книги из ГПНТБ / Полосин-Никитин, С. М. Механизация дорожных работ учебник

Рис. 3.5. Средства взрывания ВВ:

При правильно проведенном взрыве выход негабаритных кусков должен быть минимальным. Для достижения высокой выработки экскаваторов, грузоподъемно­ транспортных средств при взрывном дроблении целесообразно стремиться к полу­ чению меньших размеров кусков. Куски камня, превышающие размеры, установ­ ленные ТУ, подлежат вторичному дроблению взрывным и машинным способами. При машинном способе камень дробят до нужных размеров бутобоями, шаровы­ ми и клиновыми грузами, подвешенными на экскаваторах и кранах, что не реко­ мендуется к широкому применению, поскольку быстро изнашиваются подъемные механизмы крана и экскаватора.

Взрывание негабарита производят шпуровыми или наружными зарядами. Масса заряда для дробления одного куска негабарита определяется по формуле (в кг)

Qh-Г== ^н-г^»

где q н-г — удельный расход ВВ при дроблении куска негабарита, кг/м3; V — объ­

выемку для создания направленного движения газов. Заряды готовят из тротила, тетрила, флегмированного гексогена и др. Заряд включают в медную или латун­ ную оболочку.

В з р ы в а н и е на в ы б р о с производят для образования профильных выемок, для образования насыпей, вскрытия месторождения и т. д. Взрывание на выброс осуществляется методами сосредоточенных горизонтальных удлинен­ ных или скважинных зарядов. Взрыв на выброс можно разделить на два этапа: сначала выбрасываемый грунт (порода) приводится в движение взрывчатыми газами, потом куски породы разлетаются в стороны. Взрывы на выброс бывают обычные и направленные. При обычных взрывах выброшенный грунт равномерно

60

распределяется в отвалах по бортам выемки, при направленном основная масса грунта выбрасывается на один из бортов выемки. Для обычных взрывов на вы­ брос характерно однорядное расположение зарядов, для направленных — двух- и многорядное. Взрывы на выброс требуют больших расходов ВВ, и при разра­ ботке дорожных выемок их применяют с осторожностью, чтобы не нарушить исторически сложившееся равновесие сильно трещиноватых пород.

К а р ь е р н ы й т р а н с п о р т . Для отправки горной массы может быть использована железная дорога нормальной и узкой колеи, автомобили, конвейе­ ры (ленточные транспортеры), канатно-подвесные дороги и др. В дорожном строи­ тельстве наиболее распространены автомобили, землевозы и при небольших расстояниях доставки горной массы на КДЗ (0,5— 1 км) звеньевые ленточные транспортеры без применения погрузчиков или с использованием самоходных

погрузочных машин.

Конвейерный транспорт — один из самых перспективных и выгодных видов транспорта при добыче камня, так как он обеспечивает непрерывность перемеще­ ния горной массы и возможность автоматизации процесса. Его применение огра­ ничено из-за невозможности перемещения больших кусков материала ввиду быст­ рого износа ленты транспортера. Если между экскаватором и приемным бунке­ ром транспортера установить передвижную первичную дробилку, значительно улучшится использование транспортера с передачей продукции первичного дроб­ ления непосредственно транспортером в цех вторичного дробления КДЗ.

Для отвозки горной массы на КДЗ необходимо ориентироваться на автомо­ били большой грузоподъемности (5— 10— 12— 15 т); емкость кузова должна соот­ ветствовать кратной емкости ковша экскаватора. Чтобы определить рациональ­ ную грузоподъемность автомобилей в зависимости от емкости ковша, можно вос­ пользоваться формулой

где А — коэффициент, зависящий от объемной массы камня (для у = 1,8 т/м3 /1 = 5 ); qa ■— емкость ковша экскаватора, м3; а — коэффициент, зависящий от емко­ сти ковша экскаватора (при емкости — 4 м3 а = 2); L — расстояние транс­

портировки, км.

С целью лучшего использования автомобилей-самосвалов на карьерах произ­ водят погрузку в их кузов дополнительно одного неполного ковша экскаватора. Это делают чаще всего в тех случаях, когда в кузов грузят целое число ковшей, которое не полностью соответствует грузоподъемности автомобиля.

К организационным факторам, улучшающим работу автомобилей, можно от­ нести: выбор схем заездов и установки автомобилей на погрузку; применение рациональных схем движения автомобилей; согласованность работы экскаваторов

иоперативного (диспетчерского) управления. Схемы заездов и установки авто­ мобилей под погрузку должны снизить до минимума затраты времени на маневры

изагрузку, обеспечить возможность непрерывной подачи автомобилей к экскава­ тору, безопасность работ, минимальную ширину рабочей площадки, эффективную автоматизацию управления транспортом в карьере. Инж. В. Д. Шмаров (ХАДИ) рекомендует в целях лучшего использования автомобилей допускать небольшую недогрузку экскаватора *.

Автомобили нужно загружать материалом при небольшом угле поворота стрелы экскаватора и обеспечении оптимального радиуса резания (0,75—0,8 В). Площадь забоя должна допускать свободный обмен автомобилей под экскавато­ ром с минимальной затратой времени. Желательно устанавливать автомобили со стороны пульта управления машиниста, чем сокращается продолжительность погрузки и обеспечивается безопасность работы. Автомобиль нужно устанавли­ вать с минимальными изменениями направления движения и без применения раз­ воротов. Благодаря уменьшению угла поворота сокращается цикл экскавации и более правильно располагаются автомобили относительно экскаватора.

О х р а н а т р у д а при в з р ы в н ы х р а б о т а х . При проведении взрыв­ ных работ следует соблюдать «Единые правила безопасности при взрывных рабо-1

1 «Механизация строительства», 1973, № 3, с. 18— 19.

61

тах» (ЕП Б ), утвержденные Госгортехнадзором СССР и обязательные для всех предприятий и ведомств, ведущих взрывные работы. Контроль за соблюдением ведут Госгортехнадзор СССР, госгортехнадзоры и горнотехнические инспекции

республик.

К работам, связанным с подготовкой и проведением взрыва, допускаются лица, прошедшие обучение и имеющие документ на производство работ — единую книжку взрывника. Периодически производится стажировка взрывников с отмет­ кой в единой книжке взрывника.

Предварительно устанавливают границы опасной зоны, которые по местно­ сти обозначают условными знаками. Минимальные безопасные расстояния ддя за­ рядов рыхления на открытой местности по поражающему действию кусков и об­ ломков породы должны быть не менее 200—300 м. На границах опасной зоны выставляют посты охраны; каждый из них должен быть в поле зрения смежных постов. При взрывных работах нужно обязательно применять сигналы — звуко­ вые или световые. Жители населенных пунктов должны быть заблаговременно оповещены местными Советами депутатов трудящихся о времени предстоящих работ, границах опасной зоны, о принятых сигналах и их значениях. Для опове­ щения используют местную радиотрансляционную сеть. Взрывные работы запре­ щено проводить во время грозы, при неисправности сигналов, отсутствии укрытий, при наличии людей в опасной зоне и отсутствии охраны на границах опасной зоны. Все отказы при взрывных работах и время их ликвидации заносят в жур­ нал ликвидации отказов.

Склады ВМ располагают на огражденной территории с надлежащей охраной. Базисные склады ВМ предназначены для снабжения расходных складов. На ба­ зисных складах запрещается распаковка ВМ и раздача взрывникам. Для раздачи ВМ взрывникам служат расходные склады.

Открытые разработки камня требуют принятия мер по очистке воздуха от вредных газов и пыли. При работе дизельных машин на рабочих местах образу­ ется скопление ядовитых газов (акролеин, формальдегид, окислы азота, бензпи­ рен). В местах наибольшего скопления газов и пыли нужно периодически делать анализ воздуха. Количество газов на рабочих местах и запыленность воздуха не должны превышать утвержденных санитарных норм (СН 245-63). При осаждении пыли в местах интенсивного образования (дороги, отвалы, приемные бункеры горной массы) применяют орошение водой. Дороги с каменным покрытием поли­ вают водой и различными реагентами, хорошо адсорбирующими влагу из воздуха, например хлористым кальцием. В целях ликвидации загазованности необходимо применять средства газоподавления и газоочистки. При каждом карьере должны быть санитарно-бытовые помещения, питьевая вода.

§ 12. МЕХАНИЗАЦИЯ ПЕРЕРАБОТКИ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Камнедробильные заводы — предприятия для дробления щебня, сортиров­ ки его по размерам, мойки и обогащения. Указанные операции производят после­ довательно в тесной технологической увязке между собой. В зависимости от конкретных условий переработки и характера исходного сырья отдельные опера­

1,45-Е 1,5); кп — коэффициент, учитывающий потери при добыче и транспортиров­ ке (1,10— 1,05); кщ — коэффициент выхода товарного щебня; кщ= к укт— коэффи­

циенты, учитывающие увеличение объема при дроблении камня на щебень и вы­ ход делового камня из продуктивной толщи карьера и отходы при дроблении (ку также называют коэффициентом прибоя кп; кт колеблется в разных пределах,

и для учебных целей его можно принимать равным 0,5— 0,7).

«Сортировка» (грохочение), «ситовая классификация» — термины, обознача­ ющие разделение сыпучих материалов на классы по крупности путем просеивания через одно или несколько сит. Прошедший через сита материал образует нижний

62

(подрешетный) класс. Остающийся на просеивающей поверхности материал со­ ставляет верхний (надрешетный) класс. Таким образом, одна рабочая поверх­ ность обеспечивает разделение на два сорта (фракции). Подавая материал по­ следовательно на п рабочих поверхностей, отличающихся размерами отверстий,

получают (и -И ) фракцию. Получить несколько фракций можно на ряде последо­ вательно расположенных грохотов или на одном грохоте, имеющем несколько просеивающих поверхностей с отверстиями разных размеров. Применяют различ­ ные просеивающие поверхности. Для предварительной сортировки используют колосники в виде параллельно расположенных стальных стержней, обычно тра­ пециевидного сечения. Расстояние между колосниками определяет размер отделя­ емых кусков материала. Колосниковые грохоты устанавливают перед дробилками первичного дробления, чтобы отделить более мелкие куски, не требующие пере­ работки в машинах первой стадии дробления. Такие грохоты могут быть не­ подвижными и подвижными. В качестве просеивающих органов на грохотах при­ меняют проволочные сита — тканевые, сборные из каналированных (заранее вы­ гнутых или штампованных) проволок. Перекрещиваясь под прямым углом, проволока образует квадратные или удлиненные отверстия. Живым сечением сита называют отношение суммарной площади его отверстий (в свету), выраженное в процентах, ко всей его площади.

Для повышения эффективности сортировки применяют подвижные грохоты — барабанные и плоские вибрационные (эксцентриковые), инерционные. От эксцент­ риковых сейчас отказываются, поскольку на инерционных сортировка эффектив­ нее. В связи с большим износом сит, особенно при сортировке щебня, приготов­ ленного из абразивных пород, сита изготавливают из пластмасс, резины, металлические обрезиненные.

Слой материала, поступающего на грохот, не должен быть тоньше двух раз­ меров наибольших кусков. Этим обеспечивается лучшая сортировка.

Дробление и измельчение — разрушение кусков камня внешними силами, преодолевающими внутренние силы сцепления, связывающие между собой части­ цы твердого вещества. Условно считается, что при дроблении получаются про­ дукты преимущественно крупные, а при измельчении — мельче 5 мм. Для дроб­ ления применяют дробилки, для измельчения — мельницы.

Отношение размера кусков Пт ах исходного материала к размеру кусков дробленого или измельченного продукта d mах называют степенью дробления L

Если грохочение материала после дробления не производилось, степень дробле­

Принято считать, что максимальные куски камня, поступающего в дробилку, должны быть на 15% меньше ширины загрузочного отверстия, а максимальные куски в дробленом продукте приближенно равны ширине разгрузочной щели.

На заводе переработка проводится с высокой степенью дробления, которую невозможно получить в одной дробилке в силу ее конструктивных особенностей. Поэтому дробить материал до требуемого размера приходится в нескольких по­ следовательно работающих дробилках. В каждой из них будет осуществлена

приближении. Для этого одну или обе щеки делают качающимися;

63

2)конусные, дробящие материал в пространстве между подвижным конусом

инеподвижной обрамляющей частью машины;

3)ударного действия, дробящие камень, ударами по камню молотков или бил быстровращающегося ротора, а также ударами камня о стенки камеры дробления и о другие куски;

4)валковые, раздавливающие материал валками, которые вращаются на­

встречу друг другу.

Для щековых и конусных дробилок степень дробления колеблется в преде­ лах 4— 8, в машинах ударного действия она не менее чем в 3—4 раза выше сте­ пени дробления щековых и конусных. Валковые машины дают степень измельче­ ния материала 3—6.

Гранулометрический состав продуктов дробления для одной и той же дро­ билки непостоянен и зависит от вида перерабатываемой породы, соотношения кусков в исходном материале, ширины выпускной щели дробилки. Результаты ситового анализа представляют в виде кривых, наглядно отражающих соотноше­ ние классов в продукте дробления и позволяющих определять процентное содер­ жание отдельных фракций при разных значениях ширины разгрузочной щели (рис. 3.6). Задаваясь шириной выпускной щели щековой дробилки, можно опре­ делить примерный состав продуктов дробления или по максимальному размеру этого продукта найти требуемую ширину выпускной щели дробилки.

Мельницы, используемые для измельчения каменных материалов, бывают шаровые, стержневые и вибрационные. Они представляют собой пустотелые ба­ рабаны, закрытые торцовыми крышками, в центре которых имеются полые цап­ фы, опирающиеся на подшипники. Внутри барабан футерован (облицован)' марганцовистой сталью. Барабан вращается вокруг горизонтальной оси. Его за­ полняют на половину объема дробящими телами; благодаря трению камня об эти тела и удара шарами материал измельчается.

По способу разгрузки измельченного продукта мельницы бывают с централь­ ной разгрузкой и через решетку. У мельниц с центральной разгрузкой полученный продукт удаляется через пустотелую разгрузочную цапфу. Мельницы с разгруз­ кой через решетку имеют подъемное устройство, принудительно разгружающее продукт. В вибромельницах материал измельчается за счет вибрационного воз­ действия шаров. Барабан установлен неподвижно и подпружинен. Колебания ему сообщает эксцентриковый механизм.

Ведущей машиной в технологическом процессе КДЗ является дробилка пер­ вичного дробления, по которой и рассчитывают мощность завода. При выборе щековой дробилки для первой стадии дробления руководствуются, в первую

64

очередь, размерами наибольших кусков питания. Размер максимального куска должен составлять не более 85% от ширины приемного отверстия дробилки. Дро­ билка, предварительно выбранная по размеру куска, проверяется по выработке. Часовую выработку по операции дробления определяют по формуле (в т/ч)

рабочих дней в году; К с — коэффициент сменности (не менее 2); Тем — продол­

жительность смены, ч.

ками средних размеров или породы средней прочности, но с большими кусками,

дительность дробилки по паспорту завода-изготовителя при минимальной щели

материала, направляемого на дробление, руководствуясь принципом «не дробить ничего лишнего» [3.5].

В горной массе всегда попадаются куски меньше того размера, до которого идет дробление или измельчение в данной стадии. Такие куски целесообразно выделить из исходного материала на грохотах или классификаторах непосредст­ венно в карьере.

Дробилки и мельницы могут работать в открытом и замкнутом циклах. При открытом цикле материал проходит через дробилку или мельницу 1 раз и в полу­ ченном^продукте всегда будет некоторое количество кусков крупнее ширины вы­ пускной щели. При замкнутом цикле материал неоднократно проходит через дро­ билку или мельницу. Дробленый продукт поступает на грохот для отделения крупных кусков, которые возвращаются в ту же дробилку или мельницу.

Последовательность операций при дроблении называют схемой дробления. Такие схемы поясняются графиком, где, кроме стадий, указывается количество, выход и крупность продуктов дробления, размеры разгрузочных щелей, на кото­ рых может работать дробилка.

Для производства кубовидного щебня из абразивных горных пород исполь­ зуют машины-грануляторы. Щебень с повышенным содержанием плоских и иголь­ чатых зерен пропускают через машины, где улучшается их форма. При этом про­ исходит некоторое измельчение щебня, что ведет к уменьшению выхода готового продукта на 15—20%. В качестве гранулятора ВНИИнеруд рекомендует дробил-

Рис. 3.7. Однороторная дробилка среднего и мелкого дробления

ки типа ОЦД-50с и ОЦД-ЮО с уменьшением числа оборотов ротора до 200— 400 об/мин. Выход щебня кубовидной формы достигает 80—85%. После грануля­ ции щебень вторично сортируют на грохотах, очищают -и направляют на склад.

Повысить выход щебня кубовидной формы можно и с помощью щековых и конусных дробилок, установив автоматический регулятор питания. Опытным пу­ тем устанавливают оптимальную величину разгрузочной щели дробилок с учетом получения щебня хорошего качества и максимального его выхода. При этом нель­ зя допускать чрезмерного износа рифлений дробящих плит.

Схема КДЗ должна предусматривать установку на последней стадии дроб­ ления среднеконусных или короткоконусных дробилок мелкого дробления с боль­ шой параллельной зоной дробления. Степень дробления должна быть не более

2,2—3,5.

Высокое содержание лещадных зерен в щебне резко ухудшает прочностные показатели асфальто- и цементобетонных смесей, приводит к перерасходу вяжу­ щих. ГОСТ 8267—64 ограничивает содержание лещадок 15%. Фактически эта цифра бывает в 1,5— 2 раза выше.

Получить кубообразный щебень из малоабразивных пород прочностью до 1500 кгс/см2 можно в роторных дробилках ударного действия, например СМД-75 (рис. 3.7). Обладая большой выработкой (до 150 т/ч), дробилка дает мелкий щебень 5—20 мм при максимальных кусках загружаемого материала до 300 мм. Камень неабразивных пород можно дробить прочностью до 2000 кгс/см2. Исход­ ный материал подается в загрузочное окно 1 корпуса 2 дробилки. При вращении ротора 4 с жесткоукрепленными билами 3 материал сползает на наклонную пли­ ту 6 навстречу быстровращающемуся ротору и дробится билами 3. Раздроблен­

ный материал через щель между билами и отбойной плитой попадает во вторую, а затем в третью камеры, где дробится, ударяясь о вторую и третью отбойные плиты. Готовый щебень через щель между ротором и третьей отбойной плитой

66

1

C M - 7 3 3

0-70

Рис. 3.8. Передвижные дробильно-сортировочные установки:

/-автомобиль-самосвал; 2 — пластинчатый питатель; 3 — решетка-колосники; 4 — щековая дробилка; 5, 6 — транспортеры; 7 — конусная дробилка; 3 — грохот; 9 — течка; 10— бункеры

попадает в течку под дробилкой и на разгрузочный транспортер 5.- С целью быст­ рой регулировки (изменения) зернового состава щебня нижний конец плит соединен тягами с механизмами регулирования зазора между плитами и окруж­ ностью вращения бил. Механизмы расположены на задних стенках корпуса дро­ билки, являются одновременно буферными устройствами. При попадании недробимых предметов буфера амортизируют и плиты отклоняются от ротора в сторо­ ну задних стенок корпуса дробилки. Чтобы предотвратить попадание в дробилку крупных недробимых предметов, перед дробилкой следует установить магнитный сепаратор. Выработка дробилки и зерновой состав готового щебня зависят от прочности породы, размера кусков, скорости вращения ротора и от положения плит относительно ротора. Выработка машин увеличивается при дроблении мел­ ких кусков слабых горных пород и больших зазорах между окружностью враще­ ния бил и плитами. Выходящий из дробилки щебень будет мельче при меньшей прочности камня, большем количестве оборотов ротора и наименьших зазорах между окружностью вращения бил и плитами. С учетом регулировок число обо­ ротов ротора можно менять: 410, 580, 735, 915 об/мин.

Для получения щебня 10— 20, 20—40 и 40— 70 мм на щековых и конусных дробилках необходимо обеспечить правильный режим работы. Хорошие резуль­ таты дает применение на щековых дробилках сменных дробящих плит с различ­ ным размером рифлений (зубьев). На увеличение выхода лещадных зерен сильно влияет повышенный износ дробящих плит.

Мобильным оборудованием для разработки карьеров являются передвижные дробильно-сортировочные установки ПДСУ (рис. 3.8) или блочные установки на передвижных тележках.

Комплекты машин-блоков могут дробить изверженные породы прочностью 3300—3500 кгс/см2, осадочные породы прочностью до 1500 кгс/см2.

качественной схем дробления. Количественная схема показывает, в каких количе­ ствах и последовательности перерабатывается поступившая на первичное дроб­ ление горная масса и проходит через отдельные операции технологического процесса (рис. 3.9). Для ее построения необходимо определить зерновой состав горной массы и продукта, выходящего из дробилки, в зависимости от ширины выпускной щели. Для этого пользуются графиком зернового состава, прилагаемым к паспортам завода-изготовителя. Задаваясь шириной выпускной щели щековой дробилки, можно определить примерный зерновой состав продуктов дробления, а по его максимальному размеру найти требуемую ширину выпускной щели дро-

68

билки. По исследованиям ЦНИИ МПС экспериментально установлены зависимо­ сти между максимальным размером камня, поступающего на дробление amai, и

свои графики зернового состава продуктов дробления.

Основой проекта КДЗ и дополнением к количественной схеме является коли­ чественно-качественная схема (рис. 3.10). В ней приведены не только зерновой состав щебня, но и порядок прохождения продуктом всех стадий технологическо­ го процесса с указанием машин, участвующих в этом процессе. Иногда ее назы­ вают схемой цепей и аппаратов КДЗ (по проф. В. К. Белиловскому).

Для сравнительной оценки количественно-качественных схем с комплектом машин и оборудования разных видов и типоразмеров определяют эффективность их по технико-экономическим показателям [3.6]. При решении вопроса о разме­ щении КДЗ установить влияние производственной мощности КДЗ на себестои­ мость готовой продукции можно приближенно по формуле

мельче 3 мм. Как правило, при дроблении слабых пород на конусных и щековых

использовании отходов. Наибольшие трудности для использования представляют отходы, полученные после предварительного грохочения перед первой стадией дробления. Эти отходы можно использовать только при соответствующем обога­ щении. В ряде случаев они бывают настолько загрязнены, что их переработка становится экономически нецелесообразной и их направляют в отвал, если нет потребителей на отходы без обогащения.

Отходы при дроблении первой, второй и третьей стадий чище и могут быть использованы в готовом виде или с дополнительным разделением класса 0— 3 мм на два: 1,2—3 и 0— 1,2 мм (так называемая мука). Достаточно чистые отходы мо­ гут служит заменителем песка, особенно там, где он дефицитен, или могут быть использованы в качестве добавки к песку в размере до 50%, повышая прочность бетона, асфальтобетона и битумоминеральных смесей.

При переработке камня на щебень получают карьерные отходы, выделяемые в процессе отбора загрязняющей мелочи на предварительной сортировке перед первичным или вторичным дроблением, и высевки, получаемые в результате дроб­ ления и сортировки щебня. Утилизация отходов на КДЗ, перерабатывающем прочные породы, производится для того, чтобы выделить мелкий щебень по тех­ нологической схеме: отходы, загрязненные средне- и труднопромываемой глиной, промывают в корытных мойках; при необходимости может быть двойная промыв­ ка. Отходы, загрязненные легкопромывистой глиной, промывают на барабанном или вибрационном грохоте с одновременным выделением готовых фракций щеб­ ня 3— 10 и 10—20 мм. Сортировку промытого материала на товарные фракции осуществляют на вибрационных грохотах. При переработке отходов, загрязнен­ ных легкопромывистой глиной, сортировку совмещают с промывкой. Утилизация карьерных отходов, засоренных слабыми разностями, производят с целью полу­ чения щебня или минерального порошка.

§ 13. ОСОБЕННОСТИ МЕХАНИЗАЦИИ ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ ГРАВИЙНО-ПЕСЧАНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Наличие в СССР огромных запасов гравийно-песчаных материалов позволя­ ет широко использовать их в дорожном строительстве. Разработка гравийно-пес­ чаных месторождений включает процессы: удаление вскрышных пород, добычу материала, транспортирование его на дорогу или на КДЗ для обогащения.

69