Бульдозеры, скреперы и одноковшовые погрузчики относятся к выемочно-транспортным машинам, которые при производстве вскрышных, добычных и вспомогательных работ на карьерах отделяют горную массу от массива или навала, перемещают (транспортируют) ее в рабочем органе и укладывают в отвал или грузят в транспортные средства. Погрузка транспортных средств бульдозерами и скреперами осуществляется с использованием специальных бункеров. Погрузчики производят непосредственную погрузку транспортных средств.

Бульдозер представляет собой агрегат, состоящий из базового гусеничного или колесного трактора (тягача) и навесного бульдозерного оборудования (отвала, устройства для подвески отвала к базовой машине, системы привода отвала). Некоторые конструкции допускают поворот отвала в плане относительно трактора. В зависимости от условий работы применяются отвалы различной конструкции. Наиболее распространен сварной отвал коробчатой формы, в нижней части которого закреплен стальной нож. Для увеличения прочности отвал снабжается ребрами жесткости, а при работе в сыпучих породах - открылками-удлинителями. В условиях плотных пород отвал снабжается съемными зубьями, позволяющими рыхлить породу в процессе работы.

Бульдозеры имеют гусеничный или пневмоколесный ход. Колесные бульдозеры оснащены шинами низкого давления (0,15-0,175 МПа), что обеспечивает их высокую проходимость и большую скорость передвижения (до 30 км/ч).

По мощности тягача бульдозеры разделяются на сверхмощные (мощность более 250 кВт), мощные (150-250 кВт), средней мощности (75-150 кВт) и легкие (до 75 кВт).

Бульдозеры имеют гидравлическое и канатное управление. Заглубление отвала у канатных бульдозеров происходит под действием силы тяжести, а при гидравлическом управлении - с помощью гидравлических систем

На карьерах бульдозеры используются как для производства вспомогательных работ (зачистка кровли пласта, планировка трассы транспортных коммуникаций и рабочих площадок уступов, понижение их высоты, сооружение насыпей и др.), так и вскрышных и добычных работ. В тяжелых условиях наибольшее применение получили гусеничные бульдозеры с неповоротным в плане отвалом. Применение колесных бульдозеров целесообразно при большой разбросанности участками с малыми объемами работ.

Рабочий цикл бульдозера при разработке пород состоит из операций зарезки горизонтального или наклонного слоя, резания этого слоя для получения призмы волочения и перемещения ее к месту разгрузки. Для эффективной работы плотные, трещиноватые и мерзлые породы необходимо готовить к выемке механическим рыхлением. Производительность бульдозера зависит в основном от мощности базового трактора, размеров отвала, расстояния транспортирования и свойств разрабатываемых пород.

Часовая техническая производительность бульдозера (м3) при выемки и перемещении породы определяется по формуле:

Пб.тех.=3600Vпkи.п./(Тц.р.kр.п.), (5.7)

где: Vп – объем породы, перемещаемый бульдозером за один цикл, м3;

kи.п – коэффициент изменения производительности бульдозера, учитывающий уклон и расстояние перемещения породы (табл. 5.5);

kр.п – коэффициент разрыхления породы;

Тц.р – продолжительность рабочего цикла бульдозера, с.

Таблица 5.5 – коэффициент и расстояние перемещения гонной породы

Примечания. По данным Ю.В. Дейного.

Объем породы (м3), перемещаемый бульдозером за один цикл (объемы призмы волочения), можно определить с достаточной точностью как объем треугольной призмы. Приняв hл≈h1 (рис. 5.15), найдем, что:

Vn=bп.рhлBл/2, (5.8)

где: bпр – ширина призмы волочения, м;

bпр=hл/tg α;

hл – высота отвала (лемеха), м;

α=35/60° - угол откоса породы в призме волочения;

Bл – ширина отвала, м.

Рис. 5.15. Схема к определению объема призмы

1 - отвал; 2 - горная масса

Подставив в формулу (5.8) вместо bпр выражение hл/tg α, найдем, что:

Vп=Bлhл2/2tgα (5.9)

Максимальный поперечный уклон при работе бульдозеров не должен превышать 30%. Бульдозер может преодолевать подъем 15-18 и 35-40% соответственно с грузом и без груза, а также спуск 45%.

Сменная эксплуатационная производительность бульдозера (м )

Пб.см=3600Vпkи.пТсмkи.б/(Тц.рkр.п), (5.10)

где: Тсм – продолжительность смены, ч;

kи.б=0,7/0,8 – коэффициент использования бульдозера во времени.

Работа бульдозеров эффективна при перемещении горной массы на небольшое расстояние (до 80 м). При разработке россыпей и работе под уклон иногда рационально перемещать горную массу на расстояние 100 м и более. Производительность бульдозеров зависит в основном от их мощности, типа разрабатываемых пород и расстояния их перемещения. При расстоянии Ln п перемещения пород 15-20 м сменная производительность бульдозеров мощностью 75-200 кВт в мягких породах составляет 800-1300 м , при Lп.п = 100 м она находится в пределах 200-350 м .

Часовая техническая производительность бульдозера на планировочных работах (м3) определяется по формуле:

(5.11)

где: Lпл - длина планируемого участка, м;

Ьпол - ширина полосы планировки за один проход бульдозера, м;

а =0,3/0,4 - ширина перекрытия полосы, м;

nпр - число проходов бульдозера по одной полосе;

Vпл - скорость движения бульдозера при планировке (на первой передачи Vпл=0,3/0,7),м/с;

tnов = 8/12 - продолжительность поворота бульдозера при каждом

проходе, с.