77 Планограммы выпуска руды.
Планограмма отработки очистных блоков - это порядок и режим выпуска руды из каждого конкретного выпускного отверстия. Требования по составлению такой планограммы заключаются в том, чтобы обеспечить максимальное извлечение руды, а следовательно, полезного компонента из блока, при минимальных потерях и разубоживании. В идеальном случае это обеспечивается, если по мере выпуска рудной массы контакт руды и вмещающих пустых пород сохраняется горизонтальным, или имеющим небольшой уклон. Предельный угол положения контакта, при котором считается, что влияние не велико, 30 град.
На основе специально построенных календарных планов, большого накопленного производственного опыта сформулированы требования к последовательности технологических процессов при от-
Рис. 1. Эпюры напряжений в кровле камер подсечки Никитовского рудника, с пролетами: а -
10 м; б - 20 м; в - 30 м; г - 40 м; д - 50 м
работке очистных блоков, которые состоят в следующем:
1. Подготовка и нарезка выработок основания блока.
2. Создание свободного пространства подсечки - проходка выработок горизонта подсечки и подрыв целиков между ними. Выпуск горной массы.
3. Формирование сводчатой формы контура самообрушения - разработка планограммы опережающего выпуска руды из центральных воронок в начальной стадии отработки блока.
4. Выпуск руды в первой стадии отработки блока - разработка планограммы предварительного выпуска руды, при соблюдении условия наличия зазора между навалом руды и кровлей свода -3-5 м.
1. Выпуск руды до полной отработки всех запасов блока - разработка планограммы массового выпуска руды из всех выпускных воронок до появления в них пустых пород.
Как видно из приведенной последовательности работ, для полной отработки блока необходимо разработать три планограммы:
- планограмму опережающего выпуска,
- планограмму предварительного выпуска,
- планограмму массового выпуска руды.
Образование кусков приемлемой величины происходит за счет возникновения сжимающих и растягивающих напряжений в контуре обрушения. Куски руды,
Создание свода обрушения
V, = 8424 м3 \/2 = 5332 м3 Уэ = 2916 м3
Объем суточного выпуска (до развития процесса самообрушения верхней границы блока)
\/сут = 182 м3 - из каждой воронки
находящейся у кровли, испытывают растягивающие напряжения, т.к. этот свод не имеет опор в нижней части, и над ним проходит свод сжимающих напряжений. Вследствие этого идет раскрытие всех имеющихся трещин в руде у кровли. О данном характере распределения сжимающих и растягивающих напряжений в кровле очистной камеры свидетельствуют результаты, полученные замерами в реальных условиях подземного рудника (рис. 1).
Сжимающимися верхними слоями слой руды у кровли выдавливается вниз и обрушается в мелких и средних кусках (рис. 2).
Так, при основании блока, состоящем из 6 воронок, каждая размером по 18 м, для создания требуемого свода обрушения необходимо начать выпуск руды из центральных двух воронок, затем вести выпуск равными порциями из четырех воронок, и затем - равными порциями - из 6 воронок.
Чтобы получить требуемую форму свода соотношение объемов выпускаемой из каждой воронки руды должно быть следующим:
- если из двух центральных воронок выпущено по 8424 м3 руды, то,
Формирование планограммы опережающего выпуска руды для формирования свода обрушения
- из следующих за ними воронок необходимо выпустить по 5832 м3 руды,
- из крайних воронок при этом необходимо выпустить по 2916 м3 руды.
Этим обеспечивается п.3 требований к последовательности технологических процессов при отработке очистных блоков. Далее начинается массовый первичный выпуск руды, характерный тем, что из каждого выпускного отверстия выпускается одинаковое количество руды, ограниченное. Такой ограниченный темп будет продолжаться, пока процесс самооб-рушения руды не достигнет контакта с налегающими пустыми породами.
Необходимо учитывать, что пустое пространство между кровлей массива и навалом обрушенной руды не должно превышать 40 -50 сантиметров (рекомендации консультантов компании «Де Бирс»), чтобы избежать механических и воздушных ударов при падении части кровли на обрушенную руду, но вместе с тем обрушенная руда не должна подпирать кровлю, так как это может привести к торможению процесса обрушения. Если правильно сформирован свод обрушения, то процесс самообрушения массива становится стабильным, можно контролировать его ход. Руда при этом обрушается в мелких кусках, количество негабаритных кусков незначительное, чем существенно снижается объем вторичного дробления.
При правильном формировании купола самообрушения процесс устойчиво развивается столбообразно вверх, до контакта с пустыми породами, и далее - до
выхода на поверхность. Самостоятельное развитие столбов позволило разработать вариант технологии - этажное самообру-шение с фронтально-торцевым выпуском руды, который был успешно применен на руднике Коффифонтейн.
После завершения стадии предварительного выпуска начинается стадия интенсивной отработки блока, по такой же планограмме - равномернопоследовательного выпуска руды, до появления в воронках пустых пород.
78. руда доставляется в рудоспуски. Рудоспуски имеют длину от нескольких метров до нескольких сотен метров (высота нескольких этажей). Расстояние между рудоспусками выбирается с таким расчетом, чтобы сумма затрат на проходку выработок и на процесс доставки был минимальный.
Обычно рудоспуски lр£20-30 м располагают под каждой доставочной выработкой.
При lр=100-150 м > - 1 рудоспуск на несколько блоков на расстоянии друг от друга от 100-120 до 400 м и > при доставке самоходными машинами.
М.б. скреперная доставка непосредственно до вагонов электровозной откатки.
Иногда самоходное образование отвозит руду к стволу или на поверхность, т.е. за 1 рейс осуществляется доставка, транспорт и подъем руды.
81. Погрузка и доставк а руды самоходным оборудованием
При подземной разработке рудных месторождений применяют рельсовое и безрельсовое оборудование. Безрельсовое оборудование принято называть самоходным оборудованием. Применяют его с 30-х годов в основном при разработке мощных и средней мощности месторождений при разработке крепких руд.
Используются следующие машины и комплексы:
· погрузочно-доставочные машины (ПДМ);
· погрузочные (или ПДМ, используемые как погрузчики) машины в комплексе с автосамосвалами;
· экскаваторы в комплексе с автосамосвалами, а также бульдозерами или легкими ПДМ для зачистки дорог и почвы очистных камер;
· бульдозеры;
· самоходные скреперные грузчики;
· самоходные вагоны в комплексе с погрузочными машинами или комбайном и бункер-перегружателем.
Условия применения:
· При отработке пологих и наклонных залежей с естественным поддержанием очистного пространства (самоходное оборудования работает в очистном пространстве на почве залежи или слоя).
· На этажном горизонте или на подэтажах при самотечном выпуске руды из очистного пространства, донном или торцевом;
· При отработке блока горизонтальными слоями (оборудование работает в слоевых выработках или на закладке).
Вопрос 82
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ГОРНОДОБЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ (а. flowsheet of а mine; н. technologisches Schema eines Bergwerk; ф. schema technologique de l'entreprise miniere; и. esquema technologica de empresa minera) — совокупность основных и вспомогательных производственных процессов в сочетании с необходимыми для их выполнения выработками, средствами механизации и автоматизации, обеспечивающая при рациональной организации работ безопасную и эффективную разработку месторождения.
Основа технологической схемы горнодобывающего предприятия — взаимосвязанное решение вопросов вскрытия, подготовки шахтного поля, системы разработки и механизации очистных работ, транспорта, подъёма, вентиляции, энергоснабжения,водоотлива. В связи с этим технологическая схема горнодобывающего предприятия реализуется в виде цепи последовательно осуществляемых процессов, которая включает ряд звеньев — основных, непосредственно создающих поток полезных ископаемых, и вспомогательных, обеспечивающих его функционирование в заданном режиме. Процессы (и их составляющие), а также звенья для ряда технологических схем горнодобывающего предприятия могут быть одинаковыми (способ отбойки,доставки, транспорт, подъём, аккумулирующие и перепускные выработки, системы канализации энергии и др.). Реализация вспомогательных процессов (вентиляции, энергоснабжения и водоотлива) в значительной мере связана с теми же выработками, в которых осуществляются основные процессы. Главные факторы, определяющие формирование технологической схемы горнодобывающего предприятия: форма, размеры и глубина залегания полезных толщ, наличие полезных ископаемых различных видов и сортов, производственная мощность рудника (шахты), параметры выемочной единицы, тип применяемого оборудования, очерёдность разработки отдельных участков месторождения, особенности использования выработанного пространства. Остальные факторы влияют на формирование технологической схемы через основные. Например, крепость иустойчивость руды — через тип применяемого оборудования и параметры выемочной единицы (комбайновая или взрывная отбойка, высота отбиваемого слоя и т.д.), запасы месторождения — через производственную мощность горного предприятия и т.д.
На рудных шахтах горизонтальные маломощные залежи предопределяют площадное развитие горных работ (как бы в объёме одной ступени) с горизонтальными рудопотоками в пределах всей рабочей площади месторождения по извлечению и воспроизводству запасов выемочных единиц. С увеличением угла наклона либо мощности залежи в рудопотоках начинает расти вертикальная составляющая и они приобретают ступенчатую форму. Для крутых, а также для пологих мощных и особенно сверхмощных залежей рудопотоки становятся многоступенчатыми.
Вид рудопотоков, преобладающее направление их развития — один из главных отличительных признаков (характеристик) технологической схемы рудной шахты. Другой важный признак — способ отбойки полезных ископаемых, третий — способ механизации основных производственных процессов эксплуатации месторождения. В связи с этим технологические схемы рудных шахт можно систематизировать по следующим признакам: генеральное направление развития рудопотоков — одноступенчатые (горизонтальные) и многоступенчатые; способы отбойки и механизации основных производственных процессов — с механической отбойкой и техникой непрерывного действия; с механической отбойкой и техникой цикличного действия; со взрывной отбойкой и техникой цикличного действия; со взрывной отбойкой, последующим механическим дроблением и конвейерной доставкой.
Кроме основных, могут быть выделены и дополнительные признаки: число рудопотоков и горизонтов для транспортирования руды, наличие закладочных работ, расположение мест производства буровых, поставочных работ по отношению к транспортному горизонту и т.п.
Одноступенчатые (горизонтальные) технологические схемы горнодобывающего предприятия (рис. 1, рис. 2, рис. 3) характерны для рудных шахт, разрабатывающих пластовые и пластообразные горизонтальные месторождения, а также пологие рудные залежи с небольшой глубиной распространения.
Главный отличительный признак этих схем — продолжительный (на всё время отработки запасов месторождения или его части) срок службы главной транспортной и вентиляционной горизонтальных выработок, развитие фронта горных работ и преобладающее перемещение горной массы и грузов по горизонтали. В первую очередь, сюда относятся схемы разработки большинства месторождений калийных и марганцевых руд, отличающиеся большими площадями распространения, относительно выдержанными элементами залегания, значительными запасами полезных ископаемых в пределах одного горизонта.
Многоступенчатые схемы (рис. 4, рис. 5, рис. 6, рис. 7, рис. 8) характерны для рудных шахт, разрабатывающих крутопадающие, наклонные, а также пологие с большой глубиной распространения рудные тела.
Методы исследований: анализ и обобщение результатов предшествующих работ в области управления качеством рудопотоков, экономико-математическое моделирование процесса доставки руды из очистных блоков при различных типах применяемого доставочного оборудования, физическое моделирование процессов выпуска и доставки руды, анализ полученных результатов и качественное сопоставление их с натурными данными.
Научная новизна: Установлены зависимости инвестиционной составляющей и эксплуатационных затрат по выпуску и доставке руды при различных видах применяемого оборудования и заданной организации производства.
Определены закономерности изменения исходного качества отбитой руды при ее выпуске за счет примешивания руды иного качества из зон влияния смежных эллипсоидов выпуска при различной организации доставки руды.
Основные защищаемые положения:
1. Тип ПДМ и инвестиции в парк доставочного оборудования должны определяться на базе экономико-математического моделирования процесса доставки руды с учетом организационной увязки типоразмеров, количества ПДМ и производительности эксплуатационных блоков.
2. Для усреднения и стабилизации показателей содержания полезных компонентов в доставляемой руде, рудопоток должен формироваться дозами полярно переменного качества, поступающими из эксплуатационных блоков или дучек в определенном порядке по разработанному алгоритму предлагаемой компьютерной программы организации доставки руды ПДМ.
3. Изменение содержания полезных компонентов в выпускаемой руде для организации стабильных по качеству рудопотоков из очистных блоков, при системе разработки с магазинированием руды, следует прогнозировать на базе полученных аналитических и экспериментальных зависимостей, описывающих взаимовлияния соседних эллипсоидов выпуска при различной организации работ.
Вопрос 83
Технологические схемы рудничного транспорта, в соответствии с которыми осуществляется перемещение основных грузопотоков руды из очистных и породы из подготовительных забоев, а также вспомогательных грузопотоков материалов, оборудования и людей, включают отдельные транспортные звенья, соединенные между собой узлами перегрузки. Таким образом, технологической схемой рудничного транспорта называется графическое изображение взаимоувязанных в пространственном: расположении доставочных и транспортных выработок или трассы транспортирования с указанием в этих выработках или по трассе видов и типов транспортного оборудования, узлов перегрузки, длины транспортирования и направления грузопотоков. Схемы рудничного транспорта горно-рудных предприятий постоянно изменяются в связи с переменой расположения очистных и подготовительных забоев. Для каждой рудной шахты или карьера выбирают наиболее рациональную схему транспорта, которая должна включать прогрессивные средства транспорта, обеспечивающие необходимую пропускную способность, высокие экономические показатели и безопасность условий труда. Кроме того, схема транспорта должна обеспечивать взаимную увязку отдельных видов и звеньев транспорта, наиболее полную автоматизацию процессов транспортирования и высокую надежность транспортной системы. По возможности необходимо принимать транспортные комплексы, позволяющие доставлять и транспортировать как основные, так и вспомогательные грузы. Выбор схемы подземного транспорта определяется схемой вскрытия месторождения, способом подготовки и технологией очистной выемки руды. В связи с большим разнообразием горно-геологических и горно-технических условий разработки рудных месторождений применяются различные схемы и комплексы машин для доставки и транспортирования руды. Выбор комплексов транспортных машин при формировании технологических схем доставки и транспорта руды определяется: углом наклона очистного забоя и расстоянием перемещения-руды; размерами погрузочных, доставочных и транспортных; выработок; условиями погрузки; гранулометрическим составом горной массы и абразивностью руды; условиями разгрузки (непосредственно в вагонетку или автосамосвал, в рудоспуск и т. д.). По условиям эксплуатации транспортных машин системы подземной разработки крепких руд разделяются на системы с донным (площадным) или торцовым выпуском руды и системы разработки с открытым выработанным пространством. При системах разработки с донным (площадным) выпуском руды доставка ее под действием силы веса осуществляется через комплекс выпускных выработок днища блока, а при системах с торцовым выпуском руды ее выпуск производится под обрушенными породами слоями ограниченных размеров при постоянном погашении выпускной выработки в процессе добычи руды. Все технологические схемы рудных шахт по доставке и транспортированию руды можно разделить на две группы: схема доставки и транспортирования транспортными машинами одного вида; комбинированная схема, включающая два или более вида транспортных машин. В связи с большим разнообразием горно-геологических и горно-технических условий на большинстве рудных шахт в основном применяют комбинированные схемы транспорта. При системах разработки с площадным выпуском руды на отечественных рудных шахтах широко применяют вибровыпуск руды с последующей доставкой скреперными установками и конвейерами (в небольшом объеме), но перспективным видом доставочного оборудования являются самоходные погрузочно-транспортные машины и автосамосвалы. При системах разработки с торцовым выпуском крепких руд основное средство доставки-—самоходные погрузочно-транспортные машины. Ведутся экспериментальные работы по доставке руды при таком выпуске с применением вибропитателей и конвейеров. При системах разработки крепких руд с открытым выработанным пространством используют погрузочно-транспортные комплексы самоходного оборудования. Рассмотрим технологические схемы выпуска, доставки, погрузки и транспортирования руды на примере разработки полиметаллических месторождений Рудного Алтая. При площадном выпуске (рис. 3.1, а — в) руда из воронок выпускается под действием силы веса через односторонние или .двусторонние дучки (выпускные выработки) на почву доставочной выработки, предназначенной для приема руды с определенной площади блока. Руда из образуемой насыпки по почве выработки доставляется до рудоспуска скреперной установкой 1, погрузочно-транспортной машиной 5 или автосамосвалом 7. Для лучшего истечения руды в дучках устанавливают вибрационные питатели 6, из которых руда поступает на почву доставочной выработки в автосамосвал 7 (см. рис. 3.1, в) или в рудоспуск (рис. 3.1, д). Доставленная руда скреперной установкой или погрузочно-транспортной машиной (см. рис. 3.1, а и б) через виброгрохот 2 перегружается в рудоспуск, из которого с помощью вибролюка 3 загружается в вагонетки локомотивного транспорта 4. При торцовом слоевом выпуске (рис. 3.1, г и е) руда выпускается на вибропитатель 6, из которого затем перегружается на виброконвейер 8 или в автосамосвалы 7 и транспортируется по штольне или наклонному стволу на поверхность рудной шахты. При такой системе разработки место выпуска и погрузки руды непрерывно перемещается, а интенсивность истечения руды, как и при площадном выпуске, зависит от производительности погрузочно-доставочного комплекса. Рис. 3.1. Технологические схемы выпуска, доставки, погрузки и транспортирования руды При торцовом выпуске руды с использованием на доставке самоходных погрузочно-транспортных машин (рис. 3.2) руда перегружается в рудоспуск, из которого затем с помощью люковых затворов или вибролюков загружается в вагонетки электровозной откатки, являющейся в настоящее время основным видом магистрального транспорта в рудных шахтах. По основным откаточным выработкам руда электровозной откаткой перемещается до руддвора, разгружается из вагонеток в бункер, поступает далее в дробилку, а из дробилки — в скип (при вскрытии месторождения вертикальными стволами) или на подъемный конвейер (при вскрытии наклонными стволами). Спуск и подъем людей, вспомогательных грузов и различного оборудования производят по вспомогательным вертикальным стволам. При вскрытии рудного месторождения штольней в гористой местности перепуск руды с верхних горизонтов на нижние осуществляют по рудоспускам, транспортирование руды по штольне— электровозной откаткой, а от штольни до обогатительной фабрики — иногда подвесными канатными дорогами. Подъем и спуск людей, различных вспомогательных грузов и оборудования производят по слепому стволу. Рис. 3.2. Технологическая схема торцового выпуска, доставки, транспортирования и подъема руды: 1 — буровой станок; 2 — погрузочно-транспортная машина; 3 — рудопуск; 4 — состав электровозной откатки; 5 — опрокидыватель вагонеток; 6 — бункер; 7 — питатель; 8—грохот; 9 — дробилка; 10 — скип; 11 — подъемный ленточный конвейер; 12 — вертикальный шахтный ствол Рассмотрим основные, наиболее распространенные, схемы электровозной откатки, применяемые в зависимости от мощности рудного тела. При разработке жильных месторождений малой мощности применяют схему (рис. 3.3, а), по которой погрузку вагонеток производят «а рудном штреке 3. При разработке месторождений средней мощности широко используют схему (рис. 3.3, б) с полевым штреком 5 (основная транспортная выработка) и тупиковыми ортами 6, в которых производят загрузку вагонеток. При разработке мощных месторождений применяют высокопроизводительную схему откатки (рис. 3.3, в) с кольцевыми ортами 6. Для разделения потока груженых и порожних составов на крупных рудных шахтах проходят квершлаги 7 и 8. На открытых горных работах в связи с большим разнообразием рудных месторождений выбор схем и видов транспорта зависит, в основном, от производственной мощности (по горной массе) карьера и расстояния транспортирования, а также от физико-механических свойств пород и руды, условий залегания рудного тела и принятой системы его разработки, применяемого погрузочного оборудования, климатических условий и др. Так, на открытых разработках наиболее широко применяют железнодорожный и автомобильный, реже конвейерный и гидротранспорт. В некоторых карьерах используют гравитационный транспорт. С увеличением глубины карьеров и масштабов работ применяют комбинированный транспорт: автомобильный с железнодорожным или конвейерным, железнодорожный с конвейерным. Комбинированный транспорт с использованием конвейеров позволяет внедрить циклично-поточную систему открытой разработки руд. Рис. 3.3. Схемы горизонтов электровозной откатки: 1 — главный ствол; 2 — погрузочный пункт; 3 — рудный штрек; 4 — вспомогательный ствол; 5 — долевой штрек; 6 — орт; 7, 8 — квершлаги
Вопрос 84
1. Порядок эксплуатации и обслуживания машин с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), в том числе устройство гаражей, складов горюче-смазочных материалов, мастерских, пунктов мойки деталей горючей жидкостью, пунктов заправки машин и их временного отстоя должен определяться проектом.
2. К управлению машинами с ДВС должны допускаться лица, прошедшие обучение при учебно-курсовых комбинатах (пунктах) и получившие удостоверение на право управления машинами в подземных условиях.
К управлению самоходными машинами с электрическим приводом допускаются лица, прошедшие соответствующее обучение и получившие специальное удостоверение на право управления машиной.
3. Перевозка людей допускается только на специально предусмотренных для этой цели машинах и прицепах к ним заводского изготовления. Автоприцепы должны быть оснащены тормозными устройствами и световой сигнализацией сзади.
4. Машины должны передвигаться по выработкам со скоростью, обеспечивающей безопасность людей и оборудования, но не более 20 км/ч. При разминовке машин в выработке скорости их должны быть снижены до 10 км/ч.
Примечание. На прямолинейных участках горизонтальной выработки длиной более 500 м максимальная скорость грузовых и порожних машин для перевозки людей может быть увеличена до 40 км/ч с разрешения главного инженера шахты.
5. Свободный проход для людей и проезжая часть в откаточных выработках должны быть разграничены указателями. В выработках очистных блоков (камер) места для прохода людей должны быть обозначены. В выработках, где допускается скорость движения машин более 20 км/ч, и в наклонных транспортных выработках при устройстве пешеходных дорожек в целях исключения наезда на них машин должны предусматриваться обязательная установка отбойных брусьев, поднятие пешеходных дорожек и т.д.
6. Полотно дороги в выработках должно быть ровным, обеспечивающим движение машин без резких толчков и тряски. В тех случаях, когда почва выработок сложена из неустойчивых пород, склонных при движении машин к образованию неровностей, дороги должны устраиваться с твердым покрытием.
7. В выработках, по которым движутся самоходные машины, должны быть установлены типовые дорожные знаки, регламентирующие движение. Схема установки знаков утверждается главным инженером шахты.
8. В выработках, где движутся самоходные машины, обгон их всеми видами транспортных средств запрещается.
9. При двустороннем движении в выработке свет фар должен быть таким, чтобы исключалось ослепление машинистов встречного транспорта (включением ближнего света, габаритных огней).
10. Необходимость освещения выработок, в которых эксплуатируются самоходные машины, определяется с учетом местных условий главным инженером организации (предприятия) по согласованию с органами госгортехнадзора.
11. Все машины, работающие в подземных выработках, должны иметь номер и быть закреплены за определенными лицами.
12. На машинах должны быть установлены кабины или козырьки, предохраняющие машиниста от падающих кусков горной массы сверху и вместе с тем обеспечивающие достаточный обзор.
Примечание. При применении горного погрузочно-доставочного оборудования в действующих выработках с закрепленной кровлей или кровлей из устойчивых пород устанавливать кабины или козырьки не обязательно. При этом расстояние от сиденья машиниста до наиболее выступающей части кровли должно быть не менее 1,3 м.
13. Машина должна быть загружена таким образом, чтобы исключалось выпадение из кузова кусков горной массы или других транспортируемых материалов.
14. Буксировка неисправных машин в подземных выработках должна производиться только с помощью жесткой сцепки длиной не более 1 м.
Запрещается оставлять самоходные машины без осуществления мер против самопроизвольного их движения. При всех временных остановках самоходных машин в пути фары выключать запрещается.
15. Гаражи должны быть оборудованы электрическим освещением в рудничном исполнении.
16. Машины в гараже должны быть расположены таким образом, чтобы между ними обеспечивался свободный проход для людей и расстояние до стенок выработки составляло не менее 1 м. Указанные проходы должны быть всегда свободными.
Зарядка аккумуляторных батарей должна производиться в специальной камере с учетом требований настоящих Правил.