1 ТС подготовки к выемки мягких и полускальных пород. 1 подготовка к выемке мягких и полускальных пород подготовка к выемке мягких пород

Название	1 подготовка к выемке мягких и полускальных пород подготовка к выемке мягких пород
Дата	24.01.2019
Размер	205.79 Kb.
Формат файла
Имя файла	1 ТС подготовки к выемки мягких и полускальных пород.docx
Тип	Документы #65061

1 ПОДГОТОВКА К ВЫЕМКЕ МЯГКИХ И ПОЛУСКАЛЬНЫХ ПОРОД

3.1. ПОДГОТОВКА К ВЫЕМКЕ МЯГКИХ ПОРОД

Общие сведения о подготовке пород к выемке. Разработка горных пород начинается с их подготовки к выемке. Качество подготовки пород оказывает определяющее влияние на производительность выемочно-погрузочного, транспортного и другого оборудования, а в конечном счете — на величину общих затрат на горные работы. Способ подготовки выбирается в соответствии со свойствами пород. Разработке мягких пород может предшествовать их предварительное осушение, предохранение от промерзания или оттаивание уже промерзших пород. Подготовка полускальных пород производится путем механического или взрывного рыхления, а при подготовке скальных пород пока единственным остается взрывной способ разрушения массива. В зависимости от свойств пород доля затрат на их подготовку составляет от 5 до 40% общих затрат на горные работы.

Разработка мягких пород (растительный слой, пески, глины, суглинки, супеси и др.) в обычных условиях, при положительных температурах воздуха производится обычно без их предварительной подготовки. Эти породы легко отделяются от массива зубьями ковша экскаватора или рабочими органами других выемочных машин. Однако при высокой влажности глинистых пород их выемка сопровождается налипанием породы на стенки и днище ковшей, на внутреннюю поверхность кузовов думпкаров и автосамосвалов, на конвейерные ленты. Это приводит к снижению производительности оборудования и к необходимости периодически проводить его очистку от прилипшей породы. Особые сложности возникают, когда налипание породы сопровождается ее примерзанием.

В подобных условиях прибегают к предварительному осушению увлажненных участков породного массива. Для этого возможно использовать дренаж через горизонтальные скважины, которые бурят от подошвы уступа в глубину массива. При слабой водоотдаче пород может применяться вакуумирование этих скважин. Для ограждения разрабатываемых участков обводненных пород от окружающего массива возможно использовать завесы из твердеющих растворов, которые нагнетаются в массив через вертикальные скважины, располагаемые по границе участка. При соответствующем рельефе для предохранения верхних уступов карьера от поверхностных вод используются дренажные водоотводные канавы.

Предохранение пород от промерзания. Замерзание мягких пород в зимнее время крайне затрудняет их выемку. При глубине промерзания до 0,5—0,7 м карьерные экскаваторы еще могут производить выемку пород без предварительного рыхления. Такие же машины, как многоковшовые экскаваторы, погрузчики, скреперы, не приспособлены для разработки пород даже при небольшой глубине промерзания. Большинство карьеров России расположены в районах с холодным или суровым климатом, где глубина промерзания достигает 1,5-2 м и более. На таких карьерах необходимо принимать меры к предотвращению промерзания пород или, по крайней мере, к уменьшению его глубины на тех участках, где предполагается вести горные работы в зимнее время.

Для этого возможно использовать следующие способы:

рыхление поверхности специальными плугами или рыхлителями на глубину 0,3-0,4 м и последующее боронование либо глубокое рыхление пород на глубину до 1-1,8 м с помощью экскаваторов, что позволяет снизить глубину промерзания в 2-3 раза;
утепление поверхности уступов теплоизоляционными материалами (синтетические материалы, опилки и др.), которые снижают глубину промерзания до минимума, а при определенных условиях могут вообще его предотвратить;
при разработке россыпных месторождений предохраняемую от промерзания площадь можно обваловывать и образовавшуюся емкость осенью заполнить слоем воды глубиной 0,8—1,5 м для образования зимой ледяного покрова, снижающего глубину промерзания.

Для утепления поверхности уступов находят применение и другие способы — химическая обработка хлористыми солями натрия или калия, снегозадержание, обработка пенообразующими составами и т.д.

Оттаивание мерзлых пород может производиться путем нагнетания в промерзший массив различных теплоносителей, например воды или пара. Осуществляется это с помощью устройств, называемых иглами, которые вводятся в вертикальные скважины, пробуренные в промерзшей толще

породы. Этот способ используется, в частности, при разработке россыпных месторождений. Шаг расстановки игл изменяется обычно от 2,5—3,5 м до 5-6 м. Одна игла обеспечивает оттаивание 20-25 м³ породы. Для повышения эффективности оттаивания используется электро- или гидроразрыв пород или взрывание в скважинах зарядов ВВ. При этом в промерзшей породе появляются трещины, облегчающие проникновение в массив теплоносителей и повышающие эффективность оттаивания.

Известен способ оттаивания электрообогревом. Электрический ток напряжением до 380 В подается к электродам, размещаемым в шпурах, пробуренных по квадратной или шахматной сетке на расстоянии 0,5—0,7 м один от другого. Электрическая цепь замыкается по талой породе. Образующееся при этом тепло передается лежащему выше промерзшему слою и вызывает его оттаивание. При поверхностном электрообогреве электроды в виде сетки из тонкой медной проволоки укладывают на поверхность и к ним подают ток от высокочастотного генератора.

Наиболее простым и беззатратным является естественное оттаивание за счет солнечной радиации. Оно широко используется в районах Севера при разработке многолетнемерзлых пород. Скорость оттаивания для континентальных районов северо-востока страны составляет до 10—15 см в сутки.

Технологически же наиболее правильно верхние уступы карьеров, представленные мягкими породами, отрабатывать ускоренными темпами в теплое время года. Этим практически полностью снимаются проблемы борьбы с промерзанием пород и их оттаиванием.

3.2. МЕХАНИЧЕСКОЕ РЫХЛЕНИЕ ПОРОД

Механическое рыхление целесообразно использовать для подготовки плотных и полускальных пород при сравнительно небольших объемах горных работ. Его возможно использовать также для рыхления мерзлых пород при небольшой глубине промерзания. Механическое рыхление особенно эффективно при послойной селективной разработке забоев, сложенных чередующимися слоями пород и полезного ископаемого при небольшой мощности слоев. В этих условиях механическое рыхление предпочтительнее взрывного способа подготовки пород.

Рыхление пород производится с помощью специальных агрегатов — тракторных рыхлителей. Такой бульдозерно-рыхлительный агрегат представляет собой мощный бульдозер в комплексе с навесным рыхлителем. Для рыхления полускальных пород используют мощные однозубые рыхлители (рис. 3.1), а при разработке плотных пород целесообразно применять многозубые рыхлители, обеспечивающие более высокую производительность рыхления (рис. 3.2). Техническая характеристика некоторых типов тракторных рыхлителей приведена в табл. 3.1.

$c:\users\pigin\appdata\local\temp\finereader12.00\media\image1.jpeg$

$c:\users\pigin\appdata\local\temp\finereader12.00\media\image2.jpeg$

К основным параметрам рабочего органа рыхлителя относятся: угол заострения зуба (ю), угол резания (у_р) и задний угол (ф), а также длина зуба и его толщина (рис. 3.3). Угол заострения наконечника зуба (ю) составляет 20-30°, задний угол (ф) — 5-10°, а угол резания (у_р) — 30-40°. Для многозубых рыхлителей важными параметрами являются расстояние между зубьями и общая ширина захвата.

При движении рыхлителя его зуб под воздействием гидравлической системы принудительно заглубляется в горную породу $c:\users\pigin\appdata\local\temp\finereader12.00\media\image3.jpeg$

$c:\users\pigin\appdata\local\temp\finereader12.00\media\image4.jpeg$

$c:\users\pigin\appdata\local\temp\finereader12.00\media\image5.jpeg$

и разрушает ее в границах прорези трапециевидной формы (см. рис. 3.4) с углами раскрытия боковых стенок прорези (а) от 40 до 60° (иногда до 70°). Угол раскрытия увеличивается с увеличением прочности породы. Разрушение породы производится параллельными проходами рыхлителя по челноковой схеме (рис. 3.5). Глубина заглубления зуба (Н_з) и расстояние

между смежными проходами (С) зависят от рыхлимости пород (табл. 3.2) и мощности рыхлителя.

Максимальное заглубление зуба у наиболее мощных рыхлителей достигает 1,5—1,8 м, а величина С обычно равна 1,1—1,6 м. Рабочая скорость движения рыхлителя составляет от 0,5 до 1,5 м/с.

При параллельных проходах рыхлителя между двумя смежными прорезями в нижней их части остаются «целики» неразрушенной породы (см. рис. 3.4). В результате уменьшается глубина эффективного рыхления (Н_э) и возможная глубина выемки разрушенной породы. Для разрушения этих целиков используются дополнительные перекрестные ходы (перпендикулярно первоначальным проходам), которые позволяют довести глубину эффективного рыхления до величины, практически равной глубине внедрения зуба. Расстояние между перекрестными ходами увеличивается на 20-50%.

Глубину эффективного рыхления можно определить по выражению

h. = K- K₂h₃ - ^(C - b) , м, (3.1)

где К₁ — коэффициент, учитывающий влияние свойств массива на размеры целиков; К₂ — коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения прорези; Н_з — глубина заглубления зуба, м; а — угол наклона боковых стенок прорези; b — ширина основания прорези, м (табл. 3.3).

Рыхлители работают на горизонтальных или наклонных до 20° площадках. В первом случае рыхление производится при рабочем движении рыхлителя в обоих направлениях, а во втором — только при движении под уклон. После завершения рыхления бульдозерно-рыхлительный агрегат перемещает разрушенную породу в штабель, из которого она отгружается экскаватором или колесным погрузчиком в автосамосвалы. При хорошем качестве рыхления пород, характеризующихся невысокой прочностью, для их выемки могут быть использованы скреперы.

При селективной разработке сложных забоев послойное механическое рыхление позволяет снизить потери и разубоживание полезного ископаемого, обеспечивает минимальное переизмельчение и разупрочнение пород. По сравнению с буровзрывными работами механическое рыхление несравненно более безопасно. Вместе с тем небольшая глубина рыхления

затрудняет непосредственную выемку разрыхленной породы экскаваторами и погрузчиками без предварительного штабелирования.

Работа рыхлителей характеризуется достаточно высокой производительностью. Они могут успешно применяться при добыче угля, фосфоритных и апатитовых руд, при разработке песчаников, сланцев, полускальных известняков и других пород. Некоторые показатели работы рыхлителей средней мощности (по данным Ю.И. Анистратова) приведены в табл. 3.4.

Для послойного механического рыхления плотных, полускальных и мерзлых пород (при небольшой глубине промерзания) возможно использовать также карьерные экскаваторы типа ЭКГ.