Контрольні питання

1. Основні ознаки сучасного стану підземної розробки міцних руд.

2. Вимоги, що ставляться до прохідницької техніки.

3. Перспективи розвитку технології і техніки підземної розробки рудних родовищ.

2. Способи і засоби проведення підземних гірничих виробок

Викладений вище матеріал переконливо свідчить про надзвичайну актуальність підвищення ефективності гірничопрохідницьких робіт. Невисокі середні темпи проведення капітальних і підготовчо-нарізних виробок на рудниках чорної металургії є однією з основних причин відставання підготовки рудної бази і тривалих термінів уведення в експлуатацію нових рудників, горизонтів і блоків, що значно знижує ефективність капітальних вкладень.

Все це має величезне значення, наприклад, для Криворізького басейну, де щорічно проводиться багато кілометрів горизонтальних та вертикальних виробок. Не в останню чергу це пов’язано із розробкою магнетитових кварцитів. Конструкції систем розробки магнетитових кварцитів вимагають проведення підготовчих та нарізних виробок у розмірі 5 м на кожні 1000 т видобутку, з яких 60% припадають на горизонтальні та слабо похилі виробки.

Як відомо, проходка виробок у підземних умовах може здійснюватися або буропідривним способом, або бурінням з використанням комбайнів і щитових комплексів. Обидва способи мають свої переваги і недоліки, та вибір того чи іншого залежить від багатьох факторів: гірничо-геологічних умов, продуктивності робіт, економічних чинників тощо.

Основним способом проведення горизонтальних виробок в умовах міцних порід Кривбасу на сьогоднішній день залишається буропідривний. Він передбачає поопераційний цикл проходки, що включає в себе основні операції: буріння шпурів, зарядження і відбивання, збирання і вивезення гірничої маси, кріплення виробок та приведення їх у безпечний стан, нанесення торкретбетону, руйнування негабаритів, зачищення дорожнього полотна та інші.

У той же час при проведенні підняттєвих виробок досить широко використовуються обидва способи, причому другий забезпечує більш високий ступінь механізації основних технологічних і допоміжних операцій, підвищення продуктивності та поліпшення умов праці.

У будь-якому випадку велике значення має розробка та впровадження прогресивної техніки, що дозволить інтенсифікувати темпи проходки.

Сучасний етап розвитку підземного способу розробки рудних родовищ характеризується широким застосуванням самохідного обладнання в основних процесах видобутку. Використання такої техніки на закордонних рудниках дало змогу в стислі терміни підвищити продуктивність праці у 2-3 рази, знизити на 40-50% собівартість видобутку руди, підвищити безпеку та суттєво полегшити працю гірничих робітників. Конструктивною особливістю таких машин є використання у більшості випадків єдиного уніфікованого шасі.

Основні риси сучасних закордонних самохідних машин:

- принцип комбінування функцій;

- пневмошинна ходова частина;

- дизельний або електричний привод;

- можливість використання як на підготовчих, так і на очисних роботах;

- високий ступінь уніфікації.

Самохідні колісні машини використовують для проведення горизонтальних і слабо похилих виробок, для транспортування гірничої породи. На рис.2.1. показаний поопераційний цикл проходки горизонтальної виробки за допомогою самохідних машин.

Поява такої техніки привела в багатьох випадках до значних змін у технології видобутку руд. З’явилися нові елементи в конструкції систем розробки: навантажувальні

Рис.2.1. Поопераційний цикл проходки

горизонтальної гірничої виробки

заїзди та похилі з’їзди. Від масового виймання перейшли до селективного видобутку, що суттєво підвищило вміст корисного компоненту в товарній продукції. Сфери можливого використання самохідних машин представлені на рис.2.2.

Застосування на самохідних бурильних установках гідравлічних приводів дає можливість збільшення швидкості буріння, зменшення рівня шуму та запиленості у вибої, а також більш плавне регулювання ударного навантаження, обертального моменту та частоти обертання.

Рис.2.2. Сфери можливого використання

самохідних машин

Гідравлічні бурильні головки мають низку переваг у порівнянні з пневматичними, які відрізняються підвищеним рівнем шуму, викидами мастильних аерозолів, утворенням водяного туману, значними витратами стисненого повітря. Все це стримує створення пневматичних бурильних головок з підвищеними енергетичними параметрами, які б відповідали зростаючим потребам гірничого виробництва.

На відміну від них у гідравлічних бурильних головок у 2-2,5 рази вища продуктивність, відсутні решта недоліків. Однак вартість гідравлічних бурильних головок значно вища вартості пневматичних, крім того, використання таких головок потребує створення складної системи енергозабезпечення, більш високої культури обслуговування та експлуатації. Тому провідні закордонні фірми разом з випуском гідравлічних бурильних головок продовжують удосконалювати пневматичні.

Одним із шляхів поєднання переваг пневматичних та гідравлічних бурильних головок – використання пневмогідравлічного приводу, коли як енергоносій для ударного вузла застосовують стиснене повітря, а для обертача – гідравлічне масло під тиском.

Досвід експлуатації пневмогідравлічних бурильних головок показує, що їхня конструктивна складність, викликана необхідністю залучення додаткового виду енергії, компенсується багатьма перевагами:

- приблизно в два рази зменшуються витрати стисненого повітря;

- поліпшуються санітарно-гігієнічні умови буріння;

- досягається можливість переведення на електро-привод всієї гідросистеми із загальним спрощенням конструкції;

- стабілізується значення обертального моменту;

- з’являється можливість плавно регулювати частоту обертання;

- розширюється діапазон бурильних порід за міцністю.

Широке розповсюдження на закордонних підземних рудниках отримали комбіновані навантажувально-транспортні машини. Більшість із них мають конструктивне виконання у вигляді суміщеного ковша-вузла. Практика експлуатації підтверджує ефективність цього обладнання на відстані доставки до 500 м. Воно забезпечує високу продуктивність доставки на одну людину в зміну, високу мобільність, машина може розвантажуватися в будь-якому місці і обслуговувати впродовж зміни декілька забоїв. Вартість цих машин приблизно в 1,5 рази нижча за сумарну вартість навантажувальної машини та вагону.

Характерною особливістю експлуатації самохідних машин за кордоном є також широке їхнє використання на допоміжних роботах.

Наприклад, як було зауважено вище, одним із найбільш трудомістких процесів у загальному комплексі гірничо-підготовчих робіт є кріплення виробок. Витрати праці на зведення кріплення складають 30-35%, а витрати часу до 40% у залежності від виду кріплення. Механізація процесу може здійснюватися за допомогою самохідної бурової установки, яка пристосована для механізованого анкерного кріплення. Така машина забезпечує розбурювання шпуру під анкер, закладку закріплювального матеріалу, установку анкера.

Аналогічно на базі самохідних бурових та навантажувально-транспортних машин створюються установки для очищення покрівлі й зачищення виробок, доставки вантажів, палива, технічного обслуговування самохідної техніки.

У цьому сенсі дуже перспективним є використання універсальних самохідних шасі, які легко можуть бути укомплектовані різноманітним знімним обладнанням і перетворені на машини для виконання цілої низки технологічних операцій. Це можуть бути допоміжні операції прохідницького циклу, а також роботи по забезпеченню життєдіяльності шахти (наприклад, будівництво комунікацій, прибирання та приведення виробок у безпечний стан тощо). На рис. 2.3. показана схема створення таких самохідних машин.

Таким чином, сучасне обладнання для проведення горизонтальних та слабо похилих виробок характеризується такими основними особливостями:

Рис. 2.3. Схема створення самохідних машин на базі універсального самохідного шасі:

а – машина для обирання покрівлі; б – машина для перевезення та монтажу аркового кріплення; в – пересувна ремонтна майстерня; г – машина для закріплення гірничих виробок торкретбетоном; д – трейлер для перевезення крупногабаритних вантажів; е – машина для доставки паливно-мастильних матеріалів; ж – машина для перевезення людей; з – машина для транспортування матеріалів та обладнання з гідравлічним краном і вантажною платформою самоскидного типу; і – машина для прибирання виробок; к – машина для зрошування виробок; л, м – машини для перевезення та укладання труб

- самохідністю. Ходова база машин з власним двигуном забезпечує високі мобільність та маневреність обладнання. Найкращі техніко-економічні показники демонструють машини з пневмоколісною ходовою базою;

- автономністю. Використання дизельного та елек-тричного приводів дає можливість експлуатувати техніку з високою маневреністю, без необхідності прокладки, нарощування, перенесення та ремонту силових комунікацій, трубопроводів, рукавів і пускової апаратури. Навіть електричний привод з кабельним живленням завдяки сучасним конструкціям кабельних барабанів практично не обмежує мобільності й автономності самохідних машин в умовах ведення прохідницьких робіт;

- сполученням (комбінуванням) функцій.

Що стосується будівництва висхідних підземних виробок, найбільш розповсюдженим досі лишається буропідривний спосіб проходки за допомогою дрібношпурового відбивання. При проведення підняттєвих висотою 20-40 м шпури бурять і заряджають з помосту, який зводиться в забої вручну. Проведення більш протяжних виробок здійснюють комплексами типу КПВ.

Буропідривний спосіб проходки підняттєвих характеризується важкими та небезпечними умовами праці, низькими швидкостями проходки і продуктивністю праці. Однак, дуже часто він є найдоступнішим з економічної точки зору, особливо при відсутності альтернативної техніки.

Проведення висхідних виробок комбайнами бурового типу – найпрогресивніший спосіб проходки, що забезпечує підвищення продуктивності праці в 2-3 рази, зниження собівартості в 1,3-1,5 разів, виведення прохідників із небезпечної зони, створення нормальних санітарно-гігієнічних умов праці, точне дотримання проектного перетину підняттєвих виробок, зниження їхнього аеродинамічного опору, підвищення стійкості стінок виробки та виключення або зниження витрат на кріплення. Дуже важливим тут є механізація практично всіх операцій циклу проходки, більшість з яких при буропідривному способі доводиться виконувати вручну.

Різноманітність гірничотехнічних умов при проведенні підняттєвих виробок спричинила створення декількох основних технологічних схем машинної проходки, що відрізняються одна від одної напрямком буріння та місцем розташування головного приводу (обертально-подавального механізму).