Ручная и машинная отбойка пород

23.12.2016

При разработке месторождений ручную отбойку пород применяют в исключительных случаях. Ручную отбойку мягких, легко поддающихся отделению от массива пород применяют главным образом на вспомогательных операциях по зачистке подошвы и выравниванию стенок и кровли выработок. С ручной отбойкой крепких и средней крепости пород можно встретиться при разработке месторождений кристаллосырья, ценность которого зависит от ненарушенности кристаллов (исландский шпат, пьезокварц, ограночные, в том числе драгоценные камни и пр.), в связи с чем взрывная отбойка пород прекращается на значительном расстоянии от предполагаемого места расположения кристаллоносных полостей.
Ручная отбойка производится иногда при добыче ценных полезных ископаемых из месторождений, представленных весьма тонкими жилами.
В горноразведочных работах область распространения ручной отбойки значительно шире, более того, при проведении горных выработок в малосвязных и мягких породах ее все еще можно считать доминирующей.
Это объясняется рядом причин — незначительными объемами или разобщенностью горных работ, недостаточной энерговооруженностью разведочных и тем более поисковых партий, сложностью или даже невозможностью перевозки тяжелого оборудования к месту производства работ.
Рыхлые малосвязные или мягкие породы отделяют от массива лопатами; при этом отбойку породы, как правило, совмещают с погрузкой ее в транспортные сосуды, перекидкой или выброской из небольших по глубине (копуш, канав или шурфов) или длине (например, рассечки) горных выработок.
Уплотненные мягкие, ломкие и хрупкие породы отбивают вручную с помощью кайл.
В некоторых случаях ручную отбойку применяют и для более крепких пород; оправдывающим обстоятельством при этом является небольшое количество крепкой породы, подлежащей отбойке (например, задирка почвы канавы или шурфа, пересечением шурфом маломощной прослойки крепких пород, залегающих между рыхлых или мягких породных толщ).
Ручную отбойку крепких пород производят киркой и молотком; трещиноватые породы иногда отбивают от массива стальным клином, загоняемым в трещины забоя с помощью тяжелого молота (кувалды) или лома. Такая отбойка — весьма трудоемкий и малопроизводительный процесс, поэтому данную работу обычно выполняют в качестве вспомогательной при так называемой разборке забоя выработки, монолитность породы в котором предварительно нарушают с помощью взрыва, или при скалывании выступающих породных граней со стороны кровли, подошвы и боковых стенок проводимой или ремонтируемой выработки.
Действие исполнительных органов большинства современных машин, используемых для отбойки, основано на принципе механического разрушения горных пород. Как правило, разрушение породного массива достигается при передаче на него через исполнительный орган машины сжимающих усилий. Происходящее под влиянием этих усилий внедрение в породу рабочего инструмента исполнительного органа машины сопровождается разрушением породы (скалыванием или резанием). Рабочие инструменты исполнительного органа горных машин разнообразны: зубки (зубья), режущие кромки, резцы, коронки, пики и шарошки. Изготовляют их из специальных сталей высокой прочности. Армирование инструмента твердыми сплавами повышает его износостойкость в несколько раз. Затупленный инструмент восстанавливают путем заточки.
Область применения машинной отбойки ограничивается, как правило, породами средней и ниже средней крепости.
Отбойка отбойными молотками. Простейшим средством механизации отбойки являются легкие породоразрушающие машины ударного действия, используемые в качестве ручного инструмента и называемые отбойными молотками. По роду применяемой энергии отбойные молотки делят на пневматические и электрические. В горной промышленности применяют пневматические отбойные молотки, с их помощью отбивают уголь и некрепкие породы в забоях очистных и подготовительных выработок. Одна из конструкций пневматического отбойного молотка показана на рис. 6.
Ручная и машинная отбойка пород

Рабочим органом отбойного молотка является стальная пика; при работе воздухораспределительного ударного механизма молотка на хвостовик пики передается от 850 до 2000 ударов в минуту с энергией 3—6,3 кгс*м. Для работы с молотком к нему необходимо по трубам и шлангам подводить сжатый воздух под давлением 5 кгс/см2; расход воздуха составляет 1,2-1,4 м3/мин. Под действием ударов пика внедряется в горную породу. Орудуя отбойным молотком как рычагом, рабочий откалывает куски породы от массива. Наличие в забое вруба, так же как и при ручной отбойке, значительно повышает эффективность работы.
Пневматические отбойные молотки применяют и при проведении горноразведочных выработок, так как они существенно облегчают труд проходчика и увеличивают производительность работ. Однако следует иметь в виду, что применение пневматических отбойных молотков возможно при наличии на месте производства горноразведочных работ компрессорных установок, это обстоятельство ограничивает область применения отбойных молотков.
Электрические отбойные молотки до настоящего времени не получили распространения при горных работах; изготовленные в опытных партиях, эти молотки оказались в эксплуатации менее производительными, удобными и надежными по сравнению с пневматическими.
Скреперная и бульдозерная выемка. Разрушение породы многими горными машинами осуществляется одновременно с ее удалением из забоя, при этом термин «отбойка» заменяется термином «выемка» породы.
Скреперы и бульдозеры применяют для выемки некрепких пород при открытых горных работах. С помощью этих машин осуществляют послойную выемку пород и перемещение их на то или иное расстояние.
Ручная и машинная отбойка пород

На рис. 7 показана канатная скреперная установка, применяемая для выемки пород при проходке геологоразведочных канав. С помощью лебедки 1 и каната 2, пропущенного через, блок 4, ковш 3 протаскивается по забою канавы и, внедряясь в него под действием силы тяжести, снимает слой породы. Разрушенная порода транспортируется скрепером из выработки.
На открытых разработках месторождения для выемки породы применяют колесные скреперы. Их транспортируют по забою гусеничными или колесными тракторами. При движении по забою нож ковша скрепера врезается в породу, срезая с нее слой. Заполненный ковш поднимается, закрывается заслонкой и в таком положении транспортируется к месту разгрузки.
Принцип работы бульдозеров при выемке пород общеизвестен. На открытых разработках применяют бульдозеры на гусеничном и пневмоколесном ходу. При геологоразведочных работах бульдозеры используют для проходки разведочных траншей и канав.
Экскаваторная выемка. Среди землеройных машин, используемых при горных работах, наиболее широкое распространение получили экскаваторы. Выемка рыхлых, малосвязных и некрепких горных пород в карьерах осуществляется главным образом с помощью экскаваторов. Небольшие экскаваторы применяют и при проходке разведочных канав и траншей.
Рабочим органом экскаватора являются ковш (черпак), который, внедряясь в забой и перемещаясь по нему, осуществляет отбойку породы. Этот же ковш предназначен для удаления разрушенной породы из забоя.
Экскаватор, называемый прямой механической лопатой (рис. 8,а), предназначен для выемки породы из забоя, расположенного выше него. При этом осуществляется «верхнее черпание». «Нижнее черпание» допускается лишь в ограниченных пределах. Этот тип экскаваторов наиболее распространен на карьерах. Помимо выемки пород указанные экскаваторы широко используют также на погрузке пород, предварительно разрыхленных взрывом. Мощность и производительность экскаватора в значительной степени определяются емкостью ковша; прямые механические лопаты, применяемые при горных работах, имеют ковш емкостью от 0,25 до 35 м3 и более.
Обратные механические лопаты (рис. 8,б) предназначены для нижнего черпания (выемки породы из забоя, расположенного ниже экскаватора). Емкость ковшей колеблется от 0,25 до 2 м3. В карьере эти экскаваторы используют для вспомогательных целей. При горноразведочных работах с помощью их может осуществляться выемка породы при проходке траншей и канав.
Драглайнами (рис. 8,в) называют экскаваторы, ковш которых не имеет жесткого соединения со стрелой, а подвешивается к ней на канате. Гибкая подвеска ковша позволяет оборудовать драглайны стрелами большой длины, что обеспечивает перемещение в ковше породы на большие расстояния. Драглайны применяют в основном в карьерах для выемки породы при нижнем черпании. При разведке месторождений они могут быть использованы для рытья траншей.
Ручная и машинная отбойка пород

Многочерпаковые цепные экскаваторы (рис. 8,г) оборудованы бесконечной цепью с укрепленными на ней черпаками (ковшами), поэтому эти экскаваторы называют также «цепными». Многочерпаковый экскаватор во время работы медленно передвигается вдоль забоя, черпаки движущейся бесконечной цепи срезают породу в виде стружки и выносят ее из забоя.
Многочерпаковые экскаваторы при открытой разработке месторождений могут работать как с нижним, так и с верхним черпанием. Специальные конструкции многочерпаковых экскаваторов на базе гусеничных тракторов, называемые часто многочерпаковыми канавокопателями, могут использоваться для проходки разведочных канав и траншей. Аналогичным с цепными многочерпаковыми экскаваторами рабочим органом — бесконечной цепью с черпаками — оборудуются и драги, используемые для разработки россыпных месторождений.
Роторные экскаваторы (рис. 8,д) осуществляют выемку породы черпаками, смонтированными на вращающемся роторном колесе; разрушенная порода удаляется из забоя ленточным конвейером. Роторные экскаваторы конструируют для верхнего и нижнего черпания.
Комбайновая выемка. При подземной разработке главным образом угольных месторождений получили широкое распространение горные комбайны — комбинированные машины, предназначенные для механизированного отделения породы (угля) от массива и погрузки ее в транспортные средства. Горные комбайны подразделяют на проходческие и очистные (угольные) комбайны. Проходческие комбайны (рис. 9) предназначены для механизации проведения подготовительных и нарезных горных выработок. Горные комбайны весьма различны по своим конструкциям. Их исполнительные органы, предназначенные для разрушения породы (барабанные или шнековые, корончатые, баровые, дисковые и фрезерные) оснащаются резцами. Исполнительные органы комбайнов в процессе вращательного или поступательного движения разрушают забой (сплошная обработка забоя) или образуют в нем врубы с последующим разрушением оставшихся между ними целиков.
Ручная и машинная отбойка пород