книги из ГПНТБ / Технология добычи руды на жильных месторождениях Казахстана

ячеек 25X25 мм и диаметром проволоки 2 мм\ 1 м2 такого перекрытия весит примерно 20 кг.

На основании результатов испытаний гибкого металли­ ческого перекрытия в самых разнообразных горно-геологи­ ческих условиях выявлены следующие конструктивные не­ достатки.

Металлические ленты в период монтажных работ натя­ гиваются неодинаково, поэтому они несут нагрузки от на­ легающих пород по-разному. Неравномерная загрузка при­ водит к порыву ленты, нагрузка на другие ленты перерас­ пределится и усилия в них резко увеличатся. Устранить этот недостаток путем болтовых соединений в местах пересечения металлических лент невозможно, так как это в сильной сте­ пени ослабляет их несущую способность, вследствие чего перекрытие может легко разрушаться. Достаточно обрыва металлической ленты в одном месте, чтобы произошел про­ рыв пустых пород в забойное пространство на протяжении всей ее длины.

В призабойном пространстве ленты, уложенные по про­ стиранию, вследствие перепуска перекрытия располагаются диагонально, с поворотом от своего первоначального поло­ жения в сторону падения пласта на 25—35°. С увеличением мощности слоя и запаса перекрытия, создаваемого в мон­ тажном слое за счет гофрировки лент, перепуск перекрытия по падению пласта увеличивается. Возможно образование больших «окон», и плетеная сетка может провисать вслед­ ствие свободного перемещения и собирания металлических лент в пучки.

С повышением запаса перекрытия в монтажном слое часть его примкнет к груди забоя, уменьшая тем самым при­ забойное пространство и увеличивая степень прогиба каж­ дой ленты в верхней части (кромки) забоя.

При диагональном переплете лент (под углом к линии падения и простирания рудного тела) перепуск значительно ухудшается.

Обнаженность несущего элемента каркаса из металли­ ческих лент, которые принимают основные динамические удары от разлетающихся кусков руды, при взрывных рабо­ тах соответствует нарушению целостности гибкого пере­ крытия.

Учитывая такие основные конструктивные недостатки гибкого металлического перекрытия, лаборатория разработ­ ки жильных месторождений ИГД АН КазССР создала конструкцию гибкого разделяющего перекрытия, которая работает на ином принципе в процессе выпуска и доставки отбитой руды.

181

Гибкое перекрытие, включающее железобетонные трубы, шарнирно связанные между собой

Данное гибкое перекрытие отличается от ранее предло­ женных тем, что торцы его труб снабжены сферическими фланцами с отверстиями, центрирующими положение про­ ходящих через них канатов, которые связывают перпенди­ кулярно расположенные относительно друг друга трубы в шарнирно-звеньевую систему (рис. 58,а). Это обеспечивает гибкость перекрытия в различных направлениях.

Перекрытие содержит равновеликие звенья труб 1, за­ крытые с концов сферическими заглушками 2, имеющими на своих торцах отверстия для пропуска связывающих ка­ натов 3.

Трубы укладываются вкрест простирания пласта в не­ сколько рядов в одной плоскости в зависимости от мощно­ сти рудного тела (пласта). Поверх такого перекрытия насти­ лается проволочная сетка.

Трубчатая конструкция перекрытия позволяет пропу­ скать сквозные канаты, которые работают как единая гиб­ кая равнопрочная система.

Рассматриваемое перекрытие, несмотря на конструктив­ ное преимущество, обладает рядом недостатков.

Гибкое разделяющее перекрытие в процессе работы должно не только изолировать руду от породы, но и обла­ дать несущей способностью.

Как известно, по мере выпуска руды под гибким разде­ ляющим перекрытием образуются свободные пространства начиная с некоторой критической высоты. С этой высоты перекрытие испытывает растягивающие напряжения.

При конструкции данного гибкого перекрытия достаточ­ но обрыва каната в одном месте, чтобы сам канат и наде­ тые на него железобетонные трубы вышли из строя, затруд­ няя выпуск руды через дучки на протяжении всей длины каната и одновременно увеличивая нагрузку от горного давления на остальные канаты.

Железобетонные трубы в качестве разделяющего мате­ риала применимы не во всех случаях. Например, для до­ бычи руды с помощью гибкого разделяющего перекрытия в свинцово-цинковой промышленности применение их неце­ лесообразно: присутствие бетона в руде при ее обогащении увеличивает потери металлов в хвостах, что противоречит интересам народного хозяйства.

Железобетонные трубы также очень чувствительны к ди­ намическому удару, который будет иметь место при прину­ дительном обрушении пород кровли после монтажа, они мо­

182

гут разрушиться и попасть в руду. Сама конструкция желе­ зобетонных труб также способствует их разрушению при высоком горном давлении. Стенки труб работают на изгиб, испытывая при этом растягивающее усилие. Известно так­ же, что бетон плохо работает на растяжение.

Рис. 69. Гибкое перекрытие из отдельных нанизанных на канаты чурок.

В существующей конструкции гибкого перекрытия из железобетонных труб обрыв каната может происходить ча­ сто. Трубы, вместе того чтобы огородить канат от среза кус­ ками пород и руд, сами работают на его срез. На рисунке 58, о показано, что под сильным горным давлением труба опирается на канат в двух местах — а и б, перенося все ис­ пытываемое ею горное давление на эти точки. Величина горного давления в этих точках увеличивается во столько, во сколько раз меньше сечение опор трубы на канате в точках а и б по сравнению с воспринимаемой горное дав­ ление площадью трубы.

Недостатком гибкого перекрытия является сложность из­ готовления (требует специального хозяйства) железобетон­ ных труб, закрепления к трубам сферических заглушек и, наконец, трудоемкость монтажа из-за большой тяжести.

Для устранения указанных недостатков нами предлага­ ется гибкое разделяющее перекрытие, состоящее из отдель­

183

ных нанизанных на канаты чурок (рис. 59). В каждой чур­ ке 1 выполнено центральное отверстие 2. Чурки нанизыва­ ются на канаты 3. Для предотвращения расхождения рядов нанизанных на канаты чурок в процессе выпуска руды под действием налегающих пород канаты через определенное расстояние связываются.

Предлагаемое устройство гибкого разделяющего пере­ крытия имеет следующие существенные отличия:

—отсутствие труб на поперечных связях;

—необходимость применения другого материала для гибкого разделяющего перекрытия (железобетонные трубы заменены деревянными чурками);

—разные условия работы материалов гибкого разде­

ляющего перекрытия при испытании напряжений послед­ ними;

—разные условия работы канатов при испытании ими напряжений под давлением горных пород.

Гибкое разделяющее перекрытие для условий выпуска руды через дучки

Недостатком описанных выше устройств является то, что они не приспособлены к условиям выпуска руды через дучки под налегающими породами. Под давлением налегаю­ щих пород над каждой дучкой гибкое разделяющее пере­ крытие может рваться, не обеспечивая ограждения руды от налегающих пород.

Предложенная нами конструкция гибкого разделяюще­ го перекрытия исключает указанный недостаток за счет того, что перекрытие выполнено в виде ячеек сферической формы, на которую Комитетом по делам изобретений и от­

специальными жимками 2 (рис. 60) для того, чтобы в слу­ чае обрыва каната в одном месте другие участки перекрытия работали нормально. В каждую ячейку вмонтировано гиб­ кое перекрытие, состоящее из рядов чурок 1, нанизанных на канаты 2, которые через определенное расстояние свя­ заны между собой («Бюлл. изобр.», 1972, № 32).

С целью образования сферической поверхности пере­ крытия ячейки ряды чурок, нанизанных на канаты, имеют разную длину. Для предотвращения просачивания породной мелочи в руду сверху укладывается металлическая сетка 3.

Данная конструкция работает следующим образом. Гиб­ кое перекрытие ячейки при выпуске руды из дучек до мо­ мента прогиба контакта руды с налегающими породами не

184

т-----1— I— 1 T

Гибкое дерево-канатное перекрытие.

испытывает растягивающих напряжений. При дальнейшем выпуске руды под перекрытием (над дучкой) образуются свободные полости 4 (рис. 60) и над гребнями — «столбы» из отбитой руды 5. Под давлением налегающих пород эти столбы из отбитой руды приходят в движение и заполняют свободные полости. Испытываемые гибким перекрытием напряжения значительно снижаются. Это явление повторя­ ется до тех пор, пока руда не будет полностью выпущена.

Предлагаемое гибкое разделяющее перекрытие обладает следующими достоинствами:

—относительной гибкостью несущих элементов (канат по сравнению с металлическими лентами);

—простотой работы в процессе монтажа;

—большей надежностью конструкции в работе благода­ ря выполнению в виде ячеек сферической формы;

—наличием защиты (бревен) основных несущих элемен­

тов (канатов) по отношению к динамическим ударам разле­ тающихся кусков руды при взрывных работах;

— повышенной степенью саморазгружаемости растяги­ вающих усилий, возникающих в несущих элементах гибко­ го разделяющего перекрытия под давлением вышележащих пород.

Гибкое разделяющее перекрытие для выпуска руды при траншейной подготовке днища блока

Данное разделяющее перекрытие выполнено секционно­ желобообразной формы, т. е. в поперечном сечении имеет форму параболических цилиндров. Благодаря такой форме значительно снижается величина растягивающих напряже­ ний, испытываемых гибким разделяющим перекрытием, и в случае обрыва каната в одном месте другие его участки ра­ ботают нормально.

Гибкое разделяющее перекрытие состоит из желобов (рис. 61). В каждый желоб 1 вмонтировано гибкое перекры­ тие, состоящее из рядов чурок 2, нанизанных на канаты 3, которые связаны между собой через определенное расстоя­ ние. Для предотвращения просачивания породной мелочи в РУДУ сверху укладывается металлическая сетка 4.

Благодаря выполнению в виде желобов, имеющих фор­ му параболических цилиндров, перекрытие не испытывает растягивающего напряжения до момента образования про­ гиба поверхности руды с пролетом, соответствующим разме­ рам формы желоба. При дальнейшем выпуске руды под же­ лобом перекрытия появляются свободные полости 5 и на гребнях — «столбы» из отбитой руды. Значительно сокра-

186

Рис. 61. Гибкое перекрытие секционно-желобообразной формы.

щается длина пролета свободных полостей 5, создающих растягивающее напряжение в несущих элементах гибкого разделяющего перекрытия под давлением налегающих на последние пустых пород.

Обратно пропорционально сокращению пролета свобод­ ных под желобом полостей повышается надежность гибко­ го разделяющего перекрытия в работе при прочих равных условиях.

Ио мере выпуска «столбы» из отбитой руды приходят в движение под действием веса налегающих на перекрытие пустых пород и заполняют рудой свободные полости под пе­ рекрытием. Принцип работы гибкого разделяющего пере­ крытия в процессе выпуска руды и использования действия веса налегающих пород остается таким же, как при кон­ струкции гибкого разделяющего перекрытия для условий выпуска руды через дучки.

Данное гибкое разделяющее перекрытие имеет новые от­ личительные признаки, дающие положительный эффект:

187

Р а з д е л III

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ

Г л а в а 1

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ БУРЕНИЯ ШПУРОВ И СКВАЖИН МАЛОГО ДИАМЕТРА В КРЕПКИХ ПОРОДАХ

Краткий обзор отечественного и зарубежного опыта бурения шпуров и скважин малого диаметра

В технологическом цикле горных работ бурение шпуров является одной из самых трудоемких операций. Время на бурение шпуров в крепких породах составляет 40—60%, а иногда и более, от продолжительности цикла по очистной выемке и проходке горных выработок. Поэтому повышение эффективности горных работ находится в прямой зависимо­ сти от повышения производительности труда при бурении.

Бурение шпуров в крепких породах при разработке ме­ сторождений полезных ископаемых подземным способом производится перфораторами с использованием пневмати­ ческой энергии. Наряду с известными преимуществами ука­ занный способ имеет крупные недостатки:

—весьма малый (3— 5%) коэффициент полезного дей­ ствия перфораторного бурения;

—низкий (5—7%) коэффициент использования энергии ззрыва;

—наличие на рудниках дорогостоящего и сложного в эксплуатации пневматического хозяйства;

—высокую запыленность рудничной атмосферы, высо­ кий уровень вибрации и шума.

Поэтому научно-исследовательскими организациями и предприятиями в нашей стране и за рубежом изыскиваются новые способы разрушения горных пород: термобурение, бурение водородным факелом, плазменное бурение, разру­ шение электрической дугой, электронным лучом, электри­ ческой дезинтеграцией, лазерное, вибрационное и ряд друтих. Следует отметить, что эти способы разрушения (буре­ ния) еще не вышли из стадии лабораторных исследований, поэтому в ближайшее время не могут быть использованы при подземной разработке рудных месторождений и, следойательно, буровзрывной способ остается основным способом

189

отбойки. Дальнейшее его совершенствование должно идти по пути устранения отмеченных выше недостатков.

Лабораторией разработки жильных месторождений ИГД АН КазССР на основании теоретических исследований и па­ тентных поисков выявлено, что электровращательный (ша­ рошечный) способ бурения шпуров и скважин малого диа­ метра взамен ударно-поворотного пневматического способа бурения является перспективным и экономичным, это, по существу, новое направление технического прогресса в гор­ ном деле.

Испытания этого способа бурения шпуров и скважин проводились на Огневском руднике ИГД АН КазССР совместно с работниками Белогорского горно-обогатительно­

в наиболее характерных горно-геологических условиях (по

условия (уровень запыленности, шума, вибрации) и произ­ водительность труда на бурении, а главное — выявить воз­ можность перехода от пневматического способа бурения по руде и породе на электровращательный.

Исследования по электровращательному бурению шпу­ ров в крепких породах в последние годы проводились ИФиМГП КиргССР, САИГИМСом, Томским политехниче­ ским институтом и другими научно-исследовательскими и проектно-конструкторскими организациями.

Шпуры бурили серийными колонковыми электросверла­ ми ЭБГ, СЭК-1 и буровой установкой БУЭ-1. При бурении электросверлами в качестве установочных приспособлений использовались усиленные распорные колонки типа КЭБ» манипуляторы МБИ-5у, устанавливающиеся на электриче­ ской погрузочной машине ЭПМ-2, и опытная буровая ка­ ретка УБР-2 на два электросверла. Результаты работы при­ ведены в таблице 28.

При электровращательном способе бурения шпуров в на­ стоящее время применяются резцы различных конструк­ ций и шпуровые шарошечные долота.

Результаты многочисленных испытаний различных ти­ пов резцов показали, что наибольшую работоспособность имеют резцы, разработанные в САИГИМСе, ИФиМГП АН КиргССР и др. [19, 20]. Серийно изготавливаемые резцы РП-2, РП-7ЦА, БИ-741 и др. имеют относительную высокую скорость бурения и удовлетворительную стойкость при буг рении в породах крепостью / = 6 —8 . Показатели бурения в породах крепостью до / — 12 улучшаются с помощью примет

190