Комплекс подземного дробления руды
1.1.1 ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО ДРОБЛЕНИЯ РУДЫ НА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ РУДНИКАХ
На отечественных рудниках широко распространены системы с массовой отбойкой руды скважинными зарядами или с самообрушением руды. Высокая эффективность этих систем заключается в снижении объёма подготовительно-нарезных и буро-взрывных работ, интенсификации отработки рудных залежей и увеличением фронта очистной выемки, обеспечение устойчивых технико-экономических показателей и ритмичности добычи полезного ископаемого, возможности широкой механизации основных и вспомогательных работ, а также, в общем улучшение санитарно-гигиенических условий труда горнорабочих.
На железорудных шахтах Урала и Сибири доля систем с массовой отбойкой руды (этажное принудительное обрушение, этажно-камерная система) составляет 85-90%. В Криворожском бассейне основное развитие получили различные варианты системы подэтажного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами (60-65%) и этажного принудительного обрушения (20-25%). На рудниках горно-химического сырья (Кольский полуостров) и цветной металлургии, разрабатывающих мощные залежи крепких руд, а также широкого применения системы разработки с массовой отбойкой руды глубокими скважинами.
Применение массовой отбойки руды скважинными зарядами связано с повышением выхода крупной фракции руды. Гранулометрический отбитой руды, размер кондиционного куска оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели выпуска, доставки, погрузки, транспортирования и подъёма руды на поверхность, которые предоставляют трудоёмкость и себестоимость её добычи.
Для улучшения технико-экономических показателей разработки месторождений полезных ископаемых необходимо:
обеспечить более мелкое и равномерное дробление руды при отбойке;
увеличить размер кондиционного куска руды при выпуске её из блока с последующим измельчением в подземных дробильных установках.
Для обеспечения более мелкого и равномерного дробления руды при отбойке необходимо совершенствование параметров буровзрывных работ. Обычно для этого повышается насыщенность отбиваемого массива буровыми выработками и скважинными зарядами. Однако при современном уровне развития техники сгущение и концентрация зарядов ВВ эффективны до определенных пределов, обусловленных крепостью и структурой отбиваемого массива.
Увеличение размера кондиционного куска руды приводит к резкому повышению эффективности отбойки, выпуска, доставки и погрузки руды в транспортные средства путем перенесения значительного объема работ по вторичному дроблению руды из выемочных блоков в подземный дробильный комплекс. Применение подземных дробильных комплексов как на отечественных, так и на зарубежных рудниках существенно снижает трудоёмкость и повышает интенсивность очистной выемки. Большое преимущество подземные дробильные комплексы имеют на рудниках, разрабатывающих крепкие бедные руды, которые по условиям обогащения или дальнейшей переработки подвергают дроблению и измельчению. В этом случае отпадает необходимость в строительстве корпуса крупного дробления на обогатительной фабрике.
Условие экономической целесообразности применения подземных дробильных комплексов впервые было сформулировано Л.И. Бароном и А.С. Воронюком
где: у1- снижение расходов на вторичное дробление руды при выпуске, связанное с увеличением размеров кондиционного куска, руб./т.;
у2- эксплутационные расходы (с учетом амортизационных отчислений) на механическое дробление руды в подземной дробильной установке, руб./т.
Максимальное повышение эффективности капитальных вложений должно удовлетворять условию
где: Сд - себестоимость крупного дробления руды в подземной дробильной установке, руб./т.;
Е - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;
К - удельные капитальные вложения на сооружение подземного дробильного комплекса, руб./т.;
Св - себестоимость вторичного крупного дробления руды на горизонте выпуска, руб./т.
Опыт железных рудников Урала и Сибири, а также некоторых предприятий цветной металлургии (Ачисанский, Джезказганский, Тырныаузский комбинаты и др.), на которых применяется подземное механическое дробление руды, показывает, что увеличение кондиционного куска с 300-400 до 750-1000 мм позволило снизить трудоёмкость выпуска, доставки и транспортирования руды на 30-40%, сократить объём взрывных работ на горизонте выпуска в 1,5-1,7 раза, качественно улучшить условия эксплуатации подъёмно-транспортного оборудования, вентиляцию выемочных блоков и безопасность работ в целом.
Так, на шахте «Северопесчаная» Богословского рудоуправления ПО «Уралруда» после ввода в эксплуатацию подземного дробильного комплекса, включающего две щековые дробилки с размером приёмного отверстия 1200х1500 мм каждая, размер кондиционного куска руды был увеличен с 350 до 1000 мм.
Таблица 1.- Технико-экономические показатели добычи руды на шахте «Северопесчаная»
Параметры |
Без дробильного комплекса |
С дробильным комплексом |
|
Размер кондиционного куска руды, мм |
350 |
1000 |
|
Расстояние между веерами скважин, м |
2,1-3 |
2,5-3,5 |
|
Расстояние между концами скважин в веере, м |
2,1-2,5 |
3-3,5 |
|
Выход руды с 1-го метра скважины, т |
16 |
18 |
|
Расход ВВ, кг/т. |
0,51 |
0,31 |
|
В том числе: |
|||
на отбойку руды |
0,317 |
0,242 |
|
на вторичное дробление |
0,193 |
0,068 |
|
Производительность труда, т/смену: |
|||
скрепериста |
145 |
273 |
|
машиниста электровоза |
200 |
270 |
Увеличение кондиционного куска и возможность погрузки в вагонетки крупной руды позволило разрядить сетку скважин по массовой отбойке. Вследствие этого на отбойку 1000 т руды расход скважин сократился на 12м, а расход ВВ на 75 кг. Расход ВВ на вторичное дробление уменьшился почти в 3 раза, а выход руды с 1-го метра скважины увеличился на 12,5%.
Хронометражными наблюдениями, проведенных на шахте «Северопесчаная», установлено, что затраты времени на ликвидацию зависания руды в дучках несколько возросли, но дробление негабаритных кусков руды взрыванием накладных зарядом ВВ на горизонте выпуска было практически исключено. Поэтому в целом затраты времени на вторичное дробление сократились почти 2 раза. Производительность труда машиниста скреперной лебёдки на доставке руды повысилась на 88%, машиниста электровоза внутришахтного транспорта повысилась на 35%. Общая трудоёмкость добычи 1000 т руды снизилась на 5,6 чел.-смен. На шахте «Первомайская» Богословского рудоуправления транспорт руды на гор. 61м осуществлялась электровозами в опрокидных вагонетках ВО-5, которые в клетях поднимались на поверхность.
Вскрытие запасов руды на нижнем гор. 25м первоначально предусматривалось производить квершлагами и стволом шахты «Слепая», проведенным с гор. 61м. Их выемочных блоков гор. 25м руда в вагонетках ВО-5 должна была подвозиться к стволу шахты «Слепая», и в клетях поднимать на гор. 61м, а затем электровозами доставлять к рудоподъемному стволу шахты «Первомайская».
С целью интенсификации отработки месторождения, ликвидации двухступенчатого подъёма и промежуточной электровозной откатки вагонеток на гор. 61 м, а также максимальной автоматизации процесса транспортирования руды подъёмно-транспортный комплекс на шахте «Первомайская» был реконструирован.
Одна из клетей рудоподъёмного ствола заменена на опрокидной скип вместимостью 2 м3. В надшахтном здании смонтированы разгрузочные кривые и сооружен приемный металлический бункер, из которого руда ленточным конвейером подаётся на обогатительную фабрику. На гор. 25 м был сооружен дробильно-конвейерный комплекс (рис. 1) на расстоянии 300 м от рудоприемного ствола.
Рисунок 1. Схема расположения дробильно-конвейерного комплекса на шахте «Первомайская» 1 - ствол шахты «Первомайская»; 2 - выработки гор.61 м; 3 - рудоспуск; 4 - дробильный комплекс; 5 - конвейерная выработка.
Подземное механическое дробление руды позволило применить на внутришахтном транспорте вагонетки УВБ-1,6 вместимостью 1,6 м3, что способствовало сокращению парка вагонеток почти в 2 раза и стабилизировать ритм доставки руды.
Откатка руды на гор. 61 м производится по кольцевой схеме. Вагонетки разгружаются пневматическим штоковым опрокидывателем в рудоспуск, в основании которого сооружена дробильная установка. Дробленая руда ленточным конвейером направляется в околоствольный бункер гор. 85 м шахты «Первомайская». Вместимость бункера 38,5 м 3 . Конвейерный тракт состоит из трех ставов ленточных конвейеров длиной 120,130 и 140 метров. Угол наклона конвейеров 15-16?, ширина ленты - 800 мм, скорость движения 1,2 м/с. Общий объём выработок дробильно-конвейерного комплекса составил 3804 м3.
Дробильный комплекс был оснащен щековой дробилкой с размером приёмного отверстия 600х900 мм (дробилка «Цемаг»), пластинчатым питателем IIc-12-30 и цепным затвором для регулирования поступления руды из рудоспуска на питатель (рис. 2).
Рисунок 2. Схема дробильного комплекса на шахте «Первомайская».
1 - камера разгрузки вагонеток УБВ - 1,6; 2 - рудоспуск; 3 - цепной затвор; 4 - пластинчатый питатель; 5 - щековая дробилка; 6 - ленточный конвейер; 7 - ручная таль.
Сооружение подземного дробильно-конвейерного комплекса позволило:
повысить грузоподъёмность локомотивосостава 16%, что привело к увеличению производительности подземного транспорта на 22%;
увеличить производительности подъёмной установки на 17%;
увеличить размер кондиционного куска руды до 500 мм, что привело к повышению производительности скреперной доставки на 28%;
снизить трудоёмкость доставки, транспорта и подъёма 1000 т руды на 26 чел.-смен;
уменьшить расход ВВ на вторичное дробление с 431 до 239 г/т;
снизить расход электроэнергии по шахте с 35,9 до 29,1 кВт·ч/т;
снизить себестоимость добычи руды на 13%, а производительность труда рабочего по шахте повысить на 30%.
Затраты на реконструкцию шахты «Первомайская» окупились за три года.