2.2. Выпуск и доставка руды
а). Область применения способов выпуска и доставки руды
| Способы доставки, систематизированные по роду/виду энергии |
Область применения и технологический ресурс |
| 1. Гравитационный | Применяется при перемещении по вертикальным и наклонным восстающим выработкам блока, при различном состоянии очистного пространства и углах залегания более 550. Низкая себестоимость процесса. Большой износ стенок и крепи выработок |
| 2. Взрывной | Применяется повсеместно при массовой отбойке руды как –взрыводоставка. Способы исполнения в основном при скважинной однорядной отбойке. Дальность перемещения зависит от удельного расхода ВВ и угла наклона почвы выработки. Возможно некоторое регулирование дальности перемещения. Эффективен при пологом и наклонном залегании рудного тела. |
| 3. Механический | Применяется повсеместно при перемещении по горизонтальным и слабо наклонным выработкам. Способы исполнения различают по средствам перемещения, основанных на таких технических эффектах как: волочение, качение, виброэффект и др. Тенденция на создание и применение установок, комплексов, машин с дистанционным управлением и микропроцессорами |
| 4. Пневматический | Доставка струей сжатого воздуха. Как вспомогательный, при зачистке почвы выработки с целью снижения потерь руды. Трубный пневмотранспорт в капсулах- вагонах, эффективный при перемещении на большие расстояния. На доставке пока не применяет. |
| 5. Гидравлический | Доставка струей воды. Как вспомогательный, при зачистке почвы выработки с целью снижения потерь руды. При разработке россыпей гидромониторами разрушение и транспорт руды. Применяется трубный гидротранспорт угля в комплексе с гидроотбойкой. Имеет место подъем дробленого материала в эрлифтах. |
Технологический ресурс и область применения конструктивно-технологического исполнения
выпуска руды
| Технические решения по исполнению комплекса доставки руды |
Технологический ресурс и область применения
|
| 1. Состояние очистного пространства | |
| а – выпуск в открытом очистном пространстве б – выпуск под обрушенными породами в – выпуск под разделяющим перекрытием | Выпуск в открытом очистном пространстве проблематичен лишь при его ограниченной ширине. При выпуске под обрушенными породами имеют место потери и разубоживание руды от смешивания. Их значения регулируются за счет конструктивного и технологического исполнения. Разделяющие перекрытия предотвращают потери и разубоживание, но конструктивно сложные и дорогостоящие. В практике пока не применяются. |
| 2. Конструктивное исполнение (конструктивный вид) истока | |
| а – точечный (единичный, одиночный исток) б – линейный (совокупность линейно взаимосвязанных точечных истоков) в – площадной (совокупность по площади взаимосвязанных точечных истоков) |
|
| 3. Режим выпуска (количество одновременно участвующих в работе выпускных отверстий - истоков) | |
| а – точечный б – линейный в - площадной |
|
| 4. Состояние истока во времени и пространстве | |
| а – стационарный б - передвижной |
|
| 5. Характер истечения (выпуска) руды | |
| а – донный б – боковой (торцовый) |
|
| 6. Характер регулирования истечения руды из отверстия | |
| а – техническими средствами б – конструктивным исполнением «горнов» |
|
| 7. отсутствие/наличие боковых контактов с обрушенными породами | |
| а – отсутствуют контакты б – торцовый контакт в – торцовый и один/ два боковых | Боковые контакты отсутствуют лишь при первой разрезной заходке. |
| 8. Масштаб выпуска руды | |
| а – этажный (на всю высоту этажа) б – подэтажный (на высоту подэтажа) | Этажный выпуск эффективен с увеличением высоты этажа при площадном и линейном взаимодействии выпускных отверстий. Подэтажный выпуск эффективен при точечном торцовом истечении руды с оптимизированным соотношением высоты, ширины и толщины обрушенного слоя. |
Обратим внимание, что для перемещения самотеком на определенное расстояние по горизонтали нам потребуется поверхность (плоскость), наклоненная под углом не менее 50. А поверхность эта есть только у горна, на создание которого нужны затраты. Вывод: самотечная доставка все же требует затрат и затраты эти связаны если не с самим процессом перемещения, то с созданием выработок. При чем перемещение происходит как бы по гипотенузе прямоугольного треугольника. А мы знаем, что гипотенуза всегда длиннее катета, т. е. для перемещения руды в заданную точку потребуется выработка и ее длина будет почти в 1,5 раза длиннее, чем при механизированном перемещении тем или иным способом. Короче, при самотечной доставке нужны выработки и их суммарная протяженность может оказаться весьма значительной. При механизированной доставке протяженность выработок требуется значительно меньше, но требуются затраты на сам процесс горизонтального перемещения и тоже не малые (к тому же, разные при разных способах и средствах перемещения).
Самотечная доставка непосредственно по очистному пространству возможна только при крутом залегании рудных тел и называется выпуском, поскольку она подходит под процесс, который во всех случаях называется выпуском (выпуск воды, выпуск зерна из силоса, выпуск сыпучих строительных материалов и т. д.). Попробуем систематизировать возможные варианты технологии выпуска, воспользовавшись систематизацией характерных признаков (см. табл. 3.8.).
В. Технологический ресурс и область применения комплекса доставки руды
| Технические решения по исполнению комплекса доставки руды |
Технологический ресурс и область применения |
| 1. Способ оформления горизонта подсечки | |
| а – совокупностью специализированных выработок в виде горизонта б – функция подсечки поручена: 1 - рудоприемным выработкам 2 – выработкам бурового горизонта |
|
| 2. Конструктивный вид рудоприемной части блока 2.1 – естественный массив (рудный, породный), 2.2 – искусственный массив (бетон и др.), 2.3 – горная крепь | |
| а – воронкообразное (в виде воронок) б – траншейное (в виде траншей) в – «плоское днище» (разновидность траншеи) |
|
| 3. Конструктивный тип выпускных выработок, в совокупности формирующих горизонт выпуска | |
| а – дучка, малая наклонная выработка б – выпускное окно, малая горизонтальная выработка в – торец доставочной выработки г – выпускные щели |
|
| 4. Характер взаимосвязи горизонтов выпуска, доставки и погрузки | |
| а – в виде отдельных специализированных горизонтов выпуска, доставки и погрузки, б – с совмещенным горизонтом выпуска и доставки в – с совмещением горизонта доставки и погрузки г. - с совмещением всех трех горизонтов |
|
| 5. Расположение выпускных выработок относительно доставочных | |
| а – боковое одностороннее ;б – двустороннее парное расположение, в – двустороннее шахматное г - торцовое расположение |
|
| 6. Конструктивно-технологическое исполнение горизонта доставки (в зависимости от способа) | |
| в виде горизонта: а – самотечной доставки б – скреперной доставки в – конвейерной доставки (питателями) г машинной доставки |
|
| 7. Конструктивно технологическое исполнение горизонта погрузки в средства откатки: 7.1. люковая погрузка, 7.2. питателями,7.3. машинная, 7.4. скреперная через полок,7.5. разгрузка в рудоспуск | |
| с расположением выработок погрузки относительно выработок откатки: а – с боковым односторонним б – с боковым двусторонним парным в – с боковым двусторонним парным г – с торцовым |
|
| 8. Тип доставочной выработки | |
| а – штрек (рудный, полевой), б – орт |
|
| 9. Тип погрузочно-откаточной выработки | |
| а – штрек (рудный, полевой), б - орт |
|
Видовое понятие комплекса доставки. Структурные элементы комплекса доставки: очистное пространство, рудоприемная часть, выпускные выработки, горизонт доставки с различными средствами механизации, горизонт погрузки с различными средствами механизации. Варианты конструктивного исполнения структурных элементов.
Структурный синтез комплекса доставки. Индивидуализация способа доставки - конструктивный вид. Принципы формирования конструктивного вида. Интеграция и дифференциация элементов - условие развития и совершенствования доставки. Разделение выполнения функций во времени и пространстве. Примеры сильных (идеальных) конструкторских решений.
Под технологическим комплексом выпуска и доставки будем понимать совокупность подготовительно-нарезных и очистных выработок в системной увязке с используемыми средствами функционального назначения. Он также, как комплекс отбойки, имеет как единичное конструктивное исполнение (в каждом конкретном случае), так и видовое, отражающее все многообразие при наличии общих признаков. Структурная систематизация комплекса выпуска и доставки представлена в табл. 3.9.
Предлагаемая систематизация позволяет давать подробную характеристику конструктивно-технологического исполнения всех применяемых в настоящее время комплексов, организовать поиск их наиболее сильных вариантов применительно к конкретной горно-геологической и горнотехнической ситуации.
Г. Развитие и перспективы совершенствования комплекса доставки
Мы уже отмечали двуединую и противоречивую основу горной технологии (горн + технические средства). На примере комплекса доставки их взаимодействие можно красноречиво подтвердить.
Для этого весь комплекс доставки разделим на две части: 1 – доставка по очистному пространству и 2 – доставка по остальным выработка блока до погрузочного пункта в транспортные сосуды. При крутом залегании рудных тел первоначально повсеместно применялась самотечная доставка. Этот конструктивно–технологический комплекс получил название грохотной схемы, т. к. при отбойке самообрушением имел место большой выход негабаритов и для их дробления вручную создавали специальный горизонт (грохотной). Производительность труда на доставке была небольшая из-за негабаритов. Сам процесс перемещения под действием собственного веса руды весьма хорош, поскольку не требуются дополнительные затраты энергии. Единственно существенный недостаток – это большой объем подготовительно-нарезных выработок. Его можно устранить (в меру возможности) только при механическом перемещении по горизонтали, используя определенные технические средства. Этот комплекс можно кратко назвать – технической схемой. В чистом виде он просматривается при отработке горизонтальных рудных тел. Его совершенствование началось с применения скреперных установок. При всех инженерных «ухищрениях» при скреперной доставке почти неустраним весьма существенный недостаток – большие затраты энергии на перемещение руды волочением из-за трения руды о руду в дробленом состоянии. Стремление устранить этот недостаток и определило весь дальнейший ход совершенствования механической схемы: применение колеса, использование эффекта от вибрации. В итоге все более утверждается взаимодействие выделенных двух схем с получением синергетического эффекта – получили распространение комбинированные схемы широким применением самотечной доставки по очистному пространству и специализированным выработкам – рудоспускам, при перемещении руды по доставочным горизонтам при помощи самоходного оборудования и конвейеров с вибрационным эффектом.