздуха, вместимости бадьи и др. Наибольшая производительность достигается при равномерном дроблении породы с крупностью кусков 100-200 мм при давлении сжатого воздуха 0,55—0,6 МПа.

К достоинствам пневмопогрузчика КС-3 относят незначительные затраты времени на подготовительные работы перед погрузкой породы, достаточную маневренность и надежность процесса погрузки. Основными недостатками погрузчика являются малая производительность и использование тяжелого ручного труда при вождении грейфера.

Пневмопогрузчики КС-3 применяют при строительстве стволов глубиной до 200—250 м. Производительность погрузки породы в среднем составляет 12-15 м3/ч.

Погрузка породы машинами с механизированным вождением грейфера. В целях устранения тяжелого ручного труда при погрузке породы разработан ряд машин с механизированным вождением грейфера по забою, к ним относят КС-2у/40, 2КС-2у/40, КС-1МА, 2КС-1МА и КСМ-2у, технические характеристики которых приведены в табл. 6.5.

Погрузочная машина КС-2у/40 состоит из грейфера /, подвешенного на канате 3 к тельферу 4. Тельфер имеет лебедку 14, с помощью которой регулируется высота подвески грейфера. Грейфер перемещается в радиальном направлении по раме 6 с помощью тележки 12 и привода / /. Направляющая рама 6 одним концом соединена с центральной опорой 13, а другим — с тележкой поворота 10. К направляющей раме подвешена кабина машиниста 5 с помощью ролика 7. Тележка поворота имеет пневмопривод 9 для перемещения рамы по кольцевому монорельсу 8. Подачу сжатого воздуха осуществляют по пневмокоммуникациям 2.

Погрузочная машина 2КС-2у/40 в отличие от машины КС-2у/40 имеет два грейфера вместимостью по 0,65 м3, две направляющие рамы и два тельфера. Техническая производительность машины 2КС-2у/40 примерно в 1,5 раза больше по сравнению с машиной КС-2у/40.

Погрузочные машины КС-IMA, 2KC-1MA и КСМ-2у имеют аналогичную конструкцию с машиной КС-2у/40, они отличаются друг от друга числом и вместимостью грейферов, производительностью погрузки и конструкцией отдельных узлов.

Все эти машины монтируют под нижним этажом проходческого подвесного полка.

Погрузку породы одногрейферными машинами осуществляют с перецепкой бадей и без нее, а двухгрейферными машинами, как правило, без перецепки бадей.

Для обеспечения безопасности и повышения производительности необходимо четкое взаимодействие работы подъема и погрузочной машины. Это обеспечивается строгим согласованием спуска бадьи и положением поворотной рамы погрузочной машины.

Погрузку породы машинами с механизированным вождением грейфера выполняет звено проходчиков в количестве четырех-пяти человек, из которых один машинист, один на сигнале и два-три человека заняты обслуживанием бадей. При работе без перецепки бадей в забое находятся один-два человека.

Погрузочные машины с механизированным вождением грейфера обеспечивают полную механизацию по погрузке породы в первой фазе. Ручной труд при этом применяют только для приема и перецепки бадей. Производительность погрузки породы по сравнению с машинами типа КС-3 позволяет увеличить темпы проходки стволов в 2-2,5 раза.

При выборе погрузочной машины следует руководствоваться ее техническими возможностями, для того чтобы обеспечить выполнение графика цикличности и заданную скорость проходки.

В целях сокращения времени погрузки породы в стволах большого поперечного сечения и значительной глубины может быть использован забойный перегружатель ( 6.12) в комплексе с погрузочными машинами 2КС-2у/40 или 2КС-1МА, у которых один грейфер снимается и заменяется на бункер вместимостью 4,5—6,5 м3 с донной разгрузкой. Открывание и закрывание створок днища осуществляется с помощью пневмодомкратов. Перегружатель подвешивают к тельферу на двух канатах через блоки, с помощью которых он может подниматься над бадьей под разгрузку и опускаться на забой под погрузку. Во время движения бадей по стволу породу грузят в бункер перегружателя. По прибытии порожней бадьи в забой перегружатель поднимают, подводят к бадье, открывают створки затвора и порода пересыпается в бадью. Вместимость бункера перегружателя должна соответствовать вместимости бадьи с учетом коэффициента заполнения, который принимают равным 0,9 -s- 0,95 (бадья не догружается до верха на 8—10 см).

Применение перегружателя при проходке ствола на шахте «Шахтерская-Глубокая» позволило сократить простой подъема и увеличить производительность погрузки породы на 20%.

Исследованиями ВНИИОМШСа установлено, что при проходке стволов со скоростью 50-60 м/мес удельные затраты времени на погрузку породы с 1 м ствола составляют 2,5—3,5 ч, а при скоростной проходке (250-400 м/мес) это время сокращается до 1 — 1,5 ч.

Фазы и производительность погрузки породы. В результате производства взрывных работ порода в забое разрушается неравномерно. Верхняя часть забоя разрушается на более мелкие фракции, нижняя — на более крупные и неравномерно. В связи с этим процесс погрузки породы подразделяют на две фазы. Первую фазу осуществляют без применения ручного труда и дополнительного рыхления. Во второй фазе погрузки необходимо дополнительное рыхление и подкидка породы, для того чтобы грейфер мог захватить ее. Рыхление и разборку породы выполняют посредством отбойных молотков, пневмоломов или пневмомониторов, а подкидку — с помощью лопат.

Объем погружаемой породы во второй фазе составляет 10—15% общего объема взорванной породы, а время погрузки занимает 30—35% общего времени погрузки. При этом производительность труда значительно ниже по сравнению с погрузкой в первой фазе. Средняя производительность труда проходчиков во второй фазе составляет 1,5-2 м3/ч, что в 3-4 раза меньше, чем в первой фазе погрузки. Поэтому необходимо стремиться к снижению объема породы, погружаемой во второй фазе. Это может быть достигнуто за счет правильного определения и выбора параметров БВР (глубины шпуров, их расположения в забое, типа ВВ, величины заряда и т.д.).

Производительность погрузки породы зависит от многих факторов и, в частности, от типа погрузочной машины, оснащения подъема (однокон-цевой, двухконцевой, с перецепкой или без перецепки бадей), технологической схемы проходки ствола, качества БВР (характера дробления породы), числа занятых рабочих на погрузке, объема породы во второй фазе.

Проведенный сотрудниками ВНИИОМШСа анализ производительности погрузки породы и проходческого подъема при строительстве стволов показывает, что производительность погрузки при подъеме без перецепки бадей при прочих равных условиях меньше производительности погрузки с перецепкой бадей. Применение подъема без перецепки бадей целесообразно при работе погрузочных машин 2КС-2у/40 или 2КС-1МА с двумя грейферами.

Основными направлениями совершенствования процесса погрузки породы и проходческого подъема являются:

применение погрузочных машин с большой вместимостью грейфера с механическим вождением по забою;

использование подвесных перегружателей и бадей большой вместимости;

повышение качества буровзрывных работ для обеспечения равномерности дробления породы;

обеспечение процесса погрузки породы с минимальными простоями, что достигается при согласованной работе погрузочных машин и подъема;

совершенствование механизации уборки породы во второй фазе погрузки.