Движение транспорта в околоствольном дворе. Механизация и автоматизация подземных работ.

На гор. 1190 м оборудован кольцевой околоствольный двор с двумя опрокидами для полезного ископаемого и одним для пустых пород. Движение транспорта осуществляется по следующей схеме: из главного квершлага гружёный состав с полезным ископаемым попадает в камеру рудных опрокидов, где разгрузившись по обгонной выработке опять выезжает на главный квершлаг. Разгрузка составов пустой породы осуществляется по тупиковой схеме.

Механизация подземных горных работ. Для оснащения всех производственных процессов приняты лучшие машины и механизмы, находящиеся в стадии серийного производства, а также прошедшие промышленные испытания и подготовленные к серийному производству. В ряде случаев принимается несколько типов машин одного назначения, имея в виду, что в процессе эксплуатации будут выявлены и приняты лучшие из них в применении к конкретным условиям.

Для проходки горизонтальных горнокапитальных и подготовительных горных выработок используется комплекс, включающий буровые каретки типа УБШ-207 (СБКНС-2С); УБШ-221, погрузочную машину ППН-3 и вагонетки с глухим кузовом типа ВГ-4,5. Для проходки вертикальных подготовительных горных выработок используется комплекс КПВ (или КПН), погрузочная машина ППН-3 и вагонетки с глухим кузовом типа ВГ-4,5.

Для проходки нарезных выработок используются перфораторы типа ПП-50В (для горизонтальных); ПТ-48 (для вертикальных) и скреперные лебёдки типа 17ЛС-2С; 30ЛС-2С.

Для бурения скважин применяется станок НКР-100М или БУ-100, для бурения штанговых шпуров принята установка ЛК-70 в редких случаях перфоратор ПТ-48.

Доставка обрушенной руды производится с помощью скреперных лебёдок типа 30ЛС-2С; 55ЛС-2С или с помощью виброустановки ВДПУ-4ТМ.

Откатка горной массы производится контактными электровозами типа К14У-750 в глухих вагонетках типа ВГ-4,5.

Автоматизация подземных объектов. Для автоматизации водоотливных установок применяется унифицированная аппаратура, выпускаемая Конотопским заводом. Комплект аппаратуры автоматизации водоотливных установок обеспечивает:

§ пуск и остановку насосов в зависимости от уровня воды в водосборнике;

§ отключение рабочего насоса при резком снижении его производительности и перегреве подшипников;

§ включение резервного насоса при выходе из строя любого из насосов и при появлении аварийного уровня в водосборнике;

§ аварийную сигнализацию при выходе из строя насоса или при аварийном уровне воды в водосборнике;

§ местное управление любым из насосов.

Автоматизация комплексов разгрузки руды в опрокидывателях. Для автоматизации разгрузки руды в опрокидывателях применяется аппаратура, которая поставляется заводом отдельно к механооборудованию опрокидывателей. Схема автоматизации разгрузки руды в опрокидывателях разработки НИГРИ. Аппаратура обеспечивает:

§ автоматическую разгрузку вагонеток в опрокидывателе;

§ автоматизированное управление электровозом в районе опрокидывателя;

§ сигнализацию работы опрокидывателя и электровоза;

§ местное управление опрокидывателей.

Автоматизация дозаторных устройств. Для автоматизации дозаторных устройств предусмотрена аппаратура, которая поставляется заводами комплектно с механооборудованием дозаторных устройств. Схема автоматизации дозаторных устройств разработана институтом «Гипрорудмаш». Аппаратура автоматизации обеспечивает:

§ автоматическую последовательную работу механизмов дозаторного устройства в зависимости от прихода скипа к месту загрузки (при заторможенной подъёмной машине). Дозирование осуществляется по весу в зависимости от давления в гидросистеме, управляющей затвором дозатора, на которую действует вес дозатора с рудой;

§ дистанционное сблокированное и местное несблокированное управление;

§ сигнализацию работы механизмов дозаторного устройства.

9. Подземный бункер гор. 1265 м ш. «Заря».

Разгрузочное устройство гор. 1190 м. На гор. 1190 м устроено два разгрузочных пункта, каждый из которых оборудован круговым опрокидывателем с пропуском электровоза типа ОКЭ 4,0-800-75 на две вагонетки ВГ-4,5.

Для автоматизации подачи и разгрузки вагонеток в комплексе с опрокидывателем установлены стопоры. Опрокидыватели оборудованы механизмами для очистки вагонеток.

Определяем производительность опрокидывателя:

- количество одновременно разгружаемой руды — Q =4,5×2=9 (м³);

- время на разгрузку вагонеток в опрокидывателе с учётом маневровых операций составляет 50 с («Нормы технологического проектирования горнодобывающих предприятий подземным способом», табл. 66).

- кроме того, по данным института ВНИПИрудмаш, на очистку вагонеток в среднем расходуется 12 с. Тогда общее время составит t =50+12=60 (с).

- принимая коэффициент неравномерности поступления руды к_н =1,25 и коэффициент ремонтных работ к_р =0,9 находим возможную часовую производительность опрокидывателя для руды с насыпным весом g=2,5 т/м³:

 

 

- потребная производительность одного опрокидывателя, согласно плановой годовой производительности шахты на 2006 г. (2,2 млн. т/год сырой руды):

 

 

На гор. 1190 м под одним из опрокидывателей установлены колосниковая решётка со щелью 200 мм и пневматический бутобой БП-2. Под вторым опрокидывателем предусмотрена передвижная загрузочная воронка с пневмоприводом, при помощи которого руда направляется на одно из отделений ёмкостной части бункера и перепускается на гор. 1265 м.

На гор. 1190 м к разгрузочному пункту примыкает камера перепускников, оборудованных питателями второго типа.

Разгрузочное устройство гор. 1265 м. На гор. 1265 м предусмотрены такие же два разгрузочных пункта, оборудованных опрокидывателями ОКЭ 4,0-800-75. Под одним из опрокидывателей установлены колосниковая решётка со щелью 200 мм и пневматический бутобой БП-2. На решётке происходит отсев измельчённой и дробление бутистой руды при помощи передвижной загрузочной воронки направляется в одно из отделений ёмкостной части бункера.

Под вторым опрокидывателем гор. 1265 м установлен пластинчатый питатель 2-15-30, подающий руду на колосниковую решётку и в дробилку ЩДП-9´12. Дроблённая на колосниковой решётке и в дробилке, а также отгрохоченная перед дробилкой, руда направляется передвижной загрузочной воронкой в соответствующее отделение ёмкостной части бункера.

Бункер имеет четыре отделения ёмкостной части, что даёт возможность аккумулировать и выдавать четыре сорта руды.

На гор. 1265 м к разгрузочным пунктам примыкают камеры перепускников, оборудованные пластинчатыми питателями. Пластинчатый питатель 2-15-30 по технической характеристике может принимать куски размером до 750 мм. Питатель оборудован 4-х скоростным приводом и может обеспечить производительность от 270 до 800 м³/час.

Питатель подаёт руду на колосниковую решётку, где мелкая руда отгрохачивается, а крупная фракция руды поступает в дробилку ЩДП 9´12.

Дозаторное устройство. Дозаторное устройство предназначено для автоматического дозирования и загрузки заданной дозы руды из ёмкостной части бункера в скипы. Подземный бункер шахты «Заря» имеет четыре отделения, примыкающие к дозаторному устройству. Каждое ёмкостное отделение имеет выпускную течку, через которую руда попадает на пластинчатый питатель 2-15-30. Защитный кожух питателя образует направляющие борта для потока руды. При ведении ремонтных работ наклонную течку от ёмкостной части отделяет секторный затвор с пневмоприводом.

Питатели поочерёдно осуществляют равномерную подачу руды на ленточный конвейер с шириной ленты 1400 мм, который производит наполнение весовых дозаторов грузоподъёмностью 50 т каждый. Наполнение дозаторов производится попеременно с помощью распределителя, представляющего собой направляющую течку с пневмоприводом, перекатывающуюся на роликоопорах по направляющей раме. Каждый дозатор своей пятой опирается на плунжер гидроцилиндра взвешивающего устройства и удерживается в вертикальном положении боковыми роликоопорами.

Из дозатора, оборудованного секторным затвором, приводимым в действие пневмоцилиндром, руда попадает в скип и выдаётся на поверхность.

Применение весовых дозаторов даёт возможность полностью автоматизировать работу дозаторного устройства, что обеспечивает равномерную загрузку подъёмных сосудов и облегчает автоматизацию всей подъёмной установки в целом.

Дозаторное устройство может работать в двух режимах:

§ с автоматическим управлением;

§ с местным управлением (опробование).

Принцип действия дозаторного устройства в автоматическом режиме заключается в следующем: при подходе скипа под загрузку со схемы автоматизации подъёмной машины подаётся импульс в схему дозаторного устройства на открывание секторного затвора дозатора. Этот импульс подаётся когда:

- верхний скип подошёл под разгрузку, а нижний под загрузку;

- подъёмная машина заторможена рабочим тормозом.

Секторный затвор открывается, руда загружается в скип. При высыпании руды и достижении нижнего предела давления масла в гидроцилиндре взвешивающего устройства контакты манометра разрывают цепь электромагнитного вентиля, затвор дозатора закрывается.

При закрытом положении затвора срабатывает конечный выключатель и подаёт сигнал в схему управления подъёмной машины на отправку гружёного скипа. Одновременно подаётся импульс на включение двигателя конвейера, затем питателя для загрузки дозатора. При заполнении дозатора дозой руды заданного веса давление в гидроцилиндре взвешивающего устройства растёт. Когда давление достигает верхнего предела, соответствующего заполненному дозатору, срабатывают контакты манометра, размыкая цепь электроприводов питателей и конвейера. Цикл повторяется. Оба дозатора работают аналогично.

Питание сжатым воздухом секторных затворов и течек на питатели осуществляется от сети ЦКС.

Обслуживает автоматизированное дозаторное устройство дежурный электрик-наладчик.

Рудоулавливатель. Рудоулавливатель размещается в стволе шахты под петлёй каната и предназначен для улавливания просыпавшейся при загрузке скипов руды. Он состоит из приёмной металлической воронки, перекрывающей скиповое отделение ствола, опорной рамы, секций рудоулавливателя и выпускной течки с секторным затвором и пневмоприводом.

Участок скипового отделения ствола от места загрузки скипа до приёмной воронки рудоулавливателя отшивается металлическими щитами от клетевого отделения.

Просыпавшаяся горная масса направляется течкой рудоулавливателя в вагонетку, находящуюся постоянно под открытым люком. На время замены загруженной вагонетки порожней течка закрывается секторным затвором.

Питание сжатым воздухом пневмопривода секторного затвора осуществляется от сети центральной компрессорной станции.

Обеспыливание подземного бункера. Источниками интенсивного пылеобразования в подземных бункерах являются опрокидыватели разгрузочных пунктов скиповых руддворов, колосниковые решётки под опрокидывателями, дробилка, питатели и конвейер дозаторного устройства.

При работе указанного оборудования образуется значительное количество пыли, и запылённость воздуха превосходит санитарные нормы. Для очистки воздуха предусмотрены обеспыливающие установки, построенные по принципу местной вытяжной вентиляции из укрытий с последующей очисткой отсосанного воздуха во всасывающих рукавно-матерчатых фильтрах до санитарных норм.

Очищенный воздух направляется в свежую вентиляционную струю. Фильтры в комплекте с вентиляторами и электродвигателями размещаются в специальных камерах. Для удаления уловленной фильтром пыли, выгружаемой через люковой затвор, предусмотрен гидротранспорт.

Включение встряхивающего и смазывающего устройств фильтров осуществляется автоматически по заданной программе.

Включение воды осуществляется с некоторым опережением процесса встряхивания, а выключение — с замедлением.

Обеспыливающие установки работают в течение всей смены.

Доставка и монтаж оборудования подземного бункера. Для возможности транспортирования по горным выработкам всё оборудование подземного бункера предусмотрено разборным, изготавливается из отдельных транспортных узлов.

Ввиду того, что ствол шахты «Заря» не имеет клети, всё оборудование опускается на рабочие горизонты по стволам шахт «Октябрьская» и «Слепая-Октябрьская». Затем тележкой оборудование транспортируется по специально пройденным выработкам к местам установки.

Для монтажа опрокидывателей установлены краны электрические грузоподъёмностью 5 т. Монтаж дробилки ЩДП 9´12 и питателя перед дробилкой осуществляется двумя электрическими телями грузоподъёмностью 10 т и одной электрической телью грузоподъёмностью 5 т.

Откаточные выработки.

Откаточные выработки являются основой транспортного звена предприятия. От правильного выбора формы и размера поперечного сечения этих выработок, конструкции и материала крепи, расположения в них оборудования в значительной степени будут зависеть технико-экономические показатели предприятия в целом. Опираясь на данные расчётов, инженерами шахты «Октябрьская» для главного квершлага на гор. 1190 м была принята прямоугольно-сводчатая форма поперечного сечения (с коробовым сводом), а для откаточных штрека и ортов — арочная. Размеры поперечного сечения откаточных выработок определяются габаритами транспортного оборудования, принятого для выдачи горной массы, числом рельсовых путей, а также минимальными размерами поперечного сечения и зазорами, регламентированных §§ 35, 36, 43, 44 ЕПБ. Учитывая вышесказанное, для обеспечения безопасной эксплуатации откаточных выработок, беспрепятственного транспортирования грузовых потоков с полезным ископаемым, безопасного перемещения людей, направляющихся к рабочим местам, а также соблюдения режима проветривания было решено сечение в свету для главного квершлага принять 12 м², для откаточного штрека — 9,8 м², а для откаточных ортов — 8,5 м².

В горизонтальных выработках на ш. «Октябрьская» наиболее типичным является горное давление со стороны кровли, проявляющееся в результате прогиба пород, а затем трещинообразования. Для предупреждения или снижения развития деформаций пород возводят крепь, которая работает совместно с породой (система «порода — крепь»). Область неупругих деформаций расширяется до зоны прекращения деформаций пород, вследствие чего величина давления постепенно возрастает, и, достигнув некоторой величины, становится постоянной. Боковое горное давление наблюдается при наличии в боках выработки сравнительно слабых пород и при значительном опорном давлении. Горное давление со стороны почвы на ш. «Октябрьская» наблюдается редко при наличии относительно слабых пород, главным образом глинистых. В этом случае происходит выдавливание пород почвы в выработку, т. е. пучение пород, которое может усиливаться вследствие ослабления связности пород при их увлажнении. Наличие очистных работ и сравнительно большие глубины ведения горных работ также играют немаловажную роль в определении величины смещения пород подготовительных выработок. В современной практике крепления капитальных горизонтальных и наклонных выработок на предприятии в качестве материала крепи наибольшее распространение получили металл, монолитный бетон, железобетон, набрызг-бетон, штанговая крепь и дерево (для затяжки). Таким образом, для сохранения капитальных горных выработок на протяжении всего их срока службы было решено закрепить главный квершлаг гор. 1190 м комбинированной крепью (клино-щелевые анкера+набрызг-бетон), а откаточные штрек и орты, находящихся в зоне влияния очистных работ, — металлической податливой крепью УПК с затяжкой железобетонной плиткой ПЗ или лесом.

Восстающие.

На ш. «Октябрьская» встречаются вентиляционные, ходовые, закла­дочные, перепускные, материально-хозяйственные, буровые, нарезные и от­резные восстающие. Обычно восстающие служат одновременно для сообщения с очистным забоем, вентиляции, доставки по нему материалов и т. д.

В зависимости от назначения восстающие проходят на одно, два или три отделения. Восстающие делят на отделения при про­ходке и возведении крепи, используя одно из отделений для спуска отбиваемой в забое руды или породы, а другое — для сообщения с забоем. При механизированных способах проведения восстаю­щих (бурением, проходческими комплексами) крепь устанавли­вают после проходки. Материал и конструкцию крепи выбирают в зависимости от устойчивости пересекаемых пород и назначения восстающего. При крепких рудах и породах вентиляционно-ходовые восстающие крепят обычно распорной крепью, при слабых и средней крепости породах — сплошной венцовой. Рудоспуски, вентиляционные восстаю­щие, пройденные в крепких породах, могут служить без крепления.

Форма и размеры поперечного сечения восстающих зависят от их назначения, числа отделений и материала крепи. Наиболее распространена прямоугольная форма поперечного сечения. Пло­щадь поперечного сечения восстающих вчерне колеблется от 2 до 8 м². Наиболее распространенные размеры сечений: 1,6´1,6; 1,6´2,4; 1,8´1,8; 2´2; 1,8´3,6 м.

На руднике разработаны типовые сечения и размеры восстающих, наиболее удовлетворяющие конкретным условиям работ. По отношению к выработке, из которой начинают проходку восстающего, его располагают сбоку, т. е. первоначально в боку выработки проходят нишу. Глубина ниши 2–2,5 м, ширина ее соответствует размеру длинной стороны восстающего.

Обычный способ проходки восстающих (обуривание забоя пер­фораторами с рабочих полков, установка распорной или венцовой крепи и устройство лестничного отделения при проходке) вследствие простоты и не требование дорогостоящего оборудования получил наибольшее распространение (рис. 6). Проходческий цикл при этом включает следующие опе­рации: осмотр и оборку забоя, возведение, крепи, сооружение рабочего и отбойного полков, бурение шпуров, разборку рабочего полка, взрывание шпуров и проветривание забоя. Скорость проходки восстающего составляет 30–50 м/мес.

Недостатки проходки восстающих с мелкошпуровой отбойкой: опасность оборки забоя после взрывных работ из-за отсутствия надежного укрытия; значительная трудоемкость работ по возведению крепи, соору­жению отбойных и рабочих полков, установке лестниц; по­вреждение крепи при взрывных работах и необходимость её ремонта; значительные за­траты времени на передвижение людей по восстающему и до­ставку материалов, а также инструмента в забой; труд­ность проветривания. Эти не­достатки устраняются при про­ходке восстающих с использованием специальных проходческих комплексов. Широко рас­пространен способ проходки восстающих комплексами типов КПВ и КПН конструкции НИПИгормаша. Он применяется при проходке восстающих без крепления по устойчивым породам на полную высоту этажа. Площадь поперечного сечения восстающих — более 3 м², угол наклона 60–90°.

Комплекс типа КПВ включает полок, представляющий собой самоходную платформу с кабиной, передвигающуюся по моно­рельсу при помощи механизма с цевочным зацеплением (рис.7).

Монорельс состоит из секций длиной по 1,5 м, которые крепят к висячему боку анкерной крепью. В каждой секции монорельса встроены три трубы, из которых по двум подается сжатый воздух и вода для работы перфоратора, а третья используется в качестве переговорного устройства. Полок оборудован автоматическим ловителем, тормозом и другими предохранительными устрой­ствами.

На высоту 4–6 м восстающий проходят обычным способом. Монтаж комплекса осуществляют в горизонтальной нише длиной 4 и высотой 3 м.

Поднявшись на полке в забой, проходчики обуривают его и заряжают шпуры. На время взрыва полок опускается и отводится в нишу.

После взрывания шпуров дистанционно включается тумано-образователь, вмонтированный в оголовок монорельса, для уско­рения проветривания забоя и подавления пыли. Каждый цикл включает: вывод полка из ниши и подъем его к забою, осмотр забоя и оборку кровли, бурение шпуров под анкерную, крепь и установку секции монорельса, раскрепление полка в рабочем положении в забое, обуривание забоя двумя пер­фораторами, уборку инструмента, подъем взрывника к забою, заряжание шпуров и монтаж взрывной сети, спуск полка и отвод его в нишу, взрывание шпуров и проветривание.

Уборка взорванной массы из-под восстающего производится скреперованием, через вибролюки или погрузочной машиной и обычно совмещается с бурением.

При проходке восстающих секцион­ным взрыванием глубоких скважин исклю­чается необходимость пребывания людей в забое и все работы по бурению, заря­жанию и взрыванию скважин осуще­ствляются из прилегающих к восстаю­щему горизонтальных выработок.

Для проходки восстающего этим спо­собом на всю его длину из верхней выра­ботки бурят несколько (5–7) скважин диаметром 100–110 мм. Расстояние ме­жду скважинами 0,5–0,9 м. На рис. 8 показана схема расположения скважин и конструкция заряда.

Восстающий образуется в результате последовательного взрывания зарядов ВВ, помещаемых в нижней части скважин на длине от 2 до 6 м. Перед заряжанием нижнюю часть перекрывают деревянными составными коническими пробками, опу­скаемыми в скважину на шпагате или проволоке. Заряды ВВ взрывают дето­нирующим шнуром или электрическим способом.

Этот способ впервые был применен на Высокогорском руднике. В настоящее время его иногда используют на ш. «Октябрьская» для проходки отрезных и других восстаю­щих, не требующих крепления. Он обеспечивает безопасность работ и высокую скорость проходки при меньших расходах на проходческие работы. Однако хорошие результаты по проходке получаются, если скважины при бурении не имеют больших ис­кривлений.

Перспективным способом является проходка восстающих буре­нием. Его достоинства — безопасность работ, невысокие затраты как на проходку, так и на крепление выработок, почти полная механизация работ по проходке.

Наиболее широкое распространение при проходке восстающих получили буровые комбайны 1КВ1 и 2КВ, созданные ВНИПИрудмашем и впервые испытанные на шахтах ПО «Кривбассруда». Комбайн спускается в шахту по частям. Он монтируется в ка­мере длиной 3,5 м, шириной 2,5 м и высотой 4 м на двух швеллерах, уложенных на бетонную подушку. Камеры могут соору­жаться как на нижнем, так и на верхнем горизонте.

При бурении снизу вверх (рис. 9, а) бурится передовая скважина диаметром 320 мм, после чего вместо долота устанавли­вается разбуриватель, расширяющий скважину снизу вверх на всю высоту восстающего. При установке комбайна на верхнем горизонте (рис. 9, б)сверху вниз бурится передовая скважина диаметром 270 мм. После выхода бурового инструмента на нижний горизонт к нему крепится разбуриватель и скважина расширяется снизу вверх на всю высоту.

Процессом бурения управляют со специального пульта; все операции по наращиванию и демонтажу бурового става механи­зированы.