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

подается через систему транспортных устройств в трубопровод. У разгрузочного конца трубопровода обычно предусматривают камеру гашения скорости, в которой скапливается некоторая часть породы, образующая подушку.

При наполнении бункера выше определенного уровня конвейер на поверхности выключается автоматически. Для подачи закладки на два горизонта и более устанавливают соответственное количество трубопроводов и вверху монтируют распределительное устройство с перекидными заслонками.

Во избежание образования воздушных пробок при движении закладочного .материала, а также для удобства монтажа и обслужи­ вания при эксплуатации трубопровод составляют из отдельных секций длиной 30—50 м, между которыми вставляют раструбы. Для спуска породы с размером кусков до 80—100 мм используют трубы диаметром 250—300 мм, а с размером кусков до 40 мм диаметром 150— 175 мм.

Как показывает опыт, спуск закладочных .материалов в шахту на глубину 150—200 м можно осуществить и по вертикальным сква­ жинам, закрепленным обсадными трубами диаметром 300—400 мм.

Недостатком спуска закладочного материала через скважины является опасность закупорки скважин при спуске крупнокускового материала. Износ и пыление снижаются вдвое армированием труб уголками.

Спуск закладочных материалов по трубам, как и по породосиускам и скважинам, протекает нормально, если обеспечена беспере­ бойная разгрузка материала. В противном случае может произойти зависание породы в трубопроводе. Известны случаи установки фотоэлементов для контроля за уровнем материала в нижнем прием­ ном бункере; для этой же цели могут быть применены датчики с радио­ активными изотопами. Породоспуски располагаются чаще во вспомо­ гательном стволе.

Самотечный спуск закладочных материалов по трубам в настоящее время допускается в основном на глубину 300—500 м (наиболее экономичен при глубине 250—300 м), при значительной глубине разработки трубопроводы используют для передачи закладочных материалов с горизонта на горизонт.

Труба диаметром 175 мм может пропускать до 100 м3/ч породы (без глины). Срок службы труб из обыкновенной стали при толщине их 8 мм и диаметре 250 мм определяется пропускной способностью около 200 тыс. м3 и более для смеси отходов мойки (80%) и скальных пород (20%).

Практикой многолетней эксплуатации спусков по трубам уста­ новлено, что при использовании материала крупностью до 80 мм с глинистыми примесями наиболее рациональным является диаметр труб 300 мм. Такие трубы изнашиваются медленнее и обеспечивают бесперебойный спуск по сравнению с трубами .меньшего диаметра. Производительность такого спуска составляла 1 тыс. м3/сут мате­ риала, срок службы до 3—5 мес. При использовании труб с базаль­

280

товой (керамической) армировкой срок службы трубопровода дости­ гает 3 лет, а труб из высокопрочной стали — 1 год.

На зарубежных предприятиях бункера, устраиваемые под трубо­ проводом для спуска, имеют емкость от 80—100 до 400 м3 и более. Бункера оборудуют погрузочными люками с секторными затворами. Для перемещения вагонеток под люками устанавливают толкатели. В бункерах под выходным отверстием трубопровода укладывается стальная плита толщиной 80—100 мм.

Спуск закладочных материалов в вагонетках и скипах более сложен, трудоемок и менее производителен, чем по трубам, но в этом случае доставка породы не зависит от климатических условий и может быть осуществлена на любую глубину.

Следует отметить, что при транспортировании закладочных материалов под землей конвейером, самотечный спуск по трубам имеет преимущества — создается непрерывный поток закладочных материалов с поверхности до выемочного блока.

Т р а н с п о р т п о г о р н ы м в ы р а б о т к а м . Способы транспортирования закладочных материалов от места приема их под землей до выработанного пространства определяются схемой вскрытия шахтного поля, расположением выработок для спуска породы и системой разработки.

Транспортирование закладочных материалов от породоспуска или шурфа по главным выработкам осуществляется электровозами в обыкновенных или саморазгружающихся большегрузных ваго­ нетках, а в очистные забои (лавы или выемочные блоки) — ленточ­ ными конвейерами, с помощью воды или сжатого воздуха по трубам.

Опыт Кузбасса показывает, что стоимость перевозки электро­ возами 1 м3 закладочного материала на 1 км достигает 20—25 коп. Целесообразно применение для подачи породы изгибающихся кон­ вейеров, например типа КЗЛ.

Другим важным фактором следует считать создание само­ стоятельных транспортных коммуникаций закладочного материала, не связанных с транспортом угля.

С целью бесперебойного снабжения горных работ закладочным материалом на шахтах предусматривается складирование породы. Для этого широко используются старые стволы, слепые шахты, гезенки и другие восстающие выработки, в которых образуются

ставки.

В бункерах предусмотрены устройства для впуска сжатого воздуха с целью ликвидации закупорок породы. Их выполняют из отдельных секций диаметром 1,4 м, длиной 1 м. Нижние секции в каждом отделении бункера (общей высотой 10 м) имеют толщину стенок 12—15 мм. Средний срок службы армировки бункеров около

281

2—3 лет. Фундамент бункера выполняется из бетона; его высота и ширина по 1,5 м. Бункер вмещает обычно около 200 м3 и напол­ няется в утреннюю смену.

Рис. 132. Схема транспорта закладочных материалов в шахте:

а — при спуске в клети; б—при гравитационном спуске; 1 и 2 — порожние и груженые ваго­ нетки; з — опрокидыватель; 4 — центральный бункер; 5 — дробильная установка; 6' грохот; 7 — вагонетки; 8 — участковый бункер; 9 — устройство для открывания; 10 — во­

ронка; 11 — закладочная машина; 12 — конвейер

По опыту шахт Рура при доставке породы в вагонетках между бункером и лавой курсирует один или два Челноковых состава из 8 или 12 вагонеток с боковой автоматической разгрузкой. Емкость бункера должна быть не менее сменной (суточной) потребности участка в породе.

282

Для того, чтобы обеспечить бесперебойность транспортирования по главным откаточным выработкам, сооружается центральный бункер емкостью около 1100 м3. Крупные бункера оборудуются камерами для разгрузки от давления столба породы (рис. 133). Одновременно дробленая порода от проходки горных выработок может доставляться к тому или иному участковому породномуа).

бункеру в вагонетках с боковой разгрузкой (см. рис. 132, При суточной потребности 2000 м3 породы и емкости бункеров

4000 м3 за короткое время к каждому погрузочному пункту может

транспортирования и меньшем ко­

подземного транспорта. Поэтому при использовании для закладки неглинистых материалов коренных

горных пород и других следует широко использовать конвейеры. Значительный объем транспортных работ сопровождается из­ мельчением породы. Измельчение закладочных материалов из корен­ ных пород в процессе транспорта с поверхности до выработанного пространства характеризуется увеличением содержания в шихте

мелких фракций (содержащих обычно глинистые примеси).

По данным исследования КузНИИ (под руководством П. Г. Ми­ хайлова), закладочные материалы из аргиллитов и алевролитов при перемещении скрепером в складе с последующим спуском в шахту по трубам и доставке материала на участок (при наличии перепусков по шурфу, скату и трубоспуску в общей сложности на глубину 200 м и других перегрузках) существенно изменяют свой гранулометри­ ческий состав. Увеличилось содержание фракции 0—6 мм с 8 до 26,6%. При увеличении содержания песчаника и менее выветрелых

283

глинистых сланцев в составе шихты материал измельчается меньше. При спусках по шурфу или скатам с перегрузками содержание мелочи в материале увеличивается еще на 10—12%.

При организации доставки закладочного материала потоками (независимыми от добычного цикла) в шахтах следует рассматри­ вать помимо других вариант трубопроводного пневмоили гидро­ транспорта.

Опыт подтверждает целесообразность применения в отдельных случаях пневмотранспорта на расстояние до 1 —1,5 км (при исполь­ зовании гравитационного спуска, выполнении магистральных трубо­ проводов из футерованных труб повышенного диаметра). В таких системах перемещают малоабразивные кусковые породы.

В последние годы в связи с успешным освоением технологии и созданием новых видов оборудования для гидротранспорта куско­ вых материалов созданы предпосылки для промышленного примене­ ния этого вида транспорта в сочетании с другими (например, пневма­ тическим) способами возведения закладочного массива. В таких транспортных установках перед подачей закладочного материала в очистные выработки основная масса воды отводится водоотливными средствами.

Из возможных рациональных схем этого вида транспорта закла­ дочных материалов заслуживает внимания схема непрерывного трубопроводного транспорта от места приготовления закладочного материала до забоя. Наиболее общий случай — использование как напора насосов, так и естественного перепада за счет разницы отметок (для хвостов — поршневые и песковые насосы, для кусковых пород — загрузочные аппараты с обычными центробежными насосами, рис. 134); расстояния транспортирования до 3 — 5 км.

При осуществлении гидротранспорта следует учитывать его особенности. Не следует вести прокладку трубопроводов по главным стволам и главным транспортным выработкам, так как прорывы воды через фланцы, монтажные и демонтажные работы, связанные с промывкой пробок, загрязняют и обводняют выработки и нарушают нормальную их эксплуатацию. Трубы должны укрепляться к стенкам выработок.

На калийных рудниках в качестве транспортирующей среды применяют насыщенный раствор NaCl с тем, чтобы избежать раство­ рения продуктов обработки калийной соли, используемых в качестве закладочных материалов, и предохранительных целиков. Максималь­ ная длина транспортирования достигает 4 км. Во избежание заку­ порки труб скорость принимают более 3 м/с (при диаметре труб 200— 250 мм).

По опыту [117] большинство калийных рудников при гидравли­ ческой закладке применяют толстостенные трубы без армировок. Износ труб характеризуется пропуском до 100 тыс. м3 на 1 мм тол­ щины. Для доставки материала в забои применяют резиновые шланги на давление до 20 кгс/см2.

285

2. Комплексы механизации при различных способах закладочных работ

При сооружении закладочных комплексов всесторонне учиты­ ваются горнотехнические условия шахтного или рудничного поля.

Па шахтах и рудниках с хорошо организованным закладочным хозяйством в зависимости от объема работ и способа закладки обору­ дуют несколько закладочных комплексов при использовании шурфов или вспомогательных стволов. Если основным источником закладоч­ ных материалов являются коренные породы, гранулированный шлак или наносы (морена, песок, гравий), то приготовление мате­ риала осуществляется централизованно.

Если закладочный материал приготовляют вне рудника, то закладочный комплекс состоит из рельсового транспорта на поверх­ ности, породоспуска,рельсового подземного транспорта по магистраль­ ным выработкам и конвейерного (ленточного) или рельсового транс­ порта в пределах выемочного блока.

При приготовлении закладочного материала на шахте или руд­ нике, его транспортирование на поверхности (из отвалов) осуще­ ствляется конвейерами.

Как в первом, так особенно во втором случае при надлежащей организации работ обеспечивается высокая производительность

закладКомплексымеханизациипригидравлическойзакладкечных работ — до 150—200 м3/ч для чистного.забоя.

Эффектив­ ность работы закладочного комплекса зависит в первую очередь от поддержания заданного режима гидравлического транспортирования закладочного материала, при котором достигаются максимальная производительность установки и наименьший расход воды. Для управления таким процессом требуется равномерная подача породы и воды в трубопровод в строго определенном соотношении; смеси­ тельное устройство должно быть оборудовано соответствующими средствами механизации и автоматизации.

Автоматическое поддержание заданного режима работы закла­ дочной установки при постоянном использовании полного напора (при максимальной высоте столба гидросмеси в вертикальном трубо­ проводе) может быть достигнуто при выполнении закладочного

по трубопроводу5. б; постоянный расход воды устанавливается7 венти­ лем Вблизи от шурфа устраивают резервуар для воды, в который8 ее (тоже в дозированном9. количестве) подают по ответвлению трубо­

провода с вентилем 10,Внизу резервуар сообщается с трубопроводом при помощи трубы так что нижняя часть смесительной воронки и резервуар сообщаются между собой. 3и9

При соответствующем регулировании вентилями основное количество воды поступает в трубопровод через смесительную во­

286

постоянно заполнен ею.

В начальный2 период работы установки положение секторной задвижки устанавливается таким образом, чтобы подача материала соответствовала нормальному режиму. При уменьшении сопроти­ вления в рабочем трубопроводе скорость движения гидросмеси

возрастает, в результате чего автоматически регулируется ход пита­ теля (или приподнимается задвижка); количество подаваемого материала увеличивается, что ведет к возрастанию сопротивлений в трубопроводе до установленной нормы. В противном случае (при возрастании сопротивления) уменьшается количество подаваемого материала.

Для регистрации10 скорости истечения воды из резервуара через трубопровод может служить12 помещенный в нем типовой13,водомер­ ный прибор с турбинкой или поплавковое устройство которое служит также для сигнализации о поднятии уровня воды выше предела (закупорка труб). В случае опускания уровня воды в резер­ вуаре ниже определенного крайнего предела подается сигнал о необ­ ходимости увеличения притока воды в резервуар.

287

При обслуживании одним закладочным комплексом шахтного поля больших размеров смесительную камеру следуетб). оборудовать двумя смесительными устройствами (рис. 135, В этом случае бункер закладочного материала выполняют двухсекционным: по шурфу укладывают два рабочих трубопровода и один запасной. Эксплуатация таких автоматизированных высокопроизводительных установок дает возможность уменьшить трудоемкость закладочных работ до 40 чел-смен на 1000 т угля.

Рис. 136. Технологическая схема автоматизированного гидрозакладочного ком­ плекса:

1 — бункер; 2 — ленточный питатель; з — электромагнитный ш ки в ; 4 — лоток; з — вибра­ ционный грохот; в — валковая дробилка; 7 — трубопровод; 8 — датчик уровня; 9 — датчик-

расхода воды; 10 — регулятор; 11 — водопровод; 12 — сброс воды; 13 — бассейн

В развитие приведенной принципиальной схемы разработано предложение для автоматизированного гидрозакладочного комплекса по схеме КузНИУИ (рис. 136), освоенное в Кузбассе.

Водоснабжение по этой схеме осуществляется с кругооборотом воды. Отработанная вода подается из шахты в бассейн, откуда само­ теком поступает в смесительное устройство [119]. Закладочный материал складируется в бункере круглого сечения и подается в смесительную воронку ленточным питателем с регулируемым приводом. Количество подаваемой породы и воды зависит от задан­ ного режима работы. Металлические предметы улавливаются элек­ тромагнитным шкивом ленточного питателя. Автоматизированное управление гидротранспортом закладочного материала ведется в за­ висимости от изменения уровня гидросмеси в воронке. При авто­ матизации по уровню гидросмеси в воронке датчик уровня и аппара­ тура управления сосредоточиваются в смесительной камере.

288

Отдельные элементы такого гидрозакладочного комплекса отра­ ботаны в Кузбассе на шахте «Черная гора» [120]. Для аварийной промывки труб на случай внезапной остановки насоса имеется бак емкостью 36 м3. Вся вода в смесительную камеру подается через бак по двум водопроводам: по одному через верхний слив — на смыв материала в воронку, по второму — в воронку. В случае прекраще­ ния поступления воды в бак смыв породы в воронку прекращается и трубопровод промывается.

Для регулирования расхода и равномерной подачи закладочного материала из бункера в смесительную воронку КузНИУИ разрабо­ тан ленточный питатель производительностью от 30 до 300 м3/ч с ре­ гулируемым асинхронным приводом. Регулирование расхода мате­ риала достигается путем изменения скорости вращения от 200 до 1440 об/мин и толщины слоя материала на ленте питателя.

При работе с полностью заполненным вертикальным ставом уро­ вень гидросмеси должен находиться в смесительной воронке. Для этого существующие воронки объемом 1 —1,5 м3 непригодны, так как

не менее 5 мин (для кусковых пород).

Опыты работы с воронкой объемом 4 м3 показали, что колебания уровня гидросмеси в воронке происходят в течение 10—15 мин. Это удовлетворяет условиям наиболее эффективной работы устано­ вок. Такие смесительные воронки целесообразно делать из бетона. Оказалось также, что при производительности более 50—60 м3/ч неподвижные контрольные решетки над смесительными воронками не обеспечивают пропуск всей породы. На ш. «Коксовая-2» применили вибрационную решетку с приводом от ручного сверла. В этом случае резко возрастает пропускная способность решетки и более эффек­ тивно отделяются негабаритныеL:Н куски породы и щепа.

При соотношении •< 3—4 трубопроводы работают с не­ полностью заполненными вертикальными ставами. В этих условиях следует добиваться постоянства концентрацииL:Н. гидросмеси, соответ­ ствующей определенному отношению Регулирование концен­ трации производится изменением подачи закладочного материала при постоянном расходе воды.

Создание автоматизированных гидравлических комплексов, ра­ ботающих на хвостах (в том числе с добавками вяжущих тонкоизмельченных материалов), обычно связано с сооружением на по­ верхности рудника крупного бункера-аккумулятора закладочного материала емкостью около 3 тыс. т. Поддержание равномерной загрузки песка и других компонентов смеси в поток, а также макси­ мальной для данных условий концентрации осуществляется с по­ мощью механических питателей-весов под бункером. Тем самым обеспечивается точная дозировка заполнителя (а при надобности и цемента) в смесителе. Подача воды в смеситель и концентрация гидросмеси в нисходящем трубопроводе контролируются расходо­ мером и плотномером.