Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Механизация проведения горизонтальных выработок


Способы проведения горизонтальных выработок зависят от устойчивости горных пород и их обводненности. В зависимости от физико-механических свойств пород выбирается их способ отбойки, определяющий схему организации работ. В породах с коэффициентом крепости J>4 выработки в настоящее время проводят исключительно буровзрывным способом. Комбайновый способ проведения выработок применяется о незначительных объемах.

Основными процессами проходческого цикла являются бурение шпуров, погрузка породы и возведение постоянной крепи.

В последние годы получили широкое распространение бурильные установки.

Бурильные установки вращательно-ударного действия конструкции ЦНИИПодземмаша БУР-2 и другие позволили изменить характер и условия труда бурильщиков, освободив их от тяжелого физического труда и воздействия вибрации.

На рудниках цветной и черной металлургии применяются в основном следующие установки СБКПС-2, СБУ-2, БУ-1, БУР-2.

Самоходная бурильная установка СБКИС-2 (рис. 110) предназначена для бурения шпуров диаметром 40—52 мм при проведении горизонтальных выработок площадью поперечного сечения 5—10 м2.
Механизация проведения горизонтальных выработок

Самоходная бурильная установка СБКП-3 применяется для бурения шпуров при проведении горизонтальных выработок площадью поперечного сечения 8—20 м2.

Самоходная буровая установка СБУ-2М на гусеничном ходу применяется для бурения шпуров при проведении горизонтальных выработок высотой до 5 м, а также для бурения шпуров в почву и кровлю выработки.

Устойчивость буровой машины при забуривании шпуров обеспечивается двумя пневмодомкратами, упирающимися в забой.

Техническая характеристика основных самоходных бурильных установок приведена в табл. 13.

Самоходная бурильная установка БУР-2 снабжена глушителями шума и навесным шума оборудованием для механизации крепления, настилки путей и заряжания шпуров в выработках сечением до 25 м2.

В комплексе с погрузочной машиной установка БУР-2 позволяет механизировать все основные процессы проходческого цикла.

Из зарубежного бурового оборудования для горнорудной промышленности заслуживают внимания самоходные установки «Скорпион-I», «Скорпион-Н», «Серпент» фирм «Джон» и «Секома» (США), «Промек Т-220», «Бумер-131» фирмы «Атлас-Копко» (Швеция).

Самоходные установки «Скорпнон-I» и «Скорпиои-Н» на гусеничном ходу предназначены для бурения шпуров в подземных условиях. Установка «Скорпион-II» отличается от первой тем, что на ней установлено два манипулятора, а не один.

Как на той, так и на другой установлены два пятицилиндровых пневматических тяговых двигателя с большим крутящим моментом. Техническая характеристика машин приведена в табл. 14.

Установки «Скорпион-I» и «Скорпион-II» обладают большой конструктивной прочностью. Для удобства ремонта и эксплуатации звенья траков взаимозаменяемы. Ходовые траки, ролики и катки ходовой части выполнены из износостойкого стального сплава. Установки управляются одним человеком с платформы управления, оборудованной рычагами контроля и сиденьем для оператора.

Самоходная установка «Серпент» на пневмошинном ходу с дизельным приводом и сочлененным кузовом предназначена для бурения шпуров в подземных, условиях, а также для проведения туннелей. Она отличается высокой маневренностью и прочностью конструкции. Передние колеса приводные, задние — управляемые; двигатель — шестицилиндровый с воздушным охлаждением мощностью 100 л. с. и электростартером. Скорость передвижения 8 км/ч, максимальный подъем 26%.

Фирма «Секома» выпускает самоходные буровые установки на гусеничном (модели 014 и 051) и пневмошинном ходу (модели 270 и 087).

Гидравлические самоходные установки на гусеничном ходу предназначены для бурения шпуров в подземных выработках. Привод установок — электрический по кабелю от главной контактной сети постоянного или переменного тока; мощность двигателя 50 л. с.

Техническая характеристика машин приведена в табл. 15.

Самоходные буровые установки на пневмомашинном ходу фирмы «Секома» имеют два (модели 270) или три манипулятора (модель 087).

Буровая установка модели 270 состоит из двух частей; передней с навесным буровым оборудованием и задней, в которой pасположены ходовой узел и силовая установка. Обе части соединены между собой универсальным шарниром, придающим установке высокие маневренные свойства. Внутренний угол поворота составляет 2,2 м, наружный —5,5 м. Четырехцилиндровый дизель при 2300 об/мин развивает мощность 78 л. с.

Буровая установка модели 087 имеет два стандартных манипулятора и один центральный винтовой бур для бурения скважин большого диаметра.

Техническая характеристика рассматриваемых машин приведена в табл. 16.

Шведская фирма «Атлас-Копко» изготавливает самоходные буровые установки на пневмошинном ходу «Промек 1-220» и «Бумер-131».

Установка «Промек Т-220» имеет три манипулятора и предназначена для бурения взрывных шпуров в выработках сечением 9—20 м2. На ней установлены гидравлические стрелы типа «Тампек Р250» фирмы «Атлас-Копко», на которых устанавливаются три бурильные машины той же фирмы массой 27—69 кг.

Установка «Бумер-131» предназначена для проведения выработок и туннелей любой формы площадью 12—60 м2. Тяговое усилие достигает 12,2 тс. Установка имеет шарнирную подвеску, обеспечивающую постоянную опору на четыре колеса.

Погрузочные машины. Из большого разнообразия погрузочных машин (рис. 111, табл. 17) наибольшее распространение в горно-рудной промышленности получили погрузочные машины периодического действия с ковшовым рабочим органом, которые подразделяются на машины прямой и ступенчатой погрузки. Ковшовые машины разнообразны по параметрам и применяются в основном при проведении горизонтальных горных выработок.


Машины прямой погрузки, применяемые в настоящее время, имеют три модификации, отличающиеся одна от другой способом разгрузки ковша. К ним относятся машины с перекатывающейся или вращающейся рукоятью (задняя разгрузка), машины с боковой разгрузкой копим и машины с фронтальной разгрузкой ковша.

В мировой практике все большее распространение получают погрузочные машины с боковым захватом. В качестве рабочего органа для этих машин применяются парные нагребающие лапы, цепи с консольно расположенными скребками или рифление диски. Наиболее эффективными являются машины с парными нагребающими лапами, которые практически вытеснили другие типы машин непрерывного действия.

Выбор рационального типа погрузочной машины производится в зависимости от крепости подлежащей погрузке породы, размеров поперечного сечения выработки, вида применяемой для бурения шпуров энергии и примятой организации работ.

В отечественной горнорудной промышленности в основном применяются ковшовые машины. Из общего парка машин в шахто-строительных организациях черной и цветной металлургии ковшовые машины составляют 84,6%, с нагребающими лапами — 15,4%.

Погрузочная машина ППН-2 предназначена для уборки горной массы кусковатостью до 400 мм в вагоны емкостью до 2 м2 или другие транспортные средства с высотой кузова или приемного лотка не более 1300 мм при проведении горизонтальных разработок сечением не менее 2,4x2,2 м.

Машина выпускается заводом «Коммунист» вместо погрузочной машины ПМЛ-5. Широко распространена в Криворожском железорудном и других бассейнах.

Наблюдения за работой образцов промышленной партии машин ППН-2 при проведении выработок о различных горно-геологических условиях показали, что машины обеспечивают чистую производительность в пределах 40—53 м3/ч, которая зависит от крепости пород:

где f — коэффициент крепости пород.

Погрузочная машина ППН-2 выгодно отличается от ПМЛ-5 наличием механического привода поворота верхней поворотной плиты; более совершенными устройствами, фиксирующими рукоятки управления в нейтральном положении; наличием водяных оросителей.

Заводом «Коммунист» принято решение о разработке конструкций новых погрузочных машин ППП-2М и ППН-3М (вместо ППН-2 и ППН-З) с высокой степенью унификации и отличающихся компоновкой и конструктивными решениями ряда узлов.

Погрузочная машина ППН-З (рис. 112) предназначена для уборки горной массы кусковатостью до 600 мм в рудничные вагоны емкостью до 4 м3 и другие транспортные средства с высотой кузова или приемного лотка не более 1630 мм при проведении горизонтальных выработок поперечным сечением не менее 3х2,9 м. Производительность машины

где f — коэффициент крепости пород.

Погрузочная машина ППП-2г (на гусеничном ходу) является разновидностью машины ППН-2 и предназначено для уборки горной массы при проведении горизонтальных горных выработок в рудничные вагоны при торцевой или боковой разгрузке и из другие транспортные средства с высотой кузова или приемного лотка не более 1500 мм.

Производительность машины 40—60 м3/ч. Испытания опытных образцов машины в Криворожском бассейне показали ее высокие эксплуатационные качества.

Погрузочная машина ППН-4 периодического действия прямой погрузки на гусеничном ходу предназначена для уборки горной массы при проведении двухпутевых выработок. Машина прошла испытания на руднике нм. Фрунзе в Кривбассе. Производительность машины 90—100 м3/ч.

В нашей стране наиболее перспективны высокопроизводительные погрузочные машины непрерывного действия с парными нагребающими лапами. Они эксплуатировались в различных бассейнах страны, показали надежность в работе при погрузке пород любого вида, что и определило направление в создании погрузочных машин. За короткий срок были разработаны и поставлены на промышленное производство погрузочные машины ПНБ-2, 2ПНБ-2, ПНБ-3к, ПНБ-ЗД и ПНБ-4.

Эффективность применения машин с нагребающими лапами в различных горно-геологических условиях во многом зависит от их конструктивного исполнения, и в первую очередь от кинематики нагребающих лап и конструкции скрепкового конвейера.

Из всех современных погрузочных машин с нагребающими лапами наиболее производительна ПНБ-Зк (рис. 113), получившая широкое распространение при проведении горных выработок и туннелей различного сечения. Машина может грузить горную массу с размерами кусков до 600 мм и коэффициентом крепости пород 16.

На производительность погрузочных машин с нагребающими лапами существенное влияние оказывает высота развала штабеля породы или руды.

Погрузочную машину ПНБ-3к рекомендуется применять при высоте развала штабеля не более 2,5—3 м, что соответствует высоте забоя 4,5—5 м.

Содержание в отбитой горной массе большого количества мелочи также заметно снижает производительность погрузочной машины. Наиболее оптимальной следует считать горную массу с максимальным содержанием кусков 200—400 мм и выходом негабарита не более 10%.

Погрузочная машина ПНБ-3к может работать в комплексе с транспортными средствами, имеющими высоту в месте приемного лотка до 2000 мм (челноковые самоходные вагонетки, бункерные поезда, самосвалы и др.) в выработках с минимальным сечением 10 м2 (3,7х2,5 м) и углом наклона до 8°.

С помощью погрузочных машин ПНБ-3к в комплексе с различными транспортно-маневровыми средствами достигнуты высокие показатели в производительности труда и скорости проведения выработок. В Кривбассс на руднике им. Дзержинского с помощью этой машины за месяц пройдено 628 м штрека. Производительность машины при этом изменялась от 90 до 180 м3/ч и в среднем составила 125 м3/ч.

На Запорожском железорудном комбинате за 31 рабочий день пройдено 706,1 м выработок сечением 10 м2 в породах с коэффициентом крепости f = 10-17. Среднесуточная скорость проведения составила 22,8 м.

Многочисленными наблюдениями за уборкой породы в Криворожском бассейне установлено, что производительность машины ПНБ-3к

где Pт — теоретическая производительность машины.

Гипрорудмашем разработана погрузочная машина ПНБ-4. Она успешно прошла промышленные испытания на шахте № 51 Джезказганского горно-металлургического комбината, серийно выпускается Ясногорским машиностроительным заводом, широко применяется на рудниках Норильского горно-металлургического комбината и других предприятиях черной и цветной металлургии.

Машина наиболее эффективна в камерных выработках с большим объемом отбитой горной массы кусковатостью 400—600 мм при использовании самоходных вагонов пли самосвалов грузоподъемностью 20—25 т, а также при проведении безрельсовых откаточных и камерных выработок большого сечения.

Производительность машины 6 м3/мин; основные размеры, мм: длина 10000, ширина 2680, высота в транспортном положении 2000.

В настоящее время за рубежом во всех отраслях горнодобывающей промышленности применяется большое число разнообразных машин, предназначенных для механизации погрузки горной массы в транспортные средства при проведении горных выработок буровзрывным способом.

Основными зарубежными фирмами, определяющими технический уровень в области создания погрузочных машин, являются «Джой», «Эймко», «Гудмен» (США); «Атлас-Копко» (Швеция); «Мэйвор энд Коулсов (Англия) и «Зальцгиттер» (ФРГ).

В зависимости от основных показателей погрузочные машины объединены в три группы: легкие, средине, тяжелые. К первой группе относятся ковшовые машины с прямой погрузкой массой до 2 т, со ступенчатой погрузкой массой до 8 т и машины с парными нагребающими лапами массой до 7 т. Ко второй группе относятся машины массой соответственно 2—4, 8—12 и 7—13 т, к третьей группе — массой более 13 т.

В последние годы в горной промышленности ряда зарубежных стран широкое распространение получают погрузочно-доставочные машины, выполняющие три операции: погрузку, транспортировку и разгрузку отбитой горной массы.

Это комбинированные агрегаты, состоящие из погрузочного рабочего органа, аккумулирующей емкости и ходовой части.

В настоящее время проектированием и изготовлением таких машин в разных странах занято более 15 крупных фирм («Атлас-Копко», «Эймко», «Зальцгиттер» и др.).

Известные модели зарубежных погрузочно-доставочных машин по принципу действия их погрузочных и аккумулирующих органов можно условно объединить в следующие три группы:

- машины с ковшовым погрузочным органом и опрокидным бункером;

- машины с ковшовым погрузочным органом и бункером с донным конвейером;

- машины с совмещенным рабочим органом в виде ковша бункера.

Машины этих групп условно подразделяются на два типа: легкого и тяжелого.

Машины легкого тина с объемом погрузочного органа 0,1—0,4 м3 и емкостью бункера не более 2 м3 используются в выработках сечением 4,5—12 м2.

Машины второго типа с объемом бункера 3—10 м3 используются в выработках сечением более 10 м2.

В последнее время при проведении горных выработок начали применяться буропогрузочные машины, изготовляемые фирмами «Секома» (Франция) и «Мэнвор энд Коулсон» (Англия).

Из зарубежных ковшовых машин прямой погрузки интерес представляют «Каво-320» и «Каво-330» фирмы «Атлас-Копко» (Швеция).

Они предназначены для погрузки крепких абразивных пород при проведении горизонтальных выработок небольшого сечения. Машины смонтированы на пневмоколесном ходу; все колеса приводные. В отличие от «Каво-320» (рис. 114) модель «Каво-330» имеет боковую разгрузку и работает в комплексе с конвейером.

Машины характеризуются следующими техническими данными:

Кроме этих фирма выпускает машины «Каво-510» с ковшом емкостью 0,5 м3 и «Каво-520» с ковшом емкостью 6 м3, а также ковшовые погрузочные машины ступенчатой погрузки LM-500 (риc. 115). Они предназначены для проведения выработок большого сечения, туннелей и изготавливаются в двух вариантах (LM-500 и LM-500H), отличающихся габаритами.

Ходовая часть — гусеничная, высота конвейера — регулируется, ковш грузит породу под любым углом, конвейер поднимается гидроцилиндрами, привод пневматический. Машина зачищает почву выработки шириной до 3 м.

Машины характеризуются следующими техническими данными:

К тяжелым погрузочным машинам относятся 18НP (рис. 116) и 19НР фирмы «Джой Виль-Гозэ» (Франция), предназначение для погрузки тяжелой и абразивной породы при проведении горных выработок.

Погрузочный орган — парные нагребающие лапы грузят породу на скрепковый конвейер машины. Ходовая часть — гусеничная, с независимым приводом на каждую гусеницу. Привод электрический. Машины оборудованы телеуправлением и характеризуются следующими техническими данными:

Затраты на крепление составляют 10—50% трудовых затрат на проведение выработок, а стоимость крепи — 35—75% стоимости выработок.

Для крепления горизонтальных и наклонных выработок в горнорудной промышленности в настоящее время применяются в основном монолитная бетонная, торкретбетонная и набрызгбетонная крепи,

В связи с увеличением глубины разработки рудных месторождении (800—1000 м) потребовались крепи большой несущей способности, позволяющие полностью механизировать процессы их изготовления и возведения. Этому удовлетворяют сборные железобетонные, блочные бетонные и тюбинговые крепи.

Применение крепей длительное время сдерживалось отсутствием средств механизации их возведения.

В настоящее время для возведения сборных бетонных и железобетонных крепей применяются в основном крепеукладчики арочного типа и крепеукладчики на рельсовом ходу.

ВНИИОМШС разработал два типа крепеукладчиков для возведения блочных и тюбинговых крепей — УК-500 и К-1000.

Крепеукладчик УК-500 предназначен для крепления горизонтальных одно- и двухпутевых выработок арочного очертания с рельсовой колеси 750 и 900 мм. Грузоподъемность 500 кг.

Пневматический привод позволяет использовать машину в шахтах, опасных по газу и пыли.


Крепеукладчик УК-500 изготовляется также с электрическим приводом. Конструктивно машина представляет собой грузоподъемный стреловой механизм с полиспастной системой, установленный на шасси породопогрузочной машины ПМЛ-5 с измененной шириной колен.

ВНИИОМШС разработал шахтный кран К-1000 для монтажа и демонтажа шахтного оборудования, а также возведения сборной железобетонной крепи из тюбингов и блоков в горизонтальных горных выработках.

Навесное оборудование позволяет использовать кран для вспомогательных и ремонтных работ, связанных с поддержанием выработок.

Кран-крепеукладчик может работать в шахтах, опасных по газу и пыли, представляет собой стреловой кран на рельсовом ходу (рис. 117) с поворотом платформы и независимым поворотом стрелы в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В конструкции машины использованы унифицированные серийно выпускаемые узлы и агрегаты.

Подвод электрической или пневматической энергии может осуществляться справа и слева (с помощью электрокабеля или шланга).

Крепеукладчики K-1000 в настоящее время работают на шахтах Печорского и Донецкого угольного бассейнов, рудниках Норильского горно-металлургического комбината, в Московском метрострое.

Организация и технология проведения горизонтальных горных выработок. Совершенствование технологических схем проведения выработок идет по пути применения комплексов машин и механизмов, удовлетворяющих современным требованиям повышения производительности и улучшения условий труда проходчиков.

Проходческие комплексы состоят из взаимно дополняющих проходческих машин и механизмов, обеспечивающих наиболее полную механизацию основных и вспомогательных технологических процессов проходческого цикла. Они отличаются от простой совокупности машин и механизмов полным соответствием и взаимоувязкой в работе отдельных машин и механизмов.

Существенное влияние на выбор оборудования, его габариты, производительность, технологическую схему и на выполнение маневровых операций в проходческом забое оказывает поперечное сечение выработок.

Протяженность и местоположение выработок влияет в основном на выбор транспортно-маневрового оборудования, переменная крепость пересекаемых пород — на выбор буровой техники, так как от этого зависит производительность буровых машин и механизмов.

Для выбора погрузочной техники крепость пород имеет меньшее значение, хотя и является основным фактором, влияющим на ее производительность.

Для рудников Кривбасса в состав комплексов включаются машины и механизмы для бурения шпуров и уборки породы, а также транспортно-маневровое оборудование. Так как в бассейне большинство выработок проходится без временного крепления и в качестве постоянной крепи, и то не во всех выработках, применяются анкерные болты по металлической сетке, набрызг-бетон и монолитный бетон и постоянная крепь возводится в выработках либо при большом отставании от забоя, либо по окончании проходки, в состав комплексов не включаются средства механизации возведения крепи.

В зависимости от габаритов машин и площади поперечного сечения выработок для рудников Кривбасса возможны три набора (комплекса) машин и механизмов (табл. 18).

На глубоких рудниках Норильского горно-металлургического комбината, разрабатывающих Талнахское и Октябрьское месторождения, при креплении выработок железобетонными тюбинговыми крепями конструкции ВНИИОМШСа в состав комплексов включаются машины для бурения шпуров, уборки породы и крепления выработок (табл. 19).

При проведении двухпутевой выработки на Октябрьском руднике сечением в проходке 16,8 м2, закрепляемой гладкими железобетонными тюбингами КТАГ (рис. 118), на бурение шпуров задалживаются две установки БУР-2. При выборе бурильных установок исходили из наибольшей производительности механизмов и возможности их разминовки с породопогрузочной машиной ПИБ-3к.

По мере обуривания забоя бурильные установки вывозятся электровозами либо на сопряжение, либо в тупиковую выработку.

Для бесперебойной работы породопогрузочной машины в забой выработки подаются сразу 9 вагонов «Хеглунд», которые по мере загрузки вывозятся из забоя по два вагона.

На рудниках комбината широко применяются рудничные вагоны типа HRS фирмы «Хеглунд». Они оборудованы встроенным цепным конвейером с приводом от пневматического двигателя.

Погрузочная машина загружает вагонетку с одного конца, а конвейер перемещает погруженную породу к противоположному концу вагонетки. Благодаря этому груз распределяется равномерно и вагонетка загружается полностью. Это позволяет применить длинные вагонетки большой грузоподъемности one зависимости от броска погрузочной машины (длины разгрузки).

Фирма выпускает вагонетки шести типоразмеров емкостью до 11,5 м3.

Емкость кузова вагонетки «Хеглунд» почти в 5 раз больше, чем вагонеток обычного типа. Это сокращает число перегонов вагонеток и объем маневровых работ.

Полностью загруженные вагонетки можно перевозить электровозом со скоростью до 20 км/ч.

Конструкция поворотных тележек, состоящая из подвижной части на резиновых амортизаторах и листовых рессор, позволяет вагонетке свободно преодолевать крутые повороты радиусом вплоть до 12—15 м, обеспечивает ровный и надежный ход и исключает опасность схода с рельс даже на неровном пути.

Для спуска в шахту кузов вагонетки разделен на две части.

Фирмой «Хеглунд» разработана конструкция челночных составов из нескольких вагонеток (двух или трех) общей емкостью 30 м3 и более. Челночный состав позволяет погрузить и откатать все количество отбитой за цикл породы без перерыва на маневровые работы. Челночные составы особенно целесообразны при большой длине откатки.

Для скопления в составы применяются специальные вагонетки типа НRST, разгрузочный конец которых поднимается гидравлически при помощи насоса с приводом от пневматического двигателя. Подъемом и спуском можно управлять с любого конца вагонетки.

При работе с челночным составом одну стандартную вагонетку типа НRS сцепляют с одной или двумя вагонетками типа НRST. Встроенные в вагонетки конвейеры перемещают погружаемый материал с одной вагонетки на следующую до полной загрузки всех вагонеток. Затем опускают вагонетки в ходовое положение и состав отправляется на разгрузку. Сцепное устройство между вагонетками позволяет разгрузку из скат рельсами. Во время откатки одну из вагонеток типа НRST можно оставить под загрузкой.

В призабойной зоне для работы двух крепеукладчиков и двух бурильных установок настилается двухколейный временный путь, минимальная протяженность которого от забоя выбирается из условия нормального размещения на нем крепеукладчиков и платформ с тюбингами и составляет 25 м, максимальная — из условий отгона породопогрузочной машины на участок выработки с одним путем. Это расстояние принимается до 60 м.

Крепление выработки тюбингами производится вслед за подвиганием забоя после уборки породы. Максимальное удаление тюбинговой крепи от забоя не более 3 м.

С целью максимальной механизации работ по креплению выработки и загрузки всех проходчиков (8 человек) используются два крепеукладчика К-1000. Крепеукладчики работают по челноковой схеме (во время прикрепления тюбинга к захватной головке одного крепеукладчика с помощью другого устанавливается тюбинг в арку крепи).

Забучивание пустот за крепью производится с помощью забутовочной машины МЗ-6, устанавливаемой на расстоянии 50—120 м от забоя на участке выработки с одноколейным постоянным путем.

По мере закрепления захолки крепеукладчики электровозами вывозятся либо на сопряжение, либо в тупиковую выработку.

В среднем за цикл ( за смену) устанавливается две-три арки тюбинговой крепи, в сутки — семь арок. Ширина арки равна ширине тюбинга (1 м). В первой и второй сменах ставится по две арки крепи, в третьей — три арки.

После окончания работ по креплению заходки оба крепеукладчика ставятся на один из временных путей, на второй путь в это время подаются две бурильные установки. Затем крепеукладчики выдаются из забоя с помощью электровозов на ближайшее сопряжение или тупиковую выработку, а на их место ставится бурильная установка.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: