9.2.2 Технологічний комплекс головного (скіпового) ствола
Блок головного ствола включає комплекс будівель і споруд, розташовуваних над устям головного ствола шахти, і копер. До блоку головного стволу входять (рис. 9.5): копер головного ствола, надшахтна будівля 1, бункери для прийому корисної копалини та породи, пункти завантаження корисної копалини в залізничні вагони, пункт вантаження породи 15, будівля підйомних машин 3, будівля вентиляторної установки 5, котельня 6 та склад вугілля 13. З блоку головного ствола вугілля направляється на збагачення, сортування чи на вантажно-складський комплекс для відправлення споживачам, чи безпосередньо в залізничні вагони. Шахтна порода направляється залізничним чи автомобільним транспортом на групові чи центральні плоскі породні відвали, що знаходяться за територією промплощадки шахти.
У комплект будівель і споруд скіпового ствола входять два технологічні ланцюги – вугільний і породний. Схема вугільного ланцюга визначається низкою факторів: маркою і якістю вугілля (коксівне, антрацит, енергетиче), зольністю), місцем його збагачення (на шахтній, груповій чи центральній збагачувальній фабриці), видом зовнішнього транспорту (залізничний, автомобільний, підвісна канатна дорога).
Рисунок 9.6. Схема ланцюга опаратів при видачі вугілля в рядовому вигляді і безбункерному навантажені в залізничні вагони: 1,2 бункер і склад вугілля для котельної;
3 – вибрані металеві предмети стояки і відправні бункери 7 та 8; 4, 5 приймальні бункери відповідно для породи і вугілля; 9 – залізничні вагони під пд завантаженням;
10 – завантажувальний пункт для породи; 11 – котельна ; 12 – бункер для котельного шлаку.
Вугілля можуть відправляти замовникам у рядовому вигляді або в розсортированому. У першому випадку вугілля поділяють на два класи: ±75 або ±100-150 мм. У другому випадку (здебільшого енергетичне вугілля чи антрацит) його подрібнюють, потім воно проходить через ряд грохотів, де розсортовується на товарні класи 0-6, 6-13, 13-25, 25-50, 50-100 мм, кожний з яких відвантажується окремо. У обох випадках з крупних фракцій вибирають куски дерева, металу і породи.
Набір механізмів породного ланцюга визначається способом вивозу породи і видом відвалу. На рисунку 9.6 показана схема ланцюга апаратів при безбункерній відправці рядового вугілля в залізничні вагони, а породи – в плоскі відвали. До технологічного комплексу скіпового ствола примикає шахтна котельня, зв'язана з ним системою вуглеподачі і золовидалення. Пропускна здатність устаткування технологічних ланцюгів вугілля і породи приймається по продуктивності підйомних установок.
При видачі однієї марки і виробничій потужності до 1 – 1,2 млн. на рік потрібна одна технологічна лінія, при більшій виробничій потужності і декількох марках вугілля – дві і навіть три технологічні лінії.
Вантажно-складське господарство. Для забезпечення більш рівномірної роботи вантажних підйомів і технологічних ланцюгів поверхні вугілля і порода зі скіпів вивантажуються не безпосередньо на конвеєр, а в приймальні бункери. Ємність кожного з них дорівнює ємності чотирьох-восьми скіпів в залежності від конструкції бункерних затворів і довжини наступних ліній та акумулюючих ємкостей. Число прийомних бункерів визначається числом підйомів і одночасно видаваних марок вугілля.
Як вже вказувалося, скіповими підйомами обладнаються звичайно стволи з вихідним струменем повітря, тому скіпові розвантажувальні пристрої повинні бути герметичними, що виключають можливість закорочування повітряного струменю при розвантаженні.. Для усунення зависання в бункерах вугілля і породи застосовують пневматичні і вібраційні пристрої.
Якщо вугілля поставляється на збагачувальну фабрику, розташовану у межах басейну, вибірки з вугілля видимої породи не потрібно, і шахті дозволяється відвантажувати гірську масу, з якої попередньо видаляють тільки сторонні предмети – метал, дерево та ін.
Для доставки споживачу добутого на шахті вугілля в залежності від умов використовуються переважно залізничний або автомобільний транспорт.
Ємність навантажувальних бункерів повинна бути достатньої для нагромадження кількості вугілля, необхідного для завантаження максимальної партії порожняку у встановлений термін. Вона визначається по формулі:
Qб=kн[Qп+Aс.ч(tу+tн)],
де Qб – ємність навантажувального бункера, м3;
Qп – вантажопідйомність партії порожняку, т;
kн – коефіцієнт нерівномірності подачі порожняку, прийнятий рівним 1,1 - 1,3;
Aс.ч – середньо годинний видобуток шахти, т;
tу – можливе збільшення інтервалу часу між подачами партій порожніх вагонів;
tн – норма часу на навантаження партії вагонів, прийнята не більш 2 годин.
При відвантаженні декількох сортів чи марок вугілля ємність кожного бункера розраховується окремо.
На випадок тривалої відсутності порожніх вагонів на більшості діючих шахт передбачені аварійні склади вугілля ємністю, рівної 5 – 12 добовому видобутку шахти.
Найбільше поширення одержали аварійні склади зі стаціонарними скреперними установками, що служать для подачі вугілля на склад і зі складу.
Для усунення переподрібнення вугілля при його складуванні можливе і безбункерне навантаження, що забезпечує зниження капітальних і експлуатаційних витрат – не потрібно будівництво й устаткування бункерів, зменшує штат обслуговуючого персоналу й амортизаційні відрахування.
Недоліком цієї системи є необхідність збільшення вагонного парку і подовження навантажувальних колій.
Як при бункерній, так і при без бункерному навантаженні одночасно завантажується звичайно не більш одного-двох вагонів, тому ссостав, який подають для завантаження, необхідно підтягувати для заміни під навантажувальними пристроями завантажених вагонів порожніми. Операція підтягування здійснюється спеціальними маневровими пристроями.
Для обліку кількості вугілля, що відвантажується споживачам, його необхідно зважувати на конвеєрних вагах, установлених на шахті на навантажувальному конвеєрі, чи на вагонних вагах, встановлених на навантажувальному пункті шахти.
Одним з основних напрямків по механізації зважування вугілля є створення вагонних ваг з дистанційною реєстрацією ваги й електронних малогабаритних тензометричних ваг, призначених для поосного зважування на ходу.
Перед відправленням вугілля споживачам потрібно перевірити його якість, для чого з залізничного вагона чи з навантажувального конвеєра відбираються контрольні проби, що повинні бути розділені до двох-трьох лабораторних проб (крупністю 0 – 3 мм, маса проби не менше 0,5 кг).
Породні відвали. При видобутку вугілля на поверхню видається значна кількість породи від проведення і ремонту виробок. Кількість видаваної породи коливається в дуже широких межах – від 5…10 % - при розробці потужних пластів, що залягають у міцних породах, до 20…100 % і більше при видобутку вугілля на шахтах, що розробляють тонкі шари при слабких бічних породах.
При розрахунках і проектуванні систем підземного транспорту, підйому і породного господарства на поверхні кількість видаваної із шахти породи повинна в кожному конкретному випадку визначатися розрахунком.
Транспортування породи по підземних виробках, підйом її на поверхню, транспортування і складування у відвали вимагають значних капітальних і експлуатаційних витрат, тому в багатьох випадках більш економічним може виявитися залишення породи в шахті. Вибір того чи іншого способу транспортування і складування породи в підземних виробках чи на поверхні повинний визначатися техніко-економічним порівнянням варіантів при проектуванні.
На деяких діючих шахтах видана у вагонетках порода доставляється вузькоколійним електровозом, канатною відкаткою чи конвеєром до прийомного бункера конусного відвалу терикону, розташованого на території промплощадки чи шахти в безпосередній близькості від неї. Відкочування по терриконику здійснюється в перекидних вагонетках з бічним розвантаженням або в скіпах.
При такій схемі породного комплексу вимагаються невеликі капітальні витрати, однак експлуатація конусних відвалів дорога і трудомістка, тому що потрібно постійне нарощування відкатник шляхів і розвантажувальної ферми. Крім цього конусні терриконики мають наступні серйозні недоліки: у шахтній породі звичайно містяться сірка й вуглисті частки, що під впливом атмосфери самозаймаються, у результаті чого швидко виходять з ладу відкатці шляхи і вимагаються витрати важкої ручної праці на їхній ремонт; в окремих випадках самозаймання приводить до вибухів териконів з важкими наслідками для обслуговуючого персоналу і прилеглих будинків і споруджень шахтної поверхні і робочих селищ; розташування териконів поблизу шахти викликає сильне запилення і загазування повітря в районі шахтної поверхні; при транспортуванні мокрої породи в зимовий час рейкові шляхи і розвантажувальні ферми обмерзають і терриконики виходять з ладу.
На нових великих шахтах замість рейкових териконів застосовуються підвісні канатні дороги з конусними чи плоскими відвалами, винесеними далеко за межі шахтної території.
Необхідно орієнтуватися на створення центральних (групових) відвалів, розташовуваних у віддаленні від житлових масивів і промислових площадок, максимально використовуючи для цього яри, балки та інші ділянки, непридатні для сільського господарських робіт.
Як правило, необхідно передбачати плоскі відвали. В умовах реконструкції, при відповідному обґрунтуванні і при дотриманні правил безпеки, допускається збереження діючих террикоників чи пристрій комбінованих відвалів.
Висота породних відвалів визначається проектом з урахуванням стійкості їхніх укосів і несучої здатності підстави, але не більше 60 м.
При великій довжині і продуктивності відкочування і складному рельєфі місцевості застосовуються кільцеві канатні дороги.
Крім вузькоколійного рейкового і канатного транспорту для доставки породи у відвал застосовуються також конвеєрний і автомобільний транспорт, гідротранспорт; іноді породу вивозять у залізничних вагонах широкої колії.
Режим роботи породного комплексу приймається відповідно до режиму роботи шахт та збагачувальних фабрик.