Общие сведения о схемах технологического комплекса поверхности шахт
Технологический комплекс состоит из зданий и сооружений для приемки угля на поверхности шахт, его переработки, складирования, погрузки и отправки потребителям, а также для приемки и транспортирования породы в отвалы. Технологический комплекс имеет две группы устройств — для угля и для породы.
Главные узлы комплекса, располагаемые последовательно по пути движения полезного ископаемого:
- надшахтные устройства — копры, надшахтные здания, бункера для приемки угля и породы;
- транспортные устройства для транспортирования угля и породы на поверхности;
- устройства для переработки угля (для выборки из угля крупных кусков породы и остатков крепи, дробления крупных кусков угля, сортировки, обогащения и брикетирования угля);
- погрузочные и транспортные устройства для отправки угля потребителям;
- угольные склады, сооружаемые для хранения резервного угля и на случай перебоев в вывозе его потребителям.
Схема технологического комплекса принимается в зависимости от способа вскрытая угольных пластов, вида шахтного подъема, способа механической переработки и количества выдаваемых раздельно марок угля и внешнего транспорта
Технологический комплекс имеет три группы приемных устройств:
- при вертикальных или наклонных стволах с подъемом в скипах или клетях;
- при наклонных стволах с ленточным или ковшовым конвейерным подъемом, с подъемом в вагонетках или при помощи подвесной монорельсовой дороги;
- при штольнях с доставкой на поверхность в вагонетках по рельсовым путям, в самоходных вагонетках, ленточными конвейерами или при помощи подвесной монорельсовой дороги.
Подъемные конвейеры, используемые в наклонных стволах шахты, в большинстве случаев удлиняют так, чтобы можно было подавать уголь непосредственно в приемный бункер сортировки, обогатительной фабрики или до пункта погрузки.
Выданные по штольням вагонетки откатывают к пункту погрузки угля в железнодорожные вагоны, к сортировке или к обогатительной фабрике. Устье штольни располагают по возможности на уровне или выше приемного или погрузочного бункера.
В зависимости от качества и способа использования добываемого угля механическая переработка его производится на шахтных или центральных обогатительных фабриках, или на брикетных фабриках. При наличии центральных фабрик на шахтах ограничиваются только выборкой из угля крупных кусков породы.
При переработке угля наибольшее распространение получили схемы и оборудование:
- для выборки из угля породы (и остатков крепи) и дробления крупных кусков угля;
- для выборки из угля породы и его сортировки по крупности;
- для выборки из угля породы и его обогащения. Число линий транспортных устройств принимается соответственно количеству марок угля, выдаваемого одновременно на поверхность. При небольшом расстоянии транспортирования угля устраивается одна линия транспортных устройств с поочередной выдачей угля различных марок.
Тип и параметры погрузочно-складских устройств принимаются в зависимости от вида внешнего транспорта угля (табл. 1).
Компоновка технологических комплексов. В практике встречаются следующие схемы компоновки технологических комплексов (рис. 1): высотная, горизонтальная и смешанная.
При высотной схеме компоновки перемещение угля на поверхности происходит главным образом самотеком; при горизонтальной схеме уголь транспортируют наклонными конвейерами или ковшовыми элеваторами и частично самотеком по желобам; смешанная схема представляет собой сочетание высотной и горизонтальной схем.
Область применения схем компоновки технологических комплексов
Высотная: шахты с длительным сроком службы; шахты безобогатительных установок, при общей высоте сооружений Be более 40—50 м; при расположении комплекса на крутых косогорах; при штольнях, расположенных на достаточной высоте над площадкой ж.-д. погрузочных путей.
Горизонтальная: при применении дерева или других строительных материалов, не допускающих строительства сооружений значительной высоты; при реконструкции поверхности действующих шахт.
Смешанная: шахты с обогатительными установками, когда по компоновке технологического комплекса в одном блоке требуется строительство сооружений высотой более 40—50 м.
При взаимном расположении узлов технологического комплекса поверхности шахт руководствуются схемами грузо- и энергопотоков и условиями передвижения людей.
Отдельные узлы технологического комплекса располагают:
- у главного ствола — сортировку, обогатительную установку, погрузочный бункер, угольный склад, шахтную котельную и вентиляторы для проветривания шахты;
- у вспомогательного ствола — административно-бытовой комбинат, склады оборудования и материалов, электромеханические мастерские и калориферную установку для обогрева ствола;
- у ствола для выдачи породы — устройства для приемки и доставки породы в отвал.
Расположение помещений для подъемных машин определяется принятой схемой подъемных установок. В одном блоке с помещениями подъемных машин целесообразно располагать электроподстанцию и компрессорную установку.
Развитие технологического комплекса поверхности шахт
Технологический комплекс поверхности претерпевал изменения в различные периоды строительства угольных шахт.
Период 1928—1932 гг. Производственная мощность шахт 300—400 т угля в сутки; подъем в вертикальных стволах — клетевой; в наклонных стволах — в вагонетках.
На поверхности шахт сооружали деревянные копры и надшахтные здания с двумя приемными площадками — на высоте 9—10 м и на уровне земли; применялись: ручная, по плитам или реже, самокатная по рельсам откатка вагонеток; лобовые опрокидыватели; продольные деревянные ж.-д. погрузочные бункера и эстакады на угольных складах, откуда уголь грузили в вагоны тачками и носилками. На многих шахтах, особенно небольшой производственной мощности, бункера не сооружали, а использовали только эстакадные угольные склады. Породу перегружали из шахтных вагонеток с глухим кузовом в вагонетки с опрокидным кузовом и откатывали на плоские или конусные отвалы вручную или при помощи лебедок. Уголь отправляли потребителям в рядовом, необогащенном виде.
Период 1933—1937 гг. Приступили к строительству шахт производственной мощностью от 800—1000 до 5000—6000 т угля в сутки. В Донбассе, Кузбассе и на Черемховском месторождении здания и сооружения поверхности шахт возводили из металла, железобетона и камня; полная механизация всех технологических процессов на поверхности, кроме выборки из угля породы. Применены скиповой подъем и подъем с опрокидными клетями, самокатная откатка вагонеток у вспомогательного ствола. Сооружали сортировки и обогатительные фабрики для угля и установки для выборки породы на конвейерах, скреперные угольные склады и породные терриконики (конусные отвалы). Технологический комплекс поверхности шахт компоновали главным образом по горизонтальным и смешанным схемам.
Период 1938—1941 гг. Начали применять поперечные вагонеточные тележки в надшахтных зданиях и конвейерные стрелы для погрузки угля крупных классов. Приступили к строительству обогатительных фабрик на шахтах Донецкого и Кузнецкого бассейнов. Получили широкое применение погрузочные конусные полубункера в Донбассе и в Кузбассе и продольные полубункера на шахтах Карагандинского бассейна.
Период 1941—1945 гг. Поверхность новых шахт в восточных районах оборудуют по упрощенным технологическим схемам (с откаткой вагонеток по эстакадам к бункерам, без сортировок, с применением деревянных сооружений). В Кузнецком и Карагандинском бассейнах построено значительное количество наклонных шахт производственной мощностью до 1500—2000 г угля в сутки с конвейерными подъемами. В Донецком и Подмосковном бассейнах вели работы по восстановлению шахт, разрушенных во время войны.
В этот период начали применять конвейеры для доставки угля на бункера и для выборки породы, самокатную откатку вагонеток, а также устраивать скреперные склады.
Период 1946—1953 гг. Созданы индивидуальные проекты поверхности глубоких шахт большой производственной мощности в Донбассе с обогатительными установками, скреперными складами и подвесными канатными дорогами для доставки породы в отвалы. Разработаны проекты типовой поверхности шахт производственной мощностью 1000—5000 т угля в сутки для основных угольных бассейнов. В проектах применен секционный принцип компоновки зданий и сооружений с объединением их в блоки и возможностью индустриализации строительства зданий из сборных железобетонных конструкций заводского изготовления.
После 1953 г. наибольшее распространение получили типовые схемы технологических комплексов для четырех основных групп шахт, отправляющих потребителям уголь: 1) рядовой (рис. 2, а, б); 2) рассортированный по крупности (рис. 2, в); 3) обогащенный для коксования (рис. 3, а); 4) обогащенный и рассортированный энергетический (рис. 3, б).
Типовые схемы технологического комплекса поверхности шахт
Комплекс поверхности шахт Донецкого, Кузнецкого и Карагандинского бассейнов производственной мощностью 600, 900 и 1200 тыс. т угля в год представлен в двух вариантах: с наличием или с отсутствием складского хозяйства. Последний вариант применяется на шахтах, отправляющих уголь на центральную обогатительную фабрику и получающих крепежные материалы с центрального склада.
Схемы технологического комплекса и план поверхности со складами для угля и крепежных материалов изображены на рис. 4, 5. Расположение типовых узлов блоков стволов шахты показано на рис. 6, 7.
Уголь из скипов (см. рис. 4) поступает в приемный бункер, затем после выборки из него породы и дробления крупных кусков, ленточным конвейером передается на скребковый конвейер, распределяющий его по ячейкам погрузочного бункера. Погрузка угля производится в открытые вагоны непрерывно движущегося железнодорожного состава при помощи передвижной погрузочной стрелы, снабженной желобами для перекрывания межвагонного пространства. На погрузочную стрелу уголь поступает со сборочного конвейера, расположенного под ячейками бункера. Производительность при погрузке угля составляет 450—560 т/час.
На шахтах, отправляющих уголь потребителям по магистральным железным дорогам, предусматривается устройство скреперных складов с обратной подачей угля со склада на погрузку ленточными конвейерами или ковшовыми элеваторами.
Доставка породы в отвал осуществляется подвесной канатной дорогой или гидротранспортом (рис. 8).
Здания и сооружения технологического комплекса выполняются с кирпичным заполнением стен и из сборных железобетонных блоков.
Основные параметры шахт, принятые в типовых проектах поверхности, приведены в табл. 2.
Комплекс поверхности шахт Подмосковного бассейна производственной мощностью 300 тыс. т угля в год представлен в двух вариантах: с рассортировкой угля на шахте (рис. 9, 10) и с отгрузкой угля на центральную сортировку или потребителям, получающим уголь в рядовом виде.
Комплекс поверхности шахт с групповыми обогатительными фабриками представлен в двух вариантах: с доставкой угля на фабрику ж.-д. транспортом (рис. 11, 12) и с доставкой подвесными канатными дорогами (рис. 13) Доставка угля с шахты, на территории которой располагается обогатительная фабрика, обычно производится конвейерами.
Схемы технологического комплекса поверхности зарубежных шахт
Характерная особенность поверхности угольных шахт США — их простота и компактность, что объясняется преимущественным распространением способа вскрытия шахтных полей штольнями и наклонными стволами, через которые выдается на поверхность около 70% общего количества добываемого угля.
Для спуска-подъема людей на неглубоких шахтах (до 60—70 м) используются лифты, по типу обычно применяющихся в зданиях.
Отсутствие ограничений со стороны железных дорог в подаче на шахты ж.-д. вагонов и- их простоя под погрузкой избавляет от необходимости сооружения на шахтах США и стран Западной Европы громоздких бункеров и угольных складов. На многих шахтах и карьерах небольшой производственной мощности рядовой уголь доставляется на погрузочные пункты в автосамосвалах. Погрузочные пункты состоят из погрузочной воронки и будки оператора, управляющего передвижкой ж.-д. вагонов по самокатному пути.
В США породу из шахт и с обогатительных фабрик обычно транспортируют в отвалы автосамосвалами, а на крупных шахтах — нередко ленточными конвейерами В Англии широко распространены конические породные отвалы, оборудованные рельсовой откаткой в вагонетках или скипах и отвалы с подвесными канатными дорогами В ГДР и ФРГ породу из шахт обычно не выдают на поверхность, а используют ее для закладки выработанного пространства, породу с обогатительных фабрик предварительно дробят и также используют в качестве закладочного материала
Типичные схемы технологического комплекса поверхности угольных шахт США приведены на рис 14.
Поверхность шахты «Кент-2А» (США) производственной мощностью 1900 т угля в сутки с доставкой его на поверхность ленточным конвейером и oтправкой на центральную обогатительную фабрику в автосамосвалах показана на рис. 15.
На рис. 16 показана схема технологического комплекса шахты «Оригиналь» (штат Юта. США) производственной мощностью 760 т угля в час и обогатительной фабрики. Уголь выдается по штольне электровозами в вагонетках грузоподъемностью 5,5 т и поступает на обогатительную фабрику Порода доставляется в отвал на расстояние 500 м в 15-тонных автосамосвалах.
Типичная схема технологического комплекса поверхности шахт стран Западной Европы (ГДР ФРГ, Англии, Франции и Бельгии), имеющих преимущественно клетевые подъемы с самокатной откаткой вагонеток, показана на рис 17.
Поверхность старых шахт в этих странах сложная, технологический комплекс размещается во многих отдельных зданиях.
Уголь крупностью более 80 мм обычно отделяется под опрокидывателями в надшахтном здании и подается на типоходные конвейерные погрузочные стрелы. Здесь из угля выбирают крупные куски породы, уголь грузят в вагоны, установленные на весы. Уголь крупностью 30 80 мм обогащается мокрым способом: в отладочных машинах, моечных желобах, сепараторах с магнетитовой суспензией. Мелкий уголь (< 30 мм) обогащается на пневматических сепараторах.
В некоторых странах, например во Франции, для отделения породы из крупных классов угля применяют минеральные суспензии.
Порода от обогащения обычно дробится и спускается в шахту для закладки выработанного пространства.
На рис. 18 показана схема технологического комплекса поверхности шахты «Шомберки» (Польша) производственной мощностью 7000 г угля в сутки. Уголь крупностью более 80 мм подвергают породоотборке и грузят в ж.-д. вагоны. Уголь крупностью 30—80 мм обогащают мокрым способом; уголь крупностью 0—30 мм обогащают на пневматических сепараторах.
