Технология разработки полу скальных пород для гидротранспорта

28.12.2016

Гидротранспорт полускальных пород предусматривает транспортирование кусков, крупность которых определяется диаметром трубопровода и проходными размерами землесосов, загрузочных аппаратов или другого оборудования. Надежная работа гидротранспорта гарантируется, если крупность кусков на 20—30 % меньше проходных размеров рабочего колеса землесосов и не превышает 1/3 диаметра трубы. При современном техническом уровне на карьерах максимальный размер кусков, транспортируемых по трубопроводам, составляет 180—200 мм. Следовательно, для гидротранспортирования полускальных пород крупность кусков не должна превышать 200 мм. Такая крупность кусков может быть обеспечена путем применения специальных экскаваторов с цилиндрическим рабочим органом, дробилок ударного действия и интенсификации взрывных работ.
Наиболее эффективным является применение самоходных или полустационарных дробилок. Тип дробилки выбирается по максимальной крупности кусков, производительности, физикомеханическим свойствам пород, экономичности и степени дробления. Максимальная крупность кусков, подлежащих дроблению, не должна превышать 1200 мм, так как приемные отверстия дробилок не позволяют принимать более крупные куски. Для дробления кусков такой крупности используются однороторные дробилки СМД-87, щековые дробилки 1500х2100, конусные дробилки ККД-1500/150 и ККД-1500/180.
В табл. 7.10 приведен фракционный состав взорванных пород на угольных карьерах Кузбасса.
Технология разработки полу скальных пород для гидротранспорта

По заданной производительности установки 300—400 м3/ч по твердому для дробления может быть использована любая дробилка. Критериям прочности, упругости и содержанию оксида кремния также удовлетворяет любая из указанных выше дробилок.
У конусных дробилок при ширине разгрузочного отверстия 180 мм максимальная крупность отдельных кусков после дробления составляет 350—400 мм. Аналогичную крупность кусков обеспечивают и щековые дробилки. У роторных дробилок максимальная крупность кусков после дробления 100—150 мм (данные были получены при дроблении известняка с коэффициентом крепости f = 9/10 по шкале М.М. Протодьяконова). Роторные дробилки в 4—5 раз дешевле конусных и щековых дробилок той же мощности и имеют в 4 раза меньшую массу при значительно меньших затратах на монтаж, так как затраты на монтаж пропорциональны массе дробилки. Обладая меньшей массой, полустационарные и стационарные роторные дробилки не требуют массивного фундамента.
Удельная металлоемкость самоходных дробильных агрегатов является важным показателем эффективности применения в них дробилок различных типов. На самоходных агрегатах наиболее удобно использовать дробилки ударного действия, которые при одинаковой производительности со щековыми дробилками имеют в 5 раз меньшую массу. Кроме того, дробилки ударного действия характеризуются весьма высокой степенью дробления, что позволяет при одинаковом размере выходного отверстия иметь большие параметры приемного отверстия. Это достоинство дробилок ударного действия особенно важно для условий гидротранспорта, так как крупность взорванной горной массы в большинстве случаев бывает значительной.
К дробилкам ударного действия относятся молотковые и роторные. В молотковых дробилках породы дробятся ударами шарнирно закрепленных молотков, а в роторных — ударами закрепленных на роторе бил. Дробилки ударного действия наиболее удобны в эксплуатации и могут быть использованы для крупного, среднего и мелкого дробления.
Исследования, проведенные в 60-е и 70-е годы, показывают, что на угольных карьерах Кузбасса целесообразно осуществить гидротранспорт полускальных пород. Широкое внедрение гидротранспорта полускальных пород задерживается из-за отсутствия приемлемого в данных условиях оборудования для подготовки пород к гидротранспортированию. После буровзрывной подготовки полускальных пород к выемке взорванная горная масса содержит до 80 % кусков породы крупностью более 200 мм.
Для подготовки полускальных пород к гидротранспортированию по технико-экономическим требованиям, разработанным лабораторией гидромеханизации МГИ (ныне МГГУ), изготовлен самоходный агрегат АДП-400 с использованием роторной дробилки СМД-87. Агрегат успешно прошел промышленные испытания на разрезе им. 50-летия Октября. Испытания проводились при гидротранспортировании аргиллитов, алевролитов и песчаников с пределом прочности при растяжении 4—5,4 МПа (рис. 7.32).
Технология разработки полу скальных пород для гидротранспорта

Технологическая схема включала в себя экскаватор ЭКГ-4,6 для погрузки взорванной горной массы. После дробления в агрегате порода поступала в бункер-гидроэлеватор, где происходил процесс пульпообразования. Из бункера-гидроэлеватора землесосом ЗГМ-2М пульпа подавалась в загрузочный аппарат АЗТ-500, из которого она по магистральному трубопроводу перемещалась на гидроотвал (расстояние транспортирования 2300 м, высота подъема пульпы 65 м).
Технология разработки полу скальных пород для гидротранспорта

Одним из основных вопросов подготовки полускальных пород к гидротранспорту является вопрос износа и срока службы бил.
Для исследования процесса дробления горных пород и установления количественных характеристик, отражающих износ бил дробилок и влияние на него физико-механических свойств пород, в МГИ был принят метод лабораторных исследований, основанных на физическом моделировании (автор И.М. Ялтанец). Исследования проводились на модели роторной дробилки по методике, разработанной ВНИИстройдормашем. Всего на стенде было раздроблено 400 кг породы.
По результатам лабораторных и промышленных исследований установлено, что роторная дробилка обеспечивает по условию гидротранспортирования дробление пород и рекомендуется для совместной работы с гидрокомплексом.
В данном и последующих разделах под технологическими комплексами вскрышных и добычных работ понимается совокупность комплексов оборудования и технологических решений, совместно обеспечивающих безопасное, высокопроизводительное и экономичное выполнение горных работ в необходимых объемах. Понятие «технологические комплексы» впервые было введено акад. В.В. Ржевским.
Разнообразие горно-геологических условий месторождений полезных ископаемых вызывает необходимость применения на различных месторождениях разных технологических схем разработки. Транспортирование пород возможно осуществлять передвижными, полустационарными и стационарными гидроустановками.
На угольных месторождениях Центрального Кузбасса со складчатым строением сильно нарушенных пластов мощностью 1—20 и 20—40 м при мощности междупластий 10—30 м рекомендуется применять полустационарные установки с использованием промежуточного автотранспорта. Такие установки могут располагаться на подошве карьера или на одном из промежуточных горизонтов. По мере углубления горных работ они периодически опускаются на один или несколько горизонтов. Дробильно-грохотильные установки, построенные на борту карьера у предельного его контура, являются стационарными.
При расположении перегрузочного пункта на борту карьера затраты по автотранспорту из-за большого расстояния транспортирования породы являются значительными. В случае расположения дробильно-грохотильной установки на подошве карьера увеличиваются затраты на гидротранспорт и автотранспорт. Кроме того, создаются неблагоприятные условия для подготовки лежащего ниже горизонта. Расположение перегрузочного пункта в середине группы горизонтов способствует ликвидации указанных выше недостатков.
В случае применения схемы разработки с использованием полустационарных (стационарных) гидроустановок и автотранспорта (рис. 7.33, 7.34) взорванная порода экскаватором грузится в автосамосвалы, которые доставляют ее в приемный бункер полустациоиарной установки. Из бункера пластинчатый питатель подает породу на вибрационный грохот (рис. 7.35, 7.36).
Технология разработки полу скальных пород для гидротранспорта
Технология разработки полу скальных пород для гидротранспорта
Технология разработки полу скальных пород для гидротранспорта

Подрешетные фракции поступают в желоб, находящийся под грохотом, а затем — в приемный зумпф землесосной станции. Надрешетные фракции крупностью более 150 мм поступают в роторную дробилку СМД-87, где они дробятся до необходимой крупности, а затем через разгрузочную течку поступают в зумпф. В последнем порода перемешивается с водой и транспортируется по трубопроводу на гидроотвал с помощью землесоса или загрузочного аппарата. Такую комбинацию транспорта целесообразно применять при селективной разработке наклонных и крутых месторождений, когда в пределах уступа блоки пустых пород перемежаются с блоками полезного ископаемого. Перегрузочный пункт в этом случае может находиться за пределами контура карьера или на одном из промежуточных горизонтов. Такую схему целесообразно также применять при разработке разубоженного угля, который автосамосвалами доставляется до обогатительной установки, расположенной за пределами карьера. На перегрузочном пункте дробильное и гидромеханизационное оборудование может быть сблокировано, а управление автоматизировано. Монтажные и демонтажные работы по передвижке полустационарных гидроустановок производятся в зимнее время.
Достоинствами схемы с применением полустационарных установок являются высокий коэффициент использования оборудования, удобство нарезки новых горизонтов, обеспечение селективной выемки, возможность автоматизации перегрузочного пункта и всей гидротранспортной системы. К недостаткам такой схемы следует отнести необходимость использования дополнительного транспорта и устройства дополнительных сооружений по организации перегрузки породы.
Учитывая условия поточности гидротранспорта, вместимость бункера дробильно-грохотильного узла и число автосамосвалов, доставляющих породу из забоя экскаватора, должны обеспечивать равномерное питание дробилки и землесосных установок. По данным зарубежной практики, при дроблении пород на полустационарных установках минимальная вместимость приемного бункера должна быть не менее двукратной емкости автосамосвала, а максимальная — не менее четырехкратной. Размер нижнего отверстия бункера определяется шириной принятого типа питателя. Размер верхнего загрузочного отверстия бункера зависит от числа одновременно разгружаемых автосамосвалов.
Вместимость бункера прямо пропорциональна; производительности перегрузочного пункта (рис. 7.37). Тип питателя (табл. 7.11) выбирается в зависимости от его производительности и характеристики разрабатываемых пород. Для липких и влажных пород рекомендуется мокрое грохочение, увеличивающее производительность грохота при сохранении заданной эффективности. В табл. 7.12 приведена техническая характеристика инерционных колосниковых грохотов тяжелого типа.
Варианты технологических комплексов при продольной системе разработки приведены на рис. 7.38.
Технология разработки полу скальных пород для гидротранспорта
Технология разработки полу скальных пород для гидротранспорта
Технология разработки полу скальных пород для гидротранспорта

При схеме разработки с использованием самоходных установок и гидроэлеваторов взорванная порода экскаватором грузится в приемный бункер агрегата АДП-400. Из бункера порода подается питателем в роторную дробилку СМД-87, где она дробится до максимальной крупности 180—200 мм. Дробленая порода конвейером подается в приемный бункер гидроэлеватора. В последнем она смешивается с водой и в виде густой пульпы попадает в смесительную камеру. Из приемной камеры пульпа увлекается струей воды, подаваемой по водоводу в гидроэлеватор и транспортируется к землесосу первого подъема. С помощью землесосов или землесоса и загрузочного аппарата пульпа транспортируется на гидроотвал. Передвижка гидроэлеватора за экскаватором осуществляется после отработки блока, длина которого равна длине приемного бункера гидроэлеватора. Передвижка пульпопровода, водовода и гидроэлеватора по мере продвигания фронта работ осуществляется после отработки двух экскаваторных заходок. Землесосная станция первого подъема передвигается вслед за гидроэлеватором через каждые 150—180 м.
Достоинствами данной схемы разработки являются простота и надежность в эксплуатации. К недостаткам схемы следует отнести чувствительность к изменению длины пульповода, частые передвижки гидроэлеватора и землесосной станции первого подъема.
При схеме разработки с использованием самоходных установок и наклонных лотков взорванная порода экскаватором грузится в приемный бункер агрегата АДП-400. Из бункера порода подается питателем в роторную дробилку СМД-87, где она дробится до максимальной крупности 180—200 мм. Дробленая порода подается конвейером в лоток, проложенный вдоль наклонного уступа. В лотке порода смешивается с водой, подаваемой сверху вниз, и образованная пульпа по лотку поступает в зумпф землесосной станции первого подъема. Из зумпфа пульпа с помощью землесосов или землесоса и загрузочного аппарата транспортируется на гидроотвал. Лоток монтируется на всю длину фронта работ экскаватора или на длину взорванного блока. Вода в лоток может подаваться из водовода, проложенного от землесосной станции вдоль лотка, или из водовода, проложенного на дневной поверхности вдоль борта карьера.