книги из ГПНТБ / Смолдырев А.Е. Технология и механизация закладочных работ

На смесительную станцию подается под давлением вода в коли­ честве, достаточном для обеспечения нескольких установок заданной производительности (обычно около 40 м3/ч). К каждой смесительной установке идет ответвление с главным вентилем, за которым уста-

Рис. 60. Технологический комплекс гидравлической

новлены расходомер и коллектор, от которого расходятся линии: смывной воды, первого пускового гидромонитора, второго гидро­ монитора, насадок, шлангов для различных целей.

Смесительную станцию обслуживает один человек, в заклады­ ваемом забое работают два человека.

Количество воды определяется такими факторами, как соотно­ шение длины вертикальных и горизонтальных трубопроводов, вид

140

закладочного материала и размер закладываемого забоя. Наиболее благоприятное соотношение вертикальных и горизонтальных уча­ стков равно 1: 6, хотя процесс идет успешно и при соотношении 1 : 12 при низкой плотности гидросмеси (на песках).

Один раз в смену оператор для промывки насадок открывает спускные краны в нижних концах насадок без остановки установки.

в основном на верхних горизонтах.

Простейший вариант такого комплекса состоит из скреперного склада бункера с контрольной решеткой и смесительного устройства.

По описанной схеме осуществлялись закладочные работы на рудниках Урала при использовании в качестве закладочных мате­ риалов шлаков.

Наиболее крупные и эффективные закладочные комплексы соору­ жаются на шахтах, где в качестве закладочных материалов исполь­ зуют пески, в том числе с присадкой других материалов. Известны комплексы, в которых одна гидравлическая закладочная установка обеспечивает закладку до 200 м3/ч (СССР, ПНР). При этом наиболь­ шее распространение получили установки с мощными смесительными устройствами, расположенными на поверхности.

141

Применяются смесительные устройства: 1) со смывом закладоч­ ного материала непосредственно с закрытого склада по его наклон­ ному полу гидромониторами; 2) со смывом закладочного материала из окон бункера, с наклоном пола 40—45°, с помощью неподвижно установленных насадок, причем регулирование поступления мате­ риала обеспечивается введением в работу большего или меньшего количества открытых окоп бункера; 3) открытого типа, когда мате­ риал размывают гидромонитором в карьере или на складе (рис. 02).

Склады закладочного материала устраивают емкостью 750— 2000 м3, а иногда 5000 м3. Над складами обычно проводят эстакады для подачи ж.-д. вагонов. Наиболее рациональным считается склад, совмещенный со смесительным устройством. Уклон пола таких складов принимается равным 5—6°, а при использовании и дробле­ ных пород 12—15°.

Для достижения эффективной работы закладочные комплексы выполняют в виде крупных сооружений с крытыми складами и централизованной смесительной станцией. На рис. 63 приведена схема такого комплекса для крупного современного предприятия.

В бункере песок размывается водой и вместе с ней поступает через выходное отверстие на металлическую решетку с отверстиями 30x30 мм, на которой задерживаются попадающие крупные мате­ риалы и посторонние предметы. Вода с песком по наклонному желобу поступает к вращающемуся грохоту с отверстиями 25 мм. Песок вместе с водой направляется через грохот в наклонный желоб, по которому гидросмесь поступает к воронке вертикального трубо­ провода. Воронка также перекрыта металлической решеткой.

142

В желобах для улавливания инородных предметов иногда делают углубления. При добавках цемента предусматривают смеситель.

При использовании закладочных материалов в виде смеси песка с кусковыми материалами в закладочный комплекс дополнительно включаются дробильные установки. В этом случае смываемый гидро­ мониторами или насадками в бункере большой емкости материал также направляется через приемные окна на решетку с отверстиями

7Рис. 63. Технологический комплекс гидравлической закладки крупной

шахты:

трубопроводы с резиновой армировкой

100 мм, а затем в конический вращающийся грохот. Частицы ме­ нее 40 мм поступают со струей воды через колосниковую решетку в приемную воронку, а задержанные на рештаке куски предвари­

тельноОсобеносиработызимойпрох дят через молотк .вую дробилку.

Эксплуатация гидравлических за­ кладочных установок на шахтах и рудниках Советского Союза ведется часто и в зимнее время. Поэтому следует предусматривать мероприятия, обеспечивающие нормальную работу установок в зим­ нее время.

Для этих условий целесообразно оборудовать закрытые склады закладочного материала, а смесительные устройства на поверхности сооружать так, чтобы в них не проникала теплая и влажная струя

143

воздуха из шахтных выработок. Установлено, что при попадании закладочного материала в помещение с положительной температурой на поверхности кусков и частиц конденсируется влага, вследствие чего охлажденный материал смерзается.

Водопроводные линии, прокладываемые на поверхности, следует

заглублятьПрименениехвостовобогатительныхфабрикв з млю или защищ ь с оем опилок .толщиной до 1 м. Для гидравли­

ческой закладки, особенно в горнорудной практике, в качестве закладочного материала используют пески хвостов ОФ. Перед пода­ чей в шахту хвосты обрабатывают — классифицируют, выделяя из них шламы.

На угольных шахтах также широко используются породы сорти­ ровочных установок и хвосты ОФ, но в основном в виде крупных фракций. Этот материал используется в качестве присадки для гидрозакладки или пневмозакладки.

Эффективность работы с использованием рудных хвостов на­ ходится в зависимости от качества их предварительной обработки. Так, в отдельных случаях при намыве закладочного массива хво­ стами с содержанием шламов около 75% наблюдалось, что полное уплотнение закладочного массива и дренаж воды в слое высотой 1,5— 1,8 м наступают лишь через 6 недель. Поэтому в готовом закладочном материале частиц < 7 4 мк не должно быть более 25—45% (в зависи­ мости от петрографической характеристики хвостов), а скорость фильтрации — не менее 100—150 мм/ч.

Хвосты подают на рудник гидравлическим транспортом от ОФ или из отвалов. Применение гидравлического транспорта на поверх­ ности, а также предварительная обработка закладочного материала в гидравлических аппаратах составляют особенности технологи­ ческого закладочного комплекса при использовании хвостов для закладки.

Технологические комплексы при гидравлической закладке хво­ стами выполняются по двум схемам. По первой (Пышминский рудник и др.) к трубопроводу гидравлического транспорта хвостов, доста­ вляемых от ОФ в отвал, подключается отвод. Хвосты подают в зумпф поршневого насоса, откуда они перекачиваются к реечному класси­ фикатору, из которого песок отводится в смеситель, а шламы сли­ ваются в отвал. Из смесителя смесь песка и воды в необходимой пропорции засасывается насосом и перекачивается по трубопроводу в очистной забой. Дренируемая вода собирается в шахтном водо­ сборнике и после осветления перекачивается на поверхность, где включается в циркуляционный поток.

С помощью грязевого насоса хвосты перемещают на расстояние

около 800 м по трубопроводу, смонтированному из труб диаме­ тром 100 и 125 мм.

По второй схеме подача гидросмеси в шахту и распределение по забоям осуществляются только за счет разницы отметок.

Для обработки хвостов используется классификатор реечного типа шириной 1,8 м и длиной 7,2 м с углом наклона рамы 10° и

144

производительностью около 50 м3/ч. Смеситель представляет собой чан с импеллером диаметром 2 м. Гидросмесь подводится к чану по трубе диаметром 73 мм.

Эксплуатация установки по такой схеме на Пышминском руднике показала, что содержание шламов в песках не должно превышать 20—23% от общего веса твердого. Это условие является необходимым

X д о ст ы

Рис. 64. Технологические схемы подготовки хвостов с использованием обору­ дования обогатительной фабрики:

для успешного ведения закладочных работ, причем должна поддер­ живаться весовая концентрация гидросмеси не менее 63—65%. Производительность закладочных работ 25 м3/ч, объемное отношение твердого к жидкому около 1 : 2.

За рубежом хвосты перед подачей в очистной забой предвари­ тельно обрабатываются. Классификация хвостов ведется дляаотдеб).­ ления шламов — частиц размером менее 0,04 мм (рис. 64, и При этом допустимое количество шламов в песках определяют в за­ висимости от петрографического состава руды, устанавливая его опытным путем. Обычно оно находится в пределах от 8—12 до 36% от общей массы твердого вещества.

Иногда хвосты бывают грубоизмельченные. Тогда отделяют лишь некоторую часть воды из потока, после чего сгущенную гидросмесь подают в шахту. Известен опыт [6] использования для закладки кварцевых хвостов следующего гранулометрического состава:

+ 0,074 мм — 08,0%; частицы наибольшей крупности относились к фракции -|-0,3 мм (около 10%). Хвосты подавались насосом по трубопроводу диаметром 100 мм к чану высотой 6 м и емкостью 500 т гидросмеси. В чане помещается импеллер. В процессе сгущения в слив удалялось до 10% шлама.

Сгущенную гидросмесь весовой концентрации 72—74% подавали в шахту по трубопроводу диаметром 50 пли 75 мм. В закладочном

вагитатор, а затем в рудник (по скважинам), а шламы отводятся.

Вкомплексе устанавливаются гидроциклоны диаметром до 300 мм каждый. Производительность закладочных работ, обеспечиваемая такими установками, от 20—30 до 100—150 м3/ч, объемное соотно­ шение твердого к жидкому около 1: 2 .

Описанные технологические комплексы для закладочных работ на рудниках хорошо освоены и широко применяются. На мощных закладочных комплексах обработки хвостов предусматриваются высо­ копроизводительные классификаторы — батарейные гидроциклоны.

Примером использования батарейных гидроциклонов может слу­ жить технологический комплекс на Миргалимсайском руднике [72J.

146

Закладочные работы на руднике производятся для ликвидации пустот в выработанном пространстве верхних горизонтов. Батарея из четырех гидроциклонов диаметром 500 мм работала с использо­ ванием естественного напора высотой 3,2 м, слив самотеком напра­ влялся в хвостопровод, а пески из приемного желоба по трубопроводу диаметром 120 мм — в шахту. Опыт показал, что для эксплуата­ ции в низконапорном режиме пригодны лишь гидроциклоны диа­ метром 500 мм и более. При этом гидроциклоны удовлетворительно работают при сечении пи­

обеспечения однородности и равномерности подачи смеси в трубо­ провод применяют цилиндрические смесители.

В новейших технологических комплексах применяют аккумуля­ цию песчаной гидросмеси, предназначенной для гидротранспорта к забоям [73]. Гидросмесь из хвостов с содержанием песка 48—51% поступает с насосной станции по трубопроводу длиной до 2,5 км и диаметром 100 мм со скоростью 1,61 м/с. Из трубопровода гидро­ смесь разгружается в бункер, расположенный в нижней части ствола, который вмещает запас гидросмеси, равный суточной производи­ тельности насосной станции (—250 т песка). В нижней части бункера установлен конус с разгрузочным клапаном. Скорость разгрузки бункера 60—75 т/ч.

Для улучшения свойств закладочного материала при помощи специального устройства в него добавляется сухой цемент (при­ мерно 6—8 т/ч), чтобы получить соотношение цемент — песок, равное 1 : 10. Гидросмесь поступает в систему скважин (диаметром

63,5 мм) и далее по горизонтальным трубам диаметром 76,2 мм — к забоям. Устья всех скважин имеют съемную облицовку, которая при износе заменяется.

Для увеличения выхода закладочного материала из хвостов стремятся уменьшить сброс топких классов. Для этого в гидросмесь примешивают коагулирующие вещества, а именно серпокислый алюминий в количестве от 50 до 400 г/т — для лучшего дренирования воды; подобные добавки вызывают образование в гидросмеси флокул (несколько связанных между собой частиц).

Для размещения пустых пород в шахте при проведении штреков широким забоем для возведения закладочного массива из дробленых пород по предложению ИГД им. А. А. Скочинского внедряется шахтный технологический комплекс по схеме рис. 20. Ее особен­ ностью является применение передвижного пункта для приготовле­ ния кусковой породы крупностью менее 50 мм и устройства для сгущения гидросмеси.

Недостатки работ по схеме: обводнение забоя в связи с исполь­ зованием кусковой породы и гидроэлеватора для гидротранспорта, применение в схеме неотработанных по конструкциям устройств (сгустителя, элеватора и др.).

Применяемое оборудование. Основными элементами технологи­ ческого комплекса, относящимся, собственно, к гидравлической

закладочной установке, являются: смесительное устройство, транс­

портныеСмесительныеустройствакомму икации, у ройства. для отвода и осветления воды. Смесительное устройство служит для

образования равномерно смешанной гидросмеси. В простейшем варианте при использовании в качестве закладочного материала песка, шлака и кусковых материалов оно состоит обычно из лотка, приемной воронки с контрольной решеткой — грохотом и гидро­ монитора (насадка) для подачи воды на лоток.

Элементы конструкции смесительных устройств, применяемых для грубозернистых и кусковых материалов, в простейших случаях имеют следующие конструктивные размеры. Верхняя часть лотка, служащая для удаления крупных кусков материала, имеет наклон 35—45°; длина лотка около 3,5 м; ширина 500 мм; высота бортов 300 мм. В дно лотка вставляется решетка, изготовленная из котельного железа толщиной 10—16 мм с отверстиями диаметром 30 мм, распо­ ложенными в шахматном порядке. Нижняя часть лотка служит для смешения провалившегося через решетку закладочного мате­ риала с водой, поступающей под контрольную решетку в верхнем конце лотка и увлекающей закладочный материал к воронке.

Приемная воронка представляет собой верхнюю часть вертикаль­ ного става трубопровода. Высота воронки и диаметр в верхней части зависят от производительности.

Для предупреждения возмущений потока гидросмеси, явля­ ющихся причиной интенсивного подсоса воздуха в трубопровод и неравномерного поступления частиц и кусков материала, по внутрен­ ней поверхности воронки устраиваются ребра, привариваемые по

148

образующей конуса. Для поддержания возможно более равномерного потока гидросмеси подача закладочного материала из бункера и воды регулируется автоматическими устройствами.

При большой производительности установки закладочный ма­ териал поступает на лоток, где лишь частично смешивается с водой и в виде густой гидросмеси стекает в смесительную воронку, куда направляется дополнительная струя воды.

Рис. 67. Смесительные воронки:

а — распространенная конструкция; б — усовершенствованная на шахте; в — воронка длят случая подачи сухого материала; 1 — решетка; 2 — резина; 3 — объемный конус; 4 — на­ плавка твердым сплавом

Для предохранения трубопровода от попадания в него посторон­ них предметов и негабаритных кусков при использовании кусковых материалов перед смесительнойв).воронкой устанавливают контроль­ ную решетку (рис. 67, а, б и

Размер ячеек решетки при работе с песком принимается 0,65 X Х0,65 мм (и больше — до 3 мм), со шлаком 30x30 мм, с дробленой породой и шлаком 80x80 мм.

Для предохранения устья трубопровода от забивания материалом (особенно при использовании кусковых пород) в смесительную во­ ронку вставляют авторую). — предохранительную воронку меньших размеров (рис. 67, При переполнении приемной воронки материал пропускается только через предохранительную воронку, в то же время вода поступает непрерывным потоком в зазоры между ворон­ ками, что обеспечивает необходимое разжижение гидросмеси и тем

149