V.6.4. Пневматическая закладка

Пневматическая закладочная установка состоит из закладочной машины и закладочного трубопровода. Закладочные материалы с помощью пневматических закладочных машин вводятся в струю сжатого воздуха, движущегося в трубопроводе со значительной скоростью. Перемещаясь в трубопроводе, куски породы приобре­тают большую скорость вылета (30—40 м/с при размере кусков 30 мм), что обусловливает сравнительно высокую плотность закла­дочного массива.

Технологическая схема пневмозакладочных работ включает в себя следующие производственные процессы: добычу пустых пород для закладки, подготовку закладочного материала (дробление, грохочение и шихтовка), транспортирование закладочного материала до закладочной машины, пневмотранспортирование и возведение закладочного массива.

При пневматической закладке возможны различные схемы ра­боты:

закладочная машина может располагаться на поверхности или под породоспускными устройствами и иметь трубопровод значитель­ной протяженности; в этом случае машина,имеет большой срок службы;

закладочная машина может располагаться вблизи очистных забоев и иметь сравнительно короткие трубопроводы; срок работы машины из одного положения небольшой;

машина может располагаться вблизи очистного забоя или не" посредственно в нем и передвигаться по мере возведения закладоч­ного массива. Такие установки соответственно называются стацио­нарными, полустационарными и передвижными.

Стационарные и полустационар­ные установки применяют в усло­виях сложной гипсометрии выра­боток и большой загруженности общешахтного транспорта.

В настоящее время наибольшее распространение получили пневмо-закладочные машины камерного (од­нокамерные и двухкамерные) и ба­рабанного типов. В камерную пнев-мозакладочную машину (рис. V. 19) закладочный материал подается через приемную воронку 1, откуда червз^ периодически открывающийся кла­пан 2 поступает в верхнюю камеру 3. Затем закладочный материал через воронку и клапан 4 перепускается в нижнюю камеру 5. Так как кла­паны 2 и 4 сблокированы, то они открываются по очереди. В нижней камере постоянно поддерживается давление воздуха 3—4 кгс/см2. За­кладочный материал равномерно по­дается к горловине 6 с помощью дозирующего устройства 7. Упра­вление механизмами и движением клапанов 2 та 4 осуществляется ав­томатически с помощью распредели­тельного устройства и пневматиче­ских цилиндров 8.

При барабанной пневмозакладоч-ной машине (рис. V.20) закладочный материал поступает в приемную во­ронку, попадает в ячейки дозиру­ющего колеса барабана 1 и подается в смесительную камеру 2. Эта камера с одной стороны соединена с трубопроводом сжатого воздуха, а с другой — с закладочным трубопроводом. Струя воздуха захватывает закладочный материал и увлекает его в трубопровод.

В табл. V.3 приведены технические характеристики машин ДЗМ-2 (двухкамерная) и ПЗБ (барабанная).

Однокамерные закладочные машины применяют в стационарных установках; они обычно обслуживают несколько забоев. Обычно установку размещают под бункером емкостью 150 м3 и более. Произ­водительность машины достигает 110 м3/ч при удельном расходе воздуха 80—100 м3 на 1 м3 породы. Длина пневмотранспортирования

Рис. V.20. Схема барабанной пневмозакладочной машины

Таблица V.3

Показатели	ДЗМ-2	ПЗБ
Производительность, м3/ч Дальность транспортирования закладоч­ного материала по трубам, м Диаметр закладочного трубопровода, мм Максимальное давление воздуха, посту­пающего в машину, кгс/см2 Основные размеры, мм: высота ширина длина Масса, т	120 1500 175—200 5 2060 1224 2340 3,7	160 400 175—200 4 1520 1260 3080 4,9

достигает 1100м. Удельный расход воздуха • 100—120м3 на 1м3 породы.

Машины барабанного типа применяют при простых трассах трубо­провода. Производительность этих машин от 25 до 160 м3/ч. Сред­няя длина транспортирования по трубам составляет 400 м.

Трубопроводы для пневмотранспортирования закладочного ма­териала собирают из отрезков стальных труб длиной 2—6 м с тол­щиной стенок 8—10 мм. Диаметр трубопроводов принимают в 2,5— 3 раза больше максимального размера кусков (150—250 мм).

Производительность пневмотранспортирования может быть уве­личена путем увеличения диаметра трубопровода, однако при этом повышается расход сжатого воздуха. Установлено, что при произ­водительности закладочной машины до 60—70 мэ/ч следует применять трубы диаметром 150 мм; при производительности 70—125 м3/ч — диаметром 175 мм; 125—150 м3/ч — диаметром 200 мм; более 150 м3/ч — 225 мм.

Производительность пневмозакладочной установки выбирается с учетом технологии и механизации работ в очистном забое (мето­дика Донгипроуглемаша).

При выполнении закладочных работ в отдельную смену за отве­денное время производительность пневмозакладочной установки определяется по формуле

О _ Lmydb3nnZ3kp о. ,у лп\

^пз. у- TJ*.** М/Ч' (*-*>

где L — длина очистного забоя, м;

т — вынимаемая мощность пласта, м; у — объемная масса угля, т/м3; d — коэффициент извлечения угля, d •— 0,42-^-0,97; 63 — шаг закладки, м;

геп — число породных полос, выкладываемых в забое за сутки; Z3 — удельный расход закладочного материала, м3/т угля, Z3 = 0,7 -^0,85;

kp — коэффициент, учитывающий резерв производительности.

нневмозакладочной установки (для камерных пневмоза-

кладочных машин при расчете параметров на максимальную

длину транспортирования kp = 1, для барабанных kp =

= 1,1 -1,3);

T3 — время, выделяемое на закладку выработанного простран­ства в течение суток;

&м. з — коэффициент машинного времени пневмозакладочной уста­новки;

/г„ — коэффициент, учитывающий качество закладочного мате­риала (для условий Донецкого бассейна принимается равным 0,8—1).

При совмещении работ по выемке и закладке скорость возведения закладочного массива должна быть не меньше скорости движения комбайна. G учетом того, что последняя ограничивается сопротивля­емостью угля резанию и газовыделением в призабойное простран­ство

(V.13) или

(V.14)

гДе Q3 — производительность комбайна, т/мин;

&м. в — коэффициент машинного времени комбайна; г — полезный захват комбайна, м;

VB — скорость движения воздуха по лаве, допускаемая Пра­вилами безопасности, м/с; Sj, — площадь сечения пространства лавы, свободного для

прохода воздуха, м2;

du — допустимое содержание метана в исходящей струе лавы; q — относительная метанообильность призабойного простран­ства лавы, м3/т.

Значения kM 3 принимаются: при разборном трубопроводе и де­ревянной крепи в забое 0,2—0,75; при разборном трубопроводе и металлической индивидуальной крепи 0,2—0,4.

В соответствии с установленной необходимой производитель­ностью закладочной установки и максимальной длиной транспорти­рования закладочного материала подбирается гшевмозакладочная машина и выбирается место ее установки.

Закладочные работы в забое начинают с подготовки выработан­ного пространства к закладке узкими полосами (1,5—2м). Вначале сооружают временную обшивку и частично извлекают крепь. Дере­вянную крепь полностью не извлекают.

Вдоль^лавы, примерно посередине закладываемой полосы, про­кладывают пневмозакладочный трубопровод. Конец его распола­гают на расстоянии 3—5 м от закладочного массива. Закладочный материал первоначально направляют к почве. По мере возведения

Рис. V.22. Пневматическая закладка в -лаве:

« — с применением резиновой перегородки; б — с отшивкой из воздушных подушек

полосы став труб укорачивают, снятые звенья труб укладывают на новой дороге и монтируют новый пневмозакладочный трубопро­вод (рис. V.21).

При металлической призабойной крепи ее перед извлечением заменяют деревянной.

Для обеспечения безопасности работ и уменьшения запылен­ности воздуха рабочее пространство отделяют от закладываемого

Рис. V.23. Пневматическая закладка в лавах с меха­низированными комплексами:

а — на наклонных пластах; б — на крутых пластах; 1 — огра­ждение; 2 — трубопровод; 3,4 — консоли и опоры крепи; S — выемочная машина

перегородками. Для этого применяют деревянные или металлические щиты с рифленой поверхностью. Наиболее эффективной является резиновая перегородка 1 (рис. V.22, а), которая перемещается лебедкой 2. Рама этой перегородки изготовляется из труб диамет­ром 50 мм и устанавливается под углом 60° к почве; на раме натянут резиновый мат.

На крутых пластах в качестве отшивки применяют иногда воз­душные подушки (рис.У.22, в). Давление воздуха в них 0,5 кгс/см2. По мере извлечения стоек подушки передвигают вперед. Они соеди­нены между собой цепью 2 или канатом. Стыки между подушками заполняют кусками резины 3.

Уменьшение трудоемкости закладочных работ достигается при­менением трубопроводов с боковым выносом закладочного материала. Для этого применяют специальные отклоняющие стрелочные или поворотные колена. В этом случае трубопроводный став располагается у почвы пласта на специальных лыжах-опорах и передвигается к забою с помощью домкратов, соединенных с конвейером. Отшивка закладочного массива не производится.

В лавах с механизированными комплексами применяется фрон­тальный выпуск закладочного материала по мере передвижения крепи (рис. V.23). Закладочный трубопровод передвигается без разборки вместе с крепью. Шаг подтягивания трубопровода равен шагу пере­движки крепи.

Пневматическая закладка может применяться для закладки по­роды в бутовые полосы при проведении выработок вслед за лавой с подрывкой пород почвы и кровли.

Для этого используется дробильно-закладочный комплекс «Ти-тан-1». Комплекс состоит из дробильно-закладочной машины «Ти-тан-1», воздуходувки BIl-70, закладочного трубопровода, передвиж­ного распределительного пункта, породопогрузочной машины (ППМ-4П или 1ПНБ-2, 2ПНБ-2) и ленточного перегружателя.

Область применения комплекса — штреки с площадью сечения 7—15 м2 в свету, проводимые в породах с коэффициентом крепости до 8 по шкале M. M. Протодьяконова при мощности пласта до 1,5 м и угле наклона при выкладке бутовой полосы по падению до 25е, а по восстанию до 6°.

Техническая характеристика комплекса «Титан-1»

Производительность по разрыхленной породе, м3/ч . . 20—60 Дальность транспортирования материала по трубопро­воду, м....................... До 75

Число обслуживающих рабочих ............ 5

Максимальные размеры кусков после дробления, мм . . 70 Размеры дробильно-закладочной машины, мм:

длина ....................... 5500

ширина ..... ................. 1255

высота....................... 2000—

2200

Масса машины, кг................... 15000

Размеры воздуходувки ВП-70, мм:

длина ....................... 2900

ширина ...................... 1200

высота....................... 1745

Масса воздуходувки, кг................ 4000

Диаметр закладочного трубопровода, мм ....... 168

Комплекс применяется при работе очистного забоя с индиви­дуальной крепью. На участке очистного забоя, позади которого выкладывается бутовая полоса, крепь деревянная. Ширина закла­дываемой породой полосы — до 35 м (рис. V.24).

Работает комплекс «Титан-1» следующим образом. Взорванная при проведении выработок порода грузится породопогрузочной машиной 1 в приемный бункер 2 дробильно-закладочной машины 5. Измельченная порода подается в закладочное устройство 4, а затем

порциями по 0,015 м3 — в поток сжатого воздуха, поступающего от воздуходувки 5, и по закладочному трубопроводу 6 попадает в выра­ботанное пространство. Закладка ведется полосами шириной 2,4 м. В качестве ограждения применяется металлическая сетка с ячей­ками 5x5 мм, которая прибивается к стойкам крепи.

Для формирования породной полосы на конце трубопровода установлен шарнирный отклоняющий патрубок. По мере заполнения

огражденного пространства трубопровод укорачивают на одну линейную секцию.

Хрояометражными наблюдениями установлено, что время выпол­нения закладочных работ составляет около 23% общего времени проходческого цикла.

[^ЩПлотность породной полосы при закладке сухим материалом составляла 0,74 и при влажном 0,77 от плотности породы в массиве.

Применение пневматической закладки при выкладке бутовых полос вслед за подвиганием очистного забоя дает возможность пол­ностью механизировать этот процесс и значительно сократить чис­ленность проходческих бригад.

При пневматической закладке трудоемкость работ по укладке породы в выработанное пространство составляет 44 чел.-смены на 1000 т добычи.

Затраты на возведение 1 м3 закладочного массива (без стоимости закладочных материалов) пневматическим способом по отдельным элементам составляют, %: зарплата рабочим — 36; приготовление и доставка закладочных материалов — 20; сжатый воздух — 20; материалы (трубы, лес) — 14; амортизация оборудования и др. —10.

Рис. V.24. Технологическая схема закладочных работ

Пневматическая закладка может применяться в различных горно-геологических условиях и при разных системах разработки.

Достоинства пневматической закладки: простота возведения за­кладочного массива, сравнительно высокая плотность закладочного массива (усадка 20—30%), возможность возведения закладочного массива почти под кровлю выработанного пространства, благоприят­ные условия для комплексной механизации и автоматизации работ.

Основные недостатки пневматической закладки: значительное пылеобразование, высокие капитальные затраты на закладочное и силовое оборудование, высокий расход сжатого воздуха, повышен­ные требования к закладочному материалу, быстрый износ трубо­проводов.