Способы доставки руды

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

СПОСОБЫ ДОСТАВКИ РУДЫ

План

1. Способы доставки руды. Классификация способов доставки.

2. Самотечная доставка и основы теории выпуска руды под налегающими обрушенными породами.

3. Механизированная доставка.

1. СПОСОБЫ ДОСТАВКИ РУДЫ

КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ ДОСТАВКИ РУДЫ

Доставка руды -- это перемещение рудной массы от места отбойки до транспортных средств, т. е. в пределах очистного блока (перемещение от очистного блока до ствола шахты или до штольни, а по ней до поверхности земли -- транспортирование руды).

Значение этого технологического процесса очистной выемки очень велико. Доля трудовых и материальных затрат на доставку руды достигает обычно 30--50 % всех затрат на очистную выемку и лишь в редких случаях снижается до 10--15 %.

Классифицируются способы доставки по виду энергии, с помощью которой происходит перемещение рудной массы в процессе очистной выемки.

Как правило, указанные в табл. 2.2 способы доставки каждый в отдельности на подземных рудниках не применяются, а используются последовательно сначала один и затем другой. Например, вначале по очистному пространству и выпускным выработкам производится самотечная доставка (выпуск руды), а затем по доставочным выработкам -- механизированная доставка до пунктов погрузки в транспортные средства или до рудоспусков, по которым опять же идет самотечная доставка (перепуск), а внизу с помощью люков или питателей производится погрузка в транспортные средства. Так что разделение доставки на перечисленные способы в известной мере условно, но удобно для изучения.

Таблица 2.2 Классификация способов досавки

Способы доставки	Особенности
1.Самотечная доставка 1.1.Выпуск руды 1.2.Перепуск руды 2.Механизированная доставка 2.1. Скреперная доставка 2.2.Доставка самоходным оборудованием 2.3. Доставка питателями и конвейерами 3. Прочие способы доставки 3.1. Взрыводоставка 3.2.Гидравлическая доставка	Руда перемещается под действием собственного веса По очистному пространству и далее через выпускные выработки По рудоспускам или рудоспускным восстающим, а также по рештакам и желобам и настилам Руда перемещается с помощью механизмов: Скреперных лебедок Самоходных машин Стационарных установок непрерывного действия Руда отбрасывается по очистному пространству к выпускным выработкам с помощью взрыва Руда смывается водой

Чаще всего на подземных рудниках применяют самотечную и механизированную доставку. До шестидесятых годов в качестве механизированной доставки использовалась только скреперная. Затем широкое распространение при доставке руды получили самоходные машины, питатели и конвейеры, но скреперная доставка окончательно не вытеснена.

2.САМОТЕЧНАЯ ДОСТАВКА И ОСНОВЫ ТЕОРИИ ВЫПУСКА РУДЫ ПОД НАЛЕГАЮЩИМИ ОБРУШЕННЫМИ ПОРОДАМИ

Самотеком доставляют руду по перепускным выработкам и очистному пространству.

Перепуск руды широко распространен на подземных рудниках. Рудоспуски бывают обычными (длиной от 8--10 м до высоты этажа) и глубокими (длиной 100--150 м и более). Первые, как правило, располагают под каждой доставочной выработкой, а вторые чаще делают междублоковыми на расстоянии от 100--200 до 400 м один от другого при доставке руды самоходными машинами.

Угол наклона рудоспусков не должен быть менее 60° во избежание застревания руды в них. Поперечные размеры рудоспуска выбираются с учетом максимального размера кусков, встречающихся в перепускаемой рудной массе:

Опыт подземных рудников показывает, что при соблюдении условия сводообразований из крупных кусков, а значит, и образования пробок, практически не бывает. Над рудоспуском обычно устанавливают грохотную решетку или защитные брусья и поручни.

Рудоспуски являются аккумулирующими емкостями, и если длина их равна 20--30 м, а тем более превышает высоту этажа, то они могут обеспечить практическую независимость во времени процессов доставки и транспортирования руды. При перепуске по рудоспускам рудная масса додрабливается. В основном это происходит в глубоких рудоспусках, почти половина длины которых (около 70--100 м) отводится на свободное падение кусков, а в нижней части делается расширение рудоспуска, до размеров камеры с несколькими выпускными отверстиями в днище, что предотвращает переуплотнение рудной массы. Такие рудоспуски выполняют по существу функции подземных дробилок.

Диаметр глубоких рудоспусков обычно составляет 3 м. По мере перепуска руды и износа стенок диаметр его может возрасти до 10--12 м. При износе до диаметра 7--8 м целесообразно переходить на эксплуатацию рудоспуска в заполненном состоянии, кроме верхней части высотой около 75 м, которая должна поддерживаться пустой.

Гораздо реже, чем по рудоспускам, на рудниках применяют перепуск руды по металлическим рештакам, желобам и настилам с углом наклона 30--45°.

Выпуск руды -- это перемещение ее под действием собственного веса непосредственно по очистному пространству. Выпуск руды бывает донным и торцовым.

При донном выпуске в нижней части блока устраивают специальные выпускные выработки (воронки или траншеи), через которые отбитая руда со всей площади очистного блока поступает в доставочные выработки для последующей механизированной доставки руды. На рис. 2.10 и 2.11 изображены выпускные воронки и выпускные траншеи, пройденные применительно к последующей механизированной доставке скреперными установками.

Воронки при донном выпуске имеют угол наклона стенок около 60° и диаметр поверху 6--12 м. В верхней части воронки взаимно пересекаются, чтобы в них могла поступать руда со всей площади очистного блока. Траншеи имеют в поперечном сечении форму опрокинутой трапеции, в основании которой через 5--8 м по длине траншеи выбиты дучки, соединенные нишами с доставочной выработкой.

Очевидно, что проходка воронок более трудоемка, чем. образование траншей. Траншеи применяют в залежах мощных и средней мощности с устойчивыми рудами, а воронки -- при малой мощности залежей или при недостаточно устойчивых рудах.

Рис. 2.10. Выпускные воронки:

1--доставочная выработка; 2--воронка; 3 -- дучка с нишей, соединяющая горловину воронки с доставочной выработкой

При торцовом выпуске специальных выпускных выработок не устраивают, а руда поступает непосредственно с торца доставочной выработки и перемещается по ней механизированным способом (с помощью самоходного оборудования или питателя и конвейера). По мере выпуска всей руды с данного положения торца доставочной выработки осуществляется последовательное погашение этой выработки в отступающем порядке, чтобы можно было производить выпуск руды с новых положений ее торца (см. ниже рис. 2.34).

Рис. 2.11. Выпускные траншеи:

1 -- доставочная выработка; 2 -- траншея; 3 -- траншейная выработка; 4 -- дучка с нишей; 5 -- шпуры или скважины для образования траншеи

Тем самым при донном выпуске пункты поступления руды к средствам механизированной доставки стационарны, а при торцовом перемещаются, поочередно занимая различные положения по площади отрабатываемого блока. Достоинством торцового выпуска является отсутствие выпускных выработок, а значит, резкое сокращение затрат на подготовительно-нарезные работы в блоке. Но при определенных условиях показатели извлечения руды при торцовом выпуске могут оказаться несколько хуже, чем при донном.

Выпуск отбитой руды может происходить в открытом очистном пространстве под прикрытием потолочины (см. ниже рис. 2.31 и 2.32) или непосредственно под налегающими обрушенными породами (см. рис. 2.8). Чтобы руда под действием собственного веса перемещалась к выпускным выработкам, угол наклона стенок очистного блока (лежачего бока) должен быть не менее 50--55° при открытом очистном пространстве и не менее 65--75° -- при выпуске под налегающими обрушенными породами. Если угол падения рудных залежей меньше указанных значений, то или устраивают выпускные выработки не только в днище, но и в лежачем боку (на разных уровнях по высоте), или допускают большие потери руды, или подрабатывают пустые породы лежачего бока, вызывая засорение руды.

Выпуск руды под прикрытием потолочины не требует особого режима: выпускать можно из любых отверстий в любых количествах. А выпуск руды под налегающими обрушенными породами -- крайне сложный в физическом смысле процесс, наблюдать за которым непосредственно в очистном пространстве невозможно, так как доступа людей туда нет. Режим этого выпуска предопределяют величины показателей извлечения руды из недр, оценить которые можно теоретически.

Теория выпуска руды была разработана преимущественно трудами советских ученых С. И. Минаева, Г. М. Малахова, В. Р. Именитова, В. В. Куликова и др. Рассмотрим основные положения этой теории.

Первоначально под налегающими обрушенными породами выпускается чистая руда, а затем появляется и начинает возрастать примесь пустых пород (рис. 2.12). Выпуск из каждого отверстия прекращают тогда, когда разубоживание в последней дозе выпуска достигнет экономически допустимой величины р_пред. Доза выпуска-- это минимальная порция, для которой контролируется качество рудной массы. Обычно доза равна количеству рудной массы, выпущенной из отверстия за смену (100--150 т при скреперной доставке и 300--400 т при доставке самоходным оборудованием и вибропитателями).

Истечение руды через одиночные отверстия происходит из объемов, напоминающих по форме эллипсоиды вращения с вытянутой вертикальной осью -- эллипсоидов выпуска.



Рис. 2.12. Зависимость содержания металла А_р.м и разубоживания в дозе выпуска р от количества выпущенной под обрушенными породами рудной массы Д; Д₀--общее количество выпущенной из блока рудной массы

Эллипсоид выпуска -- это фигура истечения, все частицы которой, лежащие на поверхности фигуры, приходят к выпускному отверстию одновременно, но пути у них разные, а значит, и скорости частиц разные (рис. 2.13, а).

Рис. 2.13. Эллипсоиды выпуска различной высоты (при разном количестве выпущенной руды) (а) и эллипсоиды разрыхления и выпуска при выпуске определенного количества руды через одиночное отверстие (б):

1 -- поверхность эллипсоида разрыхления; 2 -- поверхность эллипсоида выпуска; 3 -- границы слоев, до начала выпуска бывшие горизонтальными; 4 -- воронки прогиба

Коэффициент вытянутости эллипсоида (отношение его высоты к наибольшему горизонтальному диаметру) возрастает с увеличением сил трения и особенно сил сцепления (с увеличением количества мелких глинистых частиц и влаги, уплотнением руды), а также с увеличением объема эллипсоида, т. е. его высоты.

На место выпущенной порции (из объема эллипсоида выпуска) поступает руда из окрестностей эллипсоида выпуска, за счет чего в определенной зоне происходит вторичное разрыхление. Форма объема, в пределах которого происходит вторичное разрыхление, приблизительно сходна с эллипсоидом выпуска и отсюда получила наименование эллипсоида разрыхления (рис. 2.13, б).

Эллипсоид разрыхления подобен эллипсоиду выпуска, но значительно больше его по размерам и объему .

При нормально разрыхленных рудах объем эллипсоида разрыхления превышает объем эллипсоида выпуска в 10 раз, а при уплотненной руде -- в 6 раз. Можно доказать, что высота эллипсоида разрыхления превышает высоту эллипсоида выпуска при нормально разрыхленных рудах в 3,2 раза, а при уплотненной руде -- в 2,45 раза. Предлагается это доказательство выполнить самостоятельно.

На рис. 2.17, б показано перемещение контакта руды с налегающими обрушенными породами при выпуске через одиночное отверстие (при допущении, что налегающие породы крупнее отбитой руды и просачивания породной мелочи нет).

Контакт начинает перегибаться по достижении его эллипсоидом разрыхления, после чего образуется воронка прогиба. Когда воронка прогиба нижним концом достигнет выпускного отверстия, начнется разубоживание. До этого выпускается чистая руда. Разубоживание в дозах растет до тех пор, пока не превысит допустимую величину -- предельное разубоживание в последней дозе выпуска. В этот момент выпуск прекращают.

Дадим описание выпуска руды из нескольких выпускных отверстий.

Теория выпуска рассматривает простейший случай, когда имеют место так называемые идеальные условия: блок большой площади со всех четырех сторон окружен массивом руды с вертикальными стенками; просачивания мелочи между крупными кусками практически нет (руда при выпуске опускается без расслоения); режим выпуска равномерно-последовательный (одинаковыми дозами поочередно из всех отверстий по площади блока); контакт руды и налегающих пород -- горизонтальный. Реальные условия существенно усложняют расчеты.

При значительной высоте выпускаемого слоя руды можно считать, что в начале выпуска контакт руды и породы опускается параллельно сам себе, оставаясь строго горизонтальным (рис. 2.14). Происходит это до определенного уровня, соответствующего высоте касающихся эллипсоидов.

Рис. 2.14. Схемы, иллюстрирующие равномерно-последовательный выпуск (в идеальных условиях):

Касающиеся эллипсоиды выпуска (по проф. Г. М. Малахову) -- это эллипсоиды в соседних отверстиях, диаметр которых равен расстоянию между осями отверстий. Когда поверхность руды (контакт) опустится ниже вершин касающихся эллипсоидов, то частицы, расположенные над осями отверстий, начнут перемещаться с наибольшей скоростью, и поэтому поверхность руды начнет прогибаться.

Идеальные условия с горизонтальным контактом руды с налегающими обрушенными породами встречаются не всегда. Нередко у отбитой руды имеются и горизонтальный, и вертикальный контакты с обрушенными породами (см. рис. 2.10), а иногда два или даже три вертикальных контакта. Это причина дополнительных потерь и разубоживания руды. В этих случаях формула для расчета А,._р получается сложнее, чем формула (2.53). Учет других отклонений реальной ситуации от вышеупомянутых идеальных условий еще больше усложняет задачу нахождения й_ч._Р и нередко требует проведения специальных исследований.

При прогнозировании потерь и разубоживания в процессе выпуска руды под налегающими обрушенными породами исходят из двух положений: во-первых, при большей продолжительности выпуска больше разубоживание и меньше потери, во-вторых, установлены приближенные зависимости суммы потерь металла и разубоживания от коэффициента извлечения чистой руды: п+/7«ф(&_ч._р). Учитывая эти зависимости, можно утверждать следующее.

Очевидно, что при ценной руде и минерализованных вмещающих породах нужно стремиться к минимальным потерям металла (приблизительно 5%) и к разубоживанию, такому, которое необходимо, чтобы обеспечить минимальные потери.

При бедной руде и пустых вмещающих породах минимальным должно быть разубоживание (например, 8%), а потери -- такими, которые возможны при небольшом разубоживании.

Обычно коэффициент извлечения чистой руды составляет 0,60--0,75, а потери и разубоживание в сумме 0,25--0,4. В неблагоприятных условиях (когда массово обрушаются целики, и сверху, и с боков окруженные обрушенными вмещающими породами) величина коэффициента потерь снижается до 0,3 и даже меньше, а сумма потерь и разубоживания доходит до 0,5--0,6.

3. МЕХАНИЗИРОВАННАЯ ДОСТАВКА

СКРЕПЕРНАЯ ДОСТАВКА РУДЫ

Скреперные установки являются установками периодического действия и состоят из скреперной лебедки, скрепера, головного и хвостового канатов, концевого и поддерживающих блочков (рис. 2.15). При работе скрепер совершает периодические возвратно-поступательные движения. К месту погрузки порожний скрепер перемещается с помощью хвостового каната, а в обратном направлении -- с помощью головного каната. Скрепер, внедряясь в разрыхленную горную массу, самозагружается и доставляет ее волоком по почве выработки до места разгрузки.

Скреперная доставка руды имеет широкое распространение на подземных рудниках благодаря сравнительной простоте и безотказности работы скреперных установок в самых неблагоприятных условиях. Скреперование производится как по очистному пространству, так и по доставочным выработкам, в которые руда поступает из очистного пространства через выпускные отверстия под действием собственного веса. В последнем случае негабаритные куски породы, вывалившиеся на подошву скреперной выработки, обычно здесь же на месте подвергаются вторичному дроблению накладными зарядами ВВ.

Руду скреперуют в рудоспуски или, если почва доставочных выработок находится на уровне кровли откаточных,-- непосред ственно в вагонетки через погрузочные полки. Рудоспуски служат бункерной емкостью и позволяют обеспечить практически независимую работу доставки и транспорта, если вместимость рудоспуска не меньше вместимости состава вагонеток. При безлюковой погрузке через полок скреперование может производиться только при наличии порожняка под погрузкой.

Комплекс выпускных и доставочных выработок, в которых производится скреперование и вторичное дробление негабарита, а также рудоспуски и выработки, предназначенные для обслуживания этих процессов, принято называть горизонтом скреперования. Применяют разные схемы горизонтов скреперования (см. рис. 2.15).

доставка руда отбойка транспортировка

Рис. 2.15. Схемы горизонтов скреперования:

а --с безлюковой погрузкой; б-- с аккумулирующими рудоспусками; в --с аккумулирующей скреперной выработкой; 1 -- выработка для транспортирования руды; 2 -- скреперная лебедка; 3 -- выпускная воронка; 4 -- вентиляционная выработка; 5 -- скрепер; 6 -- канат; 7 -- рудоспуск; 8 -- ходовой восстающий; 9 -- соединительная выра-ботка; 10 -- аккумулирующая скреперная выработка

Для доставки руды применяют двухбарабанные скреперные лебедки и лишь изредка (в широких камерах или при скрепе-ровании под углом) -- трехбарабанные лебедки. Мощность скреперных лебедок, используемых на рудниках, колеблется и согласно ГОСТу бывает равной 7, 10, 17, 30, 55 и 100 кВт. Лебедки мощностью до 17 кВт применяют при отработке жильных месторождений, мощностью 17 и 30 кВт -- при выемке слоев и подэтажей с небольшим сроком отработки, а мощностью 55 и 100 кВт -- в длинных очистных камерах и в доставочных выработках блоков, имеющих значительные запасы руды.

Вместимость скреперов изменяется от 0,1 до 1--2 м³ в зависимости от мощности лебедок и максимальных размеров доставляемых кусков руды. Так, при мощности скреперной лебедки 17 кВт и размере кондиционного куска 400 мм вместимость скрепера равна 0,1--0,15 м³, а при мощности лебедки 55 кВт и максимальном размере кусков до 800--1000 мм вместимость скрепера составляет 0,5--1,0 м³.

По типу скреперы делятся на гребковые и ящичные. Греб-ковые скреперы бывают жесткими и шарнирно-складывающи-мися. Последние при обратном (холостом) ходе благодаря тому, что задняя стенка складывается, практически совсем не захватывают руду и могут пройти через небольшой просвет между кровлей выработки над навалом руды.

При доставке по выработкам ширина скрепера не должна быть больше 0,4--0,6 ширины выработки для нескладывающихся скреперов и 0,5--0,8 ширины выработки для шарнирно-складывающихся скреперов. Поэтому, если необходимо увеличить производительность скреперной доставки по выработкам небольшой ширины (1,6--2 м), применяют мощные скреперные лебедки и вместо одного большого скрепера последовательно ставят один за другим два-три небольших.

Канаты для скреперных установок применяют стальные диаметром от 10 до 28 мм. Канаты изнашиваются обычно довольно быстро; расход их составляет около 25--40 кг на 1000 т доставленной руды. Скреперные блочки имеют диаметр 200-- 400 мм и крепятся чаще всего к металлическим штырям, расклиненным в двух коротких шпурах, расходящихся под углом 60°.

Обычно при высокопроизводительных системах разработки и большом размере кондиционного куска руды длина скреперной доставки не превышает 25--35 м, составляя нередко всего 15--20 м, а при малопроизводительных системах доходит до 50--80 м.

Производительность небольших скреперных установок мощностью 10 кВт при длине доставки 10--15 м составляет всего 20--30 т/смену. Скреперные установки мощностью 55 кВт и более при расстоянии доставки 10--30 м и кондиционном куске руды 800 мм обеспечивают устойчивую производительность 300--350 т/смену. При кондиционном куске руды 400 мм и значительном выходе негабарита производительность этих же скреперных установок снижается до 150 и даже до 100 т/смену.

Достоинствами скреперной доставки руды являются: конструктивная простота и небольшая стоимость установок; меньшие затраты на монтаж по сравнению с питателями и конвейерами; простота доставки оборудования на подэтажи (тягальной лебедкой по материальному отделению восстающего); возможность иметь малое (от 1,6X1,8 м) сечение доставочных выработок, в которых может и не требоваться крепление, тогда как выработки большого сечения уже требуют установки крепи; возможность применения при любой крепости и устойчивости, любой мощности залежей, малом запасе руды в блоке и т. п., а также возможность располагать выпускные отверстия по более густой сетке, чем при других способах доставки, вплоть до расстояния между осями отверстий всего 4--5 м, что, естественно, резко улучшает показатели извлечения руды из недр, увеличивая, однако, удельный расход подготовительно-нарезных выработок.

К недостаткам скреперной доставки можно отнести: относительно малую производительность; частое расположение рудоспусков и других пунктов разгрузки скрепера, что увеличивает объем подготовительно-нарезных работ и рассредоточивает транспорт; сравнительно тяжелый и малопрестижный труд машиниста скреперной установки.

Скреперные установки до конца 60-х годов были почти единственным средством механизации доставки руды, но затем стали вытесняться самоходным оборудованием и стационарными установками непрерывного действия (питателями и конвейерами). Однако и в настоящее время и в перспективе скреперная доставка сможет эффективно применяться в следующих случаях: при мощности залежей менее 1,5--2 м; при обособленном расположении и небольшом (до 50--100 тыс. т) запасе блока или подэтажа; при малоустойчивой руде и значительном горном давлении, что затрудняет поддержание выработок увеличенного сечения. В пользу скреперной доставки говорят и гораздо меньшие капвложения, чем при использовании самоходного оборудования, и дефицитность последнего, особенно импортного.

ДОСТАВКА РУДЫ САМОХОДНЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ

Самоходным принято называть безрельсовое оборудование, имеющее самостоятельный привод для перемещения. Обычно самоходное оборудование выпускается на шинном ходу или реже на гусеничном и для доставки руды используется как непосредственно в открытом очистном пространстве, так и в доставочных выработках.

Привод самоходного оборудования бывает дизельным, электрическим (кабельным или троллейным) и пневматическим. Мощное оборудование выпускают преимущественно с дизельным или электрическим кабельным приводом, а малогабаритное-- с пневматическим. При использовании дизельного оборудования происходит выброс выхлопных газов. Поэтому все дизельные двигатели снабжаются специальными газоочистителями. Кроме того, необходимо подавать не менее 6,75 м³/мин свежего воздуха на 1 кВт мощности дизельного двигателя дополнительно к общему количеству воздуха, требуемому для проветривания.

Самоходные машины, используемые при доставке руды, можно разделить на три группы: погрузочные машины, производящие только погрузку руды; доставочные машины, осуществляющие перевозку руды, и погрузочно-транспортные машины, совмещающие эти операции.

К погрузочным машинам относятся машины с нагребающими лапами, подземные экскаваторы и ковшовые погрузчики.

Погрузочные машины с нагребающими лапами типа ПНБ оборудованы скребковым или пластинчатым конвейерами и являются машинами непрерывного действия. Они бывают средними (массой 18--22 т, установочная мощность электродвигателей 80--90 кВт) и тяжелыми (массой 27--30 т, мощность электродвигателей до 230 кВт). Средние машины типа ПНБ могут работать нормально в выработках сечением не менее 3X4 м при мелкокусковой руде (крупностью до 400 мм).



Рис. 2.16. Самоходное оборудование для доставки руды:

а и б -- автосамосвалы соответственно с опрокидным кузовом и телескопически вы двигающейся частью кузова; в - ковшовая ПТМ; г. д, е -- бункерные ПТМ; 1 -- рама 2 -- двигатель; 3 -- место водителя; 4 -- кузов (бункер); 5 -- ковш

Производительность их колеблется от 150 до 800 т/смену. Тяжелые машины типа ПНБ имеют производительность до 1000-- 1200 т/смену.

Подземные экскаваторы типа ЭП применяют для погрузки руды только при отработке пологих залежей в открытом очистном пространстве высотой не менее 4,5--5 м. Вместимость ковша подземного экскаватора от 1 до 2 м³, ход гусеничный, привод электрический. Производительность экскаватора ЭП-1 с ковшом вместимостью 1 м³ на рудниках Джезказгана составляет около 700 т/смену.

Ковшовые колесные погрузчики с ковшом вместимостью от 1 до 3 м³ отличаются высокой маневренностью и производительностью: до 1200 т/смену при вместимости ковша 2 м³ и 1800 т/смену при вместимости ковша 3,2 м³. Привод погрузчиков дизельный, мощностью около 60--140 кВт. Высота погрузчиков в транспортном положении составляет всего 2--2,2 м, но в месте погрузки в самосвалы высота выработки должна быть не менее 4,5 м. Они грузят даже абразивную крупнокусковую руду (крупностью до 700--900 мм).

Благодаря относительной простоте рабочих органов эти машины являются наиболее перспективными из всех, применяемых на погрузке руды. Кроме того, они могут использоваться вообще без доставочных средств, сами перевозя руду в ковше на расстояние 150--300 м (см. ниже ПТМ типа ПД).

К доставочным машинам (рис. 2.16) относятся подземные автосамосвалы и самоходные челноковые вагонетки.

Челноковая вагонетка представляет собой самоходную пневмоколесную тележку с установленным на ней коробом длиной 8--10 м, в дне которого смонтирован скребковый или реже пластинчатый конвейер. В момент загрузки вагонетки конвейер распределяет рудную массу по длине кузова, а в момент разгрузки выгружает ее из вагонетки. Такая вагонетка может совершать челночные (возвратно-поступательные) перемещения без разворота, загружаясь с одного ее торца и разгружаясь с другого. Привод вагонеток обычно дизельный и реже электрический (с питанием через гибкий кабель длиной до 50-- 100 м или через токосъемник от контактного троллейного провода). Грузоподъемность самоходных челноковых вагонеток составляет 10 или 15 т. Скорость движения 8--10 км/ч. Чаще всего челноковые вагонетки используют для доставки мягких неабразивных руд.

Автосамосвалы на подземных рудниках целесообразно использовать при перевозке руды на значительные расстояния (от 300 до 1000--2500 м и более). Так что автосамосвалы нередко применяются и на доставке, и на транспортировании по выработкам, а иногда и с подъемом руды по наклонным стволам, а также при транспортировании на поверхности до обогатительной фабрики.



Кабина и кузов подземных автосамосвалов обычно соединены шарнирно и в плане могут находиться почти под углом 60° друг к другу. Это позволяет резко уменьшить радиус поворота автосамосвала.

Скорость движения автосамосвалов значительно выше, чем самоходных вагонеток, и достигает 40--45 км/ч. Мощность дизельных двигателей колеблется от 100 до 350 кВт. Применяется двух- или трехступенчатая очистка выхлопных газов.

Кузова автосамосвалов обычно опрокидные, реже телескопические (раздвижные) или с выталкиванием груза (см. рис. 2.16, а и б). Грузоподъемность современных подземных автосамосвалов колеблется от 10 до 40 т.

Погрузочно-транспортные машины (ПТМ), которые раньше обычно называли погрузочно-доставочными (ПДМ), но в соответствии с ГОСТом переименовали, совмещают в себе функции и погрузочных, и доставочных машин. Они бывают бункерными (типа ПТ) и ковшовыми (типа ПД).

Ковшовые ПТМ типа ПД отличаются от ковшовых погрузчиков по существу только высотой подъема ковша для выгрузки горной массы в доставочную машину (автосамосвал или челноковую вагонетку).

Бункерные погрузочно-транспортные машины типа ПТ имеют ковшовый погрузочный орган и опрокидной аккумулирующий бункер. Они загружаются самостоятельно. Эти машины подразделяются на легкие (массой 2,5--5 т) и тяжелые (массой более 20 т).

Легкие бункерные ПТМ (см. рис. 2.16, е) отличаются высокой маневренностью и предназначены для работы в выработках небольшого сечения и высоты. Привод их пневматический, сжатый воздух подается по гибкому шлангу длиной 25, реже 50 м. Легкие бункерные погрузочно-транспортные машины имеют вместимость бункера от 1 до 2,5 м³ и вместимость ковша от 0,12 до 0,5 м³. Производительность их от 150 до 600 т/смену при длине доставки не более 50--100 м.

Тяжелые бункерные машины имеют вместимость бункера от 3 до 10 м³ при вместимости ковша от 1 до 2 м³. Они предназначены для работы с мелкокусковой и малоабразивной рудой.

Ковшовые погрузочно-транспортные машины типа ПД надежно работают и при крупнокусковой абразивной руде (рис. 2.16, в). Они имеют фронтальный ковш значительной вместимости (обычно порядка 3--5 и даже 10 м³), загрузив который машина в нем и доставляет руду до пункта разгрузки обычно на расстояние примерно 150--300 м. Отечественная машина ПД-8 имеет ковш вместимостью 4 м³. Эти машины могут использоваться и как погрузчики в комплексе с автосамосвалами (если их конструкция предусматривает возможность подъема ковша на уровень загрузки автосамосвала), и как бульдозеры для зачистки почвы камер, подготовки дорожного покрытия, сгребания рудной массы в навал. В ковшах можно также перевозить и материалы, и тяжелые детали горных машин, и оборудование.

Все ковшовые погрузочно-транспортные машины имеют дизельный, а последнее время и электрический привод, скорость их движения 20--40 км/ч.

Бульдозеры с известным приближением могут быть отнесены к погрузочно-транспортным машинам, если они сгребают руду в расположенные поблизости рудоспуски или зачищают почву очистных забоев. Кроме того, бульдозеры используют и на вспомогательных работах по сооружению подземных дорог, а также для сгребания руды в навал при погрузке другими машинами, в том числе экскаваторами. Бульдозеры бывают электрическими и дизельными, на гусеничном или шинном ходу, с дистанционным управлением.

Перечисленные типы самоходных машин достаточно разнообразны и имеют различные условия применения. Выбор сочетания (комплекса) самоходных машин для конкретных условий-- это задача технико-экономического сравнения.

В определенных условиях целесообразно сочетание для погрузки, доставки или транспортирования в единый комплекс и стационарных, и самоходных машин, а именно работа по схеме «вибропитатель--автосамосвал». Эта схема эффективна при разработке мощных месторождений крепких руд, когда кусковатость отбитой руды средняя или высокая (при кондиционном куске 0,6--0,7 м выход негабарита превышает 5 %). Расстояние между доставочными выработками в этой схеме 20--24 м. Расход дизельного топлива -- 0,025--0,040 кг/т, дизельного масла -- 0,02--0,03 кг/т. Средний срок службы шин -- 1300--2000 ч (большие значения -- при бетонном дорожном покрытии).



Рис. 2.17. Поперечное сечение транспортных (а), буродоставочных и вспомогательных (б) выработок при эксплуатации самоходных машин:

1 -- магистраль сжатого воздуха и воды; 2 -- знак «Пешеходная дорожка»; 3 -- подвеска светильников; 4 -- знак «Ограничение скорости»; 5 -- вентиляционная труба; 6 -- подвеска кабелей: 7 -- транспортная машина; « -- канавка: 9 -- тротуар; 10 -- знак «Движение людей запрещено»

При использовании самоходного оборудования приходится увеличивать сечение доставочных выработок до 12--15 и даже 18--20 м², что значительно превышает сечение скреперных выработок.

Правила безопасности предусматривают в транспортных выработках, где производится движение и машин, и пешеходов, зазоры между наиболее выступающей частью машины и стенкой выработки или размещенным в выработке оборудованием. Они должны быть не менее 1,2 м со стороны прохода людей и 0,5 м с противоположной стороны. Ширину прохода для людей можно уменьшить до 1 м, если устраивать специальную пешеходную дорожку (трап) высотой не менее 0,2--0,3 м и шириной 0,8 м или если через каждые 25 м длины выработки для размещения людей делать ниши (углубления в стенке выработки) высотой 1,8 м, шириной 1,2 м и глубиной 0,7 м.

В буровых, доставочных и вспомогательных выработках, где не предусматривается пешее перемещение людей, зазоры с каждой стороны должны быть не менее 0,5 м при скорости движения машины не более 10 км/ч и не менее 0,6 м -- при скорости, превышающей 10 км/ч.

Проезжая часть бывает без покрытия (с планировкой) или с искусственным покрытием, при устройстве которого используются бетон, асфальт, битумоцемент, дробленая порода, щебень и другие материалы. Вид покрытия устанавливается в зависимости от грузоподъемности, скорости движения машин и срока службы выработки.

Угол наклона выработок выбирается с учетом их класса (назначения), типа применяемого оборудования и срока службы. Выбор оптимального угла наклона транспортных выработок имеет большое значение для эффективного использования самоходного оборудования.

Рекомендуемые значения продольного нормального уклона составляют для основных вскрывающих выработок при подъеме груза 6°, при движении порожняка 8°, а для вспомогательных уклонов при перевозке людей, оборудования и материалов-- 8°, при движении машин--10°. Продольный максимальный уклон на отдельных участках может быть на 2° выше перечисленных величин.

Погрузочные заезды для ПТМ бывают одно- и двусторонними (рис. 2.18). По условию размещения машин в заездах расстояние между рядами выпускных отверстий составляет 15--20 м (между осями рядов), а с учетом ширины заездов (обычно 4 м) и минимально допустимого размера целиков между ними (не менее 4--6 м) расстояние между рядами выпускных отверстий в ряду должно быть не менее 8--10 м. Однако надо иметь в виду, что расширение сетки выпускных отверстий при использовании самоходного оборудования сопровождается увеличением ширины отверстия до 4 м (против 1,8--2 м при скреперной доставке), что в известной степени компенсирует ухудшение показателей извлечения руды при выпуске из-за разреженной сетки отверстий.

В настоящее время, наряду с обычным ручным управлением самоходными машинами, все шире начинает использоваться дистанционное управление в пределах видимости. Последнее бывает электрическим через кабель (для электрических ПТМ и для пневматических ПТМ с электропневматическими клапанами), а также с радиоуправлением (для дизельных и электрических ПТМ и бульдозеров).

Рис. 2.18. Схемы днищ блоков с двусторонними (а) и односторонними (б) погрузочными заездами для ПТМ:

1 -- доставочная выработка; 2 --погрузочный заезд; 3 -- целик: 4 -- выпускная траншея; 5 -- рабочая зона машины; 6 -- погрузочно-транспортная машина

При этом выносной пульт управления помещается в доставочной выработке, откуда просматривается место погрузки руды в очистном пространстве (рис. 2.19). Нормальный обзор обеспечивается на расстоянии до 20--30 м, удовлетворительный -- на расстоянии до 50 м. Дистанционно управляют подъездом машины к навалу руды, погрузкой, и возвращением в доставочную выработку. Здесь оператор пересаживается на машину и переходит на ручное управление для дальнейшей доставки руды к рудоспуску. Машины с радиоуправлением имеют более высокую стоимость (на 20--30 %) и меньшую производительность (примерно на 15--20 %), но открывают широкие возможности для применения высокопроизводительных систем разработок в условиях, где без дистанционного управления работать нельзя.

Широкое внедрение на подземных рудниках самоходного оборудования (в том числе доставочного) является в настоящее время одним из важнейших направлений технического прогресса в горнорудной промышленности.

Рис. 2.19. Схемы применения ПТМ с дистанционным управлением:

а -- для сплошной выемки с возможными вывалами или отстающим обрушением непосредственной кровли; б -- для выемки опорных целиков в пологих залежах

Наиболее перспективными при высокопроизводительных системах разработки представляются при длине доставки до 150--300 м ковшовые погрузочно-транспортные машины типа ПД с дизельным или электрическим кабельным приводом, а при длине доставки от 300 до 1000 м и более -- комплексы из ковшовых погрузчиков и дизельных автосамосвалов. При слоевой выемке и доставке по выработке небольшой площади сечения на расстояние до 50--100 м более эффективны легкие бункерные погрузочно-транспортные машины типа ПТ с пневмоприводом.

ДОСТАВКА РУДЫ ПИТАТЕЛЯМИ И КОНВЕЙЕРАМИ

Питатели и конвейеры являются стационарными установками непрерывного действия и находят значительное распространение на подземных рудниках. С их помощью доставляется до 10--12 % общего объема руд цветных металлов, около 10 % (а в перспективе до 25 %) апатитовых руд, около 20 % железных руд.

Питателями принято называть короткие конвейеры длиной до 6--8 м, которые служат для погрузки руды в другие средства механизированной доставки, в рудоспуски или прямо в откаточные вагонетки. Известны питатели вибрационные, плунжерные, скребковые, качающиеся и пластинчатые. Наибольшее распространение на рудниках получили вибрационные питатели. Их применяют при неслеживающихся рудах любой крупности, крепости и абразивности. Вторичное дробление негабарита производят прямо на лотке вибропитателя.

Вибропитатели бывают двух типов: с направленными и ненаправленными колебаниями (рис. 2.20).

Вибропитатели с ненаправленными колебаниями обязательно имеют определенный наклон к горизонту а, в связи с чем под действием вибраций рудная масса, находящаяся на питателе, приобретает свойство текучести и начинает перемещаться по наклонному лотку. Чтобы сам питатель не съезжал под уклон, его закрепляют цепями или канатами. Очевидно, что увеличение угла наклона вибропитателя заметно повышает его производительность. Однако при слишком больших углах наклона остановка питателя (прекращение вибраций) не обеспечивает немедленного прекращения движения потока руды по лотку. Поэтому при погрузке в вагонетки наклон питателя не должен превышать 15--18°, чтобы не происходило пересыпание вагонеток рудой, а при погрузке в рудоспуски наклон питателя не должен быть больше 23--24°, чтобы предотвратить самопроизвольное скатывание крупных кусков руды, которые нужно подвергать вторичному дроблению.

К питателям с ненаправленными колебаниями относятся виброплощадки и виброленты. Виброплощадка (типа «Сибирячка») состоит из наклонной жесткой рамы, которая колеблется под действием укрепленного на ней вибратора.

Рис. 2.20. Схемы вибропитателей с ненаправленными (а) и направленными (б, в) колебаниями:

/ -- вибратор; 2 -- лоток; 3 -- жесткие опоры; 4 -- поддерживающий канат; 5 -- упругие элементы

Рис. 2.20. Схемы вибропитателей с ненаправленными (а) и направленными (б, в) колебаниями:

1 -- вибратор; 2 -- лоток; 3 -- жесткие опоры; 4 -- поддерживающий канат; 5 -- упругие элементы

Вибро-138 лента (ВП-2, ДВП-1) представляет собой металлический лист переменной толщины, который под действием вибраций совершает волнообразные колебания против хода разгрузки. Виброплощадки и виброленты конструктивно очень просты. Затраты на их монтаж сравнительно невелики. Поэтому они широко применяются на целом ряде рудников, когда с одной установки питателя можно выпустить не менее 20--30 тыс. т рудной массы.

Вибропитатель с направленными колебаниями имеет амортизаторы с заданным направлением деформации р и подбрасывает рудную массу в направлении ее перемещения. Лоток его может быть и горизонтальным (см. рис. 2.20, в). Однако эти вибропитатели требуют повышенных затрат на установку и монтаж, которые окупаются только в случаях, если запасы руды, приходящиеся на питатель, превышают 70-- 100 тыс. т.

При донном выпуске вибропитатели грузят руду на скреперную дорожку, в автосамосвал, на конвейер или--прямо в откаточную вагонетку. Устанавливают вибропитатели по двум схемам: с торцовой загрузкой, когда питатель работает под завалом, и с боковой загрузкой, когда руда поступает на питатель самотеком из расположенных по бокам выпускных выработок.

При схеме с торцовой загрузкой вибропитателя (рис. 2.21) для контроля за ходом выпуска, постановки фугасов в выпускных дучках и для взрывного вторичного дробления негабаритных кусков прямо на полотне вибропитателя используется боковая смотровая выработка. Такая выработка необходима, так как ходить вдоль полотна вибропитателя небезопасно, ибо из дучки возможно самопроизвольное скатывание кусков руды. Недостатком этой схемы является отсутствие в месте выпуска и вторичного дробления проточной вентиляции.

При схеме с боковой загрузкой вибропитателя (рис. 2.22) последний не подвергается чрезмерным нагрузкам от веса потока руды, так как не работает под завалом. Руда поступает на питатель с боков и не оказывает особо существенного давления на полотно вибропитателя. Подход к местам установки фугасов и вторичного дробления негабарита производится с обратной стороны питателя из специальной выработки. По этой же выработке производится отвод загрязненного воздуха, так что вентиляция при этой схеме проточная. Однако удельный объем подготовительно-нарезных выработок при этой схеме больше, чем при вышеописанной.

Производительность вибропитателя существенно зависит от выхода негабарита и возможностей последующих средств доставки и транспортирования руды. При небольшом выходе негабарита (до 5--7 %) и погрузке в вагонетки производительность вибропитателей максимальна и колеблется от 600--800 до 1500 т/смену, а при погрузке в глубокие рудоспуски достигает 2000 и даже 3000 т/смену. Трудовые затраты на строительно-монтажные работы на одну установку составляют 40-- 60 чел-смену, затраты на материал для одной погрузочной камеры (бетон, металл, лес) -- от 600 до 1000 руб.



Рис. 2.21. Схема установки вибропитателя с торцовой загрузкой:

1 -- вибропитатели; 2 -- эластичная муфта из конвейерной ленты; 3 -- электродвигатель; 4 -- канат крепления вибропитателя; 5 -- смотровые выработки для вторичного дробления; 6 -- ходки в выработки

При торцовом выпуске вибропитатель обычно применяется в комплексе с конвейером (хотя в принципе возможны и другие комбинации). Например, на Зыряновском свинцовом комбинате вибропитатель с направленными колебаниями ВН-2, находящийся под завалом руды в торце доставочной выработки, загружает секционный виброконвейер ВР-80, который доставляет руду в рудоспуск. После выпуска руды с данного положения вибропитателя производятся демонтаж секции конвейера и перестановка вибропитателя на новую позицию с помощью тягального устройства, оборудованного гидроцилиндром. Производительность такого виброкомплекса при кондиционном куске руды 400--500 мм составляет 350--600 т/смену, а при куске 800--1000 мм может быть по крайней мере удвоена.Конвейеры обычно служат для доставки до рудоспусков руды, поступающей прямо из выпускных отверстий или от других средств механизированной доставки. В первом случае руда на конвейер поступает



Рис. 2.22. Схемы установки вибропитателя с боковой загрузкой:

а -- из выпускных воронок; б -- из выпускных траншей; 1 -- вибропитатель; 2 -- автосамосвал; 3 -- транспортная (доставочная) выработка; 4 -- выработка, из которой производится постановка фугасов для ликвидации зависаний в дучках; 5 -- вентиляционно-подходная выработка; 6 -- дучка; 7 -- выпускная воронка; 8 -- буровая выработка для образования выпускной траншеи самотеком или грузится питателями. Во втором случае конвейер является сборным и устанавливается в горизонтальной аккумулирующей выработке, в которую руда доставляется из нескольких параллельных скреперных ортов (штреков).

Для доставки руды применяют вибрационные, скребковые и пластинчатые конвейеры. Как исключение при комбайновой выемке калийных солей и при механической отбойке других мягких руд для транспорта применяют обычные ленточные конвейеры. Для крупнокусковой руды созданы ленточно-тележечные конвейеры (КЛТ). Тяговым органом в них служит сама лента, а опорами -- тележки, перемещающиеся по рельсам и соединенные между собой бесконечной цепью, фиксирующей их взаимное расположение.

Конвейеры типа КЛТ сложны по конструкции, металлоемки, требуют больших затрат на монтаж и большого сечения выработок (4X3,7 м²), поэтому установка их оправдывается только при очень больших грузопотоках. На базе конвейеров типа КЛТ возможна полная конвейеризация доставки, транспортирования и подъема руды.

Вибрационные конвейеры имеют направленные колебания и состоят из секций длиной по 1,5--2,5 м (аналогично рис. 2.20, б) с индивидуальным или общим приводом. В последнем случае длина конвейера обычно равна 50 м. Применяются эти конвейеры при торцовом или донном выпуске в комплексе с вибропитателями (см. ниже рис. 2.34).

Пластинчатые конвейеры могут применяться в тех же условиях, что и скребковые, но производительность их несколько выше: 500--700 т/смену при работе из-под выпускных отверстий и 1000--1200 т/смену при доставке по аккумулирующим выработкам. Однако пластинчатые конвейеры очень металлоемки и дороги.

Оценивая в целом доставку руды стационарными установками непрерывного действия, следует отметить важное ее преимущество-- высокую производительность, не зависящую от длины доставки. Эти установки легко поддаются автоматизации. Однако они отличаются высокой трудоемкостью монтажных и демонтажных работ. Поэтому использование их окупается только при значительных запасах руды, приходящихся на каждую стационарную установку.

В ходовой части питателей многоразового использования применен роторно-винтовой движитель, имеющий два ротора с правой и левой навивкой винтового гребня. Такой движитель обеспечивает маневренность питателя как при выходе из-под навала горной массы, так и при движении по доставочным выработкам. Он может двигаться и вперед, и вбок, и поворачивается. Самоходный питатель имеет длину 6,6 м и ширину 2 м. Масса его 14 т. Скорость передвижения 0,5 м/мин. Мощность привода рабочего органа 55 кВт, а ходовой части -- 65 кВт. При испытаниях на шахте «Северопесчанская» им было выпущено более 450 тыс. т руды и осуществлено более 70 выходов из завала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Доставка руды -- это перемещение рудной массы от места отбойки до транспортных средств, т. е. в пределах очистного блока (перемещение от очистного блока до ствола шахты или до штольни, а по ней до поверхности земли -- транспортирование руды).

Значение этого технологического процесса очистной выемки очень велико. Доля трудовых и материальных затрат на доставку руды достигает обычно 30--50 % всех затрат на очистную выемку и лишь в редких случаях снижается до 10--15 %.

Классифицируются способы доставки по виду энергии, с помощью которой происходит перемещение рудной массы в процессе очистной выемки

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Жигалов М.Л., Ярунин С.А. Технология, механизация и организация подземных горных работ: Учебник для вузов.- М.: Недра, 1990

2. Агошков М.И., Борисов С.С., Боярский В.А. Разработка рудных и нерудных месторождений. М.: Недр, 1983.

3. Задачник по подземной разработке угольных месторождений /К. Ф. Сапицкий, Д. В. Дорохов, М. П. Зборщик, В. Ф. Андрушко. М., Недра, 1981.

4. Черняк И. Л., Ярунин С. А., Бурчаков Ю. И. Технология и механизация подземной добычи угля. М., Недра, 1981.

Размещено на Allbest.ru