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

Применение низкомарочных глино-цементных смесей для заили­ вания обрушенных пространств, смежных с целиками, не повышает себестоимости 1 т руды из целиков, так как полностью окупается сокращением потерь руды.

При освоенной технологии возведения закладочного массива из бетона с крупным заполнителем и применении пневмотранспорта на 10—15 м3 смеси затрачивается 1 чел-смепа, в то же время при возведении бутовых полос из бетона — около 2 м3/чел-смену, т. е. затраты труда и расходы на 1 м3 смеси определяются масштабами производства.

В заключение следует указать, что наиболее перспективны как по экономичности, так и по возможностям механизации и автомати­ зации технологические схемы цементной и других видов бетонной закладки с применением наиболее дешевых компонентов шихты. При этом снижение стоимости может быть достигнуто применением

25 0

при разработке угольных и рудных месторождений нее п боль­ ших объемах ведется очистная выемка на горизонтах ниже 400— 500 м, что осложняет технологический процесс предприятия; в этих условиях целесообразно сооружение закладочных комплексов для каждого рабочего горизонта при централизованном распределении закладочных материалов, приготавливаемых на поверхности;

поскольку различные способы закладки предъявляют разные требования к закладочным материалам, то по данному фактору следует ориентироваться на минимальное число способов ведения

закладочных работ; проектные проработки вариантов создания закладочного хозяй­

ства горных предприятий должны учитывать возможность органи­ зации на шахте или в горном районе сбалансированного породного

хозяйства, обеспечивающего полное использование шахтных пород и отходИсточникамиполучениязакладочныхматериаловв производства в районе пре приятий. могут быть

рыхлые наносы, коренные горные породы, хвосты ОФ, породы от проведения горных выработок и из рудничных отвалов, шлаки ме­ таллургических заводов, котельных и др.

Наносы, используемые для закладки, обычно представлены лёссовидными суглинками, мореной, песками, супесями, гравием и галькой. Р іа X л ы е н а н о с ы, добываемые в карьерах, имеют сравнительно однородный петрографический состав и, исключая морену, состоят из мелкой и мелкозернистой фракций. Речной песок с гравием (содержание от 5—10 до 40%) — обычно полидисперсный.

К о р е н н ы е г о р н ы е п о р о д ы обычно представлены сланцами, песчаниками, известняками, мергелем, доломитами и т. п.

Рядовой закладочный материал имеет часто неоднородный петро­ графический состав, особенно при эксплуатации карьеров, разраба­ тывающих отдельные сопки, сложенные наносами и коренными горными породами; в таких карьерах получают смесь наносов со сланцами, песчаниками или известняками и др. Коренные породы дают кусковые закладочные материалы.

Хв о с т ы рудных ОФ обычно представлены в виде смеси песков

ишламов. Рядовой закладочный материал имеет неоднородный петрографический состав и состоит в основном из песчаной фракции различных пород с плотностью 2—3,5 т/м3. В случае использования цианистых отходов обогащения необходимо принимать меры пред­ осторожности против образования цианистого водорода в кислотных растворах. Для устранения этой опасности к воде добавляют окисли­ тели, например, перманганат калия или хлор и известь (вызывают щелочную реакцию).

Ш л а к и металлургических заводов после приготовления (гра­ нуляции) обычно представлены смесью мелкозернистых твердых частиц плотностью до 2,5 т/м3 и крупностью до 10—15 мм. Приме­

252

ческому составу и крупности. Количество этих пород в зависимости от мощности пласта колеблется от 10—15% для мощных пластов Куз­ басса и до 40—50% для тонких пластов Донбасса от суточной добычи.

Значительным источником закладочных материалов являются терриконики шахт и отходы углеобогатительных фабрик. Например, только в пределах Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса в отвалах сосредоточены десятки миллионов тонн пустых пород. Обычно в этих породах содержится до 15—25% уже окисленного угля, т. е. она представляет опасность для самовозгорания. Мелких

зованы как компоненты для вяжущих материалов, а также как за­ полнитель для некоторых бетонов. Выполненные трестом Карагандастройматериалы и другими организациями изыскания подтвердили, что горелые породы являются активным кремнеземистым компонен­ том, способным вступать во взаимодействие с известью в обычных условиях.

На основе горелых пород, например Карагандинской ЦОФ, и извести-кипелки можно путем совместного помола в шаровой мель­ нице производить вяжущее с пределом прочности на сжатие через 28 дней 120—150 кгс/см2, отвечающее требованиям ГОСТа на извест- ково-пуццолановый цемент.

В качестве источника закладочных материалов служат также

Для возведения закладочного массива в особо пожароопасных условиях используют г л и н я н ы е б р и к е т ы, получаемые из пластичных глин. Источником таких материалов являются различ­ ные глинистые породы.

Материалы для закладки выработанного пространства должны удовлетворять в первую очередь общим требованиям технологии до­ бычи полезных ископаемых, изменяющимся в зависимости от способа работ и местных условий; ниже приводятся основные нз этих требо­ ваний:

инертность в пожарном отношении (содержание серы не должно превышать 10%, а других горючих примесей 15%);

низкая стоимость и большие запасы закладочного материала вблизи шахты или рудника;

возможность быстрого образования плотного, а при надобности монолитного, закладочного массива.

Требования, предъявляемые к закладочному материалу при его добыче, транспортировании, подготовке и хранении, в основном

25

сводятся к возможному снижению стоимости материала, к достаточ­ ной его подвижности (сыпучести) при хранении в бункерах, к малой слеживаемости и смерзанию в бункерах и штабелях. Требования по транспортированию сводятся к наличию нерезко выраженных свойств абразивности или липкости материала, к отсутствию в нем негабаритных кусков, плит или сильной пылевидности.

Для улучшения условий транспортирования и хранения закла­ дочных материалов важно, чтобы в них не было большого количества глины и влаги. В зимнее время во избежание смерзания кусковых закладочных материалов и чтобы не утеплять складов и бункеров, необходимо ограничивать содержание мелких фракций в закладоч­ ной шихте. Установлено, что рядовой (кусковой) закладочный мате­ риал с содержанием влаги до 5—6% в зимнее время не смерзается.

ггранулометрическому и петрогра­

В тех случаях, когда на шахте или руднике применяют различ­ ные способы закладки, рационально использовать для самотечной, пневматической (механической) закладки материалы с кусками по­ роды одной и той же крупности, например 80—100 мм. Следует отме­ тить, что гранулометрический состав пород зависит от способа дро­ бления (рис. 121).

Применение глины в качестве основного компонента закладоч­ ного материала (при любом способе закладки) нерационально без специальной технологической обработки (например, прессования). Влажная глина приобретает в очистном забое свойства текучести, что вызывает значительное давление закладочного массива на пере­ мычки и отшивку и может привести к порыву породы из выработан­ ного пространства. Присадка глин в ограниченном количестве (не вызывающем усложнения транспортирования закладочного ма­ териала и его подготовки) способствует повышению качества закла­ дочного массива.

254

работы так, чтобы они обеспечивали возможно меньшую крупность и наибольшую равномерность дробления материала.

Максимальный размер кусков закладочного материала 80— 150 мм. Такая степень дробления с помощью взрывных работ практи­ чески недостижима. Для получения кондиционного закладочного материала необходимо применять дробильные установки.

Для получения закладочных материалов указанного размера при одностадийном дроблении размеры кусков, поступающих из карьера, не должны превышать примерно 400—500 мм. Наиболее рациональным методом взрывных работ, обеспечивающим высокую производительность труда и низкую себестоимость добычи, является взрывание глубокими скважинами. Такой метод обеспечивает равно­ мерность дробления породы, а большой диаметр скважин повышает выход горной массы до 50—60 м3 с 1 м скважины. Однако значитель­ ное увеличение диаметра в случае применения глубоких скважин приводит к повышенному выходу негабаритных кусков горной массы.

При работе экскаваторов с емкостью ковша 3 м3 и двустадийном дроблении горной массы наибольший размер кусков не должен быть более 1000 мм, а для экскаваторов с емкостью ковша 1 м3 — 750 мм. На новых предприятиях по добыче пород для закладочных материа­ лов применяют мощные экскаваторы (в том числе дизельные) с ков­ шом емкостью 6 м3 и более. На песчаных и гравийных карьерах в отдельных случаях горные работы ведут способом гидромеханиза­ ции. Следует учитывать, что применение песка в качестве закла­ дочных материалов в 2,5—3,5 раза повышает производительность закладочных установок по сравнению с применением дробленых пород и при той же производительности требуется в 4—5 раз меньше воды.

Лучшие пески, применяемые для гидравлической закладки в различных странах, содержат до 75% фракции с размерами частиц более 0,5 мм; скорость фильтрации их около 0,5 м/мин.

Опыт организации крупных карьеров для добычи и приготовле­ ния коренных пород и песка для закладки показывает, что в зависи­ мости от технологической схемы и масштаба производства на 1 м3 закладочного материала франко-шахта требуются затраты от 0,25— 0,4 до 1 руб., т. е. не менее 40% расходов на закладочные работы. Поэтому вопросам добычи и приготовления закладочных материалов должно уделяться первостепенное внимание в закладочном хозяйстве.

В самом распространенном случае добычи песка из аллювиаль­ ных отложений на поверхности наиболее эффективна разработка их роторными экскаваторами производительностью более 1 тыс. м3/ч. Из отвалов песка экскаваторами с ковшом повышенной емкости песок

загружается в вагоны (с разгрузкой через дно) емкостью не менее

25 Разработкаотваловшлакаипородм3. .Большие отвалы доменного

шлака или шлака и золы часто располагаются вблизи шахт и руд­ ников. Разработка таких отвалов осуществляется обычно при по­ мощи взрывных работ. Шлак грузится в узкоколейные вагоны или на конвейер одноковшовым экскаватором с ковшом емкостью не

256

менее I —1,5 м3. Составы доставляются к разгрузочному бункеру (обычно емкостью более 500 м3).

Отвалы шлака и золы электростанций, особенно если сжигание угля производится в пылевидном состоянии, полностью подлежат переработке. Частицы золы склонны к цементации, а содержание

в нейДобычапескасоднаводоематонких л в <0,074 .м всегда не менее 50%.

Для закладочных работ часто исполь­ зуют запасы песка в водоемах и поймах рек. Разработки обычно ведут с помощью плавучих землесосных снарядов или установок, работающих но принципу эрлифта.

В ВНР создан пневматический подъемник системы инж. Леварди, предназначенный для добычи песка из-под воды. В слое песка обра­ зуется забой-колодец, в который помещают перфорированный трубо­ провод-смеситель с трубами диаметром 0,9 м. В смеситель нагне­ тается сжатый воздух.

Пневматический подъемник монтируют на понтоне. Достигнуты следующие показатели: производительность 1,2—1,4 м3/мин гидро­ смеси (весовая концентрация 70%), что составляет 0,8—1 м3/мин сухого песка; расход сжатого воздуха при давлении 4 кгс/см2 около 10 м3/мин; стоимость добычи 1 м3 песка оказалась значительно ниже, чем при использовании драглайнов. Эксплуатация такого пневмати­ ческого подъемника возможна до глубины 100 м.

Для закладки на рудниках используют песок с гравием. Про­ изводительность гидравлической установки на таких материалах 180—20О'м3/ч при расходе воды на 1 м3 до 2—2,5 м3. По исследова­ ниям для закладки целесообразна разработка крупной пойменной залежи песка способом гидромеханизации с последующим гидро­ транспортом на расстояние до 20 км [105].

Гидросмесь с отношением до Т : Ж — 1 : 2 подается из карьера к закладочному комплексу, расположенному на промплощадке руд­ ника, землесосами по трубам диаметром 520 мм с толщиной стенки 12 мм (срок службы трубопровода 2 года). Себестоимость 1 м3 песка

франкоПриготовлени-шахта —не,транспортированиеихранениезакладочныхмаболее 0,2 уб. ­

териалов.Собственно приготовление закладочных материалов вклю­ чает следующие операции: дробление и сортировку при использова­ нии кусковых горных пород, грануляцию отходов металлургических заводов при использовании шлаков, отделение шламов при использо­ вании хвостов, шихтование при использовании для закладки раз­ личных материалов.

П р и г о т о в л е н и е з а к л а д о ч н ы х м а т е р и а л о в

и з к о р е н н ы х г о р н ы х п о р о д . Дробильно-сортировоч­ ную установку располагают в районе карьера или на промышлен­ ной площадке шахты (рудника) — при использовании породы шахт­ ных отвалов.

При дроблении весьма важно избежать образования кусков резко выраженной неправильной формы: продолговатых, плитовидных, наличие которых особенно неблагоприятно сказывается при пневма­

тической и гидравлической закладке, так как такие куски хуже транспортируются струей воздуха или воды и легко расклиниваются в трубе, вызывая закупорку труб. Выход плитняка при дроблении можно устранить, применяя для вторичного дробления конусные или валковые дробилки.

Комплекс оборудования дробильной установки должен также обеспечивать умеренное содержание наиболее мелких фракций (осо­ бенно глинистых материалов). С этой целью, а также для повышения производительности дробилки необходимо устанавливать перед пен

грохот для отсева мелких фракций.

Если на шахте применяют разные способы закладки, то при пневматической и гидравлической закладке дробильная установка должна быть приспособлена для приготовления различных по гра­ нулометрическому составу закла­ дочных материалов. Это достигает­ ся грохочением дробленого мате­ риала на различные фракции и последующим смешением их в оп­ ределенных пропорциях, т. е. ших­ тованием. Если в породах карьера содержится много глинистых нано­ сов, которые, распадаясь от влаж­ ности, осложняют транспортиро­ вание и хранение материала, то на дробильно-сортировочной уста­ новке должно быть предусмотрено оборудование для отсева глини­ стых частиц. Однако без необхо­ димости делать отсев не следует, так как это не только влечет за

собой потерю дробленых материалов, но приводит к уменьшению плотности закладочного массива и повышению его усадки.

Для смешения фракций или при добавке отдельных компонентов (шлака, песка и др.) к закладочной шихте эти материалы накапли­ вают в бункерах, оборудованных питателями или автоматически управляемыми затворами. Равномерное шихтование .материалов или классов наиболее просто достигается выпуском пород на сборн й конвейер.

В зимнее время, как показывает опыт, неутепленные бункера работают удовлетворительно, если в них не проникают осадки. Форма и конструкция бункеров и выпусков должны соответствовать виду закладочного материала, аккумулируемого в них.

Па случай, если карьер прекращает подачу породы к дробильной фабрике, на ее площадке необходимо устраивать склады. Целе­ сообразно применять бункерные склады, так как в них материал меньше окатывается и измельчается. Эти склады более просты и компактны. Схема процесса дробления с полубункерным

2 5 8

складом породы отдельно по трем фракциям представлена на рис. 122.

Материал, доставленный на фабрику из карьера в большегруз1­ ных саморазгружающихся2вагонах, , сгружают в приемную воронку с неподвижным грохотом на котором отсеивают класс — 250 мм.

па два или три класса, как показано на схеме. При трех классах7 порода подается9 тремя параллельными ленточными10. конвейерами к бункерам или на полубункерный склад Причем предусматри­

вается возможность8отсева мелочи (например, 3 и 5 мм) из низшего класса па ситах и подачи ее в смешанный бункер или в отвал. Обратная подача породы осуществляется ленточными конвейерами. Шихтование материала выполняется на смесительной ленте12 77. Готовый закладочный материал13 из погрузочных бункеров посту­ пает в вагоны на путях широкой колеи.

Компоновка дробильно-сортировочной фабрики для приготовле­ ния закладочныха бматериалов. из коренных пород отвала приведена на рис. 123, и Отсортированная порода направляется из цеха дробления и сортировки в аккумулирующие бункера (склад), распо­ ложенные вблизи устройств для спуска породы в шахту.

Затраты, связанные с приготовлением закладочных материалов из коренных пород, по процессам дробления и сортировки состав­ ляют 15—20 коп. на 1 м3. В свою очередь, вскрыша наносов, а также добыча 1 м3 породы в крупных карьерах обходятся не более 20 коп. за 1 м3.

Для подачи закладочных материалов от дробильно-сортировоч­ ных фабрик или карьеров основным видом транспорта является же­ лезнодорожный, широкой колеи. В качестве подвижного состава применяют вагоны с опрокидным кузовом или большегрузные вагоны, разгружающиеся через дно или боковые стенки. Преиму­ щество применения вагонов первого типа, предназначенных в основ­ ном для погрузки экскаваторами крупнокускового материала, состоит в возможности обеспечить однородность всего вагонного парка. Расстояние до шахт не превышает 70—100 км. Перспективны при расстояниях до 10—15 км автопоезд грузоподъемностью до 100 т, троллейвозы и конвейеры.

В условиях сложного рельефа поверхности наиболее экономичным видом транспорта могут оказаться подвесные канатные дороги.

Выбор вида транспорта требует в каждом отдельном случае выполнения сравнительных технико-экономических расчетов. Как показывает отечественный опыт, самым дешевым видом транспорта закладочных материалов на поверхности (при добыче материала в карьерах) является железнодорожный при использовании больше­ грузных вагонов широкой колеи. Стоимость перевозки 1 м3 материала