книги из ГПНТБ / Хартович, Ю. И. Вибрационный выпуск руды

Многообразие горно-геологических условий,, присущее Риддер-Сокольному месторождению, предполагает с целью совершенствования технологии выпуска и доставки руды на основе применения вибрационной техники возможное ис­ пользование следующих схем:

А. Торцовый выпуск: 1) вариант со структурой «вибро­ питатель — виброконвейер — транспорт» (рис. 9); 2) вари­ ант со структурой «вибропитатель — виброконвейер — виб­ рогрохот — рудоспуск — вибропитатель — транспорт»

(рис. 10).

Б. Площадной выпуск: 1) вариант со структурой «виб­ ропитатель— транспорт» (рис. 11); 2) вариант со структу­ рой «вибропитатель — конвейер — виброгрохот — рудо­ спуск— вибропитатель — транспорт» (рис. 12); 3) вариант

5

Рнс. 12. Технологическая схема площадного вы­ пуска и доставки руды со структурой «вибропнтатель (1) — конвейер (2) — виброгрохот (3) —

рудоспуск (4) — вибропитатель (5) — транспорт

(б)».

со структурой «вибропитатель — самоходный вагон — виб­ рогрохот — рудоспуск — вибропитатель — транспорт»

(рис. 13).

В схемах с торцовым выпуском руды в качестве вибро­ питателей используются механизмы ВП-П конструкции ВНИИЦветмета или ВПН-2 (конструкции НИПИГОРМАШа),

СО АН СССР), а на доставке — безрамный ленточный кон­ вейер (конструкции ИГД АН КазССР и ЛПК) или пластин­ чатые конвейеры, а также самоходные вагоны.

А — 1. Вариант схемы с торцовым выпуском руды со структурой «вибропитатель — виброконвейер — транспорт

30

(бункер — поезд)» может употребляться для отработки кру­ топадающих рудных тел (а=70—90°) со средней мощностью 5— 10 м, выклинивающихся на уровне откаточного гори­ зонта и расположенных между откаточными выработками..

Рис. 13. Технологическая схема выпуска и дос­ тавки руды со структурой «вибропитатель (1)— самоходный вагон (2)— виброгрохот (3) — ру­ доспуск (4)— вибропитатель (5)— транспорт (6)».

А — 2. Вариант схемы торцового выпуска со структурой: «вибропитатель — виброконвейер — виброгрохот — рудо­ спуск— вибропитатель — транспорт» рекомендуется при: разработке крутопадающих рудных тел со средней мощно­ стью 5— 10 м, расположенных выше выработок откаточных горизонтов.

Достоинствами этих вариантов являются малый объем подготовительно-нарезных работ, высокая производитель­ ность труда на выпуске и доставке, возможность создания циклично-поточной технологии выпуска и доставки.

К недостаткам относятся чередование отбойки руды с выпуском и доставкой, необходимость применения в ком­ плексе с вибропитателем только секционного конвейера, нестационарное положение оборудования и необходимость . наличия специальных механизмов для передвижения виб­ ропитателя из-под завала, высокая трудоемкость монтажа оборудования вследствие большого веса применяемых меха­ низмов, трудность проветривания тупиковой доставочной

меняется при разработке горизонтальных и крутопадающих рудных тел мощностью 10 ж и более при их расположении на уровне откаточного горизонта.

Достоинствами этого варианта являются низкий объем подготовительно-нарезных выработок, высокая производи­ тельность труда рабочего на выпуске, удовлетворительное проветривание рабочих мест, отсутствие промежуточного

31’

средства механизации между вибропитателем и транспор­ том.

Этот вариант, по предложению ИГД АН КазССР, в 1965 г. прошел испытания на шахте «Скиповая» (ныне руд­ ник Риддерский). Подготовка опытной панели осуществле­ на откаточным ортом и тремя выпускными окнами, в ко­ торых были уложены виброустановки типа ВДПУ-5Т [30].

Б — 2. Вариант схемы со структурой «вибропитатель ■—• конвейер — виброгрохот — рудоспуск — вибропитатель — транспорт» рекомендуется к применению при разработке мощных рудных тел с углом падения 0°— (25— 30°), а также больше 60°, имеющих длину по простиранию 50 ж и более.

В последние годы на рудниках Советского Союза как средство забойной доставки руды при системах разработки с выпуском через днища испытывались конвейеры различ­ ной конструкции — цепные, пластинчатые, вибрационные. Применение ленточных конвейеров для забойной доставки ограничено рядом трудностей. При транспортировании тя­ желых абразивных руд лента и линейные роликоопоры ленточных конвейеров испытывают динамические (ударные) нагрузки, в особенности на погрузочных пунктах. В резуль­ тате срок службы ленты и роликоопор резко сокращается [41]. Другой причиной, сдерживающей использование ленточных конвейеров, является сложность получения при массовой отбойке оптимальной кусковатости руды.

При массовой отбойке руды на рудниках Риддер-Соколь- ного месторождения во взорванной массе имеется 75—80% материала крупностью менее 400 мм. Исследованиями, про­ веденными ИГД МЧМ СССР, установлено, что такой мате­ риал пригоден для транспортирования ленточными конвей­ ерами без дополнительного механического дробления [42]- Опыт эксплуатации ленточных конвейеров на отечествен­ ных и зарубежных рудниках показывает, что при транспор­ тировании горной массы, содержащей крупные куски, лента быстро выходит из строя из-за действия на нее значитель­ ных динамических нагрузок. Наиболее опасным местом у конвейера, с этой точки зрения, является пункт загрузки.

Для успешной работы конвейера необходимо обеспе­ чить оптимальные условия погрузки руды на конвейерную ленту. Руда на конвейер должна подаваться с равномерной’ скоростью, по величине равной или меньшей скорости дви­ жения ленты. Чтобы устранить перемещение руды в направ­ лении, поперечном движению ленты, нужно максимально приближать разгрузочный конец питателя к поверхности грузонесущего органа конвейера. Кроме этого, требуется разде­

32

лить слой груза так, чтобы крупные «уски поступали не­ посредственно не на ленту, а на подстилающую подушку из мелких частиц. В этом случае энергия удара падающего куска частично гасится за счет упругих свойств мелкой фракции материала и способности частиц подсыпки к вза­ имному перемещению, а также расходуется на разруше­ ние их хрупких граней. С увеличением слоя подсыпки наблюдается снижение ударной нагрузки падающего куска в результате уменьшения пути его падения до поверхности подсыпки [43].

Одним из методов разделения потока по фракциям явля­ ется использование вибрационных питателей. Практика применения виброустановок и лабораторные исследования вибровыпуска показывают, что непосредственно по вибро­ площадке перемещаются мелкие куски, а на них крупные. Подбором частоты колебаний виброплощадки устанавлива­

вейер состоит из приводной и натяжной станций, двух ка­ натов, натянутых через козлы и подвешенных к кровле вы­ работки. Они образуют несущую конструкцию для роликоопор конвейера (рис. 14). Необходимое натяжение канатов обеспечивается с помощью стяжных муфт, которые одним концом крепятся к анкерным болтам, а другим — к канату. Чтобы предотвратить провисание канатов при большой дли­ не конвейера, их через 4-—-5 м подвешивают цепями к анкерным болтам, закрепленным в кровле выработки. Роликоопоры рабочей ветви собирают в гирлянды, которые подвешивают через 0,6 м крючьями к несущим канатам. Поддерживающими роликоопорами служат ролики ДРП, подвешиваемые на цепях на расстоянии 3 м друг от друга.

В местах погрузки руды на конвейер для смягчения ударных нагрузок предусматривается также подвеска роликоопор рабочей ветви через 0,3 м, а ролики футеруются ре­ зиновыми кольцами. Чтобы устранить значительный прогиб

скорость ленты — 1 м/сек, мощность электродвигателя — 10 кет, производительность — 400— 600 т/час.

Основными достоинствами конвейера я е л я ю т с я значи­ тельное снижение металлоемкости конструкции (на 30—

40% по сравнению с ленточными конвейерами на жестком ставе), уменьшение динамических нагрузок на ролики и ленту как в местах погрузки, так и на линейных секциях, возможность замены подвесной роликоопоры без остановки конвейера. Кроме этого, конвейер почти не требует нивели­ рования почвы выработки.

Недостатки конструкции следующие: при переходе гру­ за через роликоопоры увеличивается коэффициент сопро­ тивления движению вследствие дополнительного деформи­ рования ленты; в случае неравномерной продольной загруз­ ки ленты может быть нарушена плавность ее движения.

Первый из недостатков может быть устранен соответст­ вующим выбором конструктивных параметров конвейера, а второй — обеспечением благоприятных условий погрузки руды на ленту в результате применения вибрационных пи­ тателей.

Достоинствами рассматриваемой схемы выпуска и до­ ставки руды являются повышение производительности тру­ да на выпуске и доставке до 1000 т/смену и более; наличие аккумулирующей емкости, что способствует повышению коэффициента использования оборудования; простота конструкций и стационарное положение оборудования в течение всего периода выпуска руды; возможность создания

мощных рудных тел с любым углом падения и небольшой длиной по простиранию (менее 50 м).

Организация работ по этой схеме такова, что один са­ моходный вагон работает в одной доставочной выработке по принципу челнока и обслуживает все вибропитатели.

Достоинствами схемы являются высокая производитель­ ность труда на выпуске и доставке, превышающая произво­ дительность скреперной доставки в 3— 4 раза, наличие аккумулирующей емкости, способствующей повышению ко­ эффициента использования оборудования, а также возмож­ ность использования самоходных вагонов как средства до­ ставки породы при проведении горных выработок.

К недостаткам схемы относятся несколько повышенный объем подготовительных работ, обусловленный необходимо­ стью проведения дополнительных выработок для переме­ щения самоходного вагона в выработки доставки, а также увеличение сечения доставочных выработок и ухудшение условий проветривания в случае использования оборудова­ ния с дизельным приводом.

35

Г л а в а 3

МЕТОДИКА СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ВЫПУСКА И ДОСТАВКИ РУДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВИБРАЦИОННЫХ МАШИН И КОНВЕЙЕРОВ

Технический прогресс неизбежно влечет за собой широ­ кое распространение сложных агрегатов и машин, интенси­ фикацию всех производственных процессов. Технический уровень сегодняшнего дня обеспечивает возможность созда­ ния поточного комплексного механизированного процесса на выпуске и доставке руды [5, 16, 23, 25, 26, 27, 45 и др.].

При комплексной механизации процесса (производства) необходимо, с одной стороны, увязать отдельные звенья (цепочки) по производительности, с другой — обеспечить вы­ сокую надежность как отдельных механизмов, так и всей механизированной системы в целом. Это означает, что горное оборудование должно работать бесперебойно в тече­ ние заранее установленного срока. Кроме этого, следует исключить возможность преждевременного выхода из строя отдельных звеньев (цепочек) механизированной линии (си­ стемы).

В общем случае под надежностью [46] понимается свой­ ство технического устройства выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки.

Из-за недостаточной надежности и малого срока службы многих горных машин и оборудования расходуются боль­ шие материальные средства на изготовление повышенного количества запчастей и проведение частых ремонтов. На­ пример, затраты только на капитальный ремонт основного горно-шахтного оборудования превышают 400 млн. руб. в год по стране, что составляет 50% первоначальной стоимо­ сти этого оборудования [47].

37

Кроме того, высокая конструктивная надежность гор­ ных машин снижается при неправильной эксплуатации, т. е. при недоучете ряда эксплуатационных параметров, что приводит также к снижению технико-экономических пока­ зателей, зависящих от них.

Простои в технологической схеме выпуска и доставки руды обусловливаются авариями машин и механизмов и технологическими причинами — отбойкой руды, вторичным дроблением, монтажом секционных виброконвейеров и т. п.

Зная показатели надежности технологической схемы вы­ пуска и доставки в зависимости от технологических условий, а также надежность самих машин и механизмов, можно будет оценить надежность схемы в целом.

Под надежностью технологической схемы выпуска и доставки следует понимать способность схемы выполнять функции выпуска, доставки и погрузки с сохранением сво­ их эксплуатационных показателей в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой на­ работки.

Разделяя процесс выпуска и доставки руды, можно выде­ лить следующие звенья: выпуска (ЗВ), доставки (ЗД), по­ грузки (ЗП), выпуска и погрузки (ЗВП), доставки и погруз­ ки (ЗДП), переработки и разделения (ЗПР), транспорта (ЗТ). Эти звенья состоят из одной или нескольких взаимодейству­ ющих машин.

По аналогии со способами взаимодействия между от­ дельными звеньями технологических комплексов на карь­ ерах [48] способы взаимодействия между звеньями схемы выпуска и доставки могут быть следующие:

1.Непосредственный, когда существует жесткая зависи­ мость между смежными звеньями схемы, например, взаи­ модействие вибропитателя (ЗВ) с конвейером (ЗД).

2.Взаимодействие через промежуточный склад. При этом способе отсутствует непосредственная зависимость меж­ ду смежными звеньями схемы, вследствие чего они могут работать определенное время самостоятельно без сниже­ ния производительности. Такое взаимодействие наблю­

дается при разгрузке конвейера (ЗД) в рудоспуск и ра­ боте питателя на погрузке руды в вагоны (ЗП) из рудо­ спуска.

3. Взаимодействие как процесс обслуживания. Этот спо­ соб аналогичен непосредственному способу взаимодействия, однако принципиально отличается от него тем, что процесс взаимодействия прерывен и имеет характер обслуживания требований, поступающих через некоторые промежутки времени. Примером может служить взаимодействие звень-

38

■ев погрузки и звена транспорта, а также звена доставки и погрузки и звена транспорта.

Анализ различных способов взаимодействия звеньев имеет первостепенное значение при оценке эффективности технологической схемы. Поэтому структуру схемы необхо­ димо рассматривать как сочетание различных способов взаимодействия звеньев. Надежность технологической схе­ мы выпуска и доставки руды следует оценивать рядом ос­ новных критериев: Т — наработка на отказ; Т в— время вос­

ни t [49].

Рассмотрим эти критерии для каждой технологической схемы, соблюдая следующие условия: площади панелей для каждой схемы равны, длина их 50 м и ширина 10 м, отказы по причине звена транспорта отсутствуют, выход негабарита при сравниваемых схемах одинаков.

Поскольку в технологических схемах с торцовым и пло­ щадным выпуском руды на одну и ту же площадь прихо­ дится различное количество цепочек, то для сравнительной оценки их функционирования можно использовать коэффи­ циент технической эффективности [48] :

W(t)

Е =

где Wmax(£)=Qmax't— максимальный объем производства за

схемы;

W(t)— размерная совокупность объема про­ изводства за время t

Зная математическое ожидание коэффициента техниче­

ской эффективности Е, можно определить среднюю ожидае­ мую производительность схемы

Надежность технологических схем выпуска и доставки руды без взаимодействия звеньев через промежуточный склад

Схема с торцовым выпуском руды (см. рис. 9) имеет та­ кую структуру: звено выпуска — звено доставки и погруз­ ки — звено транспорта. Способ взаимодействия ЗВ и ЗДП—

39