 |
7.6. Гидромеханизация при открытой разработке
|
|
|
|
Общая схема и условия применения гидромеханизации. С помощью гидромеханизации при открытой разработке можно выполнять следующие работы: разрушение (размыв) и транспортирование пород, отвалообразование; Она широко используется для удаления вскрышных пород и при разработке россыпных месторождений. Условия применения: относительно мягкие, породы, наличие соответствующих источников водоснабжения, низкая стоимость электроэнергии, благоприятные климатические условия.
Различают две основные схемы гидромеханизации: с естественным и искусственным напором.
Рис 7. 17. Схема гидромеханизации с естественным (а) и искусственным (б) напором
Схема г и д р о м е х а н и з а ц и и с е с т е с т в е н н ы м н а п о р о м показана на рис. 7. 17, а. Для создания естественного напора сооружают пруд 1, от которого к гидромониторам 7 вода подводится по водозаборной канаве 2 через водозаборный бак 5 и трубу 6. В пониженных участках поверхности (например, овраг 3) сооружают специальные лотки (сплотки) или укладывают трубы 4. Струей воды из гидромониторов смывают породу в забое 8. Образующаяся пульпа самотеком поступает в отвал Р. В необходимых случаях транспортирование размытого грунта осуществляют с помощью землесосов или элеваторов. Давление воды у насадки гидромонитора определяется разностью отметок уровня воды в водозаборном баке и в месте установки гидромонитора.
Гидравлическую разработку с естественным напором применяют при разработке рыхлых пород и россыпных месторождений. В последнем случае размытые пески самотеком или элеватором по трубам подают на промывные (обогатительные) приборы.
Гидромеханизацию с искусственным напором (рис. 7. 17, б) применяют при разработке
|
|
|
более плотных пород, когда затруднительно создать необходимый напор естественным путем. Вблизи водоема 1 сооружают насосную станцию 2, от которой вода по трубам 3 подается к гидромониторам 4, Размытый грунт самотеком поступает в зумпф 5. Из зумпфа землесосом 6 пульпа транспортируется в отвал 8 по пульповоду 7. В гидроотвале частицы породы оседают, а вода выводится через водосбросный колодец 9. При недостаточном притоке гидроотвал 10 располагают таким образом, чтобы осветленная вода вновь поступала в водоем, т. е. работают по схеме с о б о р о т о м воды. При этом 10—15 % расходуемой гидромониторами воды теряется на испарение и фильтрацию.
Оборудование для гидромеханизации включает гидромониторы, водоводы и пульповоды, насосы и грунтовые насосы (землесосы).
Рис. 7. 18.
Гидромонитор (а) и схемы его установки в попутном (б) и встречном (в) забоях
Г и д р о м о н и т о р (рис. 7. 18, а) состоит из нижнего колена 7, к которому присоединяется напорный водовод, верхнего колена 4, соединительного колена 3 и ствола 1 с насадкой. Все три колена соединены друг с другом шарнирами 2. Верхнее колено (вместе со стволом) относительно соединительного поворачивается в вертикальной плоскости вокруг оси II—II, а соединительное относительно нижнего колена — в горизонтальной плоскости вокруг оси I—I. Таким образом, струя гидромонитора может быть направлена в любую точку забоя.
Колена поворачиваются гидравлическими цилиндрами 5 и 6, к которым рабочая жидкость подается от пульта управления по напорным рукавам длиной до 35 м. Пульт управления состоит из бака с рабочей жидкостью, насосов и системы управления. Гидромонитор устанавливается на ходовой раме, снабженной полозьями 5, и транспортируется трактором. Применяемые на открытых разработках гидромониторы (ГМД-250, ГМД-300 и др. ) рассчитаны на рабочее давление 1—3 МПа, расходуют 2700— 4500 м3 воды в час, их масса 1—7 т. Диаметр сменных насадок у гидромониторов изменяется от 80 да 175 мм.
|
|
|
Т р у б о п р о в о д ы для подачи воды и транспортирования пульпы выполнены из цельнотянутых или сварных труб диаметром от 200 до 1100 мм с толщиной стенок 4—18 мм. Масса 1 м трубопроводов колеблется от 30 до 260 кг. Трубопроводы укладывают на лежнях, а в пересеченной местности на опорах высотой до 4—7 м.
Ц е н т р о б е ж н ы е н а с о с ы Д500-65, Д1600-90, Д2000-100, Д6300-27, ЦН400х210
и др. (первое число — подача, м3/ч; второе — напор, м вод. ст. ) обеспечивают подачу воды от 500 до 12 500 м3/ч и давление от 0, 2 до 2, 5 МПа. Для увеличения подачи насосы включают параллельно. Повышение напора достигается последовательным включением насосов. Масса насосов 0, 6—8, 7 т.
З е м л е с о с — специальный центробежный насос, предназначенный для перекачки пульпы. В горной промышленности широко распространены передвижные землесосные установки. Существующие типы землесосов (типа ГРК, ГРТ, ГРУ, ГР и др. ) создают давление от 0, 25 до 1 МПа и имеют подачу от 400 до 16 000 м3/ч (по воде). Они обеспечивают транспортирование пульпы с максимальным размером кусков от 60 до 300 мм. Масса землесосов 0, 2—30 т. При небольшом расстоянии пульпу транспортируют с помощью г и д р о э л е в а т о р о в (водоструйных насосов), при использовании которых пульпа
перемещается струей напорной воды. Гидроэлеваторы применяют при разработке россыпных
месторождений.
Технология гидромеханизационных работ. В зависимости от места установки гидромонитора относительно забоя различают две схемы разработки: п о п у т н ы м (рис. 7. 18, б) и встречным (рис. 7. 18, в) забоями. При первой схеме гидромонитор устанавливают на верхней или нижней площадке уступа и направление водяной струи совпадает с направлением перемещения грунта. При второй схеме гидромонитор располагается только на нижней площадке и размытый грунт перемещается в направлении, противоположном направлению струи. Высота уступа при гидромониторной разработке не должна превышать 20 м.
Максимальная дальность струи достигается при установке ствола гидромонитора под углом 45° к горизонтальной плоскости и составляет Lmax = 173Н (Н— давление у насадки гидромонитора, МПа).
|
|
|
В начале работы гидромонитор устанавливают на минимально допустимом расстоянии от забоя Lmin. Это расстояние по правилам безопасности должно быть не менее 0, 8—1, 2 высоты уступа. Струю гидромонитора направляют в нижнюю часть забоя для образования вруба, обеспечивающего обрушение верхней части уступа. Размытая порода самотеком транспортируется к зумпфу.
Размыв породы с одной установки гидромонитора ведут до тех пор, пока расстояние до забоя не достигнет рабочей дальности полета струи (Lpa6= 0, 3Lmax = 50Н).
Затем гидромонитор переносят на новое место, ближе к забою. Подвигание забоя Lп=Lpa6—
Lmin.
Необходимое давление струи (МПа) зависит от крепости размываемых пород и составляет
для песка 0, 3—0, 5, для гравия 0, 5— 0, 7, для суглинков 0, 5—-1, 2, для глины 0, 7—1, 8.
Удельный расход воды зависит от размера частиц транспортируемой породы и уклона почвы забоя и составляет 4—20 м3 на 1 м3 породы. Чем крупнее частицы, тем больший уклон должна иметь почва забоя. Для глин необходимый уклон равен 0, 015—0, 03, для песков — 0, 03—0, 06, для гравия — 0, 08—0, 12.
При работе попутным забоем часть энергии струи расходуется на подталкивание разрушенной породы к зумпфу, а при встречном забое — только на размыв породы (если не считать потерь на преодоление сопротивления воздуха). Поэтому удельный расход воды при встречном забое меньше, чем при попутном, но требуется больший уклон почвы забоя.
При горизонтальном залегании пласта часть покрывающих пород остается на его кровле (см. рис. 7. 18, в). Н е д о м ы в обычно удаляют бульдозерами или экскаваторами, которые перемещают породу к землесосной установке, где ее смывают в зумпф. После полной уборки недомыва землесосную установку и гидромонитор перемещают в новое положение.
Рис. 7. 19.
Схема гидроотвала: 1 –
пульповод; 2
– дамба; 3 – осевшая порода; 4 – водосборны й колодец; 5
– отводная труба
Место для отвала при гидромеханизации выбирают с учетом минимального расстояния транспортирования пульпы и наименьшего объема работ по строительству отвала. Участок, отведенный для гидроотвала, обваловывают по периметру или же только со стороны пониженной части, если гидроотвал размещен на косогоре или в долине. Внутри гидроотвала (рис. 7. 19) сооружают водосбросный колодец, представляющий собой железобетонный, цилиндр с несколькими окнами, расположенными на различной высоте.
|
|
|
Отвалообразование заключается в подаче пульпы на обвалованный участок. Частицы породы оседают на дно, а осветленная вода поступает через окна в колодец и по отводной трубе направляется за пределы отвала. В процессе эксплуатации отвала производится наращивание дамбы из осевших крупнозернистых фракций пульпы. Иногда осветленную воду откачивают плавучими насосами.
Гидромеханизация возможна и при разработке плотных пород. При этом работа может быть организована по двум схемам. При первой схеме экскаватор грузит породу в навал, который размывается при помощи гидромониторов. Размытые породы поступают в зумпф и землесосами перекачиваются в отвал. Перспективным и экономичным является применение гидротранспорта также и при разработке скальных пород. Разрушенная взрывом горная масса грузится прямой мехлопатой в приемный бункер самоходного дробильного агрегата, где она измельчается до кусков с максимальным размером 200—250 мм. После измельчения в дробилке порода подается в бункер-гидроэлеватор, в котором она смешивается с водой. Образованная пульпа с помощью землесоса транспортируется в гидроотвал или на обогатительную фабрику.
При второй схеме экскаватор грузит породу в бункер передвижной (на железнодорожном или гусеничном ходу) землесосной Остановки, от которой пульпа по трубам поступает в отвалы.
Рис. 7. 20. Схема гидравлической разработки с применением земснаряда
Для вскрышных работ в карьерах применяют также землесосные снаряды (рис. 7. 20). Земснаряд, который представляет собой плавучий агрегат, производит подводное рыхление породы специальным вращающимся рыхлителем. Разрыхленный материал засасывается землесосом и по трубопроводам 5 и 7 направляется в отвалы. Рыхлители бывают фрезерные, роторные, ковшовые. Рыхлый грунт захватывается свободным всасом. Земснаряд 500-60М имеет техническую производительность по породе 500 м3/ч и по воде 5600 м3/ч при давлении 0, 7 МПа. Диаметр пульповода 700 мм. Перемещение земснаряда производится с помощью лебедок,
установленных на земснаряде, и канатов, закрепленных якорями 2. В процессе работы земснаряд поворачивается вокруг одной из двух свай, установленных на корме и заглубляемых в грунт. Оптимальная ширина заходки В зависит от типа земснаряда и составляет 20—40 м. Плавучий пульповод 5 состоит из отдельных звеньев труб, которые установлены на понтонах с ходовыми трапами и соединены друг с другом гибкими соединениями, обеспечивающими перемещение земснаряда и пульповода по водоему. По мере перемещения земснаряда береговое соединение 6 переносится вслед за забоем. Для монтажных работ имеется плавучий кран 4, а для доставки людей и материалов — катер 3.
|
|
|
В довольно широком масштабе гидромеханизационные работы (гидромониторами и землесосами) применяются в железорудных карьерах КМА и угольных разрезах Кузбасса. На Лебединском и Южно-Лебединском карьерах была освоена технология гидромониторно- землесосной разработки полускальных пород, предварительно разрыхленных буровзрывным способом. Ежегодно этим способом добывалось более 20 млн. м3 пород. Высота уступов составляла 20—30 м, расстояние от забоя до гидромонитора 20 — 50 м, до землесосной установки
— 40—200 м. Давление у насадки гидромонитора равнялось 1, 4—1, 6 МПа. Годовая производительность комплекса (гидромонитор-землесос) достигала 1, 5— 2 млн. м3. Порода по трубам диаметром 700 м поднималась на высоту 45—120 м; дальность транспортирования составляла 2, 5 — 5 км. Гидромеханизация по сравнению с экскаваторно-транспортной
разработкой в соответствующих условиях обеспечивает в 2 — 4 раза более высокую производительность труда и в 1, 3— 1, 6 раза более низкие затраты на добычные и вскрышные работы.
|
|
|
