книги из ГПНТБ / Горное дело учеб. пособие для горных техникумов

Ниже приведены данные о себестоимости вскрыши на передовых горнодобывающих предприятиях СССР (руб/м3 ).

Влияние вида применяемого транспорта на себестоимость 1 м 3 вскрыши иллюстрируется следующими данными по Михайловскому карьеру КМА: автотранспорт 0,85, железнодорожный транспорт 0,43 и конвейерный транспорт 0,33 руб.

§ 8. Усреднение качества руды на карьере

Современная металлургия предъявляет повышенные требования к усреднению железных руд, к постоянству их химического и грануло­ метрического состава, что позволяет стабилизировать и ускорить процесс плавки, повысить производительность доменных печей и ста­ леплавильных агрегатов, снизить себестоимость выплавки металла.

Усреднение руд дает большой эффект и в обогатительном переделе. Технологические показатели обогащения повышаются, если на обога­ тительную фабрику в течение длительного периода поступает однород­ ная по составу руда, так как это позволяет строго выдерживать подо­ бранный технологический режим обогащения.

Для внутрикарьерного усреднения руд следует детально изучить вещественный состав рудной массы, выявить ее разновидности по содержанию основных компонентов и установить пространственное расположение этих разновидностей по отдельным горизонтам и бло­ кам.

Кроме того, необходимо составить план-график работы экскавато­ ров из расчета соблюдения максимально возможного постоянства состава рудной массы. План-график составляют на квартал, месяц, неделю, сутки. На нем указывают число и исходное положение экс­ каваторов в забоях, длину блока для каждого экскаватора и скорость перемещения фронта работ на различных участках карьера, число одновременно разрабатываемых уступов. План-график должен преду­ смотреть возможность оперативной перестановки экскаваторов из одного забоя в другой.

Наиболее широкие возможности внутрикарьерного усреднения руд имеются у транспортной системы разработки с применением ком­ бинированного автомобильно-железнодорожного транспорта. При этой системе усреднение руд происходит не только на добычных участ-

ках, но и на перегрузочных площадках, которые в этом случае вы­ полняют функции усреднительных складов.

Технология усреднения руд на перегрузочных площадках вклю­ чает подачу и разгрузку на них (автосамосвалами) отдельных разно­ видностей руд в определенной последовательности и дальнейшую по­ грузку рудной массы в железнодорожные вагоны также в определен­ ной последовательности.

В усреднении руд важное место принадлежит геолого-маркшейдер­ ской службе карьера. Она своевременно снабжает, эксплуатацион­ ников данными для организации посортной добычи, активно участвует в планировании горных работ и контролирует качество добываемых разновидностей руд.

Г л а в а X X I I I ГИДРОМЕХАНИЗАЦИЯ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ

§ 1. Общие сведения

Гидромеханизация на открытых разработках является одним из видов комплексной механизации горных работ, при которой отделе­ ние горных пород от целика, транспортирование и отвалообразование производятся потоком воды. а

Этот способ широко применяют для удаления вскрышных пород, при разработке россыпных месторожде­ ний, добыче угля, руд и строитель­ ных материалов, строительстве карь­ еров, каналов и гидроэлектростан­ ций.

Сущность гидромеханизации за­ ключается в разрушении породы на­ порной струей воды, вылетающей из насадки гидромонитора. Смесь разру­ шенной породы с водой — пульпа стекает в зумпф, откуда землесосами подается в гидравлический отвал или на обогатительную установку.

Различают два способа разработки при гидромеханизации: гидро­ мониторный (рис. 191, а) и с помощью земснарядов (рис. 191, б).

Достоинства гидромеханизации: поточность технологического про­ цесса; простота и невысокая стоимость оборудования при большом его весе и размерах; значительное сокращение объемов капитальных работ, так как отпадает необходимость в устройстве въездных тран­ шей и в производстве других вспомогательных работ, связанных с выдачей породы на поверхность; высокая производительность труда рабочих; возможность попутного обогащения полезных иско­ паемых. Недостатки: ограниченность условий применения; относи­ тельно высокая энергоемкость работ; сезонность работы на карьерах.

§ 2. Гидромониторный способ разработки

Гидромонитор служит для создания плотной струи воды, выбрасы­ ваемой с большой скоростью, для управления этой струей при раз­ мыве пород.

По длине напорной струи различают три участка (рис. 192). Первый — начинается у насадки, здесь струя плотная, форма ее

3-й і/часток

Ядро постоянных скоростей

Рис. 192. Участки гидромониторной струи.

участка примерно одинаковое. На втором участке струя у поверх­ ности насыщается воздухом и поперечное сечение ее по длине посте­ пенно увеличивается. На третьем участке струя состоит из отдель­ ных струек и капель, сильно расширяется по всей длине участка.

Для разработки пород наиболее эффективен первый участок. Однако по правилам техники безопасности чаще всего используют второй участок, что позволяет устанавливать гидромонитор в некото­

Нижнее колено 1 гидромонитора подсоединяется к трубопроводу, из которого вода под давлением попадает в ствол 2 и выбрасывается через насадку 3, предназначенную для увеличения работоспособности струи. С целью предотвращения завихрения в гидромониторных струях внутри ствола продольно его оси имеются успокоители 4

в виде направляющих лопаток. С этой же целью диаметр ствола сужи­ вается к выходному отверстию. Гидромонитор управляется деревян­ ным рычагом (водилом) 5 с укрепленным на нем противовесом 6, для удобства передвижки гидромониторы монтируются на салазках 7.

Гидромонитор типа ГМН по сравнению с ГМ-2 имеет значительно меньший вес, дает меньшие потери напора и более легко управляем.

Более совершенными и удобными являются гидромониторы, пово­ роты ствола у которых производятся при помощи гидравлических цилиндров. Гидравлическое устройство в сравнении с ручным приво­ дом делает управление гидромонитором безопасным и более легким, увеличивает его производительность (за счет более близкого располо­

где Q — расход воды через гидромонитор, м3 /сек;

к— коэффициент, зависящий от положения ствола гидромони­ тора по отношению к горизонту.

В зависимости от характера груніа его можно размывать либо с подрезкой забоя и последующим смывом обрушенного грунта, либо только смывом грунта непосредственно с откоса.

В некоторых случаях при разработке песчаных грунтов приме­ няют размыв с забросом струи на верхнюю площадку уступа, в ре­ зультате чего массив, насыщаясь водой, сползает под откос, а затем смывается.

Размыв уступа в зависимости от направления струи гидромонитора по отношению к направлению стока пульпы может производиться

ких забоев, смыв нависающих над забоем грунтовых козырьков и т. д. Размыв попутным забоем имеет следующие достоинства: размытый грунт транспортируется по направлению полета струи, гидромонитор и водоводы находятся на сухом месте. Недостатки: большой и часто непроизводительный расход воды,на каждом отрабатываемом участке необходима предварительная разработка канавы, что резко снижает

эффективность размыва.

Иногда (при наличии гравия, гальки) применяют комбинацию спо­ собов размыва попутным и встречным забоями.

При гидромониторной разработке высота уступа обычно соста­ вляет 10—18 м, а ширина заходки 15—25 м.

Эффективность работы гидромониторов в значительной степени зависит от расстояния их установки от забоя.

Минимальное расстояние гидромонитора от забоя

где к — поправочный коэффициент, зависящий от угла откоса уступа ( 0 , 8 - 1 , 3 ) ;

Н — высота уступа, м Минимальное расстояние зависит от шага передвижки, равного

длине секций водовода (обычно 6—12 м).

Специфической особенностью гидромониторной разработки яв­ ляется оставление в нижней части уступа недомыва, с помощью кото­ рого создают уклон для самотечного стока пульпы.

Объем недомыва, остающийся после гидромониторной выемки, составляет 5—15% общего объема вскрыши. Уборка недомыва осу­ ществляется обычно с помощью экскаваторов или бульдозеров, кото­ рые концентрируют породу в отвал с последующим размывом гидро­ монитором.

§ 3. Разработка плавучими землесосными снарядами

Работа плавучего земснаряда состоит в подводном рыхлении грунта специальным вращающимся рыхлителем и непрерывном заса­ сывании землесосом разрыхленного материала, который затем по трубам направляется в отвалы.

Рис. 195. Схема работы плавучего земснаряда.

На рис. 195 представлена схема работы плавучего земснаряда. Землесос, установленный на понтоне (или судне) 1, соединен со вса­ сывающим трубопроводом 2, на конце которого смонтирован механи­ ческий рыхлитель 3 (приемно-разрыхлительное устройство). В трубо­ провод поступает поток воды вместе с породой, затем пульпа подается в напорный трубопровод и транспортируется по плавучему пульпо­ воду 4, уложенному на специальных поплавках, и береговому пуль­ поводу на участок укладки породы.

Скорость напорной струи для размыва грунта зависит от грануло­ метрического состава, удельного веса и крепости размываемой породы. Скорость струи у наконечника вымывающей трубы зависит также от вакуума, создаваемого землесосом, и его производительности.

Разработка плавучим землесосным снарядом начинается в контуре карьера непосредственно с выемки полезного ископаемого или с пред­ варительного устройства пионерных выработок (прорези, котлована), необходимых для ввода снаряда в забой. Месторождение отрабатывают отдельными котлованами (воронками), прорезями и траншеями.

Передвигается землесосный снаряд при помощи одного станового, двух носовых якорей п двух кормовых свай — свайный способ пере­ мещения (рис. 196). При этом способе передвижения одна из двух кормовых свай 1 опущена в породу; другая 2 — приподнята на тросе при помощи ле­ бедки. В результате подтягивания пе­ реднего троса со стороны опущенной сваи 1 носовая часть землесосного сна­ ряда перемещается к одной из кромок прорези. Когда снаряд доходит до край­

полояшого , борта, и землесосный сна­ ряд перемещается к противоположной кромке прорези.

Расход воды при использовании плавучих землесосных снарядов для разработки горных пород зависит от категории крепости пород и грануло­ метрического состава и составляет 8—

Рпс. 196. Схема перемещения10 м 3 для разнозернистых песков и лег­

плавучего землесосного снаря­ких супесей, 18—22 м 3 на 1 м 3 породы

да свайным способом. для песчано-гравийных пород и тяжелых суглинков.

В горной промышленности плавучие землесосные снаряды приме­ няют при добыче песка и гравия со дна водоемов, на вскрышных работах при разработке месторождений марганца и железорудных.

§ 4. Гидравлическое транспортирование

При гидротранспорте частицы породы переносятся потоком воды, который должен иметь соответствующую скорость. Различают два режима движения жидкости: ламинарный, турбулентный.

В практике в большинстве случаев имеет место турбулентный ре­ жим движения жидкости, при котором возникают вихревые потоки, в результате чего твердые частицы насыщают их по вертикальному его сечению.

Гидравлический транспорт бывает напорный и безнапорный (само­ течный).

При н а п о р н о м г и д р о т р а н с п о р т е поток воды с по­ родой по трубам движется под давлением. При безнапорном гидро­ транспорте поток воды с породой самотеком движется по канавам, лоткам и частично заполненным трубам.

Различают следующие скорости движения пульпы в трубах: большие, близкие к. критической и малые.

Большие скорости движения породы характеризуются полной взвешенностью частиц без отложения их на дне трубы и равномерным распределением частиц по сечению трубы.

На практике этот режим транспортирования применим для пере­ мещения глинистых, пылеватых и мелких песчаных пород.

Критической скоростью гидротранспорта породы называют мини­ мальную скорость, при которой поток воды способен перемещать во взвешенном состоянии частицы породы при заданном диаметре пульповода. Режим движения пульпы при критических скоростях является наиболее эффективным, так как потери напора в этом слу­ чае незначительны.

При малых скоростях движения частицы породы начинают выпа­ дать на дно трубы, в результате чего может произойти закупорка пульповодов.

При напорном гидротранспорте применяют установки, состоящие из землесоса, электродвигателя и вспомогательной аппаратуры для пуска и управления землесосом.

Землесосы представляют собой центробежные одноколесные на­ сосы с односторонним всасыванием. Они предназначены для перекачи­ вания по трубам жидкости с большим содержанием частиц породы. По сравнению с центробежными насосами для воды землесосы имеют ряд особенностей: корпус землесоса изготовляется круглой формы или близкой к ней; в корпусе землесоса для быстрой проверки состоя­ ния рабочего колеса, а также для прочистки устраивается лаз. Кроме

Т а б л и ц а 39

Техническая характеристика землесосов

того, количество лопаток у землесоса для пропуска наиболее крупных частиц грунта сводится к минимуму; для защиты от истирания крышки землесоса снабжаются специальными сменными дисками.

Наибольшее распространение на открытых разработках получили землесосы, приведенные в табл 39.

При с а м о т е ч н о м г и д р о т р а н с п о р т е пульпа дви­ жется по канавам, лоткам, трубам при наличии естественного уклона местности или при небольших расстояниях транспортировки путем создания необходимого уклона специальными устройствами.

Уклон лотков и канав (табл. 40) устанавливается в зависимости

Максимально допустимые скорости движения пульпы по канавам из условия неразмываемости их стенок составляют в песчаных поро­

рывно при условии, что скорость движения пульпы равна или не­ сколько выше критической.

§ 5. Гидравлическая укладка пород в отвалы

При гидромеханизации размытая водой порода по трубопроводу подается в отвал, который намывают также с помощью воды. Послед­ ний в отличие от отвалов, насыпаемых сухим способом, называют гидроотвалом (рис. 197).

На гидроотвалах пульпа отстаивается, порода осаждается, а освет­ ленная вода направляется для повторного использования.

При вскрышных работах под гидроотвалы чаще всего используют низины, балки, овраги. Отведенную под гидроотвалы площадь обва­