Способы подготовки горных пород выемке

Способы подготовки горных пород к выемке

Подготовка горных пород к выемке осуществляется с целью создания технической возможности и наилучших условий для выполнения последующих процессов выемки и погрузки горной массы, транспортирования, отвалообразования и переработки. В зависимости от типа и состояния пород подготовка их к выемке может в основном осуществляться следующими способами: предохранением от промерзания, оттаиванием мерзлых пород, гидравлическим ослаблением или разупрочнением, механическим или взрывным рыхлением.

Предохранение пород от промерзания вызвано тем, что при отрицательных температурах их возможно или нерационально разрабатывать без предварительного рыхления. Расчеты показывают, что удельные усилия копания при промерзании пород на глубину до 2 м увеличиваются для мягких пород в 5-5,5 раза, для бурых углей в 3-3,5 раза. Крепость промерзших пород соответствует крепости полускальных! пород. По данным практики, карьерные мехлопаты с ковшом вместимостью 4м 3 могут разрабатывать без предварительного рыхления слой мерзлой породы мощностью 0,5-0,6м. Бульдозерами, скреперами и цепными многоковшовыми экскаваторами в большинстве случаев невозможно или нерационально разрабатывать мерзлые породы без предварительного рыхления. Для предохранения пород от промерзания применяются вспышка, рыхление, боронование и утепление (теплоизоляционными материалами поверхностного слоя, создается снеговой или искусственный воздушный покров, устраиваются специальные навесы и тепляки). Вспашка, рыхление и боронование значительно уменьшают теплопроводность поверхностного слоя пород благодаря образованию в нем пустот, заполненных воздухом. Вспашка и рыхление, производятся специальными плугами и разрыхлителями на глубину 40-50 см, а боронование – на глубину до 20 см. Снегозадержание осуществляется путем образование снежных валов или установки снегозадерживающих щитов. В качестве теплоизоляционных материалов для предохранения поверхностного слоя от промерзания используются мох, опилки, минеральная вата. Устройство навесов и тепляков практикуют на карьерах по добыче глин и керамических заводов.

Оттаивание пород осуществляется паром, водой, глубинным или поверхностным электрообогревом, поверхностным пожогом и др. При глубинном электрообогреве электроды размещаются в шампурах, пробуренных на глубину промерзания на расстоянии 0,5-0,7 м друг от друга. Электрическая цепь замыкается по талой породе и ее оттаивание осуществляется снизу вверх. Расход электроэнергии на оттаивание 1 м 3 породы составляет 8-10 кВтч. При поверхностном электрообогреве электроды в виде полс или металлических сеток располагаются на поверхности оттаиваемого участка. Питание осуществляется от высококачественного генератора.

При оттаивании паром применяются стальные трубы внутренним диаметром 19-22 мм и длиной 1,5-3 м, которые помещаются в шпуры (расстояние между шпурами 2-2,5м) или забиваются в породу по мере ее оттаивания. Продолжительность оттаивания 4-6 ч при расходе пара 24-27 кг на оттаивание 1м 3 породы. Аналогично осуществляется оттаивание холодной и горячей водой. Оттаивание водой и паром (гидрооттаивантие и пароотаивание) широко применяется при разработке многолетнемерзлых пород.

Сущность оттаивания поверхностным пожогом заключается в сжигании слоя угля, торфа или дров на поверхности мерзлых пород. Примерный расход топлива на оттаивание 1м породы составляет 30-60 кг угля, 120-140 кг торфа и 0,14-0,17 м дров. Поверхностный пожог используется при оттаивании небольших объемов глины.

Гидравлические способы подготовки пород к выемке основаны на свойствах пород пропускать воду и растворы. При этом ослабление прочности пород при просачивании воды проявляется в снижении сил сцепления отдельных частиц и вымывании скрепляющего их цемента. Гидравлическое разупрочнение используется при разработке плотных глин способом гидромеханизации.

Механическое рыхление пород, осуществляется специальными рыхлителями (см. раздел 2.13).

Сущность взрывного рыхления состоит в отделении пород от массива и дроблении их до заданной крупности. Взрывное рыхление нашло широкое применение при подготовке полускальных пород к выемке. Оно является практически единственным способом при подготовке скальных пород к выемке на карьерах.

Глава 5 ВЫЕОЧНО-ПОГРУЗОЧНЫЕ РАБОТЫ

Общие сведения

Выемочно-погрузочные работы заключаются в выемке горной массы из забоя и погрузке ее в средства транспорта или перемещении в отвал. В качестве выемочно-погрузочного оборудования на карьерах используются экскавационные машины цикличного и непрерывного действия (рис. 5.1.). В машинах цикличного действия (одноковшовые экскаваторы, погрузчики, колесные скреперы, бульдозеры и др.) рабочий орган состоит только из одного ковша или режущего элемента(лемех бульдозер), периодически выполняющего функции выемки и перемещения горной массы. В машинах непрерывного действия (многоковшовые цепные и роторные экскаваторы и др.) ковши (черпаки) перемещаются по замкнутой траектории и создают непрерывный поток груза. Забой представляет собой торец, откос или площадку уступа. По структуре пород забои могут быть однородными (пористыми) и разнородными (сложными). В однородных забоях горные породы имеют одинаковые свойства, а в разнородных – различные (вскрышные породы с различными свойствами, вскрышные породы и полезное ископаемое, полезное ископаемое разных сортов). Разработка простых забоев осуществляется валовым (сплошным) способом. В сложных забоях выемка полезного ископаемого и вскрыши или полезное ископаемого различных сортов осуществляется раздельно (селективно).

В зависимости от взаимного расположения забоя и горизонта установки выемочно-погрузочной машины различают выемку верхним, нижним и смешанным (верхним и нижним) черпанием. Аналогично различают и погрузку нижнюю, верхнюю и смешанную (рис.5.2.).

Рисунок 5.1 — схемы выемочно-погрузочных машин:

а- прямая мехлопата; б – обратная мехлопата; в – драглайн; г- грейфер; д – цепной многоковшовый экскаватор; е – роторный экскаватор; ж – колесный скрепер; з – бульдозер; и – шнекоуборочная машина; к – погрузчик.

Рисунок 5.2 — Схемы работы экскаватора:

а – с верхнем черпанием и нижней погрузкой; б – с верхним черпанием и верхней погрузкой; в – с верхнем и нижним черпанием и верхней и нижней погрузкой.

Техническая возможность и экономическая целесообразность использования на карьерах различного выемочно-погрузочного оборудования зависит от крепости пород, условий залегания полезного ископаемого, требуемой производительности одной машины и карьера в целом, виды механизации смежных процессов (подготовка пород к выемке и транспортирование горной массы), климатических условий, способа выемки (валовой или селективной) и о других факторов.

Источник

Подготовка горных пород к выемке

Подготовка горных пород к выемке производится в целях обеспечения безопасности горных работ, необходимого качества добываемого сырья, технической возможности и наилучших ус­ловий применения средств механизации последующих процес­сов. Подготовка включает: обеспечение устойчивости откосов уступов; осушение горных пород, подлежащих извлечению в данный период разработки; разупрочнение и изменение их агрегатного состояния; разрушение (разрыхление) породного массива и другие виды воздействия на горные породы для об­легчения их выемки.

В карьерах для разрушения полускальных и скальных пород широко применяется взрывание. Практически оно является единственным способом подготовки скальных пород к выемке. От организации и качества взрывных работ в значительной сте­пени зависят производительность всего карьерного оборудова­ния и затраты на горные работы.

Взрывные работы должны обеспечивать: требуемую степень дробления горных пород для последую­щих технологических процессов добычи и переработки; требуемые качество и сортность взорванного полезного ис­копаемого, возможность безопас­ного бурения и заряжания последующих скважин; проектные размеры и форму развала взорванных пород, удобные для выемочно-погрузочных работ; допустимое по нормам сейсмическое воздействие взрыва и максимальную сохранность окружающих сооружений и пород­ного массива за конечными контурами карьера; достаточный объем взорванных пород для бесперебойной и высокопроизводительной выемки и погрузки; высокую безопасность, экономичность и производительность горных работ.

Выполнение перечисленных технических требований к взры­вам обеспечивается правильным выбором метода, параметров, порядка взрывания и организации взрывных работ, т. е. рацио­нальной технологией взрывных работ, которая должна быть тесно увязана со всеми работами в карьере. Для этого необхо­димы составление проектов ведения буровых и взрывных ра­бот, правильное заряжание скважин, применение требуемых ус­ловиями ВВ и др.

Принимается буровзрывной способ. Вертикальные скважинные заряды.

1.1 Диаметр взрывной скважины и выбор бурового станка:

где h — высота уступа, м, q — удельный расход ВВ, ; D — плотность заряжания, .

Выбираем диаметр d=320мм. По требуемому диаметру скважины, коэффициенту крепости породы и требуемой глубине бурения выбираем станок шарошечного бурения СБШ-320-36

Источник

Часть первая. Характеристика способов подготовки горных пород к выемке

ТЕХНОЛОГИЯ И МЕХАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАЗРАБОТОК

ПОДГОТОВКА ГОРНЫХ ПОРОД К ВЫЕМКЕ

Характеристика способов подготовки горных пород к выемке

В зависимости от вида, состояния и свойств пород, а также мощности предприятия, уровня технической оснащенности и требований к качеству сырья подготовка горных пород к выемке может осуществляться следующими способами: механическим (исполнительными органами торных машин), взрывом, гидравлическим (нагнетание, насыщение водой, растворение), физическим (электромагнитным и термическим), химическим и комбинированными.

Предохранение пород от промерзания применяется на открытых горных разработках в районах с суровыми климатическими условиями. Выбор способа предохранения зависит в первую очередь от глубины промерзания пород.

Для предохранения пород от промерзания используют вспашку, глубокое рыхление и боронование поверхности слоя, разрабатываемого зимой, создают над ним снеговой или искусственные ледо-воздушный либо ледяной покров, утепляют поверхность теплоизоляционными материалами, устраивают специальные покрытия и тепляки.

Оттаивание мерзлых пород производится электрообогревом, поверхностным поджогом, горючими газами, паром, речной водой, сжиганием

Механическое рыхление горных пород

Специальные прицепные или навесные рыхлители применяют для предварительного механического рыхления горных пород на глубину до 0,4 – 0,5 м (прицепные) и до 1,5 – 2,0 м (навесные). Механическое рыхление наиболее эффективно для подготовки мало-, средне- и сильнотрещиноватых полускальных (однозубые рыхлители) и плотных (многозубые рыхлители) пород.

К достоинствам механического рыхления горных пород относятся:

а) облегчение раздельной выемки маломощных горизонтальных пластов;

б) эффективное регулирование кусковатости горной массы;

в) уменьшение потерь и разубоживания полезного ископаемого из-за отсутствия развала и перемещения пород;

г) минимальное переизмельчение и разупрочнение горных по-

род, что особенно важно при выемке строительных горных пород;

д) безопасность работ;

е) эффективное применение при разработке мерзлых пород и на вспомогательных работах (проведение дренажных канав, выкорчевывание пней, рыхление недомыва и т. д.).

На открытых горных разработках в наиболее успешно применяют навесные рыхлители тяжелого типа Д-652А на базе трактора ДЭТ-250.

Источник

Механические способы подготовки горных пород к выемке

Большинство современных выемочно-погрузочных машин не развивают усилий, достаточных для отделения от массива плотных, мерзлых, скальных и полускальных пород. Поэтому одно из направлений научно-технического прогресса в горной промышленности СССР было связано с созданием активных рабочих органов экскаваторов. Исследования в этом направлении успешно вел и продолжает вести Институт горного дела СО РАН.

Отличительная особенность такого рабочего оборудования – ковш, в передней стенке которого смонтированы пневмо- и гидро- молоты, приводящие в действие ударные зубья. При работе на лезвии ударного зуба развивается усилие до 3500–4000 кН., что позволяет успешно разрабатывать породы с пределом прочности на одноосное сжатие до 60–80 МПа без предварительного разупрочнения.

Достоинства экскаваторов с ковшами активного действия (по данным А.Р. Маттиса):

— обеспечение сравнительно низкой удельной энергоемкости процесса экскавации благодаря меньшей степени дробления породы, чем при использовании экскавационных органов статического действия;

— траектория движения ковша обеспечивает раздельную отработку контактных зон с минимальной величиной зоны перемешивания, что снижает величину качественных и количественных потерь при отработке залежей сложного строения;

— экскаватор эффективно работает при длине фронта 30–40м.;

— внедрение таких экскаваторов не требует изменения высоты уступа, а ширина рабочих площадок уменьшается, так как отсутствует развал предварительно разрушенных (взорванных) пород;

— экскаваторы с ковшами активного действия сравнительно просты в эксплуатации, обслуживание и ремонт их не требует особой подготовки технического персонала и наличия специализированной ремонтной базы;

— данные машины создаются в основном из узлов и комплектующих изделий, изготавливаемых на отечественных заводах, вследствие чего их стоимость в 5–6 раз ниже стоимости машин, поставляемых из стран дальнего зарубежья.

Первые образцы экскаваторов ЭКГ-5В успешно работают на карьерах с плотностью пород 2,2–2,7 т/м 3 и коэффициентом крепости 4–16 по шкале М.М. Протодьяконова. Раньше на этих карьерах доля затрат на буро-взрывные работы составляла до 66 %. Между тем производительность таких экскаваторов составляет 0,55–0,60 от номинальной у экскаваторов с ковшами статического действия. Основная причина: высокая доля энергетических затрат на обрушение и разрушение породы в забое (от 12 до 48 %).

Для карьеров, использующих на транспортировании полезного ископаемого и вскрыши автосамосвалы грузоподъемностью 80–120 т. требуется экскаватор с большей вместимостью ковша, поэтому ОАО «Уралмашзавод» сконструирован экскаватор ЭКГ-12В, который должен стать базовой моделью.

Ковшами активного действия наиболее успешно разрабатывают грунты, обладающие повышенной хрупкостью, слоистостью и трещиноватостью. Себестоимость вскрыши в этом случае в 1,5–2 раза ниже, чем при взрывных работах. Существенно сокращаются и технологические простои машин, вследствие совмещения во времени подготовки к выемке и выемочно-погрузочных работ.

Исключение комплекса буровзрывных работ из технологического процесса кроме повышения безопасности открытой разработки, позволяет в 3–5 раз уменьшить размеры санитарно-защитной зоны, пересмотреть границы действующих карьеров там, где насыщенность инженерными коммуникациями, близость населенных пунктов затрудняет или не позволяет использовать взрывные технологии. При этом кроме снижения экологической нагрузки на природную среду возможно снижение себестоимости добываемого минерального сырья на 18–20 %.

Для послойного разрушения мерзлоты и пород с коэффициентом крепости по шкале М. М. Протодьяконова до 8 нашли широкое применение навесные рыхлители тяжелого типа на тракторах мощностью более 184 кВт, оборудованных гидравлической системой изменения глубины рыхления. Рабочим органом рыхлителя является зуб, снабженный износостойким наконечником. Для рыхления полускальных и трещиноватых скальных пород используют однозубые рыхлители. При опускании рыхлителя в процессе движения трактора происходит заглубление зуба, а при последующем его перемещении – послойное рыхление (рис. 3.1). Величина заглубления зависит от физико-механических свойств пород и мощности базового тягача, достигая 1,2 м в легкорыхлимых породах с f = l–1,5. Разрушение породы идет путем сжатия и сдвига – перед лобовой гранью зуба, отрыва и сдвига в боковых расширениях прорези и среза – у боковых ребер зуба. Затупленная режущая кромка или изношенный наконечник производят смятие породы [40].

Рис. 3.1. Сечение борозд при параллельных проходах рыхлителя в монолитных (а) и трещиноватых (б) породах

При рыхлении монолитного массива в нижней части борозды образуется щель, ширина которой соответствует ширине наконечника, а глубина составляет 15–20 % от величины заглубления зуба (рис. 3.1, а). Угол наклона боковых стенок изменяется от 30° до 80°, возрастая по мере повышения прочности пород. В трещиноватом массиве разрушение происходит по плоскостям ослабления его трещинами с интенсивным разрушением стенок по всей глубине борозды (рис. 3.1, б).

В настоящее время наиболее полные структурные ряды базовых моделей гусеничных бульдозеров – рыхлителей зарубежного производства созданы и производятся компаниями Komatsu, Caterpillar, Dressta, Liebherr.

Компании – лидеры Komatsu и Caterpillar выпускают бульдозеры – рыхлители, охватывающие диапазоны мощностей от 29-52 кВт до 634-784 кВт, равномерно распределенных по количеству моделей между легкой, средней и тяжелой категориями. Типоразмерные ряды компаний Dressta и Liebherr смещены в зону бульдозеров легкой и средней категории.

На российских горнодобывающих предприятиях находят применение в основном бульдозеры средней и тяжелой категории. Ведущим отечественным производителем карьерных бульдозеров – рыхлителей является ОАО «Промтрактор» (г. Челябинск), все модели которого прошли приемочные испытания на карьерах Урала, Сибири и Дальнего Востока. По техническим характеристикам и производительности они практически равноценны зарубежным аналогам. Однако, по данным В.Д. Ковригина, в реальных производственных условиях зарубежные бульдозеры превосходят отечественные аналоги по годовой наработке (мотор.-ч) и среднегодовой эксплуатационной производительности на 15 % и на 30–35 % соответственно. Это объясняется более высоким уровнем безотказности и коэффициентом технического использования.

Расстояние между двумя смежными проходами рыхлителя С выбирают из условия обеспечения требуемой кусковатости и глубины разрушения массива. Обычно С = 1,1–1,6 м. Так как глубина эффективного рыхления h_э = (0,5÷0,7) h₃, в нижней части борозды остаются целики. Их разрушают за счет дополнительных перекрестных проходов, расстояние между которыми С’ = (1,2÷1,5)·С.

Производительность рыхлителей в плотных породах достигает 1000–1500 м 3 /ч при длине параллельных ходов 100–300 м.

В комплексе с рыхлителями работают бульдозеры, скреперы и одноковшовые погрузчики, осуществляющие выемку разрыхленной горной массы.

Механическое рыхление позволяет облегчить разработку маломощных горизонтальных и наклонных (до 20°) пластов, повысить ее безопасность и эффективность (себестоимость рыхления в 2–5 раз меньше, чем при использовании энергии взрыва), обеспечить регулирование кусковатости горной массы, минимальное переизмельчение и перемешивание пород, снижение потерь и разубоживания. Рыхлители можно использовать на вспомогательных работах (проведение дренажных канав, корчевание пней и др.), для разрушения мерзлых пород. Их существенные недостатки – малая мощность разрыхленного слоя и большой расход жидкого топлива.

Для повышения глубины рыхления в 1,5–2,0 раза ведут активизацию рабочих органов путем приложения различного рода импульсных нагрузок. Наиболее перспективен вариант статико-ударного рыхлителя на базе трактора ДЭТ-250 с двумя гидропневмомолотами СП-71 (энергия удара 4–3 КДж), устанавливаемыми за качающимся зубом. Он может обеспечить производительность до 600 м 3 /ч на сезонномерзлых и до 400 м 3 /ч на вечномерзлых грунтах [40].

Подготовку к выемке на месторождениях облицовочного камня осуществляют различными механическими способами, обеспечивающими сохранность физико-механических свойств и декоративных качеств продукции, а также определенных размеров и формы камня. Область применения конкретного способа ограничена интенсивностью распределения трещин, прочностными свойствами пород (табл. 3.2). В ряде случаев возникает необходимость предварительного создания в породах цилиндрических полостей – шпуров, глубиной до 5 м и диаметром до 75 мм.

Буроклиновой способ чаще всего предусматривает размещение клиньев с углом заострения 10–12,5° и длиной 120–250 мм в шпурах, предварительно пробуренных по линии раскола (табл. 3.3).

Таблица 3.2. Способы отделения облицовочного камня от массива

Наименование способа и его разновидности	Условия применения
Буровой	Уникальные по размерам и ценности монолиты из труднораскалываемых пород группы гранита
Буроклиновой:
размещение клиньев в трещинах	Гранитные породы с ясно выраженными горизонтальными трещинами отдельности
размещение клиньев в гнездах	Породы группы гранитов, обладающие хорошей способностью раскалываться по сравнительно ровным плоскостям, высота монолита не более 1,0 м
размещение клиньев (гидроклиньев) в шпурах	Любые породы, но в зависимости от их способности раскалываться изменяют глубину шпуров и расстояние между ними
размещение в шпурах невзрывчатых разрушающих средств типа НРС-1	То же, но предпочтительно в монолитных породах

Продолжение табл. 3.2

Камнерезными машинами:
с кольцевой фрезой	Мраморы с пределом прочности на одноосное сжатие σсж ≤180 МПа и небольшим коэффициентом интенсивности трещин
с тонким баром	Мраморы с пределом прочности на одноосное сжатие σсж ≤90 МПа. Монолитные породы с углом падения слоев не более 15°
с канатной пилой со свободным абразивом или оснащенной алмазными резцами	Мощные месторождения мрамора с гористым рельефом в любых климатических зонах. Различная интенсивность трещин. В зависимости от прочности пород и наличия твердых включений можно применять различные виды порошковых абразивных материалов (кварцевый лесок, карборунд, карбид кремния, их смеси)
с алмазными отрезными кругами	Любые монолитные породы. Отделение камня только в вертикальной плоскости при высоте блоков не более 1,40 м. Районы с мягким климатом и возможностью снабжения водой до 12 м 3 /ч на одну работающую машину
с ударно-врубовым органом (ченнелеры)	Твердые монолитные породы, карьеры небольшой мощности
с термоинструментом	Породы группы гранитов, поддающиеся термическому разрушению (содержание кварца не менее 15%), с малой интенсивностью трещин
Комбинированный:
сочетание различных типов камнерезных машин с буроклиновым способом	Крутопадающие месторождения мрамора большой трещиноватости, в которых камнерезные машины выполняют один – два пропила вместо трех
сочетание камнерезных машин с алмазными отрезными кругами и ударно-врубовым органом с буроклиновым способом	Крутопадающие месторождения гранитных пород большой трещиноватости, в которых камнерезные машины выполняют один – два пропила вместо трех
сочетание машин с термоинструментом с буроклидовым способом	В условиях, не позволяющих полностью применять терморезание

Наибольший эффект обеспечивают сложные клинья со щечками, создающие хорошую направленность раскола (рис. 3.2, а).

Несмотря на простоту, мобильность и возможность получения блоков любых размеров из пород любой прочности, для этого способа характерны: использование ручного труда; низкая производительность (2–3 м 3 /ч по отколу); высокая себестоимость камня и трудоемкость работ.

Таблица 3.3. Параметры буроклиновых работ (по А. М. Орлову), мм

Наименование	Высота монолита, м
до 1	более 1
Глубина шпуров	70–90	равна высоте монолита
Расстояние между шпурами	150–200	150–200
Диаметр шпура:
простые клинья	20–25	25–30
сложные клинья	до 32	26–32

Примечание. При отделении камня высотой более 1000 мм и раскалывании косослойного камня шпуры бурят насквозь.

Рис. 3.2. Клин для раскалывания камня (а) и вспомогательные щечки для расширения трещин отрыва (б): 1 – цилиндрическая часть; 2 – коническая часть; 3 – закраины; 4 – щечки; 5 – лыски

Значительно облегчают условия труда рабочих гидроклиновые установки, используемые для отделения камня высотой не более 1,5 м. Сначала в намечаемой плоскости раскола пробуривают шпуры под гидроклинья, расстояние между которыми в 1,5–2 раза больше, чем при буроклиновом способе, и зависит от диаметра шпуров, прочности, трещиноватости пород и распорного усилия, создаваемого гидроклином. Глубина шпуров равна высоте отделяемого камня. Направленный откол обеспечивают за счет синхронной работы нескольких гидроклиньев. Так как развод щек гидроклина невелик, для расширения первоначальной трещины раскола в шпур вводят вспомогательные щечки (рис. 3.2, б). Эту операцию повторяют несколько раз, последовательно используя более толстые щечки.

При употреблении невзрывчатых разрушающих средств (НРС) также необходимо предварительно пробурить шпуры по линии раскола, ориентированной по слоистости. Глубина их составляет 0,9 от высоты или ширины отделяемого камня, а расстояние между шпурами зависит от его параметров, прочностных свойств и диаметра шпуров. Порошок НРС смешивают с 30–32 % воды (от массы НРС) и полученную смесь заливают во все шпуры. В результате взаимодействия НРС с водой происходит увеличение объема смеси, и развитие давления на стенки шпура до 30 МПа за 6–12 ч при температуре разрушаемой породы более 5°С. При этом в массиве возникает трещина откола, по которой бурят шпуры и размещают гидроклинья для отодвигания отделенного объема камня.

Расчетный удельный расход НРС (кг/м 3 ) для отделения двух граней камня можно найти [21] по формуле:

где А – ширина отделяемого камня, м; L_ш – глубина шпура, м; р – вместимость шпура, кг/м; а_ш – расстояние между шпурами, м; Н – высота отделяемого камня, м.

При расколе по одной грани камня для расчета q_низ числителя формулы (3.1) исключают А. На основании промышленных экспериментов удельный расход НРС при отколе блоков гранита составил 5 кг/м 3 , мрамора – 3,5 кг/м 3 .

Для успешного применения НРС необходимо механизировать зарядку, особенно горизонтальных шпуров, и обеспечить круглогодичное использование вещества в любых климатических зонах.

Камнерезные машины с кольцевыми фрезами имеют оригинальный режущий орган, сконструированный А.М. Столяровым (рис. 3.3) [21].

Наиболее распространены машины СМР-028 и СМР-029 с фрезами диаметром 1380 мм. Максимальная глубина вруба составляет 0,7–0,75 от диаметра фрезы. Толщина вруба 36–40 мм.

Машина СМР-028 оборудована двумя фрезами и предназначена для резки мрамора с пределом прочности на одноосное сжатие до 180 МПа. Она может осуществлять горизонтальные и вертикальные пропилы. Размеры вырезаемых блоков имеют сечение 1,0×1,0 м 2 , длина же может быть любой, от одного метра и более. Перемещение машин с уступа на уступ осуществляют по специальным салазкам или кранами большой грузоподъемности.

Машина СМР-029 оборудована одной фрезой, которую можно устанавливать для создания горизонтального и реже – вертикального пропилов. Опыт эксплуатации СМР-029 показал, что чаще всего ее используют для подрезки выветрелых пород в горизонтальной плоскости. Техническая производительность машин с кольцевыми фрезами зависит от прочности пород, изменяясь от 14 м 2 /см в породах с σ_сж = 40–60 МПа до 9 м 2 в породах, у которых σ_с = 100–120 МПа.

В камнерезных машинах с тонким баром в качестве режущего органа используется цепь, армированная твердосплавными резцами. Она перемещается по направляющим бара, который может вращаться вокруг своей оси. Наибольшее распространение получили универсальные однобаровые машины (табл. 3.4).

Таблица 3.4. Основные технические данные баровых машин (по Ю. И. Сычеву)

Показатели	Модель машины, страна
КМХ-2 (Болгария)	ST-VH (Германия)	ST-320 (Германия)	HR–70VK (Франция)	SE-FAMA (Франция)
Глубина вруба, мм
Ширина вруба, мм
Установленная мощность, кВт	42,2	25.2	39,2	ИД
Масса машины, т	4,9	2,6	4,5	—	0,75
Эксплуатационная производительность на белом мраморе, м 2 /см

Они перемещаются вдоль забоя по рельсовому пути. Движение перпендикулярно забою осуществляется за счет переукладки рельсового пути консольным краном. Вначале нарезают поперечные пропилы, а затем продольные. Подрезкой в горизонтальной плоскости отделяют камень от массива.

Преимущество баровых машин по сравнению с другими видами камнерезных машин – повышенный коэффициент использования длины рабочего инструмента (до 85%) при относительно небольшой его толщине. Им можно выполнять глубокие пропилы и тем самым добывать блоки больших размеров при невысоких потерях сырья.

Камнерезные машины с алмазными отрезными кругами оснащены алмазными дисками толщиной 9–13 мм и диаметром от 2,5 до 3,5 м. Мощность привода 75–100 кВт. Работоспособность диска примерно 5000 м 2 вруба. Расход воды 200 л/мин, поэтому машина должна быть подключена к водопроводу. Производительность её от 5 до 8 м 2 /ч. Глубина пропила от 1,0 до 1,4 м. Добыча блоков включает проходку вертикальных продольных и поперечных резов. В дальнейшем их отделяют от подошвы с помощью горизонтального резания или буроклиновой отбойкой.

Ударно-врубовые машины состоят из стальной рамы, установленной на самоходном шасси, по которой перемещается каретка, несущая пневматический бурильный молоток без поворотного устройства. Сплошную щель в твердых породах создают при непрерывном перемещении машины вдоль намечаемой плоскости отделения монолита от массива с погружением ударного инструмента при каждом проходе на заданную глубину. Глубина щели, создаваемой долотчатыми лезвиями, составляет от 1,5 до 3,6 (реже до 6) м, а ширина – 60 мм. При выполнении глубокого вруба комплект долот меняют несколько раз. Оконтуренный камень краном опрокидывают на подошву уступа, а затем разделывают на товарные блоки. Производительность ударно-врубовой машины составляет около 0,5 м 2 /ч в гранитах с низким содержанием кварца и до 1,0 м 2 /ч в цветных мраморах. К достоинству машин этого типа следует отнести незначительную зависимость их производительности от прочности камня, к недостаткам – высокую энергоемкость разрушения, возможное нарушение камня из-за большой энергии удара.

Камнерезные машины с термоинструментом применяют для добычи блоков гранита или других кварцсодержащих пород. Они оснащены тремя-пятью терморезаками для прорезания щелей в массиве. Их производительность составляет 0,5–0,8 м 2 /ч, иногда достигая 1–2 м 2 /ч. Прорезаемая щель имеет ширину от 7–10 до 16 см, а глубину – до 5 м. В качестве горючего для терморезаков применяют бензин, керосин или дизельное топливо. Окислителем служит воздух реже кислород. За один проход тележки щель углубляется до 5–10 см. Расстояние между смежными щелями составляет от 4 до 12м и зависит от трещиноватости и способности гранита раскалываться.

Как показали испытания, проведенные в США, если применять в качестве окислителя азотную кислоту (расход 2,5 т/ч), то производительность терморезаков увеличивается в 4–5 раз, достигая 6–9 м 2 /ч.

Камнерезные машины с канатным рабочим органом принято называть канатными пилами. В настоящее время используют две их модификации: со свободным абразивом и оснащенные алмазными резцами.

Канатные пилы со свободным абразивом осуществляют резание камня в результате перемещения смеси абразивного порошка с водой за счет поступательного движения трехжильного каната. Канат диаметром 3,5–6,0 мм соединен в кольцо, размещаясь в полиспасте между приводной и натяжной станциями (рис. 3.4). Общая его длина составляет 800–1000 м, иногда достигает 2000–3000 м. Скорость движения каната при резании 8–16 м/с, при выполнении вспомогательных операций (замене каната) – 1,5–2 м/с.

В качестве абразивного материала широко используют речной и обогащенный кварцевый песок (с содержанием кварцевых частиц не менее 95%, глинистых –1,5–2,0%) со средней крупностью частиц 0,2–0,5 мм и синтетические материалы: электрокорунд, карбид кремния. Из-за высокой стоимости последние чаще всего применяют в смеси с кварцевым песком.

С помощью узла подачи абразивного материала в пропиле поддерживают требуемое количество пульпы и соотношение в ней песка и воды. Оптимальная величина П:В = 1:2 при расходе пульпы 240–260 кг/ч. Эти параметры не зависят от режущих свойств абразива.

Производительность канатных пил достигает 3,5 м 2 /см при использовании кварцевого песка и 9 м 2 /см – карбида кремния.

Достоинства канатных пил: простота конструкции; незначительная (5–7 мм) ширина прорези; возможность отделения камня любых размеров; создание пропила под любым углом наклона к горизонту. Недостатки: сложность работы при низких температурах; значительные организационные простои.

Зимой воду нагревают до 70–80 °С, добавляют в нее поваренную соль и хлористый кальций. С понижением температуры концентрация последних в пульпе возрастает. Для создания комфортных условий труда в забоях устанавливают специальные тепляки. В них размещают и смесительные устройства.

Канатные пилы с алмазными резцами оснащены канатом с режущими элементами – втулками, на внешней стороне которых закреплены связывающим веществом кристаллы алмаза. Подаваемая в пропил вода служит для охлаждений резцов и выноса продуктов разрушения.

Одна модификация канатных пил этого типа оснащена только приводной станцией с гидродвигателем, смонтированной на тележке, которая с помощью лебедки передвигается по двум направлениям. Ее техническая характеристика: диаметр приводного шкива – 1200 мм, мощность двигателя – 18 кВт, ход подачи – 1000 мм, длина каната – 20–60 м, диаметр каната – 10 мм, расход воды – 15 л/мин, скорость резания – 20 м/с, производительность при распиловке белого мрамора – 3–5 м 2 /с. Бесконечный канат одной стороной кольца охватывает приводной шкив, а другой – разрезаемый камень. Плавное перемещение шкива, необходимое для создания требуемого давления каната, создает подающий гидроцилиндр. Такая канатная пила выполняет рез в любой плоскости.

Совместное применение различных технических средств для отделения камня от массива позволяет увеличить коэффициент выхода и объемы блоков, снизить трудоемкость, улучшить организацию и безопасность добычных работ.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник