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

Вяжущий материал каждого состава измельчается в шаровых мельницах до тонкости цемента. Концентрация раствора соответ­ ствует водоцементному отношению 0,4. Эти вяжущие медленно за­ твердевают; начало схватывания — 4—6 ч.

О прочности вяжущих и способности закреплять закладочный массив из дробленых пород можно судить по данным, приведенным в табл. 13.

Т а б л и ц а 13

При затвердевании образцов цементированного закладочного массива под давлением порядка 10 тс/м2 показатели прочности на сжатие оказываются выше представленных в табл. 13 в 1,5—2 раза.

Наиболее эффективно использование в качестве вяжущих доба­ вок цемента. Для современных закладочных комплексов получение водо-песчано-цементной смеси с заданной концентрацией поддержи­ вается автоматически. От смесительной станции смесь подается насосом по трубам до закладочного восстающего на расстояние до 1,5 км. Производительность установок до 150 м3/ч смеси. Трубо­ проводы при надобности обогреваются термостатами, которые под­ держивают зимой температуру не ниже 1,1—2,2° С. Весовое содер­ жание твердого в гидросмеси 68—72%.

Из промышленных отходов для производства дешевых вяжущих используют, как отмечалось, различные заменители (особенно с акти­ визирующими добавками). Для получения необходимого качества смеси необходимо,чтобы максимальное содержание глинистых частиц в инертном заполнителе не превышало 10—15%. Лучшей активизи­ рующей добавкой считается известь, а также портландцемент.

270

Добавки, например, к нефелиновому раствору извести или гипса с известью (10—15%) резко уменьшают сроки твердения. Стоимость такого вяжущего в 2—3 раза ниже. В качестве инертных запол­ нителей возможно использование шлаков медеплавильных за­

водов.

Представляет интерес использование золошлаковых отходов ТЭЦ (содержание S i02 должно быть более 40%). Вредной примесью

является несгоревший уголь. Обычно в золе ТЭЦ содержится частиц, —0,075 мм от 40 до 65%. Можно использовать отходы мокрого золо­ о удаления. При атом в смесь для го оо 60 so wo_тт активизации процесса твердения

/добавляют известь.

вой Рог) признано целесообразным приготавливать смеси в соотно­ шении 1 : 3—1 ; 4 (шлак : хвосты) при подвижности 8—10 см. Для приготовления 1 м3 бетонной закладочной смеси требуется примерно шлака 400 кг, хвостов 1200 кг, воды 350 кг и извести 8 кг. Продол­ жительность затвердевания смеси около 3 месяцев, стоимость 1 м3 около 1 руб. 40 коп.

Состав бетонных смесей в каждом конкретном случае подбирается в результате опытных работ с испытанием образцов на прочность и определением реологических констант. Подбор компонентов смеси ведется с учетом опыта ведения горных работ с бетонной закладкой. При этом должен также учитываться тот факт, что наиболее эффек­ тивно использовать цементы соответствующих марок (в том числе из шлаков), полученные по стандартной заводской технологии на

специализированных предприятиях и в соответствии с действу­

ющимиПриготовлениезакладочныхматериаловизшахтныхпородГОСТами. .При

сбалансированном породном хозяйстве на горном предприятии (с полным использованием шахтных пород для закладки) на поверх­

272

ности или в шахте организуется комплекс по приготовлению из по­ род закладочных материалов.

В технологических схемах предусматривается предварительное отделение угля от породы в углемойках, но используют для этой цели и грохоты (применяются на ряде шахт в Донбассе). Техноло­ гический поверхностный комплекс с отделением на грохоте мелких классов и выборкой крупных кусков угля и щепы приведен на рис. 128. Порода с углем подается на вибрационный грохот. Мелочь класса 0—25 мм, содержащая наибольшее количество угля, отсеи­ вается. Крупнокусковой уголь класса более 25 мм отделяется от

пластов, породы от проведения горных выработок используются для закладочных работ. Приготовление закладочных материалов

из классов крупностью менее 200 мм. Весьма высок процент выхода классов до 200 мм и при проведении выработок взрывным способом в массиве (в песчано-глинистых и песчанистых сланцах до 80%, в песчаниках 35%, в известняках 40%).

Поэтому при проведении подготовительных выработок должны отрабатываться такие паспорта буровзрывных работ, которые обеспе­ чивали бы требуемое дробление породы.

Приготовление породы для гидравлического или пневматического способов закладки заключается в грохочении, дроблении, а также в извлечении различных инородных предметов. Породы предвари­ тельно не приготавливаются, если для доставки и размещения их используются скреперы.

В зависимости от горнотехнических условий подземные закла­ дочные комплексы выполняются в сочетании с участковым (шахт­ ным) пунктом приготовления породы или в виде передвижных ком­ плексных закладочных установок, размещаемых в местах получения породы.

Центральные пункты приготовления закладочных материалов

размещаются обычно в околоствольном дворе или в магистральных

а

необходимостью переработки породы, поступающей с различных участков шахты.

В отечественной практике приготовление закладочных материалов из пустых пород осуществлялось на шахте «Коксовая» в Кузбассе. Подземный пункт приготовления закладочного материала распола­ гался в околоствольных выработках в 70 м ота).опрокидывателя ски­ пового ствола на горизонте 100 м (рис. 129,

Приемный бункер емкостью 10 м3 и камера дробления были раз­ мещены ниже почвы околоствольного двора. При использовании продуктов дробления для самотечной закладки применялась щековая дробилка Щ-9 производительностью 35 м3/ч (на кусок 80—100 мм);

274

для пневматической и гидравлической закладки использовалась щековая дробилка СМ-11 производительностью 20 м3/ч, дающая материал крупностью до 50—00 мм. Расходы на приготовление и укладку 1 м3 закладочного материала составили 50—00 коп.

Следует указать, что при разработке угольных пластов большая часть породы, выдаваемой в отвал, поступает из очистных работ в смеси с углем и без обогащения или шихтования не может быть использована. Поэтому порода из очистных выработок всегда под­ вергается обработке для отделения угля. Шахтная порода поступает на круговой опрокидыватель пропускной способностью до 500 т/ч и разгружается на грохот, разделяющий ее на классы: ^80 мм и —80 мм. Первый класс проходит на конвейере углеотборку, посту­ пает в коническую дробилку производительностью 80 т/ч и измель­ чается до крупности—80 мм. Порода от дробилки подается ленточным конвейером (ширина ленты 050 мм, скорость 1,2 м/с, производи­ тельность 80 т/ч) к грохоту, установленному над приемными бунке­ рами, откуда порода развозится по участкам. Класс —80 мм содер­ жит обычно значительное количество угля, поэтому перед загрузкой в вагонетки также проходит углеотборку.

При большом количестве породы, поступающей для дробления (до 5000 т/смену) и значительном извлечении угля (до 114 т/смену) затраты на оборудование и расходы на эксплуатацию установки, раз­ мещаемой в подземных выработках, окупаются полностью. Стои­ мость приготовления 1 м3 закладочного материала составляет 10— 15% от общих затрат по возведению 1 м3 закладочного массива при пневматической закладке.

На центральную подземную дробильно-сортировочную установку могут поступать и породы с поверхности (отходы обогащения, породы из террикоников). Применение центральной установки рационально, если большинство участков шахты ведут добычу угля с закладкой выработанного пространства.

В случае небольшого поступления породы, а также при ограни­ ченном применении закладки целесообразно размещать дробильно­ сортировочную установку (небольшой производительности) с рас­ четом обслуживания одного выемочного поля. Все оборудование размещается в обычной выработке.

Производительность подземных установок для приготовления закладочных материалов из шахтных пород зависит от пропускной способности дробилок. Обычно центральные установки оборудуются дробилками, имеющими производительность 50—80 т/ч, а участко­ вые — до 25 т/ч.

На шахтах Донбасса применяют схему приготовления (для крыла поля) по рис. 130. В состав технологического комплекса входят две дробилки ОЦД-100 производительностью 100 т/ч каждая. Порода к дробильному комплексу подается в трехтонных вагонетках. Чаще всего она представлена сланцами или известняками. Пластинчатый питатель и ленточный конвейер установлены в наклонной выработке, пройденной рядом с горизонтальной выработкой. С конвейера порода

обеспечить возведение возможно более плотного массива выдвигают вопрос о шихтовании материалов в число важнейших.

При шихтовании должно учитываться влияние размера частиц на водопроницаемость закладочного массива. Важно устанавливать склонность к размоканию и прочность на удар.

При наличии в породах (типа песчаников, песчанистых и глини­ стых сланцев) капиллярной влаги более 10—12% прочность (па срез) их значительно снижается; при содержании влаги в порах более 3—4% их затруднительно перемещать по рештакам и течкам бункеров. Увлажненная порода не должна содержать мелочь.

При наличии большого количества мелких фракций в породе в шихту можно добавлять гранулированный шлак с золой (мелкие частицы заполняют макропоры шлака). Опыт показывает, что опти­ мальная шихта при пневмозакладке должна быть представлена клас­ сами неразмокаемой породы по крупности в пределах:

Следует учитывать, что породы после гидравлического обогаще­ ния обычно содержат до 9% влаги.

Под действием взрывной волны происходит усадка (уложенного самотеком) закладочного массива до 20—25%. С увеличением влаги в породе от 5—6 до 12% сжимаемость массива уменьшается. Несущая способность массива порядка 10 кгс/см2 (100 тс/м2), поэтому массив может выдержать горное давление, которое не выдержит ни одна крепь. Под действием таких нагрузок сжимаемость закладочного массива даже оптимального состава достигает 15—20%.

Для гидравлической закладки все шире применяют смеси иа песка, шахтных пород, хвостов и отходов ТЭЦ, шлаков. Содержание песка 00—70%. Однако надо учитывать что, если в закладочный материал в виде песка добавить 30—50% породы крупностью около 30—35 мм, то производительность установки снижается. В то же время котельная зола и шлак повышают уплотняемость массива, но

увеличивают вынос тонких частиц. Поэтому в шихте применение золыПодземныйтранспортзакладочныхматериаловля гидроз кладки не рекоме дуется. . Подземный тран­

спорт закладочных материалов включает три звена: спуск материала в шахту, транспорт по основным выработкам и участковый транспорт (в пределах участка, лавы или блока). При этом необходимо стре­ миться к наименьшему числу перегрузок закладочного материала из одних транспортных средств в другие.

Опыт ведения современного закладочного хозяйства [9] показы­ вает, что для спуска закладочного материала в шахту используются вагонетки (70,5%) и гравитационный — транспорт по трубам 11,9%. Доставка по главным выработкам в вагонетках 96,7; в штреках — конвейерным — 58,3% и колесным транспортом — 24,4%.

2 7 7

Спуск з а к л а д о ч н ы х м а т е р и а л о в . Наиболее про­ стым способом спуска материала при всех методах закладки, исклю­ чая гидравлический и пневматический (с поверхности), является свободный гравитационный спуск по восстающим породоспускам, шурфам, а также по укрепленному в стволе или турфе специальному

для влажных и липких материалов спуск по трубам не рекомен­ дуется.

На рудниках получил распространение спуск материала с поверх­ ности на рабочие горизонты по восстающим выработкам, проведен­ ным под углом 55—75°. При движении по восстающим породоспускам, пройденным на большую глубину, куски закладочного материала приобретают большую скорость, что приводит к разрушению вырабо­ ток. Вследствие этого при глубине более 150—200 ми на горизонтах предусматривают перегрузочные пункты, оборудованные приемной воронкой с люковым устройством или питателем.

Гравитационное перемещение закладочных материалов из корен­ ных пород по металлическим (и деревянным) желобам и трубам возможно при углах более 25—30°. При организации такого тран­ спорта следует учитывать возможное налипание увлажненной мелочи закладочного материала. С учетом этого фактора наклон желобов и труб целесообразен не менее угла естественного откоса дробленой породы в насыпном состоянии, т. е. около 40°.

Спуск закладочного материала, представленного песчано-гравий­ ной фракцией, по скатам на большую глубину можно осуществлять в смеси с водой. Опыт свидетельствует, что при добавлении 123 л воды на 1 м3 песчано-гравийного речного материала закладочную

2,4 x 4 ,8 м или диаметром 1 —1,2 м. Близ устья породоспуска обору­ дуется приемный бункер с секторным затвором и ленточным конвей­ ером, если материал поступает с дробильно-сортировочной установки, расположенной на промплощадке.

Спуск закладочных материалов в неустойчивых породах ведется иногда по породоспускам или шурфам, закрепленным деревом. При большом сроке службы породоспуски целесообразно закреплять бетоном (железобетоном), армировать стальными листами или рель­ сами; при большой глубине спуска целесообразнее применять трубы

278

о

ронка; 8 — труба диаметром 248 мм; 9 — наклонный бункер (около 90 м3); 10 — фотоэлемент; 11 — бункер (около 30 м3)

279