ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ВЫЕМКИ.

Очистные работы включают процессы: очистную выемку полезного ископаемого, крепление очистного забоя и управление кровлей.

Под очистной выемкой следует понимать совокупность производственных процессов (отбойку, погрузку, доставку полезного ископаемого), выполняемых в определенной последовательности в пространстве и времени и направленных на получение готовой продукции.

Очистную выемку ведут в длинных очистных забоях – лавах и коротких – камерах. В лавах очистную выемку осуществляют очистными комбайнами (входящих в состав механизированных комплексов) или стругами, в камерах – проходческими (проходческо-очистными) комбайнами.

ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИТСНЫХ РАБОТ В ЛАВАХ

Рассмотрим технологию очистных работ в лавах с использованием механизированных комплексов с узкозахватными комбайнами, а затем с использованием стругов.

Сущность технологии очистных работ в лаве заключается в том, что выемочный участок (столб) подготавливается с двух сторон подготовительными штреками – конвейерным 1 и вентиляционным 2. Поперек столба проводится нарезная выработка, соединяющая два штрека. При дальнейшей выемке эта выработка называется лава 3. В лаве монтируется комплекс оборудования состоящий из очистного комбайна 4, забойного скребкового конвейера 5, механизированной крепи 6, крепи сопряжения 7, насосной станции 8 (если есть необходимость откачки воды), а также гидро- и электрооборудовании. Комбайн, перемещая по раме забойного конвейера от конвейерного штрека к вентиляционному (и наоборот), отделяет от массива узкую полосу до одного метра (при узкозахватной выемке) полезного ископаемого 9 равную ширину исполнительного органа комбайна – шнека 10 (если исполнительный орган имеет ширину захвата более 1м, то выемка называется широкозахватной, которая применяется крайне редко и вытесняется узкозахватной выемкой). Шнек дробит полосу полезного ископаемого на куски и грузит погрузочным устройством на забойный конвейер 5. С последнего, в пункте 11 полезное ископаемое перегружается на ленточный конвейер 12 и далее транспортируется по конвейерному штреку.

По мере выемки полос забойный конвейер должен периодический передвигаться к забою. Для механизации подвижки и обеспечении минимальной площади не закрепленного рабочего пространства лавы в след за проходом комбайна забойные конвейеры делают изгибающимися. Изгиб конвейера допускает его передвижку в лаве по частям. Применяют также передвигающиеся одновременно по всему фронту забоя скребковые конвейеры. Шаг передвижки забойного конвейера зависит от ширины захвата комбайна. Перемещении комбайна вдоль забоя осуществляют в большинстве случаях по челноков схеме (в обоих направлениях).

На калийных рудниках наибольшее распространение получили следующие очистные комбайны: ЭВ-200/230-ЛН, Электра 340-Сол, Айкофф СЛ-300НЕ, ЭДВ-300/760-Л, КГС-800С/2БП, Электра 700-Сол, Айкофф СЛ-300.

Выемка полезного ископаемого сопровождается обнажением пород кровли. Для создания безопасных условий труда и эксплуатации горного оборудования для поддержания очистного забоя используют механизированные крепи.

Механизированная крепь – самопередвигающаяся крепь, предназначенная для поддержания кровли и ограждения рабочего пространства лавы от обрушения горных пород, управление горным давлением, передвижки забойного конвейера.

В зависимости от соотношении функции защиты рабочего пространства и характера взаимодействия с породами кровли механизированные крепи делят на 4 типа: оградительные (а), поддерживающие (б), оградительно-поддерживающие (в), поддерживающе-оградительные (г).

По характеру взаимодействия с кровлей очистного забоя при передвижке секции механизированные крепи делают передвигаемые без потери контакты с кровлей и с потерей контакта.

Крепь сопряжения служит для предотвращения обрушения пород на сопряжении очистного забоя с прилегающими к нему штреками.

Теперь прейдем к рассмотрению вопроса об обрушении вмещающих пород. По сравнению с капитальными и подготовительными, очистные выработки имеют ряд особенностей, среди которых можно выделить: непрерывное движение забоя, обуславливающее постоянное изменение поля напряжений вокруг выработки; меньшее время эксплуатации. Общая картина процессов, происходящих в массиве горных пород вокруг очистной выработки заключается в изменении поля напряжений и, как следствие этого, деформировании окружающих пород. В первую очередь на контуре выработанного пространства и окружающем массиве пород происходят упругие смещения. В след за упругими смещениями пород кровли и стенок развиваются неупругие деформации и происходят локальные разрушения. Этому способствует развитие в окружающем массиве зон концентрации так сжимающих, так и растягивающих напряжений. В процессе деформирования вовлекаются большие объёмы пород, а вследствие этого неоднородность низких порядков, по поверхностям которых массив наиболее ослаблен. В результате этого в очистных выработках развиваются процессы обрушения покрывающих пород.

В зависимости от способности отдельных слоев породы кровли (почвы) к самообрушению (пучению), а также от расположения их по отношению к пласту различают ложную, непосредственную и основную кровлю, а также непосредственную и основную почву.

В условиях очистных работ наиболее распространённая гипотеза определения горного давления является гипотеза консольной плиты.

Эта гипотез предполагает поддержание слоистых пород на рабочим пространством главным образом за счет связи с неотработанными породами.

Горное давление делят на первичное и вторичное. Первичное связано с породами непосредственной кровлей и действует на крепь в пределах рабочего пространства очистных забоев, вторичная создаётся основной кровлей и передается за пределы обнажения на породный массив, или закладку, или на обрушенные породы непосредственной кровли, на которые ложится основная кровля. Гипотеза предполагает, что непосредственная кровля над рабочим пространством главным образом за счет связи с неотработанным массивом и как бы представляет собой консоль. Наименьшее давление на крепь наблюдается у основания консоли, где она опускается не значительно. По мере удаления от забоя и приближение к свободному концу консоли смещение ее увеличивается, давление возрастает.

При очистной выемке кровлю периодически обрушают, передвигая механизированную крепь, чтобы сохранить консоль и тем самым горное давление. По мере дальнейшего подвигания забоя давление снова возрастает, и картина повторяется.

Расстояние, через которое происходит обрушение кровли называют шагом обрушения. При неустойчивой кровле шаг обрушения составляет 1-2м, при устойчивой – до 10м.

Для предотвращения значительных деформаций и обрушения пород, обеспечения безопасности труда и создания нормальных условий для осуществления очистных работ в лавах осуществляют комплекс технических мероприятий по управлению кровлей. Наиболее распространенными являются способы управления кровлей полным или частичным обрушением, а также полной или частичной закладкой выработанного пространства.

Технология управления кровлей способом обрушения пород заключается в обрушении (посадке) непосредственной кровли за пределами призабойного пространства. Посадка производится периодически через расстояние, равные шагу самопроизвольного обрушения непосредственной кровли. При использовании механизированной крепи посадка кровли происходит обычно после каждой передвижки крепи.

Область применения данного способа ограничивается разрыхляемостью непосредственной кровли и ее мощностью.

Управление кровлей полной закладкой предусматривает заполнение выработанного пространства закладочным материалом, который доставляется с поверхности или же готовится в подземных условиях. Закладочный материал, заполнивший выработанное пространство, образует закладочный массив.

Струговая очистная выемка – способ узкозахватной выемки, при которой разрушение полезного ископаемого осуществляется путем отбойки от массива тонких стружек толщиной до 10-12 см на всю длину очистного забоя при высоких скоростях движения исполнительного органа (струга) струговой установки (или стругового аппарата).

Струговая установка работает в комплексе с механизированными крепями.

Наиболее эффективная и перспективное направление струговой выемки – создание струговых аппаратов, в которых совмещены в единое целое струг (один или несколько), системы приводов, средства доставки полезного ископаемого вдоль очистного забоя, и механизированная крепь на основе автоматического и динамического управления оборудованием.

Одним из новейших струговых агрегатов является «Континиум Лонгуолл Майнер» (КЛМ). В конструкции КЛМ в отличие от традиционных струговых установок для осуществления процесса разрушения забоя, погрузки на конвейер и транспортировки полезного ископаемого из лавы применяется только одна замкнутая в горизонтальной плоскости цепь. На ней закреплены скребки. Одни из них обеспечивает перемещение полезного ископаемого по ставу конвейера, а другие одновременно с этим являются базой для выемочных головок. Выемочные головки агрегата по контуру цепи разделены на две группы. В то время как группа головок производит резание забоя, другая находится в рештачном ставе конвейера и перемещается в обратном по отношению к первой группе направлении. Этим достигается непрерывная выемка и доставка полезного ископаемого их лавы без реверсирования движения тягового органа.

Стандартная группа состоит из 5 выемочных головок. Первая по направлению резания забоя выемочная головная группы оснащена резцами, работающими в режиме блокированного резания. Последующие резцы расширяют вруб. На последней выемочной головке группы установлены два резца: один разрушает пласт в зоне контакта с почвой, другой – в зоне контакта с кровлей.

ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИТСНЫХ РАБОТ В КОРОТКИХ ЗАБОЯХ

Коротким забоем считают очистной забой длиной до 16м. При подвигании такой забой оставляет за собой выемочную камеру. Благодаря небольшой длине забоя процессы выемки полезного ископаемого крепления и управления кровлей сконцентрированы в ограниченном пространстве.

При разработке пластов с устойчивыми кровлями отсутствует необходимость в управлении кровлей, так основную нагрузку от вышележащих пород воспринимают целики полезного ископаемого, ославляемыми между выемочными камерами. Однако это связанно с повышенными потерями полезных ископаемых в недрах.

Выемку в коротких забоях ведут проходческо-добычными комбайнами или буровзрывным способом. На калийных рудниках для ведения добычных работ применяют следующие комбайны: ПК-8М, Урал-10КС.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: