Читайте также: |
|
При шпуровой отбойке руды заряды располагают в шпурах — цилиндрических полостях диаметром до 75 мм и длиной до 5 м, пробуренных в массиве горных пород. Шпуровые заряды имеют меньшую мощность по сравнению со скважинными: в 1 м шпура диаметром 40—50 мм вмещается 0,8—1,5 кг ВВ, тогда как в 1 м скважины диаметром 105—150 мм до 15—20 кг ВВ. Шпуровую отбойку используют, как правило, в тех случаях, где невозможно или невыгодно применять скважинную.
Шпуровая отбойка бывает почвоуступной (рис. 5.20, а, б) и потолкоуступной (см. рис. 5.20, в—д). Руду отбивают слоями при горизонтальном и вертикальном расположении шпуров. В некоторых случаях применяют подэтажную шпуровую отбойку (см. рис. 5.20, е).
•
• выход отбитой руды на 1 м шпура ~ 0,3—1,5 м3/п.м;
• выход негабарита — от 0 до 3—5 %. Достоинства шпуровой отбойки:
• возможность применения при любой мощности залежи и при искусственном поддержании выработанного пространства;
Отбойку руды в каждом слое осуществляют восходящими шпурами, если руда устойчива, или горизонтальными шпурами, если устойчивость массива недостаточна. Последнее объясняется тем, что при отбойке горизонтальными шпурами кровля забоя получается более гладкой и в ней образуется меньше заколов — кусков, слабо связанных с массивом и способных отделиться от него в любой момент.
Технико-экономические показатели шпуровой отбойки:
• удельный расход ВВ на отбойку с расходом ~ 0,6—3 кг/м3;
• выход отбитой руды на 1 м шпура ~ 0,3—1,5 м3/п.м;
• выход негабарита — от 0 до 3—5 %. Достоинства шпуровой отбойки:
• возможность применения при любой мощности залежи и при искусственном поддержании выработанного пространства наиболее полная выемка руды у контактов залежи и относительно меньшее разубоживание пустой породой;
• достаточно мелкое дробление руды. Недостатки шпуровой отбойки:
• высокие материально-трудовые затраты;
• работа бурильщика в непосредственной близости к разрушаемой части блока, что не всегда в достаточной мере безопасно;
• сложность или практическая невозможность одновременного обрушения больших объемов руды;
• повышенная запыленность рудничной атмосферы (при пневматическом бурении).
Область применения шпуровой отбойки:
• маломощные рудные залежи;
• рудные тела сложной формы и ценные руды, если необходимы точная выемка руды по контактам и небольшое разубоживание;
• отрабатываемые с креплением или закладкой недостаточно устойчивые руды, которые меньше нарушаются при взрывах мелких шпуровых зарядов;
• при работе людей в очистном пространстве и при выемке руды забоями ограниченного сечения;
• при необходимости оставления рудных целиков для поддержания кровли очистных камер.
Минная отбойка практически исчезла и используется в исключительных случаях, например для обрушения массивов больших объемов, в которых уже есть или могут быть проведены горные выработки. При минной отбойке сосредоточенные заряды ВВ массой от 0,5 до 3 т размещают прямо в выработках. Расстояния между зарядами ВВ и от заряда до обнаженной плоскости (л. н. с.) колеблются от 6 до 12 м.
Используют две схемы минной отбойки:
• размещение зарядов на почве выработок;
• размещение зарядов в минных карманах.
При использовании варианта с минными карманами из выработки проходят рассечки (минные карманы) длиной 3—5 м, в конце которых устраивают минные колодцы глубиной 0,5—1 м, где и размещают заряды ВВ. В другом варианте сосредоточенные заряды ВВ размещают через 5—8 м по длине в прямолинейных протяженных минных выработках.
Недостатками минной отбойки являются: неровные контуры; увеличенные потери и разубоживание руды; нарушение окружающего массива и частичное разрушение ближайших горных выработок.
3.1.4. Механическая отбойка
Механическая отбойка — отделение полезного ископаемого от массива при помощи различных инструментов и механизмов. Она применяется только при добыче мягких руд. Этим способом отбивают калийные и марганцевые руды, пищевую соль и практически весь естественный пильный камень, используемый в строительстве.
Механическая отбойка применяется в двух вариантах: с выемкой заходками с площадью поперечного сечения 7—9 м2 и с выемкой длинными забоями. При выемке заходками отбойку осуществляют с помощью проходческих комбайнов.
Отбитая руда загружается на забойный ленточный конвейер, затем перегружается на панельный и далее — на магистральный конвейеры. Некоторые рудники, добывающие марганцевую руду, оборудованы конвейерным подъемом по наклонным стволам, поэтому руда в них движется непрерывно от забоя до поверхности.
Выемку лавами ведут с применением механизированных комплексов. Комбайн, двигаясь вдоль забоя, отбивает слой руды и грузит ее на конвейер. После отработки каждого слоя на всю длину забоя крепь передвигается секционно вслед за конвейером, кровля забоя за крепью обрушается. Комбайны могут обеспечивать как валовую, так и селективную выемку.
В настоящее время ведутся разработки по созданию различных типов комбайнов для механической отбойки руд средней крепости и даже крепких, проведения горных выработок, особенно восстающих.
Пиление пород (известняков, туфов и т. п.) применяют в основном для получения естественных блоков строительных материалов. Проводятся испытания по выпиливанию блоков при добыче каменной соли с помощью камнерезных машин, имеющих баро-вый, дисковый или торцовый фрезерный режущий орган. На золотодобывающих рудниках ЮАР ведут пиление крепких кварцитов для отрезки жил от висячего и лежачего боков, что обеспечивает точную выемку по контактам.
3.J.5. Самообрушение
Самообрушение — это отделение от массива кусков руды под действием собственной массы и горного давления.
Для инициации процесса самообрушения под рудным массивом проводят сеть пересекающихся выработок, разделенных между собой небольшими целиками. Затем на определенной площади целики разрушают (взрывают), вследствие чего рудный массив снизу лишается опоры (подсекается). Под действием собственной массы и давления налегающих пород рудный массив начинает растрескиваться и обрушаться. Увеличивая площадь подсечки, можно развивать самообрушение массива.
Наиболее благоприятна для самообрушения руда, разбитая частой сетью трещин, однако достаточно устойчивая, чтобы в ней можно было сохранять горные выработки. Самообрушение позволяет экономить на взрывчатых веществах, взрывчатых материалах, на проходке и креплении выработок, вентиляции и прочих расходах.
На месторождениях с бедными рудами самообрушение — единственный способ отбойки, остающийся наиболее приемлемым с точки зрения экономики и безопасности.
Возможность применения самообрушения как способа отбойки зависит от физико-механических свойств горных пород, трещи-новатости массива и элементов залегания рудных тел.
Свойства горных массивов достаточно разнообразны, и для определения их устойчивости или обрушаемости в мировой практике используются классификации, в которых физико-механические свойства и геомеханические характеристики массивов систематизируются и сводятся к общему числовому рейтинговому показателю.
Степень склонности к самообрушению характеризуется величиной гидравлического радиуса (не как в геометрии — расстояние от центра круга до огибающей, а как в гидравлике — отношение площади активной поверхности к ее периметру). В случае оценки обрушаемости эта поверхность (площадь подсечки) — минимальное горизонтальное обнажение в рудном теле таких размеров, при которых начинается процесс растрескивания массива и разрушения кровли. Этот процесс необратимый, и развитие обрушения происходит в виде вертикального столба и продолжается вплоть до выхода на поверхность.
До недавнего времени одним из сдерживающих факторов для применения самообрушения был большой выход негабарита. Это сильно увеличивало дополнительные расходы на вторичное дробление, ликвидацию зависаний и поддержание выпускных выработок. Дополнительное поддержание выпускных выработок необходимо, поскольку ликвидация зависаний производится взрывным способом в выпускных, что приводит к их разрушению.
В настоящее время выпускается погрузодоставочное оборудование с вместимостью ковша до 12 м3 и грузоподъемностью до 25 т (рис. 5.21), что позволяет увеличить размер кондиционного куска и площадь выпускных отверстий.
Кроме рассмотренных, в различных горно-технических условиях применяют гидравлическую отбойку с помощью высоконапорных струй воды, электроимпульсный и инфракрасный способы разрушения рудного массива. Лазерный способ применяют для резания пород.
3.2. Доставка отбитой руды
Доставка — перемещение отбитой руды от места отбойки (из забоя) в емкости подземного транспорта. На нее приходится от 30 до 50 % всех затрат на очистную выемку в блоках (включая вторичное дробление).
3.2.1. Самотечная доставка отбитой руды
Самотечная доставка отбитой руды осуществляется по очистному пространству, по рудоспускам, при выпуске отбитой руды. После самотечной доставки по очистному пространству следуют ее выпуск и погрузка в транспорт или механизированная доставка. Самотечная доставка ведется беспрепятственно при углах наклона лежачего бока не менее 55—60°.
Если очистное пространство заполнено отбитой рудой и пустыми породами (выпуск руды под налегающими породами), то вследствие давления на нее толщи налегающих пород самотечная доставка затруднена и идет беспрепятственно только при углах наклона лежачего бока более 65—70°. При меньших углах наклона рудного тела увеличиваются потери руды на лежачем боку. Доступ в очистное пространство невозможен, поэтому отбитая руда на лежачем боку теряется, как правило, безвозвратно.
Самотечную доставку отбитой руды по рудоспускам применяют на многих рудниках. Длина рудоспусков меняется от нескольких метров до сотен метров, угол их наклона должен быть не менее 55—60°, а его диаметр в 3—4 раза больше размера кондиционного куска. Для предотвращения попадания в рудоспуск негабаритов, способных вызвать заторы, в устье рудоспуска устанавливают грохот — прочную решетку из рельсов или труб с размером ячейки, равным размеру кондиционного куска. Негабариты не проходят сквозь эти ячейки, и их подвергают дроблению. Рудоспуски располагают по возможности в крепких породах, чтобы избежать необходимости их крепления, так как крепь сильно изнашивается. По мере износа диаметр рудоспусков увеличивается в 3—4 раза.
Выпуск отбитой руды — последовательное извлечение отбитого полезного ископаемого из очистного пространства или аккумулирующей емкости под действием сил гравитации при воздействии погрузочных и доставочных машин. Различают подэтажный и этажный выпуск. Подэтажный выпуск в основном торцевой, а этажный чаще всего донный.
Донный выпуск осуществляют через специальные выработки в днище (основании) очистных блоков. Он появился раньше и до недавнего времени был наиболее распространен. При донном выпуске в нижней части блока устраивают специальные выпускные выработки (воронки или траншеи), через которые отбитая руда со всей площади очистного блока поступает в доставочные выработки для последующей механизированной доставки руды. На рис. 5.22 изображены выпускные воронки и выпускные траншеи.
Воронки при донном выпуске имеют угол наклона стенок около 60° и диаметр по верху от 6 м до 25 м. В верхней части воронки соприкасаются, чтобы в них могла поступать руда со всей площади очистного блока.
Воронка — углубление в днище (основании) блока в форме перевернутого конуса или пирамиды. В основании воронки проходят выработку (выпускную дучку), соединяющую очистное пространство с доставочным или транспортным горизонтом.
Траншеи имеют сходящиеся к низу боковые стенки. В поперечном сечении траншея имеет форму опрокинутой трапеции, в основании которой через 5—8 м проведены дучки, соединенные нишами с доставочной выработкой. Для их образования в основании проходят траншейную выработку, из которой выбуривают вертикальные веера скважин и взрывают их, как правило, одновременно с отбойкой руды в блоке. К траншее снизу проходятся погрузочные выработки, через которые ее соединяют с доставочным или транспортным горизонтом.
Рис. 5.22. Основания блоков при донном выпуске отбитой руды:
а — воронки; б — траншеи; / — откаточные орты; 2 — рудоспуск; 3 — выпускная выработка; 4 — скреперный штрек; 5 — вентиляционный восстающий; 6 — воронки; 7 — дучка; 8 — ходовой восстающий; 9 — откаточный штрек; 10 — заезды для погрузочной машины; 11 — веер взрывных скважин для образования траншеи; 12 — траншейный штрек; 13 — траншея; 14— выпускные отверстия в почве траншейного штрека
Торцевой выпуск отбитой руды производят непосредственно в доставочную выработку, через ее торец. По доставочной выработке рудную массу перемещают с помощью самоходного оборудования, питателя или конвейера. По мере выпуска всей отбитой руды с данного положения торца доставочной выработки осуществляется последовательное погашение этой выработки в отступающем порядке, чтобы можно было выпускать отбитую руду с новых положений ее торца (рис. 5.23.). При донном выпуске пункты поступления отбитой руды к средствам механизированной доставки стационарны, а при торцевом — перемещаются.
Выпуск отбитой руды может происходить из очистного пространства под прикрытием потолочины или непосредственно под налегающими обрушенными породами. Чтобы отбитая руда под действием собственной массы перемещалась к выпускным выработ-
кам, угол наклона стенок очистного блока (лежачего бока) должен быть не менее 50—55° при выпуске из камеры и не менее 65—75° — при выпуске под налегающими обрушенными породами. Если угол падения рудных залежей меньше указанных значений, то устраивают выпускные выработки не только в днище, но и в лежачем боку или допускают большие потери руды, либо подрабатывают пустые породы лежачего бока, вызывая засорение руды.
Выпуск отбитой руды под прикрытием потолочины не требует особого режима: выпускать можно из любых отверстий в любых количествах. Однако выпуск отбитой руды под налегающими обрушенными породами — весьма сложный процесс. Режим этого 512 выпуска предопределяют величины показателей извлечения руды, оценить которые можно косвенными методами. При выпуске под налегающими обрушенными породами вначале выходит чистая отбитая руда (с содержанием Друд в количестве Дчр.), а затем появляется и начинает возрастать примесь пустых пород. Выпуск из каждого отверстия прекращают, когда разубоживание в последней дозе выпуска достигнет экономически допустимой величины Рпред * 70-80 %.
Истечение отбитой руды через одиночные отверстия происходит из объемов, напоминающих по форме эллипсоиды вращения с вытянутой вертикальной осью — эллипсоидов выпуска.
Эллипсоид выпуска — это фигура истечения, все частицы которой, лежащие на поверхности фигуры, приходят к выпускному отверстию одновременно, но пути у них разные, а значит, и скорости движения этих частиц разные (рис. 5.24, а).
Коэффициент вытянутое™ эллипсоида (отношение его высоты к наибольшему горизонтальному диаметру) возрастает с увеличением сил трения и особенно сил сцепления за счет присутствия мелких глинистых частиц, влаги, уплотнения руды.
На место выпущенной порции (из объема эллипсоида выпуска) поступает руда из окрестностей эллипсоида выпуска, что приводит в определенной зоне к разрыхлению. Форма объема, в пределах которого происходит разрыхление, сходна с эллипсоидом выпуска, и отсюда она получила наименование эллипсоида разрыхления (см. рис. 5.24, б). Эллипсоид разрыхления подобен эллипсоиду выпуска, но значительно больше его по размерам.
При значительной высоте выпускаемого слоя отбитой руды (высоте блока Ябл) можно считать, что в начале выпуска контакт руды и породы опускается параллельно первоначальному положению, оставаясь горизонтальным. Так происходит до определенного уровня, соответствующего высоте касающихся эллипсоидов. Касающимися называют эллипсоиды выпуска из смежных отверстий. Их диаметр равен расстоянию между осями отверстий D0. Когда поверхность руды (контакт) опустится ниже вершин касающихся эллипсоидов, то частицы, расположенные над осями отверстий, начнут перемещаться с наибольшей скоростью, поэтому поверхность контакта руды с налегающими пустыми породами начнет прогибаться.
б
Рис. 5.24. Эллипсоиды:
а — выпуска в развитии (стрелками показано направление и относительная скорость перемещения частиц, расположенных на поверхности большого эллипсоида); б — выпуска 2 и разрыхления / при выпуске через одиночное отверстие; 3 — i-раницы слоев, которые до начала выпуска были горизонтальными; D — диаметр эллипсоида выпуска; Н — высота эллипсоида выпуска
Идеальные условия с горизонтальным контактом руды с налегающими обрушенными породами встречаются не всегда. Нередко у отбитой руды имеются и горизонтальный, и вертикальный контакты с обрушенными породами, а иногда два или даже три вертикальных контакта. Это — причина дополнительных потерь и разу-боживания руды. При выпуске руды в гребнях, образующихся между воронками, остается горная масса, которую относят к потерям на этом горизонте.
3.2.2. Механизированная доставка отбитой руды
Механизированная доставка включает в себя погрузку (совмещаемую с выпуском после самотечной доставки), собственно доставку и разгрузку отбитой руды. Возможны случаи, когда доставка заключается только в погрузке отбитой руды в транспортные средства. При механизированной доставке отбитой руды применяют либо только погрузочные машины (погрузка в транспорт), либо комплексы погрузочных и саморазгружающихся доставочных машин, либо комбинированное погрузочно-доставочное оборудование.
На рудниках, разрабатывающих металлические руды, погрузку отбитой руды непосредственно в транспортные средства осуществляют установками непрерывного действия — питателями. Наибольшее распространение получили вибропитатели, обеспечивающие выпуск отбитой руды из воронок или траншей и погрузку ее в вагонетки или авгосамосвалы. Основные типы вибрационных питателей — ВДПУ («Сибирячка») и ВВДР. Часовая производительность питателей достигает 150 т отбитой руды, сменная изменяется от 300 до 2500 т.
Под действием вибрации насыпные материалы приобретают свойство текучести, так как в них уменьшается внутреннее сопротивление. Колебания лотка бывают направленные, подбрасывающие материал в направлении перемещения, и ненаправленные.
При донном выпуске вибропитатели работают непосредственно под выпускной выработкой (рис. 5.25).
На многих рудниках, особенно калийных, применяется конвейерная доставка. Однако конвейеры нуждаются в дополнительных машинах или устройствах для загрузки; конвейеры надежно работают лишь при малой и средней крепости руды требуют повышенных монтажных расходов; загромождают выработку, что затрудняет механизацию вспомогательных работ.
В зависимости от способа разработки и условий месторождений применяют несколько типов конвейеров. При взрывной отбойке конвейеры применяют главным образом вибрационные, реже скребковые и ленточные, внедряются ленточно-тележные конвейеры. Скребковые конвейеры могут работать под завалом. Используют их преимущественно при малой и средней крепости руды для
доставки к рудоспуску, располагая непосредственно под выпускными отверстиями, а также для перемещения по аккумулирующим выработкам.
Ленточные конвейеры зафужают вибропитателями или погрузочными машинами. Эти конвейеры без интенсивного износа работают при крупности руды не более 200 мм. Поэтому ими доставляют лишь сравнительно мягкие руды, отбитые механическим способом, а при крепкой руде используют только с предварительным дроблением руды до 100—200 мм. 516
Скребковые и обычной конструкции ленточные конвейеры наиболее эффективно используются при механической отбойке руды. Скребковые конвейеры применяют также в аккумулирующих выработках и в маломощных пологих залежах. Вибрационные конвейеры целесообразно применять в комплексе с вибропитателями в условиях, благоприятных для применения этих питателей. К погрузо-доставочному оборудованию относят скреперные установки, самоходные погрузодоставочные ПД и погрузочно-транспортные ПТ машины. Скреперные установки вследствие конструктивной простоты и невысокой стоимости получили широкое распространение особенно небольших рудниках.
Отбитую руду доставляют скрепером как по очистному пространству, так и по подготовительным выработкам, штрекам или ортам, в которые она поступает при выпуске из очистного пространства. Отбитую руду скреперуют на расстояние 10—200 м в рудоспуски, вагоны и конвейеры через погрузочный полок.
Производительность скреперных установок составляет от 20 до 350 т рудной массы в смену. Использование скреперных установок наиболее эффективно, когда необходимо проведение выработок с минимальной площадью поперечного сечения, в которых не может работать другое (например, самоходное) оборудование.
Скреперы бывают гребковые, ящичные и совковые. Каждый из этих типов скреперов может быть одно- и многосекционным. При разработке крепких руд чаще используют шарнирно складывающиеся скреперы. Они захватывают больше рудной массы, а при обратном (холостом) ходе ковш, благодаря тому, что задняя стенка складывается, испытывает меньшее сопротивление, реже опрокидывается и может пройти через небольшой просвет под кровлей выработки над навалом руды. Существуют различные схемы скре-перования (рис. 5.26.). При скреперовании по прямой используют двухбарабанные лебедки; при скреперовании под углом — двух- и трехбарабанные, в широких камерах — трехбарабанные.
Наиболее универсальные виды самоходного оборудования для доставки отбитой руды — погрузодоставочные и погрузочно-транспортные машины (ПДМ и ПТМ) (рис. 5.27, 5.28).
Ширину выработок для движения самоходных машин принимают на 1 м шире самой машины, если в этой выработке не присутствуют постоянно люди. Если по выработке предусмотрено передвижение людей, то ее ширину принимают с учетом ширины машины и зазоров шириной 1—1,2 м с одной стороны для прохода людей и 0,5 м с другой. В соответствии с Правилами безопасности на рудниках России запрещено движение самоходных машин со скоростью более 20 км/ч, исключая некоторые главные транспортные выработки. 3.2.3. Другие способы доставки отбитой руды
Достаточно широкое распространение на рудниках при разработке наклонных залежей с углом падения от 15 до 55° имела взрывная доставка руды при ее отбойке (рис. 5.29.).
Под взрывной доставкой принято понимать перемещение отбитой руды по пологой или наклонной почве очистного пространства за счет кинетической энергии, полученной в результате взрывания скважин в рудном теле.
Руду отбивают веерными скважинами в направлении падения залежи. Вследствие метательного действия взрывных газов, обладающих высоким давлением, отбитая руда отбрасывается вниз по падению залежи в воронки на расстояние от 20 до 60 м, из которых ее выпускают так же, как и в случае самотечной доставки по очистному пространству. Это расстояние тем значительнее, чем больше угол падения и мощность залежи. Часть отбитой руды падает на почву залежи на более близком расстоянии, и со временем там накапливаются довольно значительные остатки, причем они тем больше, чем меньше угол падения и больше длина доставки. Это препятствует взрывной доставке, поэтому время от времени почву очистного пространства зачищают от остатков рудной массы.
Гидравлическую доставку отбитой руды применяют в основном в наклонных залежах, в частности в жилах мощностью 0,7—1,2 м при сплошном забое. Чаще ее используют для зачистки небольших объемов отбитой рудной мелочи, оставшейся на лежачем боку после самотечной или, реже, механизированной и взрывной доставки. Куски отбитой руды перемещаются за счет энергии напорной струи, выходящей под давлением из насадки монитора.
3.3. Вторичное дробление
При взрывной отбойке руды не удается избежать выхода негабаритных кусков. Поэтому очистная выемка обычно сопровождается вторичным дроблением негабарита.
Под вторичным дроблением понимают разрушение крупных (негабаритных) кусков рудной массы или породы на более мелкие части (сюда не относят дробление рудной массы вне очистного блока в общешахтных дробильных установках). Вторичное дробление осуществляют либо в очистном пространстве, либо в выпускных, погрузочных или доставочных выработках. Существует взрывное и механическое вторичное дробление.
Взрывное дробление негабарита может вестись:
• с помощью детонирующего шнура;
• накладными и кумулятивными зарядами ВВ;
• зарядами, размещенными в пробуренных шпурах. Механическое дробление негабарита делится:
• на дробление стационарными дробильными установками и комплексами;
• на ручное дробление кувалдой (в настоящее время практически не применяется).
Наиболее часто применяют взрывное дробление негабарита. При дроблении накладными зарядами их кладут на кусок негабарита и присыпают сверху глиной с песком или мелкой породой. При 522 дроблении детонирующим шнуром им опоясывают крупные куски рудной массы. При взрывании накладных зарядов образуются мелкие осколки, которые могут повредить крепь, оборудование, кабели или трубы. Расход ВВ составляет при этом до 1,5—2 кг на 1 м3 негабарита.
Вторичное дробление при очистной выемке на рудниках осуществляют главным образом взрывным способом.
Дата добавления: 2015-07-16; просмотров: 536 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
Лекция 2. ВСКРЫТИЕ И ПОДГОТОВКА РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 2 страница | | | Лекция 2. ВСКРЫТИЕ И ПОДГОТОВКА РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 4 страница |