Predavanje br. 1- Uvodno predavanje Cilj predavanja: Upoznavanje sa osnovnim pojmovima, uslovima primene

prednostima i nedostacima u zavisnosti od načina eksploatacije. Osnovni pojmovi i prozvodni procesi u rudarstvu, zahtevi koje treba da ispune mašine za rad u rudnicima. Podela mašina i ureĎaja u rudarstvu. Osnovni delovi mašina u rudarstvu, čelična konstrukcija rudarskih mašina.

1. Uvodno predavanje 1.1 Osnovni pojmovi, tehnologija i proizvodni procesi u rudarstvu Intencija svake zemlje je da do maksimalnih mogućnosti razvije i proširi sirovinsku bazu nalazi pre svega opravdanje u stalno rastućim zahtevima svih grana privrede, a naročito teške industrije za metalima, energetskim sirovinama i drugim materijalima koji čine osnov za rad i razvoj lake industrije. Danas je nemoguće zamisliti velike inžinjersko-tehničke zahvate bez obezbeĎenja ogromnih količina energije raznih vidova, raznih konstrukcija i vrsta materijala koji se pretežno dobijaju iz sirovina čvrstih mineralnih ležišta. Prema tome, rudarska industrija ima veoma odgovoran zadatak obezbeĎenja privrede sirovinama u raznim oblicima. MeĎutim, tokom dugogodišnje eksploatacije veliki broj ležišta je otkopan tamo gde su vladali lakši radni uslovi ili su pak otkopani delovi sa bogatijim sadržajem korisnog minerala: Ovaj razlog, kao i permanentno povećanje fizičkog obima proizvodnje suočili su rudarsku industriju sa problemom eksploatacije takozvanih siromašnih ležišta: Otkopavanje siromašnijih ležišta, povećanje dubine eksploatacije i pogoršanje rudarsko-tehnoloških uslova, kompenzira se u savremenoj praksi proizvodnjem nove rudarske mehanizacije sa povećanim kapacitetima koja omogućava jeftiniju proizvodnju. Razvoj procesa eksploatacije ležišta potpomaže i stalno prati uvoĎenje odgovarajuće mehanizacije, automatizacije i daljinskog upravljanja. Tehnički progres u površinskoj i podzemnoj eksploataciji utiče na sve veću redukciju radne snage, tako da su danas na površinskim kopovima i u podzemnoj eksploataciji sistemi sa minimalnim brojem radnika, koji uglavnom rade poslove nadgledanja i održavanja. Pri razmatranju problema eksploatacije ležišta treba respektovati činjenicu da sa stanovišta eksploatacije postoje velike razlike izmeĎu ležišta metala, nemetala i uglja, pre svega kod primenjenih metoda otkopavanja, primenjene mehanizacije i dr. Pre neposrednog pristupanja eksploataciji jednog ležišta u širem smislu, neophodno je izraditi odgovarajuću projektnu dokumentaciju, počev od geoloških elaborata, studija opravdnosti eksploatacije, do glavnih projekata. U idejnim projektima i studijama opravdanosti koje prethode konkretnim projektnim rešenjima neophodno je pre svega razjasniti način eksploatacije jednog ležišta. Prema tehnološkom procesu eksploatacije razlikuju se dva načina eksploatacije:

podzemna eksloatacije ležišta, i

površinska eksploatacije ležišta Kod napred navedenih načina eksploatacije prisutni su svi klasični elementi i odgovarajuća organizacija tehnološkog procesa dobijanja korisne supstance. MeĎutim,

treba napomenuti da postoje i drugi vidovi eksploatacije ležišta sa bitnim razlikama u procesu dobijanja korisne supstance pri čemu nisu zastupljene sve faze eksploatacije. U ove procese pre svega spada proces luženja primenjen za primernu eksploataciju nekih ležišta metala (urana), ili pak kao dopnska metoda za naknadno iskorišćenje preostalih rezervi (ležišta bakra) korisne supstance, kao i proces gasifikacije nekih ležišta uglja. Ovi procesi se mogu smatrati izuzetnim, ali u odreĎenim uslovima daju zadovoljavajuće ekonomske efekte.

1.2 Uslovi primene, prednosti i nedostaci u zavisnosti od načina eksploatacije

Podzemna eksloatacije ležišta Pod pozemnom eksploatacijom ležišta podrazumeva se dobijanje mineralnih sirovina u podzemnom radu primenom odgovarajućih metoda otkopavanja. Da bi se moglo pristupiti otkopavanju ležišta, u pratećim stenama i u samom ležištu izraĎuju se odgovarajuće jamske prostorije i objekti. Budući da se podzemna eksploatacija obavlja ispod zemljine površine, sa njom je povezana jamskim prostorijama (oknima, potkopima, niskopima i dr.) a samim tim nameće se potreba stalnog podgraĎivanja, ventilacije i osvetljenja podzemnih prostorija.

Slika 1.1. Prikaz rudnika sa površinskim i podzemnim objektima: 1- zgrada za izvoznu mašinu; 2- izvozni toranj; 3- izvozno okno; 4- izvozište; 5, 6 i 7- hodnici; 8- koš; 9- pumpna komora; 10-pumpe; 11- vodosabirnik; 12- otkopi; 13 i 14- levkovi za utovar; 15- minske bušotine; 16- vagoneti; 17- slepo okno; 18- čelo radilišta; 19- ventilaciono okno; 20- zgrada za ventilator;21- ventilacioni kanal; 22- lestvice; B1, B2 i B3- ležište pripremljeno za eksploataciju

Površinska eksloatacije ležišta Površinska eksploatacija ležišta se bitno razlikuje od podzemne, kako po tehnološkom procesu otkopavanja ležišta, tako i po primeni odgovarajuće mehanizacije. Površinska eksploatacija predstavlja skup svih radova sa površine terena za otkopavanje ležišta korisne mineralne sirovine. Objekat koji se pri tome formira naziva se površinski kop. U nekim specifičnim slučajevima površinske eksploatacije proces otkopavanja ležišta se obavlja pod vodom. Površinska eksploatacija obuhvata dve osnovne grupe radova: radove na otkrivci (jalovini) i radove na korisnoj mineralnoj sirovini.

Slika 1.2 Prikaz površinskog kopa

Radovi na otkrivci se sastoje u odstranjivanju (otkopavanju, transportu i odlaganju) jalovinskih masa koje pokrivaju odnosno sprečavaju slobodan pristup i bezbednu eksploataciju korisne sirovine. Radovi na korisnoj sirovini se sastoje u dobijanju (otkopavanju, transportu, pretovaru ili skladištenju) korisne mineralne sirovine. Ovde, meĎutim, treba istaći činjenicu da su u odreĎenim slučajevima neki od litoloških članova otkrivke (glina, pesak, šljunak i dr.) mogu tretirati kao mineralna sirovina.

Slika 1.3 Površinski kop uglja i površinski kop bakra

Kod eksploatacije ležišta radovi na otkrivci i korisnoj sirovini se izvode sinhronizovano, pri čemu radovi na otkrici u izvesnoj meri, vremenski i prostorno, pretiču radove na korisnoj sirovini (slika 1.4).

Slika 1.4. Šematski prikaz površinske eksploatacije ležišta: a) horizontalnih i blago

nagnutih; b) kosih; c) strmih; 1 – otkopani prostor; 2,3 – unutrašnja i spoljašnja odlagališta; 4,5 – radna i završna kosina površinskog kopa; 6 – završna kontura

površinskog kopa; 7 – berme; I, II, III ... – redosledi razvoja rudarskih radova

Osnovna obeležja površinskog načina eksploatacije ležišta mineralnih sirovina se sastoje u sledećem:

eksploatacija mineralnih sirovina se može obavljati samo posle odstranjivanja (otkopavanja, transporta i odlaganja) otkrivke, čiji je obim obično 3 do 5 puta, nekada i znatno veći od obima korisne sirovine;

veliko radno prostranstvo površinskog kopa pruža mogućnost primene krupnih i visokoproduktivnih mašina na otkopavanju, transportu i odlaganju jalovine, odnosno na dobijanju korisne mineralne sirovine;

otkopavanje jalovine i korisne sirovine se uglavnom vrši bagerima, retko hidromehanizacijom ili otkopno-transportnim mašinama (dozerima, skreperima i dr.), pri čemu se bagerima mogu otkopavati pored mekih i čvrstih (polustenski i stenski) materijali sa prethodnim rastresanjem postupkom miniranja, a hidromehanizacijom samo meki i sipki materijali.

Površinska eksploatacija, u poreĎenju sa podzemnom, ima niz prednosti od kojih treba

posebno istaći sledeće:

povoljnije uslove primene krupne i visokoproizvodne mehanizacije;

široke mogućnosti uvoĎenja automatizacije i distancionog upravljanja mehanizmima i proizvodnim procesima;

lakšu primenu savremenih metoda dijagnostikovanja i održavanja rudarske opreme;

manje gubitke korisne supstance u proizvodnom procesu (3 do 10% u poreĎenju sa 20 do 30% i više kod podzemne eksploatacije);

povoljnije uslove selektivnog otkopavanja korisne mineralne sirovine;

kraći rok izgradnje i manja investiciona ulaganja (u poreĎenju sa podzemnim rudnikom istog kapaciteta izgradnja površinskog kopa je vremenski 2 do 3 puta kraća, a troškovi izgradnje 1,5 do 2,5 puta niži);

bolju ekonomsku efektivnost, veću produktivnost rada, povoljnije uslove rada i veću bezbednost zaposlenih.

Površinska eksploatacija ima i svojih nedostataka od kojih treba istaći:

veliki uticaj klimatskih faktora (temperature, intenziteta vetra, vrste i količine padavina, magle i dr.) na svojstva radne sredine, dejstvujuća opterećenja vitalnih elemenata konstrukcije mašina, uslove eksploatacije i održavanja, a samim tim i na ukupnu efektivnost rada površinskog kopa;

degradaciju velikih površina, često veoma plodne zemlje, zagaĎenje vazduha, reka i jezera, sniženje nivoa podzemnih voda na širokom prostoru i dr.

Specijalnim merama zaštite odreĎena štetna dejstva površinske eksploatacije se mogu eliminisati ili osetno ublažiti, mada često uz relativno velika finansijska ulaganja.

Priprema mineralnih sirovina Mineralne sirovine koje se dobiju rudarskom eksploatacijom ne ispunjavaju uslove za dalju metaluršku, hemijsku ili neku drugu preradu, odnosno nisu pogodne za konačno korišćenje. Razlozi su sledeći: neznatna količina korisne komponente; velike količine štetne - nekorisne komponente ili neodgovarajuće fizičko-mehaničke osobine. Racionalno i ekonomično dobijanje mineralnih sirovina nije samo zadatak rudarske eksploatacije, već i pripreme sirovina za dalju preradu. Prema tome, priprema mine-ralnih sirovina predstavlja veštinu prerade mineralnih sirovina, pretežno fizičkim sredstvima radi povećanja vrednosti sirovine. Korisni sastojci koje sadrže mineralne sirovine u većini slučajeva su srasli sa nekorisnim sastojcima. Većina mineralnih materija može biti u relativno čistom stanju ili samo u vidu komada odreĎene krupnoće. Tako, na primer, ugalj ima nisku vrednost, katkad je i neupotrebljiv ako se ne očisti od jalovine i ne razvrsta po krupnoći. Rude olova, cinka i bakra, shodno današnjem tehničkom razvoju, prethodno se moraju odvojiti fizičkim sredstvima u zasebne proizvode, tzv. koncentrate olova, cinka i dr. Da bi se mineralne sirovine dovele u stanje i sastav koji su potrebni za dalju preradu ili neposrednu upotrebu, potrebno je izvršiti odreĎenu pripremu kako bi se poboljšala čistoća hemijskog sastava, kao i da bi došle fizičke osobine do boljeg izražaja. Priprema mineralnih sirovina obuhvata niz radnji i postupaka kojima se podvrgavaju

mineralne sirovine, pretežno fizičkim sredstvima, s ciljem dobijanja tržišnih proizvoda. Proizvodi pripreme sirovina jesu korisni minerali ili grupe minerala koji nose opšti naziv koncentrati, kao i nekorisni minerali koji se nazivaju jalovina. Skup procesa kojim se kvalitet i fizičko-mehaničke karakteristike mineralne sirovine dovode do nivoa koji zahteva naredni prerađivač u tehnološkom lancu ili tržište, naziva se jednim imenom priprema mineralnih sirovina (PMS). Procesi pripreme mineralnih sirovina su veoma raznovrsni, a uslovljeni su kako karakteristikama mineralne sirovine, tako i zahtevima tržišta, i omogućuju sledeće:

koncentraciju korisnih mineralnih komponenata u proizvode koji se dalje mogu ekonomično preraĎivati (npr. flotacijska koncentracija minerala bakra),

razdvajanje više korisnih mineralnih komponenata u zasebne proizvode podesne za dalju preradu (npr. razdvajanje minerala olova od minerala cinka),

izdvajanje štetnih i nekorisnih mineralnih komponenata i primesa iz mineralnih sirovina tako da su one za dalju upotrebu ili preradu (npr. izdvajanje minerala arsena iz rude olova i cinka),

povećanje mineralne sirovinske baze uvoĎenjem u industrjsku preradu nekvalitetnih i siromašnih mineralnih sirovina (npr. rentabilna prerada rude bakra u kojoj se nalaze korisne komponente ispod 0,3%),

odvajanje čvrste i tečne faze (npr. prečišćavanje otpadnih voda), i dr.

1.3 Zahtevi koje treba da ispune mašine u uslovima rada u rudarstvu. Zahvaljujući velikim preimućstvima, površinski način eksploatacije beleži neprekidan rast. Pri ovom načinu otkopavanja postiže se visoka produktivnost rada, manja specifična investiciona ulaganja i troškovi proizvodnje, stvaraju se veoma povoljni uslovi za racionalno, tj. maksimalno, korišćenje rezervi korisne supstance, poboljšavaju se uslovi rada zaposlenih i njihova sigurnost itd. Takve uslove i takav razvoj površinska eksploatacija ostvaruje prvenstveno zahvaljujući razvoju i izgradnji velikih - moćnih kompleksa na otkopavanju, preradi i upotrebi sirovina, koje karakteriše visoka koncentracija proizvodnje, racionalna mreža i vrste transporta, masovna prerada i velika potrošnja. Bitan elemenat za navedena preimućstva površinskog načina otkopavanja je visoka mehanizovanost skoro svih tehnoloških procesa u tehnološkom lancu, primena automatizacije procesa, daljinsko upravljanje, moderno održavanje i opsluživanje mašina, naučna organizacija rada i dr. Zbog svega rečenog, površinsko otkopavanje rudne supstance zahteva:

primenu visokoproduktivnih specijalizovanih mašina, koje mogu da obavljaju sve specifične radove u ovoj vrsti delatnosti;

primenu univerzalnih mašina samo za radove, gde su u pitanju kompleksni zahvati, koji objedinjuju dva ili više proizvodna procesa;

primenu sredstava tzv. „pomoćne mehanizacrje" za sve pomoćne radove koji se ne mogu obavljati krupnim, tj. osnovnim, mašrnama, kao i za radove koji treba da omoguće što produktivniji rad osnovnim mašinama;

sistematsku obnovu mašinskog parka i njegovu modernizaciju.

Dosadašnje iskustvo je pokazalo da tempo i ekonomika radova na površinskom otkopu, u osnovi, zavise od nivoa opšte mehanizovanosti otkopa, a posebno od nivoa mehanizacije radova na otkopavanju i transportu otkrivke. Ova vrsta radova spada u vrlo složene i teške, a od visine troškova za ove radove zavisi ukupna ekonomika eksploatacije, s obzirom da u troškovima za jedinicu proizvedene korisne supstance učestvuju sa daleko najvećim procentom. Radi toga, konstruisanje ili izbor odgovarajućih mašina, odnosno konstrukcije takvih mašina koje u svemu zadovoljavaju uslove radne sredine, predstavlja vrlo odgovoran i složen zadatak za stručnjake. Ne manji zadatak od prethodnog je i odgovorno, dobro i efikasno održavanje mašina, tako da njihovo vremensko i kapacitetno korišćenje bude maksimalno, a pouzdanost i sigumost zavidna. Maksimalni ekonomski efekat postiže se samo ako mašina zadovoljava niz uslova, od kojih su najvažniji:

da poseduje jednostavnu prostu kinematičku šemu koja obezbeĎuje visoki k.k.d. mašine;

celishodan raspored ureĎaja sa stanovišta montaže, remonta i opsluživanja;

tehnologičnost konstrukcije, koja se sastoji iz unificiranih delova proste izrade i jednostavne montaže mašine;

uravnoteženost i solidnost;

čvrstinu i solidnost;

pouzdanost, trajnost i sigumost u radu i dugovečnost;

visoku produktivnost i

udobnost opsluživanja. Proces mehanizacije rudarskih radova se odvija po principu od prostog ka složenom – od mehanizacije pojedinačnih operacija do mehanizacije ukupnog tehnološkog procesa. Mehanizacija rudarskih radova na površinskim kopovima u različitim prirodnim uslovima ostvaruje se različitim mašinama i ureĎajima, pri čemu se uvek nastoji da se pojedinačne operacije u vremenu i prostoru povežu u jedinstvennu tehnološku šemu. Iza operacije koja se izvodi jednom mašinom, sledi druga koja se u istom tempu izvodi sledećom mašinom, pri čemu druga mašina mora biti povezana sa prvom tako da se obezbedi neprekidost ukupnog procesa. Ovako postavljena organizacija tehnološkog procesa odgovara principima kompleksne mehanizacije proizvodnih procesa. Shodno ovome, pod kompleksnom mehanizacijom rudarskih radova se podrazumeva visoki stepen mehanizacije pri kojem je teški ručni rad istisnut ne samo iz osnovnih, već i iz pomoćnih procesa. Za postizanje najboljih tehno-ekonomskih pokazatelja površinske eksploatacije, pre svega visoke produktivnosti rada, mehanizacija mora biti kompleksna, a njena struktura tako izabrana i postavljena da svi elementi (mašine i ureĎaji) te strukture u okviru proizvodnog procesa ispunjavaju sledeće zahteve:

struktura kompleksne mehanizacije treba da obuhvata samo mašine koje su kapacitetno usaglašene i prilagoĎene fizičko-mehaničkim osobinama materijala;

struktura kompleksne mehanizacije mora da odgovara rudarsko-geološkim, hidrogeološkim i topografskim uslovima ležišta i da poseduje odreĎenu gipkost tehnološkog procesa u slučaju promene ovih uslova;

struktura komplesne mehanizacije treba da odgovara obliku, veličini i kapacitetu površinskog kopa, roku izgradnje i veku eksploatacije, kao i kapacitetu i opremi preraĎivača ili potrošača korisne sirovine;

struktura komplesne mehanizacije treba da sadrži što je moguće manji broj pojedinačnih mašina i ureĎaja koji su neophodni za izvoĎenje odreĎenog obima radova jer se na taj način povećava njena pouzdanost, produktivnost i ekonomičnost;

struktura kompleksne mehanizacije treba po pravilu da obuhvata tipske i serijske mašine i ureĎaje kako bi njihova eventualna zamena bila lakša i brža, unikatne mašine i ureĎaje treba koristiti samo u slučajevima kada je primena standardne opreme nemoguća ili neracionalna;

koeficijenti rezerve snage i tehničkog kapaciteta pojedinačnih mašina u poreĎenju sa prosečnim pokazateljima njihovog rada, u saglasnosti sa karakterom rudarske proizvodnje, treba da budu ne manji od 1,2 do 1,3 (pri eksploataciji mekih materijala), i ne veći od 1,5 do 1,7 (pri eksploataciji čvrstih stenskih materijala);

strukturu kompleksne mehanizacije treba po mogućnosti opremiti mašinama kontinuiranog dejstva; nepoželjno je u jednoj strukturi imati uzajamno povezane mašine kontinuiranog i diskontinuiranog dejstva;

najbolji ekonomski efekti se postižu u uslovima punog iskorišćenja snage i kapaciteta mašina koje ulaze u strukturu; po mogućnosti treba davati prednost jednoj mašini većeg u odnosu na nekoliko mašina manjeg kapaciteta, mada pri nepotpunom iskorišćenju krupne i visokokapacitetne mašine ekonomski pokazatelji rada nekoliko mašina manjih masa i kapaciteta, koje uspešno izvršavaju zadati obim radova, mogu da budu znatno povoljniji;

strukture kompleksne mehanizacije sa najmanjim učešćem teških i nepotpuno mehanizovanih pomoćnih procesa i operacija su po pravilu efektivnije;

svaka struktura kompleksne mehanizacije treba u potpunosti da ispuni zahteve u pogledu sigurnosti izvoĎenja rudarskih radova, potpunog iskorišćenja rezervi korisne sirovine i obezbeĎenja potrebnog kvaliteta.

Osnovni principi na kojima bazira struktura kompleksne mehanizacije su: neprekidnost proizvodnje, mogućnost objedinjavanja procesa, najkraće rastojanje transporta materijala i najmanji mogući obim pomoćnih radova. Na izbor strukture kompleksne mehanizacije veći ili manji uticaj mogu imati:

prirodni faktori (fizičko-mehaničke osobine materijala, oblik, veličina i uslovi zaleganja ležišta, klimatski uslovi regiona, reljef površine otkopnog polja, inženjersko-geološki uslovi eksploatacije, vrsta i namena korisne sirovine);

tehničko-tehnološki faktori (zadati ili mogući kapacitet kopa, komercijalno-finansijski i tržišni uslovi nabavke opreme, mogući izvori snabdevanja energijom, vodom i dr.);

organizacioni faktori (raspoloživost kvalifikovanom radnom snagom, režim rada kopa, rok izgradnje i osvajanja projektovanog kapaciteta kopa, mogući rokovi izgradnje energo i vodo-snabdevanja, dopreme i transporta opreme i dr.);

ekonomski faktori (veličina investicionih ulaganja, tržišna vrednost korisne sirovine, veličina dobiti, produktivnost rada, uslovi amortizacije i dr.).

Svaki od pomenutih faktora u konkretnim uslovima može imati odlučujući ili drugostepeni značaj. Sigurno je, meĎutim, da je kod ležišta ograničenih veličina i relativno malih

rezervi korisne sirovine neracionalno težiti velikom kapacitetu kopa uz primenu krupne mehanizacije i obrnuto, kod eksploatacije prostranih ležišta velikim kopovima neracionalna je primena opreme malih kapaciteta. Na savremenim površinskim kopovima obično se teži primeni jednotipnih sredstava mehanizacije, što znatno uprošćava organizaciju rudarskih radova, eksploataciju, remont i opsluživanje opreme. Na radovima otkrivke se, po pravilu, primenjuje oprema većih radnih parametara i kapaciteta. Strukturu kompleksne mehanizacije u opštem slučaju čine niz mašina ili grupa mašina za izvoĎenja radova na: otkopavanju i utovaru, transportu otkopanog materijala, odlaganja, pretovaru ili skladištenju i primarnoj preradi. U zavisnosti od vrste materijala koji se otkopava i usvojene tehnologije rada, struktura kompleksne mehanizacije može da sadrži sve ili samo deo pomenutih članova strukture.

.4 Podela mašina i uređaja i rudarstvu Nomenklatura mašina, mehanizama i ureĎaja koji se primenjuju na površinskim otkopima je velika i raznovrsna. Masine za površinsko otkopavanje rudne supstance se klasifikuju po nameni, principu dejstva, konstrukciji radnog, pogonskog i transportnog ureĎaja, po sistemu upravljanja, po kapacitetu, snazi, gabaritima itd. U udžbenicima se kao osnovna osobina za klasifikaciju mašina uzima tehnolosko obeležje, jer ono u osnovi odreĎuje kinematičku šemu mašine i konstrukciju njenih delova i sklopova. Po ovakvoj klasifikaciji masine i ureĎaje za površinsku eksploataciju možemo podeliti na sledeće klase:

mašine za otkopavanje i utovar jalovine i rudne supstance;

masine za odlaganje jalovine,

mašine i ureĎaji za transport jalovine i rudne supstance;

mašine zadubinsko bušenje;

mašine za pomoćne radove (dozeri, rijaći, grejderi, dizalice i sl.);

mehanizovani alati. Mašine svake klase dele se na grupe, koje obuhvataju mašine za izvršavanje odeĎenih radova. Na primer, klasa mašina za otkopavanje jalovine sastoji se iz dve grupe masina: bagera i mašina za hidromehaničko otkopavanje. Svaka grupa mašina deli se na podgrupe, koje se izmeĎu sebe razlikuju po konstrukciji radnog organa ili šire. Tako, na primer, u grupi bagera razlikujemo bagere sajednim radnim elementom i bagere sa više radnih elemenata. Mašine svake podgrupe delimo darje na tipove prema njhovim konstruktivnim karakteristikama i specifičnostima. Tako u podgrupi bagera sa jednim radnim elementom razlikujemo bagere kašikare, dreglajne itd. Mašine svakog tipa delimo na modele, koji se meĎusobno razlikuju po tehničkim karakteristikama (kapacitet, radne dimenzije, mase, gabariti itd.). Na primer, meĎu bagerima kašikarima razlikujemo bagere sa kašikom male, srednje i velike zapremine.

Značajna je isto tako, kao i prethodno izneta, klasiftkacija masina po režimu rada. Po ovom osnovu razlikuju se: a) mašine sa periodičnim (cikličnim) dejstvom, kod kojih se radne operacije izvode jedna iza druge — naizmenično po odreĎenom redu i ponavljaju se posle izvesnog vremena i b) mašine sa neprekidnim dejstvom, kod kojih se sve operacije izvode istovremeno. Kao primer za mašine grupe a) mogu da posluže bageri sa jednim radnim elementom, a za grupu b) tračni transporteri ili bageri sa više radnih elemenata. Klasifikacija mašina po pokretljivosti isto je značajna radi toga što obuhvata ne samo podelu na stacionarne i pokretljive mašine, već i dalju specifičnost ove pokretljivosti po ureĎajima za kretanje (na gusenicama, pneumaticima, na koračajućem ureĎaju i sl.). Rudarske mašine u podzemnoj eksploataciji namenjene su za otkopavanje, utovar, transport, podgraĎivanje otkopanog prostora i njegovog zapunjavanja, kao i za izradu podzemnih prostorija. Rudarske mašine u podzemnoj eksploataciji obavljaju jednu ili više rudarskih operacija, pa mogu biti proste ili kombinovane. Osnovna podela mašina u podzemnoj eksploataciji vrši se prema njihovoj osnovnoj tehnološkoj nameni, a kako je prikazano na sledećoj slici.

Rudarske mašine u podzemnoj eksploataciji

Mašine za pripremu i

eksploataciju ležišta

Mašine za utovar i

transport

Mašine za podgrađivanje

i zapunjavanje

Otkopni čekić

Mašine za bušenje

Mašine za

otkopavanje

Mašine za izradu

prostorija

Mašine za hidr.

otkopavanje

Podsekačice

Kombajni

Kompleksi za

otkopavanje

Agregati

Podsekačice

Kombajni

Mašine za utovar

Mašine za transport

Utovarno-

transportne mašine

Mašine za

podgrađivanje

Mašine za

zapunjavanje

Slika 1.5 Osnovna podela rudarskih mašina u podzemnoj eksploataciji

Svaku od ovih grupa mašina moguće je dalje rasčlaniti, u cilju dobijanja preciznije podele. Detaljnije podele rudarskih mašina će se obraditi u okvirima posebnih poglavlja.

Treba napomenuti da se u praksi često susreću "kombinovane" rudarske mašine. Ove mašine su konstruisane tako da vrše funkciju dve ili više vrsta mašina, odnosno, obavljaju više od jedne radne operacije. Najčešće "kombinacije" su proizvodno-utovarne i utovarno-transportne mašine. U postrojenjima za PMS odvijaju se procesi pripreme mineralnih sirovina i koncentracije korisnih minerala iz mineralnih sirovina prema odgovarajućim tehnološkim šemama. Izbor šeme tehnološkog procesa uslovljava mineralna sirovina a samim time i vrstu, veličinu i broj mašina i ureĎaja. Pri tome se sirovina podvrgava nizu postupnih operacija koje po svom značaju u tehnološkom procesu mogu biti:

glavne operacije

pomoćne operacije Na identičan način može se izvršiti i podela mašina i ureĎaja tako da imamo: 1. Mašine i ureĎaji za glavne operacije u PMS a to su:

za usitnjavanje: drobilice i mlinovi

za klasiranje: prosevne površine i klasifikatori

za koncentraciju: koncentratori

za odvodnjavanje : zgušnjivači, filteri, sušare 2. Pomoćne mašine i ureĎaji

bunkeri za smeštaj rude i proizvoda koncentracije

ureĎaji za unutrašnji transport: hranilice, trake, elevatori, pumpe, kanali, cevovodi itd.

obesprašivači

vage za merenje rude i proizvoda koncentracije

ureĎaji za kontrolu procesa: uzimači uzoraka, merači gustine pulpe, pH metri itd.

ureĎaji za snabdevanje vodom: bazeni, jezero, cevi

ureĎaji za snabdevanje vazduhom: kompresori, duvaljke , vakuum pumpe

ureĎaji za snabdevanje el. energijom: trafo stanice , razvodni sistemi, i

ureĎaji za dodavanje reagenasa

2. Osnovni delovi rudarskih mašina

Svaka mašina se konstruktivno sastoji iz šest osnovnih grupa elemenata:

čelične konstrukcije mašine, koja mašini daje prostornu čvrstoću i omogućavaju postavljanje mehanizama na mašinu

pogonskog ureĎaja — motora, koji se javljaju kao izvori energije za pokretanje elemenata mašine,

prenosnih mehanizama (transmisije) koji povezuju radni organ sa pogonskim motorom (vratila, zupčasti i drugi prenosi i sl.),

radnog organa, tj. elemenata koji neposredno ostvaruju tehnolosku operaciju (na primer, kašflce bagera i sl.),

sistema upravljanja, kojim se obezbeĎuje uključivanje i isključivanje pojedinih mehanizama mašina, i

ureĎaja za transport, odnosno kretanje masine (pneumatici, gusenice, koračajući ureĎaj i sl.), koji je kao sastavni deo uključen u opštu konstrukciju pokretnih mašina.

Radni organ i prenosni mehanizmi su specifični za pojedine mašine ili grupu mašina, a odreĎuju se zavisno i od namene masine. Na slici 2.1 prikazani su osnovni agregati i sistemi rudarskih mašina na primeru buldozera i utovarivača

Slika 2.1. Osnovni delovi rudarskh mašina (primer buldozera i utovarivača)

1. pogonski agregat odnosno motor sa pomoćnim agregatima snage ; 2 transmisija, 3 ureĎaj za transport sa vešanjem i kočnicama, 4 kabina i elementi oslanjanja mašine; 5 mehanizam

upravljanja, 6 radni organ.

2.1 Čelična konstrukcija rudarskih mašina Čelična konstrukcija rudarskih mašina predstavlja kostur mašine koji je nosi i koji sve sile koje se javljaju u procesu rada prenosi na vozni planum. Kod svih delova noseće konstrukcije mora se obezbediti prenošenje sila i pri nepovoljnim kombinacijama opterećenja, a da pri tome ima zadovoljavajuću krutost. Čelična konstrukcija sastoji se od osnovne noseće i pomoćne konstrukcije. Osnovna noseća konstrukcija predstavlja konstrukciju koja prima osnovna opterećenja i nosi sve mehanizme, dok se pod pomoćnom konstrukcijom podrazumevaju gazišta, stepeništa, zaštitni limovi i dr. Osnovna - noseća čelična konstrukcija Osnovna noseća konstrukcija predstavlja konstrukciju koja prima osnovna opterećenja i nosi sve mehanizme. Kod svih delova noseće konstrukcije se mora obezbediti prenošenje sila i pri nepovoljnim kombinacijama opterećenja i mora se starati da konstrukcija ima zadovoljavajuću krutost na uvijanje. Uležištenja mašinskih delova moraju biti takva da besprekorno prihvataju sile ležaja, a mora se voditi računa i o tome da u nepovoljnim okolnostima mogu da izdrže i povećane sile trenja u uležištenjima. Opšta pravila za konstruisanje detalja čelične konstrukcije se ne mogu utvrditi, već se poviniju karakteristikama koje su zadate za dotičnu mašinu. Kod manjih mašina prednost se daje konstrukcijama punih zidova, dok se kod mašina srednje veličine samo još poneki delovi izraĎuju od punih zidova, a svi noseći delovi iznad obrtne platforme su rešetkaste konstrukcije. Svi delovi donje gradnje i voznih mehanizama, kao i obrtne platforme kod svih mašina se izraĎuju od punih zidova. Na slici 2.2 prikazana je osnovna noseća konstrukcija rotornog bagera, dozera na pneumaticima i kamiona kipera velike nosivosti

Slika 2.2 Osnovna noseća konstrukcija rudarskih mašina a) rotorni bager, b) dozer na

pneumaticima, c) kamion

Pomoćna čelična konstrukcija Pomoćna čelična konstrukcija obuhvata delove koji su potrebni za kretanje po mašini, za voĎenje toka otkopanog materijala na presipnim mestima i one koje služe za zaštitu. Delovi potrebni za kretanje po mašini U delove potrebne za kretanje po mašini spadaju sva gazišta, stepeništa, podesti, platforme i stepenice kojima se može prići svim mašinskim i elektro postrojenjima kao i presipnim mestima. Gazišta treba da vode do svih važnih mašinskih elemenata a pre svega do kabine rukovaoca odakle se rukuje mašinom. Širina je prema propisima 800 mm, a izuzetno za održavanje mogu biti 600 mm. Osim toga oni moraju da imaju rukohvate čija je visina najmanje 900 mm, sa bočnom zaštitom od pada u visini kolena i podnim letvicama protiv klizanja. Radi savladavanja visinskih razlika, na najvažnijim stazama se postavljaju stepenice pod nagibom od 450. Treba izbegavati stepenice sa strmijim uglovima. Lestve se koriste samo za manje važne staze, koje se retko koriste. Svetla visina prolaza na gazištima ne bi trebalo da bude manja od 1,80 m. Na transportnim trakama treba da postoje gazišta na obema stranama, da bi se lakše obavljali reparaturni radovi na slogovima valjka i gumenoj traci. Da bi se izbeglo taloženje nečistoće na gazištima, odn. da bi se svelo na što manje moguću meru, treba ih načiniti tako da se nečistoća koja na njih pada ne zadržava na njima. Zbog toga se površine gazišta najčešće izraĎuju od rešetki kroz čije otvore propada nečistoća. Gazišta se moraju dimenzionisati za pojedinačna opterećenja od 3 kN u najnepovoljnijem položaju, jer se na njih, prilikom reparatura, često moraju spuštati i teži delovi. Prečage rukohvata moraju biti dimenzionisane da mogu da savladaju horizontalnu silu od 0.5 kN u najnepovoljnijem položaju. Površina gazišta mora biti tako napravljena, da onaj koji se po njemu kreće ne može da se oklizne ni u nepovoljnim vremenskim prilikama.

Slika 2.3 Gazišta i spepeništa na obrtnoj platformi, protivtegu i streli radnog točka

Platforme u području mašinskih ureĎaja moraju biti tako projektovane da je na njima moguće nesmetano obavljati neophodne reperaturne radove na mašinskim delovima. Platforme za elektro ureĎaje moraju biti napravljene u skladu sa zahtevima i moraju biti predviĎeni otvori za prolaz provodinika za te elektro ureĎaje.. Kod velikih elektro postrojenja ove platforme potrebno je uraditi sa dvostrukim podom u koji se polažu provodnici.

Zaštitni limovi Na mnogim mestima je potrebno zaštititi mašinske delove od materijala koji se prosipa, ili od druge vrste nečistoća. Ova zaštitna se obavlja pomoću lakih čeličnih limova. Oni treba lako da se skidaju, da bi se u svakom momentu moglo prići delovima koji se nalaze ispod njih. Sve pomoćne konstrukcije treba izgraĎivati od normalnog konstrukcionog čelika. Kućice. Važni ureĎaji se radi zaštite od vremsnkih uticaja moraju smestiti u kućice. To su pre svega delovi elektro razvodnog postrojenja postrojenja za podmazivanje, delovi ureĎaja za upravljanje i kućice za rukovaoce. Sve kućice moraju biti vodonepropusne, kao i nepopusne za prašinu i toliko prostrane da se u njima propisno mogu postavljati i održavati delovi postrojenja. Kućice se izraĎuju od tankog čeličnog lima a zidovi se zavrtnjevima spajaju za platformu za koju su postavljene. Krovovi kućica se u najvećem broju slučajeva spajaju sa bočnim zidovima.. Ako su u kućici smešteni agregati koji razvijaju veliku toplotu, potrebno je obezbediti odgovarajuće provetravanje za odvoĎenje toplote. Naročito je važno da kućice rukovaoca iz kojih se upravlja i u kojima su smešteni pultovi i signalni instrumenti budu dobro projektovane. Rukovaoc bagera mora da ima dobar pregled iz kućice na radni organ da bi mogao da prati proces kopanja. Mora da ima pregled okoline mašine da bi prati proces kopanja. Zbog toga kabina rukovaoca mora da ima odgovarajuće prozore.

Slika 2.4 Kabina rukovaoca (na streli), na istovarnom transporteru i pomoćne kućice na

platformi i streli protivtega Osnovne postavke za izradu noseće konstrukcije

Statički sistem noseće konstrukcije mora da bude jasan, prednost se mora dati statički odreĎenim sistemima. Pri tome se mora voditi računa o tome da sistem bude krut na uvijanje, jer svi delovi čelične konstrukcije moraju da prenose torzione momente. Da bi se postigla ova krutost na uvijanje, treba izbegavati više nosećih ravni nego što je to neophodno potrebno. Konstrukcija koja obezbeĎuje krutost na uvijanje treba da ide do ležajeva koji mogu da prihvate torzione momente. Uležištenje mašinskih delova u čeličnoj konstrukciji mora da obezbedi prihvatanje sila, pri čemu, naročito konstrukcija za neposredno uležištenje mašinskih delova, mora da bude robusna i kruta, da bi se sprečile deformacije koje mogu da imaju štetne posledice za ležajeve mašinskih delova.

Težnje dobrom ponašanju konstrukcije u eksploataciji su:

što veća razlika izmeĎu najvećeg radnog napona i napona tečenja,

što ravnomernija raspodela deformacija, napona i energije,

što manje prisustvo koncentracije napona,

što veća otpornost materijala na nastanak i rast prslina,

što veća duktilnost i žilavost materijala, što dalji dinamički odzivi od pobude,

što viša prva frekvenca i što više rastojanje izmeĎu frekvenci,

što manji faktor dinamičkog pojačanja. Materijal koji se po pravilu primenjuje za izradu rudarskih mašina mora zadovoljiti niz zahteva. To su prema nemačkim DIN normama sledeći materijali: St-37-3, St-44-3 i St-52-3. Ekvivalentni materijali prema JUS standardima su Č.0363, Č.0483 i Č.0563. Čelici S235J2G3 (St-37-3) i S275J2G3 (St-44-3) se primenjuju za pomoćne konstrukcije i manje odgovorne detalje, a za glavnu noseću konstrukciju strele se koristi isključivo St-52-3, odnosno prema JUS-u Č.0563. Prema sada važećoj EU kodifikaciji navedni čelik se obeležava kao S355 J2 G3, prema DIN EN 10 025. Nr: 1.0570. Izrada i montaža konstrukcije rudarskih mašina se odvija u više faza:

– izrada elemenata od lima i profilisanih nosača u fabrici, – sklapanje pojedinih celina, vodeći računa o mogućnostima transporta tih

elemenata (slika 2.5), – montaža sklopova na montažnom placu u blizini mesta eksploatacije (slika 2.6).

Spajanje čvornih mesta se u velikoj meri obavlja zavarivanjem na samom gradilištu, a samo neki čvorni spojevi velikih montažnih sklopova, kao npr. čvorišta teških rešetkastih konstrukcija, se sklapaju zavrtnjima. Pošto je zavarivanje moguće u svim područjima konstrukcije, ona mora biti izraĎena od čelika pogodnog za zavarivanje. S obzirom da se izrada i montaža bagera vrši u zemlji gde bager treba da radi, onda je potrebno da taj čelik bude široko rasprostranjen.

Slika 2.5 Izrada obrtne platforme u radionici Slika 2.6 Montaža obrtne platforme

Veze elemenata noseće konstrukcije Konstrukcija se stvara spajanjem elemenata (limovi, valjani profili, cevi...) koji su prethodno, saglasno radioničkoj dokumentaciji, obraĎeni na potrebnu meru. Spojevi elemenata ili delova složene konstrukcije, mogu biti razdvojivi ili nerazdvojivi. Razdvojivi spojevi se ostvaruju zavrtnjevima i čepovima, a nerazdvojive veze se ostvaruju

zakivcima i šavovima. Primena zakivaka danas je u velikoj meri potisnuta širokom primenom prednapregnutih zavrtnjeva, koji nemaju osobinu samoodvrtanja kao kod običnih vijaka u slučaju dinamički opterećenih konstrukcija.

Način ostvarivanja veze izmeĎu konstruktivnih elemenata (slika 2.7):

– veze ostvarene zakivcima, – veze ostvarene zavrtnjevima i – veze ostvarene zavarivanjem.

Slika 2.7. Načini ostvarivanja veza između konstruktivnih elemenata

Za čelične konstrukcije rudarskih mašina, upotrebljavaju se tri tipa zavrtanjskih veza:

nepodešeni zavrtnji sa visokom silom pritezanja (HV),

podešeni zavrtnji, sa niskom silom pritezanja i

podešeni zavrtnji sa visokom silom pritezanja (HPV).

Prema načinu prenošenja opterećenja u vezi, razdvojiva veza se deli u dve osnovne grupe:

spojevi bez prethodnog pritezanja zavrtnja,

spojevi sa prednapregnutim zavrtnjima (visokovredne veze). Antikoroziona zaštita Primenjena antikoroziona zaštita, koja se izvodi još u fabrici i na montaži bagera, je od izuzetne važnosti za trajnost noseće čelične konstrukcije. Otpornost antikorozione zaštite zavisi od više faktora kao što su: kvalitet primenjenih premaza, način nanošenja premaza, kvalitetna priprema čeličnih površina, otprnosti premaza na date klimatske uslove u kojima mašina radi i redovnog čišćenja konstrukcije od naslaga otkopanog materijala. Antikoroziona zaštita čelične konstrukcije se vrši posebnim premazima koji se nanose odgovarajućim redosledom. U fabričkim radionicama pre otpremanja na gradilište konstrukcija se peskiranjem čisti do metalnog sjaja i odmah se premazuje osnovnim premazom čija minimalna debljina suvog sloja mora da bude 35 mikrona. U najvećem broju fabričkih radionica se to radi prskanjem. Nakon što se prvi sloj osuši nanosi se drugi sloj iste debljine. Ova dva sloja čine osnovni premaz i predstavljaju dobru zaštitu konstrukcije od korozije. Posle sklapanja delova na gradilištu i kada se poprave sva oštećenja osnovnog premaza, treba naneti finalni premaz. Rukohvati, prolazi i podesti kao i zaštitne rešetke treba kod novih postrojenja izraditi u toplo pocinkovanom izvodjenju. Podesti i zaštitne rešetke nemaju dodatno oblaganje.

Današnja iskustva govore da debljina premaza treba da se kreće u granicama od 250

m do 290 m. Ispitivanje kvaliteta premaza se sprovodi ultra zvučnom metodom i a takoĎe se može utvrditi i faktor prigušenja koji treba da je veći od 6 dB.

Pitanja za kolokvijum iz predavanja br.1

1. Šta zahteva površinska eksploatacija 2. Koji su uslovi za postizanja maksimalnog ekonomskog efekta primene mašina 3. Šta je kompleksna mehanizacija rudarskih radova 4. Zahtevi kompleksne mehanizacije rudarskih radova 5. Šta utiče na izbor strukture kompleksne mehanizacije rudarskih radova 6. Podela rudarskih mašina po klasama 7. Osnovna podela rudarskih mašina u podzemnoj eksploataciji 8. Koji osnovni delovi rudarskih mašina 9. Osnovna podela rudarskih mašina u PMS-u 10. Osnovna noseća čelična konstrukcija 11. Pomoćna čelična konstrukcija 12. Veze elemenata noseće konstrukcije 13. Antikoroziona zaštita 14. Materijali za izradu čelične konstrukcije 15. Izrada i montaža konstrukcije rudarskih mašina

Literatura Domaći zadatak br.1

1. Naći na internetu i opisati osnovne delove dve rudarske mašine

Primer:

Kabina

Transportni

uredjaj

Radni organ

Pogonski

uredjaj