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

В ИГД им. А. А. Скочинского разработана комбинированная схема гидрозакладочной установки, работающей как с естественным, так и искусственным напором (рис. 137).

Закладочный материал поступает в бункер-зумпф, который заполняется водой из поверхностного водоема. При перемещении патрубка регулятора концентрации из крайнего нижнего положения

1=П==ГУ=

Рис. 137. Схема комбинированной закладочной установки с гидро­ аппаратами:

и одновременном открытии задвижки на обводном трубопроводе вода поступает в обход твердого к узлу разгрузки, взвешивает твердый материалh0и.увлекает его в пульповод под действием гидростатического напора Место вынесенных частиц занимают опускающиеся в зону потока новые массы материала, и происходит «гидравлическое» истечение его из бункера.

Для гидравлического транспортирования породы в выработанное пространство используется естественный напор столба гидросмеси в стволе.

Промывка пульповода производится через патрубок регулятора концентрации при установке его в нижнем положении или перелу-

290

ском воды через задвижку из обводного трубопровода в пульповод. Применение бункер-зумпфа позволяет аккумулировать и сгущать гидросмеси, исключает зависания и сегрегацию закладочного мате­ риала, попадание в пульповод воздуха и обеспечивает плавное регу­ лирование концентрации в необходимых пределах с помощью регу­ лятора в узле разгрузки.

Для увеличения расстояния транспортирования с помощью искусственного напора гидрозакладочная установка с бункер-зумп­ фом оборудуется перекачным загрузочным аппаратом АЗП конструк­ ции ИГД им. А. А. Скочинского. Этот аппарат отличается от обычного камерного питателя тем, что его камеры загружаются не сухим материалом, а готовой гидросмесью без слива загрязненной воды с регулированием концентрации твердого в гидросмеси при раз­ грузке от нуля до максимума.

Питатель АЗП состоит из 3-х рабочих камер, работающих пооче­ редно по заданной циклограмме с непрерывным перекачиванием гидросмеси. Каждая из камер, выполненных из толстостенных нефте­ газопроводных труб большого диаметра, подключена параллельно к загрузочному и магистральному пульповодам, а также к водоводам с помощью запорных органов с индивидуальными электрическими или гидравлическими приводами. Гидросмесь подается в камеру по загрузочному пульповоду. Крупные фракции оседают на дно камеры, а выше располагается вода со взвешенными тонкодисперс­ ными частицами.

Вытесняемая из камеры гидросмесью чистая вода попадает во всас высоконапорного насоса и 'закачивается в верхнюю часть дру­ гой, ранее загруженной камеры. Под ее воздействием мутная вода в этой камере опускается вниз, затем по трубопроводу в обход твер­ дого поступает в узел разгрузки, где происходит взвешивание мате­ риала и вовлечение его в транспортирующий трубопровод. По окончании разгрузки этой камеры при переключении соответству­ ющих затворов на водоводах начинается разгрузка третьей камеры, тогда как первая в это время загружается.

При загрузке камер твердый материал не достигает обводного трубопровода, а мутная вода не попадает в насос. Таким образом из одной камеры в другую перекачивается постоянный объем чистой воды, которая не участвует в транспортировании, а лишь нагнетает гидросмесь в трубопровод.

Во избежание перемешивания жидкой фазы загружаемой гидро­ смеси и чистой рабочей воды в верхней части камер устанавли­ ваются гасящие турбулентные вихри распределители потока и, по необходимости, предусматривается периодическая подпитка рабочей воды. Плавное регулирование концентрации твердого в гидросмеси достигается изменением расстояния между водоводом и пульповодом при перемещении подвижного патрубка пульповода в узле раз­ грузки.

Автоматическое управление рабочими процессами питателя осу­ ществляется запорными органами и регулятором концентрации

с индивидуальными электроили гидроприводами, срабатывающими от консистометров, расходомеров и датчиков уровня твердого.

Выполнен проект, по которому шахта «Коксовая» осуществляет строительство гидрозакладочной установки с бункер-зумпфом, обес­ печивающим производительность по твердому до 200 м3/ч. Институт Сибгипрогормаш по ТЭД ИГД им. А. А. Скочинского ведет рабо­ чее проектирование опытного об­ разца перекачного загрузочного аппарата АЗП с производитель­ ностью по твердому до 250 м3/ч и напором 64 кгс/см2для промыш­ ленных испытаний на шахте

«IІоградская».

Рассмотрим ряд важных факто­ ров, от которых зависит экономич­ ная работа автоматизированного закладочного комплекса. Прежде

292

диафрагмы 3,пружины7 4,рычага 5, отводного штуцера 6и регули­ ровочного винта (для установки на определенное рабочее давление).

При закупорке давление в трубах повышается, резиновая диаф8­, рагма поднимается, воздействуя на рычаг. Освобождается заслонка которая направляет гидросмесь в аварийную емкость. Одновременно включается световая и звуковая сигнализация. Расчетное давление от 10 до 20 кгс/см2. Применение предохранительных клапанов целесообразно как в системах гидротранспорта кусковых закладоч­ ных материалов, так и песков. Для современной технологии это важно еще и потому, что внедряется непрерывная подача породы в забой большими грузопотоками.

Как отмечалось ранее, на шахтах и рудниках широко используют буровые скважины большого диаметра для транспортирования закладочных материалов. Через скважины на верхних горизонтах производится заполнение очистных камер. На руднике «Маяк» бурят скважины диаметром 315 мм (породы крепостью / = 14 — 16) модифицированным станком БМН-7 (в комплекте с расширителем скважин РС-315). Производительность агрегата 5—6 м/смену [124].

Для повышения производительности установок (до 30%) и увели­ чения радиуса их действия (в 1,5 раза) целесообразно поддувать в рабочий трубопроводL:Н сжатый воздух (при t : Я > 6—8 для куско­ вых пород и > 1 1 —12 — для песков). При удельном расходе

воды 1,5 м3/м3 песка в трубы поддувают воздух при давлении 4,5—

5 кгсКоплексымеханизцииприбетоннойзакладке/см2 и расходе во духа около 5—6 м3/м3. . Возведение

закладочного массива при бетонной закладке с крупным заполните­ лем, как отмечалось, может быть выполнено двумя способами. При первом твердый заполнитель доставляется к выработанному про­ странству различными видами транспорта (ленточными конвейерами, в вагонетках и др.), а раствор вяжущего материала — по трубопро­ воду растворонасосом; порода смешивается с вяжущим на смеситель­ ном пункте и затем укладывается в забое. При втором способе бетон приготовляют вне пределов выемочного блока; транспортирование по трубам и укладка его в выработанном пространстве осуществ­ ляются бетононасосами или пневмонагнетателями с помощью сжа­ того воздуха.

В обоих случаях возведение массива должно сочетаться с возведе­ нием легких опалубок, например, из алюминиевого сплава, обеспе­ чивающих при надобности образование в закладочном массиве горных выработок. Эти особенности учитывают при создании ком­ плексов.

Бетонные смеси по второй схеме подают на действующие гори­ зонты и с поверхности. В этом отношении представляет интерес опыт создания закладочного комплекса на железном руднике «Мэзер» (США). Бетонная смесь от централизованной смесительной установки на поверхности транспортируется по трубопроводу диаметром 150 мм. До ствола доставка ведется с помощью пневматического нагнетателя, по стволу — самотеком по трубам, а на горизонтах — с помощью

293

пневматических нагнетателей. При таких схемах создаются наиболее благоприятные условия независимой работы транспорта бетона с крупным заполнителем.

Необходимые элементы для таких комплексов, как уже отмеча­ лось, отрабатываются на ряде рудников. Надежными зарекомендо­ вали себя стандартные бетононасосы типов С-296, С-252А и С-284-А. При расстоянии транспортирования 250 м достигается производи­

тельность до 20—22 м3/ч. Применяют двойную и тройную перекачку

приКомплексымеханизацииприпневматическойзакладкеп даче бетона 20—40 м3/ч. .В зависи­

мости от горнотехнических условий пневматическую закладку можно вести с поверхности, с вентиляционного горизонта или из очистных выработок. Транспортные расходы при этом способе ведения закла­ дочных работ составляют от 40 до 60% всех затрат.

Для современной практики характерны три тенденции: 1) стрем­ ление сократить до минимума расстояние пневмотранспорта, если схема механического транспорта проста и эффективна (например, конвейерная доставка); 2) стремление оборудовать закладочные комплексы на поверхности, если горные работы ведутся вблизи вертикальных или наклонных выработок (вспомогательных стволов, шурфов, восстающих); 3) применение магистрального пневмотранс­ порта для газовых шахт при сложных и многозвеньевых схемах транспорта.

При оборудовании закладочных комплексов на поверхности и пневмотранспорте по главным выработкам полностью исключается подземный механический (локомотивный и конвейерный) транспорт. Вместе с тем, закладочные комплексы при небольших расстояниях пневматического транспортирования характеризуются наименьшими эксплуатационными затратами и потреблением сжатого воздуха. В этом случае целесообразны барабанные закладочные машины, допускающие поддержание минимальных расстояний путем периоди­ ческого передвижения машин. Применяют новейшие барабанные машины производительностью до 200 м3/ч.

Установки с однокамерными закладочными машинами целе­ сообразно оборудовать вертикальным участком трубопровода, что дает возможность использовать энергию свободного падения породы (уменьшение расхода воздуха приблизительно на 25—30%). В ка­ честве дозирующего колеса машины может быть принято дозирующее устройство от закладочной машины ПЗМ-1м.

Для передвижных пневматических закладочных комплексов целе­ сообразно применение различных барабанных машин или закладоч­ ных установок с загрузочными воронками. При доставке породы на малые расстояния (до 100—150 м) применение таких установок может оказаться значительно эффективнее, чем громоздких и дорого­ стоящих закладочных машин.

К о м п л е к с с о с т а ц и о н а р н о й у с т а н о в к о й . Стационарная установка с однокамерной машиной для пневмозакладочного комплекса размещается в восстающей выработке и состоит

294

ной подвешивается на цепях. Диаметр трубопровода гравитационного спуска 200 мм, а горизонтального трубопровода 150—200 мм.

295

Для периодической очистки стенок трубопровода гравитацион­ ного спуска от налипшего12. материала в него подается сжатый воздух по трубопроводу

В качестве другого варианта системы может быть применен от­ крытый бункер, из которого материал шлюзуется в трубопровод с помощью барабанной закладочной машины со снятой нижней частью так, чтобы порода, пройдя барабан, ссыпалась непосредственно в воронку вертикального трубопровода.

26.0

условиях трудоемкость работ на пневмозакладке оценивается при­ мерно в 30 м3/чел-смену.

Закладочный комплекс, оборудованный машиной бункерного (однокамерного) типа, может обеспечить производительность от 20 до 150 м3/ч, причем в него может входить дробильная установка (рис. 141), расположенная в выработке. Порода от проведения выра­

материал крупностью менее 705—80 мм поступает непосредственно на ленточный перегружатель и доставляется в бункер машины, а порода крупностью6до 200—250 мм поступает в конусную или молот5­ ковую дробилку , откуда самотеком попадает на перегружатель

296

и затем в бункер 7.При надобности вместо перегружателя 5можно применять ленточный конвейер.

Для осуществления пневматической закладки с использованием приведенного выше оборудования, например, при расстояниях пнев­ матического транспортирования породы по горизонтали до 500 м (2—3 колена под углом поворота 90е) потребуется удельный расход свободного воздуха не более 80—100 м3 на 1 м3 закладочного мате­ риала и давление не более 2,5 кгс/см2. Для этих условий достаточно иметь воздуходувку.

Закладочные комплексы со стационарной закладочной машиной бункерного типа предназначены для обслуживания нескольких забоев крыла шахтного поля и при работе от компрессора могут иметь магистральные пневмопроводы значительной протяженности.

П е р е д в и ж н ы е з а к л а д о ч н ы е к о м п л е к с ы . Пневмозакладочные установки с барабанными машинами, как пра­ вило, выполняются передвижными. При возведении массива в лаве наиболее распространена схема, по которой закладочная машина устанавливается на вентиляционном штреке. Сжатый воздух посту­ пает из пневматической сети, порода подается в машину ленточным конвейером, на который она поступает из небольшого бункера, наполняемого породой с помощью конвейера или вагонеток.

Закладочные комплексы, оборудованные по этой схеме, включают центральные или участковые пункты для приготовления закладоч­ ных материалов, расположенные на поверхности или в шахте. Следует отметить,что на таких передвижных закладочных комплексах в крупных лавах достигнуты наиболее высокие технико-экономи­

для укладки в массив породы от проведения горных выработок. Они обычно включают дробилку и барабанную пневматическую машину для пневмотранспорта породы.

Один из вариантов такого передвижного комплекса применен на ш. «Бальзум» (ФРГ). Он включает щековую дробилку и пневмо­ закладочную машину. Дробленая порода поступает в пневмозакла­ дочную барабанную машину, которая по трубопроводу длиной около 30 м подает ее в околоштрековую бутовую полосу лавы [125].

Достигнута надлежащая балансировка частей машины. Для дополнительного гашения колебаний служат металлорезиновые элементы, установленные между корпусом дробилки и нижней частью машины. Поэтому комплекс устанавливают на лыжах и пере­ двигают вслед за забоем. Закладочная машина имеет вертикальный дозирующий барабан с пятью ячейками.

Для погрузки рядовой породы применяли погрузочную машину типа «Эймко» с боковой разгрузкой ковша и двухцепной скребковый конвейер длиной 10—25 м. Впоследствии скребковый конвейер был заменен на ленточный перегружатель длиной 8 м. Однако наилучшие

297

результаты были получены при непосредственной подаче породы погрузочной машиной в приемную воронку передвижной установки.

Опыт показал, что максимальная крупность кусков породы не должна превышать 350x500x700 мм. Наибольший износ и некоторое снижение эффективности отмечались при работе на песчаниках. Средняя производительность закладочной машины 12 м3/ч.

Из новейших отечественных разработок представляет интерес комплекс БЗК-2 для проведения штреков на тонких пластах буро­ взрывным способом с пневмозакладкой в скважины большого диа­

машзавод.

Передвижные закладочные комплексы на базе пневматических машин фирмы «Маркхэм» созданы в Англии. Применены малогаба­ ритные воздуходувки и дробилки 1,1x1.65x2,0. Производитель­ ность такого комплекса до 25 м3/ч. При длине трубопровода до 140 м расходуется воздуха при рабочем давлении воздуходувки 0,58— 0,68 кгс/см2 около 57 м3/мин. Барабанная машина облегченной кон­ струкции с коноидальными ячейками (высококачественное стальное литье) работает на породе крупностью до 75 мм. Такого типа перед­ вижной комплекс (масса 3 т) производительностью в среднем 10— 12 м3/ч применен па ш. «Руменл», где проходился штрек сечением в свету 10,8 м2 широким забоем [126].

Передвижные установки с пневмозагрузочной воронкой — про­ стейший вид комплекса производительностью 10—12 т/ч. Размеры машины: длина 1,5 м, ширина 1,6 м, высота до 1,8 м. Устройство, включающее дробилку и загрузочную воронку, монтируется на рельсовом ходу; работает при давлении в пневматической сети до 4 кгс/см2.

Для пневмозакладочных комплексов еще раньше были разрабо­ таны конструкции загрузочной воронки, а для особо сложных схем трассы трубопровода — муфты промежуточного поддува [89, 127]. Основным элементом этих устройств являются сопла и плиты износа. Геометрические размеры их и расстояние от среза до загрузочной воронки определяются так, чтобы обеспечилось истечение сжатого воздуха в загрузочную воронку, но исключалось выбивание из нее воздуха и достигался минимально возможный подсос воздуха в во­ ронку.

Модификацией передвижного закладочного комплекса с пневмозагрузочной воронкой является также установка [128], в которой для сортировки и дробления используется двухшнековое устройство, служащее для дробления породы и подачи ее в закладочный трубо­ провод. Мелкие куски породы падают мимо шнеков на дно и подаются в трубопровод, а крупные куски удерживаются шнеками и дробятся,

298

Б

+fN iss

3w=1

В

*

В

ыо

Вс

в

Я

Й

Р

3=1

вО

в

и

H«

я

о

2

в

Й

о

я

в

р

£d

со

2я

о

ч

в

я

о

и4

-о 5

р

Б

р

3=1

-3

о

я

я

р

ч

о

В с

рв

о

В с