Выпуск и доставка рудной массы

Отбитую руду выпускают из выработанного пространства под прикрытием потолочины (например, при камерных системах разработки) или под обрушенными налегающими породами (при системах разработки с обрушением руд и вмещающих пород).

Под выпуском понимается последовательное извлечение отбитого полезного ископаемого из очистного пространства или аккумулирующей емкости под действием силы тяжести. Выпуск руды - одна из ответственных операций, от результатов выполнения которой зависят показатели извлечения руды, ее разубоживание и технико-экономические показатели системы разработки.

Выпуск отбитой руды чаще осуществляют через воронки или траншеи, расположенные в днище блоков (камер).

Днищем называют рудный или породный целик в основании блока (камеры) высотой, равной расстоянию от откаточного горизонта до горизонта подсечки, со всем комплексом пройденных в нем выработок, служащих для приема, выпуска, вторичного дробления и доставки руды из очистного пространства на откаточный горизонт.

Воронкой называют верхнюю расширенную часть выпускной выработки, предназначенную для улавливания руды, отбитой в камере (блоке). Воронки располагают по одну или обе стороны выработок приемного горизонта одна напротив другой или в шахматном порядке (рис. 8.3).

 

Рис. 8.3. Фрагмент днища с воронками

 

Воронки имеют прямоугольное или круглое сечение в верхнем основании. Их располагают с небольшими промежутками между ними и так, чтобы откос воронки был больше угла естественного откоса отбитой руды. Наибольшее распространение имеют воронки с круглой формой верхнего основания, имеющие вид перевернутого усеченного конуса с углом наклона образующей к горизонтальной линии, равным 55÷70°.

Вместо воронок часто применяют траншеи с углом откоса бортов, равным углу откоса воронок. Руда из траншеи поступает в горизонтальную выработку приемного горизонта (рис. 8.4).

 

 

Рис. 8.4. Фрагмент траншейного днища блока

 

Выпуск руды из очистного пространства через торец выработки, погашаемой по мере отработки блока в отступающем порядке вертикальными или наклонными слоями-секциями, называется торцевым выпуском. Преимущества торцевого выпуска - сокращение объема подготовительных и нарезных работ, возможность применения высокопроизводительного погрузочно-доставочного оборудования, сокращение зависаний руды, часто образующихся при выпуске через дучки.

Доставкой руды называют перемещение ее в пределах очистного участка от забоя до транспортных средств.

Способ и средства погрузки и доставки руды выбирают в зависимости от системы разработки. При выборе оборудования для погрузки и доставки руды его производительность увязывают с производительностью участка, панели, блока, камеры.

Доставку руды разделяют на самотечную (под действием собственной силы тяжести); механизированную (с помощью скреперных установок, конвейеров самоходного оборудования); взрыводоставку.

Самотечная доставка является наиболее простым и дешевым способом доставки, но область применения данного способа ограничивается, как правило, крутопадающими залежами.

Механизированная доставка является основным способом при разработке рудных месторождений.

Достаточно широкое распространение имеет скреперная доставка, что объясняется простотой и надежностью применяемого оборудования; возможностью совмещения погрузки и перемещения руды в забое в различных направлениях. Руду скреперуют непосредственно в вагоны (через погрузочный полок) или в рудоспуск. Длина скреперования колеблется от 8 до 40 м и редко достигает 80÷100 м.

Конвейерная доставка обеспечивает наиболее высокую производительность блока. По конструкции и принципу действия конвейеры бывают ленточные, скребковые, пластинчатые и вибрационные.

Ленточные конвейеры целесообразно применять при малоабразивной мелкокусковатой руде (крупностью кусков не более 200 - 300 мм). Для транспортирования абразивных крупно-кусковатых руд применяют пластинчатые конвейеры.

Самоходные вагоны и автосамосвалы работают в комплексе с погрузочными машинами и экскаваторами. Применяют их при расстояниях транспортирования от 50 до 1000 м и более. Они имеют электрический, дизельный или дизель-электрический привод.

Широкое применение получили погрузочно-доставочные машины, которые подразделяют на ковшовые (ПД), транспортирующие горную массу в ковше, и погрузочно-транспортные (ПТ), транспортирующие горную массу в кузове.

Ковшовые погрузочно-транспортные машины могут применяться для загрузки транспортных средств, подаваемых непосредственно в забой. В этом случае они исполняют роль ковшовых погрузчиков, заменяя погрузочные машины и экскаваторы.

Для перепуска рудной массы на откаточный горизонт применяют люки и вибропитатели различных конструкций.

Угол наклона днища люка 40÷45°. Днище люка изготавливают из прочных материалов (рельсов или листовой стали). Люки большой производительности имеют механическое управление (пневмоцилиндры) и устройство для орошения выпускаемой руды.

При высокопроизводительных системах разработки люковый выпуск руды заменяется выпуском с помощью вибропитателей. Этот способ выпуска позволяет упростить конструкцию днища блоков, сократить объем нарезных работ, увеличить производительность и значительно упростить выпуск руды. Недостатком вибровыпуска являются большие затраты на монтаж оборудования.

Сущность взрыводоставки заключается в использовании силы взрыва для доставки руды. Дальность отброса руды при использовании силы взрыва зависит от угла падения залежи, начальной скорости полета, поперечных размеров кусков и коэффициента трения руды о почву.

Наиболее эффективна взрыводоставка при отработке наклонных рудных тел. При наклоне залежи 15÷20° длину доставки принимают 30÷40 м, при 30÷40° от 60 до 80 м.

 

Управление горным давлением

Горные породы, слагающие земную кору, находятся в напряженном состоянии. Между структурными блоками массива до проведения в нем выработок существует равновесие, о чем свидетельствует неподвижность массива горных пород. При проведении выработок это равновесие нарушается, т. е. происходит изменение напряженного состояния массива горных пород.

Силы, которые проявляются в массиве горных пород после проведения в нем выработок, называют горным давлением.

Управление горным давлением - совокупность мероприятий по искусственному регулированию давления для обеспечения безопасной и эффективной разработки месторождений.

Величина и характер горного давления зависят от многих факторов. Одни из них определяются природными условиями (глубина разработки; рельеф поверхности; размеры, форма и угол падения залежи; физико-механические свойства горных пород), другие возникают в процессе разработки месторождения. К их числу относят: способ поддержания выработанного пространства; размеры, форму и взаимное расположение выработок; скорость подвигания забоя; способ отбойки; продолжительность отработки блока и др.

С понижением горных работ необходимо изменять способы и
параметры очистной выемки: уменьшать площадь обнажения пород висячего бока; ограничивать применение систем с открытым выработанным пространством; увеличивать размеры целиков.

Существуют следующие способы управления горным давлением: естественное поддержание очистного пространства рудными (породными) целиками; искусственное поддержание; обрушение руд и вмещающих пород.

Естественное поддержание очистного пространства рудными целиками широко применяют как самостоятельный способ поддержания, так и в комбинации с другими способами – креплением, закладкой, магазинированием руды.

В зависимости от назначения и расположения целики делят на охранные, оставляемые для охраны от обрушения вскрывающих выработок и сооружений; междуэтажные, оставляемые над и под выработками основного горизонта; междукамерные оставляемые между двумя соседними камерами; внутризабойные (опорные), оставляемые внутри очистного пространства камеры или выемочного участка.

Поддержание рудными целиками - простой и эффективный
способ. Однако его применение при разработке ценных руд нецелесообразно вследствие значительных потерь.

Искусственное поддержание очистного пространства возможно за счет крепления и(или) закладки выработанного пространства.

Для крепления очистного пространства применяют дерево, бетон, металл и другие материалы. Конструкции крепи очистных выработок: штанговая, тросовая, распорная (простая, усиленная); костровая; крепёжные рамы; станковая крепь и др.

Процесс закладки состоит в заполнении выработанного пространства закладочным материалом. Этот способ широко распространен при подземной разработке руд цветных, редких металлов и золота.

В качестве закладочных материалов применяют песок, шлаки, дробленые горные породы, полученные в шахте или добытые на поверхности.

Разработка с закладкой связана с большими расходами, но является надежным средством поддержания, способствует, полноте извлечения руды, уменьшению расхода крепежных материалов, пожаробезопасности работ, улучшению условий вентиляции.

В зависимости от способа транспортировки закладочных материалов в отработанное пространство камер и состояния закладки различают сухую (самотечную, механическую, пневматическую) и гидравлическую (без добавления вяжущих или с вяжущими - твердеющую) закладку.

Закладочный материал после размещения в выработанном пространстве оседает. Коэффициент усадки колеблется от 20÷25% объема при сухой самотечной закладке, до 5÷10% при гидравлической.

Твердеющая закладка представляет собой смесь ряда компонентов - вяжущего, заполнителя и воды. После укладки она затвердевает, образуя монолитный массив.

Твердеющую закладку применяют с целью повышения полноты и качества извлечения полезных ископаемых из недр. Ее широко используют при комбинированной (открыто-подземной) разработке месторождений, опережающей выемке ценных руд при сохранении более бедных для последующей разработки, добыче запасов на больших глубинах с повышенной опасностью горных ударов; отработке пожароопасных месторождений, а также месторождений, находящихся под охраняемыми объектами и водоемами.

В некоторых случаях снизить давление на забой и призабойную крепь можно, уменьшив пролет обнажения обрушением кровли – применением способа обрушения руд и вмещающих пород. Кровлю обрушают путем удаления крепи, а при щитовой крепи - перемещением щита к забою.

Допустимая длина обрушаемой консоли зависит от свойств пород и мощности месторождения. Поэтому расстояние, через которое производится обрушение пород (шаг обрушения), бывает различным.

Характер обрушения кровли также различен: слабые породы разрушаются и опускаются быстро на небольшой площади, крепкие обрушаются только на больших участках, иногда внезапно.

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Назовите основные процессы очистных горных работ.

2. Дайте определение понятий «очистное пространство», «очистная выработка», «очистные работы».

3. Что понимают под отбойкой руды? Варианты взрывной отбойки?

4. Особенности буровзрывных работ при скважинной отбойке?

5. В чем заключается вторичное дробление кусков руды? Способы вторичного дробления?

6. Охарактеризуйте условия применения механической отбойки. Дайте определение понятиям «комбайн» и «комплекс».

7. Дайте определение понятия «выпуск руды». Виды выпускных выработок?

8. Что понимают под доставкой руды? Способы доставки руд?

9. В чем заключается управление горным давлением? Какие существуют способы управления горным давлением?