Усреднение полезного ископаемого при выемке и погрузке в забоях

Внутризабойное усреднение осуществляется за счет:

• определенного порядка и последовательности разработки забоя при выемке полезного ископаемого;

• изменения направления отработки заходок при выемке полезного ископемого;

• отгрузки вынутого из забоя полезного ископаемого после его усреднения в штабеле;

• определенной последовательности погрузки полезного ископаемого в транспортные средства (выборочная погрузка из забоя, погрузка с «протяжкой» состава и др.).

Усреднение полезного ископаемого при выемке и погрузке осуществляется в тех случаях, когда требуется обеспечить стабильность качества полезного ископаемого в малых порциях (автосамосвал, вагон, состав) или снизить период колебания качественных показателей для облегчения усреднения на последующих стадиях.

Внутризабойное усреднение за счет определенного порядка и последовательности выемки используется при валовой разработке сложных забоев, представленных перемежающимися прослойками полезного ископаемого и пустых пород относительно небольшой мощности, раздельную выемку которых производить невозможно. При валовой разработке такого забоя должна обеспечиваться кондиционность добытого полезного ископаемого. Внутризабойное усреднение при выемке характерно для разрезов, разрабатывающих пласты сложного строения с погрузкой угля в вагоны МПС, для отправки потребителю. В этом случае предъявляют жесткие требования к качеству угля в каждом составе и ограничения по предельной зольности в каждом вагоне.

Схемы разработки забоя при внутри забойном усреднении показаны на рис. 14.10.

Схема, показанная на рис. 14.10,а, используется при разработке забоев, представленных переслаивающимися угольными и породными прослойками небольшой мощности с углами падения до 20° при их разработке механическими лопатами. По ширине заходка визуально делится на вертикальные выемочные слои шириной S = (1-1,5)bк, где bк — ширина ковша экскаватора. Слои разрабатывают последовательно, в порядке, указанном на рисунке.

При падении прослойков под углом более 20° внутризабойное усреднение достигается при выемке пород из забоя в соответствии со схемой, приведенной на рис. 14.10,б. По высоте забой визуально разбивается на горизонтальные слои, выемка которых производится в соответствии со схемой.

При разработке сложных угольных пластов роторными экскаваторами внутризабойное усреднение достигается за счет вида вынимаемых стружек. При падении прослойков под углом до 20° лучшее усреднение угля получается при выемке угля вертикальными однорядными или многорядными стружками по схеме рис. 14.10,в. При падении прослойков под большими углами выемку ведут горизонтальными стружками, как показано на рис. 14.10,г. Нижний слой мощностью, равной 0,4-0,7 диаметра ротора, отрабатывают вертикальными многорядными стружками.

На стабилизацию минерального сырья существенное влияние оказывает период колебания качественных показателей. Чем меньше период колебания качественных показателей, тем легче усреднить полезное ископаемое. Поэтому при разработке месторождения стремятся снизить период колебания качественных показателей.

Регулировать величину периода колебания качества полезного ископаемого в элементарном грузопотоке возможно за счет выбора направления экскаваторных заходок (продольные, поперечные, диагональные). Исследования показали, что при проявлении в выемочных блоках анизотропии изменчивости выемку блока наиболее целесообразно производить заходками вкрест направления анизотропии изменчивости, что обеспечивает уменьшение дисперсии в элементарном грузопотоке на 40-60% и трансформацию низкочастотных колебаний в высокочатотные. Так, на карьере Ковдорского ГОКа при выемке руды продольными заходками период колебаний качества руды составляет 8-12 смен. При переходе на диагональные заходки он может быть снижен до 3 смен.

Планировать направление выемки заходок удобно с использованием качественных планов, представленных изолиниями равного качества (см. рис. 14.3). Наибольшая частота колебаний качественных показателей, а, следовательно, и лучшее усреднение при ориентации заходок в направлении, перпендикулярном к изолинии. Наихудшее усреднение будет при направлении заходок вдоль изолиний равного качества.

При разработке сложных забоев с разнокачественным полезным ископаемым усреднение полезного ископаемого может производиться в штабеле. Вынутое из забоя полезное ископаемое укладывается в штабель во внешней или внутренней части заходки и отгружается из штабеля после усреднения. При мелкокусковом полезном ископаемом формирование штабеля ведется наклонными слоями при разгрузке ковша по оси штабеля, как показано на рис. 14.11,а. При крупнокусковом полезном ископаемом из-за сегрегации материала такой порядок отсыпки штабеля не обеспечивает должного усреднения. В этом случае формирование штабеля осуществляется за счет отдельных высыпок из ковша экскаватора в соответствии с рис. 14.11,б. С целью уменьшения влияния сегрегации материала в торцевых участках штабеля стремятся соблюдать соотношение ширины и длины штабеля не менее 1:6. При погрузке усредненного полезного ископаемого в автотранспорт это соотношение на практике часто не выдерживается и составляет от 1:2 до 1:5. При погрузке полезного ископаемого в железнодорожные составы следует стремиться, чтобы объем полезного объем полезного ископаемого в штабеле был не меньше вместимости состава. В этом случае простои состава при погрузке будут минимальными. Разгрузка штабеля производится со стороны его торца с таким расчетом, чтобы ковш экскаватора при черпании пересекал большее количество участков с различным качеством полезного ископаемого.

Производительность экскаваторов при штабельном внутризабойном усреднении полезного ископаемого снижается примерно на 35-45 %. Несколько повысить производительность экскаваторов возможно за счет формирования штабеля во время ожидания транспорта. Наиболее эффективна схема с внутризабойным штабельным усреднением при селективной разработке сложного забоя, представленного вскрышными породами и полезным ископаемым. В этом случае породы вскрыши отгружают в средства транспорта и вывозят на отвал, а полезное ископаемое укладывается в штабель внутри заходки, из которого оно периодически отгружается.

Усреднение полезного ископаемого в объеме транспортных сосудов возможно вести за счет определенной последовательности выемки и погрузки полезного ископаемого. Если сложный забой представлен полезным ископаемым одного типа, но в различных частях забоя находится полезное ископаемое разных сортов, то усреднения полезного ископаемого можно добиться за счет погрузки в транспортный сосуд полезного ископаемого из разных частей забоя в нужной пропорции.

При погрузке угля роторными экскаваторами в вагоны МПС загрузка каждого вагона осуществляется из небольшого участка забоя. Поэтому при выдержанном показателе зольности по составу в целом зольность угля в отдельных вагонах имеет значительные колебания. Величина таких колебаний увеличивается при использовании более мощных роторных экскаваторов. Так, для углей 1 и 2 группы Экибастузского бассейна установлена предельная зольность соответственно 43 и 48%. Техническими условиями допускается включать в партию уголь с зольностью 47 и 53% для углей 1 и 2 группы. При валовой погрузке угля роторными экскаваторами максимальная зольность угля в отдельных вагонах достигает для углей 1 и 2 группы соответственно 56 и 68%. Для выравнивания повагонной зольности в необходимых случаях применяется погрузка состава с «протяжкой». Сущность способа заключается в том, что первоначально состав загружается со скоростью его подачи с таким расчетом, чтобы вагоны загружались примерно наполовину. При обратном движении состава производится догрузка вагонов. Таким образом, в каждый вагон попадает уголь из двух частей забоя (желательно из разных стружек) с разной зольностью и происходит его усреднение. Аналогичную схему погрузки возможно применить при погрузке полезного ископаемого мехлопатой в железнодорожный состав.

Рассмотренные схемы внутризабойного усреднения позволяют снизить дисперсию качественных показателей только в элементарном грузопотоке. Они применяются в основном в том случае, когда полезное ископаемое отправляется потребителю непосредственно из забоев и не проходит на карьере других стадий усреднения.