книги из ГПНТБ / Ходинов, А. С. Открытая разработка месторождений горно-химического сырья

пия, мало изменяется в процессе резания и практически является постоянной.

Среднюю силу, по которой рассчитывается мощность резания, можно выразить формулой.

для преодоления сопротивлений расчетными площадка­ ми износа.

Для ориентировочных расчетов силы и мощности ре­ зания, которые необходимы для выбора землеройной ма­ шины, предназначенной для разработки данного типа руды или породы, используется так называемый показа­ тель средней энергоемкости резания. Этот показатель численно равен средней удельной силе, рассчитываемой по формуле (2 ), куда входят значение расчетной средней силы резания, вычисляемой по формуле (6), и расчет­ ные площади поперечного сечения стружки, срезаемой рабочим органом данной землеройной машины. Так как исследования проведены при условии, что площадь по­ перечного сечения и размеры среза близки к размерам стружки, срезаемой рабочим органом экскаватора, то за исходную энергоемкость резания можно принять ее опыт­

На основе анализа выполненных исследований были сделаны следующие выводы.

Энергоемкость резания исследованных фосфоритных руд острыми ножами оказалась наибольшая при реза­

29

нии фосфоритной плиты Егорьевского месторождения. Портландскнй фосфоритный пласт этого месторождения, по всей вероятности, имел бы несколько большую энер­ гоемкость резания, чем фосфоритная плита. Однако вследствие малой мощности пласт взламывался. В ре­ зультате этого зафиксированная энергоемкость разруше­ ния несколько ниже, чем фосфоритной плиты. Практиче­ ски можно считать, что они разрушаются с одинаковой энергоемкостью.

Наблюдения за работой экскаваторов фирмы «Букау», оснащенных ковшами со сплошной режущей кром­ кой, показали, что на них через непродолжительное вре­ мя образуются площадки износа, которые примерно че­ рез 200—250 ч работы достигают 70 мм, сохраняясь та­ ковыми до полного износа козырька. Установлено, что дополнительная удельная сила, возникающая при появ­ лении площадки износа, прямо пропорциональна шири­ не и длине ее.

Учитывая, что удельная дополнительная сила практи­ чески мало изменяется от глубины резания, можно счи­ тать, что дополнительное сопротивление ковша различ­ ной конструкции при разработке ими одинаковых срезов будет пропорционально длине режущего периметра, уча­ ствующего в работе резания.

Образование площадки износа при работе экскавато­ ра фирмы «Букау» с ковшами, имеющими сплошную ре­ жущую кромку, в первую очередь влияет на снижение производительности экскаватора. А при достижении не­ которой величины ширины площадки износа, работа эк­ скаватора на прочных слоях фосфоритной руды стано­ вится невозможной. С увеличением площадки износа ковши все с большим трудом внедряются в разрабаты­ ваемый массив и при достижении определенной величи­ ны начинают скользить по поверхности прочных слоев фосфоритов. Этим объясняется невозможность экскава­ торами «Букау» разрабатывать прочные фосфоритные руды без предварительного рыхления.

Если обеспечить работу ковша экскаватора «Букау» таким образом, что кромка будет исключена из резания, а усилие сосредоточено на небольших участках (зубьях), то экскаватор сможет разрабатывать прочные слои фос­ форитных пластов Егорьевского месторождения без пред­ варительного рыхления. Это положение использовано при

30

создании новой конструкции ковша к многоковшовому экскаватору «Букау».

Пласт фосфоритной руды Вятско-Камского месторож­ дения имеет незначительное сопротивление разрушению и может быть разработан многоковшовым экскаватором с рабочим органом в обычном исполнении.

Энергоемкость резания фосфоритной руды (оболового конгломерата) месторождений Маарду резко возрастает с появлением площадки износа и превышает возможно­ сти экскаватора ЭКГ-4.

Лабораториями новых землеройных машин КИСИ и открытых горных работ ГИГХС на основании исследо­ ваний характера и усилий разрушения прочных фосфо­ ритных руд создан новый ковш к экскаватору фирмы «Букау» (рис. 5).

Отличительной частью ковша новой конструкции яв­ ляется козырек с семью зубьями. Зубья съемные уста­ навливают на козырьке в специально отлитых гнездах, обеспечивающих их жесткость от боковых нагрузок, и крепят болтами. Расположение зубьев на кромке тако­ во, что вся работа сосредоточена в основном на угло­ вых зубьях. Три зуба, расположенные на горизонтальной ветви козырька, и два на боковых ветвях являются вспомогательными. Зубья на горизонтальной ветви пре­ дохраняют ее от износа и участвуют в работе при перво­ начальном внедрении рабочего органа в массив и при некоторых режимах отработки вскрышного и добычного уступов. Зубья на боковых ветвях козырька участвуют в резании при высоте стружки более 15 см.

Все зубья, устанавливаемые на ковше, унифицирова­ ны: одинаковы по форме и размерам, ширина зуба 80 мм, угол резания 35°, задний угол 10°, изготовляют из стали Г13Л.

Форма козырька такова, что угол между боковой и горизонтальной ветвями козырька в плоскости, нормаль­ ной к траектории резания, в соответствии с исследова­ ниями процесса резания фосфоритовых руд принят 120°. Ориентация рабочих участков козырька ковша и зубьев произведена с учетом среднего угла отклонения траекто­ рии резания от плоскости движения ковшовой цепи по направляющим рамы. Козырек изготовляют литым из уг­ леродистой стали повышенного качества.

Внедрение новых ковшей' на Подмосковном горнохи­

31

мическом комбинате показало, что они работают в спо­ койном режиме, производительность экскаваторов уве­ личилась почти в два раза и отпала необходимость в

предварительном рыхлении, сравнительная энергоем­ кость резания при площадке износа 25 мм уменьшилась на 30%, кроме того, срок службы ковшей увеличился бо­ лее чем вдвое.

32

Для двухпластового месторождения фосфоритов в случае производства вскрышных работ роторными экска­ ваторами с отвалообразователями или использования аг­ регата многоковшовых экскаваторов только на вскрыше для условий Егорьевского месторождения лаборатория­ ми новых землеройных машин КИСИ и открытых горных работ ГИГХС разработан проект портального цепного многоковшового экскаватора (рис. 6 ) со следующей тех­ нической характеристикой:

Повсеместное применение на добыче желваковых фосфоритов многоковшовых цепных экскаваторов позво­ лит свести к минимуму потери и разубоживание полез­ ного ископаемого.

Увеличение продолжительности ведения горных работ

Под воздействием отрицательных температур, про­ должающихся в течение значительного периода времени года, происходит промерзание вскрышного, добычного уступов и рабочей площадки на глубину 1—1,5 м, вслед­ ствие чего экскаваторы непрерывного действия вынуж­ дены прекращать горные работы. Из-за примерзания экскаваторных рельсовых путей к грунту, налипания и примерзания фосфоритной руды к рабочей поверхности транспортных сосудов передвижка карьерных путей и

34

а I

в

о и

ыЖ

си

он

о40о

0 X

X1X®

I 3

PSя

2

т я

5 ж

Я п

с.

« S

а $

я >>

л о

чI

со

ая

3* Ö

железнодорожная ■откатка руды в зимний период ста­ новятся практически невозможными.

Анализ многолетних данных о глубине промерзания почвы и колебаниях температур в районах расположения месторождений фосфоритов платформенного типа пока­ зал, что первые заморозки обычно начинаются в конце октября — начале ноября и продолжаются в течение 10— 15 дней с последующим временным повышением темпе­ ратуры до положительной. Промерзание почвы обычно начинается с середины ноября, причем средняя глубина промерзания к 10—15 декабря, как правило, не превы­ шает 20—25 см. В весенний период года положительные температуры наступают в конце марта и устойчиво со­ храняются в течение всего апреля. Однако глубина про­ мерзания почвы в начале апреля составляет 0,8—1,0 м, а на обнаженных поверхностях грунтов до 1,5 м.

Следовательно, при условии разработки специальных мероприятий, предотвращающих промерзание грунта в карьерах и обеспечивающих нормальную работу горно­ транспортного оборудования при отрицательных темпе­ ратурах, можно увеличить продолжительность добычи за счет организации работы в апреле и ноябре.

Существуют различные способы, предохраняющие грунты от промерзания: вспахивание, покрытие опилка­ ми и торфяной крошкой, обработка технической солью.

Последнее мероприятие было использовано на Под­ московном горнохимическом комбинате и Брянском фос­ форитном заводе, где грунты и полотно экскаваторных карьерных путей обрабатывали сухим способом и ра­ створами отходов калийных обогатительных фабрик. Ра­ створом обрабатывали также подвижной состав.

Результаты обработки промороженных при темпера­ туре —20° грунтов соляными растворами различной кон­ систенции исследовались ГИГХС в лабораторных усло­ виях на основании одноосного сжатия (табл. 7).

Исследования показали, что в результате обработки грунтов соляными растворами сопротивление на сжатие суглинков и глин уменьшается в 4—5 раз, а пески при­ ходят в несвязанное состояние.

Внедрению этого мероприятия предшествовал боль­ шой объем исследовательских и опытных работ в есте­ ственных условиях карьеров.. До наступления замороз­ ков был обработан методом сухой посыпки северный

36

ботку грунтов солью производить заблаговременно, за 10— 20 суток до наступления отрицательных температур с расходом: при сухой посыпке 10—15 кг, при поливке насыщенными растворами 20—30 л на 1 м2 обрабаты­ ваемой поверхности. Для механизации этих работ сле­ дует использовать при сухом способе механические разбрасыватели ПТУ-3,5 с приспособлением РКМ-500, широко применяемые в сельском хозяйстве, а при поль­ зовании растворами — цистерны на железнодорожном ходу или автополивочные машины.

Работа карьеров Подмосковного горно-химического комбината и Брянского фосфоритного завода, обрабо­ танных солями в октябре 1970 г., полностью подтвердила целесообразность этого метода. Горные работы проводи­ лись в ноябре 1970 г. и с конца марта 1971 г., в то вре­ мя как на карьерах, не обработанных солями, в ноябре практически не работали, а добычной сезон 1971 г. на­ чали с 25 апреля. В результате добычной сезон был уве­ личен на 2 месяца, или на 30%. Производительность карьера по добыче руды возросла на 25%.

Разработка месторождений зернисто-ракушечниковых фосфоритов

В настоящее время в эксплуатации находятся два месторождения зернисто-ракушечниковых фосфоритов — Маарду и Кингисеппское.

Вскрытие и система разработки

Действующие месторождения вскрываются системой центральных и фланговых въездных траншей. Подвигание фронта работ параллельное. Добыча осуществляется экскаваторами ЭКГ-4 с транспортировкой автосамосва­ лами БелАЗ-540. На месторождении Маарду руда рых­ лится буровзрывным способом. Начиная с 1964 г. место­ рождение Маарду полностью разрабатывается открытым способом по усложненной бестранспортной системе раз­ работки с помощью экскаваторов ЭКГ-4, на переэкскавации ЭШ-4/40. При относительно большой мощности вскрыши (коэффициент 5— 6 м3/т) и ограниченных пара­ метрах вскрышных экскаваторов, разработка велась траншейным способом с оперёжением вскрышных работ вдоль по траншее. Из-за сложного геологического строе­ ния пород вскрыши горные работы осуществлялись с

38