09.2.1. Самотечная доставка

Самотечная доставка руды осуществляется по очистному пространству или по рудоспускам, при выпуске руды.
Самотечную доставку по очистному пространству применяют довольно широко. После самотечной доставки по очистному пространству следуют ее выпуск и погрузка в транспорт или механизированная доставка. Если очистное пространство замкнуто и частично заполнено только отбитой рудой, то самотечная доставка осуществляется беспрепятственно при углах наклона лежачего бока не менее 55-60°, иначе руда будет застревать на лежачем боку в тем больших количествах, чем меньше угол наклона и чем больше неровность этого бока. Извлечение руды, оставшейся на лежачем боку, представляет серьезные трудности. Эта руда может быть потеряна.

Если очистное пространство заполнено отбитой рудой и обрушившимися сверху пустыми породами (выпуск руды под налегающими породами), то вследствие давления на руду налегающей толщи пород самотечная доставка затрудняется и идет беспрепятственно только при углах наклона лежачего бока более 65 – 70°. Соответственно увеличиваются потери руды на лежачем боку при недостаточных углах наклона. Доступ в очистное пространство невозможен, поэтому руда на лежачем боку теряется, как правило, безвозвратно.

Иногда при разработке маломощных залежей с углом падения более 30 – 45° применяют самотечную доставку по металлическим желобам (рештакам). Руда движется по ним под действием собственного веса, благодаря  низкому коэффициенту трения по металлу.

Самотечную доставку руды по рудоспускам применяют на многих рудниках. Длина рудоспусков меняется от нескольких метров до сотен метров (Тырныаузский вольфрамо-молибденовый комбинат). Для беспрепятственного движения руды по рудоспускам угол их наклона должен быть не менее 55 – 60°, а его диаметр  в 3 – 4 раза больше размера кондиционного куска. Для предотвращения попадания в рудоспуск негабаритов, способных вызвать заторы, в устье рудоспуска устанавливают грохот  –  прочную решетку из рельсов или труб с размером ячейки, равным размеру кондиционного куска. Негабариты не проходят сквозь эти ячейки, и их подвергают на грохоте вторичному дроблению.

Рудоспуски являются аккумулирующими емкостями, и если длина их равна 20 – 30 м, или превышает высоту этажа, то они могут обеспечить практическую независимость во времени процессов доставки и транспортирования руды. При перепуске по рудоспускам рудная масса подвергается дополнительному дроблению. В основном это происходит в глубоких рудоспусках, почти половина длины которых (около 70 – 100 м) отводится на свободное падение кусков, а в нижней части делается расширение рудоспуска, до размеров камеры с несколькими выпускными отверстиями в днище, что предотвращает переуплотнение рудной массы. Такие рудоспуски выполняют по существу функции подземных дробилок.

По данным проф. В. Ф. Абрамова, при перемещении по рудоспускам сильно измельчается даже крепкая руда (табл. 9.3.). По наблюдениям на вольфрамо-молибденовом руднике в г. Тырныауз гранулометрический состав руды на горизонте вторичного дробления и на выходе из рудоспусков следующий:
Гораздо реже, чем по рудоспускам, на рудниках применяют перепуск руды по металлическим рештакам, желобам и настилам с углом наклона 30 – 45°.Уменьшить угол наклона возможно из-за уменьшения трения руды о металлическую поверхность желоба или настила.

Рудоспуски располагают по возможности в крепких породах, чтобы избежать необходимости их крепления, так как  крепь сильно изнашивается. По мере износа диаметр рудоспусков увеличивается в 3 – 4 раза.
Выпуск руды – последовательное извлечение отбитого полезного ископаемого из очистного пространства или аккумулирующей емкости под действием силы тяжести и под воздействием погрузочных и доставочных машин. Выпуск руды различают в зависимости от наличия или отсутствия подэтажных доставочных выработок: подэтажный и этажный, а также от наличия или отсутствия специальных выпускных выработок: донный и торцевой.

Донный выпуск, через специальные выработки в днище (основании) очистных блоков.
Донный выпуск появился раньше и до недавнего времени был наиболее распространен. При донном выпуске в нижней части блока устраивают специальные выпускные выработки (воронки или траншеи), через которые отбитая руда со всей площади очистного блока поступает в доставочные выработки для последующей механизированной доставки руды. На рис. 9.13. изображены выпускные воронки и выпускные траншеи, пройденные применительно к последующей механизированной доставке скреперными установками (9.13.а) и доставки погрузочными машинами (9.13.б).

Воронки при донном выпуске имеют угол наклона стенок около 60° и диаметр по верху от 6 м до 25 м. В верхней  части воронки взаимно касаются, чтобы в них могла поступать руда со всей площади очистного блока.
Выработки для донного выпуска руды  –  воронки и траншеи (рис. 9.14 и 9.15).

Воронка  –  углубление в днище (основании) блока в форме перевернутого конуса или цилиндра. В основании воронки проходят выработку (выпускную дучку), соединяющую очистное пространство с доставочным или транспортным горизонтом.
Воронки образуют с помощью шпуровой отбойки, что связано с повышением затрат, однако их размеры и форму легко приспособить к изменению мощности рудного тела и вследствие этого уменьшить потери руды.

Траншеи имеют сходящиеся к низу боковые стенки. В поперечном сечении траншея имеет форму опрокинутой трапеции, в основании которой через 5 – 8 м проведены дучки, соединенные нишами с доставочной выработкой. Для их образования в основании проходят траншейную выработку, из которой выбуривают вертикальные веера скважин и взрывают их, как правило, одновременно с отбойкой руды в блоке (в отличие от воронок, которые обычно образуют заблаговременно). К траншее снизу проходятся погрузочные выработки, через которые ее соединяют с доставочным или транспортным горизонтом. Затраты на образование траншей меньше, чем на образование воронок. Однако из-за прямолинейной формы и использования для отбойки более мощных скважинных зарядов их применяют, как правило, при разработке мощных залежей устойчивых руд.
Выпускные выработки сохраняются на весь период отработки блока. Расходы на проведение выпускных выработок составляют 20 – 40% всех расходов на подготовительные и очистные работы в блоке.

Торцевой выпуск руды производят непосредственно в доставочную выработку, и специальных выпускных выработок не устраивают, а руда поступает непосредственно с торца доставочной выработки и перемещается по ней механизированным способом (с помощью самоходного оборудования или питателя и конвейера). По мере выпуска всей руды с данного положения торца доставочной выработки осуществляется последовательное погашение этой выработки в отступающем порядке, чтобы можно было производить выпуск руды с новых положений ее торца (рис. 9.16.).

При донном выпуске пункты поступления руды к средствам механизированной доставки стационарны, а при торцевом – перемещаются. Достоинством торцевого выпуска является отсутствие выпускных выработок, из чего следует сокращение затрат на подготовительно-нарезные работы в блоке. При определенных условиях показатели извлечения руды при торцевом выпуске могут оказаться несколько хуже, чем при донном.

В последнее время с развитием доставочной техники изменились требования к размерам и конструктивным особенностям выпускных выработок. Конструкции днищ очистных блоков напрямую зависят от применяемого типа погрузо-доставочного оборудования. На современных рудниках в основном используют мощную самоходную технику с увеличенным размером ковша, что позволяет увеличить размеры кондиционного куска. В этом случае наиболее приемлемым является вариант конструкции выпускной выработки с плоским днищем (рис. 9.17.). Параметры выпускных и доставочных выработок выбираются исходя из прогнозной кусковатости рудной массы,  габаритов рекомендуемого доставочного оборудования и устойчивости массива.
Применение такой конструкции основания блока позволяет избежать узких воронок, что  резко увеличивает производительность блока и даёт возможность увеличить размер кондиционного куска и уменьшает количество зависаний. В блоках с плоским днищем нет большого количества сопряжений, что уменьшает износ основания блока, а соответственно исключает потери запасов блока в результате полного разрушения его основания.

При конструировании оснований блока и выбора технологии выпуска немаловажное значение имеет вопрос управления качеством рудной массы и улучшение показателей извлечения. А.М. Фрейдин и А.А. Неверов изучив закономерности выпуска предложили технологию с площадно-торцевым выпуском руды (рис. 9.18.). Данная технология позволяет снизить потери при выпуске до 8%, а разубоживание уменьшить до 12%.

Подэтажный торцевой выпуск при небольшой (5 – 9 м) высоте подэтажа получил распространение вначале на рудниках Швеции, а затем в Канаде, США и других странах.
Торцевой выпуск этажный и подэтажный с увеличенной (15 –  40 м) высотой подэтажа появился впервые в СССР при отбойке руды в зажиме. Он бывает послойный и массовый.

При послойном торцевом выпуске руды рудодоставочную выработку погашают по мере отбойки (в зажиме). Отбитые слои контактируют по одну сторону с обрушенными породами. Можно отбивать слой значительной толщины – 6 – 16 м. В этом случае над доставочной выработкой оставляют временный целик в виде козырька длиной 4 – 12 м и по мере выпуска руды взрывают этот козырек участками по 2 – 6 м, для того чтобы избежать больших потерь руды на почве очистного пространства. Этот вариант применен на руднике Зыряновского комбината как этажный. В дальнейшем стали разделять этажи высотой 45 м на два подэтажа, что вызвано небольшими размерами и неправильными контурами рудных тел.

Выпуск отбитой руды может происходить в открытом очистном пространстве под прикрытием потолочины или непосредственно под налегающими обрушенными породами. Чтобы руда под действием собственного веса перемещалась к выпускным выработкам, угол наклона стенок очистного блока (лежачего бока) должен быть не менее 50 – 55° при открытом очистном пространстве и не менее 65 – 75° – при выпуске под налегающими обрушенными породами. Если угол падения рудных залежей меньше указанных значений, то устраивают выпускные выработки не только в днище, но и в лежачем боку (на разных уровнях по высоте), или допускают большие потери руды, либо подрабатывают пустые породы лежачего бока, вызывая засорение руды.
Выпуск руды под прикрытием потолочины не требует особого режима: выпускать можно из любых отверстий в любых количествах. А выпуск руды под налегающими обрушенными породами  –  крайне сложный в физическом смысле процесс, наблюдать за которым непосредственно в очистном пространстве невозможно, так как возможности доступа людей нет. Режим этого выпуска предопределяют величины показателей извлечения руды, оценить которые можно косвенными методами.
Теория выпуска руды разработана в трудах Г. М. Малахова, В. Р. Именитова, В. В. Куликова и других. Рассмотрим основные положения этой теории.

Первоначально под налегающими обрушенными породами выпускается чистая руда (с содержанием Друд в количестве Дч.р.), а затем появляется и начинает возрастать примесь пустых пород. Выпуск из каждого отверстия прекращают тогда, когда разубоживание в последней дозе выпуска достигнет экономически допустимой величины рпред   82%.
Истечение руды через одиночные отверстия происходит из объемов, напоминающих по форме эллипсоиды вращения с вытянутой вертикальной осью –  эллипсоидов выпуска.

Эллипсоид выпуска  –  это фигура истечения, все частицы которой, лежащие на поверхности фигуры, приходят к выпускному отверстию одновременно, но пути у них разные, а значит, и скорости частиц разные (рис. 9.19, а).
Коэффициент вытянутости эллипсоида (отношение его высоты к наибольшему горизонтальному диаметру) возрастает с увеличением сил трения и особенно сил сцепления (с увеличением количества мелких глинистых частиц и влаги, уплотнением руды), а также с увеличением объема эллипсоида, т. е. его высоты.

На  место выпущенной  порции   (из объема эллипсоида  выпуска)   поступает  руда   из  окрестностей   эллипсоида   выпуска,  за счет чего в определенной зоне  происходит вторичное разрыхление. Форма объема, в пределах которого происходит вторичное разрыхление, сходна с эллипсоидом выпуска и отсюда получила наименование эллипсоида разрыхления (рис. 9.19, б).
Эллипсоид разрыхления подобен эллипсоиду выпуска, но значительно больше его по размерам.

Теория выпуска, из нескольких выпускных отверстий,  рассматривает простейший случай, когда имеют место так называемые идеальные условия:
• блок большой площади со всех четырех сторон окружен массивом руды с вертикальными стенками;
• просачивания мелочи между крупными кусками практически нет (руда при выпуске опускается без расслоения);
• режим выпуска равномерно-последовательный (одинаковыми дозами поочередно из всех отверстий по площади блока);
• контакт руды и налегающих пород  –  горизонтальный.
При значительной высоте выпускаемого слоя руды (высоте блока Нбл) можно считать, что в начале выпуска контакт руды и породы опускается параллельно первоначальному положению, оставаясь горизонтальным (рис. 9.20.). Происходит это до определенного уровня, соответствующего Нкэ  –  высоте касающихся эллипсоидов. Касающиеся эллипсоиды выпуска (по проф. Г. М. Малахову) –  это эллипсоиды в соседних отверстиях, диаметр которых равен расстоянию между осями отверстий D0. Когда поверхность руды (контакт) опустится ниже вершин касающихся эллипсоидов, то частицы, расположенные над осями отверстий, начнут перемещаться с наибольшей скоростью, и поэтому поверхность контакта руды с налегающими пустыми породами начнет прогибаться.

Идеальные условия с горизонтальным контактом руды с налегающими обрушенными породами встречаются не всегда. Нередко у отбитой руды имеются и горизонтальный, и вертикальный контакты с обрушенными породами, а иногда два или даже три вертикальных контакта. Это причина дополнительных потерь и разубоживания руды.
Выпуском руды в форме эллипсоида объясняются потери в образующихся гребнях между воронками при выпуске. Из (рис. 9.20.) можно заметить, что при большей продолжительности выпуска увеличивается разубоживание и уменьшаются потери.

© Кузьмин Е.В., Хайрутдинов М.М., Зенько Д.К.
"Основы горного дела"

 

 

Запрещается любое копирование и распространение информации без письменного согласия авторов учебника "Основы горного дела" 

ЭКСКЛЮЗИВНЫМ ПРАВО НА ПУБЛИКАЦИЮ ОБЛАДАЕТ "ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫЙ ПОРТАЛ РОССИИ"