книги из ГПНТБ / Лобанов, Д. П. Гидромеханизация геологоразведочных и горных работ учеб. пособие

направляется по лотку 5. Работа насоса для гидросмеси 6 и монитора 7 сдублирована. Электросиловая часть 8 обеспечивает использование тока высокого напряжения.

Приемники гидросмеси выполняются в отдельных случаях пере­ движными на гусеничном ходу и перемещаются вместе с земле­ сосными установками. Для крупных полустационарных гидротранс­ портных систем приемники гидросмеси выполняются в сочетании с дробильными устройствами или сгустителями.

Поступающую в приемные устройства перед гидравлическим транспортом гидросмесь при больших расстояниях подачи или для выделения гравийных фракций подвергают предварительному сгу­ щению. Для этой цели применяют гидроциклоны типа ГЦ или клас­ сификаторы, например, типа ГКД-2.

Обычно гидроциклоны работают при давлении на выходе (2—2,5) • - 105 Н /м2, однако на мелких материалах используют давления по­ рядка 105 Н /м 2 для технологических схем гидротранспорта по типу гидроциклона создан центробежный водоотделитель с внутренней цилиндроконической поверхностью и тангенциальным подводом пи­ тания. Техническая характеристика центробежного водоотделителя типа ДОНУГИ: производительность по питанию 1500 м3/ч, макси­ мальный размер кусков 10 мм, поверхность обезвоживания 7 м2, высота отделителя при установке 3,5 м.

Применение циклонов и гидравлического классификатора перед гидротранспортом показано на рис. ИЗ.

Для р а з д е л е н и я г и д р о с м е с е й и последующего осветления воды применяют обезвоживающие вибрационные гро­ хоты и шпальтовые сита для крупных фракций материала, цилин­ дрические сгустители для первичного и вторичного сгущения шлама, вакуум-фильтры для обезвоживания тонких шламов и флотацион­ ных концентратов, гидроциклоны, отстойники и, наконец, простей­ шие водосборные сооружения (на гидроотвалах). Указанное обо­ рудование и сооружения освоены на предприятиях горной промыш­ ленности и здесь не рассматриваются.

больших размеров.

1 6 Заказ 545

Г л а в а I X

ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ ПРИ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ

Высокая технико-экономическая эффективность гидромеханиза­ ции достигается при бесперебойной и согласованной работе всего технологического комплекса.

В общем случае применения гидромониторного размыва и гидро­ транспорта грунтовыми насосами (или углесосами) работы ведутся комплексной бригадой рабочих. При этом гидромониторы и насос­ ные установки обслуживаются отдельными звеньями-бригадами (в забое, на землесосных и насосных станциях, а при укладке породы в отвал — на отвалообразовании). Кроме перечисленных звеньев на каждом участке (в шахте, карьере и т. п.) для выполнения мон­ тажных, ремонтных и других работ создается вспомогательное звено.

Работы такой бригады в смену нормируются с учетом выпол­ нения всех процессов в технологическом цикле — размыва (от­ бойки), транспортирования и укладки в отвал (на склад или др.) и вспомогательных операций. Обычно норма учитывается в тоннах или кубометрах выработанной, породы за месяц. Причем, норма выработки устанавливается в зависимости от вида (т. е. физико­ механических свойств) добываемого полезного ископаемого или размываемой породы, или категории, высоты уступа (мощности пласта), способа транспортирования и др.; норма выработки (при прочих равных условиях по расходу воды, напору и т. п.) повы­ шается для более легких горно-геологических условий. Нормы на монтажные и ремонтные работы устанавливаются по отдельным агрегатам или установкам.

242

’ § 1. О РГА Н И ЗА Ц И Я ВОДОСН АБЖ ЕН И Я

Водоснабжение при гидромеханизации выполняется в зависи­ мости от объемов и вида работ. Различают системы водоснабжения с прямым (однократным) или оборотным использованием воды. В первом случае используются реки, ручьи или рудничные воды; такая система осуществляется при малых масштабах гидромехани­ зированных работ. С кругооборотом воды работают системы водо­ снабжения на крупных предприятиях, а также во всех случаях, когда имеются ограничения в водоисточниках.

Системы водоснабжения выполняют с использованием самотеч­ ной или самотечно-напорной подачи, а чаще — при использовании насосных станций и водоводов. На рис. 114 представлена схема наиболее распространенной системы водоснабжения. По аналогич­ ной схеме ведется водоснабжение и для подземных выработок. Работа систем оборотного водоснабжения обеспечивается при до­ бавлении (подпитке) воды из внешних источников обычно в коли­ честве не более 10—15% от общего дебита.

Выбор системы водоснабжения (т. е. водоисточников и способов подачи воды к местам выполнения гидромеханизированных работ) производится в каждом конкретном случае в зависимости от геоло­ гической обстановки и горнотехнических факторов.

Потребная производительность насосной станции для водо­ снабжения определяется по суммарному извлечению породы (или добыче), т. е.

взабое, канавах, отвалах и пр. (за счет испарения и фильтрации).

Вто же время приток грунтовых вод служит дополнительным источ­ ником водоснабжения.

Расчет водоводов п выбор насосов для насосной станции произ­ водится в соответствии с рекомендациями гл. VII (§ 4). При этом

и размера).

Насосные станции сооружаются на поверхности в виде стацио­ нарных (для подземных условий) и плавучих установок. При зна­ чительном удалении водоисточников оборудуются перекачные на­ сосные станции. Агрегаты на насосных станциях монтируются на

ными колодцами (с железобетонным или деревянным креплением) предусматривают для стационарных насосных станций (в том числе на рудниках). В условиях значительного колебания уровня воды и ограниченного срока службы насосной станции с одной позиции осуществляют открытый береговой водозабор с расположением вса­ сывающих трубопроводов на свайных деревянных (бетонных) осно­ ваниях.

Глубина водохранилища (или другого водоисточника) у водо-

244

забора 2—3 м. Всасывающие наконечники должны быть погружены под воду (или лед) не менее чем на 1 м.

При организации водоснабжения по схеме с кругооборотом важнейшее значение придается осветлению водщ. Поэтому в водо­ сборных хранилищах предусматриваются отстойные отделения, пе­ риодически очищаемые от шлама. В системах оборотного водоснаб­ жения вода после очистки не должна содержать механических при­ месей более 300—500 мг на 1 л. При плохой очистке воды быстро выходят из строя насосные агрегаты, особенно на высоконапорных станциях гидрошахт.

Рис. 116. Эстакада для водоводов:

I — стойки; 2 — прогоны; з — распорки; 4 — лежни

Оборудование насосных станций и устройство водоводов выпол­ няется в соответствии с рекомендациями гл. VII. В пересеченной местности для прокладки магистральных водоводов в виде лотков или труб широко используют эстакады (рис. 116).

§ 2. О ТЕХНОЛОГИИ ВЕДЕНИЯ ГИДРОМЕХАНИЗИРОВАННЫХ РАБОТ

Организация работ при гидромеханизации в первую очередь определяется особенностями - технологии ведения основных опера­ ций. От них зависит применение тех или иных приемов и способов производства гидромеханизированных работ.

Размыв (или гидроотбойка) может производиться п о п у т н ы м з а б о е м , когда направление движения потока гидросмеси совпа­ дает с направлением движения гидравлической струи; встречным забоем — при противоположном направлении потока гидросмеси движению гидравлической струи; возможны работы попутно-встреч­ ным забоем.

245

На открытых и подземных выработках размыв или гидроот­ бойка ведутся обычно встречным забоем. Однако при условии зна­ чительного обводнения уступов или гидроотбойке из скважины (в подземных условиях) могут вестись работы с верхнего уступа попутным забоем; достоинство таких работ — отсутствие подтапли­ вания гидроз^становок и улучшение самотечного транспорта.

При ведении работ встречным забоем на рабочей площадке обра­ зуется н е д о м ы в или проведение выработки производится с уклоном; заклон требуется для обеспечения самотечного движения образующейся гидросмеси. Наибольшая высота недомыва (на раз­ резах) достигает 2,5—3 м, на россыпях около 1—2 м. Для уменыпения недомыва на площадке заступа проходят канаву для самотеч­

породы в канавку). Высота зарубной щели достигает 0,4 м (в целике угля 0,15 м) при глубине до 1,5—2 м. Для выполнения вруба при­ меняют передвижные врз^бовые гидромониторы высокого напора.

Размыв несвязных (легко осыпающихся) пород ведется без обра­ зования вруба. Производится с м ы в обрушенной породы равно­ мерными порциями для достижения бесперебойного самотечного гидротранспорта.

При гидравлическом разрушении (размыве) во избежание чрез­ мерного обводнения забоев и расхода электроэнергии плотные породы более целесообразно разрабатывать с использованием п р е д ­

При предварительном рыхлении порода может полностью разру­ шаться механическим способом с образованием отвала, размываемого гидравлической струей. В условиях подземных выработок предва­ рительное рыхление ведется для получения дополнительной системы

руды) ведется заходками. Их отрабатывают обычно в два основных приема: первоначально проходят разрезную сбойку шириной 2 м у нижней (по падению) границы заходки на всю ее длину, затем погашают подзавальную часть целика в направлении от границы заходки к гидромонитору. Каждая операция по выемке включает бурение, заряжание и взрывание шпуров (с проветриванием); а затем гидроотбойку ослабленного целика и смыв горной массы. В сбойке устанавливается временная крепь. В цикле работ по выемке гидро­ отбойка занимает примерно половину времени с достижением произ­ водительности по горной массе до 30 т/ч (на монитор).

Как для открытых, так и для подземных условий устанавли­ вается наиболее целесообразное (и максимально допустимое) рас­

246

стояние гидромонитора от груди забоя. Расчетным путем с провер­

При организации гидромеханизированных горных работ важно обеспечить соответствующий фронт этих работ. На карьерах это достигается созданием пионерного котлована (чтобы поместить установки на проектные отметки) или отработкой забоев на самых пониженных (обычно не более 50 м) отметках; в подземных усло­ виях — проведением соответствующих подготовительных или на­ резных выработок.

Изложенные выше основные принципы в организации техноло­ гического процесса гидромеханизированных работ по размыву (или гидроотбойке) конкретизируются в каждом отдельном случае в зави­ симости от геологической обстановки и горнотехнических условий. В соответствии с этим используют отработанные на практике раз­ личные способы и приемы работ; с учетом этого устанавливаются горнотехнические параметры (высота уступа, производительность по породе, угол наклона выработки, длина участка по простиранию и т. п.).

В т е х н о л о г и и г и д р а в л и ч е с к о г о т р а н с п о р т а важнейшее значение имеет процесс о б р а з о в а н и я г и д р о ­ с м е с и . Обеспечение надлежащего смешения и перемещения гидросмеси в процессе самотечного транспорта связано с благо­ приятным рельефом местности или прокладкой желобов с надле­ жащим уклоном в подземных выработках. Условиями работы само­ течного транспорта в значительной степени определяется эффектив­ ность последующей перекачки по трубам.

При работе землесосной установки с бункером-смесителем (напри­ мер, от экскаватора, минуя самотечный транспорт) представляется возможным перемещать породу с предельным насыщением ее в гидро­ смеси. На породах с содержанием гравия до 30—40% крупные грунтовые насосы перекачивают до 400—500 м3 твердого материала. Таким образом, с улучшением условий приготовления гидросмеси улучшаются технико-экономические показатели гидротранспорта.

При сочетании в забое гидромониторного размыва с землесос­ ной установкой важно поддерживать максимально допустимое по условиям организации эффективного самотечного транспорта рас­ стояние между зумпфом насоса и грудью забоя. Такое расстояние обычно в открытых выработках не превышает 70 м. Чтобы не увели­ чивать при этих условиях высоту недомыва, а также сократить количество передвижек землесосной установки, применяют удли­ ненные всасывающие трубопроводы. В этом случае грунтовой насос устанавливают так, чтобы геодезическая высота всасывания не превышала 1,5 м. Это объясняется тем, что допустимая вакуумметрическая высота всасывания грунтовых насосов обычно не пре­ вышает 4,5 м. Длина всасывающей трубы должна рассчитываться на вакуум с учетом такой высоты всасывания. Поэтому в трубо­ проводе должно быть возможно меньше соединений и изгибов,

247

а герметические люки для прочистки труб должны выполняться воз­ можно тщательнее.

В условиях разработки россыпей (на легких грунтах). приме­ няют гидротранспортные установки с погружным насосом, подве­ шенным на цепном блоке (прикрепляется к треноге или к горизон­ тальной балке; см. рис. 37). При эксплуатации погружных насосов в связи с изменяющимся режимом подтекания гидросмеси через определенные интервалы времени регулируют производительность

вляет проходка подводных геологоразведочных траншей в береговой зоне. В мелководной зоне (4—6 м) устанавливается земснаряд и ведется разработка траншеи при одновременном намыве вала по­ роды на сухопутной части берега. Снаряд двигают (рис. 117) три папильонашные лебедки. В качестве четвертой связи используется трубопровод на поплавках, жестко развернутый под углом 90°.

Движение земснаряда на забой ведется периодами (шаг через каждые 5—6 м). После продвижения снаряда трактором (или буль­ дозером) с помощью каната производится перемещение поплавков вместе с трубопроводом также на 5—6 м.

Для выемки плотных пород землесосный снаряд, как уже ука­ зывалось, оборудуется механическим рыхлителем, а работы ве­ дутся папильонажным способом на сваях. Землесосный снаряд закрепляется на двух якорях, вынесенных на тросах по обе его стороны. Разработка прорези осуществляется при поворотах вса­ сывающей трубы с рыхлителем по дуге. Породный слой вынимается на глубину более 0,6 м или тонкими слоями (в зависимости от плот­ ности пород); в последнем случае значения скорости папильонироваяия берутся повышенными. Таким образом, плавучие землесосные снарядыjpa6oTaiOT с поднятием и опусканием всасывающего трубо­

248

провода. При работе на густых песчаных гидросмесях трубопровод, периодически промывают чистой водой (через 1—2 ч работы).

Поскольку у наконечника всасывающей трубы землесосного снаряда образуется воронка и поступление породы во всас умень­ шается, то папильонирование позволяет переместить рыхлитель со всасом на новое место — на расстояние 3>—4 м.

Разработку пород землесосными снарядами ведут с использова­ нием сменных наконечников, в наибольшей степени приспособлен­ ных для работы в конкретных условиях.

Полезное время работы как гидромониторно-землесосных, так и плавучих землесосных снарядов составляет обычно около 50—70% календарного времени работы. Основные причины простоев: нару­ шения в организации работ, их консервация во время ремонтов и др. Продолжительность сезона открытых работ способом гидромеханиза­ ции для средней полосы достигает 180 дней для Сибири и 220 дней для европейской части Советского Союза.

Землесосные установки, работающие н а м а г и с т р а л ь ­ н ы е т р у б о п р о в о д ы б о л ь ш о й п р о т я ж е н н о с т и , оборудуются несколькими последовательно установленными насо­ сами (перекачными станциями). В этом случае насосы рассредотачиваются вдоль трассы трубопровода. В одном агрегате соеди­ няется не более двух последовательно работающих насосов, по­ скольку корпуса насосов выдерживают не более удвоенного их напора.

На открытых разработках первую перекачную станцию (забойный грунтовый насос) устанавливают обычно на борту уступа, а каждую последующую — так, чтобы она работала под некоторым напором, развиваемым предыдущим насосом. Количество перекачных стан­ ций в рудничных системах гидравлического транспорта не превы­ шает четырех-пяти. Первую станцию стремятся выполнять в виде передвижной землесосной установки (на тракторной основе или рельсовой тележке). Например, используют трактор Т-180 с уши­ ренными гусеницами, на раме которого монтируется оборудование.

Т р у б о п р о в о д ы г и д р а в л и ч е с к и х т р а н с п о р т ­ н ы х у с т а н о в о к прокладывают в шахте по почве выработок или подвешивают на цепях к крепи или к металлическим кронштей­ нам. Магистральные трубопроводы на поверхности в зависимости от условий эксплуатации имеют протяженность от нескольких сотен метров до 5—6 км, а при осуществлении гидравлического транспорта на большие расстояния — до 30—50 км (диаметр труб от 250 до 400 мм, а в отдельных случаях и более). Плавучие трубо­ проводы землесосных снарядов имеют протяженность от 50—100

до 500 м.

На поверхности трубопроводы длиной до 500—600 м укладываются по почве или на эстакадах (см. рис. 116). Эксплуатация таких откры­ тых трубопроводов в зимнее время при условии непрерывной работы вполне надежна. Наблюдения показывают, что подаваемаягрунто­ вым насосом в нагнетательный трубопровод гидросмесь нагревается

2 4 »

до 15—20° С II не успевает отдать тепло на длине трубопровода до

400—600 м.

При довольно спокойном рельефе местности высота эстакад принимается от 0,5 до 2,0 м, а при переходах через пониженные места (овраги и др.), в зависимости от профиля трассы, от 2 до 7 м; при пересечении судоходных рек трубопроводы опускаются на дно реки в виде дюкеров.

Трассы трубопроводов назначаются по возможности с минималь­ ным количеством поворотов и резких изменений уклонов. Подъем трубопроводов на поверхность забоя или эстакаду следует выпол­ нять по наклонной линии. Величина радиуса закругления колен берется равной 2—4 диаметра труб; закругления трубопроводов укрепляются от сдвижения.

Трубопровод, сооружаемый на срок эксплуатации более года, монтируют цельносварным. Такие трубопроводы большой протя­ женности, более 2—3 км, укладывают в траншеи. Перед сдачей в эксплуатацию трубопровод подвергается гидравлическому испы­ танию. С этой целью его медленно заполняют водой. После уплотне­ ния стыков трубопровод вновь заполняют водой и опробуют в тече­ ние 15—30 мин. Транспортная магистраль, проложенная вблизи других сооружений, испытывается на давление в 1,5—2 раза боль­ ше, чем при эксплуатации.

Ликвидация закупорок ведется промывкой через штуцеры, вва­ риваемые в шахтных трубопроводах через 50 м.

§ 3. ОРГАНИЗАЦИЯ ГИДРООТВАЛООБРАЗОВАНИЯ

Процессы приема гидросмеси с последующим выделением породы и размещением ее в отвал, а также осветления и удаления воды называют г и д р о о т в а л о о б р а з о в а н и е м . Эти процессы являются обязательным элементом любых гидромеханизироваиных работ.

Гидроотвал на поверхности состоит из дамб начального обвало­ вания, отвального участка трубопровода с разводящими линиями труб, водосборных колодцев или специальных водосборных устройств и отводящих водоводов (или каналов). Дамбы служат-для огражде­ ния и создания емкости для приема гидросмеси. При системах водоснабжения с кругооборотом воды гидроотвалы совмещаются с водохранилищами.

При организации отвалообразования важно правильно опре­ делить место расположения отвала. Для достижения этого должны выполняться следующие требования:

отвалы располагаются на землях, не пригодных для сельского хозяйства (в оврагах, заболоченных участках и т. п.);

должен использоваться рельеф местности для достижения само­ течного транспорта или опорожнения технологических трубопро­ водов; обычно для гидроотвалов выбирается площадка с уклоном 0,03 и менее.

,250