CC BY
65
© B.C. Рахутин, В.В. Русских, 2003
"АК 622э525
B.C. Рахутин, В.В. Русских
ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ПЕРЕМЫЧКА АЛЯ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ Р"АНЫХ МЕСТОРОЖАЕНИЙ С ЗАКЛААКОЙ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА
Введение
Сначала 70-х годов в горнодобывающей промышленности страны начали применяться пневматические конструкции из мягких оболочек, предложенные учеными НГА Украины. Их использование значительно сокращает объем ручных работ, в 4-10 и более раз повышает производительность труда при выполнении ряда производственных процессов, улучшает условия труда и техникоэкономические показатели добычи полезных ископаемых, позволяет создавать ресурсосберегающие технологии, сокращает расход дефицитных материалов (лес, бетон).
Под мягкой оболочкой понимается замкнутая герметичная емкость, изготовленная из эластичных материалов, легко поддающихся многоцикловым изгибам и не теряющих при этом своих прочностных свойств.
Принцип работы мягкой оболочки заключается в том, что при подаче сжатого воздуха в полость происходит ее раздвижка, поверхности оболочки прижимаются к боковым породам и друг к другу, осуществляя распор конструкции в горной выработке.
Из мягких оболочек разработаны и испытаны ряд пневматических конструкций (пневматические костры, временные крепи для подготовительных выработок, перекрытие рудоспусков, перемычки различного технологического назначения).
В 2000 г. по заказу ЗАО Запорожский железорудный комбинат (ЗЖРК) разработана пневматическая закладочная перемычка. Мягкие оболочки для перемычки изготовлены в лаборатории НГА Украины, а распорные стойки и пневматическая система - в механических мастерских ЗЖйКуальность создания перемычки
При ведении подземных горных работ часто возникает необходимость перекрыть сечение выработки, т. е. установить в ней перемычку.
Перемычки предназначены для регулирования вентиляционных потоков, изоляции выработок от газов, воды и пожаров, удержания закладочных и заиловочных материалов, а также для предупреждения разрушающего действия взрывной волны.
Во многих случаях перемычки ставятся эпизодически. Однако при разработке рудных месторождений с применением твердеющей закладки их необходимо возводить систематически.
Горные выработки на рудниках проходят, в основном, буровзрывным способом, вследствие чего стенки выработок имеют неровную поверхность. Для предупреждения проникновения закладки в горные
выработки, перед установкой перемычки, бока и почву ботки тщательно зачищают, а иногда сооружают канавку биной до 0,5 м по почве или му периметру. Это значительно повышает трудоемкость возведения перемычек.
В настоящее время перемычки изготавливают из дерева, тона, железобетона или комбинации этих материалов. После затвердевания закладки перемычка, хотя уже и не нужна, навсегда остается в месте установки.
Перемычки из мягких оболочек по сравнению с традиционно применяемыми имеют ряд существенных преимуществ. К ним относятся: многократность использования; быстрота возведения и демонтажа; хорошая приспосабливаемость к неровностям стенок выработки; универсальность конструкции.
2. Назначение и техническая характеристика перемычки
Разработанная пневматическая перемычка многоразового использования предназначена для перекрытия горизонтальных горных выработок с целью защиты рабочих выработок от проникновения твердеющей закладки из закладываемого выработанного пространства.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Сечение перекрываемой выработки, м2 от 5 до 20
Высота заливаемого слоя, м 6
Габаритные размеры мягких оболочек, м
диаметр 0,6
длина 2,5
Масса мягкой оболочки, кг 17
в том числе:
покрышки, кг 12
камеры, кг 5
Рабочее давление сжатого воздуха
в мягких оболочках, МПа 0,1 - 0,15
Поддержание давления сжатого воздуха
в мягких оболочках автоматичское
3. Конструкция пневматической перемычки.
Пневматическая перемычка (рис. 1) состоит из мягких оболочек 1, двух боковых 2 и двух центральных 3 несущих стоек, соединенных между собой распорками 4, воздухораспределительной стойки 5 и пневматической системы 6.
Мягкая оболочка 1 состоит из покрышки и камеры со штуцером. Покрышка и камера имеют цилиндрическую форму со сферическими торцами. Покрышка изготавливается из тканого капронового рукава типа СТН, а камера - из полиэстера.
Несущие стойки 2 и 3 - металлические, винтовые.
Распорки 4 также металлические, винтовые.
Пневматическая система 6 предназначена для заполнения мягких оболочек сжатым воздухом и автоматического поддержания в них заданного давления. Она представляет собой воздухораспределительную стойку со штуцерами, к которым подсоединяется воздухопроводный шланг, второй конец которого
Рис. 1. Пневматическая перемычка Рис. 2. Каркас перемычки
Рис. 3. Пневматическая закладочная перемычка
соединяется с пневмосистемой оболочки. Посредине стойки установлен редуктор давления.
Мягкие оболочки раскрепляются в горной выработке на несущих стойках 2 и 3, а противостоит давлению закладки сжатый воздух, заключенный в оболочках. При плотности закладочной смеси, ориентировочно, 2 т/м3, и высоте заливки 5 м давление сжатого воздуха в мягких оболочках
должно составлять 0,1 МПа. При увеличении высоты заливки закладочной смесью давление сжатого воздуха в оболочках будет постепенно увеличиваться.
Для контроля давления сжатого воздуха в пневмосистеме предусмотрен манометр.
4. Результаты предварительных испытаний перемычки на поверхности
Для испытания перемычки на поверхности построили полнометражный стенд, имитирующий горную выработку, которая заканчивалась глухим торцом. Выработка имеет размеры: ширина 3,40 м., высота - 2,90 м. Стенд расположен на закладочном комплексе ЗАО ЗЖРК.
Целью испытаний являлось установление работоспособности перемычки при ее нагружении давлением 0,1МПа, что соответствует высоте слоя жидкой закладки 5 м. Вначале в стенде установили четыре распорные винтовые стойки и распорки (рисунок 2). Затем приступили к монтажу оболочек.
Перед монтажом каждая мягкая оболочка заполнялась сжатым воздухом до приобретения ею цилиндрической формы, но так, чтобы ее концевые части можно было согнуть и сжать. Для этого от магистрали сжатого воздуха отводился гибкий шланг с конусным наконечником, который вставлялся в переходник. Обратный клапан, установленный за переходником, предотвращал утечку воздуха из оболочки. После заполнения двух оболочек сжатым воздухом укладывали на почву выработки первый ряд. Для этого конец оболочки согнули на 90° и завели между стенкой выработки и крайней стойкой, а второй конец (с пневмосистемой) таким же образом завели между центральными стойками. Аналогично укладывалась и вторая оболочка в первом ряду. С помощью ручек на сферических торцах оболочек корректировали ее положение таким образом, чтобы выступающие за стойки концевые части у стенки выработки и у оси выработки были примерно одинакового размера. Затем таким же образом монтировали второй и последующие ряды, пока все сечение выработки не было перекрыто. В стыки между мягкими оболочками заводили жгуты из мешковины.
Затем в оболочки подали рабочее давление и в таком положении перемычка находилась в течении пяти дней. По прошествию этого времени, сжатый воздух был выпущен и оболочки извлечены из стоек.
Второй монтаж перемычки проводили после подвода к стенду трубопровода с водой. Оболочки
смонтировали более тщательно, а время их монтажа составило 40 минут. Воду заливали в пространство между торцом выработки и оболочкам.
Следует отметить, что трудоемкость установки деревянной перемычки составляет 16 чел./смен, что во много раз больше, чем монтаж пневматической перемычки.
По водопроводу за перемычку начали подавать воду и наблюдать за ее дренажом. Дренаж воды происходил на стыках оболочек и в незначительной степени между оболочками.
В мягкие оболочки подавалось давление, равное 0,1 МПа. При нагружении перемычки до 0,1 МПа, а затем и до 0,2 МПа, происходила деформация несущих стоек - две из них были погнуты.
Было принято решение усилить стойки.
После усиления стоек испытания перемычки были продолжены. Перемычка выдержала давление 0,25 МПа, соответствующее давлению жидкой закладки 12,5 м.
Перемычка устанавливалась в стенде 15 раз. Трудоемкость монтажа перемычки составляет, ориентировочно, 4 чел/см. За время испытаний перемычка находилась в рабочем положении более 30 суток. Редуктор давления за время испытаний работал надежно, позволяя осуществить плавную регу-
лировку давления сжатого воздуха. Общий вид перемычки в стенде представлен на рис. 3.
В процессе испытаний выявлены следующие конструктивные недостатки:
• недостаточная прочность несущих распорных стоек, выполненных в соответствии с чертежами;
• штуцера мягких оболочек расположены в ее торце по центру. При заполнении мягких оболочек сжатым воздухом, торец вместе со штуцером выгибается и последний контактирует с соседней оболочкой, что может привести к потере герметичности;
• слабое крепление штуцера к оболочке;
• к каждому торцу оболочки, для удобства монтажа, прикреплены ручки. При заполнении оболочки сжатым воздухом ручки плотно прилегают к ней и за них трудно взяться;
• герметичность перемычки в местах закругления ее элементов недостаточна и требует дополнительной герметизации.
Комиссия по испытаниям констатировала, что перемычка работоспособна, герметична, имеет малую трудоемкость монтажно-демонтажных работ и рекомендовала провести шахтные испытания после устранения выявленных недостатков.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Деклараційний патент на винохід 39483А, Україна (иА), Е 21 А 17/103, ил., Перемичка для перекриття гірничих виробок / В. С. Рахутін та інш. (Україна) - 2000095200. Заявлено 08.09.2000; Опубл. 15.06.2001. Бюл. №5.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Рахутин В. С., Русских В.В. - Национальная горная академия Украины.
© В.А. Шерстов, 2003
УЛК 622.272
В.А. Шерстов
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОАЕРНИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИИ ПОАЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ РОССЫПЕЙ*
Подземная разработка многолетнемерзлых россыпных месторождений впервые была начата в Магаданской области с 1939 г., в Якутии - с
1942 г. и получила наибольшее распространение в золотодобывающей промышленности Северо-Востока СССР в 1950-1980 гг. В этот период удельный вес до-
бычи металла подземным способом из россыпей в общем объеме золотодобычи Северо-Востока достигал 30-15% [1]. В этот период в Якутии подземную разработку многолетнемерзлых россыпей в ПО "ЯкутЗолото" осуществляли 8 приисков с общим объемом добычи подземных песков 1,2-2,0 млн м3/год, в Магаданской области в ПО «Северо-ВостокЗолото» - более 16 приисков с общим объемом добычи подземных песков 2,5-3,5 млн. м3/год. В среднем, по ПО "Якут-золото" на рассматриваемый период ежегодно эксплуатирова-
*Работа выполнена при поддержке РФФИ - код проекта №00-05-96210р98 Арктика.
