«общие сведения и классификация природных строительных материалов»



страница4/7
Дата30.10.2016
Размер0,98 Mb.
1   2   3   4   5   6   7
по дисциплине:
«ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ И ОБРАБОТКИ ПРИРОДНЫХ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ»


Тема: ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И ТЕХНОЛОГИЯ ГОРНЫХ РАБОТ НА КАРЬЕРАХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Вопросы:

4.1 Подготовка строительных горных пород к выемке

4.2 Способы рыхления горных пород

4.3 Выемочно-погрузочные работы и транспорт на карьерах строительных горных пород



4.1 Подготовка строительных горных пород к выемке

В зависимости от условий залегания разработка пород может производиться открытым способом, в карьерах, реже подземным (например, разработка органогенных известняков в штольнях) или подводным, при неглубоком залегании пород от поверхности воды в реке, озере.

Преимущества открытой разработки месторождения перед подземной:

- выше безопасность труда, ниже риск обрушений обвалов;

- выше производительность труда в 4-7 раз:

- ниже себестоимость добычи (без транспортировки на поверхность) в 2-4 раза;

- ниже сроки строительства карьера и капитальные затраты - в 2-2,5 раза;

- более благоприятные условия для полной механизации горных работ и селективной выемке руды.

Недостатки:

- экологический ущерб окружающей среде за счет отчуждения земель (навсегда), загрязнения воды и атмосферы;

- необходимость рекультивации земель после окончания всех работ;

- зависимость работ в карьере от погоды и климата.

Этапы открытой разработки:

1-й период - строительство карьера:

- подготовка земной поверхности (вырубка леса, отвод рек, снос зданий, перенос дорог и линий электропередач);

- горно-капитальные работы (проведение капитальных, разрезных траншей, удаление некоторого строительного объема вскрышных пород для пуска карьера в эксплуатацию);

2-й период - эксплуатация карьера:

- горно-подготовительные работы по вскрытию очередного рабочего горизонта-уступа):

- вскрышные и добычные работы.

Технологические процессы на карьере:

- подготовка пород к выемке (бурение, заряжание, взрывание);

- выемочно-погрузочные работы (экскавация);

- перемещение горной породы (транспорт пустых вскрышных пород и полезного ископаемого самосвалами, железнодорожным транспортом...);

- отвалообразование, складирование и рудосортировка на складах.

Различают непрерывную (поточную), цикличную и комбинированную технологию ведения открытых работ - в зависимости от типа используемых машин: непрерывного (роторные экскаваторы, конвейер...) или цикличного действия (одноковшовые экскаваторы, самосвалы...).

Когда месторождения полезных ископаемых залегают в обводнённых массивах, применят комплекс мероприятий по откачке повышенных притоков подземных вод при строительстве и эксплуатации таких карьеров. Капиталовложения на осушение в общем комплексе горных работ достигают 15-20% от общей стоимости, а эксплуатационные расходы — до 25-30% от себестоимости добычи. Поверхностное осушение производится при помощи водопонижающих и поглощающих скважин, траншей, закрытых дрен, иглофильтровых установок и т.д. Подземное осушение проводится из подземных горных выработок посредством сквозных и забивных фильтров, понижающих колодцев и восстающих скважин. Для подземного способа характерен приём воды от дренажных устройств в горные выработки с последующей выдачей её на поверхность по системе шахтного водоотлива. Комбинированное осушение сочетает мероприятия поверхностного и подземного способов.

Для введения работы в зимних условиях существуют несколько способов оттаивания, различающихся в зависимости от источников тепла и способов теплопередачи.

Pадиационный способ - оттаивание теплом естественных источников при сохранении естественных механизмов теплопередачи в грунтах и направленном изменении условий на их поверхности для увеличения поступления летнего тепла в грунт путем удаления растительного и торфяного покровов; то же c зачернением поверхности с целью уменьшения альбедо, применения плёночных покрытий и др.

Наиболее эффективен и широко используется при горном производстве метод послойного удаления оттаивающего грунта, позволяющий за один летний сезон разработать толщу многолетнемёрзлых пород мощностью до 10-15 м.

Эффективность гидрооттайки повышается c увеличением температуры воды, поэтому применяется её предварительный прогрев (искусственный или в прудах-отстойниках).



4.2 Способы рыхления горных пород

Рыхление строительных горных пород осуществляют механическим и взрывным способами.



Механическое рыхление - послойное отделение породы от массива и разделение ее на куски при помощи механических рыхлителей. Размеры кусков породы, отделенных от массива, должны обеспечивать высокую производительность выемочно-погрузочного и транспортного оборудования при разработке пластов различной мощности.

Применяемые рыхлители по способу крепления рабочего органа разделяются на навесные и прицепные. Основным преимуществом навесных рыхлителей по сравнению с прицепными является возможность использования массы тягача для заглубления рабочего органа рыхлителя. Прицепные рыхлители осуществляют рыхление на глубину не более 0,5 м, а навесные - на глубину до 2 м.

Конструктивная схема навесного рыхлителя показана на рис. 4.1.

а)



б)



Рис. 4.1 - Конструктивная схема навесного рыхлителя (а) и то же, в рабочем положении на тягаче (б): 1 - наконечник зуба: 2 - стопорное устройство;

3 - стойка: 4 - поворотная скоба; 5 - тяга; 6 - рабочая рама:

7 - гидроцилиндр привода; 8 - опорный кронштейн:

9 - болты крепления на базовом тракторе: 10 – тягач


Основными параметрами, характеризующими рабочий угол рыхлителя, являются угол резания γ, угол заострения ω, задний угол φ, толщина и длина зуба и расстояние между зубьями (рис. 4.2).



Рис. 4.2 - Параметры рыхления при заглублении прямого наконечника

Угол резания оказывает существенное влияние на силу резания. Рациональные значения угла рыхления при разработке скальных, полускальных и мерзлых пород находятся в пределах 30 - 45°.

Угол заострения наконечников ω находится в пределах 20 - 30°. Во всех случаях угол заострения должен быть таким, чтобы при любом заглублении зубьев задний угол φ был не менее 5° при рыхлении полускальных и скальных пород. При меньшем значении заднего угла φ происходит смятие породы задней гранью наконечника, в результате чего возрастает сопротивление породы рыхлению и повышается износ наконечника.

Механическое рыхление пород осуществляется при движении тягача с заглубленным зубом. При создании значительных усилий на режущей кромке зуба происходит отрыв кусков породы от массива и разрушение породы в пределах трапециевидной прорези (рис. 4.3 и 4.4).



Рис. 4.3 - Сечения одиночных борозд рыхления: а, б - соответственно фактическое и теоретическое для монолитного массива; в, г – соответственно фактическое и теоретическое для трещиноватого массива.






в

Рис. 4.4 - Сечения борозд рыхления при параллельных проходах рыхлителя:

а – в монолитном массиве;

б - в трещиноватом массиве;

в – бульдозер с трезубым навесным рыхлителем; 1 - целики


Расчёт параметров механического рыхления. Эффективность рыхления горных пород зависит от тяговых характеристик трактора, параметров рыхлителя, физико-механических свойств пород и структуры массива. Существенное влияние на производительность рыхлителя оказывают глубина погружения зуба и скорость движения рыхлителя. Эти параметры не могут приниматься произвольно, а должны рассчитываться по тяговой характеристики тяговой машины с учётом свойств рыхлимых пород.

Область применения и эффективность механического рыхления определяются степенью рыхлимости массива. Быстрое и сравнительно недорогостоящее получение необходимой информации о свойствах разрабатываемого массива дают сейсмоакустические методы исследований, основанные на изучении характера распространения упругих колебаний в массиве.

Рыхление массива навесными рыхлителями можно вести горизонтальными или наклонными слоями (рис 4.5).

Рис. 4.5 - Схема производства добычных работ с применением рыхлителей: а - разработка уступа наклонными слоями; б - разработка уступа горизонтальными слоями с нормальным откосом уступа; 1 - экскаватор;

2 – бульдозер; 3 – погрузчик
Расчёт затрат на механическое рыхление пород. Затраты на механическое рыхление мёрзлых пород ЗМР определяют на основании расчёта стоимости одного машино-часа работы бульдозера. В общем случае в данном расчёте рассматриваются следующие статьи затрат:

- оплата труда (ЗОТ);

- амортизация (А);

- стоимость ГСМ (ЗГСМ);

- затраты на текущий ремонт (ЗТР);

- стоимость запасных частей (ЗЗЧ);

- стоимость малоценных предметов (ЗМЛ);

- прочие неучтённые затраты (ЗПР), т.е.


, руб/ч

Взрывное рыхление горных пород. Взрывная технология - целенаправленное разрушение, перемещение, изменение структуры и формы горных пород, которое осуществляется за счёт энергии взрыва. B качестве энергоносителей используются в основном химические взрывчатые вещества (BB) (аммониты, тротил и др.).

После вскрышных работ (рис. 4.6) специальными буровыми машинами и станками в мас­сиве бурят скважины диаметром до 250 мм на глубину 10 ... 20 м в один ряд вдоль уступа или в два-три ряда в шахматном порядке через 4 ... 7 м, закладывают в них взрывчатые вещества и производят одновременно массовый взрыв (предварительно удалив из опасной зоны людей и технику). В результате взрыва уступ заполняется рваным камнем разной крупности и глыбами.



Рис. 4.6. Элементы уступа:

1 — нижняя площадка; 2 — откос уступа; 3 — бровка уступа; 4 — скважина; Н — высота уступа; α — угол откоса уступа
Для образования уступов в полезном слое устраивают резервную траншею таким образом, чтобы каждая ее сторона в будущем служила откосом следующего уступа 4.7.

Pис. 4.7. Схема разработки горных пород буровзрывным методом:

1 - скважинные заряды диаметром до 250мм; 2 - верхний рабочий уступ; 3 - нижний рабочий уступ
Крупные глыбы (негабарит) взрывают вто­рично накладными или шпуровыми зарядами (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Схема разделки негабарита взрывом:

а — накладным зарядом; б— заряд в шпуре; 1 — негабарит; 2 — инертный материал; 3 — огнепроводящий шнур; 4 — капсюль-детонатор; 5 — детонирующий шнур; 6—забойка; 7—заряд в шпуре


Буровые работы осуществляют пневматическими перфораторами (бурильными молотками) и буровыми станками.

Бурильные молотки применяют для бурения шпуров, а станки — для бурения скважин.

По характеру действия ВВ делят на две группы: метательные и бризантные (дробящие). Первые обладают сравнительно небольшой скоростью распространения взрыва (300-400 м/с), вследствие чего объем газа увеличивается постепенно. При применении этих ВВ сильного дробления горной породы не происходит, поэтому их применяют для получения монолитов больших размеров.

Бризантные ВВ характеризуются большой скоростью распространения взрыва (4000-7000 м/с), мгновенным увеличением объема газов (например, аммонал), в результате чего происходит дробление горной породы. Их применяют при добыче рваного камня, щебня. Для получения большого количества камня и щебня иногда прибегают к массовым взрывам породы крупными зарядами.



4.3 Выемочно-погрузочные работы и транспорт на карьерах

строительных горных пород

Выемка и погрузка горных пород является одним из основных процессов технологии добычи полезных ископаемых открытым способом. От выбора выемочно-погрузочных машин и их соответствия конкретным гидрогеологическим условиям в значительной степени зависят основные технико-экономические показатели работы карьера.

На рудных карьерах для выемки и погрузки горных пород чаще всего применяют машины цикличного действия — одноковшовые экскаваторы и фронтальные погрузчики. При удалении из карьерного поля мягких вскрышных пород используют также технику непрерывного действия — многочерпаковые цепные и роторные экскаваторы. Землеройно-транспортные машины (бульдозеры, колесные скреперы и т. п.) применяют на вспомогательных работах (строительство автодорог, планирование рабочих и отвальных площадок и т. д.).

Выемка горных пород—отделение мягких пород от массива уступа или черпанье разрыхленных скальных пород из развала горной массы рабочим органом машины. Погрузка горных пород — процесс перемещения пород из забоя уступа в транспортные средства или непосредственно в отвал. Выемку и погрузку горных пород выполняют, как правило, одной машиной или комплексом машин.

При выемке мягких пород из массива забои могут быть торцовые, продольные, тупиковые. При выемке полускальных и скальных горных пород забои бывают торцовые или продольные. Выбор типа забоя зависит как от свойств разрабатываемых горных пород и условий их залегания, так и от типа применяемого выемочно-погрузочного оборудования.

Торцовый забой типичен при выемке пород одноковшовыми и роторными экскаваторами как из массива, так и из развала. Он применим также при разработке россыпных месторождений бульдозерами и колесными скреперами. Разновидностью торцевого забоя является траншейный (тупиковый) забой.

Продольный (фронтальный) забой используют при применении многочерпаковых цепных экскаваторов на рельсовом ходу, при выемке пород из массива бульдозерами или колесными скреперами. При выемке разрушенных скальных пород из развала продольным забоем используют одноковшовые погрузчики, а также одноковшовые экскаваторы при селективной выемке руды и вмещающих пород.

По взаимному расположению забоя и горизонта установки выемочно-погрузочной машины различают выемку верхним, нижним и смешанным черпанием. Аналогично различают и способы погрузки — верхнюю, нижнюю и смешанную. На рудных карьерах отработку уступов осуществляют полосами породного массива вдоль фронта работ. Отработка каждой полосы характеризуется новым положением транспортных коммуникаций на уступе. По длине фронта работ на уступе может быть установлено несколько экскаваторов. В этом случае отрабатываемый уступ делят на экскаваторные блоки, полосы уступа или развала, отработка которых связана с продвиганием выемочно-погрузочных машин, называют заходками.

При всех типах забоев заходки по ширине делят на нормальные, узкие и широкие. В нормальных заходках выемку породы производят при постоянном положении оси движения экскаватора по длине заходки и максимальном использовании их рабочих параметров. Узкие заходки отличаются от нормальных неполным использованием рабочих параметров выемочно-погрузочных машин при постоянном положении их оси перемещения вдоль заходки. Широкие заходки характеризуются переменным положением оси движения выемочных машин в плане.

По характеру движения транспортных средств под загрузку при выемке пород в пределах экскаваторных блоков выделяют тупиковые и сквозные схемы движения (рис. 4.9). Тупиковые схемы характеризуются движением транспортных средств только в пределах выработанного пространства.


Рис. 4.9. Схема движения транспортных средств под загрузку при выемке пород в пределах экскаваторных блоков: а – тупиковые; б - сквозные схемы движения; 1, 3 – направление движения автосамосвала; 2 – автосамосвал.


Сквозные схемы позволяют организовать движение транспортных средств вдоль всего экскаваторного блока.


Транспорт на карьерах строительных горных пород. Основные виды карьерного транспорта - железнодорожный карьерный транспорт, автомобильный карьерный транспорт и конвейерный транспорт, применяемые самостоятельно и в различных комбинациях.

Реже на карьерах используются канатный, гидравлический карьерный транспорт, скреперные средства доставки.

При разработке мягких вскрышных пород и полезного ископаемого на рудных карьерах применяют драглайны (4.10). Их используют для перевалки вскрышных пород в отвалы, проведения траншей, возведения насыпей, разработки обводненных пород и затопленных водой участков.

Рис. 4.10. Экскаватор-драглайн


Драглайны с ковшами вместимостью до 10—15 м3 используют также для погрузки породы в транспортные средства.

На карьерах наибольшее распространение получили фронтальные погрузчики на пневмоколесном ходу (рис. 4.11).



Рис. 4.11. Погрузчик на пневмоколесном ходу


Погрузчиками производят выемку мягких пород непосредственно из массива и механически разрушенных или взорванных пород из развала.

Разрыхленную горную массу грузят экскаваторами в транспортные средства (4.12) (преимущественно автосамосвалы большой грузоподъемности), доставляющие его на дробильно-сортировочный завод.


а)

б)

Рис. 4.12. Схема погрузки экскаваторами:

а - строение экскаватора; б - схема погрузки


Скрепер относится к землеройно-транспортным машинам, он выполняет процессы выемки породы, перемещения ее на расстояние 0,2—6 км и укладки ее в отвал. Он используется в дорожном строительстве и на карьерах для разработки мягких или полускальных предварительно разрыхленных механическим способом пород. Скреперы выпускаются прицепные и самоходные (рис. 4.13).

Рис. 4.13. Виды скреперов: а-прицепной; б-самоходный


Преимущество скреперов заключается в их мобильности, поэтому применение их эффективно для разработки небольших объемов горных пород. Скрепер применяется при снятии плодородного слоя, а затем, после отработки карьерного поля и планирования отвалов, — при перемещении и нанесении его на поверхность отвала, производстве вскрышных работ и т. п.

Рабочий цикл скрепера состоит из срезания слоя породы с заполнением ковша, транспортирования породы на необходимое расстояние, разгрузки ковша и возвращения в забой.

Конвейеры являются перспективным видом карьерного транспорта. Они обеспечивают высокую производительность предприятий и позволяют значительно улучшить использование оборудования (рис. 4.14).

Рис. 4.14. Конвейерный транспорт на карьерах


Конвейерный транспорт наиболее целесообразно применять на карьерах с мощной толщей покрывающих мягких пород при грузообороте 20—30 млн. т и более горной массы в год, в районах с умеренным климатом. При выемке взорванных пород конвейеры применяют на карьерах глубиной более 150 м при расстоянии транспортирования до 2,5—3 км. Допустимый угол подъема конвейерных линий в грузовом направлении зависит от физико-механических свойств транспортируемого материала и составляет 20—22° и 16—18° соответственно при транспортировании рыхлых и взорванных скальных пород.

При спуске пород допустимый угол па 2—3° меньше, чем при подъеме.

При эксплуатации конвейерных установок необходимо: периодически передвигать и наращивать конвейерные линии, производить техническое обслуживание и своевременный ремонт, убирать просыпи породы в местах перегрузки и т. п.

Передвижку забойных и отвальных конвейеров осуществляют вслед за перемещением фронта горных и отвальных работ в процессе разработки месторождения. Ленточные конвейеры разнообразных моделей имеют производительностью от 100 до 5000 м3 /ч.


Лекция №5


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница