Классификация производственных процессов при подземной разработке месторождений полезных ископаемых
Производство любой продукции подразделяется на технологические процессы, которые, в свою очередь, делятся на рабочие процессы и далее на операции.
Производство сырья для горно-перерабатывающей промышленности осуществляется на горных предприятиях (рудниках, шахтах, горно-обогатительных комбинатах).
Рудником называется горное предприятие, производящее разработку месторождения на отведенном для него участке недр (горном отводе) и состоящее из одной или нескольких производственных единиц – шахт, карьеров и вспомогательных – обслуживающих цехов.
Шахтой называется самостоятельная производственная единица горного предприятия, производящая подземную добычу полезного ископаемого в пределах отведенной для нее части месторождения.
В состав горно-обогатительного комбината (ГОК) обычно входят один или несколько рудников, в свою очередь включающих в себя одну или несколько шахт, обогатительная фабрика и различные вспомогательные цеха.
На уровне рудника (шахты) технологические процессы разделяются на следующие основныеи вспомогательные:
1) основные технологические процессы:
- процессы горно-капитальных работ (бурение шпуров; заряжание и взрывание шпуровых зарядов; уборка горной массы; крепление призабойного пространства; настилка путей и т.п.);
-процессы проведения горно-подготовительных и подготовительно-нарезных работ (во многом аналогичны процессам горно-капитальных работ);
- процессы очистной выемки:
- отбойка руды – отделение руды от массива с дроблением ее на куски заданных размеров;
-выпуск и доставка – перемещение в пределах очистного блока рудной массы до рудоспусков или откаточных выработок;
- управление горным давлением – поддержание очистного пространства;
- перемещение и дробление рудной массы (транспорт, дробление, подъем руды);
- перемещение пустой породы (транспорт, подъем породы);
управление качеством рудной массы (сортировка, усреднение руд);
2) вспомогательные технологические процессы:
- монтажные и ремонтные работы:
- в блоках (монтаж оборудования, очистного комплекса);
- ремонт оборудования (механическая служба рудника);
- ремонт горных выработок;
- транспорт людей, материалов и оборудования (спуск-подъем людей, материалов, оборудования; вспомогательный транспорт);
- энергоснабжение, вентиляция и водоотлив (обслуживание электросетей, подстанций; обслуживание компрессорных станций; устройство водоотлива; обслуживание вентиляторных установок; прокладка трубопроводов для водо- и воздухоснабжения);
- геолого-маркшейдерские работы (геологическое обслуживание горных работ; внешний контроль за качеством рудной массы);
- прочие (обслуживание складов, АБК и т.д).
С позиций достижения основной цели подземной разработки – добычи полезного ископаемого, все технологические процессы можно разделить на две группы: 1) процессы очистных работ; 2) процессы обеспечения очистных работ.
Процессы очистных работ
Качество выполнения процессов очистных работ в целом определяет уровень показателей извлечения руды.
Доля очистных работ в общих затратах труда при подземной добыче руд достигает 20-40%.
Доля затрат на производственные процессы очистной выемки составляет в пределах: 20-70% - на отбойку руды; 10-60% - на доставку рудной массы; 0-50% - на поддержание очистного пространства. Все вышеперечисленные процессы находятся в тесной взаимосвязи. Например, экономия на отбойке руды может привести к ухудшению ее дробления, что приведет к росту затрат на вторичное дробление и снижению производительности доставки руды. Поэтому перед принятием отдельного технологического, технико-организационного решения по отбойке, доставке руды, управлению горным давлением, необходимо выполнение оценки последствий на комплекс очистных работ в целом.
ОТБОЙКА РУДЫ
Способы отбойки
Под отбойкой понимают процесс отделения руды от массива с одновременным дроблением ее на куски, размеры которых определяются технологией выпуска, доставки и транспорта.
Отбойка является начальным технологическим процессом очистной выемки, поэтому она во многом определяет показатели последующих производственных процессов.
На подземных рудниках применяются следующие способы отбойки:
Взрывной – отбойка производится взрыванием зарядов взрывчатых веществ (ВВ), помещенных в образованные в массиве полости;
Механический – отбойка осуществляется с помощью специальных машин и механизмов;
Самообрушение руды – подсеченный специальными выработками массив разрушается под действием силы тяжести и давления налегающих пород;
Гидравлический – полезное ископаемое разрушается высоконапорной струей воды.
Разработанные в большом количестве вариантов электрофизические способы отбойки в настоящее время не имеют промышленного применения по причинам высокой себестоимости и технической сложности их реализации.
Наибольшее распространение имеет взрывной способ: 70 – 80 % запасов рудных месторождений извлекается с применением энергии взрыва. При отбойке монолитных, крепких, скальных руд взрывной способ в настоящее время является практически безальтернативным.
Механическая отбойка применяется преимущественно в слабых, хрупких рудах при коэффициенте крепости по проф. М.М. Протодьяконову f до 5 (месторождения каменной соли, марганцевые руды).
Самообрушение руды как способ отбойки имеет ограниченное применение: при извлечении крепких, но интенсивно трещиноватых руд с низкими значениями сцепления между структурными блоками.
Гидравлическую отбойку в горнорудной промышленности испытывали при разработке маломощных пологих пластов марганцевых руд. Причиной отказа от данного способа послужило в первую очередь оседание на почве наиболее тяжелых частиц, обогащенных металлом.
2.2. Требования к отбойке руды, показатели ее эффективности
Отбойка руды должна обеспечивать:
1. Безопасность работ;
2. Минимальные материально-трудовые затраты;
3. Соблюдение проектных контуров отбойки при минимальных потерях и разубоживании руд;
4. Качественное дробление отбитой руды;
5. Минимальный сейсмический эффект и воздействие ударно - воздушной волны при взрывной отбойке;
6. Высокую интенсивность отбойки для увеличения производительности выемочного участка;
7. Компактную форму навала рудной массы (в ряде случаев);
Степень дробления руды оценивается выходом негабарита, количеством рудной мелочи и диаметром среднего куска.
Негабарит – кусок горной породы, максимальный линейный размер которого превышает кондиционный (габаритный) размер.
Кондиционный (габаритный) размер определяется размерами выпускных выработок, емкостью доставочных и транспортных сосудов, параметрами приемных отверстий дробилок.
На практике установлено, что непрерывный выпуск руды обеспечивается при размерах кусков в 3 – 5 раз меньших, чем размеры выпускного отверстия D:
Обычно кондиционный размер кусков руды составляет 0,6 – 0,8 м – в условиях разработки мощных месторождений и 0,2 – 0,5 – маломощных месторождений. При применении мощного самоходного оборудования и перепуска руды по глубоким рудоспускам, кондиционный размер кусков может достигать 1,5 – 2 м.
Наряду с негабаритами отрицательным фактором является также чрезмерное измельчение руды, т.к. переизмельчается в первую очередь богатая часть руды - от породы отделяются минералы, которые оседают в очистном пространстве при выпуске.
Для оценки эффективности отбойки применяют следующие показатели:
Общие сведения
Под доставкой руды понимается перемещение при очистной выемке рудной массы от забоя до транспортного горизонта или транспортных средств. Доставку следует отличать от уборки – перемещения горной массы на проходческих работах и откатки (транспорта) – перемещения горной массы по откаточным выработкам основных горизонтов рудника.
Удельный объем трудовых и материальных затрат на доставку руды достигает 30÷50% всех затрат на очистную выемку и лишь в отдельных случаях не превышает10 %. Производительностью доставки руды обычно определяется интенсивность очистной выемки и концентрация горных работ. Поэтому от технологии и механизации этого процесса требуется высокая производительность при минимизации затрат на него.
Способы доставки разделяются на самотечные, механизированные и прочие (табл. 3.1).
В основном применяют доставку самотечную и механизированную, в меньшем объеме - взрывную и лишь иногда и в незначительном объеме - гидравлическую. Способ доставки руды тесно связан с системой разработки и выбирается, как правило, вместе с последней.
Весьма распространена схема, когда по очистному пространству руда перемещается к выпускным выработкам самотеком (или силой взрыва), далее по подготовительным выработкам до рудоспусков доставляют рудную массу механизированным способом.
Рудоспуски – подготовительные или капитальные выработки, по которым руда перемещается под действием силы тяжести (рис. 3.1). Из них рудную массу перегружают в вагоны электровозной откатки, в автосамосвалы или на магистральный конвейер. Рудоспуски могут иметь длину от нескольких метров до нескольких сотен метров. Расстояние между рудоспусками выбирают с таким расчетом, чтобы сумма затрат на проходку выработок и на сам процесс доставки руды была минимальной. С уменьшением расстояния до рудоспуска затраты на процесс доставки сокращаются, а на проходку возрастают. Поэтому рудоспуски сравнительно короткие, длиной до 20-30 м, располагают под каждой доставочной выработкой, а при длине 100-150 м и более - один рудоспуск на несколько блоков. При доставке руды самоходными машинами рудоспуски устраиваются на расстоянии до 300 м и более.
Таблица 3.1 - Классификация способов доставки руды
Способы | Особенности |
I. Самотечные: - Непосредственно по очистному пространству - По рудоспускам | Руда по очистному пространству перемещается к выработкам, через которые ее выпускают из блока. Руда перемещается по вертикальным (наклонным) выработкам с промежуточных горизонтов на основной. |
II. Механизированные: | |
- Самоходным оборудованием | Самоходное оборудование на пневмоколесном или гусеничном ходу. Им осуществляют погрузку и перемещение руды, либо только погрузку и только перемещение. |
- Конвейерами и питателями | Оборудование (полу)стационарного типа позволяет обеспечить непрерывность погрузки и перемещения руды. |
- Скреперными установками | Переносное, простое по конструкции оборудование циклического типа действия. |
III. Прочие: | |
- Взрывная доставка | Взрывом руда отбивается и отбрасывается по очистному пространству к выпускным выработкам |
- Гидравлическая доставка | Руду смывают водой. Применяется чаще как вспомогательный способ для зачистки лежачего бока. |
Глубокие рудоспуски, обладая большой «буферной» емкостью, обеспечивают практическую взаимонезависимость во времени процессов доставки руды в рудоспуск и транспорта руды от рудоспуска.
Под выпуском понимается последовательное извлечение отбитого полезного ископаемого из очистного пространства или аккумулирующей емкости под действием силы тяжести.
Выпуск руды осуществляется на горизонт, располагаемый в нижней части выемочного участка. Иногда выпуск не выделяют в самостоятельный процесс и относят его к доставке. Это оправдано в тех случаях, когда процесс выпуска не влияет на показатели доставки и извлечения полезных ископаемых, например при системах разработки с магазинированием или с открытым очистным пространством.
В зависимости от наличия или отсутствия подэтажных доставочных выработок различают подэтажный и этажный выпуск руды, а в зависимости от наличия или отсутствия специальных выпускных выработок - донный и торцевой.
При донном выпуске руды (рис. 3.2) выпускные выработки сохраняются на весь период отработки блока. Это дает возможность размещать отбитую руду по всей площади блока, применять любой порядок выпуска, доставлять руду не только машинами, но и оборудовать пункты выпуска полустационарными механическими установками. Расходы на проведение выпускных выработок значительны: 20÷40 % всех расходов на подготовительные и очистные работы в блоке. Применяют как этажный, так и подэтажный донный выпуск (см. рис. 3.2).
Действующие выпускные выработки должны быть заполнены отбитой рудой, а недействующие - заперемычены. Если выпускные выработки выходят в доставочную выработку одна напротив другой с двух противоположных сторон, то выпуск можно вести только из одной из них и при условии, что приняты меры, исключающие самопроизвольный выпуск из другой.
Торцевой выпуск руды производят непосредственно в выработку, по которой доставляют руду механическим способом - самоходным оборудованием или питателем и конвейером, реже – скреперной установкой. Применяется преимущественно в случае отбойки руды вертикальными или крутонаклонными слоями в зажиме при обрушении вмещающих пород на отбитую руду.
Торцевой выпуск чаще применяют подэтажный (рис. 3.3). Каждая из выработок для доставки руды горизонтальна и расположена непосредственно под вынимаемой частью подэтажа или блока. Погашают эту выработку в отступающем порядке по мере отбойки руды над ней, руда поступает в выработку с торца.
При торцевом выпуске снижается трудоемкость подготовительно-нарезных работ вследствие отсутствия выпускных выработок, но в каждом выпускаемом слое руда по всей его площади имеет контакт с обрушенными пустыми породами, что ухудшает показатели извлечения по сравнению с донным выпуском.
Самотечная доставка руды
Самотеком доставляют руду под действием собственной силы тяжести по очистному пространству или по рудоспускам. Самотечные способы доставки руд являются одними из самых низкозатратных.
Для реализации самотечной доставки руд по очистному пространству угол падения залежи может быть различным, но благоприятнее крутое падение, при котором все выпускные и доставочные выработки располагаются в рудном теле. Мощность залежи при крутом падении может быть любой, а при пологом и наклонном она должна быть не менее 15-20 м, чтобы окупились расходы на образование выработок для выпуска и доставки руды в лежачем боку.
Самотечной доставкой руды по очистному пространству (обычно в комбинации с последующей механизированной доставкой по подготовительным выработкам) доставляют приблизительно 90% железных руд, около 50% руд цветных металлов и практически 100% фосфатных руд. Отбитая руда под действием силы тяжести перемещается по очистному пространству к выпускным выработкам, пройденным в основании блока. Из которых руда грузится непосредственно в вагоны или в средства механизированной доставки.
Очистное пространство в одних случаях поддерживается естественно за счет устойчивости руд и окружающих пород (открытое очистное пространство) или заполняется отбитой рудой (рис. 3.12а). В других случаях очистное пространство по мере выпуска руды заполняется обрушенными породами, и тогда выпускают руду под налегающими обрушенными породами (рис. 3.12б). Качество руды при открытом очистном пространстве постоянно, а при выпуске под налегающими породами оно изменчиво.
При доставке руды в открытом очистном пространстве иногда используют специальные устройства, которые направляют отбитую руду к месту погрузки: рештаки, настилы (рис. 3.13).
Для самотечной доставки в центре или по границам очистного блока оборудуются рудоспуски, площадью сечения 1,5-2 м2, с погрузочными люками. Рудоспуски отшиваются от очистного пространства, закладочного массива, ходового отделения деревом или металлом (см. рис. 3.13), возможно
Выпускные выработки
При донном выпуске отбитая руда по очистному пространству самотеком поступает в рудоприемные траншеи, воронки, рудоспуски или щели, образованные в основании блока, из них в выпускные выработки, и далее - либо в выработки для механизированной доставки руды, либо (реже) в люки для погрузки в вагоны электровозной откатки.
Рудоприемные воронки целесообразно применять главным образом при малой мощности залежей или неустойчивых рудах и под целиками.
Форма воронок ясна из их названия (рис. 3.4). Непосредственно в основании воронки располагаются выработки – дучки, по которым ведется выпуск руды. В горизонтальном сечении воронки могут быть круглыми, прямоугольными, эллипсовидными и квадратными Воронки могут иметь одностороннее или двустороннее расположение, соосное или в шахматном порядке (двустороннее, соосное расположение воронок см. на рис. 3.4).
Сопряжение доставочной выработки с дучкой может быть: а) с нишей; б) без ниши (рис. 3.5).
При выборе размеров воронки необходимо учитывать, что малая площадь воронки ведет к увеличению числа надштрековых целиков, но обеспечивает более равномерный выпуск и снижение потерь, а увеличение размеров воронки вызывает рост потерь в межвороночном пространстве. Если руды рыхлые и склонны к слеживанию, то диаметр воронки обычно не превышает 4÷7 м, в скальных породах – 6÷10 м. По условию устойчивости диаметр воронки должен быть не менее 3,5 м.
Образуют воронки шпурами или штанговыми шпурами (рис. 3.6). Шпуровой метод применяют в маломощных залежах и, иногда, при весьма крепких рудах: обычно проходят вертикальную выработку, а затем расширяют ее шпурами до проектных контуров воронки (см. рис. 3.6, I). При пониженной устойчивости руды в последнюю очередь взрывают шпуры опережающего забоя восстающего и штанговые скважины, пробуренные вокруг него.
В большинстве случаев производят над воронками низкую (высотой 2÷3 м) подсечку на всей площади очистных камер, а если руда достаточно устойчива, то и на части площади под целиками.
Подсечка – пространство, высотой 2÷3 м, отделяющее запасы блока от днища.
Штанговыми скважинами образуют воронки в мощных и средней мощности залежах. Проходят короткий восстающий, пробуривают из него один-два кольцевых комплекта крутонаклонных восходящих штанговых скважин, взрывом зарядов в которых и образуют воронку (см. рис. 3.6, II).
По отношению к отбойке основных запасов воронки оформляют заблаговременно или одновременно с небольшим (несколько десятков миллисекунд) опережением.
Особенность образования воронок под целиками состоит в следующем. Перед разрушением целика, разделывают воронки на максимально возможной площади (по условию устойчивости целика). Но основную часть, а иногда и все воронки приходится образовывать одновременно с обрушением целика. Для этого проходят заблаговременно короткие восстающие и из них пробуривают один-два кольцевых комплекта штанговых скважин или шпуров. Заряды взрывают в следующей последовательности: в первую очередь - внутреннее кольцо скважин, с замедлением - внешнее кольцо, а затем с еще большим замедлением - заряды в целиках.
Основной недостаток применения воронок – высокая трудоемкость работ при образовании воронки.
Рудоприемные траншеи появились намного позднее воронок. Одна траншея заменяет один или два продольных ряда воронок (рис. 3.7). Траншеи применяют преимущественно в залежах мощных и средней мощности с устойчивыми рудами.
Имеются различные варианты траншей (рис. 3.8). Траншеи в поперечном сечении имеют форму опрокинутой трапеции, прямоугольника или прямоугольника с лежащей на нем опрокинутой трапецией. К основанию траншеи пройдены выпускные выработки; при устойчивой руде они могут иметь увеличенный (до 3÷4 м и более) размер по длине траншеи.
В результате формирования траншей вынимают нижнюю часть камер или блоков, подсечку осуществляют одновременно с погашением вышележащих запасов или с опережением при образовании траншеи (в этом случае применение траншей называют траншейной подсечкой).
В крутых залежах при наклонном основании блока почва траншеи может быть расположена на уровне горизонта механизированной доставки или транспорта руды, выпускают руду из траншеи через горизонтальные сбойки - ниши или заезды (см. рис. 3.8).
Образование траншеи. Обычно в основании будущей траншеи проводят траншейный орт или штрек (рис. 3.9,а). Из него пробуривают вертикальные веера скважин и затем взрывают веера скважинных зарядов последовательно на отрезную щель, в результате чего по длине выработки постепенно образуется траншея высотой 5÷12 м.
Иногда образуют из одного орта (штрека) две траншеи веерами скважин, пробуренных горизонтально и сверху вниз (см. рис. 3.9,б). Этот вариант применяют при последующем самообрушении подсеченной руды, через торец буровой выработки наблюдают за ходом самообрушения.
Достоинства траншей по сравнению с воронками: руду в траншеях отбивают скважинными зарядами, при этом производительность работ примерно сопоставима с производительностью работ на очистной выемке; исключаются трудоемкие работы по проходке узких вертикальных выработок, требуемых для разделки воронок; исключается отдельная стадия подсечки; снижается запас руды в трудно извлекаемых целиках основания блока.
Основным недостатком траншейного днища является недостаточная его устойчивость в условиях руд средней и малой крепости.
Ширина траншей и воронок принимается из следующих соображений. Уменьшение ширины выпускных выработок приводит к снижению запаса руды в межтраншейных (межвороночных) гребнях, из которых 50-70% запасов неизбежно теряется; сокращаются потери отбитой руды на гребнях при выпуске под налегающими обрушенными породами; при магазинировании руды облегчается ликвидация сводов зависания и равномернее опускается поверхность магазина.
Ограничительными факторами уменьшения ширины траншей (воронок) являются: минимально допустимая толщина межтраншейных (межвороночных) целиков по условию прочности, с учетом нарушения их взрывами для ликвидации заторов руды при выпуске; минимальное расстояние между выпускными отверстиями по условию размещения оборудования, работающего на выпуске руды, например, - питателей или самоходных машин.
С учетом этих ограничений ширина траншей (воронок) принимается:
- при выпуске руды вибропитателями - обычно около 10 м, иногда до 12-15 м;
- при скреперной доставке - обычно 6-8 м, но может составлять от 4-5 до 10-12 м.
Меньшие значения здесь относятся главным образом к менее крепким и устойчивым рудам, в которых требуется надежное крепление доставочных, а иногда и выпускных выработок при любой ширине воронок.
Расстояния между выработками выпуска (дучками) должны выбираться по конструктивным соображениям с учетом обеспечения прочности основания днища и минимума потерь и разубоживания руды.
При определении угла наклона откосов траншей (воронок) исходят из того, что при открытом очистном пространстве руда может скатываться по стенке с уклоном 45÷55°, а в случае заполнения пространства обрушенной массой - 65÷80°. Чем более влажная руда и чем в большем количестве содержит мелких фракций, тем круче принимается угол откоса.
Для сохранения доставочных выработок при неустойчивых рудах дучки оформляют удлиненными. Наличие крепких и устойчивых руд позволяет формировать короткие дучки или полностью отказаться от них.
При применении выпускных рудоспусков (рис. 3.10) отбитая рудная масса под собственным весом попадает непосредственно в откаточный сосуд (стадия доставки отсутствует).
С целью повышения производительности труда при наличии мощного бурового оборудования применяют выпускные щели (рис. 3.11).
Ширина выпускных щелей может достигать 10÷15 м.
Схемы скреперования
Скреперная доставка осуществляется в пределах очистного блока или панели. Руда выпущенная под собственным весом доставляется скрепером в рудоспуск или непосредственно в вагон.
Совокупность доставочных и вспомогательных выработок, расположенных в основании блока образует доставочный горизонт (горизонт доставки).
Схемы скреперования: а) безлюковая погрузка (скреперование в вагонетки) (рис. 3.31а); б) скреперование в рудоспуск (рис. 3.31б).
Различают схемы одностороннего (см. рис. 3.31) и двустороннего скреперования (применяют при мощности залежи более 40÷60 м).
Скреперование может производится как по прямой, так и под углом (рис. . При скреперовании по прямой в выработках используют двухбарабанные лебедки, а при скреперовании под углом 2-х или 3-х барабанные. 3-х барабанные лебедки применяются при скреперовании в широких камерах (рис. 3.32).
Элементы выпускной воронки
Скреперы разгружаются в рудоспуск или в вагон, но и в том, и в другом случае выпускное отверстие оборудуется грохотом (решеткой).
Выработки для скреперования должны обеспечивать минимальное количество заторов, зависаний, поэтому выработки конструируются исходя из условий обеспечения высокой производительности установки и минимума зависаний руды.
Требования к сопряжению выработки выпуска и доставки (рис. 3.33): устойчивость; отсутствие пересыпания скреперной дорожки из выпускных выработок.
Поперечное сечение выработок скреперования: 2х2 м (1,8х1,8 м).
Погрузочные машины.
Из самоходных погрузочных средств на очистных работах наибольшее распространение получили машины с нагребающими лапами (рис. 3.34), подземные экскаваторы, ковшовые колесные погрузчики.
Погрузочные машины с нагребающими лапами (ПНБ) разделяются на 4 класса:
1. легкие (5 т) – ПНБ-1;
2. средние (18-22 т) - ПНБ-2;
3. тяжелые (27-30 т) – ПНБ-3;
4. сверхтяжелые (36 т) – ПНБ-4.
Первые два класса предназначены для погрузки легких сыпучих материалов на проходческих работах при кондиционном куске 200-400 мм.
Машины III и IV классов могут приняться на ПНР и очистных работах при размерах кусков руды до 600÷700 мм.
Производительность машин типа ПНБ от 1,5 м3/мин до 5,3 м3/мин.
При разработке пологих залежей системами с открытым очистным пространством могут применяться подземные экскаваторы.
Например, отечественные подземные экскаваторы типа ЭП-1 с ковшом емкостью 1 м3применялись при разработке Жезказганского месторождения, при высоте очистного пространства > 4,5 м (в открытых камерах при камерно-столбовых системах разработки).
Производительность подземных экскаваторов достигала 700 т/смену.
В качестве ковшовых погрузчиков на подземных работах используют ПДМ.
Для погрузочных машин определяется лишь техническая производительность, от которой зависит продолжительность загрузки доставочной машины.
Конвейерная доставка
Конвейеры обычно служат для доставки рудной массы до рудоспусков, поступающей на них с других средств механизированной доставки (питателей, ПДМ, скреперных установок). Для доставки руд применяются конвейеры вибрационные, пластинчатые, скребковые и ленточные. Виброконвейеры типа ВР-80(100) работают, как правило, в составе виброкомплекса. Комплекс КВВ-2, включает в себя вибропитатель с направленными колебаниями ВН-2, виброконвейер ВР-80, виброгрохот. Вибропитатель работает непосредственно под навалом рудной массы и осуществляет погрузку на вибропитатель, который представляет собой последовательный ряд секций длиной 1,5÷2,5 м, имеющих единый или индивидуальный привод. При общем приводе длина конвейера не превышает 50 м. После выпуска руды комплекс передвигают с помощью тягальных лебедок. Размер куска руды не должен превышать 400÷500 мм. Производительность виброконвейеров составляет 500÷600 т/смену. Скребковые конвейеры характеризуются простотой конструкции, небольшой высотой. Состоят из натяжной и приводной станции, несущей рамы и рабочего органа, выполненного в виде тяговой цепи со скребками. Используются в основном в угольной промышленности и при разработке калийных солей. Пластинчатые конвейеры типа КПР-1, КПР-2 применяются обычно в комплексе с погрузочным оборудованием непрерывного действия (питателями). Тяговым органом является цепь с укрепленными на ней лоткообразными пластинами, образующими сплошной настил. Также чаще применяются при разработке угольных месторождений. Ленточные конвейеры находят применение на доставке легких руд (соли, марганец, апатиты). Применяют конвейеры с шириной ленты от 500 до 1000÷1200 мм. Как правило, ленточные конвейеры используют в сочетании с механической отбойкой руд (комбайновая выемка). Достоинства конвейерной доставки: высокая производительность; независимость от расстояния доставки; возможность автоматизации; непрерывность работы; не требует больших сечений выработок. Недостатки: необходимы устройства для загрузки; ограниченность области применения рудами малых плотности и кусковатости; загромождение выработок; высокие затраты на монтаж и демонтаж.
Классификация производственных процессов при подземной разработке месторождений полезных ископаемых
Производство любой продукции подразделяется на технологические процессы, которые, в свою очередь, делятся на рабочие процессы и далее на операции.
Производство сырья для горно-перерабатывающей промышленности осуществляется на горных предприятиях (рудниках, шахтах, горно-обогатительных комбинатах).
Рудником называется горное предприятие, производящее разработку месторождения на отведенном для него участке недр (горном отводе) и состоящее из одной или нескольких производственных единиц – шахт, карьеров и вспомогательных – обслуживающих цехов.
Шахтой называется самостоятельная производственная единица горного предприятия, производящая подземную добычу полезного ископаемого в пределах отведенной для нее части месторождения.
В состав горно-обогатительного комбината (ГОК) обычно входят один или несколько рудников, в свою очередь включающих в себя одну или несколько шахт, обогатительная фабрика и различные вспомогательные цеха.
На уровне рудника (шахты) технологические процессы разделяются на следующие основныеи вспомогательные:
1) основные технологические процессы:
- процессы горно-капитальных работ (бурение шпуров; заряжание и взрывание шпуровых зарядов; уборка горной массы; крепление призабойного пространства; настилка путей и т.п.);
-процессы проведения горно-подготовительных и подготовительно-нарезных работ (во многом аналогичны процессам горно-капитальных работ);
- процессы очистной выемки:
- отбойка руды – отделение руды от массива с дроблением ее на куски заданных размеров;
-выпуск и доставка – перемещение в пределах очистного блока рудной массы до рудоспусков или откаточных выработок;
- управление горным давлением – поддержание очистного пространства;
- перемещение и дробление рудной массы (транспорт, дробление, подъем руды);
- перемещение пустой породы (транспорт, подъем породы);
управление качеством рудной массы (сортировка, усреднение руд);
2) вспомогательные технологические процессы:
- монтажные и ремонтные работы:
- в блоках (монтаж оборудования, очистного комплекса);
- ремонт оборудования (механическая служба рудника);
- ремонт горных выработок;
- транспорт людей, материалов и оборудования (спуск-подъем людей, материалов, оборудования; вспомогательный транспорт);
- энергоснабжение, вентиляция и водоотлив (обслуживание электросетей, подстанций; обслуживание компрессорных станций; устройство водоотлива; обслуживание вентиляторных установок; прокладка трубопроводов для водо- и воздухоснабжения);
- геолого-маркшейдерские работы (геологическое обслуживание горных работ; внешний контроль за качеством рудной массы);
- прочие (обслуживание складов, АБК и т.д).
С позиций достижения основной цели подземной разработки – добычи полезного ископаемого, все технологические процессы можно разделить на две группы: 1) процессы очистных работ; 2) процессы обеспечения очистных работ.
Процессы очистных работ
Качество выполнения процессов очистных работ в целом определяет уровень показателей извлечения руды.
Доля очистных работ в общих затратах труда при подземной добыче руд достигает 20-40%.
Доля затрат на производственные процессы очистной выемки составляет в пределах: 20-70% - на отбойку руды; 10-60% - на доставку рудной массы; 0-50% - на поддержание очистного пространства. Все вышеперечисленные процессы находятся в тесной взаимосвязи. Например, экономия на отбойке руды может привести к ухудшению ее дробления, что приведет к росту затрат на вторичное дробление и снижению производительности доставки руды. Поэтому перед принятием отдельного технологического, технико-организационного решения по отбойке, доставке руды, управлению горным давлением, необходимо выполнение оценки последствий на комплекс очистных работ в целом.
ОТБОЙКА РУДЫ
Способы отбойки
Под отбойкой понимают процесс отделения руды от массива с одновременным дроблением ее на куски, размеры которых определяются технологией выпуска, доставки и транспорта.
Отбойка является начальным технологическим процессом очистной выемки, поэтому она во многом определяет показатели последующих производственных процессов.
На подземных рудниках применяются следующие способы отбойки:
Взрывной – отбойка производится взрыванием зарядов взрывчатых веществ (ВВ), помещенных в образованные в массиве полости;
Механический – отбойка осуществляется с помощью специальных машин и механизмов;
Самообрушение руды – подсеченный специальными выработками массив разрушается под действием силы тяжести и давления налегающих пород;
Гидравлический – полезное ископаемое разрушается высоконапорной струей воды.
Разработанные в большом количестве вариантов электрофизические способы отбойки в настоящее время не имеют промышленного применения по причинам высокой себестоимости и технической сложности их реализации.
Наибольшее распространение имеет взрывной способ: 70 – 80 % запасов рудных месторождений извлекается с применением энергии взрыва. При отбойке монолитных, крепких, скальных руд взрывной способ в настоящее время является практически безальтернативным.
Механическая отбойка применяется преимущественно в слабых, хрупких рудах при коэффициенте крепости по проф. М.М. Протодьяконову f до 5 (месторождения каменной соли, марганцевые руды).
Самообрушение руды как способ отбойки имеет ограниченное применение: при извлечении крепких, но интенсивно трещиноватых руд с низкими значениями сцепления между структурными блоками.
Гидравлическую отбойку в горнорудной промышленности испытывали при разработке маломощных пологих пластов марганцевых руд. Причиной отказа от данного способа послужило в первую очередь оседание на почве наиболее тяжелых частиц, обогащенных металлом.
2.2. Требования к отбойке руды, показатели ее эффективности
Отбойка руды должна обеспечивать:
1. Безопасность работ;
2. Минимальные материально-трудовые затраты;
3. Соблюдение проектных контуров отбойки при минимальных потерях и разубоживании руд;
4. Качественное дробление отбитой руды;
5. Минимальный сейсмический эффект и воздействие ударно - воздушной волны при взрывной отбойке;
6. Высокую интенсивность отбойки для увеличения производительности выемочного участка;
7. Компактную форму навала рудной массы (в ряде случаев);
Степень дробления руды оценивается выходом негабарита, количеством рудной мелочи и диаметром среднего куска.
Негабарит – кусок горной породы, максимальный линейный размер которого превышает кондиционный (габаритный) размер.
Кондиционный (габаритный) размер определяется размерами выпускных выработок, емкостью доставочных и транспортных сосудов, параметрами приемных отверстий дробилок.
На практике установлено, что непрерывный выпуск руды обеспечивается при размерах кусков в 3 – 5 раз меньших, чем размеры выпускного отверстия D:
Обычно кондиционный размер кусков руды составляет 0,6 – 0,8 м – в условиях разработки мощных месторождений и 0,2 – 0,5 – маломощных месторождений. При применении мощного самоходного оборудования и перепуска руды по глубоким рудоспускам, кондиционный размер кусков может достигать 1,5 – 2 м.
Наряду с негабаритами отрицательным фактором является также чрезмерное измельчение руды, т.к. переизмельчается в первую очередь богатая часть руды - от породы отделяются минералы, которые оседают в очистном пространстве при выпуске.
Для оценки эффективности отбойки применяют следующие показатели:
Дата: 2018-11-18, просмотров: 662.