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

расходы на транспорт закладочного материала от ствола или от под­ земной дробильной установки до разгрузочного пункта; расходы па транспорт закладочного .материала с поверхности (спуск в шахту); расходы на приготовление (складирование).

Перечисленные расходы включают затраты па рабочую силу, оборудование, материалы и энергию.

При проектировании закладочного комплекса возможны различ­ ные варианты складирования закладочного материала, его транспор­ тирования и доставки, а также разные схемы организации произ­ водства и др. Требуется сравнить затраты по каждому варианту, чтобы выбрать оптимальное решение. Каждый вариант должен отражать важнейшие факторы: вид закладочного материала и источ­ ник снабжения; способ складирования; способ спуска породы в шахту; способ внутришахтного транспортирования и его организацию; число вагонеток и локомотивов для закладочного хозяйства; необ­ ходимость сооружения подземных бункеров; способ доставки закла­ дочного материала на участке; организацию работ по возведению закладочного массива.

Для всех возможных по производственным условиям вариантов расходы подсчитываются для диапазонов, в которых может меняться величина подвигания забоя.

Чтобы просчитать все возможные варианты, используются общие

310

Задача расчета состоит в обосновании варианта, для которого сумма всех затрат будет минимальной, т.е. требуется найти минимум функции

Для того чтобы оперировать такой функцией, необходимо найтиz^, величиныzmn,prs, txyпо которым можно вычислить значения величин

и При этом исходной величиной должна быть суточная

потребность забоя в закладочном материале

Qs=vl(m— Аm)ysk1,т/сутки,

отвечала и оптимальным показателям закладочных работ. Следует указать, что скорость подвигания забоя влияет на величину расходов по производственным процессам на участке.

Расходы, относящиеся к закладке, зависят от масштаба работ, т. е. от количества используемого закладочного материала, и поэтому надо найти соответствующие функциональные зависимости от этой величины. Затем производятся расчеты по определению оптимальных вариантов (по минимуму затрат) на спуск закладочных материалов — по стволам или трубоспускам (с учетом расходов на приготовление, транспорт и складирование па поверхности; транспортирование закладочных материалов по капитальным выработкам (ленточными конвейерами или поездами) с учетом использования промежуточного бункера; транспортирования на выемочном участке (для пневмоза­ кладки — при стационарной и передвижной закладочных машинах); выполнение производственного цикла по возведению закладочного

для конкретных горнотехнических условий предприятия, предназна­ ченную для электронной вычислительной машины. При этом в зави­ симости от числа возможных вариантов организации работ и вида основного транспортного и закладочного оборудования, а также

311

от метода закладки в расчет вводят оолыпее или меньшее количество стоимостных и технических исходных данных. Основная часть их рег­ ламентируется принятыми в отрасли нормативами, а часть подлежит определению предварительными исследованиями (или обоснованию по опытным данным в аналогичных условиях). Важной частью этой работы являются расчеты по определению основных параметров собственно закладочных установок.

В а ж н е й ш и е и с х о д н ы е д а н н ы е . 1. Запас закла­ дочных материлов на складах должен обеспечивать бесперебойную подачу их в шахту в необходимом количестве и независимость работы технологического комплекса от работы карьера, дробильно-сорти­ ровочных установок и др.

Емкость складов вблизи закладочных шурфов принимается не менее суточной потребности в закладочном материале. Емкость складов, сооружаемых около закладочных стволов, снижается до сменной его потребности.

2. Расход закладочного материала при полной закладке вырабо­ танного пространства составляет0,7—0,85м3на Ітугля или ! м3руды.

При этом следует учитывать, что степень заполнения выработан­ ного пространства при полной закладке составляет: при самотечной и скреперной закладке 0,7—0,75, при пневматической 0,75—0,9

ипри гидравлической 0,75—0,85 (с учетом крепи и др.).

3.При оценке ожидаемой усадки закладочного массива следует

ориентироваться на данные практики, которые показывают, что в среднем при интенсивном проявлении горного давления в пределах 85—100 кгс/см2 степень сжимаемости для песка составляет, при­ мерно 5—10%, для кусковых пород до 25%. По измерениям скорость смещения кровли при таком давлении равна 15—20 мм/сутки.

4. При использовании гидравлического .метода закладки следует учитывать потребность в воде. Практически 12% от количества использованной воды остается в шахте, а остальная используется

вкругообороте.

5.В качестве материалов для изготовления труб для гидравли­ ческих и пневматических установок следует предусматривать средне­ углеродистые и низколегированные стали марок 45—50, 40Х, 36Г2С и 45Г2, а также биметаллический прокат.

Срок службы труб диаметром 175 мм из низколегированной стали при использовании в гидрозакладочных установках можно

312

принимать соответственно для пород: из углистых и песчанистых сланцев 20 и 14 тыс. м3 на 1 мм толщины стенки труб, при пневмати­ ческой закладке 14 и 9 тыс. м3 указанных пород на 1 мм толщины стенки.

При использовании труб диаметром 200 мм из низколегированных сталей и тщательной рихтовке трубопроводов, а также своевремен­ ном их поворачивании приведенные нормативные сроки службы можно повысить в 1,4.

Срок службы таких труб при работе гидрозакладочных устано­ вок на хвостах ОФ приближенно можно оценить пропуском 40—50 тыс. м3 па 1 мм. Ориентировочный срок службы гибких шлангов 200 тыс. м3 тонкозернистых песков.

6.Для высокопроизводительных установок гидро-и пневмотранс­ порта производительностью более 150—175 м3/ч кусковой породы следует применять трубы диаметром 225—250 мм.

7.При расстояниях транспортирования до 200—300 м и наличии на трассе не более 3—4 поворотов и трубах диаметром 150—225 мм

пневмозакладочные установки с электропривоом можно питать от пневмосетей (воздуходувок) пониженного давления 2—3 кгс/см2. При дальнейшем повышении расстояния потребное давление и удельный расход возрастают примерно пропорционально.

8. Следует обеспечивать максимально допустимую ширину закладочной полосы при повышенной длине линии очистного забоя на 10—15% по сравнению с условиями работы при обрушении.

9. Проектированию закладочных комплексов должны предшест­ вовать лабораторные исследования физико-механических и транс­ портных параметров закладочных материалов, выполненные примени­

тельно к конкретным горнотехническим условиям и способам за­

кладкиРекомендаципорасчетугидрозакладочныхустановок. . Гидро­

закладочные установки обычно выполняются по двум схемам: с при­ нудительной подачей закладочного материала по трубам насосом при использовании разницы отметок расположения смесительного устрой­ ства и выхлопного конца трубопровода в забое; с подачей породы только за счет разницы отметок трубопровода. В обоих случаях используется обычный порядок расчета параметров гидротранспорта по исходным данным: характеристике закладочного материала, схеме трассы трубопровода и т. д. Методика таких расчетов примени­ тельно к горнотехническим условиям изложена в работе [75].

Очевидно, что как для первой, так и для второй схемы исполь­ зуется создаваемый напор в опускающейся по выработкам части трубопровода. Этот напор для практических целей можно принимать равным высоте столба гидросмеси. Потери напора при движении гидросмеси в опускающихся трубах существенно меньше потерь для чистой воды: эту обычно небольшую величину можно не учитывать (идет в запас расчета).

Приведем некоторые дополнительные рекомендации, равно отно­ сящиеся к обеим схемам:

313

1.При гидротранспорте закладочных материалов следует огра­ ничивать максимальную крупность частиц примерно размером 2/5 диаметра.

2.На основе опыта шахт Кузнецкого бассейна образование гидросмеси и ее транспортирование при низких температурах воз­

можно, если процесс смешения происходит быстро (в течение 1 — 2 мин), причем применяется охлажденный закладочный материал без предварительного подогрева и без соприкосновения его с теплым воздухом.

3.При выполнении гидравлических расчетов следует согласовы­ вать их с практическими данными, приведенными в табл. 15.

4.Во всех случаях, когда это не усложняет технологический процесс и не связано с чрезмерным износом механических устройств, для закладочных установок должны оборудоваться смесители значи­ тельной емкости, обеспечивающие хорошую дезинтеграцию породы

иудаление воздуха с поверхности мелких частиц. Кроме того, при наличии значительной аккумулирующей емкости достигаются наибо­ лее благоприятные условия работы установки с полностью заполнен­ ным нисходящим ставом трубопровода при подаче сравнительно равномерной по количеству и концентрации гидросмеси.

Работа с не полностью заполненным нисходящим ставом, как это уже отмечалось в главе IV, нерациональна, и таких режимов следует избегать по следующим причинам: 1) возникают колебания уровня гидросмеси и, следовательно, реализуемого в установке напора (эти колебания практически неустранимы из-за малого объема гидросмеси в восходящих трубах), сопровождаемые вакуумом в верх­

ней части става; 2) подсасывается воздух и гидросмесь сильно насы­ щается кислородом, активизирующим процесс коррозии и, следова­ тельно, гидроабразивный износ; 3) при отсутствии достаточной стабильности протекания технологического процесса невозможно осуществление автоматического управления им.

Поэтому всегда, если невозможно использовать смеситель, гидро­ смесь должна образовываться в лотках значительных размеров, сочленяющихся с приемной воронкой. Колебание уровня гидросмеси должно допускаться только в лотке и воронке, а не в ставе трубо­ провода.

В том случае, если разность отметок, т. е. возможный естествен­ ный напор, значительно превышает потребный для гидротранспорта 8акладочных материлов по данной схеме, то смесительная камера должна оборудоваться в шахте (вплоть до первого и даже второго рабочих горизонтов — для глубоких шахт), а закладочный мате­ риал — перепускаться по трубопроводам [133].

5. Для надежной и экономичной работы закладочной установки большое значение имеет правильный выбор трассы трубопровода. Необходимо, чтобы все участки трубопровода работали как единая напорная система. Для этого на трассе с несколькими опускающимися ступенями (участками) отношение горизонтальной длины трубо­ провода к вертикальной на верхней ступени должно быть меньше,

314

Тонкозернистые пески из хвостов

315

чем тіа нижних ступенях (т. е. линия полного напора должна прохо­ дить выше гидравлического уклона). Для этой же цели желательно' снабжать выходной патрубок конической насадкой.

Если указанное выше условие не выполняется, то происходят разрывы сплошности потока (возникают кавитационные явления), происходят колебания давления на участках. При наличии еще и колебаний уровня заполнения вертикальной части трубопровода возникают значительные периодические повышения давления (в 2—

(равно как и других гидротранспортных) установок соответствуют режимам с максимальными концентрациями гидросмесей, движу­ щихся при скоростях несколько выше критических. В отдельных случаях, обусловливаемых технической необходимостью, прибегают к форсированным режимам (если требуется повышенная производи­ тельность установки, а реконструировать ее нецелесообразноЫН. ), т. е. с высокими скоростями — при малых значениях

При этом следует учитывать, что предельно достижимые на прак­ тике концентрации (по объему) гидросмесей следующие: для тонко­

кусковых пород 1 : 4—1 : 6 (в зависимости от содержания мелочи). Порядок расчета аналогичен расчету напорных гидротранспорт­ ных установок. При этом для схем с опускающимся трубопроводом, обеспечивающим нужный напор, за счет разности отметок, концент­ рация гидросмеси (а значитЫН. и производительностьЫ) принимаютсяН тем меньшими, чем выше Наибольшие значения зависят также

от диаметра трубопровода. Обычно они пршшмаются: для песковЫН 14—16, а для кусковых материалов 6—8. При больших значепиях значительно обводняются выработки и снижается экономичность.

При работе установки с постоянно заполненным нисходящим участком и при изменяющейся длине горизонтальной части трубо­ провода должны быть определены расчетные режимы для экономиЫН,­ чески целесообразных наименьшей и наибольшей величинах а также для промежуточных значений. При этом находят произво­ дительность установки

Qs ^ k V l i h ,

где К — константа, определяемая по данным расчета для конкрет­ ных условий трассы и вида закладочных материалов.

По результатам гидравлических расчетов уточняется место распо­ ложения смесительной камеры в нисходящих выработках, а также максимальный и минимальный экономически целесообразные радиусы действия установок. ЫН

При определении минимально допустимого значения следует учитывать резкое возрастание износа труб при скоростях движения, значительно превышающих критические.

3 1 6

Для предельных, а также промежуточныхЫНрасчетных, режимов, соответствующих определенным значениям устанавливаются нормы часовой и сменной подачи породы (что достигается регули­

рованием работы питателя у бункера или периодическим контролем

концРекомендацнтрации припорасчетупневмозакладочныхустановокд зи овании, апример, песка гидр м ниторами. ). Пневмо­

закладочные установки по способу использования пневмоэнергии обычно выполняются по трем схемам: с питанием сжатым воздухом от рудничной пневматической сети (высокого давления в практике до 6 кгс/см2; с питанием от подземной компрессорной станции (пони­ женного давления — до 3—3,5 кгс/см2) с питанием от воздуходувок (низкого давления — 1,5—1,7 кгс/см2). Для всех случаев исполь­ зуется обычный порядок расчета параметров пневмотранспорта по конкретным исходным данным: характеристике закладочного материала, схеме трассы трубопровода и др.

Методика таких расчетов применительно к разнообразным усло­ виям изложена в работе [75]. Приведем некоторые дополнительные рекомендации по выполнению таких расчетов, вытекающие из совре­ менной практики.

1. При пневмотранспорте кусковых пород лучше ограничивать максимальную крупность кусков размерами 2/Б диаметра трубопро­ вода.

2. При выполнении газодинамических расчетов следует учитывать значения параметров, достигнутые в практике (табл. 16).

Т а б л II ц а 16

Параметры пневмотранспорта дробленых пород

Потери давления в подводящем воздухопроводе до машины (диаметр до 100 мм) составляют на каждые 100 м до 0,4 кгс/см2, а в машине — до 0,3 кгс/см2. Давление сжатого воздуха при работе вхолостую перед машиной должно быть не менее 1,2 кгс/см2, а при работе под нагрузкой — не менее 2 кгс/см2. Один поворот на 90° эквивалентен примерно 45 м прямолинейного трубопровода.

При этом, если используется электрическая энергия для провода дозирующего колеса (или барабана) и расстояния пневмотранспорта

31Т

(по приведенной длине) составляют не более 500 м, то наиболее экономично использование пневмосетей пониженного давления (до 3—3,5 кгс/см2), например, от подземной участковой компрессор­ ной станции.

При расстояниях пневмотранспорта до 200—250 м приведенной длины можно применять воздуходувки. В этих условиях удельный расход воздуха до 150—200 м3/м8 породы.

4. Практика показывает, что производительность пневмозакладочноіі установки снижается при увеличении приведенной длины пневмотранспорта, например, с 400 до 800 мв 1,5 раза при повышении перепада давления в 1,3.При этом соответственно возрастает удельный расход воздуха. Исследования показали, что причиной такого сниже­ ния является замедление разгрузки ячеек дозирующего колеса (барабана) по мере повышения давления в начале рабочего трубо­ провода, а также влияние трассы трубопровода, колебания и не­ достаточность давления воздуха.

Поэтому при приведенной длине более 400—500 м следует стре­ миться использовать трубы большего диаметра, а также ограничи­ вать начальные давления в рабочих трубопроводах величиной 2—2,5 кгс/см2. Не следует допускать к эксплуатации сложные трассы (с числом колен более 3—4). На первых 50 м трубопровода колено нежелательно.

5. При работе камерной машины коэффициент заполнения камер породой при оптимальном числе циклов 12—13 в минуту составляет около 0,8—0,85. В свою очередь, коэффициент заполнения ячеек

новок, оборудованных малогабаритными загрузочными устройства­

ми, Установкидлябетоннойзакладкирекомендуется использовать методи у., изложенную в работе [10]. Закладочные установки

в зависимости от вида бетонной смеси, как отмечалось, выполняются по четырем схемам: с гидравлическим транспортированием песка водоцементной смесью — при цементной закладке; с гидравлическим транспортированием смеси в режиме вязко-пластичного течения — при бетонной закладке с крупным заполнителем; с пневматическим транспортированием аэросмесей — при последующем их торкрети­ ровании; с пневматическим транспортированием бетонной смеси с крупным заполнителем в режиме «поршневого» движения (порциями бетона в среде воздуха).

В связи с тем, что в каждом конкретном случае практики исполь­ зуют различные по физико-механическим свойствам смеси твердых частиц и бетонных (цементных) растворов, то при проектировании закладочных установок должны максимально использоваться опыт­ ные данные. Такие данные получены на ряде отечественных и зару­ бежных предприятий (см. главу IV).

Но нашему мнению, все многообразие форм движения бетонных смесей различного состава в трубах изучено еще недостаточно.

318