книги из ГПНТБ / Кальницкий Я.Б. Самоходное погрузочное и доставочное оборудование на подземных рудниках

УДК 622.62.619+622:625.7/.8

Кальницкий Я. Б., Филимонов А. Т. Самоход­ ное погрузочное и доставочное оборудование на

па подземных рудниках Советского Союза и за рубежом.

Приведены технические характеристики основ­ ных моделей погрузочных и доставочных машин.

Изложены основы' расчета и рассмотрены во­

вания. Книга может быть полезна преподавате­ лям и студентам горных вузов и техникумов.

Таблиц 37. иллюстраций 108, список лнтературы — 74 назв.

0373—24

ВВЕДЕНИЕ

Одним из наиболее трудоемких процессов при подземных гор­ ных работах является погрузка и доставка взорванной горной мас­ сы. Масштабы подземных работ, которые предстоит выполнить в ближайшие годы, определяют новые, повышенные требования к техническому уровню и экономическим показателям механизиро­ ванной погрузки и доставки, от которых в настоящее время в зна­ чительной мере зависит рост производительности труда на руд­ никах.

Особое значение имеет комплексная механизация трудоемких процессов подземной добычи руд цветных и черных металлов, а также добычи горно-химического сырья на базе использования самоходного горного оборудования.

Основным преимуществом технологии подземных горных работ с применением самоходных машин является повышение произво­ дительности труда и возможность значительного снижения себе­ стоимости добычи руды.

В течение последнего пятилетия качественно изменились кон­ струкции самоходных машин и технология разработки и ведения горных работ. Схемы подготовительно-нарезных работ при всех системах разработки изменены таким образом, чтобы обеспечить свободный доступ в очистные забои самоходным машинам, а так­ же погрузку и транспортирование ими отбиваемой руды до раз­ грузочных пунктов.

С применением самоходных погрузочных и доставочных машин существенно изменилось одно из важнейших технологических звеньев добычи руды: погрузка — доставка— разгрузка. В резуль­ тате уменьшился объем вторичного дробления и подготовительно­ нарезных работ, упростились схемы расположения подготовитель­ ных выработок и сократилось число погрузочно-разгрузочных пунктов.

Эффективность применения нового самоходного оборудования во многом определяется степенью использования его во времени, правильной организацией работ и всемерным сокращением всех видов простоев, а также наиболее высокой механизацией и авто­ матизацией не только основных, но и всех вспомогательных работ по монтажу, ремонту и обслуживанию подземных самоходных машин.

В последнее время в СССР и за рубежом происходит полное обновление всего парка подземного самоходного оборудованиия, особенно погрузочных и доставочных машин. В этой области осу­ ществлено как значительное повышение производительности, ско-

3

Г л а в а I

УСЛОВИЯ И ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ПОДЗЕМНОГО САМОХОДНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОГРУЗКИ

ИДОСТАВКИ РУДЫ

§1. Горнотехнические условия

Уровень механизации подземной погрузки на рудниках раз­ личных горнодобывающих предприятий СССР в настоящее время колеблется от 30 до 70 %• При этом степень механизации погруз­ ки горной массы при проведении горно-подготовительных вырабо­ ток всех видов по основным отраслям горнодобывающей промыш­ ленности составляет 52—60%.

До настоящего времени остаются немеханизированными (или механизированными частично скреперными установками) процес­ сы погрузки и доставки при проведении различных промежуточ­ ных, нарезных и подсечных, а также наклонных выработок. Недо­ статочно решены вопросы механизации погрузки и доставки при проведении геологоразведочных выработок. Более успешно ведутся работы по созданию специальных высокопроизводительных само­ ходных машин для механизации работ в камерах.

Обобщенные данные о распределении горных пород и руд по категориям крепости [1] показывают, что область перспективного применения буровзрывного метода с механизированной погрузкой охватывает около 50% всех случаев проведения выработок по породе в угольной промышленности и до 87—88% в горнорудной промышленности. В этих условиях самоходные погрузочные маши­ ны имеют решающее значение.

Для рудной промышленности характерны горные породы отно­

(85,8%). Таким образом, погрузочные и доставочные машины, соз­ даваемые для горнорудной промышленности и для работы по пу­ стым породам в угольных и сланцевых шахтах, должны . иметь примерно одинаковые параметры.

5

Крупность кусков и удельное соотношение отдельных фракций (гранулометрический состав) горной массы оказывают решающее влияние на параметры погрузочных и транспортных машин. Во всех случаях взрывной отбойки в штабеле имеется до 40—45% мелкого материала (в кусках крупностью менее 50 мм). В сред­ нем Ѵз всего объема породы находится в кусках размером 51— 200 мм (за исключением очистных работ в сланцевых шахтах, где количество такого материала достигает 55%). Выход крупных кусков (более 400—500 мм) сравнительно невелик и изменяется от 5 до 15%. Современные самоходные погрузочные и доставочные машины должны обеспечивать надежную погрузку и транспорти­ рование как мелочи, так и крупнокускового материала.

На работу всех элементов погрузочных и доставочных машин оказывают влияние и другие свойства горных пород. Практика по­ казала, что примерно в 60% случаев подлежащая погрузке горная масса склонна к быстрому слеживанию, в 30% встречаются вязкие породы, а в 45—50% случаев— средне- и высокоабразнвные.

Интенсивное налипание пород на металлические поверхности отмечается на 40% предприятий; более 70% всех выработок при­ ходится проводить в различной степени обводненных породах. Все это обусловливает повышенные требования к надежности и долго­ вечности самоходных погрузочных и транспортных машин.

Для горнорудной промышленности характерно проведение на­ клонных выработок с углами до 25—30°, что позволяет использо­ вать в горизонтальных и в наклонных выработках однотипные по­ грузочные и транспортные машины. В угольной промышленности необходимо создание специальных модификаций машин, рассчи­ танных на работу при углах наклона до 60°.

Вес самоходных машин и опорная площадь их ходовой части должны быть подобраны так, чтобы величина удельного давления на почву не превышала для горнорудных предприятий 1 — 1,5 кгс/см2 и для угольных шахт 0,7—1 кгс/см2.

В значительной степени эффективность работы погрузочных машин зависит от техники и организации смежного транспорта. Для горнорудной и горно-химической промышленности все более широкое применение на проходческих и очистных работах полу­ чают самоходные челноковые вагоны и автосамосвалы.

Конструктивные схемы и параметры современных самоходных погрузочных и транспортных машин должны быть увязаны и пол­ ностью соответствовать характерным условиям их применения, а также наиболее прогрессивным системам подземной разработки месторождений. Особенности систем, в свою очередь, определяются горно-геологическими условиями и главным образом формой зале­ гания, мощностью рудного тела и углом падения залежи.

Основной системой разработки, применяемой при выемке поло­ гих залежей, является камерно-столбовая. Условия применения этой системы разработки определяются устойчивостью руды и вме-

6

щающих пород, обеспечивающих безопасность ведения горных работ и необходимую степень извлечения полезного ископаемого.

Пределы изменения элементов залегания, при которых приме­ няется эта система, достаточно велики. Минимальная мощность составляет 2—2,5 м, максимальная— десятки и даже сотни метров. При камерно-столбовой системе самоходные машины могут бес­ препятственно перемещаться собственным ходом из забоя в забой, при любом расположении и любом количестве камер.

С увеличением угла падения рудных тел возникают затрудне­ ния из-за невозможности свободного перехода машин из забоя в забой. Для уменьшения уклонов почвы камеры располагают или под углом к линии простирания, или по простиранию, а при боль­ шой мощности рудного тела — вкрест простирания. При мощности залежи менее 8 м камеру отрабатывают сплошным забоем, при мощности более 8 м переходят на выемку уступами; для пере­ движения машин из камеры в камеру проходят серии уклонов.

Лучшие самоходные машины способны преодолевать уклон до 30°, поэтому при разработке пологих и слабонаклонных рудных тел со сложной гипсометрией лежачего бока, где при обычной тех­ нологии применяют полевую подготовку, имеется возможность осу­ ществлять рудную подготовку, что позволяет производить очист­ ную выемку сразу вслед за проведением подготовительных выра­ боток и при этом значительно сокращать объемы выработок.

Практика отечественных и зарубежных рудников показывает, что в настоящее время применяют в основном два комплекса са­ моходного оборудования:

буровую установку, погрузочную и транспортную машины; буровую установку и погрузочно-доставочную машину; В зависимости от горно-геологических условий разработки ме­

сторождения и, в первую очередь, устойчивости руд и пород вы­ бирают определенные составы комплексов и типы оборудования.

При устойчивых породах и рудах и больших размерах очист­ ного пространства применяют экскаваторы (или мощные ковшовые погрузчики) и автосамосвалы.

Врудах средней устойчивости при небольшой выемочной мощ­ ности (3—4 м) в камерах, недоступных для экскаваторов, приме­ няют погрузочные машины в комплексе с самоходными вагонами

итранспортными машинами с телескопическим кузовом или по- грузочн'о-доставочные машины.

Внастоящее время за рубежом широко применяют погрузочнодоставочные машины и при отработке крутопадающих рудных тел, простирающихся на большую глубину. \

Разнообразие горнотехнических условий залегания руд обу­

словливает большое количество применяемых систем разработки и их вариантов. Самоходные машины для погрузки и транспорти­ рования горной массы ранее применяли в основном при разработ­ ке системами с открытым забоем. В настоящее время их широко используют при системах разработки с открытым очистным про­

7

странством, с закладкой, а также при системах подэтажного и этажного обрушения, с магазинированием отбитой руды.

При подготовке блоков разработаны и применяются новые конструкции днищ с погрузочными камерами и штреками (орта­ ми). Особенностью таких днищ является выпуск руды на подошву выработок. При боковом выпуске руды кроме штреков и ортов проходят ниши, дучки с воронками или траншеи с выпускными окнами.

При торцовом выпуске проходят только штреки или орты, ко­ торые служат одновременно для выпуска, погрузки и доставки руды. Подэтажные орты и штреки, в которые производят выпуск, погрузку и доставку руды, имеют ширину 2—5 м и высоту 2,2— 4 м; расстояние между ними составляет 5,5—12 м. Высокая ско­ рость отработки забоев позволяет еще больше увеличить размер выработок. Простота и устойчивость днища, небольшой объем на­ резных работ и безопасность позволяют получить наибольший эффект от торцового выпуска при применении на очистных рабо­ тах высокопроизводительного самоходного бурового и погрузочнодоставочного оборудования.

Торцовый выпуск руды применяют при многих системах разра­ ботки: подэтажного обрушения, этажно-камерной, этажного магазинирования, подэтажного магазиннрования и др. Днище с торцо­ вым выпуском является универсальным и применяется при разра­ ботке рудных тел мощностью от 2—3 до 200 м с углом падения от 0 до 90°, в рудах с самыми различными физико-механическими ха­

рудниках черной и цветной металлургии систем разработки с по­ грузочными выработками. Днища с погрузочными выработками можно применять на рудниках Криворожского бассейна, в Горной Шории, Тырныаузском, Зыряновском, Алтын-Топканском, Лениногорском и других горных комбинатах.

Начинают широко применять самоходное оборудование на руд­ никах цветной металлургии при выемке залежей системами с за­ кладкой выработанного пространства, которые в последнее время значительно усовершенствованы. Использование твердеющей за­ кладки снизило трудоемкость добычи руды, а применение погру- зочно-доставочных машин позволило значительно механизировать процесс закладки. Применение на бурении, погрузке и доставке мощных самоходных дизельных машин вывело систему разработки горизонтальными слоями с закладкой в число наиболее произво­ дительных.

8

На многих подземных рудниках имеются отдельные залежи и целые участки, которые могут отрабатываться подобными систе­ мами с применением самоходных горных погрузочных и тран­ спортных машин. Это, в первую очередь, горные предприятия Но­ рильского горно-металлургического комбината, рудники Иртыш­ ского, Текелийского, Алмалыкского и Гайского комбинатов. На многих рудниках таких полиметаллических месторождений, какХрустальненское, Тасеевское, Кочкарское, Иультинское, Дарасунское и др., имеющих участки сближенных и взаимно пересекаю­ щихся жил, образующих сплошную рудную зону, также могут быть эффективно использованы системы горизонтальных слоев с закладкой и самоходная погрузочно-доставочная техника.

Удельный вес различных систем разработки рудных месторож­ дений в СССР и передовых зарубежных странах приведен в табл. 1 (в %).

Таблица 1

Как видно из таблицы, наибольшее распространение в СССР и за рубежом получили системы разработки с обрушением и откры­ тым выработанным пространством: подэтажные штреки, камерно­ столбовая и этажно-камерная. В последние годы, особенно в Япо­ нии и Канаде, все большее распространение получают системы разработки с закладкой выработанного пространства.

Наибольшее распространение в СССР, Швеции и США, пока сохраняет система разработки с обрушением. Однако с увеличе­ нием потерь и разубоживания все более актуальной становится проблема повышения полноты извлечения качественных руд, по­ этому будет увеличиваться удельный вес систем с твердеющей за­ кладкой и применением самоходного оборудования на основных и вспомогательных процессах.

Исходя из анализа систем разработки рудных месторождений с точки зрения технологии выпуска и доставки руды и конструк­ ции днища НИПИГормаш предложил условную классификацию горнотехнических условий применения погрузочных и погрузочнодоставочных машин (табл. 2).

Ежегодно на отечественных горнорудных предприятиях прохо­ дят более 1200 км подземных выработок, из которых значительную

9'