» » Механическая отбойка руды

Механическая отбойка руды

08.08.2016

Механическая отбойка — отделение полезного ископаемого от массива при помощи различных инструментов. Осуществляют ее машинами и лишь в незначительном объеме отбойными молотками.
Машинную механическую отбойку руд в России применили впервые в 1952 г. на марганцевых рудниках Никопольского бассейна и в 1964 г. на Солигорских калийных рудниках. Удельный объем машинной отбойки в России уже достиг на калийных рудниках примерно 70%, на марганцевых рудниках — 50 % и продолжает расти.
Классификация разновидностей механической отбойки:
- отбойка горными комбайнами и комплексами;
- отбойка врубовыми машинами;
- пиление;
- разрушение бурением (без взрывания).
Основная доля приходится на горные комбайны и комплексы, которые и применяют на калийных и марганцевых рудниках. Врубовые машины используют сравнительно редко и лишь для вспомогательных целей. Пиление и разрушение бурением применяются в специфических условиях. Причем разрушение бурением осуществляется при выемке только тонких жил в порядке эксперимента.
Ниже рассматриваются отбойка комбайнами и комплексами и пиление.
Отбойка комбайнами и комплексами. Общие сведения. Комбайнами отбивают руду и грузят ее на конвейер, в самоходный вагон или другие доставочные средства. Применяют комбайн главным образом при естественном поддержании очистного пространства. Комплекс же включает в себя комбайн, конвейер для доставки руды и гидрофицированную крепь. Применяют механизированные комплексы в тех случаях, когда вынимают руду под защитой крепи и сразу вслед за выемкой обрушают кровлю.
Условия применения. Комбайны и комплексы современных конструкций могут применяться лишь при следующих условиях: сравнительно мягкие руды (коэффициент крепости до 3—5); угол падения пласта не более 10—15°; малая мощность пласта, что определяется высотой комбайновой выемки, или средняя мощность при двух — трехслойной выемке; выдержанная мощность пласта.
Отвечают этим условиям пласты марганцевых и калийных руд. Соответственно механическая отбойка больше распространена при разработке калийных солей (Россия, ГДР, Франция, США и др.) и марганцевых руд (Россия), в меньшем объеме при добыче мягких железных руд (ФРГ).
Испытывают разрушение руд средней крепости и крепких гидроударниками.
Механическая отбойка руды

Типы комбайнов и комплексов. Используют проходческие и очистные комбайны, имеющиеся на угольных шахтах, модификации этих комбайнов, созданные с учетом условий добычи тех или иных руд, а также специально сконструированные машины и комплексы (табл. IV.10).
Комбайны проходческого типа с лобовым размещением рабочего органа используют для очистной выемки узкими забоями (камерами) обычно в сочетании с самоходными вагонами или конвейерами для доставки руды от комбайна до места перегрузки на магистральный транспорт.
Комбайны типа угольных очистных с фланговым размещением рабочих органов используют в составе механизированных комплексов комбайн — конвейер — гидромеханизированная крепь при широких забоях (лавах); комбайн перемещается вдоль забоя.
Механическая отбойка руды

Комбайны с роторным рабочим органом наиболее распространены при разработке калийных солей. Рабочий орган их представляет собой как бы вращающийся бур большого диаметра, армированный зубками из твердых сплавов. Имеются модели, созданные специально для калийных солей. В России нашли применение на калийных месторождениях комбайны ЩБМ-2, ПК-6 (рис. IV. 17), ПК-8, ПК-10. Они предназначены для пород с коэффициентом крепости до 5, имеют 1—3 рабочих органа и снабжены гусеничным движителем, преодолевают уклон до 15°. К машинам этого типа относятся комбайны «Гудмэн» и «Мариэтта» производства США.
Сечения очистных забоев для некоторых комбайнов показаны на рис. IV.18.
Комбайны с планетарно-дисковым рабочим органом (рис. IV.19, табл. IV.11) используются при разработке калийных солей Верхнекамского месторождения (Россия).
Механическая отбойка руды
Механическая отбойка руды

Комбайнами типа «Урал» с двумя рабочими органами забой разрушается сразу на полное сечение при непрерывном движении машины. Комбайны типа «Караганда» имеют один рабочий орган. Для проходки выработок большего сечения они сначала заглубляются на 500 м, а затем расширяют выработку до полного сечения. Формы поперечного сечения выработок показаны на рис. IV.20.
Комбайны с барово-цепным рабочим органом. Типичный представитель — комбайн «Джой-6РМ». Ширина проходимой выработки — 3,0—6,8 н; комбайн обслуживают машинист и помощник, Производительность на калийных солях — 4700—8200 т/мес, на мягкой железной руде (ФРГ) — до 1000 т/сут.
Комбайны с барабанно-лопастным рабочим органом. В России на разработке марганцевых руд Никопольского бассейна используются почти исключительно машины этого типа.
Среди них комбайн МБЛ-М — малогабаритный, на гусеничном ходу, с барабанно-лопастным рабочим органом. Благодаря эксцентриситету коленчатого разъемного нала, на котором насажены лопасти, в передней части барабана лопасти выдвигаются, в задней — втягиваются. Таким образом производится самозачистка лопастей.
Комбайн предназначен для руд с коэффициентом крепости до 3 в пластах мощностью 1,7—2,8 м. Сечение очистной выработки — 2,8х2,8 м2. Производительность при плотности руды 2,1 т/м3 — 20 т/ч; фронт отбойки и погрузки при неподвижных гусеницах — 3 м; установленная мощность электродвигателей — 28,8 кВт, масса — 4,53 т.
Механическая отбойка руды

Комбайны со шнековым рабочим органом. Предназначены для разработки руд с коэффициентом крепости до 4. Созданный во ВНИПИрудмаше комбайн КМШ для марганцевых руд имеет производительность до 50 м3/ч и установленную мощность электродвигателей не менее 60 кВт.
Комбайны с фрезерным рабочим органом. Созданный в России комбайн 2ПУ такого типа предназначен для проведения подготовительно-нарезных выработок и очистных работ по рудам с коэффициентом крепости до 2, преимущественно по марганцевым рудам. Режущий рабочий орган — двухлопастная спирально-конусная фреза на стреле. В принципе может использоваться для селективной выемки. Теоретическая производительность — 24—54 м3/ч; допустимый угол подъема почвы — 10°; минимальная высота выработки — 1,4 м; максимальная высота отбойки — 3,1 м; фронт отбойки при неподвижных гусеницах — 3,0 м; максимальная высота подъема носка — 200 мм; максимальное опускание носка ниже почвы — 50 мм.
Комбайны с корончатым органом. На конце поворотной стрелы укреплены вращающиеся конусообразные или полушаровидные (обычно сдвоенные) головки с резцами на поверхности. Могут использоваться для селективной выемки.
Австрийские проходческо-очистные комбайны «Альпине-майнер» используются для разработки бурых железняков в ФРГ и во Франции.
Комбайн ПК предназначен для калийных месторождений; производительность — 1,62 т/мин; площадь сечения выработки — 8,29 м3, установленная мощность электродвигателей — 270 кВт, масса — 60 т.
Механическая отбойка руды
Механическая отбойка руды

Комбайны с гидроударником. В России и за рубежом ведутся поиски в области использования гидроударников (или импакторов, как именуют в зарубежной литературе) при крепких породах. Наибольшее распространение гидроударники могут получить при разработке крепких, но сильно трещиноватых крупноблочных руд, где применение других комбайнов и буровзрывных работ малоэффективно.
Создан ряд промышленных образцов комбайнов с гидроударниками, снабженных погрузочными органами в виде ковшей или нагребающих лап, работающих в комплексе со скребковым конвейером, на гусеничном ходу (фирмы «Зальцгиттер», ФРГ; «Миндев», Англия; «Ингерсолл-Рэнд», США и др.). Энергия удара в таких машинах доведена до 2—3,5 тыс. Дж. при частоте до 600 ударов в минуту.
Комбайны с комбинированным рабочим органом. Сюда относится комбайн MDЛ-1 с барабанно-лопастным основным рабочим органом и двумя пневмоударниками вспомогательного назначения конструкции Криворожского ГРИ и НИГРИ, Создан для участка Никопольского марганцевого месторождения, где рудная залежь мощностью в среднем 2,2 м имеет метровые пропластки руд с коэффициентом крепости 7—9.
Сначала барабанно-лопастным рабочим органом продвигают забой в мягких рудах на 0,8—1,0 м, а затем пневмоударником скалывают пропласток крепких руд.
Комплексы. Модификации комплексов, оснащенные комбайнами с барабанными рабочими органами. Предназначены для селективной или сплошной выемки. Селективную выемку осуществляют на калийных солях (в России, Франции). Сильвинит отбивают раздельно от пропластков каменной соли, сланцев и т. п.
Большинство комбайнов — трехбарабанные, с горизонтальными осями барабанов.
В России созданы для селективной выемки комплексы КДС, CK-1, КСО-2.
Механическая отбойка руды

КДС и CK-1 состоят из трехбарабанных комбайнов, шагающей гидравлической крепи 2М-81Э, забойного скребкового конвейера СПМ-81 и оборудования для закладки выработанного пространства (табл. IV.12).
В комплексе КДС галитовую пачку пласта разрушают опережающим барабаном и с помощью метателя забрасывают отбитую соль в выработанное пространство. Аналогичным образом действует французский комплекс, разрабатывающий мощный сильвинитовый пласт в Эльзасе (Франция).
В комплексе CK-1 (рис. IV.21) пачку галита отбивают при обратном ходе комбайна и транспортируют к закладочному узлу, где смешивают с хвостами обогатительной фабрики. Полученную закладку подают в выработанное пространство пневматической закладочной машиной.
Комплекс КСО-2 для выемки лавами длиной до 40 м состоит из двухбарабанного комбайна с цепной подачей, оставляющего при отработке пласта подрезанную галитовую консоль, и гусеничной машины МУБ-1, разрезающей консоль на двухметровые блоки, обламывающей эти блоки и выкладывающей из них стенки в выработанном пространстве. Крепи в комплексе нет, доставляют руду самоходным вагоном,
Сплошная выемка. Комплексы для сплошном выемки применяют при разработке калийных солей в России (см. табл. IV.12), Франции, Испании и, в опытном порядке, для добычи золотосодержащих руд в ЮАР. Комбайны в этих комплексах однодвухбарабанные с вертикальной или горизонтальной осью барабанов.
Комплекс КМК-97, работающий на шахтах комбината Беларуськалий, взят из угольной промышленности. Состоит он из гидравлической передвижной крепи МК-97, комбайна МК-67 с одним барабаном, скребкового конвейера СП-63М и насосной станции СНУ-4М. Вынимает калийные пласты мощностью 0,9—1,1 м. Длина лавы 69—96 м.
В ФРГ фирмой «Эйкхофф» для добычи калийных руд производится комплекс EДW-600, включающий комбайн, щитовую крепь, конвейер и насосную станцию. Комбайн работает при уклоне до 6°, выемочная мощность 1,3—2,6 м, производительность 400 т/ч, скорость подачи 0—9 м/мин; масса 37 т. Щитовая крепь: диапазон раздвижности 1200—2700 мм; шаг передвижки 800 мм; число секций в комплекте 75; число стоек в комплекте 4; сопротивление крепи 0,25 МПа, масса секции 6,6 т. Конвейер — одноцепной изгибающийся производительность 500 т/ч; шаг установки скребков 0,92 м. Эти комплексы работают в ПО «Беларуськалнй».
Нa отбойке крепких кварцитов на золотых рудниках ЮАР испытан с положительными результатами комбайн «Свинг Хаммер». Барабанно-молотковый рабочий орган состоит из 3 дисков. В забое высотой 1 м делали два комбайновых хода, в каждом из которых отбивали по пустым породам вруб высотой 30 см сверху или снизу золотоносного пласта. Средняя часть забоя (продуктивный пласт мощностью около 40 см) отваливалась сама.
Комплексы, оснащенные комбайнами с корончатыми, струговыми, фрезерными или шнековыми рабочими органами. Используются для сплошной выемки в Никополь-Марганцевом бассейне. Это — комплексы «Марганец», «Марганец-Р», КВМА, 20КП. Комплекс 20КП, оснащенный комбайном КШ-1КГ, рассчитан на выемку пластов мощностью 1,7—2,6 м со среднегодовой производительностью 300 тыс. т/год при коэффициенте извлечения 0,9.
Пиление пород. Общие сведения. Пиление пород применяют в значительных масштабах для получения блоков строительного материала. Выпиливание блоков испытывают и при добыче каменной соли. На золотых рудниках ЮАР испытывают пиление кварцитов для отрезки жил от висячего и лежащего боков.
Осуществляют пиление камнерезными машинами.
Выпиливание блоков строительных материалов. Из пильного камня возводят стены и фундаменты зданий и сооружений. Блоки имеют форму прямоугольных параллелепипедов. Чаще всего блоки выпиливают из известняков и туфов. По прочности и сроку службы они конкурируют с кирпичом, шлаковыми блоками и т.п.
Габариты блоков обусловлены технологией промышленного и гражданского строительства и отчасти параметрами камнерезных машин. Подразделяют блоки на крупные, средние и мелкие (мелкоштучный камень). Крупные блоки обычно имеют размеры: высота 388 мм, ширина 390 мм или 490 мм, длина 1050, 1180 и 1380 мм. Мелкоштучный камень добывают трех типоразмеров: 390x190x188 мм; 490x240x188 мм; 390х190х288 м.
Отечественные камнерезные машины имеют режущий орган баровый, дисковый или торцовый фрезерный.
Камнерезные машины с баровым режущим органом применяют при прочности пород на сжатие 0,7—3,5 МПа. Съем камня, удаление отходов и передвижка машины производятся вручную. Используется и основном при добыче мелкоштучного камня. Производительность 1,2—3 м3/ч.
Камнерезные машины с дисковым режущим органом (применяются при прочности пород 1,5—7,5 МПа и более. Распространена двухдисковая камнерезная машина КМГ-2 Системы К.П. Галанина для вырезки камня малых и средних размеров в камерах шириной 4,5—5 м. Выемка однослойная или многослойная. Две дисковые пилы производят одновременно два параллельных пропила. Переход от вертикального направления резания на горизонтальное осуществляется за счет поворота исполнительного органа на 90° в вертикальной плоскости. Для тыльного пропила необходимо пильную головку режущего органа менять. Производительность 1,5—2,5 м3/ч.
Расстояние между пропилами соответствует габаритным размерам выпиливаемого блока. После полной обработки забоя часть соседних блоков, оконтуренных с 4-х сторон, выламывают из забоя ломиком, в образовавшуюся нишу заводят сменный режущий диск, тыльным пропилом отделяют блокн от массива. Готовые блоки погружают вручную на платформенного типа тележки электровозной откатки, в электрокары или автомашины. Затем передвигают камнерезную машину к забою, и цикл повторяется. Более совершенна дисковая машина МКД-1.
Машины и с баровым, и с дисковым органом образуют много пыли. Кроме того, на дисковых машинах опасно работать с открытыми пилами.
Камнерезные машины с торцовым фрезерным органом. В 1968 г. в Одесском инженерно-строительном институте создана камнерезная машина с навесным фрезерно-торцовым режущим органом и с пневмоотсосом продуктов пиления из пропила. Машина К-50/2 системы Г.С. Белоусова (рис. IV.22) позволяет получать крупные блоки и механизировать съем их с забоя, погрузку и доставку.
Механическая отбойка руды

В трубках торцефреза через одну размещены приводные валы торцовых фрез — каждая с четырьмя зубцами, армированными твердым сплавом ВК-8. Остальные трубки батареи оставлены полыми и служат для пневмоотсоса пыли при работе фрез. Торцефрез навешивается на серийно выпускаемые электропогрузчики на рельсовом или пневматическом ходу и может устанавливаться на них в двух модификациях; для создания горизонтальных пропилов (предуступная машина) и вертикальных пропилов (надуступная машина).
Другие виды пиления пород. В России выпиливают блоки массой по 50—100 из кг каменной соли с коэффициентом крепости до 5 камнерезными машинами марки СМ-89А с дисковыми пилами.
На золотых рудниках ЮАР имеются машины для комбинированной механической и взрывной отбойки. Машина «Ракаттер» с режущими лезвиями пропиливает щели сверху и снизу золотоносной жилы кварцитов, что обеспечивает точную выемку по контактам. Поскольку выемка ведется на глубине порядка 2,5—3 км, выпиленный кусок жилы легко отделяется от массива под действием горного давления. После этого отбивают оставшуюся пустую породу и забрасывают ее в выработанное пространство. Для бурения шпуров на раме машины монтируют гидросверло.