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

Забойные и перекачные землесосные установки, с помощью

которых транспортируется пульпа по трубам из карьера в

отвалы,

бывают

стационарными

и

Н.нбт 0, О.мвоЗ.ст.

передвижными .

Н а

карье­

рах

Кузбасса

применяются

/с\

о-щ= /250мм)

поо\

70

стационарные

землесосные

установки

с одним

или

не­

woo

70-60 е-//@

4—

сколькими

землесосами.

На

800

60 50

идоп

600

50-40

"бак

Зыряиовском,

Сарбайском,

щ

W

30

и ООП

60

Лебединском и Южно - Лебе -

30

го

/

V

"вак

НО

дннском

карьерах

обычно

20\

10

30

применяют

передвижные

за­

10

о

го

бойные

землесосные

уста­

О

0 .

1000 2000 3000 W0 50000,^/4

новки,

которые

монтируют­

278

S56

833

7170

0,JlJCCK

ся

на плашкоутах

и

санях.

Рис.

35. Характеристика

землесоса

20Р-11

Д л я

условий

гидравли­

ческой разработки на карье­

рах

КМ А трестом

Гидроме­

ханизация

Министерства

энергетики

и электрификации

С С С Р

раз­

Производительность по пульпе,

м3 /ч

3500

Дальность транспортирования пульпы

по горизонтали, м . . . .

2000

Максимальная

высота всасывания, м

5

Установленная

мощность электродвигателей,

квт

1337

В том числе главного привода

1250

Грузоподъемность лебедки механизма

подъема

всаса, т . . . .

2,5

Размеры землесосной установки,

м:

длина (без всасывающей трубы)

14,40

ширина

•

5,25

высота

4,20

Масса землесосной установки, т

55

В зависимости от проектной производительности

гидроуста­

новки землесосная установка комплектуется землесосами

различ­

ного типа. Наибольше е распространение

на открытых разработках

получили землесосы ЗГМ - 2м, 20Р-11 и

2-ОР-Пм,

а т а к ж е

новая

серия землесосов

типа

Гр, выпускаемых Бобруйским

машино­

строительным заводом .

Технические характеристики некоторых землесосов типа Гр

приведены

в табл . 21.

П л а в у ч и е з е м л е с о с н ы е

с н а р я д ы

предназначены дл я

разработки

породы

под

водой

и

перекачки

ее в

виде

пульпы в

Т а б л и ц а

21

Насос

IN

н

оо

СО

ОО

Показатели

>.

СО

>.

>»

>.

U

U

U

t-

и

Диаметр

рабочего колеса, мм

-

-

-

<м

IN

650

840

1030

1390

1360

Производительность

по пульпе,

мя /ч

650

740

1030

1250

1260

800

1330

2140

4000

4000

Напор,

м вод. ст.

1750

800

1800

3800

4000

32

55

58

68

67

Вакуумметрическая

высота всасывания, м вод. ст.

23

45

61

54

54

5,0

6

6

5,5

6,8

К. п. д . ,

%

4,0

—.

66

62

64

65

64

Мощность

двигателя, квт

64

53

64

61

64

250

500

620

1600

1600

250

250

620

1250

1250

Скорость

вращения

двигателя,

об/мин

630

730

735

485

485

Диаметр

проходного

сечения,

мм

730

730

735

485

485

170

120

180

170

280

Диаметры

патрубка:

170

120

180

170

280

входного

300

300

400

500

500

напорного

300

300

400

500

500

250

300

350

450

450

250

300

350

450

450

Масса

насоса без двигателя,

кг

4010

3079

6650

16 370

12 400

4010

3079

6650

16 370

12 400

отвал или сооружение. Они классифицируются

по типу

всасываю­

щего агрегата, способам разработки породы

и

транспортирования

ее, способу рабочих перемещений в забое и др . [24].

Плавучие

землесосные

снаряды

в

нашей

стране

выпускались

без

учета

специфики

работ

в горном деле. Д а ж е наиболее

круп­

ные

из применяющихся

в гор-

норуднои

промышленности

ст. %

земснаряды

500-60

(карьеры

КМА,

Зыряновский

карьер и

др.)

не

имеют

достаточно

мощного

разрыхлителя

дл я

эффективной

разработки

тя­

ж е л ы х

связных

пород.

Только

в последние годы начато про­

ектирование

земснарядов

дл я

то fsoo то зчоо wo sooo ssoo EBOOW/чоткрытых

работ.

характеристи­

Технические

Рис.

37.

Характеристика

землесоса

ки

отечественных

плавучих

500-60:

землесосных

снарядов,

приме­

Di=650

м м ;

Dj—1430

м м

( с п л о ш н ы е

л и н и и ) ;

няемых

на карьерах,

приведе­

.01-570

м м ; Л г = 1 3 3 0

м м

( п у н к т и р н ы е

л и н и и ) ;

z = 4 ;

л - 5 0 0

о б / м и н

ны

в табл . 22.

Т а б л и ц а

22

З е м с н а р я д

П о к а з а т е л и

300 - 40

3 5 0 - 5 0 л

Э 5 0 - 5 0 Т

500-60

Расчетная

производительность, м3 /ч:

420

420

420

650

Длина

транспортирования породы

по

горн-

210

230

350

340

1,6

2

2

2,5

Глубина разработки, м:

11

10

18

15

Минимальная ширина прорези по

дну

при

3,5—4,5

3,5—4,5

3,5—4,5

4,5

35

35

максимальной глубине

разработки, м . . .

45

45

Масса

земснаряда без плавучего пульповода, т

212

230

470

400

Величина осадки в рабочем состоянии,

м . .

1

1,1

1,7

1,1

Высота

от уровня воды

(без сваи),

м . . .

10

8,40

11

12

Установленная мощность электродвигателей,

1227

1450

2300

2970

Стоимость земснаряда с

плавучим

пульпово-

9,8

9,78

10,7

11,40

125

162,5

317,5

375,5

Д л я

разработки

т я ж е л ы х связных и

слабых

полускальных

пород

в карьерах

предназначен

з е м с н а р я д 350-50ТК «Онега».

ного тока мощностью 500 квт, обеспечивающий

окружное

усилие

на

фрезе 24 тс при скорости

ее в р а щ е н и я І6—24

об/мин

и

16 тс —

при

24—36

об/мин. П р и разработке

т я ж е л ы х

связных

и

полускаль­

ных

пород

на • земснаряде

устанавливается

землесос

20Р - 1ІМ

производительностью по породе 250—350 м3 /ч.

При

разработке

сравнительно легких неплотных пород земснаряд оборудуется

зем­

лесосом

500-бОм

производительностью

по породе

500—600

м3 /ч.

Д л я

разработки высоких надводных

забоев

на

земснаряде

уста­

навливается

гидромонитор. Пр и работе фрезы «в подрез»

.земсна­

р я д

перемещается

папильонажной

лебедкой

с

тяговым

усилием

32

тс,

что

в 2 раза больше, чем

у

существующих

земснарядов

этого

класса. Д л я привода

папильонажных

лебедок

применяются

двигатели постоянного тока, что позволяет

плавно

регулировать

скорость папильонажного троса.

З е м с н а р я д снабжен стреловым

забросом

якорей

и имеет

свай­

внедрение

в

забой

при угле поворота

10—12°.

Наиболее

распространенным типом

разрыхлителя

земснаряда

является

фрезерный. Все плавучие земснаряды, применявшиеся

на Зыряновском,

Лебединском и Южно - Лебединском

карьерах,

имели фрезерные

разрыхлители .

ческих

свойств

пород,

формы

режущих элементов

и от

скорости

вращения

фрезы.

Б. М. Шкундин

[24] рекомендует

определять удельную мощ­

ность

привода

в

зависимости

от производительности

фрезы и

свойств

разрабатываемых

пород.

У д е л ь н а я м о щ н о с т ь

привода

р а з р ы х л и т е л я

(квт)

на 1 м 8 / ч

производительности

фрезы

Пески

рыхлые

неслежавшиеся

0,2—0,3

Пески

слежавшиеся,

пески

гравелнстые,

супеси,

иловатые пески, лёсс, пески с прослойками плов

или

суглинков

0,35—0,45

Суглинки тяжелые

0,45—0,60

Глины

легкие,

нежирные

0,60—0,75

Глины

плотные

.

0,75—0,90

Скальные мягкие

породы

0,90—1,20

Конструкция

фрезы

должна

обеспечивать

требуемую

произво-

Располагая ножи

фрезы

относительно всасывающего отверстия и

оси ее вращения

под определенным углом,

можно

добиться,

чтобы

фреза,

помимо резания

пород,

перемещала

их в зону всасывания .

Такие

фрезы

предназначаются

дл я разработки

связных

пород.

К ним относятся отвальные и п л у ж н ы е фрезы Калининского

поли­

технического

института

и С п б Ц И И И С а .

Интенсивность износа

гидравлического оборудования

зависит

от многих факторов . К

первой группе можно отнести

факторы,

находящихся во взаимодействии с породами

в период абразивного

износа.

Среди них прежде всего необходимо отметить

твердость

частиц

транспортируемой

породы,

а т а к ж е

их

размеры,

окатан -

ность и

износостойкость

материала,

из которого

изготавливаются

вок, выполненные на различных предприятиях треста

Гидромеха­

низация Министерства энергетики и электрификации

С С С Р , по­

тированни

гравийных пород

на

карьерах

составляет

I

т металла

на

50 ООО м 3

породы,

а

при

гидротранс­

Ж SO

портировании

песчаных

п о р о д — I

т

ме­

талла

на

200 000

м 3 породы.

Наибольше ­

му

износу

подвергаются

рабочие

колеса

и

корпуса

землесосов.

П о

данным

экс­

периментальных исследований, износ ра­

SO 120 180 2W 300

бочего

колеса

составляет

I

кг

металла

на

180

м 3

гравийных пород, а износ кор­

Время чистой работы, ч

пуса землесоса — I кг

металла на

75 м 3

Рис.

38.

Изменение

коэф­

породы.

При

гидротранспортировании

песчаных

пород

интенсивность износа де­

фициента

полезного

дейст­

талей

землесоса

несколько

снижается,

вия землесоса 500-60 в за­

составляя

дл я

корпуса

землесоса

I

кг

висимости

от

продолжи­

тельности его работы в пес­

металла

на

320

м 3

транспортируемого

чаных

породах

материала .

Происходящее

при

абразивном

изно­

се изменение геометрических - размеров деталей

землесоса

приво­

дит к изменению его рабочих параметров, снижению

расчетного

напора

и производительности.

На

рис. 38

приведены

результаты

исследования

снижения

к. п. д. землесоса

500-60

в зависимости от продолжительности ра­

боты при

гидротранспортировании

песчаных

пород.

И з

рис.

38

видно,

что

через

120

ч

чистой

работы

землесоса

его к. п. д. снизился примерно

на

8%,

а

через

180 ч — на

15%.

Н а б л ю ­

дения за работой землесоса 500-60 пока­

зали, что

через

280

ч

чистой

работы

износ рабочего колеса достиг значитель­

ной величины, поскольку

вес

его

умень-

0

20

W

ВО 80 100 шился

на 25—30%. Это привело в конеч-

по~ьем породы, тыс. мг

Н о м счете

к

снижению

к. п. д. землесоса

Рис.

39.

Изменение

к. п. д.

на

30% от первоначальной

величины.

Н а

рис. 39 показана

зависимость

из­

землесоса

12Р-7

в

зависи­

мости

от

объема

перерабо­

менения к. п. д. землесоса

12Р-7 от объ­

танной

породы

ема переработанных

гравийно-песчаных

пород. К а к

видно из

этого

графика,

по­

строенного

по

данным

экспериментальных

исследований

[ 2 5 j ,

после того

как через землесос было

пропущено

100 тыс. м 3

породы,

30%. В .результате износа отдельных, деталей землесоса

произво­

дительность

по пульпе, напор и консистенция снизились

на

50%,

. а удельный

расход электроэнергии возрос более чем в

2

раза .

В процессе эксплуатации землесоса 2 Р - П в результате

посте-

при перекачке

гравийных пород

со

средней консистенцией

пульпы

14%

составляет

примерно 20%, а при более

неблагоприятных

условиях — 40%.

Ухудшение

расходной

характеристики

землесоса

из-за износа его

деталей приводит к снижению производитель­

ности гидроустановки по поро-

де на 20—40% уже после про­

Sod. ст.

пуска

30

тыс.

м 3

гравелистых

пород.

Специальные

наблюдения

за износом

деталей

землесосов

20Р-11 позволили

установить

125

150 T,v

сроки

службы

каждой

детали

в зависимости

от физико-меха­

Рис. 40.

Изменение

напора

землесоса

нических

свойств

и

количества

20Р-1ІМ в зависимости от продолжитель­

породы,

пропущенной

землесо­

ности его работы

сом,

и

от

других

факторов.

Д а н н ы е

об

износе

деталей

землесосов,

изготовленных

из

сталь­

ного литья,

приведены

в табл .

24.

Т а б л и ц а 24

О б ъ е м

породы (тыс . м 3 ) , перекачиваемой

до полного износа

Л б р а з я в н о с т ь

у п л о т н и т е л ь -

броневого диска

к р ы ш к и

породы

к о р п у с а

рабочего'

ко­

ного и

уста ­

землесоса

леса

новочного

п е р е д н е й

заднеіі

колец.

0,25

300

120

120

180

300

0,50

150

60

60

90

150

0,75

100

40

40

60

100

1,00

75

30

30

45

75

1,25

60

25

25

36

60

1,50

50

20

20

30

50

2,00

38

15

15

23

38

3,00

26

11

11

15

26

5.00

15

6

6

9

15

карьеров

К М А в течение трех сезонов. Н а б л ю д е н и я м и

установ­

лено, что

на гидровскрышных р а з р а б о т к а х приходится

выполнять

Так, число изношенных корпусов землесосов, потребовавших

пол­

ной замены,

в первый сезон составило 44, во второй — 43, в

тре­

тий — 57, а

число изношенных колес — соответственно 52, 57

и 80.

42,2

тыс.

м3 , а одним рабочим колесом — соответственно 23,7; 35

и 30

тыс.

м3 .

практическое

значение.

К

мероприятиям по снижению интенсивности износа различ­

ных

деталей

гидравлического оборудования относятся повышение

кации

С С С Р при

гпдротранспортировании гравийно-песчаных

по­

род с

содержанием

гравия

до

80%

показал,

что

рабочие

колеса

этих

землесосов

из

стали

35Л

в среднем работают лишь около

80

ч,

а затем выходят из строя.

Таким

образом,

в

течение

месяца

на

гидроустановке

приходится

менять

рабочее

колесо

четыре-

пять

раз. Д л я

увеличения

срока службы

рабочих

колес

землесо­

сов 20Р-11 были проведены испытания новых конструкций с утол­

щенными

лопатками,

а т а к ж е

со вставными лопатками, изготов­

ляемыми из стали Г-13Л и из спецстали

4 0 Х Г С Н Л .

Рабочие колеса

землесосов

20Р-11

с

утолщенными

лопатками

оказались

примерно

в

2—2,5

раза

более

износостойкими

по

сравнению с обычными конструкциями рабочих колес.

Применение

рабочих

колес,

диски

которых

были

изготовлены

из

стали

45Л,

а

вставные

лопатки

из

более

прочной

стали —

Г-13Л, позволило

получить

примерно

такие

ж е

результаты,

что

и при

опытах с утолщенными

лопатками .

Более

высокие

показатели

были

достигнуты

при

испытании

рабочего

колеса,

изготовленного из

спецстали

4 0 Х Г С Н Л .

Это

ко­

ботало без замены

336 ч и пропустило

58 тыс. м 3

породы.

Всесоюзным

научно-исследовательским

институтом

нерудной

промышленности

( В Н И И Н е р у д )

было

предложено

для

изготов­

ления рабочих

колес

землесосов

применять

марганцовистую сталь

с добавкой хрома

Г13Х2Л, которая

характеризуется

повышенной

износостойкостью

и

надежностью

работы

деталей

землесоса

при

ударных нагрузках.

Рабочее колесо

землесоса диаметром

1250

мм

'с лопатками из стали

Г І З Х 2 Л

испытывалось

при перекачке

пульпы,

твердая

составляющая которой содержала

фракции размером

250—50

мм — 10%;

50—20

мм — 30%; 20—5 мм — 30 %

и 5—

0,2 мм — 3 0 % .

бочие колеса и улитки землесосов 20Р-11,

а т а к ж е некоторые по­

казатели работы этих деталей землесоса после

наплавки

приве­

дены

ниже.

У л и т к а

Рабочее колесо

землесоса

землесоса

Толщина наплавляемого слоя, см

04 5

0,3—0,5

Количество

наплавляемого твердого спла­

ва, кг

20—70

10—30

Расход рабочей силы на наплавку,

чел.-ч .

30—50

5—15

Время чистой работы, ч

100—200

70—140

Количество

пропущенной породы,

тыс. м3 .

20—40

20—30

Н а

производстве большое значение придается

вопросу

восста­

плавкой.

При восстановлении улитки землесоса наибольший

объем

ра­

бот приходится на

выравнивание отдельных

раковин

меловыми

электродами, после

этого

производится н а п л а в к а электродами

Т-590 и

Т-620. Д л я

восстановления

улитки

землесоса 20Р-11 в

среднем

расходуется

300 кг

круглой

стали

диаметром 30

мм,

Основная

работа при восстановлении

рабочего

колеса

земле­

соса приходится на восстановление лопаток со

стороны всасыва­

ния. Р а з р а б о т а н ы два

способа

восстановления

изношенной

части

лопатки. При

первом

способе

изношенная часть

набирается

из

стержней арматуры диаметром 40 мм,

которые

привариваются

друг к другу

и к лопатке, а затем

вся

поверхность

лопатки

вы­

равнивается

меловыми

электродами

и

после

этого

покрывается