книги из ГПНТБ / Байконуров О.А. Комплексная механизация очистных работ при подземной разработке рудных месторождений
.pdfТаким образом, образование приемного днища и отбойка массива руды осуществляется в одну стадию, а доставляют руду параллельно с бурением глубоких скважин, что позво ляет исключит малопроизводительное мелкошпуровое бу рение на подсечке и проходке рудоприемных воронок, а так же обеспечивает более безопасные и облегченные условия труда. Совмещение процесса бурения скважин с доставкой руды из отдельных выработок единого горизонта и новый способ образования приемного днища (боковых траншей) создают предпосылки для поточной технологии очистных ра бот.
Совмещение всех выработок на одном горизонте может быть достигнуто и при этажно-камерной системе разработки (Б3-ѴІ-КВ-З6 ), новый вариант которой показан на рисунке 18. Из полевого откаточного штрека 8 проходится наклонная вы работка 7, по которой самоходные машины поднимаются на горизонт бурения и приема руды. Из вспомогательного штре ка, служащего для доставки материалов, расположенного в кровле откаточных выработок, проходятся доставочные орты 1 и буровые орты 3.
Горизонтальные выработки проходятся описанным выше комплексом самоходных машин. Сопряжения доставочных ортов с дучками крепят железобетоном.
Отрезку камеры от массива осуществляют глубокими скважинами глубиной до 30 м. іВ камерах бурят самоходны ми станками из буровых ортов 3. После взрыва глубоких скважин над доставочными ортами 1 остаются временные целики руды, которые совместно с приемными траншеями и дучками 2 образуют приемные днища камер. Выпускные окна проходят после отбойки руды в камерах.
Железорудные месторождения северной группы рудников Криворожского бассейна представлены залежами различной мощности. Крепость руд колеблется от 8 до 20. по Протодьяконову, объемный вес в целике — 4,3 т/м3. В качестве основных систем разработок приняты этажно-камерная (Бз-ѴІ-КПр-17) и подэтажных штреков (ортов) с отбойкой руды глубокими скважинами диаметром 65, 85 и 105 мм (Бз-1 КПр-17).
Для резкого увеличения производительности блоков, по вышения технико-экономических показателей по системе и обеспечения высокой концентрации очистных работ на руд никах бассейна с 1963 г. проводятся в больших масштабах исследовательские и опытно-конструкторские работы по соз данию вибрационных питателей для выпуска и погрузки крепких руд, отличающихся большой кусковатостью.
При исследовании особое внимание было уделено выбору конструктивных параметров вибрационных питателей, целе-
60
сообразных схем выпуска руды, обеспечивающих высокую эксплуатационную надежность и безопасность труда рабо чих. В результате проведенных работ в 1965 г. был создан
Рис. 18. Новый вариант этажно-камерной системы разработки. Образова ние приемного днища: 1 — доставочные орты; 2 — выпускные дучки; 3 — буровые орты; 4 — откаточный орт; 5 — ходовой восстающий; 6 — откаточный штрек; 7 — вспомогательная выработка для доставки по ней самоходного оборудования ; 8 — полевой откаточный штрек ; 9 — венти
ляционный восстающий.
ряд вибрационных питателей, применение которых позволи ло широко внедрить вибровыпуск руды в различных горно технических условиях.
В основу разработанных конструкций вибропитателей за ложены одномассовая дорезонансная система с инерцион ным регулируемым источником колебаний и применением упругих резиновых опор, работающих на сдвиг.
С 1965 по 1969 г. на шахтах Криворожского бассейна бы
ло установлено 155 вибропитателей типа ВПР, которымивыпущено и погружено свыше 12 млн. труды. За этот пе риод вибропитатели ВПР2, ВПР4м, (ВПР4А) и ВПР5м про шли полный объем промышленных испытаний; вибропита тель 'ВПРЗм находится в стадии испытаний.
В 1969 г. вибропитатели ВПР2 и ВПР4м приняты к серий ному изготовлению и им присвоено наименование ПВГ-1,2/5,7
иПВГ-1,2/3,1. В очистных блоках были испытаны схемы выпуска с горизонта вторичного дробления в днище блока
ипрямым выпуском руды.
Промышленная эксплуатация показала, что применяе мые вибропитатели обеспечивают высокую производитель ность на выпуске и погрузке крупнокусковой руды, а принятые схемы, конструктивные параметры и режим вибра ции — устойчивую работу вибропитателей и высокую надеж ность основных узлов. Испытаниями установлено, что при погрузке руды с выходом негабарита более 5—8% и исполь зованием для вторичного дробления россыпных ВВ целесооб разно применять схему выпуска с горизонтом или камерами вторичного дробления в днище блока. Это позволило в 4— 4,5 раза снизить объем вторичного дробления на грузонесущем лотке вибропитателя, а срок службы лотка увеличить в 5—8 раз. При данной схеме можно применять питатели бо лее легкого типа — ВПР4м (ВПР4А). При выходе негабарита менее 5% эксплуатационная надежность от схемы выпуска руды зависит незначительно.
С 1968 г. на рудниках для дробления негабарита исполь зуют кумулятивные заряды ЗКН (заряд кумулятивный накладной), при взрывании которых на лотке питателя прак тически не остается никаких повреждений. При широком внедрении зарядов ЗКН представляется возможность значи тельно расширить область применения схем вибровыпуска руды без горизонта вторичного дробления и повысить надеж ность работы вибропитателей. Для схем выпуска с горизон том вторичного дробления скорость перемещения слоя руды, а следовательно, и техническая производительность вибропи тателей могут приниматься максимальными. При прямом выпуске скорость перемещения слоя руды не должна превы шать 0,05—0,07 м/сек, что соответствует производительности 300—400 т/час. При погрузке руды влажностью свыше 8% с большим содержанием мелочи скорость вибротранспортиро вания и техническая производительность вибропитателя сни зилась в 1,5—2,0 раза.
Благодаря применению вибропитателя увеличился раз мер кондиционного куска и резко уменьшились затраты на отбойку и вторичное дробление руды.
Простота изготовления вибропитателей типа ВПР позво лила ремонтно-механическому цеху рудника освоить их производство в требуемых количествах. Отдельные партиимашин изготовляются ремонтно-механическими заводами треста «Ленинруда» и комбината «Апатит».
В процессе эксплуатации вибропитателей установлено, что их технические возможности используются всего лишьна 10—15%. Это объясняется тем, что принятые в настоящее время на рудниках конструктивные іэлементы систем разра ботки, параметры буровзрывных работ, методы вторичного дробления и схемы транспортирования руды не отвечают в полной мере требованиям качественно нового механизма на выпуске руды. С учетом опыта, накопленного в процессе промышленного внедрения вибровыпуска руды, и результа тов ряда работ [21, 36] намечены пути перехода на поточную технологию добычи при площадном выпуске руды с высокой степенью загрузки вибропитателей. При реализации новых схем необходимо: устанавливать порядок подготовки отра ботки месторождения, обеспечивающей максимальную кон центрацию и интенсификацию очистных работ; применять наклонные блоковые днища, предусматривать выпуск руды через минимальное количество пунктов погрузки; прини мать параметры взрывной отбойки, обеспечивающие равно мерное дробление и выход негабаритной руды не более 3— 5 %; предусматривать промежуточные емкости для аккуму лирования руды, для регулирования потока и обеспечения ритмичной работы транспорта.
За период промышленного освоения вибровыпуска руды на шахтах Кривбасса получена экономия 400 тыс. рублей.
Рудник «Зыряновский» и имени XXII съезда КПСС Зыряновского свинцового комбината разрабатывает рудные за лежи, представленные крутопадающими линзами (50—90°), которые усложнены разветвлениями, апофизами, прослоями пустых пород. Обводненность большей части месторождения умеренная. Основными рудообразующими породами являют ся микрокварциты и серицито-хлоритовые сланцы. В вися чем боку залегают глинистые, известково-глинистые и сери цито-хлоритовые сланцы, а также порфириты и порфироиды, в лежачем боку — микрокварциты, серицито-хлоритовые сланцы, кварц-карбонатовые породы и порфириты.
Физико-механические свойства руд и пород разнообраз ны. Коэффициент их крепости изменяется от 6 до 18. Достиг нутая к 1963 г. при применении систем разработки принуди тельного этажного обрушения и этажно-камерной системы производительность в 6 —6,5 м3/чел-смену и в 6,0 мъ/чел/смену на рабочего по каждой системе соответственно еще не
достаточна для горно-геологических условий месторожде ния; кроме того, необходимо отметить, что с переходом на более глубокие горизонты горно-геологические условия за лежей становятся менее благоприятными для разработки: мощность многих рудных тел с глубиной уменьшается, руд ные тела разделяются на ряд разветвлений прослоями пус тых пород или убогих руд, значительно увеличивается число линз небольших размеров, а угол падения многих из них уменьшается до 50°. В связи с этим главной задачей перед специалистами явились изыскания технологии горных ра бот, обеспечивающей в более тяжелых горно-геологических условиях не только достигнутые ранее технико-экономиче ские показатели, но и существенное их улучшение. Эта за дача решена путем комплексного совершенствования техно логии производственных процессов на базе применения новых средств механизации и поточного метода добычи. Последнему условию в наибольшей степени удовлетворяют механизмы непрерывного действия (погрузочные машины, питатели, конвейеры).
Изложенные выше условия и требования привели к раз работке камерной системы с доставкой руды силой взры ва и последующим обрушением междукамерного и между этажного целиков Бз-1-ЯКПр-16 [7].
Подготовка блока заключается в проходке рудоспуска, погрузочно-доставочного штрека, буровых штреков с мате риально-ходовыми восстающими и двух отрезных восстаю щих по границам временного целика, расположенного в цент ре камеры. Для проветривания блока проходят вентиляцион ный восстающий. Над погрузочно-доставочным штреком у временного целика оформляют две выпускные воронки.
Очистную выемку начинают с разделки отрезных восста ющих в отрезные щели с последующим расширением их в пределах нижнего подэтажа на величину диаметра воронки, благодаря чему образуется необходимая емкость для разме щения обрушаемой послойно руды верхнего подэтажа. Отбойку верхнего подэтажа производят в отступающем по рядке от отрезной щели к границам камеры. При этом пара метры буровзрывных работ рассчитывают так, чтобы отби ваемая послойно руда отбрасывалась в выпускные воронки. Перед очередным взрывом отбитую руду полностью выпус кают. После отработки верхнего поэтажа начинают послой ную отбойку руды нижнего подэтажа также с доставкой ее силой взрыва в выпускные воронки.
Из выпускных воронок руда с помощью виброплощадок подается на виброконвейер, который доставляет ее в рудо спуск.
После выемки камерных запасов производят массовое обрушение целиков и потолочины, затем днище блока с расположенной на нем отбитой рудой (остаток) отрабаты вают системой подэтажного обрушения с торцовым вы пуском.
Залежи (рудник им. XXII съезда КПСС), имеющие не большую мощность (менее 15 ж) и угол падения менее 75— 80°, разрабатываются различными вариантами системы подэтажного обрушения. Предложенные системы разра ботки с отбойкой руды глубокими скважинами на предвари тельно отработанной камере или на зажатую среду с выпус ком ее через щель допускают применение как самоходного оборудования, так и 'механизмов конвейерного типа.
Для бурения скважин в указанных выше системах раз работки использовали станки БУ-70, ЛПС-3 и БІП-145. Пос ледний станок оказался эффективным по технико-экономи ческим показателям.
Для взрывания применялся патронированный аммонал ВА-8 в патронах диаметром 500 мм и в россыпном виде, а также гранулит АС-8. При использовании последнего при менялось пневмозаряжающее устройство «Вахш-5М». Про изводительность заряжания—70 мин работы зарядной уста новки на 1000 тБВ.
Для выпуска и доставки руды применяются следующие механизмы: вибрационный питатель ВП-1, вибрационный конвейер ВР-100 м, виброплощадка и вибрационный грохотнакопитель ВГ-400 конструкции ВНИИЦветмета. Перечис ленные механизмы громоздки и трудоемки для доставки и монтажа. Затраты времени на доставку оборудования до места установки зависят от расстояния и местных условий (перемещение по горизонтали или вертикали соответствен но сечениям выработок, габаритным размерам оборудования
ит. п.) и изменяются в широких пределах. Время на монтаж оборудования и систем его управления является более по стоянной величиной и находится в пределах 100 чел/смен на комплект всех технологических звеньев оборудования. Сравнительно трудоемкими являются также работы по пере мет,ению оборудования вслед за горными работами и его ремонт.
Врезультате применения вибрационной техники получе ны сравнительно высокие показатели производительности труда как на очистных, так и на других работах при отра ботке блока. На очистных работах при этажно-камерной сис теме разработки производительность составила 11,8 м3/смену
ипри системе с доставкой руды силой взрыва — порядка 16,00 м3/смену.
5 -7 3 |
65 |
Глава 3
РАЗРАБОТКА БЛОКОВЫМИ СИСТЕМАМИ
В зарубежных странах добыча калийных солей в послед нее время непрерывно увеличивается [39]. При этом осуще ствляется переход на более маневренное самоходное обору дование. Преимущественное распространение получило обо рудование на колесном ходу. На гусеничном ходу изготов ляют комбайны и погрузочные машины, которые редко перебрасываются из забоя в забой. Расширяется применение непрерывной конвейерной доставки. Повышаются установоч ная мощность машин и их производительность, разрабаты ваются специализированные типоразмеры комбайнов.
Большой интерес представляет разработка части место рождения рудников Второго Солигорского комбината [80]. Продуктивный пласт верхнего горизонта мощностью 2,9 м залегает на глубине в среднем 465 м от поверхности и сос тоит из трех пачек. Верхняя и нижняя пачки представлены сильвинитом мощностью 0,9—1,0 м, между пачками залега ет прослойка галита мощностью 0,95 м. В структуре плас та значительный объем занимают многочисленные глинис тые прослойки мощностью от 0,2 до 3,0 см. Породы, залегающие в почве и кровле пласта, представлены преиму щественно галитом и множеством глинистых прослоек мощностью до 8—12 см. Продуктивный пласт нижнего го ризонта залегает на глубине 620 м от поверхности и пред ставлен сильвинитовыми пачками с залегающими между ними прослойками галита и многочисленными глинистыми прослойками. При общей мощности пласта 7—7,5 м отра ботке подлежат лишь сильвинитовые пачки мощностью 4,2—4,3 м. Коэффициент крепости руды равен 2, объемный вес руды — 2,1 т/м3. Коэффициент разрыхления при механи зированной разработке сильвинита 1,3—1,4.
Проходка всех выработок и добыча более 80% калийной соли на руднике ведется горнопроходческими комбайнами. Одной из наиболее перспективных машин для разработки калийных солей оказался комбайн ПК-8 конструкции Гипроуглемаша. Освоение этих машин на руднике Второго Соли горского калийного комбината началось в 1966 г. За истек шие годы усовершенствованы узлы комбайна, улучшена организация труда по его обслуживанию, благодаря чему значительно увеличилась его производительность. Комбайн ПК-8 стал одной из наиболее эффективных машин при раз работке калийных солей. Им проходят выработки различно го назначения. На руднике Второго комбината эти машины
применяются преимущественно на очистных работах, а на руднике Третьего комбината — при подготовке верхнего го ризонта к эксплуатации. Здесь комбайном успешно пройде ны почти все главные и панельные выработки. Будучи уни версальной горнопроходческой машиной, комбайн ПК-8 наиболее эффективен на очистных работах.
Подготовка блоков для отработки их комбайнами ПК-8 заключается в проходке из панельных выработок блоковых
Рис. 19. Схема подготовки и отработки выемочных участков блоков ком байнами ПК-8: I — схемы очистных работ: а — при прямой отработке панели с выемкой камер из разрезного штрека; б — при прямой и обрат ной отработке панели с выемкой камер из блоковых штреков ; в — при обратной отработке панели с выемкой камер из панельного транспорт ного штрека ; г — при обратной отработке панели с выемкой камер из разрезного штрека, используемого так же, как панельный вентиляцион ный штрек; II — проходка нарезных выработок в блоке для последую щей отработки камер буровзрывным способом: 1 — панельный конвейер ный штрек ; 2 — панельный транспортный штрек ; 3 — нарезной штрек ; 4 — вентиляционная выработка ; 5 — блоковый конвейерный штрек ; 6 — блоковые транспортные штреки; 7 — камеры (ниши) для разворота; 8 —
очистные камеры. Стрелкой показано направление отработки камер.
транспортных, конвейерного и вентиляционного штреков. На рисунке 19 показаны основные схемы подготовки и отра ботки блоков комбайнами ПК-8. Схема себя не оправдала, так как даже оставление предохранительного 20-метрового целика между разрезным и панельным транспортным штре ками не обеспечило безопасное состояние последнего. При переходе на обратный порядок отработки I и II панелей ис пользованы схемы «б» и «в». По схеме 2, которая еще не опробована, ведется подготовка новой панели. Схема «д» является типовой для различных комбайнов (ШБМ-2, ШБМ-3, ПК-8) при отработке блоков комбинированным спо собом на первом горизонте.
Важным элементом при подготовке к очистной выемке комбайнами ПК-8 является предварительная проходка ка мер для разворота, представляющих собой ниши длиной 6 м либо сбойки с соседней выработкой. В зависимости от пара метров подготовительной очистной камеры ширина ниш изменяется от 7 до 11 м. Проходка ниш, схемы которых при ведены на рисунке 20, а, б, ведется комбайнами 2ВТ-6 и 6РМ или буровзрывным способом.
Очистная пешиннар натра
Рис. 20. Схема ниш (в плане) для разворота при использовании комбайнов ПК-8 : а — при отра ботке очистной камеры тремя выработками; б — при нарезке очистных камер ; 1 — блоковый конвейерный штрек; 2 — блоковый транспорт
ный штрек.
На горизонте 290 м выемка очистных камер механизиро ванным способом заключается в проходке комбайном ПК-8 двух-трех сближенных выработок длиной 170—200 м с ос тавлением между ними целика шириной 1,0 м. Система из двух-трех сближенных выработок с целиком между ними составляет очистную камеру. Ширина междукамерного це лика 4 м. На горизонте 445 м ширина целиков между выра ботками и между камерами — соответственно 1,5 и 9,0 м (после расширения камеры буровзрывным способом — до 4.5 лг).
Комбайном ПК-8 проходят выработки сечением 8,1 ж2 со сводчатой кровлей в форме полуокружности радиусом 1,5 ж. Ширина выработки 3 м. Выположенная почва выработки позволяет отгружать руду от комбайна самоходными вагона ми. В связи с устойчивой формой кровли и малым временем отработки камер очистные выработки не крепят. Подготови тельные выработки (транспортные, разрезные, ниши для разворота комбайна, сопряжения и др.) крепят железобе тонными штангами длиной 2 м, расположенными по сетке 1.5 X 1,5. Комбайном ПК-8 проходят выработки в комплексе с бункером-перегружателем БП-2 и самоходным вагоном с электроприводом 10S С фирмы «Джой» или 4ВС-10 Воронеж ского завода горно-обогатительного оборудования. В процессе проходки бункер БП-2, прицепленный к комбайну, переме щается вместе с ним, обеспечивая непрерывность его работы. Емкость бункера-перегружателя БП-2—15 г, грузоподъем ность самоходного вагона — 10 т. После ухода груженого вагона из забоя для разгрузки на блоковый или панельный конвейер проходка выработки комбайном не прекращается, так как отбиваемая руда аккумулируется в бункере емкостью, достаточной для работы комбайна до возвращения вагона под погрузку при средней скорости подвигания забоя 4—4,5 м/час.
После завершения проходки очистной выработки бункерперегружатель отцепляется от комбайна ПК-8 и самоходным вагоном откатывается из забоя. Одновременно начинается перемещение комбайна к устью новой камеры, демонтаж вентиляционного става, сборка питающего комбайн силового кабеля. Подойдя к нише, комбайн разворачивается, продви гается к забою и затем приступает к засечке следующей вы работки в данной или новой камере. Бункер-перегружатель подкатывается к комбайну и цепляется к нему после про движения комбайна на расстояние 15—20 м.
Забой проветривается нагнетательным способом вентиля торами «Проходка-150-2м» или СВМ-6. Для подачи свежего