Выпуск и доставка руды

Наибольшим распространением на горизонте вторичного дробления пользуется скреперная доставка руды. Горизонт скреперования по сравнению с горизонтом грохочения позволяет резко уменьшить объем подготовительно-нарезных работ. По мере повышения мощности скреперных лебедок приблизительно до 50 квт и выше, а также увеличения габарита кусков руды до 500 м и выше становятся все более существенными также преимущества горизонта скреперования в части производительности выпуска и условий труда.

Производительность труда по доставке (включая выпуск и вторичное дробление) крепкой руды на рудниках России, применяющих системы с массовым обрушением, при габарите кусков 400—500 мм, мощности скреперных лебедок 28—50 квт и емкости скреперов 0,25—0,5 м3 составляет лишь 50—100 т/смени. Удельный вес затрат труда по выпуску и вторичному дроблению руды в настоящее время не так велик в связи с высокой трудоемкостью нарезных и буровых работ. Например, на рудниках Зыряновского комбината доля этих затрат не превышает пятой части от суммы, затрат по системе разработки. При снижении трудоемкости нарезных и буровых работ именно выпуск руды будет сдерживать дальнейшее повышение производительности труда. Производительность блоков уже теперь ограничивается выпуском руды.

Большую часть времени скреперная установка простаивает в связи со вторичным дроблением руды взрывным способом. Так, в среднем по Криворожскому бассейну па вторичное дробление, включая ликвидацию заторов в дучках, расходуется 60% смены, несмотря на сравнительно высокую крепость руды.

По данным Института горного дела АН России, увеличение выхода негабаритов, например, с 5 до 12% снижает производительность скреперной доставки на горизонте выпуска, в среднем приблизительно в 1,5 раза. Кроме того, при значительном содержании больших кусков в доставляемой руде (приблизительно от 15% по весу кусков крупнее 500 мм) наполнение скрепера намного ухудшается.

При габарите кусков руды 600—700 мм и емкости скрепера 0,5—1 м3 производительность скреперной лебедки мощностью 50 квт составляем 150—250 т/смену.

В зарубежной практике на горизонтах скреперования при системах с массовым обрушением, габарите кусков 700—1100 мм и мощности скреперных лебедок до 110 квт производительность скреперования крепкой руды достигает 300— 400 т/смену и более.

Отсюда следует, что имеются значительные резервы увеличения производительности, скреперной доставки на рудниках России зa счет снижения, выхода крупных кусков руды при отбойке, увеличения габарита руды до 600—900 мм и повышения мощности скреперных лебедок до 75—120 квт.

Однако повышение мощности скреперных лебедок более 50 квт далеко не всегда имеет смысл.

При системах с массовым обрушением в большинстве случаев сечение скреперных выработок сравнительно небольшое в связи с большим давлением на днище блока и разрушающим действием взрывов по вторичному дроблению руды. Соответственно ограничиваются размеры скрепера. При обычных сечениях скреперных выработок 3—4 м2 в свету максимальная емкость скрепера обычной конструкции составляет 0,35—0,5 м3, что недостаточно даже для лебедки мощностью 50 квт.

Попытки увеличить сечение скреперных выработок за счет снижения горного давления, уменьшения выхода негабарита и совершенствования крепи, конечно, оправдывают себя, по вряд ли дадут большие результаты.

Поэтому необходимо изыскивать другие пути увеличения полезной емкости скрепера.

Уже давно известно применение спаренных скреперов, однако долгое время они не получали распространения, что объясняется, по-видимому, сравнительно малой мощностью использовавшихся скреперных лебедок. В последние годы на ряде рудников, оснащенных скреперными лебедками мощностью 50—75 квт, в частности на рудниках Зыряновского комбината, начали успешно применять спаренные скреперы, что увеличило производительность доставки на 20—30%.

Примерно такое же повышение производительности доставки достигается на криворожских рудниках при испытании двух-и трехсекционных скреперов. Однако эти скреперы в их современном виде могут работать лишь при мелкой и средней кусковатости руды.

Большую полезную емкость имеют шарнирно-складывающиеся скреперы, широко распространенные в зарубежной практике и успешно испытываемые ВИИИЦветметом на рудниках Зыряновского комбината.

Наполнение скрепера увеличивается также при железобетонной армировке почвы выработок.

В последние годы, преимущественно в зарубежной практике, появились двухъярусные днища (рис. 86). Вторичное дробление осуществляется на горизонте грохочения или скреперования, с которого руда перепускается на аккумулирующий горизонт, оборудованный скреперными установками или конвейерами.

Обычно каждая пара ортов (штреков) вторичного дробления обслуживается одним аккумулирующим ортом (штреком), на который руда перепускается по наклонным рудоспускам.

Разделением операций по вторичному дроблению и доставке руды достигается интенсификация выпуска. На аккумулирующем горизонте конвейер работает в сравнительно благоприятных условиях.

В тех случаях, когда на аккумулирующем горизонте применяется скреперная доставка, производительность ее повышается, так как вторичное дробление не вызывает больших простоев скреперной установки, в связи с меньшим горным давлением и отсутствием взрывных работ в аккумулирующих скреперных выработках сечение их может быть увеличено что дает возможность увеличения емкости скрепера.

Отдельные специалисты считают двухъярусную схему днищ прогрессивной.

Однако наряду с перечисленными достоинствами эта схема обладает серьезными недостатками, свойственными горизонту грохочения: большой объем подготовительно нарезных работ, повышенный травматизм на грохотах и недостаточная безопасность работ при габарите кусков руды более 400 мм.

Двухъярусная схема днищ, по мнению автора, может рассматриваться лишь как модернизированный вариант горизонта грохочения, уменьшающий число люков на основном горизонте и упрощающий схему откатки.

Примером может служить вариант, применяемый на американском медном руднике Келли, бассейна Бьютт. Руду там выпускают на горизонт грохочения. Затем по рудоспускам она попадает в аккумулирующие выработки и скреперуется до выработок откаточного горизонта. Аккумулирующие выработки проходятся на уровне кровли откаточных штреков. В нескольких блоках доставляют руду по аккумулирующим выработкам ленточными конвейерами. При таком оформлении нижней части выемочного блока намного уменьшается число люков и упрощается схема откатки по сравнению с одним горизонтом грохочения.

Механическая погрузка руды на горизонте выпуска применяется на ряде зарубежных рудников.

Наиболее эффективна лобовая погрузка руды из торца выработки или пиши. В этом случае возможен выпуск руды непосредственно па основной горизонт. При этом значительно снижается объем подготовительно-нарезных работ, расширяется свободный проход для руды (рис. 87), что уменьшает число заторов; сокращаются затраты на поддержание выработок, так как для работы погрузочной машины остается достаточно места и при обрушении части ниши. Производительность погрузочной машины составляет 500—800 т/смену и более.

Боковая погрузка машинами из ниш значительно менее эффективна.

Для применения механической погрузки на рудниках России необходимо прежде всего начать изготовление пригодных для этой цели погрузочных машин, а также самоходных челноковых вагонеток и транспортеров, которые могут загружаться погрузочной машиной. (При некоторых схемах работ возможна механическая погрузка руды непосредственно в вагонетки электровозной откатки.)

Погрузочные машины производительностью до 100—120 м3/ч на гусеничном ходу, приспособленные для погрузки руд мелкой и средней кусковатости, различной крепости, в том числе и слеживающихся руд, успешно проходят испытания. Примерные габариты их: длина 7,5 м, ширина и высота по 1,5 м. Эти машины, видимо, в ближайшее время пойдут в серийное производство и могут использоваться на горизонте выпуска для погрузки руды в вагонетки или на транспортер.

Сложнее обстоит дело с механической погрузкой крепких руд, для которых характерен большой размер кусков.

Нa зарубежных рудниках при погрузке крепких тяжелых абразивных руд широкое распространение получили машины с загребающими рычагами, подающими руду на конвейерный перегружатель. Габариты такой машины (Джой 18НР-2): длина 7,8 м, ширина 1,95 м и высота 1,65 м; вес 18,6 т.

Эти машины успешно используются на разработке железорудных месторождении в США, Швеции, Франции и других странах. В комплексе с самоходным оборудованием они обеспечивают производительность погрузки в среднем 500—800 т/смену, максимально 1200 т/смену.

Отечественная промышленность должна начать выпуск погрузочных машин с загребающими рычагами, приспособленных для погрузки крепкой руды в крупных кусках.

Организованная Государственным научно-техническим комитетом Совета Министров России временная научно-техническая комиссия установила потребность в шахтных погрузочных машинах различных типов па ближайшие 10—15 лет. Однако в разработанном этой комиссией рациональном параметрическом ряде машин не учтена погрузка крупнокусковой руды при системах с массовым обрушением. Сравнительно небольшие габариты машин, позволяющие использовать их в выработках сечением до 2,5х2,2 м, предусмотрены лишь для максимального размера куска руды 400 мм. Для кусков, например, до 800 мм намечены погрузочные машины, которым необходима выработка сечением не менее 4х3 м. В основном эти машины предназначаются для погрузки руды в очистном пространстве.

Большое значение для применения механической погрузки па горизонте выпуска имеют конструктивные особенности системы разработки.

Днище рудного блока обычно располагается горизонтально. При механической (лобовой) погрузке руды наименьшие расстояния между выпускными отверстиями обеспечиваются в том случае, когда ниши, предназначенные для работы погрузочных машин, располагаются под острым углом к ортам или штрекам. При этом площадь, приходящаяся на одно выпускное отверстие, составит не менее 150—250 м2 (при длине погрузочной машины 7—9 м). что связано с большими потерями руды на днище блока при выпуске под налегающими обрушенными породами.

Поэтому при горизонтальном днище блока обычной конструкции механическая погрузка руды на горизонте выпуска эффективна преимущественно при камерных системах с очень большой высотой этажа.

Исключительно благоприятные условия для механической погрузки руды при выпуске обеспечиваются в случае наклонного расположения рудного днища. Однако такое расположение приемлемо лишь при недостаточно крутом падении и не очень большой мощности рудного тела с выдержанными элементами залегания. Механическая погрузка руды в комплексе с самоходным оборудованием может найти применение при внедрении под-этажного обрушения с отбойкой из подэтажных ортов в варианте, распространенном на рудниках Швеции. Этот вариант отличается небольшой высотой подэтажа, что увеличивает объем нарезных работ и не позволяет использовать мощные буровые станки, поэтому применение его может оказаться выгодным лишь в условиях, неблагоприятных для систем разработки с этажной выемкой руды.

Таким образом, при имеющихся конструкциях систем разработки возможность применения механической погрузки руды довольно ограниченна. Эту возможность следует использовать полностью. Вместе с тем целесообразно изыскивать новые конструкции систем разработки с этажной выемкой руды, более отвечающие особенностям механической погрузки и позволяющие использовать погрузочные машины сравнительно больших размеров. В частности, здесь следует иметь в виду варианты систем разработок с бесцеликовым днищем.

В течение уже почти десяти лет рассматривается возможность применения конвейерной доставки.

Испытываются пластинчатые (рис. 88), скребково-канатные и скребково-цепные конвейеры. Однако еще не удалось создать образны, пригодные для промышленного использования на горизонте выпуска.

Дальнейшие изыскания в этой области, в частности в Криворожском бассейне, где они поставлены наиболее широко, продолжаются преимущественно по линии использования пластинчатых конвейеров.

Проведенные испытания показывают, что конвейерная доставка на горизонте выпуска, как и следовало ожидать, требует уменьшения величины зарядов, взрываемых для ликвидации заторов при выпуске и для разрушения крупных кусков руды, а это может снизить интенсивность выпуска крепкой руды. Вероятно, при взрывном способе вторичного дробления, включая ликвидацию заторов в дучках, конвейерная доставка на горизонте выпуска найдет применение главным образом при малой и средней крепости руды.

Вторичное дробление руды. Осуществление вторичного дробления взрывным способом задерживает рост производительности труда, ограничивает производительность блоков, ухудшает санитарно-гигиенические условия труда и повышает травматизм.

На шахтах Криворожского бассейна при выпуске руды из дучек происходит 55% несчастных случаев от общего числа несчастных случаев на очистных работах, а при вторичном дроблении на грохотах — 18%.

Изысканием новых способов вторичного дробления занимается ряд научных организаций. Положительные результаты получены при лабораторных и полупромышленных испытаниях разрушения крупных кусков руды нагревом с помощью тока высокой частоты или сжиганием термитных патронов в шпурах и местным сжатием гидропрессами.

Однако значительная часть работ по вторичному дроблению осуществляется в процессе ликвидации заторов в дучках, на что расходуется много времени. Так, на Тырны-Аузском молибденовом руднике на ликвидацию заторов уходит около 30% общего рабочего времени скрепериста или грохотчика. Причем наибольшие разрушения выработок вызываются именно взрыванием фугасных зарядов в дучках.

Перечисленные новые способы вторичного дробления руды не подходят для ликвидации заторов в дучках. Помимо расчленения зависших крупных кусков на более мелкие для ликвидации затора требуется сильное сотрясение, чего не дает нагрев ни токами высокой частоты, ни сжиганием термита.

Существенным недостатком дробления негабарита сжиганием термитных патронов является необходимость затрат труда и времени на бурение шпуров, поэтому данный способ вторичного дробления может найти применение главным образом в околоствольных дворах (на контрольных решетках) и в других условиях, где нельзя производить взрывные работы.

Таким образом, несмотря на известные сдвиги, эффективные способы вторичного дробления руды еще не найдены.