Основи гірничого виробництва

3 ВІДОМОСТІ ПРО СПОСОБИ РОЗРОБКИ КОРИСНИХ КОПАЛЬНИХ

3.3 Способи руйнування твердих з корисними копалинами

Проведення виробок та очисне вилучення, як гірничі роботи, засновані на руйнуванні гірських порід. Існують такі способи їх руйнування:

• механічний;
• вибуховий;
• гідравлічний;
• термічний;
• електрофізичні методи.

На сучасному етапі розвитку гірничодобувної промисловості застосовують механічний, вибуховий та гідравлічний способи руйнування.

Механічне руйнуванняяк спосіб ведення гірничих робіт має досить широке поширення. Його застосовують як при видобутку вугілля, так і при проведенні гірничих виробок з вугілля та пород невеликої фортеці.

Ефективність механічного руйнування вугілля залежить передусім від його міцності та міцності. Інтегральним показником зусилля різання є опір вугілля різання.Опірність вугілля різанню- характеристика опору, що надається вугіллям руйнуванню різальним інструментом. Показником опірності різанняА(кН/см) є збільшення сили різання на один сантиметр товщини стружки. Між опірністю вугілля різаннюАі коефіцієнтом міцностіfіснує кореляційна залежність видуА= 1,5f.

Вугільні пласти з опірністю різання:

• до 1,8 кН/см сприятливі застосування стругів;
• 1,8-2,4 кН/см - для звичайних комбайнів і стругів відривної дії з високою енергоозброєністю;
• 2,4-3,6 - для очисних комбайнів високої енергоозброєності.

Механічне руйнування під час видобутку вугілля здійснюється виконавчим органом очисного комбайна.Очисний вугільний комбайн- машина, що одночасно виконує у вибоїоперації з відокремлення вугілля від масиву, дроблення його до шматків транспортабельного розміру та навалки на вибійний конвеєр. Вугільний комбайн як виїмкова машина складається з електродвигуна, частини, що подає, виконавчого органу, навантажувального пристрою та інших вузлів (рис. 3.3).

Малюнок 3.3 - Вузькозахватний комбайн 1ГШ-68: 1 - механізм подачі; 2, 3, 5, 6 - редуктори; 4 - електродвигун; 7, 8 - навантажувальні щитки; 9 - передній шнек; 10 - задній шнек

Дія виконавчих органів більшості комбайнів ґрунтується на принципі механічного руйнування вугілля. Найбільш ефективними є такі виконавчі органи, які виконують відбійку і навантаження вугілля, забезпечують високу сортність вугілля, що видобувається, і здатні самозарубуватися в пласт. Найбільш повно цим вимогам задовольняє виконавчий орган у вигляді шнека із закріпленими на ньому зубками. Шнековими виконавчими органами оснащено більшість сучасних вузькозахоплювальних комбайнів.

Стругова установка- виїмкова машина, призначена для механічної відбійки, навантаження та доставки вугілля в очисних вибоях. Виконавчим органом встановлення є струг. При русі вздовж забою струга, що притискається до нього, знімається стружка вугілля товщиною 100—150 мм. Відбите таким чином вугілля корпусом струга вантажиться на конвеєр.

Механічне руйнування вугілля та порід при проходці виробок здійснюється виконавчим органомпрохідницького комбайна(рис. 3.4). Поширені виконавчі органи з конічними різцевими коронками чи кульовими фрезами, встановленими на стрілі.

Малюнок 3.4 - Прохідницький комбайн ДПКС: 1 - різцева коронка; 2 - стріла; 3 - кріпопідйомник; 4 - гідроциліндр підйому виконавчого органу; 5 - поворотнарама; 6 - скребковий конвеєр; 7 - гідроциліндр повороту виконавчого органу; 8 - електроустаткування; 9 - пульт управління; 10 - гідроциліндр підйому стріли конвеєра; 11 — система пилоподавлення; 12 - гідроциліндр повороту стріли конвеєра; 13 - розпірний гндроцилнндр; 14 - ходова частина; 15 - лапи, що нагрібають

Гідравлічське руйнуваннягірських порід засноване на використанні кінетичної енергії струменя води, що викидається з гідромонітора.

Гідравлічне руйнування застосовують на відкритих роботах при розробці наносних відкладень (розкривні роботи) та в окремих випадках при підземному видобутку вугілля. Залежно від міцності вугілля застосовують гідравлічне, вибухогідравлічне та гідромеханічне руйнування.

Гідромонітор— пристрій, що служить для створення (формування) щільного водяного струменя, що летить з великою швидкістю і управління нею при розмиві і відбійці корисної копалини або породи (рис.3.5).

Малюнок 3.5 - Гідромонітор ГПД12-5: 1 - світильник; 2 - пульт дистанційного керування; 3, 15 - високонапірний рукав; 4 - гак для підвіски високонапірного рукава; 5 - гідроциліндр повороту гідромонітора; 6 - корпус; 7-колектор; 8 - стовбур; 9 - насадка; 10 - сережки; 11 - гідроциліндр вертикального гойдання; 12 - упори; 13 - швидкороз'ємні з'єднання; 14 - рама; 16 - швидкороз'ємне з'єднання; 17 - забійний водовід; 18 - олійна станція; 19 - кабель; 20 - кронштейн

На шахтах, де здійснюється гідровидобування, для виїмки вугілля та проведення гірничих виробок застосовуються гідромонітори ГМДЦ-ЗМ, ГМДЦ-4, 12ГД-2, 16ГД та інші, що розвивають тиск води 12-16 МПа.

Вибуховий спосіб руйнування гірських порідуніверсальний, є найбільш поширеним. Загалом близько 90 %мінеральної сировини країни добувається з допомогою вибухових робіт. Вибухова відбійка частини гірської маси від цілого масиву може застосовуватися за будь-якої міцності корисних копалин і порід.

Вибухові роботи застосовують у тих випадках, де механічне руйнування неефективне. При видобутку рудних корисних копалин та проведенні гірничих виробок з міцних пород вибухове руйнування є єдиним способом, що має промислове застосування.

Вибуховий спосіб руйнування заснований на застосуваннівибухових речовин, при швидкоплинному розкладанні яких енергія вибуху, що звільняється, відокремлює від масиву і здійснює дроблення породи. Щоб здійснити вибухове руйнування з достатньою ефективністю, вибухова речовина повинна бути розміщена в порожнині, що спеціально утворюється в породі. Залежно від форми та розмірів цих порожнин розрізняють такі способи ведення вибухових робіт:

• шпуровий;
• свердловинний;
• камерними зарядами;
• накладними зарядами.

Шпуровий метод вибухових робітзастосовують при проведенні гірничих виробок, в окремих випадках для відбивання вугілля в очисних вибоях і руд у блоках при невеликій потужності рудних покладів.Шпур- поздовжнє циліндричне заглиблення в гірській породі діаметром до 75 мм і глибиною до 5 м, призначене для розміщення заряду вибухової речовини. Шпури можуть бути горизонтальні, похилі, вертикальні (низхідні та висхідні).

При проведенні гірничих виробок із застосуванням буровибухових робіт використовують, як правило, шпуровий метод. Шпури бурять діаметром до 45 мм. Ефективність відокремлення породи від масиву та дроблення її на шматки залежить від ряду факторів. Основними з них є: фортеця, шаруватість і тріщинуватість гірських порід. Для отримання найбільшогоефект від вибухових робіт шпури в вибої необхідно розташовувати з урахуванням цих факторів.

При вибуху зарядів у похилих центральних шпурах утворюється вруб, що створює другу оголену площину в вибої вироблення, що проводиться. Ці шпури називаютьсяврубовими. Заряди в них підривають насамперед. Усі наступні заряди у шпурах підривають за наявності другої оголеної площини. Ці шпури поділяються навідбійнііконтурні. Оконтурюючі шпури надають виробленню проектної форми поперечного перерізу (рис. 3.6).

Малюнок 3.6 - Розташування шпурів у вибої: а - врубові; б - відбійні; в - оконтурювальні

При шпуровому методі ведення підривних робіт застосовують подовжений суцільний або розосереджений заряди. Суцільним називається заряд, що представляє компактну масу ВР, зосереджену в шпурі (рис. 3.7 а). Розосередженим називається заряд, маса ВР у якому розосереджена частини, розділені між собою повітряними проміжками чи набійкою (рис. 3.7, б).

Малюнок 3.7 - Суцільний (а) та розосереджений (б) заряди: 1-патрони ВР; 2 патрон-бойовик; 3- внутрішня набійка

У шахтах, небезпечних газу і пилу, під час проведення виробок застосовують суцільні заряди.

Патроном-бойовикомназивається патрон ВР, споряджений капсулем-детонатором або електродетонатором. Вільна від ВР частина шпуру заповнюється внутрішньоюнабійкою. Як внутрішній набійки застосовують пижі із суміші глини і піску або водонаповнені ампули (гідрозубійка). Внутрішня набійка підвищує ефективність вибухових робіт, оскільки вона чинить опір високому тиску газів вибуху.

Буріння шпурівзасноване на механічному руйнуванні порід бурильними машинами обертального, ударно-поворотного,обертально-ударної та ударно-обертальної дії.

Обертальне бурінняшпурів застосовують у породах м'яких та середньої міцності (f

Питання для самопідготовки

1. Які існують способи руйнування гірських порід?
2. Чим здійснюється механічне руйнування при видобутку вугілля та при проходці виробок?
3. У чому особливість гідравлічського руйнування гірських порід?
4. На чому ґрунтується вибуховий спосіб руйнування гірських порід?
5. Коли використовуються вибухові роботи?
6. Які розрізняють методи ведення вибухових робіт?
7. Коли застосовують шпуровий метод підривних робіт?
8. Які способи та засоби механізації застосовуються для буріння шпурів?
9. Як відбувається вибухове руйнування гірських порід?
10. Які застосовуються способи підривання зарядів?
11. Чим відрізняється вогнепровідний шнур від шнура, що детонує?
12. Коли застосовують свердловинний спосіб вибухових робіт та метод камерних зарядів?
13. Навіщо застосовують накладні заряди?

---