книги из ГПНТБ / Иванов, В. А. Интенсификация производства на горнорудных предприятиях

Рис. 7. П о гр у зо ч н ая м а ш и н а с в е р т и к а л ь н ы м и н а г р е б а ю щ и м и л а п а м и

приводимыми в действие гидравлическими цилиндрами. Круп­ нокусковая руда нагребается на одноцепной скребковый кон­ вейер, разгрузочный конец которого регулируется по высоте и поворачивается от оси в обе стороны на 30°. Машина применя­ ется в забоях сечением 4 м2, а также в выработках шириной по почве до 3,8 м. Производительность машины 2 м3/мин. В комп­ лексе с ней могут работать бункерные самоходные вагонетки емкостью до 11,5 м3.

Погрузочные машины с нагребающими .лапами ПНБ-Зк, вы­ пускаемые отечественными заводами, в зависимости от кусковатости породы имеют производительность от 125 до 160—170 м3/ч и могут применяться в очистных забоях.

Для внедрения высокопроизводительных п.д.м. и других аг­ регатов на мягких рудах типа криворожских необходимы нарез­ ные выработки большого сечения. Если освоить проведение и крепление подэтажных выработок шириной до 5 м, то погрузоч­ ная машина большой мощности может обеспечить нагрузку на забой до 1500 т/смену. Выработки шириной до 5 м, проведенные по мягким рудам, можно поддерживать комбинированной рам­ но-штанговой крепью.

При торцовом выпуске руды, когда образуется незакреплен­ ное призабойное пространство, целесообразно применять ковшо­ вые машины, оборудованные электропневматической, весьма простой по устройству системой дистанционного управления. В системе, разработанной в Швеции, используется для управления постоянный ток напряжением 12 В, подаваемый генератором, который установлен на боковой плите поворотной части маши­ ны. Генератор, как и сама машина, работает на сжатом воздухе. Дистанционное управление повышает технику безопасности в

90

производительны. Их применению способствуют наличие отхо­ дов обогатительных фабрик, используемых в качестве материа­ ла для гидравлической закладки, совершенствование техноло­ гии н техники закладки. Эти системы применяются на руднике нм. Ильича в Криворожском бассейне и на Запорожском желе­ зорудном комбинате № 1 (ЗЖРК-1). ЗЖРК — первое в мире

.предприятие, на котором добывают богатые гематито-мартпто- вые руды, залегающие в сложных гидрогеологических условиях, камерной системой с твердеющей закладкой. Почти вертикаль­ но залегающая залежь прикрыта мощными водоносными поро­ дами. Ожидаемый приток воды в рудник со всех семи водонос­ ных горизонтов 6400 м3/ч. Проектом предусматривалось полное осушение месторождения и применение системы подэтажного Обрушения, что потребовало проведения длинных квершлагов, обусловленных зоной сдвижения пород. Прекращение откачки воды даже на короткое время приводит к повышению уровня воды внутри контура водопонижения. Депрессионная поверх­ ность имеет уклон 0,007—0,012; радиус депрессионной воронки составляет десятки километров. Это поставило под сомнение це­ лесообразность полного осушения месторождения и возмож­ ность применения системы подэтажного обрушения. Было при­ нято решение о продолжении откачки воды, замене подэтажно­ го обрушения системой с твердеющей закладкой, о начале очи­ стных работ с глубоких горизонтов, удаленных от кровли рудно­ го тела. После выпуска руды из камеры с поверхности по сква­ жинам спускают закладку, приготавливаемую на специальной установке из привозных материалов. Стоимость 1 м3 закладки 1,5—2,2 руб: Расходы на закладку, например в 1971 г., состави­ ли 19,4% всех производственных затрат. Поэтому снижение сто­ имости закладочного материала является важным резервом снижения себестоимости руды.

Ввиду прочности боковых пород было бы экономично органи­ зовать их разработку открытыми камерами любой формы и ис­

мероприятие позволит сэкономить вяжущий материал и снизить общую стоимость закладочных работ, имея в виду возможность доставки породы самоходным оборудованием или конвейерами непосредственно в рудные камеры.

В 1972 г. было добыто 1636 тыс. т руды с содержанием желе­ за 61% себестоимостью 10,41 руб/т. Ассортимент добытой руды: мартеновская (61,3% железа), доменная (55,3% железа), агло­ руда (63% железа). Потери руды при разработке составили 9,9% и разубоживание 4,6% (относительных). Производитель­ ность труда составила: годовая работающего 1225 т, сменная

91

рабочего по руднику 6,5 т и подземного рабочего 9 т. Опыт ра­ боты показал, что ширина камер может быть в пределах 15 м при обнажении кровли на площади 300—750 м2. Освоениепроектной мощности ЗЖРК явится ценным опытом для проек­ тирования, строительства и эксплуатации Яковлевского рудни­ ка в районе КМА, аналогичного по условиям залегания и каче­ ству руды, а также других рудников.

"Исследования безопасных пролетов камер для Яковлевского-

камеры 13—15 м, длина(вкрест простирания) 40—90 м при об­ нажении стенок камеры на высоту до 15 м. При таких парамет­

слоев по условиям безопасности может достигать 15 м при неограниченной высоте этажа. Решение о сохранении поверх­ ности от повреждения (по примеру ЗЖРК) горными работами на шахтном поле Яковлевского рудника в результате отказа от системы с обрушением и принятия системы разработки с твер­ деющей закладкой позволило ВНИОГЕМу Министерства чер­ ной металлургии СССР в проекте ограничиться осушением только двух нижних водоносных горизонтов и отказаться от осушения остальных пяти верхних горизонтов, несмотря па гид­ ростатические напоры, достигающие 550—600 м. Это позволяет снизить сметные капитальные затраты на осушение, обеспечить сохранение режима и баланса подземных вод на площади Бел­ городского района.

На Яковлевском руднике годовой мощностью 20—30 млн. т проблема закладки может быть решена, по нашему мнению, путем одновременной добычи в шахтном поле рудника богатой руды и магнетитовых кварцитов, после обогащения которых хвосты следует использовать для автоматизированного приго­ товления и спуска гидравлической закладки. Магнетнтовыекварциты здесь залегают на глубине около 800 м, т. е. ниже залежи богатых руд, что благоприятствует одновременной до­ быче богатой руды и кварцитов. При отношении массы необо­ гащаемой богатой руды к концентрату из кварцитов 3 : 1 по­ требности рудника в качественной закладке будут полностью обеспечены. Освоение системы разработки с закладкой па ЗЖРК и на Яковлевском руднике — важный фактор интен­ сификации железорудного производства за счет использования богатых руд глубокого залегания, увеличение добычи которых представляет большой экономический интерес для народного хозяйства.

Интенсификация процессов проведения выработок

На современной шахте стремятся концентрировать добычу руды в небольшом числе забоев с большой суточной нагрузкой.

92

Тенденция к снижению числа очистных забоев не уменьшает требовании к технике и организации проходческих работ даже при некотором снижении их удельной длины на единицу добы­ того полезного ископаемого. Наоборот, при высокой концентра­ ции очистной выемки проходческие работы усложняются, они ведутся на меньшем числе участков, скорости проведения неизбежно увеличиваются, срок службы выработок сокра­ щается.

На проведение выработок на железных рудниках СССР при­ ходится в среднем около 28% общих затрат труда по добыче руды. Особенно высокая трудоемкость проведения нарезных выработок, в том числе восстающих. На проведение нарезных выработок расходуется 30—40% денежных средств и около 25%

.затрат труда, идущих на отработку всего блока.

В 1972 г. подземным способом на рудниках Министерства черной металлургии СССР было добыто 76 045 тыс. т железной руды с содержанием 46,8% железа. Более 66% было добыто на шахтах Украинской ССР. Добыча сопровождалась проведением

-ССР соответственно проведено 23 471, 30 248, 350 935 и 13 970 м. В Крпвбассе большая часть всех выработок (горноподготови­ тельных и нарезных) приходится на долю горизонтальных (58%). На долю вертикальных приходится 45% всех нарезных выработок. Среднемесячная скорость проведения выработок со­ ставляет менее 25 м, а сменная производительность труда про­ ходчика 0,74 м.

Современная техника и технология проходческих работ должна способствовать сохранению и повышению несущей ■способности участков горных пород вокруг выработки. В част­ ности, опыт показывает, что следует избегать концентрирован­ ных напряжений посредством выбора соответствующего про­ филя выработки. Целесообразно систематически бурить сква­ жины для разгрузки пород от напряжений, применять «гладкое взрывание», упрочнять породы нагнетанием в них синтетических юмол или цементацией, тщательно соблюдать режим управле­ ния грунтовыми водами в водоносных породах перед началом и после завершения проходческих и крепежных работ.

Передовой опыт показывает, что отечественные машины для проведения горизонтальных выработок по крепким породам позволяют достигать по одному забою устойчивых скоростей в пределах 200—250 м/'мес. На проведении выработок применя­

гв 1972 г. приходилось только 32,2 м выработок, проведенных за

93

месяц. Между тем доведение месячной скорости проведения выработок с применением буровых кареток до 100 м позволило бы: высвободить п перевести на другие виды работ в Криво­ рожском бассейне 180 проходчиков пли провести дополнитель­ но 56 тыс. м выработок в год, снизить себестоимость проведения 1 м выработки только по амортизационным отчислениям в. среднем на 7,4 руб., поднять производительность труда рабоче­ го по руднику на 0,8% (по сравнению с 1972 г.) и снизить за­ траты на добычу руды более чем на 0,5 млн. руб.

Опыт работы передовиков производства подтверждает ре­ альность этих расчетов.

На шахте «Саксагань» рудника им. Дзержинского в Криво­ рожском бассейне буровыми каретками СБКНС-2 выбуривали по породам с коэффициентом крепости 10—12 по шкале Проф- M. М. Протодьяконова 14,6—20 м/ч шпуров глубиной по 1,65 м. Скорость бурения установкой СБУ-2М на шахте «Родина» руд­ ника им. К. Либкнехта по таким же породам достигала 20— 24 м/ч шпуров.

Хорошие показатели проведения выработок достигнуты на рудниках им. Ленина и им. Коминтерна в Кривбассе при ис­ пользовании буровых кареток КВШ-1А. На руднике нм. Киро­ ва испытана портальная буровая установка на проведении вы­ работок сечением 9—16 м2. Под порталом установки проходят вагонетки и погрузочные машины ППН-3 и ПНБ-2к.

На уборке породы все большее применение находят маши­ ны ППН-2, ППН-2г, ППН-3, ПНБ-2к, ПНБ-Зк на рельсовом ге безрельсовом ходу. В ближайшее время осваивается выпуск большей по мощности ковшовой погрузочной машины, машин с нагребающими лапами МГЛ-4, ПНБ-ЗД, ПНБ-4, погрузочно-до- ставочных машин ПДВ-2, ПД-5 (2 м3) и ПД-12 (4 м3) с дизель­ ными приводами мощностью 130 и 260 л. с. Это позволит еще более интенсифицировать процессы проведения выработокПромышленные испытания опытных образцов машины ППН-4 е ковшом емкостью 0.8 м3 показали, что ее производительность, достигает 87,4 м3/ч породы, а машины ПНБ-Зк в зависимости от кусковатости породы от 125 до 160—170 м3/ч.

При использовании машины ПНБ-Зк на шахте «Гпгант-Глу- бокая» рудника им. Дзержинского за месяц было проведено628 м откаточного штрека, а на руднике им. Коминтерна 723 м. Взорванную породу из забоя сечением 10,5 м2 убирали за 25— 30 мин. На шахте «Саксагань» при проведении подэтажных вы­ работок машина ПНБ-2к грузила по 90—120 м3/ч руды. Изве­ стно, что при использовании машины ПНБ-Зк время на обмен груженых вагонеток в два раза превышает продолжительность, их погрузки. Поэтому на ЗЖРК-1 при скоростном (250 м/мес) проведении квершлага применили перегружатель ПШ-4 боль­ шой длины в комплексе с машиной ПНБ-Зк. Под перегружате-

94

лем помещался состав из девяти вагонеток емкостью 4 м3, в который убирали всю взорванную за цикл породу. На руднике им. Коминтерна применили самоходный конвейер консольного типа. С помощью этого конвейера при использовании машины ПМЛ-9 было проведено за месяц 250 м штрека по крепким породам; при этом уборку породы вели в большегрузные ва­

гоны типа ВПК емкостью 7—10 м3 с донной конвейерной раз­ грузкой.

Наиболее перспективно, на наш взгляд, применение комби­ нированных буропогрузочных машин. Так, на руднике им. Ки­ рова был применен комплекс, который состоял из машины ПНБ-2к и навесного бурового оборудования.

Криворожский горнорудный институт (КГРИ) предложил другой комплекс, который состоял из погрузочной машины ППН-2 и навесного бурового оборудования — стреловидного гидравлического манипулятора, длинноходового податчика, пер­ форатора П-36К, обособленного гидропривода, пункта управ­ ления. Два манипулятора обслуживались одним рабочим. При­ менение этого комплекса при проведении квершлага на шахте- «Центральная» рудника нм. XX партсъезда позволило сокра­ тить время на буровые работы по сравнению с бурением ком­ плекта шпуров перфораторами на пневмоподдержках в крепких породах в два-три раза. Навеску бурового оборудования два проходчика выполняли в течение 15—18 мин. Шпуры бурил один забойщик, другой занимался разгрузкой груженого соста­ ва и подготовкой порожних вагонеток. За время испытания в течение 36 смен было проведено 147 м выработки сечением; 10,24 м2 по породам крепостью 12—14.

Широкое внедрение простых по устройству буропогрузочных комплексов, используемых на проведении выработок,— большой резерв интенсификации проходческих работ.

машину ПНБ-ЗД с нагребающими лапами, проходческий вагон ВПК-7, электровозы 14КР-2, перфораторы ПР-ЗОЛУ на пневмо­ поддерживающих колонках, снабженных антивибрационными устройствами, вентиляторы СВМ-6 с металлическими трубами диаметром 400 мм. Выработку сечением около 13 м2 (ширина 4,5 м, высота 3,35 м) по породам крепостью 12—14 проводили без крепления. Работу вели непрерывно в четыре 6-часовые сме­

чих, 5 рабочих по бурению шпуров под проходческие коммуни­ кации, 5 дежурных электрослесарей.

9S

Показатели проведения выработки следующие:

Применение на отдельных шахтах в Кривбассе на проходче­ ских работах порошкообразных (россыпных) ВВ и механизиро­ ванного заряжания шпуров снизило затраты на проведение вы­ работок. На проведение выработки сечением 16,3 м2 по породам крепостью 12—14 использование порошкообразных ВВ по ■сравнению с патронированными позволило: сократить время заряжания комплекта из 38 шпуров глубиной 2,4 м с 60 до 38 мин, увеличить плотность заряда с 0,77 до 1,1 г/см3, повы­ сить к. и. ш. с 0,92 до 0,98, снизить затраты по расходу ВВ с 14,1 до 4,93 руб/м или соответственно с 0,86 до 0,32 руб/м3.

Таблица 19

В табл. 19 приведены показатели механизированного заря­ жания шпуров в забое сечением 20,8 м2 с помощью пневмоза­ рядчика «Курама» и транспортно-заряжающего устройства, смонтированного на шахтной вагонетке.

596

вспомогательными); взрывание остальных (отбойных) шпуров для разруше­

ния породного «ядра».

Бурение одной-двух невзрываемых скважин увеличенного диаметра при образовании прямого вруба позволяет повысить коэффициент использования шпуров до единицы. Это значит, что за счет этого можно провести, например на подземных рудниках Крнвбасса, около 40 км выработок без затрат на бурение, взрывание и на некоторые другие операции, повысить примерно на 10% скорости проведения выработок.

Коренное улучшение условии труда проходчиков настоятель­ но диктует необходимость освоения полностью механизирован­ ных— комбайновых способов проведения горных выработок.

Практика показала, что необходимо иметь два типа комбай­ нов; для проведения выработок по крепким и весьма крепким кварцевосодержащпм породам и для пород средней и ниже средней крепости со значительной долей кварца. В первом слу­ чае пригоден комбайн бурового типа для проведения выработок на полное сечение диаметром 3—3,5 м, во втором — комбайн избирательного действия для выработок сечением любой формы

иразмера.

В1972 г. в Кривбассе было проведено 185,9 тыс. м горизон­ тальных выработок сечением от 2,9—4 до 6—9 м2, нз них нопородам крепостью менее 5 по шкале проф. М. М. Протодьяко-

нова 40%, крепостью 5—10 36,5% и 10—18 29,5%. Эти данные говорят о возможности широкого применения в первую очередь комбайнов избирательного действия для проведения большей« части выработок.

Трудоемкость крепления горных выработок (около 50% их количества) на передовых рудниках снижают путем максималь­ ного применения штанговой и комбинированной крепи, пригод­ ных, как показывает опыт, для различных условий. Между тем доля этих видов крепи, например в Криворожском бассейне; еще очень мала; штанговой крепи не превышает 6—7%, комби­ нированной 7%, в то время как доля крепления монолитным бетоном составляет 14%, металлом 55%, деревом 18%.

Значительная трудоемкость крепления выработок может быть снижена в результате доставки крепежного материала с помощью подвесных монорельсовых дорог. Опыт рудника им_ Кирова показал, что трудоемкость доставки материалов по под­ весным монорельсовым дорогам снижается в 2,5 раза.

Интенсификация очистных работ

Интенсивность ведения очистных работ обычно определяют коэффициентом эксплуатации, т. е. годовой добычей руды с 1 м2 эксплуатационной площади и годовым понижением уровня горных работ, выраженным в метрах. Средний коэффициент эксплуатации по шахтам Криворожского бассейна в 1972 г., составил более 70 т/м2 при высоком годовом понижении горных работ (20,6 м). На шахте «Центральная» рудника «Ингулец».

98

он достигал 135 т/м2 при понижении горных работ до 28,8 м, на шахте «Октябрьская» рудника им. Коминтерна соответственно 128 т/м2 и 32,5 м, на шахте «Родина» рудника нм. К. Либкнех­ та — 93,5 т/м2 и 27,3 м.

На шахтах Кривбасса в 1972 г. действовало 416 очистных забоев. Среднемесячная нагрузка на очистной забой составила

нм. XX партсъезда, где 60,7% руды добыто этажно-камерной системой, 38,8% системой подэтажного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами и из них 18,5% вариантом с от­ бойкой вертикальных слоев в зажатой среде.

Интенсивность очистных работ в значительной мере зависит от нагрузки на очистной забой, которая зависит от напряжен­ ности планов добычи руды, устанавливаемых очистному участ­ ку, скорости его подготовки, удельной длины подготовительных и нарезных выработок, скорости их проведения, степени исполь­ зования забоев во времени, т. е. в основном от интенсифици­ рующих факторов.

По данным Всесоюзного научно-исследовательского инсти­ тута безопасности труда в горнорудной промышленности, изу­ чавшего пути рационального использования воздуха для про­ ветривания на шахтах Кривбасса, коэффициент одновремен­ ности работы забоев приведен в табл. 20.

Как видно, число очистных забоев на шахтах выше проект­ ного в 1,2 раза, а нарезных, подготовительных и капитальных — в 1,8 раза. Это отрицательно сказывается на трудоемкости добычи руды. Так, по данным В. В. Осмоловского и др.*, трудо­ емкость очистной выемки на шахтах Кривбасса снижается на каждые 10% увеличения: производственной мощности очистно­ го участка на 4,3%, производительности очистного забоя на

* «Горным журнал», 1972, № 9.