книги из ГПНТБ / Хныкин В.Ф. Гидровскрышные работы на карьерах горнорудной промышленности

лечниками, суглинками

I V и V группы, плотными глинами ( I V груп­

па) и очень вязкими глинами.

В связи с сильной обводненностью

месторождения

одновремен­

но с ведением гидровскрышных работ

проводились

работы по осу­

шению без применения

специального

оборудования

и

дорогостоя­

щих дренажных работ.

В соответствии с принятой схемой

разработки

вскрышных по­

род землесосный снаряд 500-60 был

установлен

в

центральной

Т а б л и ц а

8

Год

работы

Показатели

п е р в ы й

второіі

третий

ч е т в е р ­

т ы й

Объем вскрышных пород,

тыс. м 3 . . . .

218,3

588,3

613,2

279,4

Средняя

производительность

земснаряда,

1778

3915

2299

2570

271

м3 /ч

123

151

108

Коэффициент использования

рабочего вре-

0,60

0,71

0,50

0,42

Д л я

повышения

производительности

землесосного

снаряда

500-60 были проведены мероприятия по предварительному

рыхле­

нию горных пород: рыхление пород

гидромониторами, взрывами;

применение фрезерно-гидравлических

рыхлителей и ложковых фрез .

Гидравлическое

рыхление глинистых

пород

осуществлялось

с

лесосного снаряда, размывал породы

забоя, что

способствовало

увеличению производительности

и уменьшению

случаев з а в а л а

всаса землесоса при обрушении

забоя .

Применение гидравличе­

изводительности земснаряда

со 120 до 150 м3 /ч, ио и этот

уровень

производительности был невысок. Поэтому были проведены

испыта­

ния фрезерного разрыхлителя,

конструкция

которого была

разра ­

ботана В Н И И Н е р у д о м и испытывалась на

Зыряновском

карьере

при работе землесосного

снаряда в суглинистых породах. Эти по­

роды

имеют следующую характеристику: число

пластичности —

13,1',

объемная м а с с а — 2

, 0 6 т/м 3 , сцепление — 1,4

кгс/см2 .

четыре режима работы землесосного снаряда 500-60:

первый — с обычным

фрезерным

разрыхлителем

(фреза откры­

того

т и п а ) ;

,

второй — с фрезерным

разрыхлителем

и подводным

гидромони­

тором

с насадкой

диаметром 100 мм, установленным

на раме рых­

лителя

над фрезой;

третий — с фрезерно-гидравлическим

разрыхлителем

конструк­

ции В Н И И Н е р у д а

с лобовой насадкой диаметром 90 мм и гидромо­

нитором,

установленным

на

раме

рыхлителя;

Т а б л и ц а 9

четвертый — с

фрезерно-

гидравлическим

разрыхлите­

Произво­

У д е л ь н ы ft

лем

с

лобовой

насадкой

диа­

д и т е л ь ­

расход э л е к т ­

Р е ж и м

ность

зем­

метром

90 мм

и

пятью

насад­

роэнергии,

с н а р я д а ,

к в т - ч / м *

ками

диаметром

по

20

мм

м'/ч

к а ж д а я , расположенными по

тыльной

стороне фрезы.

Первый

325

15,7

Результаты

испытаний

зем­

Второй

394

13

снаряда

при указанных

режи­

Третий

504

10,2

Четвертый

650

8,4

мах

рыхления

[7] приведены

в табл.

9.

Наиболее эффективным оказался четвертый режим рыхления

горных пород. При работе землесосного снаряда

500-60 с фрезерно-

ность снизилась

до 115 м 3 / ч ) . Использование

разрыхлителей дру­

гой конструкции

(например, ложковой фрезы)

не привело к замет ­

Рис.

5. Система

гидравличе­

Рис. 6. Система

гидравлической

ской

разработки

встречным

за­

разработки с попутно-встречным

боем:

(веерным)

забоем:

/ — р а б о ч и е г и д р о м о н и т о р ы ; 2 — ре­

/ — з е м л е с о с н а я у с т а н о в к а 2 — гидромо ­

з е р в н ы е г и д р о м о н и т о р ы ; 3 — з а б о й ­

н и т о р ы ; J — в о д о в о д

ный

в о д о в о д ; 4 — з а д в и ж к и ;

5 —

з е м л е с о с н а я у с т а н о в к а ; 6 — п у л ь п о ­

При разработке пород средней

крепости

и

при

необходимости

ведения работ с высоким уступом

применяют

системы разработки

с встречным (рис. 5) и попутно-встречным

забоем

(рис. 6). При

Л е б е д и н с к и й

к а р ь е р .

Систему

разработки с попутно-

встречным забоем на

вскрышных

работах

с использованием гидро-

ставлены суглинками. По отчетным данным, на Лебединском

карье­

ре за семь лет эксплуатации

гидромониторно-землесосными

уста­

новками было

разработано 8,4 млн. м 3

пород, из них 70% состави­

ли породы I I I группы, 2 5 % — п о р о д ы

I V группы и

5 % — п е р е о т ­

ложенные мело-мергельные породы V группы. В этот период число

забойных гидроустановок в различные

годы изменялось от

1 до 9.

Забойная

гидроустановка

состояла

из землесоса

12Р-7 произ­

садками гидромониторов

в зависимости

от применяемой

схемы во­

доснабжения изменялся

от 7 до 9 кгс/см2 . Д л я водоснабжения

при­

менялись насосы 2 0 Н Д С .

К а ж д а я гидромониторно-землесосная

установка

имела

фронт

работ около 100 м. Высота

забоя изменялась от 5 до 20 м. Б о л ь ш а я

часть суглинистых пород отрабатывалась при высоте уступа

15 м

(80%), а мело-мергельные

трудноразмываемые породы

р а з р а б а т ы ­

вались при высоте около

7 м. Гидромониторные работы велись с

подрезкой уступа в нижней

части, при этом глубина

врубовой

щели

суглинками с незначительным содержанием мелкозернистого

песка.

Гранулометрический состав

р а з р а б а т ы в а е м ы х пород в среднем сле­

дующий: песчаные частицы

размером

0,05 мм составляют

около

10%, пылеватые частицы размером

0,05—0,005 мм — 56%

и гли-

Т а б л и ц а

Ю

Год работы

Показатели

О

:Х

О.

О

О

CJ

s

О

CU

о...

ь

п

н ~

с

CJ

я

Н

д. ^

3

и

CJ

Календарное

время

нахождения

установок в забое,

ч

7598

42 270

10 248

5928

11 138

19 997

3144

Время чистой

работы

землесоса, ч .

3707

15 335

3 910 2274

4 226

9716

1225

Коэффициент

использования

рабоче-

0,49

0,36

0,38

0,40

0,38

0,49

0,39

Объем вскрышных

пород, тыс. м 3 .

1078,3 3227,3

711

553,6 1022,7 1303,2

510,2

Средняя

производительность

уста­

новки, м3 /ч

292

211

186

143

242

134

417

Удельный

расход

воды, м3 /'м3 . .

5

7,6

8,6

6,6

6,6

15

8

Удельный

расход

электроэнергии,

5,9

8,75

11

4,21

6,08

9,8

2,7

Стоимость

разработки

1 м3 вскрыш-

0,46

0,59

0,55

0,29

0,45

0,70

0,36

Производительность труда,

м3 /чел-

32,5

41,0

30,0

30,8

32

29

35

нистые

частицы

размером менее

0,005

мм — 34%. В работе

нахо­

забойным землесосом

2 0 Р - П с электродвигателем 1250 квт и ра­

бочим гидромонитором

КУГУ-350/200.

4,5—5 км. Геодезическая разность отметок подошвы

р а з р а б а т ы в а е ­

мого уступа вскрышных пород и поверхности отвала

была отрица­

рующую емкость, где была установлена плавучая насосная станция

первого подъема,

оборудованная насосами 2 2 Н Д С . Н а расстоянии

3,5 км от насосной

станции первого подъема на магистральном во ­

тельность

гидроустановки при

разработке

этих

пород

составила

450—550

м3 /ч при удельном расходе напорной воды 6—6,2

м 3 / м 3 .

В редких случаях в забое встречались прослойки

трудноразмывае -

мых пород, представленных моренными глинами.

В этих

условиях

производительность

гидроустановки уменьшалась

и едва

достигала

200 — 220 м3 /ч при удельном расходе воды

18—18,5

м 3 / м 3 .

С о к о л о в с к и й

к а р ь е р .

В 1965—1966 гг.

в южной

части

равлические

разработки велись

в карьере на

глубине

70—75 м.

Вскрышные

породы

были представлены кварцево-глауконитовыми

песками, мощность

которых

достигала 40 м. Отличительной

особен­

ностью

разрабатывавшихся

песков было то, что при сравнительно

высоком

содержании мелкой

фракции (0,1—0,25 м м ) , которая сос­

т а в л я л а

более 50%, и их невысокой

прочности

( I I I группа

по клас­

сификации

С Н и П а )

они с о д е р ж а л и

крупные

включения

песчани­

к а — размером до 500 мм (1,5—2%). Это в значительной

степени

осложняло

гидровскрышные

работы — землесос часто

останавли ­

вался из-за

засорения рабочего

колеса.

Ю ж н о-Л е б е д и н с к и й

к а р ь е р .

Гидравлический

способ

разработки вскрышных пород в массиве при строительстве

Ю ж н о -

Лебединского карьера начали

применять

с 1964 г. Верхний

пласт

глинистыми

суглинками,

ниже

которых

залегали мело-мергельные

породы различной крепости. Н а контакте с суглинками

мело-мер­

гельные породы имели сильную трещиноватость.

П е р в а я

гидромониторно-землесосная

установка, н а ч а в ш а я ра­

ботать на Южно - Лебединском

карьере в

1964 г., была

установлена

в забое высотой около 25 м, представленном глинистыми

суглинка­

ми и мело-мергельными

трещиноватыми породами. Установка была

оснащена

землесосом

16Р-9

производительностью

по пульпе

2000—2200

м 3 /ч и двумя

гидромониторами ГМДУЭГ - 250 . Эти гид­

ромониторы

с электрогидравлической системой дистанционного уп-

сиве,

д а ж е

в тех условиях, когда они имеют значительную

трещи -

новатость,

неэффективна .

Н и з к а я

эффективность, д а ж е

при сравнительно высоких

напорах

воды

(до

160 м ) , объясняется

высокой прочностью,

значительной

вязкостью

и упругостью р а з р а б а т ы в а е м ы х пород.

Поэтому д л я

подрезки

уступа, сложенного

трещиноватыми мело-мергельными

ло - мергельных пород

в массиве п о к а з а л а т а к ж е ,

что наличие

большого количества

крупнокускового материала,

образующегося

лического оборудования и уменьшению коэффициента

использова­

ния рабочего времени. З а

время наблюдений коэффициент исполь­

зования

рабочего времени

гидроустановок

был

равен

40—50%.

Удельный вес простоев из-за наличия негабаритов в

общем

вре­

мени простоев в р а з р а б а т ы в а е м о м забое составил

42—57%.

Опыт

показывает, что

гидравлическая

р а з р а б о т к а

плотных

мело-мергельных отложений (которые составляют

на Ю ж н о - Л е б е -

динском

карьере примерно

50% всех

вскрышных

пород)

без

при­

менения

предварительного

рыхления

экономически

нецелесооб­

разна .

исходных

параметров

гидромониторной

струи

и

крепости

р а з р а б а т ы в а е м ы х

пород

время, затраченное на создание вруба в

нижней части забоя, составляет 50—80%

общего

времени,

необходимого д л я

размы­

ва

пород.

її

р'0,кгс/смг

Производственные наблюдения за рабо­

той

гидроустановок в

условиях

р а з м ы в а

Рис.

7.

Зависимость

от­

супесчаных пород

показали,

что

трудоем­

ношения

времени

под­

кость операции

по созданию

врубовой щели

резки

уступа

к време­

ни

смыва

обрушенной

в нижней

части забоя уменьшается в слу­

породы

т|

от

давления

чае

приближения

гидромонитора

к

забою,

воды

перед

насадкой

а т а к ж е

при увеличении напора воды и

диаметра

насадки.

Интересные

данные

о соотношении времени,

затрачиваемого

на подрезку уступа и на размыв обрушенной

породы (рис. 7), были

получены

при

исследовании

эффективности

размыва

глинистых

суглинков

и сильнотрещиноватых

мело-мергельных

пород

в Ю ж н о -

сотой 20

м при

давлении

воды 10—16

кгс/см2 . К а к

видно

из

рис. 7,

с увеличением давления

трудоемкость

операций по созданию

вруба

в нижней

части

забоя снижается . Это

объясняется

тем,

что

с уве­

увеличивается эффективность

гидравлического

разрушения .

С увеличением расстояния

/ от

насадки до

з а б о я

динамическое

давление струи уменьшается

по

гиперболической

зависимости.