диссертация. Катышев Павел Викторович обоснование технологии выемки пологопадающих угольных месторождений при веерной системе разработки специальность 25. 00. 22 Геотехнология подземная, открытая и строительная диссертация
 Скачать 7.38 Mb.
|
|
3.3.1 Технологические схемы отработки клиновидно-эксплуатационных блоков выемочно-погрузочной техникой цикличного действия Ширина заходки является ключевым параметром в вопросе перехода от параллельного к веерному подвиганию фронта. По ширине заходки могут быть нормальными (А н =(1,5-1,7)·R ч.у ), узкими (А у <А н ) и широкими (Ан. Для подъезда автотранспорта может быть использовано выработанное пространство сбоку или позади экскаватора. Поскольку переноси устройство забойных автодорог не требуют больших затрата средний угол поворота экскаватора уменьшается и техническая производительность его увеличивается при сокращении ширины забоя, часто применяют узкие заходки шириной А у =(0,7- 1)·R ч.у и двустороннюю погрузку автосамосвалов. В рассматриваемом случае выемочный блок имеет клиновидную форму с переменной шириной, которая снижается от фланга к поворотному пункту от некоторого значения до нуля. В результате от выбора значения ширины заходки на фланге будет зависеть производительность выемочно-погрузочного комплекса и, соответственно, производственная мощность предприятия [62]. Подробного рассмотрения требует ширина заходки вначале отработки выемочных блоков. Предложены различные схемы направления отработки КЭБ 89 рис. 3.25), результатом применения которых является устранение снижения производительности выемочно-погрузочного комплекса в различных горно- технологических условиях. Рисунок 3.25 а. Выемка КЭБ осуществляется со стороны большей площади максимальной шириной экскаваторной заходки – B max , по мере его отработки ширина экскаваторной заходки уменьшается. Рисунок 3.25 б. Выемка КЭБ осуществляется не фронтальным, а диагональным забоем и по мере отработки выемочного блока угол между забоем и линией фронта горных работ изменяется, обеспечивая тем самым одинаковую ширину экскаваторной заходки по всему фронту ведения горных работ. Рисунок 3.25 в. Максимальная ширина КЭБ соответствует двум Экскаватор работает до места сужения заходки равной половине B max применяемого экскаватора. После этого экскаватор возвращается в начало выемочного блока и производит отработку КЭБ, на всю длину включая неотработанную часть предыдущего хода. Рисунок 3.25 г. Максимальная ширина КЭБ соответствует двум Отработка осуществляется со стороны большей площади на всю длину выемочного блока. Затем с холостым перегоном экскаватор отрабатывает оставшийся участок. Недостатком является уменьшение объема заходки в узкой части КЭБ, а соответственно, и снижение производительности выемочной техники. Рисунок 3.25 д. Отработка КЭБ осуществляется поперечными и продольными ходами выемочной техники шириной экскаваторной заходки соответствующей B max . При сохранении оптимальной ширины экскаваторной заходки, недостаток данной схемы заключается в большом количестве холостых переездов экскаватора. Рисунок 3.25 е. Максимальная ширина КЭБ соответствует четырем Отработка осуществляется вдоль КЭБ максимальной шириной экскаваторной заходки на всю длину выемочного блока, на фланге осуществляется развороти дальнейшая отработка противоположной стороны. С широкой стороны КЭБ 90 экскаватор снова разворачивается и отрабатывает среднюю часть заходки до полной его выемки. Недостатком является большое количество маневров, а достоинством является отсутствие узких участков с малым объемом горной массы. Рисунок 3.25 – Технологические схемы отработки КЭБ экскаватором цикличного действия 91 На основании вышеприведенных технологических схем была построена диаграмма изменения средней ширины экскаваторной заходки в КЭБ от варианта отработки выемочно-погрузочным комплексом цикличного действия (рис. 3.26). Рисунок 3.26 – Изменение средней ширины экскаваторной заходки от варианта отработки КЭБ выемочно-погрузочным комплексом цикличного действия (за 100 % принят B max ) Из диаграммы видно, что наилучшим технологическим вариантом отработки КЭБ экскаваторами типа мехлопата является схема – б, выемка диагональным забоем, средняя ширина экскаваторной заходки приданной схеме составляет 89 % от максимальной. Работа экскаваторов типа мехлопата при отработке КЭБ с использованием вышеприведенных технологических решений устраняет проблему значительного падения производительности выемочно-погрузочной техники при снижении ширины экскаваторной заходки, а учитывая достоинства веерной системы, рекомендована для разработки угольных месторождений. 50 89 66 66 71 74 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 а б в где Средняя ширина экскаваторных заходок, Варианты технологических схем отработки КЭБ 92 92 3.4 Выводы Разработана методика расчета производительности роторных выемочно- погрузочных комплексов, учитывающая изменение ширины экскаваторного забоя. Обоснована сменная продолжительность работы роторных экскаваторов, так при отработке КЭБ экскаватором ЭРП-2500 с уменьшением ширины заходки с 30 дом чистое время работы экскаватора в смену уменьшается на 12,5 %. Обоснована сменная производительность роторных экскаваторов при отработке КЭБ, например, уменьшение ширины экскаваторной заходки с 50 дом приводит к изменению коэффициента забоя от 0,97 до 0,88. Сменная производительность экскаватора ЭРШРД-5250 уменьшается на 13,6 %. Разработанные технологии позволяют исключить работу роторного экскаватора в узких частях КЭБ. Так средняя ширина экскаваторной заходки при отработке КЭБ диагональным забоем будет больше на 23 %, чем фронтальным. Применение блочной выемки КЭБ позволяет отрабатывать выемочные блоки до ширины экскаваторной заходки равной B min =0,5·B max с условием передвижки линии забойных транспортных коммуникаций к очередному КЭБ. Проходка опережающей выработки у поворотного пункта с целью устранения снижения производительности роторного экскаватора решает проблему работы выемочно- погрузочного оборудования в узкой части экскаваторной заходки. Так, при длине опережающей выработки равной 550 м, минимальная ширина экскаваторной заходки последующих четырех выемочных блоков будет составлять 21 % от максимальной ширины экскаваторной заходки. Определена техническая производительность экскаваторов цикличного действия при отработке КЭБ. При снижении ширины экскаваторной заходки с 14 дом техническая производительность отечественных экскаваторов цикличного действия уменьшается при работе экскаватора ЭКГ на 25,3 %; ЭКГ на 15,4 %; ЭКГ на 15,8 %. Снижение технической производительности зарубежных экскаваторов цикличного действия, а именно ЕХ3600-6 LD на 16,5 % и 93 93 P&H 2300 XPC на 20,7 % происходит в результате изменения ширины экскаваторной заходки с 20 дом. Технологические схемы и зоны эффективной работы выемочно- погрузочных комплексов цикличного действия при веерной системе разработки приведены для условий разреза «Березовский-1». Изменения технической производительности составили ЭКГ на 5 %; P&H 2300 XPC на 9 %. 94 94 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ВЕЕРНОЙ СИСТЕМЕ РАЗРАБОТКИ На выбор рационального вида транспорта оказывают влияние множество таких факторов, как условия залегания месторождения, запасы, физико- механические свойства пород, климатические условия, параметры карьера, масштабы работ и другие параметры [63]. При разработке пологопадающих месторождений основными факторами, влияющими на выбор вида транспорта, являются расстояние транспортирования, направление развития фронта горных работ и производительность. В данной главе рассмотрены основные параметры конвейерного и автомобильного транспортирования горной породы при применении веерной системы разработки. 4.1 Конвейерный транспорт Конвейерный транспорт применяется в разных объемах на предприятиях горнодобывающих отраслей стран СНГ и других стран мира и обеспечивает непрерывность грузопотока, поэтому эффективно используется с добычными машинами непрерывного действия (роторными и цепными экскаваторами. При современной экономически обоснованной тенденции строительства крупных разрезов с годовой производительностью по горной массе в несколько десятков млн. м использование цикличных видов транспорта приводит к напряженности движения и высокой трудоемкости работ [64]. На открытых разработках конвейерный транспорт получил преимущественное распространение при сплошных продольных, а также веерных центральных системах разработки с выемкой вскрышных породили полезного ископаемого пологими слоями. 95 Применение конвейерного транспорта при веерной системе разработки подразумевает ряд достоинств - исключение необходимости постоянного наращивания магистральных конвейерных линий - постоянное расстояние транспортирования горной массы при отработке месторождения с условием равных затратна передвижку забойных конвейерных линий - стационарный поворотный пункт вместе перегрузки с забойных на магистральные транспортные коммуникации позволяет оптимально расположить промышленные сооружения тяговую подстанцию, центральный водосборники др. Таким образом, вопрос конвейерного транспортирования горной массы при разработке пологопадающих угольных месторождений с использованием веерной системы разработки является актуальным. 4.1.1 Сравнение вариантов передвижки забойных конвейерных линий при параллельном и веерном перемещении фронта горных работ Передвижка ленточных конвейеров относится к наиболее трудоемким вспомогательным операциям при работе конвейерного транспорта, которая осуществляется следующими способами - с разборкой конвейерного става (цикличный способ - без разборки конвейерного става (непрерывный способ. При первом способе передвижку осуществляют автокранами и тракторами с разборкой конвейера на части, к которому относится трудоемкая операция по снятию и установки ленты конвейера. В последние годы широко применяется непрерывный способ перемещения конвейерной линии турнодозерами (второй способ, при котором ленту не снимают, а лишь ослабляют еѐ натяжение. Секции и станции, оборудованные механизмом передвижения, перемещают лебедками, тракторами или своим 96 ходом. На новой трассе проводят рихтовку става, натягивают ленту, подключают станции, опробуют и регулируют ленту на холостом ходу. Последний способ используется на разрезе «Берѐзовский-1», атак же он был принят для сравнения затратна передвижку забойных конвейерных линий в условиях параллельного и веерного перемещения фронта горных работ. Показателем затрат сравниваемых вариантов была выбрана удельная площадь перемещения забойной конвейерной линии на тонну полезного ископаемого. Площадь передвижки забойных конвейерных линий зависит от формы выемочного блока и определяется из следующей зависимости при параллельном подвигании фронта горных работ, м max з.к. п п.з. B L S , (4.1) где L з.к. – длина забойных конвейерных линий, м. Площадь передвижки забойных конвейерных при веерном подвигании фронта горных работ, м 2 sinα L S ф 2 з.к. в п.з. (4.2) На основании вышеприведенных формул был построен график изменения площади передвижки забойных конвейерных линий и запасов полезного ископаемого от номера выемочного блока, при параллельном и веерном подвигании фронта горных работ (рис. 4.1). Из графика видно, что количество полезного ископаемого при параллельном перемещении фронта горных работ с одной передвижки забойных транспортных коммуникаций больше в два раза, чем при веерном, однако и требует большей площади передвижки забойных конвейерных линий. Таким образом, был сделан расчет удельной площади передвижки забойных 97 конвейерных линий на тонну полезного ископаемого, результаты приведены в табл. 4.1 Рисунок 4.1 – Изменение площади передвижки забойных конвейерных линий и запасов полезного ископаемого от номера выемочного блока Таблица 4.1 – Удельная площадь перемещения забойных конвейерных линий в условиях разреза «Берѐзовский-1» при параллельном и веерном подвигании фронта горных работ Наименование параметров ед. изм. Перемещение фронта горных работ Параллельное Веерное Длина выемочного блокам Мощность отрабатываемого пластам Максимальная ширина экскаваторной заходки м 60 60 Количество угля в выемочном блоке тыс.т 6084 3042 Способ передвижки КЛЗ - непрерывный (турнодозер ДЭТ-250) Площадь передвижки КЛЗ на новый выемочный блок м 144000 72000 Удельная площадь передвижки КЛЗ на тонну углям т 0,024 0,024 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 1 2 3 4 5 6 7 8 Площадь передвижки при веерном подвигании Площадь передвижки при параллельном подвигании Количество ПИ при веерном подвигании Количество ПИ при параллельном подвигании Площадь передвижки забойной конвейерной линии, тыс. м 2 Номер выемочного блока, ед. Количество полезного ископаемого в выемочном блоке, тыс. т 98 Таким образом, удельная площадь передвижки забойных конвейерных линий на новый выемочный блок при параллельном и веерном перемещении фронта горных работ равны, а отсутствие необходимости систематического наращивания магистральных транспортных коммуникаций на каждый выемочный блок устанавливает веерное подвигание предпочтительным. 4.1.2 Поворот параллельных забойных конвейерных линий в условиях разреза «Березовский-1» В настоящее время отработка блока № 2 разреза «Березовский-1» ведется параллельным способом. Забойные конвейеры КЛЗ-5250 стоят параллельно друг другу на расстоянии 21 ми перпендикулярно магистральным конвейерам КЛМ- 5250. Изучив техническое описание КЛЗ-5250, было установлено окно разгрузочного бункера КЛЗ (диаметр 2400 мм) лежит в горизонтальной плоскости, расположенной на высоте 3400 мм относительно уровня опоры КЛЗ. То есть подача материала представляется вертикально падающим потоком. Приемное окно бункера концевой секции КЛМ имеет аналогичный диаметр и расположено в горизонтальной плоскости. Расстояние между окнами бункеров составляет около 60 мм. Для исключения выброса пыли и мелкой фракции из места перегрузки данный промежуток обшит резиновой лентой с внешней стороны. Таким образом, можно предварительно сделать вывод, что изменение угла между осями направления движения груза по КЛЗ и КЛМ не требует дополнительного оборудования, поскольку конструкция не имеет жесткого сцепления. При этом необходимо учитывать следующее. Расстояние от края гусеничной тележки до оси перегрузки составляет 6600 мм. При повороте расстояние от оси перегрузки до хвоста магистрального конвейера не должно превышать данный показатель. 99 Для реализации веерной системы разработки с учетом двух веток забойных конвейеров необходимым условием является параллельное перемещение конвейерных линий при каждом угле поворота фронта горных работ. Таким образом были предложены следующие технологические решения - в качестве стационарного поворотного пункта определяем перегрузочный пункт между забойными и магистральными транспортными коммуникациями вышележащих конвейерных линий, а именно, ось перегрузки КЛЗ-4-КЛМ-4; - в качестве стационарного поворотного пункта определяем перегрузочный пункт между забойными и магистральными транспортными коммуникациями нижележащих конвейерных линий, а именно, ось перегрузки КЛЗ-2-КЛМ-3. Первый вариант разворота забойных конвейерных линий подразумевает установку мобильного конвейера, который будет выступать в качестве связующего звена между КЛЗ-2-КЛМ-3 (рис. 4.2). Рисунок 4.2 – Технологическая схема передвижки забойных конвейерных линий, где за стационарный поворотный пункт принята ось перегрузки КЛЗ-4-КЛМ-4 100 Поворот забойных конвейеров приданном варианте будет происходить последующей схеме - КЛЗ-4 поворачивается на установленный угол поворота фронта горных работ относительно оси перегрузки КЛМ-4; - КЛЗ-2 поворачивается вокруг оси загрузки КЛМ-3 до положения, пока ось не станет параллельной оси КЛЗ-4; - КЛЗ-2 передвигается в сторону КЛЗ-4 до достижения необходимого расстояния (б к.з. ); - мобильный конвейер поворачивается вокруг оси разгрузки на КЛМ-3 до положения, пока его ось загрузки не совпадет с осью разгрузки КЛЗ-2. Максимальная длина мобильного конвейера при применении первого варианта передвижки забойных транспортных коммуникаций определяется из следующей зависимости, м 2 к.м 2 к.з. мк б б 2 L , (4.3) где б к.з. – расстояние между забойными конвейерами, м б км – расстояние между магистральными конвейерами, м. При втором варианте перемещения забойных транспортных коммуникаций мобильный конвейер будет выступать в качестве связующего звена между КЛЗ-4 и КЛМ-4, соответственно, стационарный поворотный пункт транспортных коммуникаций будет располагаться вместе перегрузки с забойных на магистральные транспортные коммуникации (КЛЗ-2-КЛМ-3). Перемещение забойных конвейерных линий по второму варианту будет происходить следующим образом (рис. 4.3): - КЛЗ-2 перемещается на установленный угол поворота фронта горных работ относительно оси перегрузки КЛМ-3; - КЛЗ-4 поворачивается вокруг оси загрузки КЛМ-4 до положения, пока ось не станет параллельной оси КЛЗ-2; 101 101 - КЛЗ-4 передвигается в сторону КЛЗ-2 до достижения необходимого расстояния (б к.з. ) м - мобильный конвейер поворачивается вокруг оси разгрузки на КЛМ-4 до положения, пока его ось загрузки не совпадет с осью разгрузки КЛЗ-4. При развитии фронта горных работ свыше 180 град. производится смещение забойного конвейера КЛЗ-4 по направлению развития горных работ вдоль оси магистральных транспортных коммуникаций КЛМ-4 для обеспечения параллельности забойных конвейерных линий. Данная технологическая схема позволяет повысить эффективность выемки запасов полезного ископаемого при веерной системе разработки. Рисунок 4.3 – Технологическая схема передвижки забойных конвейерных линий, где за стационарный поворотный пункт принята ось перегрузки КЛЗ-2-КЛМ-3 102 Максимальная длина мобильного конвейера при втором варианте передвижки забойных транспортных коммуникаций определяется из следующей зависимости, м к.з. к.м. 2 к.м 2 к.з. к.без. к.м. мк б б arctg б б l arccos sin б, (4.4) где l к.без. – безопасное расстояние между стационарным поворотным пунктом и мобильным конвейером, м. Как для первого, таки для второго варианта перемещения забойных транспортных коммуникаций, мобильный конвейер в условиях разреза «Березовский-1» должен удовлетворять следующим условиям диаметр загрузочного бункера должен быть 2400 мм и располагаться горизонтально на высоте не более 3300 мм относительно опоры диаметр окна разгрузочного бункера должен быть не более 2400 мм и располагаться на высоте 3400 мм относительно опоры производительность 5250 м 3 /ч; скорость движения ленты 4,67 мс ширина ленты 1800 мм. В настоящее время на площадке верхнего угольного подуступа расположены две ветки забойных конвейеров первая длиной 2400 м, вторая – 1200 м. Экскаваторы, находясь в разных концах заходки, перегружают на конвейеры так, что при нахождении в дальнем от перегрузки на КЛМ положении перегрузка происходит на ю линию, а в ближнем – на ю. Переход на веерное подвигание предусматривает разновременную передвижку двух веток забойных конвейеров, что требует приобретения еще одной секции КЛЗ длиной 1200 м. 103 103 |