Problematyka transportu kruszyw przenośnikami taśmowymi w górnictwie odkrywkowym
Ogólny podział przenośników taśmowych w górnictwie odkrywkowym
W górnictwie odkrywkowym można spotkać wiele rodzajów przenośników taśmowych. Każdy z nich pełni inną funkcję. Może być to związane między innymi z odmiennymi warunkami pracy czy samą budową przenośnika. Ich budowa różni się w zależności od tego, czy są zabudowane w maszynie, czy pełnią one prostą funkcję odstawczą – przenośniki poziomowe.
Przenośniki taśmowe są wykorzystywane w wielu maszynach. Jedną z nich są koparki kołowe, służące do urabiania surowca sypkiego. W maszynie tej wykorzystywanych jest kilka typów przenośników taśmowych: odbierający urobek z koła wielonaczyniowego (a), teleskopowo-ładujący (b), zrzutowy (c), ścierowy (d), wygarniający urobek spod zbiornika przesypowego (e) [1]. Każdy z tych przenośników, oprócz teleskopowego ładującego, ma zamontowane boczne blachy prowadzące zabezpieczające urobek przed wypadaniem poza trasę przenośnika.
Koparki kołowe typu zwartego wyposażone są w przenośniki taśmowe mające taśmę o szerokości do 1,8 m i prędkości do 5 m/s. Największe z koparek mają przenośniki taśmowe, których szerokość sięga 3,2 m, a prędkość taśmy dochodzi do 5 m/s. Szybkość taśmy jest ograniczona, aby jej nie uszkodzić oraz ze względu na duże bryły urobku [1]. Przenośniki taśmowe znajdujące się w koparkach czy zwałowarkach mają długość 100-250 m.
Przenośniki taśmowe pełniące funkcję głównych ciągów odstawczych wyznaczane są pod względem sposobu zabudowania. Należą do nich przenośniki:
- stacjonarne, instalowane na dłuższy czas,
- przejezdne, przesuwne.
Przenośniki stacjonarne zaopatrywane są w stację czołową stacjonarną bądź czołową przesuwną/przejezdną poruszającą się na szynach. Zaś przenośniki taśmowe przejezdne posiadają stację czołową przesuwną na nienapędzanych podwoziach gąsienicowych. Ponadto przesuwane są za pomocą transporterów gąsienicowych. Przenośnik taśmowy przesuwny dostosowany jest do przesuwania poprzecznego podczas wydobycia.
Przenośniki taśmowe można także rozróżnić ze względu na kształt taśmy nośnej. Najbardziej typowym rozwiązaniem jest zastosowanie płaskiego kształtu taśmy, jednakże w przypadku szerokiej taśmy stosuje się kształt nieckowy. Uzyskuje się go dzięki zastosowaniu zestawu dwukrążkowego bądź trójkrążkowego o nachyleniu krążników pod kątem 40-45° [1].
W przypadku zwiększonych kątów nachylenia przenośnika stosuje się taśmę korytkową z progami, w ten sposób zabezpieczamy urobek przed staczaniem się.
Czynniki wpływające na dobór przenośników taśmowych
Dobranie odpowiedniego przenośnika taśmowego jest zależne od wielu aspektów, jednak na jego ogólny kształt ma wpływ kilka decydujących czynników, jak właściwości przewożonego materiału, wymagany kąt nachylenia lub konieczność ochrony środowiska. Główny element roboczy przenośnika to taśma, której dobór związany jest między innymi z rodzajem transportowanego materiału. Jego właściwości określają: kształt niecki taśmy, jej skład oraz charakterystykę, prędkość czy szerokość [1].
Charakterystyka nosiwa składa się z takich własności, jak: łatwość samostaczania się, uziarnienie, ostrość krawędzi, przylepność, gęstość bądź skłonność do zmiany pod wpływem warunków atmosferycznych. Czynniki te określają gęstość usypową czy maksymalne nachylenie, które nie będzie powodować samostaczania się materiału. Wpływają one na rodzaj zastosowanej taśmy, jej prędkość oraz zastosowanie obudowy. Typ wykorzystanej taśmy oraz jej prędkość zmienia się pod wpływem kąta, pod którym będzie miała miejsce odstawa. Dla kąta 20° używa się zazwyczaj taśmy płaskiej, dla większego kąta są to już taśmy z progami, wzorami na okładce, taśmy przykrywające lub skrzynkowe. Dla kąta odstawy wynoszącego 90° stosuje się przenośniki kubełkowe lub kieszeniowe [2].
Napędy przenośników taśmowych
Głównym zadaniem mechanizmu napędowego jest wprawianie w ruch taśmy przenośnikowej. Do osiągnięcia tego celu konieczne jest zastosowanie silników o mocy, która pokona opory ruchu przenośnika oraz utrzyma ją w wymaganej przez nas prędkości. Ważnym aspektem jest także zapewnienie jak najłagodniejszego rozruchu w celu uzyskania jak najmniejszego napięcia taśmy. Kolejną funkcją napędu przenośnika jest możliwość hamowania. Jest to konieczne dla przenośników pracujących pod nachyleniem i pozwala na regulację prędkości taśmociągów pracujących na upadzie oraz możliwości utrzymania przenośnika w bezruchu niezależnie od kąta nachylenia [1].
Napędy przenośników (rys. 1) muszą odznaczać się mocną budową, gwarantującą jak najmniej awaryjną pracę. Są one narażone na duże ilości rozruchów bądź hamowań, dlatego konieczne jest stosowanie układów diagnostyki oraz odpowiedniego chłodzenia w celu zmniejszenia nagrzania lub hałasu napędu. Napęd musi zapewniać odpowiednie sprzężenie cierne z taśmą, tak by nadać taśmie siłę pociągową bez większych strat w energii oraz przy jak najmniejszym jej napięciu. W przypadku, kiedy taśma spełnia tylko zadanie nośnika, a jest ona napędzana przez inne medium, jak np. łańcuch bądź lina, napędy muszą być do tego specjalnie dostosowane. Mechanizm napędowy zamontowany jest zazwyczaj w stacji czołowej, lecz w niektórych rozwiązaniach usytuowany jest on również w stacji końcowej [1].
Aby wspomóc pracę przenośnika, możliwe jest zastosowanie napędów pośrednich. Napęd na stacji czołowej lub zwrotnej może być jedno- albo wielobębnowy. Napędy wielobębnowe stosuje się w celu zwiększenia kąta opasania taśmy, co zwiększa tarcie pomiędzy nią a okładką bębna, dając większe sprzężenie cierne. Zastosowanie kilku bębnów napędowych powoduje jednak powstanie problemu, jakim jest ich nierównomierna praca. Prowadzi to do różnego obciążenia na bębnach oraz straty energii, a przyczyna tego kłopotu może leżeć na przykład w różnych charakterystykach silników, właściwościach taśmy, niezgodnym przełożeniu obu przekładni bądź też w złej budowie napędu. W celu wyeliminowania tego problemu stosuje się specjalne rozruchowe systemy [1].
Warunki określające kierunek modernizacji przenośników taśmowych
Do transportu materiałów w kopalniach odkrywkowych wykorzystuje się przenośniki taśmowe, których największym mankamentem jest pobór mocy. Mimo że to często najbardziej opłacalny środek transportu surowców, do jego utrzymania przeznaczana jest ponad połowa energii wykorzystywanej w całej kopalni. Odpowiednia modernizacja przenośnika, mająca na celu zmniejszenie jego poboru pomocy, pozwoliłaby nie tylko zaoszczędzić mnóstwo środków finansowych kopalni, lecz także zmniejszyć emisję trujących substancji do środowiska [3].
Dobrym przykładem do opisania sposobu usprawnienia przenośnika jest kopalnia odkrywkowa w Bełchatowie, w której długość taśmociągów wynosi ponad 120 km. W związku z tym konieczna jest ich dokładna analiza, której celem jest określenie strat energii w każdym jego elemencie składowym [3].
Głównym elementem pobierającym energię w przenośniku taśmowym jest jego napęd. To właśnie obniżenie jego mocy, przy zachowaniu tej samej prędkości taśmy, jest zadaniem naukowców. Można tego dokonać, wykorzystując badanie oraz analizę oporów ruchu na drodze taśmy. Do zmierzenia oraz późniejszego porównywania oporów można zastosować metodę polegającą na określeniu drogi, jaką pokona taśma po odłączeniu napędu [5].
Wg badań przedstawionych w pracy [3] największy opór w działaniu przenośnika stawiają krążniki, a dokładnie opór przy toczeniu się na nich taśmy (We) oraz ich obracaniu (Wk), choć dodać trzeba także opory związane z falowaniem urobku (Wf), przeginaniem się taśmy (Wr) oraz tarciem na styku taśmy i krążnika (Ws). Udział oporów zaznaczono na wykresie (rys. 2).
Opór generowany przez krążnik zależy od jego konstrukcji, rozstawu oraz zastosowanego uszczelnienia [5]. W kopalniach odkrywkowych, prowadzących eksploatację na rozległym obszarze, wykorzystywanych może być kilkaset tysięcy krążników i jak przedstawiają wyniki badań, ulepszenie ich znacząco wpłynęłoby na pobór mocy napędu. Opór powstały na styku taśmy z krążnikiem można zmniejszyć poprzez zmianę właściwości taśmy, a w szczególności zmianę okładki bieżnej [5].
Sposób realizacji przyjętej koncepcji modernizacji
Opór toczenia taśmy po krążnikach może wynosić nawet 60% wszystkich oporów generowanych w drodze taśmociągu i według analiz przedstawionych w pracy [5] zmiana grubości 14-milimetrowej okładki bieżnej taśmy na taśmę o połowę cieńszą (2), przy zastosowaniu energooszczędnej mieszanki gumowej o zmienionych właściwościach (7), dałaby zadowalający efekt w postaci zmniejszonego oporu (8) (rys. 4). Badania dowiodły, że największy spadek oporu można uzyskać poprzez poprawę oporu obracania się krążników, a konkretnie – dobranie najkorzystniejszego smaru, zmianę uszczelnienia na ferromagnetyczne oraz zwiększenie dokładności jego wykonania, a także w wyniku polepszenia mocowania łożyska (9) (rys. 4) [5]. Oszczędność mocy napędu można uzyskać poprzez zmianę w cięgnie górnym przegubowych zestawów krążników na sztywne (1), zmianę kąta niecki z 45° na 40° (4) lub na 35° (6) oraz jak największe obniżenie zbiegania bocznego taśmy (3) (rys. 3).
Podsumowanie
Przenośniki taśmowe służą do transportu materiałów, głównie sypkich, jak również ziarnistych. Są one bardzo wydajne, koszty eksploatacji przy użyciu przenośników taśmowych są także niskie. Podczas wydobycia surowca utrzymuje się stała prędkość przenosin surowców. Wadą użytkowania przenośników taśmowych jest bardzo duży koszt taśmy przenośnikowej, która również często się zużywa.
Przenośniki taśmowe, oprócz przenoszenia materiału, wspomagają pracę linii produkcyjnych. Ich budowa jest zależna od zadań, miejsca ich instalacji czy warunków pracy, w jakich się znajdują. Można spotkać się z przenośnikami taśmowymi pracującymi z koparkami kołowymio dbierającymi urobek z koła wielonaczyniowego, teleskopowo-ładującymi, zrzutowymi, ścierowymi czy wygarniającymi urobek spod zbiornika przesypowego. Ponadto występują również przenośniki taśmowe stacjonarne – instalowane do pracy przez dłuższy czas, oraz przenośniki taśmowe przesuwne, na podwoziu gąsienicowym.
Mogą zainteresować Cię również
Wywiady
Jan Styliński: Rynek robót drogowych ma szansę utrzymać potencjał wykonawczy polskiego budownictwa
A czy mógłby Pan wskazać konkretne potencjalne korzyści i zagrożenia dla branży drogowej związane z obecnością firm ukraińskich w Polsce? Jan Styliński: W ostatnich kilku kwartałach w Polsce zarejestrowało się kilkanaście tysięcy podmiotów ukraińskich z kodem działalności związanym z budownictwem. Nie widać jednak do tej pory zwiększającej się k...
Edukacja surowcowa elementem bezpieczeństwa surowcowego państwa
Brak lub niska świadomość znaczenia surowców mineralnych dla rozwoju społecznego i gospodarczego wpływa i będzie wpływać w przyszłości na brak akceptacji dla rozwoju branży górniczej (czy szerzej: surowcowej) w Polsce. Takie zjawiska już obserwujemy w kraju i przybierają one formę protestów przeciwko rozwojowi kopalni w danym miejscu. Obecnie niejednokrotnie stanowi to istotną barierę rozwoju górnictwa, które poza tym, że dostarcza niezbędnych do rozwoju gospodarczego surowców mineralnych, to...
Stan techniczny urządzeń obcych w kontekście trwałości konstrukcji mostowych – na podstawie własnych doświadczeń z przeglądów i diagnostyki
Zdaniem autorów, szersze stosowanie rozwiązań technicznych zawartych w opisywanych wytycznych niechybnie podniesie standard wykonywania instalacji na obiektach mostowych bez szkody zarówno dla trwałości obiektów mostowych, jak również ich estetyki. Na podstawie posiadanego doświadczenia zawodowego autorzy uważają, że zaletą nowych wytycznych, których syntetyczny opis przedstawiono w niniejszym artykule, nie jest ich obligatoryjność, a fakt jedynie rekomendacji do stosowania przez ministra inf...
Lekki sprzęt zagęszczający
W procesie budowy dróg ubijanie gruntu to kluczowy etap mający na celu zapewnienie stabilności i trwałości konstrukcji drogowej. Istnieje kilka metod zagęszczania gruntu, a jedną z nich jest ubijanie, które może być wykonywane zarówno przy użyciu ubijaków ręcznych, mechanicznych, jak i ubijaków płytowych. Lekki sprzęt zagęszczający stał się nieodłącznym elementem współczesnej budowy dróg, umożliwiając efektywne i ekologiczne wykonywanie prac. Mobilność, elastyczność i szybkość tego sprzętu sp...
Wykorzystanie metody georadarowej na drodze gminnej
Podsumowanie Rozwój i popularyzacja technik georadarowych w branży drogowej nie jest dziełem przypadku. Stosowalność urządzeń GPR w drogownictwie jest szeroka i dotyczy niezwykle ważnych aspektów pozwalających na weryfikację wykonanych prac budowlanych, dobre rozpoznanie stanu istniejącego i przygotowanie właściwego rozwiązania projektu przebudowy czy też prowadzenie bieżącej diagnostyki nawierzchni i oceny warunków wodnych mających istotny związek z pracą nawierzchni pod ruchem kołowym. Prze...
Zasady organizacji ruchu drogowego
Czy zmianę organizacji ruchu należy skonsultować z okolicznymi mieszkańcami? Wątpliwości w praktyce wywołuje to, czy zmianę organizacji ruchu należy skonsultować z okolicznymi mieszkańcami. Kwestię tę rozstrzygnął Wojewódzki Sąd Administracyjny w Olsztynie w wyroku z 17 października 2023 r., sygn. akt II SA/Ol 474/23. W tej sprawie starosta olsztyński zatwierdził projekt czasowej organizacji ruchu drogowego na drodze gminnej. Polegało to na wyłączeniu z ruchu kołowego części ulicy i usytuowan...
Najczęstsze błędy projektowe i wykonawcze ekranów akustycznych
Projektowanie i budowa ekranów akustycznych stanowią kluczowe elementy dbania o komfort akustyczny w otoczeniu drogowym. Niestety, pomimo postępu technologicznego i dostępności zaawansowanych narzędzi projektowych, nadal często spotyka się błędy zarówno na etapie projektowania, jak i wykonawczym. W artykule przedstawiono najczęstsze z nich. Projektowanie i budowa ekranów akustycznych są kluczowymi elementami dbania o komfort akustyczny w środowisku drogowym. Jednakże nadal istnieją pewne pows...
Sygnalizacja świetlna w projektach tymczasowej organizacji ruchu
Oznakowanie pionowe i sygnalizacja Następnym krokiem w projekcie tymczasowej organizacji ruchu jest uwzględnienie wyników programu sygnalizacyjnego i ocena wpływu kolejki na ograniczenia w ruchu na innych odcinkach. Wyznaczona długość kolejki narzuca nam odpowiednie ustawienie oznakowania pionowego informującego o sygnalizacji świetlnej i ograniczaniu prędkości. Nie można dopuścić do lokalizowania znaków (A-29 – uwaga, sygnały świetlne, B-33 – ograniczenia prędkości) w strefie zasięgu kolejki...
Podsumowanie: inwestycje drogowe w 2023 r. i cele na przyszłość
Wielkopolska W mijającym roku w woj. wielkopolskim prowadzono prace nad S10, S11 oraz rozbudową DK25. Ogłoszono dwa postępowania przetargowe na realizacje S11. Realizowano też budowę pięciu z ośmiu obwodnic. Kontynuowano prace związane poprawą bezpieczeństwa ruchu drogowego, m.in. poprzez doświetlenia przejść dla pieszych. Skupiano się również na realizacji oraz przygotowaniu inwestycji. Dotyczyło to zarówno tras wpisanych do rządowego „Programu Budowy Dróg Krajowych do 2030 r.” (RPBDK), jak ...
Kraków: Tunel wzdłuż Opolskiej otwarty dla ruchu.
Od 22 maja tunel wzdłuż Opolskiej – jeden z najważniejszych obiektów inżynierskich budowanych w ramach linii KST III do Górki Narodowej – dostępny jest w całości dla kierowców. Ma dwie niezależne komory, każda po dwa pasy ruchu, jest długi na ok. 100 metrów, jest w stanie przyjąć pojazdy ważące nawet do 50 ton. Przypomnijmy: budowa tunelu rozpoczęła się w marcu 2022 r. od wykonania murków prowadzących dla ponad 60 tonowego dźwigu z wybierakiem. Maszyna sukcesywnie – metr za metrem – wybierała...
Kalendarium
Relacje
Relacja z XV edycji konferencji Infrastruktura Polska i Budownictwo
19 marca 2024 roku, w hotelu Sheraton Grand Warsaw, odbyła się XV jubi...
IV Konferencja Drogowo-Kruszywowa
28 lutego ‒ 1 marca 2024 r. w Zakopanem obyła się IV edycja Konferencj...
18. edycja Seminarium Naukowo-Technicznego WROCŁAWSKIE DNI MOSTOWE Obiekty kolejowe
22-24 listopada 2023 r. odbyła się osiemnasta edycja Wrocławskich Dni Mostowych – jednego...