Процесс производства земляных и открытых горных работ и значение экскаваторов

Технология производства земляных работ в строительстве и открытых горных работ в сущности одинакова: процесс состоит из операций рыхления и захвата грунта, перемещения его к месту разгрузки, укладки и уплотнения грунта и планировки откосов и дна выемки, поверхности насыпи или отвала. Некоторые средства механизации эффективно выполняют все операции процесса полностью, например гидромеханизация (в мягких и средних грунтах), а другие — почти полностью, например землеройно-транспортные машины. В определенных условиях эти машины выполняют все операции процесса при несколько недостаточном качестве уплотнения грунта. Третьи средства механизации — такие, как экскаваторы, особенно хорошо выполняют операции рыхления, захвата и укладки грунта, но транспортировку его осуществляют только на несколько метров или десятки метров в зависимости от мощности и типа машины. Операцию планировки экскаваторы, кроме многоковшовых цепных, выполняют неточно, а операцию уплотнения выполнять не могут совсем. В части же рыхления и захвата грунта они являются наиболее универсальными средствами механизации и меньше других землеройных машин зависят от грунтовых условий и климата. 

Экскаваторы могут разрабатывать грунт слоями, как землеройно-транспортные машины, и блоками, стоя на месте.

Одноковшовые экскаваторы могут работать с различными видами сменного рабочего оборудования, иногда выходящего по назначению за пределы землеройного. Экскаваторы могут выполняться в виде машин, производительность которых достигает 10—15 тыс. м3/ч, что обеспечивает при небольшом фронте работ суточную выработку до 150 тыс. ж3. При работе в отвал, т. е. в пределах транспортных возможностей экскаваторов, они выполняют все операции, кроме уплотнения грунта, и в этом виде работ не имеют равных себе машин. Специальные конструкции экскаваторов — мощные шагающие драглайны и механические лопаты — имеют радиус действия соответственно до 120 и 70 м, а мощные роторные экскаваторы — до 100 м. Расстояние же перемещения грунта у них достигает двойного радиуса действия, т. е. соответственно 240; 140 и 200 м. Одноковшовые карьерные экскаваторы для увеличения радиуса действия снабжают сменным удлиненным оборудованием для работы в отвал. Высота перемещения грунта у экскаваторов достигает 70—80 м.

Те операции, которые мало или совсем не обеспечиваются конструкцией экскаватора, выполняются дополнительным оборудованием: недостаточная способность рыхления обеспечивается буровзрывным оборудованием, незначительная возможность транспортировки грунта компенсируется конвейерным или прерывным транспортом. Даже специальные экскаваторы, как, например, карьерные лопаты, предназначенные главным образом для захвата или отрыва грунта и погрузки его в специальный транспорт, или погрузочные роторные экскаваторы такого же назначения, в сущности, выполняют в какой-то мере и транспортные функции. Такие особенности экскаваторов обеспечили их преимущественное применение перед другими средствами механизации земляных и открытых горных работ.

Многие типы экскаваторов являются не только машинами для земляных работ, но и успешно используются на подготовительных и других строительных работах: на валке и корчевке леса, забивке свай, снятии дорожных покрытий, монтажных и погрузочно-разгрузочных работах. Такому разнообразию выполняемых задач отвечает и широкий диапазон технических показателей экскаваторов. Возможность применения автоматики, новейших достижений машиностроения сочетается в экскаваторах с надежностью и простотой управления, хорошей приспособляемостью к различным условиям работы.

Общность технологического процесса земляных и открытых горных работ, определяемого отделением и перемещением земляных масс, требует комплексного рассмотрения проблем, связанных с этими работами.

Такие первоочередные вопросы, как выбор машин и оценка эффективности работ, в конечном итоге связаны с оценкой их технико-экономических показателей. Обычно транспортировка грунта стоит дороже его разработки, однако производительность земляных работ определяется производительностью экскаватора. Поэтому в комплексе работ ведущим процессом является разработка грунта, а ведущей машиной — экскаватор или другая землеройная машина.

Эффективность механизации работ определяется удельными показателями: производительностью труда на одного рабочего, занятого во всем комплексе операций (в том числе и вспомогательных), стоимостью единицы продукции, металлоемкостью работ (весом всего оборудования с учетом расхода металла на ремонты, отнесенным к единице продукции часовой или годовой выработки) и энергоемкостью работ (количеством киловатт-часов, отнесенным к часовой выработке).

Наиболее эффективной механизацией является комплексная, т. е. та, при которой оборудование подобрано так, чтобы обеспечить максимально возможную в данных условиях производительность ведущей машины экскаватора. Для этого техническая производительность машины каждой последующей операции должна быть на 2—3% выше производительности машины предыдущей операции. Кроме того, должны быть учтены мощность, надежность и долговечность всех машин с тем, чтобы обеспечить наиболее высокий темп работы машин, обслуживающих предыдущую операцию.

Чем больше мощность и производительность экскаватора, тем меньше эксплуатационные расходы на единицу продукции, тем выше производительность труда и проще организация работ, так как уменьшается число машин и рабочих. Кроме того, увеличение мощности машин в известных пределах уменьшает расход энергии и вес оборудования. Однако при этом иногда возрастают капитальные затраты и всегда увеличивается стоимость перевозки, монтажа и демонтажа машины. Последние расходы зависят от объема и сроков работ. Поэтому мощность основной машины должна быть выбрана с учетом этого обстоятельства.

Таким образом, комплексная механизация обеспечивает максимально возможную в данных условиях производительность труда экскаваторного комплекса при минимальной стоимости работ.

А чтобы продлить долговечность одноковшового экскаватора ЭКГ5а для обеспечения наиболее высокого темпа работы машины, необходимо вовремя производить замену запасных частей

30 апреля 2013 г.