При наличии в рудной массе негабаритных кусков их разбивают в процессе ее доставки по выработкам выемочного блока, т. е. осуществляют вторичное дробление руды (сюда не относят дробление руды вне очистного блока в общешахтных дробильных установках).
Вторичное дробление применяют главным образом при взрывной отбойке. Выход негабарита в процентах к общему количеству рудной массы изменяется от 0 до 10—25 % (большие значения относятся к крепкой руде, значительной мощности залежи, отбойке скважинами и тем более сосредоточенными зарядами и к относительно малому кондиционному размеру кусков). Причем влияние мощности залежи существенно сказывается в пределах до 5 м при отбойке шпурами, до 10—12 м при отбойке скважинами и до 20—30 м при отбойке минными зарядами.
Разрушают негабариты преимущественно взрывным способом, местами работ могут быть: очистное пространство, если доступ в него безопасен; выработки для доставки руды, выпущенной из очистного пространства (рис. V.2), специальные выработки для вторичного дробления.
Крупные куски, лежащие в выработке, дробят накладными или помещаемыми в неглубокие (около 10 см) шпуры зарядами (рис. V.3). Есть не особенно крепкие, но настолько вязкие руды (например, бокситовые на СУБРе), что куски их плохо разрушаются накладными зарядами, поэтому приходится бурить шпуры.
Обычно крупные куски откладывают в сторону с помощью погрузочно-доставочного оборудования, а затем, когда все свободное место уже занято ими или когда заканчивается рабочая смена, разрушают сразу все куски серией зарядов, соединенных детонирующим шнуром.
Удельный расход BB на дробление негабарита накладными зарядами составляет 1,5—2 кг/м3, шпуровыми зарядами — 0,4—0,8 кг/м3. Большой расход BB вызывает длительную загазованность выработок и значительный разлет осколков.
Более благоприятные результаты дает применение кумулятивных зарядов с торцевой пластиной, созданных в нашей стране (рис. V.4). В них, как и в плоском заряде, сохраняется большая площадь, на которой энергия BB передается на преграду, но в центре заряда формируется струя большой мощности. Удельный расход BB 0,3—0,4 кг/м3. Масса кумулятивных зарядов от 25 до 400 г. Используются они пока что лишь на отдельных рудниках, в связи с малыми масштабами их производства.
При выпуске руды негабаритные куски чаще всего зависают в горловинах выпускных выработок. Зависания образовываются также и при сравнительно мелкой руде, когда куски расклиниваются.
Ликвидацию зависаний осуществляют фугасными зарядами массой 2—10 кг и более (по особому разрешению), установленными на шестах (см. рис. V.2) Удельный расход BB — 20—30 кг/м3 разбиваемого куска. Большие заряды требуют длительного проветривания и разрушают выработки.
Для ликвидации высоких зависаний, особенно в рудоспусках, могут применяться стреляющие системы, доставляющие заряды BB к зависшей руде. В России созданы гранатометы динамо-реактивной системы ДРС. Гранатомет состоит из гранаты и пускового ствола. В конструкции боевого заряда использованы эффекты кумуляции и троцевой пластины. Электрическим импульсом воспламеняют порох метательного заряда. При ускорении гранаты взводится ее взрыватель, который при ударе о препятствие инициирует боевой заряд. Серийно выпускаются два типоразмера гранатометов ДРС-130 и ДРС-200 с массой BB боевой головки 1,4 и 5,5 кг, дальность полета 150 + 300 м. Удельный расход BB — 0,6—2 кг/м3.
При определении расхода воздуха на проветривание после вторичного дробления количество одновременно взрываемого BB условно принимается равным одной трети сменного расхода BB на вторичное дробление (Q2). Если 1/3 Q2>Q1, где Q1 — количество одновременного взрываемого BB при отбойке, то расход воздуха определяется по условию проветривания после вторичного дробления, а если 1/3 Q2≤Q1 то — по проветриванию после отбойки.
Взрывное дробление негабарита и ликвидации зависаний требуют перерыва в процессе доставки для постановки зарядов, их взрывания и проветривания выработок, что ухудшает технико-экономические показатели доставки в целом.
С этой точки зрения большой интерес представляют машины и устройства для безвзрывного дробления негабарита и ликвидации зависаний, позволяющие почти полностью исключить внутрисменные простои, связанные с дроблением негабарита.
На ряде рудников успешно работают стационарные гидро- и пневмобутобон у грохотов и рудоспусков. Фирмой «Джой» создан промышленный образец самоходной гусеничной установки для дробления негабарита с помощью мощного гидробутобоя (гидроударника) на манипуляторе.
Фирма «Атлас-Копко» (Швеция) выпустила в 1979 г. оригинальную самоходную машину, которая дробит негабарит за счет энергии порции воды (1,8 л), подаваемой в шпур длиной примерно 0,8 м со скоростью 800 м/с под давлением 4 кДж. Машина, помимо гидроимпульсного устройства, снабжена устройством для бурения шпуров.
Ведутся работы по использованию сжатого воздуха. Следует выделить разработанный на Зыряновском комбинате в 1971 г. и внедренный на рудниках ПО «Сибруда», комбината КМАруда и многих других способ ликвидации заторов с помощью пневмоимпульсного устройства. Он приемлем и эффективен в тех случаях, когда в заторе не имеется негабаритных кусков.
Устройство (рис. V.5) действует по следующему принципу. При подаче в него сжатого воздуха последний через трехходовой кран поступает в цилиндр, а затем через обратный клапан заполняет сосуд устройства. Основной клапан закрывается силой давления воздуха в цилиндре. Для приведения устройства в действие полость цилиндра соединяют при помощи трехходового крана с атмосферой, что вызывает мгновенное открытие основного клапана. Тогда сжатый воздух вытекает из сосуда через сопло со скоростью, близкой к звуковой, и перемещает сыпучий материал. Явление быстрого истечения сжатого воздуха, сопровождающееся выделением большого количества энергии, можно условно назвать пневмовзрывом.
Пневмоимпульсные устройства (ПУ) устанавливают в нишах под выпускными выработками (под завалом) или, чаще, в другой выработке; в этом случае от сопла под выпускную выработку по скважине подводится труба. При образовании затора включают ПУ, и оно выбрасывает из ниши заполнившую ее под углом естественного откоса руду, на которую опирается свод зависания.
Пульт управления находится обычно у места управления питателем или скреперной лебедкой. На рудниках ПО «Сибруда» при выпуске руды вибропитателями ПУ устанавливают в откаточной выработке и от него подводят трубы диаметром 150 мм с соплами к 2—3 нишам на расстоянии до 20 м. Объем труб должен быть не более 0,4 объема ПУ.
При слабых и средней крепости рудах устраняют зависания с помощью вибропобудителей — коротких (длиной 2 м и менее) вибрационных питателей простейшей конструкции, о которых сказано ниже в связи с доставкой руды. Устанавливают их в нишах под выпускными выработками, работают они постоянно или периодически.
В ФРГ в шпур, пробуренный в негабарите, мгновенно подают сжатый воздух, что разрушает кусок.
Имеется устойчивая тенденция по возможности исключить вторичное дробление за счет более тщательного первичного (при взрывной отбойке) дробления и увеличения кондиционного куска. Однако в полной мере это не удается, особенно в мощных залежах крепких руд при скважинной отбойке.
При механической отбойке руды вторичное дробление применяют редко, главным образом при отбойке калийных солей мощными комбайнами. При этом в США от комбайна подают руду в маленькую передвижную дробилку, из которой руда поступает на ленточный конвейер.
- Общие сведения о доставке руды
- Электрофизические способы отбойки руды
- Механическая отбойка руды
- Минная отбойка руды
- Особенности скважинной отбойки руды в зажиме
- Скважинная отбойка руды
- Шпуровая отбойка руды
- Требования к производственным процессам с точки зрения габарита кусков руды
- Особенности взрывной отбойки руды
- Функциональная оценка свойств горных пород в инженерных расчетах