CC BY
52
Рис.,1, Лмудоспуска: 1 - грохот; 2 - оросительный трубопроводе форсунками; 3 - лебедка.;
4 бЛШКЛАДкНАдьСИМпОзИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -
2001”-----------------------------
МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.
44 © И.Д. Алборов, В.К. Царикаев^4
2001 4—^ =- \
УДК 622.
И.Д. Алборов, В.К. Царикаев
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ РУДНИКОВ ПРИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ РУДОПЕРЕПУСКНЫХ
УСТРОЙСТВ
П
ерепуск руды по рудоспускам сопровождается выбросом большого количества пыли в разгрузочные камеры и на рабочие горизонты. Резко возрастает запыленность при комбинированном способе разработки полезных ископаемых и перепуске рудной массы с нескольких эксплуатационных горизонтов. Одновременно с проблемой пылегазозагрязнений рудничного воздуха (буровзрывные работы, эксплуатация погрузочно-доставочных машин с ДВС) остается острой и проблема воздухоснабжения рудников. Работе горнорудного предприятия - рудника «Молибден» Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината посвящен ряд исследований [1-3].
Установлено, что на основных добычных горизонтах рудника запыленность воздуха в 2-5 раз превышает предельно допустимую концентрацию. Запыленность воздуха у разгрузочных рукавов составляет от 1,9 до 94,2 мг/м3, при норме 2 мг/м3.
Капитальные рудоспуски создают «корот-кие токи» струи воздуха, резко нарушая систему проветривания как очистных работ, так и рудника в целом. Это обстоятельство способствует резкому ухудшению пылевой обстановки на рабочих местах. Рудоперепускные выработки, в особенности карьерные ру-
доспуски, являются около вертикальными выработками, в которых возникает значительная и трудноуправляемая естественная тяга. При разгрузке горной массы в рудоспуски вентиляционный воздух горизонта устремляется в рудоспуск, а затем пылевоздушный поток выбрасывается не только в камеру разгрузки горизонта, но и на другие примыкающие горные выработки, не обеспеченные изолирующими устройствами.
Наши исследования при выгрузке рудной массы из разгрузочного рукава, оборудованного двухстворчатой лядой с пневмоцилиндрами, показали, что процесс открывания и закрывания ляды и выгрузки руды длится около одной минуты. За это время в разгрузочной камере образуется густое пыльное облако. Чем дольше открыто устье рудоспуска, тем больше пылеобразование. Рассеивается же пыль в течение 4-6 минут после закрытия ляды. В тех же разгрузочных камерах, не изолированных от рудоспусков, пылевидное облако практически не рассеивалось.
В таблице указаны утечки свежего воздуха через рудоспуски рудника «Молибден» Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината [3].
Как видно из таблицы, утечки воздуха из подземных выработок являются одной из главных причин недостаточной эффективности вентиляции и неудовлетворительного снабжения рабочих мест достаточным количеством свежего воздуха. Эти потери в среднем составляют 18,9 %.
Таблица
Место замера Скорость воздуха, м/с Сечение разгрузочного рукава, м2 Потери воздуха, м3/с
Горизонт 2241 м
Рудоспуск 12 бис. 1,4+1,8 6,0 8,4+10,8
-«- 9 бис. 0,41+1,8 -«- 2,46+2,82
-«- 2 бис. 2,43-2,68 -«- 14,58+16,08
Горизонт 2165 м
Рудоспуск 12 бис. 0,43+0,45 6,0 2,52+2,70
- - 9 б К . - - -
-«- 2 бис. 2,20+2,30 6,0 13,20+13,80
Рис. 3. Устройство для изоляции рудоспуска: 1 -
платформа-створка; 2 - часть платформы-створки; 3 - почва разгрузочной камеры; 4 - разгрузочная камера; 5 - вершина платформы; 6 - защитный козырек (отбойный брус); 7 - ляда; 8 - рукав рудоспуска; 9 - рудоспуск; 10 - трос; 11 - блок; 12 - противовес; 13 - устье рудоспуска; 14 - свободный конец ляды; 15 - скатная поверхность устья рукава рудоспуска
Борьба с пылью ведется различными способами и средствами. Применением непрерывного орошения грохотной решетки водой запыленность воздуха снижается более чем в два раза, но при этом руда слеживается и прилипает к стенкам шахтных вагонеток. Зимой руда смерзается.
Шторные завесы из использованных на рудоперепускных пунктах горизонтов конвейерных лент быстро изнашиваются вследствие трения о них исполнительного органа ковшовых машин и кузовов автосамосвалов. В результате запыленный воздух из рудоспусков проникает на горизонты, а свежий воздух, наоборот, уходит через устья рудоперепускных устройств.
За счет применения ляд на руднике «Молибден» можно существенно снизить запыленность и сократить утечки свежего воздуха. По результатам проведенных исследований это позволит дополнительно подавать на рабочие места около 43 м3/с воздуха, т.е. столько, сколько вырабатывает вентиляторная установка типа ВОД-21.
На ряде рудников применяется способ, при котором разгрузка самоходных машин производится в разгрузочной камере, оборудованной грохотом и лядой, связанной с электрической лебедкой, управляемой машинистом дистанционно. Устройство показано на рис. 1 [4]. Недостатки данного устройства: сложность конструкции и системы дистанционного управления, сравнительно большое время, затрачиваемое на открывание и закрывание ляды.
Приведенных недостатков лишены конструкции ляд, представленных на рисунках 2-4 [5-7]. Эти устройства действуют автоматически без участия машиниста, способствуют экологизации воздухоснабжения подземных горных выработок.
Ляда рудоспуска (рис. 2) содержит створку 1, установленную с возможностью поворота при взаимодействии с транспортным средством, од-
Рис. 2. Ляда рудоспуска: 1 - створка; 2 - основание разгрузочной камеры; 3 - рукав рудоспуска; 4 - рудоспуск; 5 -узел управления; 6 - блок; 7 - противовес; 8 - защитный козырек (отбойный брус)
///////// /// ///У// ////// /// У// ////// //////////// ////// /// ҐҐ/
----------- - - “ У
ним концом шарнирно закрепленную на основании разгрузочной камеры 2 с рукавом 3 рудоспуска 4 и соединенную с узлом 5 управления в виде трособлочной системы 6 и противовеса 7 [5]. Створка 1 снабжена защитным козырьком 8, жестко закрепленным на свободном конце створки 1 по ее ширине со стороны наезда транспортного средства и под углом к ней. Для более устойчивой работы ляды рудоспуска узел 5 управления снабжен дополнительной трособлочной
системой с противовесом. Одним концом гибкие тросы связаны с противовесом, а другим - со свободным концом створки. Тросы, противовесы и блоки размещаются с таким расчетом, чтобы обеспечить свободный проход транспортного средства.
Створка с козырьком изготовлена из листовой стали. Угол наклона ее выбран из расчета того, чтобы транспортное средство могло легко наехать на нее и наклонить в горизонтальное положение. Оптимальный угол равен 25-30°. Ширина створки должна выбираться по ширине самоход-
ных транспортных средств.
Козырек 8 выполняет функции створки, благодаря ему можно уменьшить угол установки створки 1, что обеспечит снижение массы створки и противовесов; козырек, являясь также отбойным брусом, ограничивает ход транспортного средства и предохраняет створку от попадания на нее горной массы при разгрузке транспортных средств, т.е. выполняет роль защитного устройства. Высота козырька подбирается по высоте нижней части кузова самоходного оборудования. Например, для самосвального автопоезда МоАЗ 74051-9586 высота козырька может быть равной 400 мм. Ширина козырька равна ширине створки. Створка 1 устанавливается с таким расчетом, чтобы ее свободный конец находился у кромки рукава 3 рудоспуска 4. Масса противовесов выбирается в зависимости от массы створки и должна быть равна половине массы створки с добавлением массы посторонних наслоений и с учетом трения в узлах, что можно принять в пределах пяти процентов.
Устройство работает следующим образом.
При подходе к ляде транспортное средство своими колесами наезжает на створку 1 с защитным козырьком 8 и наклоняет ее в горизонтальное положение. Противовес 7 поднимается. После этого производится разгрузка самоходного оборудования. При съезде транспортного средства створка 1 под действием противовеса 7 возвращается в исходное положение, перекрывая полностью разгрузочную камеру 2.
Нами разработаны рабочие чертежи ляды и переданы руднику «Молибден» Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината.
На рис. 3 показано устройство для изоляции рудоспуска, которое состоит из платформы-створки 1, одним концом 2 шарнирно закрепленной на почве 3 камеры 4 разгрузки с жестко закрепленным на противоположном конце 5 защитным козырьком 6 [6]. Козырек 6 установлен по всей ширине платформы-створки 1. К концу 5 платформы-створки с козырьком 6 жестко закреплена ляда 7 под углом к ней, равным углу наклона скатной поверхности рукава 8 рудоспуска 9. Узел управления устройства состоит из гибкого троса 10, блока 11 и противовеса 12. Трос 10 одним концом закреплен с платформой-створкой
1, а другим - с противовесом 12. Блок 11 закреплен в кровле камеры 4 разгрузки. Ляда 7 установлена с возможностью перекрытия устья 13
рукава 8 рудоспуска 9 и упора свободного конца 14 в кровлю рукава, а при наезде транспортного средства перекрытия скатной поверхности рукава рудоспуска. Для более устойчивой работы устройство должно иметь пару гибких тросов, блоков и противовесов. Узел управления размещается так, чтобы обеспечить свободное движение транспортного средства.
Платформу-створку и козырек изготавливают из листовой стали. Угол наклона платформы-створки должен быть таким, чтобы транспортное средство с наименьшим усилием могло наехать на нее и наклонить к основанию камеры разгрузки. Чем меньше угол, тем легче выполняется данное условие. Наиболее приемлемым является угол наклона платформы-створки, равный 15°. Ляда 7 соединяется с платформой-створкой с помощью сварки. Угол их соединения должен быть больше 90°. По форме соединения платформы-створки с лядой, должен быть выполнен и находящийся под ней воротник рукава рудоспуска, т.е. платформа-створка с лядой при опускании должны вплотную прилегать к нему.
Козырек 6 приваривают к платформе-створке 1 под углом 90°, а его высота выбирается с учетом расположения кузова самоходного транспортного средства в момент выгрузки горной массы. И здесь козырек 6 служит для ограничения хода транспортного средства при его наезде на платформу-створку, а также для предотвращения попадания на платформу горной массы при разгрузке. Масса противовеса 12 подбирается с таким расчетом, чтобы она была на 5% больше половины общей массы платформы-створки 1, защитного козырька 6 и ляды 7. При этом должен
обеспечиваться надежный упор конца ляды 7 в кровлю в устье рукава 8 рудоспуска.
Работа устройства.
При наезде транспортного средства на платформу-створку 1 она вместе с лядой 7 опускается. Платформа-створка 1 без зазоров ложится на почву 3 камеры 4 разгрузки, а ляда 7 на скатную поверхность 15 устья 13 рукава 8 рудоспуска. Перепускаемый материал выгружается в открывшееся устье рудоспуска. При этом козырек 6 ограничивает ход транспортного средства. На ляду 7 воздействует основной динамический удар от перепускаемого материала, что сохраняет скатную поверхность устья рукава 8 рудоспуска от разрушения.
После съезда транспортного средства платформа-створка 1 с лядой 7 под действием противовеса 12 поднимается и автоматически перекрывает поперечное сечение устья рукава рудоспуска.
Применение конструкции ляды, представленной на рис. 4 [7, 8], позволяет в пять-шесть раз сократить время, в течение которого устье рудоспуска остается в открытом состоянии. Рукав рудоспуска будет открыт короткий период: с момента схода рудной массы до возврата створки ляды в исходное положение. Это позволит существенно сократить утечки свежего воздуха из рабочих горизонтов в рудоспуски и прорыв запыленного воздуха из рудоспусков в разгрузочные камеры. Предполагаем, что в этом случае запыленность воздуха будет не выше ПДК.
Устройство содержит поворотную створку 1, установленную на горизонтальной оси 2 и состоящую из отдельных продольных секций 3, закрепленных с возможностью независимого поворота одной относительно другой. Поворотная створка 1 разделена горизонтальной осью 2 на две части (при этом часть 4 с меньшей массой расположена со стороны разгрузки, часть 5 - с оппозитной стороны) и имеет возможность опи-рания на воротник рудоспуска 6. Сверху части 5 поворотной створки 1 закрыты предохранительным щитом 7, служащим для предотвращения попадания на них горной массы, выгружаемой из
Рис. 4. Устройство для изоляции рудоспуска: 1 -
створка; 2 - горизонтальная ось; 3 - передняя часть створки; 4 - передний конец створки; 5 - задняя часть створки; 6 - воротник рудоспуска; 7 - предохранительный щит; 8 - разгрузочная камера; 9 - отбойный брус; 10 - контргруз
транспортных средств, и ограничения их перемещения. Предохранительный щит 7 установлен наклонно. Части 4 поворотной створки вплотную примыкают к воротнику рудоспуска, предохранительный щит 7 закрепляется к стенке камеры 8 разгрузки. Со стороны подъезда транспортных средств закрепляется отбойный брус 9, служащий для ограничения их хода и предотвращения рассыпания горной массы при ее выгрузке.
Секции 3 створки 1 и предохранительный щит 7 изготавливаются из металлических балок и обшиваются листовой сталью. Части 4 поворотной створки 1 и предохранительный щит 7 для повышения износостойкости футеруются. Отбойный брус 9 изготавливается из металлических балок (швеллеров, уголков) или из железобетона. Материалом для изготовления горизонтальной оси 2 может служить сталь, например, круглого сечения.
Предохранительный щит 7 закрепляется под углом к поворотной створке 1 и закрепляется так, чтобы горная масса при выгрузке попадала только на ее части 4 и ограничивался ход перемещения продольных секций 3. Нижний торец предохранительного щита 7 расположен над горизонтальной осью 2.
Ширину продольных секций 3 поворотной створки 1 можно брать в широких пределах в зависимости от крупности горной массы. Оптимальной можно считать ширину секций, равную 300-500 мм.
Части 5 поворотной створки 1 по длине могут быть равны, меньше или больше, чем части 4. Во всех случаях их масса должна быть больше мас-
сы противоположных частей продольных секций 3 (с учетом трения ее в зоне вращения секций и массы посторонних наслоений на части 4). Масса частей 5 поворотной створки 1 может быть равномерно распределена по всей их площади или в большей мере сконцентрирована у свободного конца, например, в виде контргруза 10. Для смягчения возможных ударов под части 5 поворотной створки 1 может быть установлен амортизационный материал.
Предохранительный щит 7 может быть изготовлен разборным для облегчения обслуживания устройства (при выполнении ремонтномонтажных работ). Продольные секции 3 закрепляются индивидуально, чтобы при необходимости их можно было менять. Каждая продольная секция 3 створки может быть снабжена двумя направляющими пластинами 11, жестко прикрепленными к продольным секциям 4. Расстояние между ними равняется диаметру горизонтальной оси 2. Последняя и направляющая пластина 11 выполняют роль подшипника скольжения. От выпадения продольную секцию 3 предохраняет
нижний торец предохранительного щита 7. Узел крепления продольной секции 3 к горизонтальной оси 2 может быть выполнен также в виде подшипников скольжения со съемными крышками.
Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии продольные секции 3 находятся в горизонтальном положении, при этом их части 5 опираются на воротник рудоспуска. При выгрузке горной массы из самоходного или железнодорожного транспорта она попадает на часть 4 поворотной створки 1 и на предохранительный щит 7. Под воздействием горной массы части 4 опускаются, пропуская руду. При этом в зависимости от количества горной массы открываются все продольные секции 3 или только их часть. После схода горной массы с продольных секций 3 и предохранительного щита 7 продольные секции 3 возвращаются в исходное положение. Происходит это за счет разницы в массе частей поворотной створки 1. В этом случае устье рудоспуска автоматически изолируется от общешахтной атмосферы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Школьникова Р.И., Кудрявцев В. В. Обеспылевание процесса перепуска руды по капитальным рудоспускам. Научно-технический бюллетень «Цветная металлургия», 1963, №8, с. 9,10.
2. Алборов И.Д. Влияние естественной тяги на надежность проветривания рудника «Молибден». Колыма, 1986, №5, с. 11-13.
3. Алборов И.Д., Амбалов В.Б. и др. Исследование, обоснование и внедрение способов и средств оп-
тимизации технологических процессов с целью повышения безопасности и эффективности горных работ в условиях ТВМК. Отчет, архив СКГМИ, 1985, 107 с.
4. Подземный транспорт шахт и рудников. Справочник, Недра, 1985, 393 с.
5. Царикаев В.К., Галаневич И.Д., Амбалов В.Б. и др. Ляда рудоспуска. А.с. СССР №1479672, Б.И. 1989, №18.
6. Царикаев В.К., Галаневич
И.Д. Устройство для изоляции рудоспуска А.с. СССР №1548462, Б.И. 1990, №9.
7. Царикаев В.К. Устройство для изоляции рудоспуска. А.с.СССР №1615379. Б.И. 1990, №47.
8. Царикаев В.К. Устройство для изоляции рудоспуска. Информационный листок №60-93. Владикавказ, ЦНТИ, 1993.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ =-
У-----------------------------------------------------------------------------7
Алборов Иван Давыдович - профессор, доктор технических наук, Северо-Кавказский государственный технологический университет.
Царикаев Владимир Каурбекович - кандидат технических наук, Северо-Кавказский государственный технологический университет.
б
