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

Заметим, что вследствие расширения сжатого воздуха в трубо­ проводе скорость воздуха на выхлопе обычно составляет 50—70 м/с

и иногда достигает 100 м/с.

Пропускная способность трубопровода увеличивается с умень­ шением в дробленом материале содержания породы размером до 3—5 мм; при наличии большого количества мелочи часть ее оседает на стенках труб и затрудняет перемещение остальных фракций. При влажности такого материала более 4% частицы размером до 3—5 мм, как отмечалось, вызывают слипаемость мелочи и особенно частиц размером до 10 мм.

Наиболее благоприятным материалом считается кусковой, а такяіе мелкозернистая порода с небольшим (до 10—15%) содержанием глинистых примесей и влаги. Опыт показывает, что максимальная пропускная способность прямолинейного трубопровода диаметром 150 мм достигает 90 м3/ч при расходе свободного воздуха около 110 м3/мин. Хорошие результаты работы закладочной установки получаются при работе на сланцевых породах гранулометрическим составом: 20 % —0—15; 80% — 15—80 мм при ограниченном содер­ жании мелочи размером до 3—4 мм и влаги.

По условиям пневматического транспортирования закладочные установки являются крупными потребителями сжатого воздуха. Особенностью работы закладочных установок является непостоян­ ство давления в сети у машины из-за меняющегося сопротивления в закладочном трубопроводе. Вместе с тем необходимый перепад давления воздушного потока для закладочных установок на прак­ тике составляет около 2,5—3 кгс/см2 и лишь при значительных рас­ стояниях транспортирования по трубам (до 1000 м и больше) дости­ гает 4,5—5 кгс/см2.

При одновременной работе нескольких закладочных машин (обычно не более 5—6) количество потребляемого воздуха может колебаться от максимального значения, равного расходу всех уста­ новок, до нуля во время пауз и остановок в их работе. Следовательно, взаимное сглаживание изменений давления практически не имеет значения, поэтому вопрос о регулировании производительности воз­ духодувных машин имеет существенное значение.

Питание сяіатым воздухом пневматических закладочных устано­ вок осуществляется от пневматической сети шахты или от специаль­ ной сети пониженного давления до 2,5—3,0 кгс/см2. При этом расход энергии в последнем случае значительно меньше. Устройство отдель­ ной сети сжатого воздуха, питаемой от специальной воздуходувной станции пониженного давления, например от воздуходувки, может быть особенно целесообразным в том случае, когда пневматический способ закладки является основным. Получают распространение шахтные компрессоры низкого давления на 2—2,5 кгс/см2.

Питание закладочных машин от общешахтной пневматической сети чаще всего производится при наличии небольшого числа закла­ дочных установок. Выбор того или иного способа питания закладоч­ ных машин сжатым воздухом должен определяться в каждом кон­

210

кретном случае расчетом, сопровождающимся технико-экономиче­ ским сравнением. При этом следует учитывать, Qsчто практически при кусковых породах в трубах диаметром 175 мм и = 120 м3/ч потери

а также пневмодвигателя давление сжатого воздуха у машины должно быть около 5—4,5 кгс/см2. В связи с этим при питании закладочных установок от специальной воздушной сети пониженного давления может потребоваться специальное питание двигателя машины воз­ духом повышенного давления.

Па основании данных практики можно установить, что при про­ изводительности компрессорной станции до 200—300 мѴмин по сво­ бодному воздуху экономически целесообразно применять поршневые компрессоры, при большей производительности — турбокомпрес­ соры и воздуходувки. Наиболее экономичны крупные компрессор­ ные станции с турбокомпрессорами производительностью около

1000 мѴмин.

Р а б о ч и й т р у б о п р о в о д и е г о а р м а т у р а (трубы, закругления, задвижки и соединительные устройства) при пневмати­ ческом транспортировании вследствие значительной скорости движе­ ния закладочных материалов подвержены большему износу, чем при гидротранспорте. Поэтому для изготовления труб и арматуры применяются наиболее износоустойчивые сорта стали, специальная армировка труб и колен износоустойчивыми вкладышами.

Вотечественной практике используются трубы длиной 3 м с тол­ щиной стенок 9—10 мм из углеродистой стали. На закруглениях устанавливают колена со сменными вкладышами из износоустойчивой стали (радиус закругления 0,75 м) или используют сварные колена

снаплавкой твердых сплавов. Максимальный срок службы таких труб определяется пропуском до 30—40 тыс. м3 глинистого сланца (аргиллита) при регулярном поворачивании труб. Срок службы сварных колен достигает 3,5 тыс. м3 пропущенной породы.

Внастоящее время в мировой практике для пневмотранспорта

закладочных материалов применяются трубы, изготовленные из раз­ личных материалов. Наибольшее распространение получили три вида материалов: мягкая сталь, углеродистая сталь и базальт, используемый в расплавленном состоянии для футеровки труб. Примерное соотношение сроков службы труб из этих материалов при прочих равных условиях можно представить как 1 : 3 : 10.

Для магистральных участков трубопровода широко используют трубы с базальтовой футеровкой (рис. 97), а при укорачиваемой части (в забое) — трубы из углеродистой стали длиной до 3—4 м с толщиной стенки 3—4 мм. Для этих участков целесообразно также использовать цельнотянутые трубы из углеродистой стали с толщи­ ной стенки не менее 7—8 мм (лучше 10 мм). Трубы необходимо

211

;':^v''^ л 4~>N^y\

Рис. 97. Трубы для пневмозакладочной установки:

1 — металлическая труба; 2 — футеровка из базальта; 3 — разъемное соединение; 4 — бетонная опора

выполнять с манжетой. Конец трубы длиной примерно 0,5 м должен иметь утолщенные стенки. Устройство манжеты необходимо потому, что наибольший износ приходится на начальный по направлению движения материала участок трубы.

Опыт показывает, что наибольший износ труб имеет место при использовании в качестве закладочных материалов песчаника и шлака металлургических заводов. При использовании этих мате­ риалов даже самые прочные стальные трубы до полного износа могут пропустить не более 100 тыс. м3, т. е. износ увеличивается в два раза и больше. Поэтому следует избегать применения для пневмо­ закладки этих материалов. Средний срок службы углеродистых труб на сланцах от обогащения 6Ö—80 тыс. м3, а на шахтных дробленых породах 40 тыс. м3.

Исследования показывают, что быстрый износ труб происходит из-за образования так называемых «мульд» износа (углублений в виде борозд), особенно вблизи соединений.

Установлено, что изгиб труб в местах соединений с углами пово­ рота в пределах 0 + 2° (при плохой сборке до ±5°) при дальнейшем

Образующаяся в базальтовых вкладышах мульда более узка, длинна и глубока, чем в стальных трубах. Поэтому с увеличением угла изгиба их износ ускоряется. Такая футеровка не пригодна для закруглений. При прочих равных условиях срок службы труб диа­ метром 200 мм примерно на 35—40% больше, чем труб диаметром

150 мм.

Опыт показывает также, что интенсивность износа трубопровода и его арматуры находится в прямой зависимости от качества его монтажа. Магистральные линии трубопроводов прокладывают по маркшейдерским трассам. Небольшие повороты следует «собирать» в одно колено, затяжку хомутов быстроразъемных соединений выполнять тщательно.

В местах пробоя трубы ремонтируют так, чтобы заплата толщи­ ной около 5 мм в продольном направлении простиралась на 0,5 м дальше отверстия. Такой ремонт повышает срок службы труб на

18-20% . %

Рекомендуется поворачивать трубу после пропуска 3—5 от количества материала, которое она способна пропустить до ремонта. В этом случае предотвращается преждевременное образование «мульд» износа. Все трубы должны поворачиваться на один угол во избежание повышенного износа, так как в трубах появляются утолщения (рис. 98). Соединение труб производят по меткам. Забой­ ные трубы поворачиваются в каждом закладочном цикле. Износ труб по длине трубопровода примерно одинаков.

При монтаже должна быть обеспечена возможность извлечения и последующего включения в трубопровод промежуточного звена без снятия и переборки нескольких соседних звеньев. На стационар­ ной части трубопровода применяют фланцевые болтовые соединения.

213

Для того чтобы было удобно поворачивать труоы в процессе эксплуа­ тации и равномерного распределения износа по всей поверхности труб, необходимо, чтобы на каждой трубе был хотя бы один пово­ рачивающийся (свободный) фланец.

Для соблюдения точной соосности соединяемых труб (даже незначительный уступ внутри трубопровода вызывает удары о него

распространенный (см. рис. 72) тип быстроразъемных (безболтовых) соединений. Соосность соединяемых труб в таких быстро­ разъемных соединениях достигается при помощи подвижного кольца, имеющего пазы и выступы и выдвижной клин. Эти типы быстроразъ­ емных соединений наиболее удобны в эксплуатации и обеспечивают хорошую герметизацию соединений.

Рабочий трубопровод подвешивают к крепи или прокладывают на жестком основании по почве выработки. В первом случае он может слегка вибрировать под действием ударов частиц материала о стенки труб, что несколько смягчает (амортизирует) силу удара частиц и кусков, а следовательно, уменьшает износ; при такой про­ кладке облегчается также монтаж и демонтаж отдельных участков трубопровода.

Трубопроводы для пневматической подачи бетонных смесей мон­ тируют из стальных труб, которые обычно соединяют при помощи

214

Рис. 101. Армированные колена:

а— конструкции Гипроуглемаша с сегментными вкладышами; б — с секционными вкладышами; в — с сегментными вкладышами; г — колено для бетоноводов

Рис. 102. Схема износа колена под углом 90q при дробленых шахтных породах

При сложных схемах закладочного трубопровода он имеет ответ­ вления до возведения закладочного массива в двух и более забоях попеременно от одной машины. Для этой цели используют развет­

на участке трубопровода в забое устраивают перекидные задвижки, попеременным включением которых струя материала выбрасывается в различных местах вдоль забоя. Трубы используют облегченные, приспособленные для сбрасывания во время укорачивания (рис. 103).

При укладке закладочного материала в массив выхлопной конец трубопровода располагают на расстоянии 3—5 м от закладочного массива. При чрезмерном удалении конца трубопровода от стенки

217

массива происходит рассеивание закладочного материала и сни­ жается плотность укладки; при малом расстоянии наблюдается раз­ дувание закладочного массива даже в случае применения отражателя.

Закладочный материал следует направлять в первую очередь к почве, а затем постепенно поднимать его, непрерывно «трамбуя» массив закладки. В этом случае наибольшая плотиость получается у почвы слоя; наличие крепи (стоек и верхняков) в закладываемом пространство уменьшает полноту и плотность закладки.

Степень уплотнения закладочного массива при данном материале определяется скоростью движения кусков породы в момент удара. Увлажнение закладочного массива способствует повышению плот­ ности и устойчивости его; лучший массив получается при использо­ вании кусковых закладочных материалов с содержанием мелких фракций до 20 % .

В целях борьбы с пылью и травматизмом рабочее пространство отделяют от закладываемого перегородками из досок. Для этого со стороны забоя устанавливают переносные деревянные или метал­ лические щиты с рифленой поверхностью. Опыт показал, что при снятии щитов, из кусковых пород (в основном сланцев) получается почти отвесная стенка массива закладки. Щиты экономичнее дощатых перегородок. Удовлетворительные результаты получены также при использовании в качестве отшивки металлической сетки с разме­ рами ячеек 20x20 мм, прибиваемой к стойкам крепи. За рубежом в качестве отшивки применяют и специальный материал — просмо­ ленную бумагу (в два слоя) или картон, армированный тонкой ме­ таллической сеткой (0,5—1 мм) с отверстиями 10x10 или 20x20 мм. Применяют также джутовое полотно, прикрепляемое к стойкам крепи деревянными планками, переносные щиты (рис. 104) или металлическую сетку, покрытую мешковиной.

В угольных шахтах на пологиха,б): пластах принята следующая организация работ (рис. 105, первая и вторая смены — вы­ емка и крепление; третья смена — передвижка труб и конвейера. Закладка выработанного пространства ведется одновременно с очист­ ными работами. На закладочных работах заняты 5 чел. Производи­ тельность труда рабочего по лаве до 7—10 т/выход. Оптимальная ширина закладываемой полосы 2,4—2,5 м.

Одновременно закладываются две полосы шириной по 6 м. От забоя до закладочного массива расстояние около 5 м.

Для возведения закладочного массива п о в ы ш е н н о й п л о т ­ н о с т и применяют закладочные установки с машиной, работающей по принципу пушки. Обслуживается она в забое машинистом и двумя помощниками. Закладочный материал подается к машине ленточным или качающимся конвейером.

Трубы диаметром 200 мм и длиной 2,4 м скрепляются с помощью болтовых соединений по возможности соосно. Отклонение оси одной трубы от оси другой не допускается более чем 7,5°. При значительно искривленной выработке стремятся рассредоточить закругления на возможно большее число труб.

218

При воздействии порции материала па стенку закладочного мас­ сива образуется плотное кольцо диаметром около 0,3 м с 15% пустот.

Рис. 104. Переносные щиты для отшивки:

1 — стойки; 2 — переносные щитки; 3 — трубопровод

При удалении от этого кольца число пустот увеличивается до 40— 50 %, и материал рассыпается и оползает под углом естественного

Рис. 105. Схемы организации за­ кладочных работ:

а — в лаве: 1 — машина; 2 — кон­ вейер; з — трубопровод; 4 — монтиру­ емая линия; б — в горизонтальном слое: 1 — трубопровод; 2 — демонтиро­ ванная линия; з — монтируемая линия;

4 — отшивка; 5 — конвейер

откоса. Поэтому важно, чтобы трамбующее действие порций мате­ риала равномерно распределялось по всей стенке закладочного массива.

219