§ 7.12. Доставка руди

Під доставкою розуміють переміщення обваленої руди в межах очисного блока від місця відбійки до місця навантаження у відкотні засоби (ємкості) на основному горизонті.

Усі способи доставки поділяються на 5 груп (рис. 7.36; 7.37):

1. Самопливна доставка (по очисному простору, по рудоспускам).

2. Механізована доставка.

3. Вибухова доставка.

4. Гідравлічна доставка.

5. Комбінована.

У залежності від застосовуваних механізмів і машин доставка поділяється на:

1) скреперну;

2) конвеєрну;

3) навантажувально-доставочними машинами; комплексами, що складаються з навантажувальної та транспортної машин;

4) вібродоставку (вібропогрузку).

Основними вимогами до доставки руди є:

а) безпека робіт;

б) хороші санітарні та гігієнічні умови праці;

в) висока продуктивність і механізація допоміжних робіт;

г) низька собівартість.

На практиці при підземній розробці рудних родовищ застосовують наступні способи доставки руди.

Найбільше розповсюдження на практиці мають комбіновані способи доставки. У межах кожного способу можливі різні варіанти схеми доставки, наприклад, при скреперній доставці по виробках руду доставляють безпосередньо в рудоспуски або з використанням акумуляції (вторинної доставки) та застосуванням різних лебідок, скреперів і т.д.

Рис. 7.36. Основні схеми доставки руди: а, б – самопливна; в, г – механізована; д, е, ж – комбінована; 1 – відкотна виробка; 2 – люк; 3 – рудоспуск; 4 – приймальна виробка; 5 – панельний штрек; 6 – виймальний штрек; 7 – конвеєр; 8 – комбайн; 9 – НДМ

Тому доставка руди характеризується не тільки способом, який застосовується, але й схемою та засобами.

Рис. 7.37. Схема доставки руди силою вибуху: 1 – панельний штрек; 2 – відкотний штрек; 3 – рудоспуск; 4 – камера; 5 – бурова виробка; 6 – віяла свердловин

Спосіб, засоби, які застосовуються, та схема доставки тісно пов’язані із системами розробки; вони визначають конструкцію приймального горизонту, протяжність виробок у днищі блока, трудомісткість і вартість доставки, продуктивність очисного вибою, умови праці робітників.

У свою чергу продуктивність і вартість доставки залежать від якості подрібнення руди при відбійці, розміру кондиційного куска, виходу негабариту. Тому важливо в конкретних умовах знайти найбільш оптимальне поєднання способу відбійки, якості подрібнення руди із способом, схемою доставки.

У більшості випадків майже в кожній системі розробки існує декілька способів та схем доставки руди, і важливим завданням як при проектуванні, так і на практиці є вибір раціонального способу, схеми доставки руди при прийнятому способі відбійки, який забезпечив би отримання високих кінцевих техніко-економічних показників видобутку руди.

Самопливну доставку з безпосереднім випуском на основний горизонт застосовують у малопотужних крутоспадних покладах при стелеуступних системах розробки та системах з магазинуванням руди. Відбиту руду через люки, встановлені на відкотному горизонті, випускають з безпосереднім навантаженням у вагонетки (рис. 7.36 а). Схеми самопливної доставки з горизонтами грохочення (рис. 7.36 б) внаслідок великих обсягів нарізних робіт, високою трудомісткістю та підвищеною небезпекою робіт застосовуються дуже рідко.

Механізовану доставку у «чистому» вигляді застосовують переважно при розробці горизонтальних і пологоспадних покладів суцільними, стовповими та камерно-стовповими системами, використовуючи самохідне навантажувально-доставочне обладнання, конвеєри і рідше скреперні установки (рис. 7.36 в; г). Рудну масу від вибою до місця навантаження або навіть ствола шахти доставляють самохідною технікою, конвеєрами.

Комбінації самопливної і механічної доставки широко застосовують на практиці при розробці покладів потужністю більше 3-6 м поверховими та підповерхово-камерними системами розробки, із магазинуванням та закладкою, пошарового, підповерхового або поверхового обвалення.

Відбита руда в межах очисного простору переміщується до прийомних воронок під дією власної ваги, далі по прийомним виробкам до рудоспусків механічним способом із застосуванням скреперних, вібраційних установок, самохідних машин. По рудоспускам руду перепускають до місця навантаження у вагонетки або інші транспортні засоби самопливом під дією власної ваги (рис. 7.36 д; е; ж).

Вибухову доставку по очисному простору застосовують на практиці при розробці пологоспадних і похилих покладів камерними системами. Часто цей спосіб поєднують з наступною механізованою доставкою руди (рис. 7.37).

Самопливна доставка руди

Доставка руди під дією власної ваги є простим і найдешевшим способом. Необхідною умовою застосування є кут нахилу площини, по якій переміщується руда (кут повинен бути дещо більшим кута статичного тертя – кута природного відкосу). У залежності від гранулометричного складу рудної маси, вмісту в ній пиловидних дрібних часток і вологи, руда буде скочуватися по площині при куті нахилу більше 38-45º. На практиці мінімальний кут падіння покладу або нахилу підняттєвого і стінок випуску воронок приймають із запасом і він становить 50-55º.

При випуску руди під налягаючими пустими породами рудна маса рухається до випускних дучок під значно більшим кутом, який залежить від положення воронки випуску та зони впливу дучки, що було розглянуто у попередньому розділі.

У «чистому» вигляді, як основний спосіб, самопливну доставку застосовують при розробці крутоспадних покладів потужністю до 2,5-3 м системами з магазинуванням руди, стелеуступною із розпірним кріпленням. Внаслідок вузького очисного простору та пов’язаними з цим труднощами випуску на відкотному штреку встановлюють люки з мінімально можливою відстанню між ними (1,5-1,75 м).

У більшості випадків при інших системах розробки самопливну закладку використовують тільки у межах очисного простору, а також при перепуску рудної маси з горизонту на горизонт по підняттєвим – рудоспускам.

При проектуванні технології з перепуском руди по підняттєвим, особливо висота яких перевищує 20 м, необхідно враховувати наступні рекомендації.

1. Для вільного, без зависань та заторів, перепуску рудної маси по підняттєвому, розмір його поперечного перерізу (діаметр, довжина сторони) необхідно приймати не менше, ніж у 3-4 рази більше розміру кусків, які перепускаються.

2. З метою зменшення руйнування стінок підняттєвого (при відсутності кріплення) рудою, яка перепускається, бажано проходити його вертикально або близько до вертикалі, а також розташовувати по можливості у стійких породах.

3. Для поліпшення руху руди по підняттєвому і зменшення кількості заторів, зависань необхідно їх поступово розширювати у напрямку зверху вниз.

4. У верхній частині, де здійснюється розвантаження руди, рудоспуски необхідно перекривати грохотними решітками з розмірами отворів, що відповідають розміру кондиційного куска, а при перепуску крупнокускової руди в усті рудоспуску встановлювати човниковий перекривач типу ЧПР.

5. З метою зменшення залежності роботи очисних вибоїв від роботи внутрішньошахтного транспорту і навпаки, мінімальна ємність рудоспусків (за даними І.К. Куніна) повинна бути більшою 10-15 м³.

Навантаження рудної маси у вагонетки або інші транспортні засоби на основному відкотному горизонті здійснюють за допомогою люків, конструкції яких наведено в спеціальній технічній літературі. Вибір типу люкових пристроїв здійснюють в залежності від кількості рудної маси, що припадає на рудоспуск, необхідної продуктивності навантаження, місткості рудничних вагонеток і розміру кондиційного куска.

У малопотужних покладах та при невеликих запасах руди, що припадають на один люк, переважно застосовують дерев’яні або металеві люки найпростішої конструкції. У покладах середньої та великої потужності застосовують люки із секторними затворами або вібролюки (наприклад, типу АШЛ), які забезпечують високу продуктивність навантаження, безпеку робіт та надійність в експлуатації.

Доставка руди скреперними установками

Цей вид доставки ґрунтується на використанні У блоках скреперних установок, які складаються із скреперної лебідки, скрепера, блочків і скреперних канатів (тросів). Руду доставляють по підошві виробок способом волочіння, що визначає її досить високу енергоємність.

Скреперна доставка має значне розповсюдження завдяки своєї простоті, надійності, відносно низькій вартості устаткування, задовільній продуктивності. Не дивлячись на розширення застосування самохідної техніки, віброживильників, скреперні установки і в подальшому будуть мати широке застосування на практиці у тих випадках, коли інші способи будуть недоцільними або неекономічними (недостатньо стійкі руди, високий гірський тиск, незначні обсяги робіт і т. п.). При запасах руди на одну установку до 10-12 тис. тонн скреперна доставка з економічної точки зору є поза конкуренцією.

Лебідки

Для доставки руди при очисному вийманні і при проведенні гірничих виробок застосовують двобарабанні та трибарабанні скреперні лебідки з електродвигунами потужністю від 17 до 100 кВт.

Двобарабанні лебідки застосовують для доставки руди по виробкам скреперування («по прямій»), а трибарабанні – для доставки руди в камерах з широким фронтом завантаження скреперів (суцільні, камерно-стовпові системи розробки) та іноді для скреперування руди у виробках «під кутом».

У табл. 7.1 наведено технічну характеристику найбільш розповсюджених типів скреперних лебідок.

Таблиця 7.1

Технічна характеристика скреперних лебідок

Типи лебідок	Потужність двигуна, кВт	Середня швидкість руху троса, м/с		Діаметр вантаж-ного канату, мм	Тягове зусилля, кН	Маса, кг
		робочого ходу	холостого ходу
17ЛС-2СМ	17	1,10	1,52	14	15,7	641
30ЛС-2СМ	30	1,30	1,77	16	27,5	1250
55ЛС-2СМ	55	1,46	2,00	19,5	44,3	1990
75ЛС-2СМ	75	1,32	1,82	22,5	61,2	3550
100ЛС-2СМ	100	1,50	2,1	25	78,4	3655
30ЛС-3СМ	30	1,30	1,77	16	27,5	1550
55ЛС-3СМ	55	1,46	2,00	19,5	44,3	2700
100ЛС-3СМ	100	1,50	2,1	25	78,4	4650

Примітка: у маркуванні типу лебідки дві перші цифри – потужність електродвигуна у кВт; букви ЛС – лебідка скреперна; наступні цифри 2 або 3 – кількість барабанів; букви С або П – соосне або паралельне конструктивне розташування барабанів і двигуна; буква М – модифікована.

На первинній доставці руди з-під випускних дучок в основному застосовують лебідки потужністю 17-30 кВт. Лебідки більшої потужності використовують здебільшого при доставці крупнокускової руди, а також в акумулюючих виробках на вторинній доставці.

Розміри виробок, у яких встановлюють лебідки, приймають у відповідності до розмірів лебідки з приводом, враховуючи проходи для зручного обслуговування, які встановлені правилами техніки безпеки (висота виробки у світлі не менше 1800 мм; відстань між лебідкою і стінкою виробки – не менше 500 мм; ширина вільного проходу – не менше 600 мм; відстань від центра лебідки до торцевої стінки – не менше 1350 мм).

Скрепери застосовують переважно односекційні гребкового типу (СГ) литої, зварної і рідше клепаної конструкцій. В окремих випадках застосовують шарнірно-складні (тип СГШ) та багатосекційні (тип СБГ) скрепери (табл.7.2).

Скрепери ящикового типу (СЯ) застосовують для доставки дрібнокускового матеріалу і їх часто використовують для транспортування закладних матеріалів (піску, суглинків, гранульованого шлаку і т.п.) на закладних комплексах.

Місткість скреперів змінюється від 0,1 до 2,5 м³. На практиці переважно застосовують скрепери місткістю 0,25-1,0 м³. Характеристику найбільш розповсюджених скреперів наведено в табл. 7.3.

Скрепери гребкового типу з вуглецевистої сталі до повного спрацювання доставляють 6-10 тис. т гірської маси, а з марганцевистої сталі – до 30-36 тис.т (менші значення відносяться до міцної, абразивної руди).

При виборі типу скрепера необхідно витримати наступні співвідношення:

; (7.50)

; (7.51)

, (7.52)

де В – ширина скрепера, м; а_к – розміри куска, м; b – ширина виробки, м; N – потужність скреперної лебідки, кВт; q_c – місткість скрепера, м³.

Таблиця 7.2

Характеристика скреперів

Параметри скрепера	Ємкість (місткість) скрепера, м³
	0,25	0,4	0,6	1	1,6
Гребковий односекційний, жорсткий (тип СГ)
Розміри, м:
ширина	0,95	1,12	1,25	1,50	1,70
довжина	1,40	1,70	2,00	2,36	2,65
висота	0,56	0,67	0,80	0,90	1,06
Маса, кг	400	560	800	1180	1600
Шарнірно-складні, односекційні (тип СГШ)
Розміри, м:
ширина	1,70	2,00	2,36	2,65	3,00
висота	0,27	0,36	0,45	0,56	0,67
Маса, кг	560	800	1180	1600	2120
Багатосекційний, жорсткий (тип СБГ)
Розміри, м:
ширина			0,95	1,12	1,12
висота			2,65	4,50	5,60
Маса, кг			800	1180	2120
Ящиковий, односекційний (тип СЯ)
Розміри, м:
ширина	0,85	0,95	1,12	1,25	1,50
довжина	0,95	1,12	1,40	1,70	2,00
висота	0,4	0,45	0,50	0,56	0,63
Маса, кг	265	400	560	800	1180

Канат (трос) – для скреперних лебідок застосовують стальні виті канати діаметром від 10 до 28 мм у залежності від потужності лебідки та місткості скрепера (табл. 7.3).

Таблиця 7.3

Рекомендовані діаметри вантажного каната і блочка, місткість скрепера та об’єм максимального куска для лебідок різної потужності

Потужність лебідки, кВт	17-30	31-55	75-100
Параметри
діаметр каната, мм	16-19	19-22	25-28
діаметр блочка, мм	160-250	320-400	320-400
місткість скрепера, м³	0,25-0,4	0,4-1,0	1,0-2,0
об’єм максимального куска, м³	0,07-0,10	0,3-0,4	0,5-0,7

При безлюковому навантаженні (рис. 7.38 а) виробки скреперування розташовують у покрівлі відкотної виробки і руду з-під дучок доставляють до останньої з одночасним навантаженням її через штрек-поміст (полок). Така схема характеризується взаємозалежністю роботи скреперної доставки в очисних вибоях і підземного транспорту внаслідок відсутності проміжної акумулюючої ємкості, що суттєво знижує продуктивність як доставки, так і транспорту та підвищує їх вартість. Цю схему бажано застосовувати лише за умови, колі інші, більш продуктивні схеми, неможливо використати з тих або інших причин.

Схеми доставки з розвантаженням скреперів у підняттєві (рудоспуски) з наступним люковим навантаженням руди у вагонетки (рис. 7.38, б) широко застосовують при розробці рудних родовищ. Руду при цьому доставляють від дучок по виробкам приймального горизонту до рудоперепускних підняттєвих висотою від 8-10 до 70 м, що дає змогу створити проміжну акумулюючу ємкість поміж очисними вибоями і підземним транспортом та сприяє їх незалежній роботі один від одного.

Продуктивність доставки і транспорту при такій схемі вище, аніж при безлюковому навантаженні, кращі також й умови праці робітників.

Недоліком такої схеми є підвищені обсяги проведення рудоспусків. Рудоспуски при такій схемі роблять відособленими (один на кожну приймальну виробку), або з метою зменшення обсягів нарізних робіт та скорочення кількості пунктів навантаження руди на основному відкотному горизонті застосовують розгалужені (пальцеві) рудоспуски – «штанини» при достатній стійкості порід, у яких вони утворені.

Рис. 7.38. Схеми скреперної доставки руди: 1 – приймальна виробка; 2 – дучки; 3 – рудоспуск; 4 – відкотна виробка; 5 – акумулююча виробка

У рудних покладах великої потужності (більше 40-50 м) при великій кількості очисних вибоїв з метою зменшення числа рудоспусків і пунктів навантаження руди на відкотному горизонті досить часто застосовують подвійну скреперну доставку з акумуляцією руди у виробках робочого підповерху або розташованих нижче робочого горизонту на 8-10 м (рис. 7.38 в; г).

При акумулюванні на робочому підповерсі (рис. 7.38 в) акумулюючу виробку 5 проходять з деяким заглибленням (на 0,5-1,0 м) по відношенню до прийомних для створення нормальних умов роботи скреперних лебідок на первинній і вторинній доставці. Висота заглиблення залежить від розмірів скрепера на акумуляційній виробці.

Руду від дучок 2 по приймальним виробкам 1 (штрекам або ортам) скреперують до акумулюючої виробки 5 (первинна доставка) і далі – по акумулюючій виробці до рудоспуску 3 (вторинна доставка), по якому руда потрапляє на відкотну виробку 4. Така схема характеризується відносно невеликою акумулюючою ємкістю, а також складністю кріплення та підтримання сполучень прийомних і акумулюючих виробок.

У другій схемі (рис. 7.38 г) акумулюючу виробку 5 розташовують на 8-10 м нижче прийомного горизонту та збивають з ним короткими рудоспусками 3. Це забезпечує створення деякої ємкості між приймальними й акумулюючою виробками, що, у свою чергу, дає можливість їх незалежної роботи та сприяє підвищенню продуктивності. В умовах активного прояву гірського тиску така схема має більшу перевагу. Разом з тим вона потребує збільшення обсягів проведення рудоспусків.

У всіх випадках застосування схем доставки з акумуляцією руди (подвійна доставка) зменшується кількість рудоспусків, їх загальна довжина та кількість люків на відкотному горизонті, але збільшуються обсяги робіт на проходку, кріплення та облаштування акумулюючих виробок, коротких рудоспусків, а також збільшуються затрати на скреперні лебідки, скрепери й експлуатаційні витрати на власне доставку.

Природно, що збільшення капітальних та експлуатаційних витрат у зазначених схемах повинно компенсуватися зменшенням затрат на проведення рудоспусків та спорудження пунктів навантаження руди (люків), підвищенням продуктивності праці на доставці та транспорті.

Економічна доцільність застосування доставки з акумуляцією руди у порівнянні з іншими схемам визначається умовою

, (7.53)

де З_н, З_л, З_п – відповідно затрати на нарізні виробки, облаштування рудоспусків і встановлення люків, підтримання виробок ; С_д – повна собівартість доставки руди.

Величини затрат в умові (7.1) приймають або абсолютними на блок (панель), або відносними (питомими) на 1т запасів руди.

Продуктивність скреперної доставки

Технічну продуктивність скреперної установки визначають за формулою, м³/год

, (7.54)

де V_c – місткість скрепера, м³; К_н – коефіцієнт заповнення скрепера рудою (для крупнокускової руди К_н=0,7-0,8, а для дрібнокускової К_н=0,8-1,0); – середня довжина скреперування, м; l₁, l₂ – відповідно мінімальна та максимальна довжина скреперування, яка визначається конструкцією й параметрами прийомного горизонту, м; v_в, v_x – відповідно, швидкість руху скрепера при вантажному і холостому ходах, м/с; t₁ – час на переключення ходів та завантаження скрепера, с (за даними практики t₁=15-30 c).

Експлуатаційна змінна продуктивність скреперної доставки є значно меншою, ніж технічної (у 2-3 рази), що поясняється великими затратами часу на виконання непродуктивних операцій, пов’язаних з ліквідацією зависань руди в дучках, вторинним подрібненням руди та ін. Наприклад, на шахтах Кривбасу на це витрачається до 50-70% часу зміни.

При випуску руди в заходці дучки з дріб’язку утворюється «мертва» зона під кутом природного відкосу, а при підвищеній вологості й більше (близько 40-50º). Руда при вільному витіканні з дучки займає відкос з кутом біля 45º (рис. 7.39) й розмір вільного проходу для руди буде менше діаметра дучки, а його величина в загальному випадку складає

, (7.55)

де b – ширина виробки доставки, м; 0,8 – вільний прохід у виробці, м.

При розмірах прийомної виробки у світлі 2,5×2,5 м та діаметрі дучки 1,5-2,0 м розмір вільного проходу в залежності від властивостей руди складає 0,5÷1,0м, а з урахуванням, що за один цикл скреперування із навалу руди з-під дучки прибирається відносно невелика її кількість, цей розмір буде ще меншим.

Відомо, що для забезпечення вільного витікання сипкого матеріалу без заторів розмір випускного отвору повинен бути у 3-4 рази більше розмірів кусків цього матеріалу. Тому при найбільш поширених розмірах приймальних і випускних виробок відносно вільно буде випускатися руда з розмірами не більше 200-250 мм.

Рис. 7.39. Схема випуску руди із дучки

Вищезазначене пояснює велику кількість зависань у дучках та значні затрати часу на їх ліквідацію в реальних умовах.

З метою забезпечення умов для кращого витікання руди з дучок необхідно приймати максимально можливі за умовами стійкості та вартості підтримання розміри прийомних і випускних виробок, а також намагатися поліпшити якість подрібнення руди при її відбійці. Максимальну довжину доставки скреперними установками слід приймати не більше:

• 50 м – під час прибирання гірської маси при проходці виробок;

• 30 м – в очисних вибоях з доставкою руди в рудоспуск;

• 60 м – на вторинній доставці.

За даними практики, експлуатаційна змінна продуктивність скреперних установок з лебідками потужністю 30 кВт складає у середньому 180-240 т, а установок з лебідками 55-75 кВт – 300-450 т.

При проектуванні необхідно враховувати та використовувати заходи з підвищення продуктивності скреперної доставки, головними з яких є наступні.

1. Приймати розміри блоків (панелей) і конструкцію системи розробки з урахуванням оптимальної довжини скреперування.

2. Використовувати для прийнятого типу лебідки скрепер максимально можливої місткості.

3. Забезпечити відповідну якість подрібнення руди при її відбійці. Так, зниження виходу негабариту з 10-12 до 5-7% дає можливість збільшити продуктивність доставки у 1,5-2,0 рази.

4. З метою зменшення реальної довжини скреперування у межах оптимальної, іноді раціонально чіпляти на вантажний канат декілька скреперів (2-3) меншої місткості. Часто це використовують на акумулюючих виробках при відносно великій довжині скреперування . Кількість скреперів та їх загальну місткість визначають згідно з тяговим розрахунком. При необхідності у таких випадках використовують лебідку більшої потужності.

При проектуванні скреперної доставки вирішують одне з наступних завдань:

1. визначають продуктивність доставки та інші показники при прийнятих типі лебідки і місткості скрепера;

2. здійснюють підбір лебідки та необхідної місткості скрепера для забезпечення заданої продуктивності доставки.

Доставка та навантаження руди вібраційними установками

Вібраційні установки та механізми мають у гірничорудній промисловості широке застосування, особливо при розробці потужних покладів міцних абразивних руд.

Головними перевагами цього способу є простота конструкції, надійність у роботі та висока продуктивність, відносно невелика вартість устаткування, незначні обсяги нарізних робіт у днищі блоків, можливість у більшості випадків збільшити розмір кондиційного куска до 800-1200 мм. Вібраційні установки забезпечують одночасно випуск руди, її доставку і навантаження у вагонетки або інші транспортні засоби.

Зараз промисловість випускає цілий ряд різних типів такого устаткування для різних умов роботи. На практиці переважно застосовують установки для донного випуску обваленої руди типів ВДПУ, ПВУ, ВВДР, ВПР та інші, а також комплекси для торцевого випуску руди.

У віброустановках (віброживильниках) використовують вібратори різних типів і конструкцій з ненаправленими та направленими (спрямованими) коливаннями.

Установки з ненаправленими коливаннями (типів ВДПУ, ВПР, ВЛ та інші) встановлюють у спеціальних виробках під дучками під кутом від 8-12 до 20-22º. Вони дуже прості конструктивно, надійні в роботі і дозволяють здійснювати вибухове подрібнення негабариту безпосередньо на платформі.

Установки з направленими коливаннями (типів ПВУ, ВВДР та ін.) являють собою рамну конструкцію з амортизаторами між рамою та платформою, їх можна встановлювати у виробках практично горизонтально (від 0 до 8-10º).

Установки для донного випуску типів ВДПУ, ВВДР, ПВУ, ВПР застосовують переважно в потужних покладах, складених у більшості випадків міцними рудами.

Віброустановки – вібрострічки типів ВЛР, ВЛ відносно невеликих габаритів та ваги застосовують для випуску і навантаження при розробці малопотужних родовищ. Деякі з віброустановок цього типу (наприклад, ВЛЖ, ВЛР-1) можна використовувати в якості віброзбуджувачів для стимулювання випуску рудної маси, встановлюючи їх безпосередньо в дучках.

У таблицях 7.4 та 7.5 подано технічні характеристики найбільш розповсюджених типів віброустановок.

Таблиця 7.4

Технічна характеристика віброустановок для донного випуску руди

Показники	Типи віброустановок
	ВДУ-4ТМ	ВДПУ-4НД	ВВДР-5	ПВУ	ПВРА-4,5/1,5	ВПР-2	ВПР-3М
Технічна продуктивність, т/год	200-600	400-800	500-1400	500-900	600-1000	450-600	450-600
Кут встановлення, град	15-20	5-7	0-15	8-12	8-12	7-8	7-8
Потужність двигуна, кВт	28	5-7	22	21	22	17	17
Розміри, м:
довжина	6,3	6,1	6,0	5,0	4,5	5,6	4,1
ширина	1,2	1,4	1,7	1,6	1,4	1,2	1,2
висота	0,26	0,62	1,38	0,94	1,96	1,54	1,54
Маса, кг	3600	4500	6000	4500	4300	5790	4100
Трудоємкість монтажу, люд.-зміну	50-60	30-50	100-110	35-50	25-30	20-25	25-28

На практиці віброустановки застосовують у різних технологічних схемах, основні з яких зображено на рис. 7.40.

Найбільш поширеними є схеми: дучка – віброустановка – вагонетка або інший транспортний засіб (рис.7.40, а); дучка – віброживильник – підняттєвий (рис. 7.40, б), дучка – віброживильник – підняттєвий – люк – вагонетка (транспортний засіб) – рис. 7.40, в.

У конкретних умовах вибирають схему, яка найбільше підходить з урахуванням специфіки та особливостей технології.

Віброживильники для донного випуску більш ефективно працюють при кускових рудах з невеликою кількістю дрібних фракцій і розмірі кондиційного куска 700-900 мм.

Таблиця 7.5

Технічна характеристика вібрострічок

Показники	ВЛЖ-1М	ВЛР-1	ВЛР-2	ВЛР-3	ВЛ-2М	ППВ-9Д
Технічна продуктивність, т/год	150-200	250-300	400-500	400-500	500-600	400-600
Кут встановлення, град.	15-22	15-20	15-20	15-20	17-22	20-22
Потужність двигуна, кВт	0,6	0,6	1,5	1,5	12,0	пневмо
Розміри, м:
довжина	1,5	2,05	2,5	3,0	3,8	2,3
ширина	0,9	0,9	1,2	1,2	1,2	1,2
висота	0,26	0,45	0,7	0,9	0,29	0,4
Маса, кг	160	220	270	500	750	400

Віброзбуджувачі являють собою платформи розмірами 1,5-2,5 м на 1,8-1,4 м з вібраторами неспрямованих коливань, здебільшого з пневмоприводом. Їх встановлюють у нішах під дучками з метою поліпшення витікання руди при її випуску (рис. 7.39, д). Встановлення збуджувачів потребує відносно невеликих (у порівнянні із встановленням потужних віброживильників) затрат, які повинні окупитися за рахунок збільшення продуктивності випуску і доставки, зменшення кількості зависань, скорочення терміну випуску руди з блока (панелі) та зменшення затрат на підтримання виробок.

Рис. 7.40. Основні технологічні схеми використання вібраційних установок: 1 – дучка; 2 – живильник; 3 – вагон, самоскид; 4 – рудоспуск; 5 – конвеєр; 6 – віброзбуджувач; 7 – віброконвеєр; 8 – віброживильник під завалом

Для торцевого випуску обваленої руди при системах з обвалення можна використовувати комплекси, які складаються з віброживильника, що працює під завалом (типу ВП або ВПН) та секційного віброконвеєра (типу ВР-80У, ВУР-80 – рис.7.40 е). Живильник заглиблюють в обвалену руду на 1-1,5 м, він захоплює руду та подає її на конвеєр. При посуванні вибою живильник переміщують за допомогою гідродомкратів, а секції конвеєра скорочують. Такий комплекс забезпечує продуктивність вибою в межах 350-600 т/зм.

Конструкції днищ блоків

Нижче розглянуто принципові схеми конструкції днищ із застосування віброустановок. У конкретних умовах, в залежності від особливостей технології та умов розробки, можливі певні зміни.

На рис. 7.41 зображено схему встановлення у виробці віброживильника типу ВДПУ .

Рис. 7.41. Технологічна схема розміщення віброустановки ВДПУ

З відкотної виробки перпендикулярно до неї проходять приймальну виробку (нішу), довжина якої відповідає розмірам живильника (довжині платформи). При навантаженні руди у вагонетки (самоскиди) кут нахилу віброживильника приймають 15-18 до 20º, а при його роботі у рудоспуск – до 22-24º. При більшому куті нахилу можливе самовільне скочування кусків руди по платформі, що з точки зору техніки безпеки є недопустимим.

У приймальній виробці – ніші встановлюють платформу живильника, яка спирається на дерев’яні бруси або гумові амортизатори та лежить на жорсткій опорі-рейці, вмурованій у бетонну «подушку», а для запобігання сповзання закріплюється в тупику виробки до анкерів металевими тросами. Кінець платформи, який виходить у відкотну виробку, знаходиться на висоті, яка забезпечує нормальне завантаження транспортних засобів (вагонеток, автосамоскидів, конвеєра).

Для доступу робітників при ліквідації зависань до дучок, які знаходяться ближче до кінця або в торці виробки, у деяких випадках передбачається спорудження спеціального ходка шляхом розширення випускної виробки приблизно на половину її довжини з наступним огородженням власне ходка від ніші, де знаходиться платформа живильника (рис. 7.42), або проведення спеціальних вентиляційно-оглядових виробок, що потребує додаткових обсягів нарізних робіт (рис. 7.42).

Рис. 7.42. Конструкція днища блока з проведенням спеціальних вентиляційно-оглядових виробок

Із ніші, де встановлено віброживильник, проходять випускні дучки, які розгортають у воронки або вибивають у дно траншеї при застосуванні траншейної підсічки. Випускні дучки проходять одну в торці (див. рис. 7.42), або дві бокові (рис. 7.43). У першому випадку дещо покращується випуск руди і зменшується кількість зависань за рахунок передачі вібрації від платформи стовпу руди у дучці на деяку висоту. Але при цьому необхідно зменшувати відстань між віброживильниками й збільшувати їх кількість та обсяги нарізних робіт.

Рис. 7.43. Схема днища блока з навантажувальним штреком: 1 – відкотний штрек; 2 – навантажувальний штрек; 3 – ніші для встановлення віброживильників; 4 – дучка; 5 – орт-заїзд; 6 – вентиляційний штрек

Раціональна схема розташування дучок у конкретних умовах визначається техніко-економічним порівнянням з урахуванням обсягів робіт, пов’язаних із проведенням та облаштуванням прийомних виробок, затрат на встановлення живильників та можливість їх демонтажу, витрат на ліквідацію зависань.

За даними практики, один живильник монтує протягом тижня бригада робітників з 4-5 чоловік, а на деяких рудниках це займає 50-60 люд.-зм. і більше.

На практиці застосовують в основному дві принципові схеми днищ блоків із розташуванням віброживильників у навантажувальних штреках або ортах-заїздах.

На рис. 7.43 показано типову схему приймального (відкотного) горизонту з навантажувальним штреком, яка є характерною при відпрацюванні рудних покладів потужністю до 20-25 м.

З відкотного штреку 1 по осі ціликів проходять орти-заїзди 5 та навантажувальний штрек 2 на відстані від контакту лежачого боку у відповідності до довжини живильника. Ніші для встановлення віброживильників 3 проходять з навантажувального штреку на відстані одна від одної, яка визначається розташуванням дучок 4 і кутами нахилу воронок та гребенів руди. Для провітрювання робіт проходять вентиляційний штрек 6.

Характерними особливостями такої схеми є: зручність робіт з навантаження руди у штреку; відносно невеликий обсяг нарізних виробок; простота конструкції днища та можливість формування похилого днища і похилої стелини при відпрацюванні нижчележачого блока; розташування вентиляційного штреку, як показано на рис.7.43, дещо ослаблює масив днища, коли воно буде складовою частиною стелини нижчележачої камери; розташування вентиляційного штреку в породах лежачого боку (рис. 7.44) підвищує стійкість масиву днища при його використанні в якості стелини, але потребує додаткового проведення оглядових ходків для ліквідації зависань.

Для покладів потужністю більше 20-25 м часто застосовують схему проведення ніш для віброживильників з відкотних ортів (рис. 7.43). Відстань між ортами-заїздами залежить від схеми розташування випускних дучок (одинарні або парні) з урахуванням кутів нахилу випускних воронок, траншей. Для зменшення кількості ортів-заїздів застосовують парне бічне розташування дучок, при якому відстань між ортами може бути збільшена до 20…27 м.

Приймальні виробки розташовують у шахматному порядку (див. рис. 7.42) або так, як показано на рис.7. 43.

Рис. 7.44. Схема днища блока з навантажувальними ортами: 1 – відкотний штрек; 2 – орт-заїзд; 3 – ніші для встановлення віброживильників; 4 – вентиляційний орт; 5 – вентиляційний штрек

Особливостями цієї схеми є: зручні умови для провітрювання робіт та ліквідації зависань у дучках; при міцних рудах покращується стан виробок, підвищується їх стійкість та зменшуються витрати на їх підтримання; недоліком є менш ефективне використання днища у якості частини стелини нижчележачої камери внаслідок його значного порушення виробками.

Доставка руди самохідними машинами

Цей спосіб доставки з використанням сучасних самохідних машин усе частіше застосовується на практиці завдяки своїй маневреності, мобільності, автономності та високій продуктивності.

На практиці при доставці та навантаженні руди застосовують три групи самохідного устаткування:

1. навантажувальні – різні типи навантажувальних машин, екскаватори;

2. доставочно-транспортні – різні типи підземних автосамоскидів, самохідні вагони;

3. навантажувально-доставні – різні типи навантажувально-доставочних (навантажувально-транспортних) машин.

Машини перших двох груп працюють в єдиному комплексі, а машини третьої – самостійно, виконуючи операції з навантаження та доставки руди.

Більшість типів доставочно-транспортних і навантажувально-доставних машин мають пневмоколісний хід та дизельний привід, що зумовлює їх велику маневреність, автономність роботи, але разом з тим викликає необхідність оснащення машин високовартісними системами каталітичного очищення вихлопних газів, постійного контролю їх роботи та суттєво збільшує затрати на провітрювання шахти. Значно менше поширені машини з іншими типами приводів: електричним, оскільки наявність кабелю погіршує маневреність самохідного устаткування, та комбінованим, дизель-електричним або оснащеним двигунами, які працюють на дизельному паливі та скрапленому газі, що є більш складними у конструктивному відношенні.

Електричний привід більш поширений у навантажувальних машин, які мають більш-менш стаціонарні умови роботи і не потребують такої маневреності, як інші групи самохідного устаткування.

У залежності від умов та особливостей розробки на практиці застосовують різноманітні за складом комплекси самохідних машин, але перевагу мають наступні:

– навантажувальні машини безперервної дії (типу ПНБ з робочим органом «нагрібаючі лапи») у комплексі з самохідними вагонами або автосамоскидами;

– навантажувально-доставочні машини (НДМ) ковшового типу, які працюють у режимі навантажування у комплексі з самохідними вагонами або автосамоскидами;

– підземні екскаватори у комплексі з автосамоскидами;

– НДМ, які працюють в автономному режимі.

Навантажувальні машини при очисному вийманні застосовуються тільки у комплексі з відповідними доставочними або транспортно-доставочними машинами. Вибір типу навантажувального устаткування залежить від конкретних умов розробки та необхідної продуктивності на цьому процесі.

Навантажувальні машини безперервної дії з нагрібаючими лапами типу ПНБ, як зазначено вище, працюють у комплексі з самохідними вагонами або самоскидами. Внаслідок значної вартості цього типу машин особливу увагу необхідно приділяти забезпеченню умов їх високопродуктивної роботи головним чином за рахунок якісного подрібнення руди при відбійці та безперебійного забезпечення транспортно-доставочними засобами. Машини цього типу успішно працюють при відбійці руди шпуровими зарядами ВР.

У табл. 7.6 подано технічну характеристику машин з нагрібаючими лапами.

Таблиця 7.6

Технічна характеристика навантажувальних машин безперервної дії

Тип машини	Продуктивність, т/хв	Потужність двигуна, кВт	Розміри, м			Маса, т	Мінімальні розміри виробки, м
			висота	ширина	довжина
ПНБ-1	1,25	21	1,15	1,15	6,5	5,0	2,0×1,6
1ПНБ-2	2,0	31	1,25	1,60	7,8	6,75	2,5×1,8
2ПНБ-2	2,0	65	1,45	1,80	7,8	11,84	3,0×2,0
ПНБ-3К	3,0	94	1,90	2,00	8,5	23,6	3,2×2,5
ПНБ-3Д	4,0	136	1,90	2,70	9,0	26,5	3,7×2,5
ПНБ-4Д	6,0	142	2,00	2,70	10,0	34,0	4,0×3,0
8ВU Джой(США)	2,0	22	1,66	1,42	7,21	4,2
МС-4 (Великобританія)	5,1	37,5	2,07	1,82	7,64	10,9
911 HR (Швеція)	2,0	3×15 пневмо	2,3	2,5	6,	9,7
19HR-2 (Швеція)	6,0	181	1,87	2,98	9,47	29,0
36СЕ (Франція)	7,7	138	1,60	2,40		28,0

Машини типу ПНБ-1 та 1ПНБ-2 використовують при проведенні виробок площею перерізу відповідно не менше 3 і 4,5 м², та на очисних роботах для навантаження руди кускуватістю до 300-400 мм міцністю до f=8-10.

Машина середнього типу 2ПНБ-2 може працювати у виробках мінімальним перерізом 6 м² і на очисних роботах та вантажити руду з розмірами кусків до 500 мм міцністю до f=10.

Машини важкого типу ПНБ-3К та ПНБ-3Д потребують для роботи виробок перерізом більше 8-9 м² і можуть вантажити руду з розмірами кусків до 500-600 мм міцністю до f=14-16.

Машини надважкого типу ПНБ-4 переважно використовують на очисних роботах та при проведенні горизонтальних виробок великої площі перерізу, здатні навантажувати окремі куски руди розміром до 800 мм міцністю до f=18-20.

Експлуатаційну продуктивність машин цього класу визначають за формулою, т/зм

, (7.56)

де Р₀ – технічна продуктивність машини, т/хв; Т_зм – тривалість робочої зміни, хв; К_в – коефіцієнт використання машини у часі, долі од. (приймають у межах 0,6-0,7 при торцевому випуску; 0,4÷0,6 у камерах з широким фронтом роботи; 0,3-0,4 – у вибоях із чергуванням протягом зміни відбійки та навантаження); ψ – коефіцієнт, який враховує вплив властивостей руди, її кускуватості, висоти навалу:

, (7.57)

де φ – кут укосу навалу руди, град.; _р – об’ємна вага руди у розпушеному стані, т/м³; f – коефіцієнт міцності руди; D_cp – діаметр середнього куска руди, м; h_н – висота навалу відбитої руди, м.

Кількість машин для виконання необхідного об’єму робіт визначають з виразу, шт.

, (7.58)

де К_т=1,1-1,3 – коефіцієнт технічної готовності машин; А_доб – видобуток руди за добу (з шахти, дільниці, блока), т; К_н.в. – коефіцієнт нерівномірності видобутку, який приймають у межах 1,25-1,5.

У реальних умовах в залежності від типу, типорозміру та умов роботи експлуатаційна продуктивність машин з нагрібаючими лапами коливається від 250-300 до 500-600 т/зміну

Продуктивність праці машиніста навантажувальної машини та його помічника дорівнює продуктивності машини.

Останніми роками намітилася тенденція заміни навантажувальних машин безперервної дії, які працюють у комплексі з доставочними або доставочно-транспортними машинами, навантажувально-доставочними машинами, що працюють в режимі навантажувача, або використання схем автономної роботи НДМ, що в кінцевому результаті забезпечує кращі техніко-економічні показники.

Підземні екскаватори застосовують для навантаження відбитої руди у транспортні засоби (переважно автосамоскиди) при камерно-стовпових та суцільних системах розробки при відпрацюванні покладів потужністю більше 5-6 м з кутом падіння 0-15º.

На підземних роботах використовують екскаватори на гусеничному ходу з електроприводом та ковшами місткістю 0,75-2,5 м³. Технічну характеристику деяких з цих машин наведено у табл. 7.7.

Останнім часом усе більшого застосування знаходять гідравлічні екскаватори (RH-9E, RH-20, RH-25) завдяки кращій кінематиці робочого устаткування, більшій маневреності, кращій ремонтоздатності. Привід цих машин повністю гідрофікований і все робоче устаткування приводиться у дію за допомогою гідроциліндрів.

Екскаватори вибирають керуючись необхідною продуктивністю вибою або групи суміжних вибоїв, габаритами, кутом нахилу підошви вибою та кускуватості гірничої маси.

Технічну продуктивність екскаватора можна визначити за формулою, м³/год

, (7.59)

де q_к – місткість ковша, м³;n_ц – кількість циклів черпання за хвилину (для найбільш поширеного екскаватора ЕП-1 n_ц=3,1 при повороті на 90º та 2,32 – при повороті на 180º); К_н – коефіцієнт заповнення ковша (дорівнює 0,4-0,5 при висоті навалу 3-4,5 м; 0,6-0,7 при висоті навалу руди більше 4,5 м та 0,8-0,85 при висоті навалу більше 4,5 м); К_т=0,7-0,9 – коефіцієнт зменшення продуктивності за рахунок видалення негабаритних кусків; К_h – коефіцієнт зменшення продуктивності в залежності від висоти навалу (при навантаженні у вибоях висотою 6-12 м К_h=0,85-0,9); К_р – коефіцієнт розпушення руди.

Таблиця 7.74

Технічна характеристика підземних екскаваторів

Параметри	Тип екскаватора
	ЕО-5114	ЕО5112А (ЕП-1)	Е-7515	КL-260 (Швеція)	RH-9E (ФРН)	RH-25 (ФРН)
Місткість ковша, м³	1,2	1,0	0,75	0,95	1,0	2,5
Технічна продуктивність, м³/хв	2,8	2,4	1,8
Найбільша висота черпання, м	7,0	7,7	7,0	6,06	7,0	9,5
Найбільший радіус черпання, м	7,1	8,5	6,7	7,07	4,5	5,65
Висота навантаження, м	4,6	3,7	2,8	4,1	3,0	4,0
Час обертання поворотної платформи, хв	5,2	5,2	5,2	6,2	9,0	7,2
Час циклу екскавації, с	55	55	100		75	132
Потужність, кВТ	25	25	25
Мінімальна ширина×висота виробки, м		10×6	7×5		12×7	20×10
Маса, т	33,4	32,0	17,0	32,9	26,5	54,5

Експлуатаційна змінна продуктивність екскаватора при навантаженні руди в транспортні засоби визначається за формулою, т/зм.

, (7.60)

де К_в=0,3-0,7 – коефіцієнт використання екскаватора в часі; t₁ – інтервал часу у подачі транспортних засобів (t₁=1-3 хв); V_k=0,9-0,95 – коефіцієнт заповнення кузова; t₂ – питомі витрати часу на пересування екскаватора під час його роботи (дорівнює 0,1-0,2 хв/м³).

Середньозмінна експлуатаційна продуктивність екскаваторів коливається у межах від 300-350 до 700 т і в значній мірі залежить від організації руху транспортних засобів, які їх обслуговують.

Необхідна кількість екскаваторів для виконання заданого обсягу робіт визначається аналогічно, як і при розрахунку інших навантажувальних машин.

Самохідні вагони в конструктивному виконанні бувають двох типів: з електричним приводом та на пневматичному ходу і торцевим розвантаженням за допомогою донного конвеєра (типу ВС) та з дизель-електричним розвантаженням кузова (типу МТТ, «Джой»).

Вагони першого типу вантажопідйомністю 10-20 т можна застосовувати тільки для доставки м’яких, дрібнокускових і не абразивних руд (калійні солі, фосфорити та ін.) на відстань до 200-300 м, а другого типу, вантажопідйомність яких складає від 15 до 40 т, і для доставки руд середньої міцності на відстань до 800-1000 м. Технічна характеристика деяких самохідних вагонів наведено в табл. 7.8.

Останнім часом самохідні вагони на очисному вийманні все більше витісняються навантажувально-транспортними машинами й автосамоскидами.

Автосамоскиди застосовують для доставки і транспортування руди різної міцності на відстань від 300 до 1000 м. Перевага надається машинам з дизельним приводом, додатково оснащених системою каталітичного доочищення та нейтралізації вихлопних газів. Вони мають перекидні кузови, або рідше кузови з телескопічним торцевим розвантаженням, місткістю 7-21 м³.

Таблиця 7.8

Технічна характеристика самохідних вагонів

Параметри	Воронеж, Росія			«Гутехоффнугехютту», ФРН			«Джой», США
	1ВС-10	5ВС-15М	1ВС-20	МТТ-418	МТТ-425	МТТ-R-40	14Д2	20Д2
Вантажопідйомність, т	10	15	20	18	25	40	15	22
Місткість кузова, м³	7,7	8,6	11,8	8,5	14,0	27,0	7,2	11,0
Радіус повороту по зовнішньому колесу, м	7,7	7,8	8,0	6,8	7,7	8,6
Тип приводу	Електричний			Дизель-електричний
Потужність, кВт	83	83	115	95,6	191,2	191,2	102,9	143,4
Швидкість руху, км/год.:
з вантажем	8	9	8				20	19
порожньої	10	15,6	10	40	53	40
Максимальний кут підйому траси, град.	15	15	15
Габарити, мм:
довжина	7700	8200	8100	8530	10240	10415	8720	9870
ширина	2380	2500	2800	2740	2110	3980	2800	3200
висота	1450	1630	2000	1880	1850	2438	1760	2200
Маса, т	13	15,6	22	17,3	24,4

У табл. 7.9 наведено технічну характеристику деяких типів автосамоскидів для підземних робіт.

Оскільки доставочні машини працюють у комплексі з навантажувальними, при проектуванні необхідно визначити раціональний склад комплексу, тобто кількість доставочних машин, які обслуговують одну навантажувальну.

Кількість доставочних машин, що працюють у комплексі з навантажувальною машиною, визнаючать за формулою, шт.

Таблиця 7.9

Технічна характеристика підземних автосамоскидів

Параметри	Білорусія			Швеція			Франція		Фінляндія	США
	МоАЗ-7405	МоАЗ-7505	МоАЗ-7508	12/150 «Атлас-Копко»	К-162 «Кіруна»	К-501 «Кіруна»	461-НВ-25 «ANF»	С-25	toro-35Д «ARA»	980-т15 «Эймко»
Місткість кузова, м³	12,5	15,5	19,0	12,0	16,0	21,0	14,0	20,0	16	7,7
Вантажопідйомність, т	20	23	30	-	21	42	25	40	32	13,6
Потужність двигуна, кВт	140	244	228	139	119	2×184	140	220	204	138
Максимальна швидкість руху, км/год	40	50	40	25	36	36	30	50	23	30
Максимальний кут підйому траси, град	15	12	10	10	8	8	10	8	10	-
Радіус повороту по зовнішньому колесу, м	7,5	8,0	9,0	7,5	7,3	8,0	7,6	8,0	7,5	-
Висота розвантаження, м	4,68		-	-	4,70	5,9	4,70	-	-	-
Час розвантаження, с	18	20	16	10	17	20	20	30	30	-
Габарити, мм:
довжина	8610	7520	10200	7500	7420	11320	8500	9500	9700	-
ширина	2510	3400	2750	2100	2250	3920	2230	2400	2400	-
висота	2860	3250	3050	2200	3025	4900	2850	3400	3000	-
Площа перерізу виробки, м2	14	16	18	10	12	20	14	16	16	-
Маса, т	19,5	19,6	28,0	-	15,5	25,0	17,2	25,0	25,5	12,1

, (7.61)

де t_p – загальний час одного рейсу доставочної машини, хв

, (7.61)

де t_p – загальний час одного рейсу доставочної машини, хв

, (7.62)

t_нав – час навантаження доставочної машини, хв

Кількість доставочних машин, що працюють у комплексі з навантажувальною машиною, визнаючать за формулою, шт.

, (7.61)

де t_p – загальний час одного рейсу доставочної машини, хв

, (7.62)

t_нав – час навантаження доставочної машини, хв

, (7.63)

де G – вантажопідйомність кузова автосамоскида (вагона), т; Р₀ – технічна продуктивність навантажувальної машини, т/хв (приймають згідно з технічною характеристикою); t_м=2-6 хв – час на маневрові операції, очікування при навантаженні; t_роз=1-2 хв – час на розвантаження машини з урахуванням маневрів; – час руху завантаженої машини, хв.; – час руху порожньої машини, хв; l – відстань доставки, м; v_в, v_п – відповідно швидкість руху завантаженої та порожньої машини, м/хв.; К_д=1,2-1,35 – коефіцієнт, який враховує динаміку руху машини, тобто збільшення часу руху за рахунок розгону, гальмування, поворотів, випадкових зупинок.

Отриманий за формулою результат округлюють до найближчого більшого числа, або приймають комплекс з 3-5 доставочних машин на 2 навантажувальні.

Змінну експлуатаційну продуктивність комплексу можна визначити за формулою, т/зміну

, (7.64)

де m – прийнята кількість доставочних машин у комплексі, шт.; Т_зм – тривалість зміни, год.

Продуктивність праці робітників, які обслуговують машини, що входять до складу очисного комплексу, буде дорівнювати продуктивності комплексу. Кількість доставочних машин на шахту, дільницю, блок визначають з виразу, шт.

, (7.65)

де – необхідна кількість рейсів машин для виконання необхідного об’єму робіт; А_зм – змінний видобуток шахти, дільниці, блока, т; К_н.в=1,2-1,4 – коефіцієнт нерівномірності видобутку; – можлива кількість рейсів машини; t_п.з – час на виконання підготовчо-заключних операцій, регламентовані перерви (приймають за даними практики, довідників норм виробки, t_п.з=0,7-0,9 год.).

Загальну кількість машин збільшують згідно з нормами технологічного проектування з урахуванням коефіцієнта резерву на обладнання, що знаходиться у капітальному (1,1) та поточному (1,2) ремонтах.

Навантажувально-доставочні (навантажувально-транспортні) самохідні машини найбільш широко застосовують на практиці для навантаження і доставки руди на очисних роботах, а також при проведенні гірничих виробок. Одна машина виконує весь цикл робіт з навантаження і доставки гірничої маси.

На практиці застосовують два типи таких машин: ковшеві НДМ і бункерні НТМ.

Ковшеві НДМ мають фронтальний ковш місткістю 1-10 м³, який виконує функції робочого органу і бункера одночасно. Вузли машини компонують на шарнірно-з’єднаній рамі, що дає змогу досить легко вписуватися у криві невеликих радіусів, як правило не більше 7-8 м. Машини мають дизельний привід, облаштований системою газоочищення вихлопних газів. Технічна характеристика НДМ ківшового типу наведено в табл. 7.10, 7.11.

Технічну продуктивність ковшових НДМ визначають за формулою, т/год.

, (7.66)

де q_к – місткість ковша, м³; К_н – коефіцієнт наповнення ковша (для крупнокускової гірської маси К_н=0,8-1,1; для вологого сипкого матеріалу – 0,6-0,7; для гірської маси крупністю до 50 мм – 0,6-0,75); t_ц=t_нап+t_роз+t_р.в+t_р.п – час циклу, хв,

де – час наповнення ковша, хв; К₁ – коефіцієнт, який враховує збільшення часу черпання в залежності від виходу негабариту (приймають К₁=1,0 при виході негабариту до 5%; 1,2 – 5-10%; 1,3 – 10-15%; 1,4 – 15-20%); t₁ – час черпання (приймають у межах 40-50 с); t_роз=0,5-0,7 хв – час розвантаження ковша; t_р.в., t_р.п. – відповідно час руху завантаженої та порожньої машини, хв.

Таблиця 7.10

Технічна характеристика ковшевих НДМ з дизельним приводом

Параметри	Росія					Фінляндія «ARA»				Німеччина, ГХХ			США, «Вагнер»			США, «Еймко»		Польща
	ПД-2	ПД-3	ПД-5А	ПД-8	ПД-12	TORO 250BDS	TORO 300D	TORO 400D	TORO 501DL	G-ST-2A	G-ST-4A	G-ST-11	ST-5A	ST-8A	ST-13	912	916	ЛК-1 «Фадрома»
Вантажопідйомність, т	2	3	5	8	12	4,5	6,2	9,6	14,0	2,72	5,45	12,0	7,26	7,65	17,8	1,7-2,1	10,0	4,0
Місткість ковша, м³	1,0	1,5	2,5	4,0	6,0	2,0	2,7-3,3	4,3	5,25	1,53	3,1	8,5	3,8	5,6	9,9	3,63	4,5	2,0
Потужність двигуна, кВт	60	90	125	140	184	63	102	158	242	53,8	95,4	165,2	127,9	165,4	265	58,1	144,1	84,4
Максимальна швидкість руху, км/год	16	18	18	20	20	21	25	27	27	21,4	39,2	35	37	35	-	12	19	38
Радіус повороту по зовнішньому колесу, м	3,0	4,75	5,5	7,5	8,0	4,8	6,4	6,4	7,1	4,72	6,3	9,9	6,17	6,60	-	-	-	-
Рекомендована відстань доставки, м	60	100	125	200	300	100	200	250	500	100	200	300	-	-	-	-	-	-
Максимальна висота розвантаження, м	1,0	1,6	1,8	2,2	2,4	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Максимальний кут підйому траси, град.	18	18	18	18	18	20	20	20	-	30	20	31	20	20	-	-	20	-
Габарити, мм:
довжина	5000	7300	7500	9000	10000	7680	8470	9363	10540	5466	8915	10425	8910	10440	11450	7460	8860	8750
ширина	1320	1700	1900	2500	2800	2000	2100	2440	2730	1880	2460	3280	2450	2600	3050	1530	2440	2200
висота	2120	2120	2240	2500	2650	2990	2150	2320	2850	1626	1524	1940	1530	1980	2460	1370	2000	2980
Маса, т	5	10	16	22,4	28	12,4	14,5	22,8	36,7	10,0	17,2	25,0	19,4	25,0	43,1	7,92	19,0	10,9

235

236

Таблиця 7.11

Технічна характеристика ковшевих НДМ з електричним приводом

Параметри	Фінляндія, «ARA»				США «Джарвіс Кларк»		США		Франція «Екіпман міньє»	ФРН «ГХХ штрекраде»	США, «Інгерсол Ренд»
	TORO 150E	TORO 350E	TORO 400E	TORO 500E	100E	200E	Еймко 913E	Вагнер EHT-5В	СТ2500НЕ	EL-12E	482	488	500	580	740
Місткість ковша, м³	1,3-1,5	3,2-5,4	4,3	4,3-7,5	0,8	4,0	2,2	3,8	1,52	5,6	2,7	3,1	2,03	3,25	2,69
Вантажопідйомність, т	3,2	8,0	9,6	13,2	-	-	-	-	-	-	-	-	-		-
Потужність двигуна, кВт	55	110	132	200	30-37	111	66	147	90	197	14,8	14,8	18,4	33,1	16,2
Радіус повороту по зовнішньому колесу, м	6,2	6,8	6,6	7,5	3,9	4,9	5,2	6,1	4,7	5,8	6,5	6,7	6,2	7,5	6,7
Місткість кабельного барабана, м	90	210	220	240	76	125	120-200	120	150	120	-	-	-	-	-
Швидкість руху з вантажем, км/год:
вперед	13,0	14,0	15,0	14,3	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
назад	4,5	3,5	4,0	3,8	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Габарити, мм:
довжина	6400	9500	9633	10560	1200	2400	7989	8915	6860	9980	8388	8057	7894	8845	7570
ширина	1400	2400	2505	2900	1200	2400	1980	2450	1600	2500	2897	2745	2542	2440	2745
висота	1700	2400	2320	2480	1400	1800	1420	1524	150	1850	800	916	600	914	737
Маса, т	8,8	23,8	29,0	34,0	5,8	21,2	12,0	19,5	10,1	29,4	16,9	17,2	10,8	18,0	16,4
Площа перерізу виробки, м2	7-9	12-14	12-14	14	-	-	8-10	10-12	7-9	12	-	-	-	-	-

Експлуатаційна змінна продуктивність ковшевих НДМ визначається за формулою, т/зм

, (7.67)

де К_в=0,6-0,8 – коефіцієнт використання НДМ у часі.

Кількість машин на дільницю, шахту визначають з виразу, шт.

, (7.68)

де К_н.д=1,2-1,4 – коефіцієнт нерівномірності видобутку; А_доб – кількість видобутої рудної маси дільницею, шахтою за добу, т; П_зм – кількість робочих змін у добі.

Загальну кількість машин визначають з урахуванням 10-30% резерву.

У деяких випадках ковшеві НДМ можуть бути використані у якості навантажувальної машини, працюючи у складі очисного комплексу разом з самохідним вагонами або автосамоскидами відповідного типорозміру. У цьому разі технічна продуктивність навантаження руди ковшевою НДМ визначають з тією різницею, що час циклу розраховується за іншою формулою, хв:

, (7.69)

де t_ман=0,5-1,0 хв – час на маневрові операції.

НТМ відрізняються від машин першого типу наявністю бункера і відносно невеликого ковша, за допомогою якого завантажується власний бункер машини. Розвантаження букера здійснюють його перекиданням «на бік», «назад» або через задній торець стінки бункера.

Практика показує, що бункерні НТМ доцільно використовувати при дрібнокусковій рудній масі та відстанню доставки до 150-200 м для машин з бункерами місткістю до 3 м³ і до 300-400 м при місткості бункера 5-10 м³.

У табл. 7.12 наведено характеристику декількох типів бункерних НТМ.

Таблиця 7.12

Технічна характеристика бункерних НТМ

Параметри	Росія						Швеція
	ПТ-2,5	ПТ-4 (ПДН-2)	ПТ-6 (ПДН-3Д)	ПТ-10	ПТ-16	ПТ-20	КАВО-510	КАВО-710
Місткість ковша, м³	0,12	0,2	0,5	1,0	1,6	1,6	0,5	1,6
Місткість бункера, м³	1,0	1,5	2,5	4,0	6,0	10,0	2,5	5,0
Вантажопідйомність, т	2,5	4,0	6,0	10,0	16,0	20,0	5,0	10-14
Тип привода	дизель	пневматичний, електричний			дизельний, електричний		пневмо	дизель
Потужність двигуна, кВт	45	65	100	145	220	220	2×14,7	103
Швидкість руху, км/год.	-	15	15	25	25	25	3,6	20
Радіус повороту по зовнішньому колесу, м	3,5	4,0	5,6	8,0	10,0	-	-	-
Габарити ,мм:
довжина	3150	3350	4750	8500	9800	11800	3600	8250
ширина	1400	1800	2360	2500	2800	2800	2150	2200
висота	2120	2120	2120	2500	2650	2650	1800	2500
Маса, т	5	7	10	16	25	25	5,5	14
Рекомендована відстань доставки, м	100	100	100	120	120	150	-	-
Площа перерізу виробки, м2	5-7	7-9	9-12	12-14	14	14-16	8-10	10-12

Технічну продуктивність бункерних НТМ визнають за формулою, т/год

, (7.70)

де V_б – місткість бункера, м³; К_н=0,75-1,0 – коефіцієнт наповнення бункера; Q – технічна продуктивність робочого органу (ковша) НТМ, яку приймають згідно з характеристикою машини (наприклад, для ПТ-4 і ПТ-6 вона становить відповідно 0,6 та 2,5 м³/хв); ψ – коефіцієнт зменшення продуктивності робочого органу; t_р.в. і t_р.п. – час руху навантаженої та порожньої машини, хв; t_роз – час розвантаження букера (приймають 60-100 с для перекидних бункерів і 120-180 с для бункерів з донним конвеєром).

Доставка руди конвеєрними установками

Конвеєрні установки, як засіб безперервного транспорту, забезпечують високу продуктивність, яка практично не залежить від довжини доставки і потребує виробок відносно невеликих розмірів. Але при підземній розробці рудних родовищ унаслідок важких умов роботи та певних особливостей область їх застосування є обмеженою.

Головними недоліками конвеєрної доставки є висока вартість устаткування та значні затрати на його монтаж і демонтаж (у більшості випадків конвеєри економічно доцільно застосовувати при запасах на одну установку більше 80-100 тис. т); необхідність застосування пристроїв і механізмів для їх завантаження; часто неможливо ведення підривних робіт у зоні знаходження конвеєра; труднощі виконання допоміжних робіт унаслідок загромадження виробок конвеєрами по всій їх довжині.

Стрічкові конвеєри внаслідок жорстких вимог до розмірів кусків матеріалу (як правило не більше 200 мм), необхідності наявності живильників, значного зношування несучої стрічки та налипання на неї волого дріб’язку застосовуються в основному для доставки м’яких, слабких руд невисокої вологості при їх механічній відбійці в комплексі з комбайнами (марганцеві руди, фосфорити, солі та ін.)

Застосовують в основному конвеєри із шириною стрічки 500-1200 мм та довжиною від 30 до 300-500 м (конвеєри типів КЛЗС, Л-100, Л-650, КЛС-500, КРУ-350 та ін.).

Схема доставки руди конвеєрами при розробці марганцевих родовищ зображена на рис.7.45. При цьому руду з заходок доставляють конвеєрами КЛЗС, а по виймальному штреку – конвеєрами типу КТМ або КШЛТ (ширина стрічки конвеєрів – 700-800 мм).

Скребкові конвеєри можуть працювати під завалом і їх типи з верхньою та нижньою робочими вітками можна використовувати для первісної доставки при відносно слабких рудах, а також на акумуляційних горизонтах (забійні скребкові конвеєри).

Конвеєри цього типу звичайних конструкцій часто застосовують для доставки руди від комбайна до магістрального конвеєра, а також для доставки руди вздовж вибою у горизонтальних і похилих покладах невеликої потужності при їх відпрацюванні суцільними системами розробки із закладкою та очисному просторі значної протяжності.

Рис. 7.45. Схема доставки руди конвеєрами при розробці марганцевих родовищ

У залежності від ширини скребків, кількості тягових ланцюгів, потужності привода ці конвеєри можуть працювати при розмірі кусків до 500-700 мм.

Пластинчаті конвеєри призначені для роботи у важких умовах під завалом при донному випуску руди. Але внаслідок складності їх конструкції, великої маси, високої вартості та значних затрат на монтаж-демонтаж ці конвеєри на практиці застосовують дуже рідко.

Вібраційні конвеєри виготовляють секційними з технічною продуктивністю 250-1000 т/год. Ці конвеєри у комплексі з живильниками спеціальних конструкцій успішно застосовують при торцевому випуску руди.

Віброживильник заглиблюють в обвалену руду і при роботі він подає її на секційний конвеєр. Такі комплекси, що включають віброживильники типів ВП-2, ВПК-3М продуктивністю до 150 м³/год і віброконвеєри типів КВС, КВ, ВР, ВУР з технічною продуктивністю 100 м³/год. та довжиною секцій 2,03 м добре працюють при торцевому випуску кускової руди крупністю до 700-900 мм.

При проектуванні конвеєрної доставки визначають необхідну технічну продуктивність, яка забезпечить виконання заданого об’єму робіт або інтенсивності випуску обваленої руди за формулою, т/зміну

. (7.71)

Необхідну продуктивність вибою А_зм, яка забезпечує задану інтенсивність випуску, визначають за формулою

, (7.72)

де Т_зм – тривалість зміни, год; К_в=0,4-0,6 – коефіцієнт використання конвеєра в часі; І – інтенсивність випуску обваленої руди, т/м² за добу; S_в – площа блока (панелі), з якої здійснюється випуск руди, м²;  – коефіцієнт видобутку руди, част. од.; n_доб – кількість робочих змін у добі.

З отриманої розрахунковим шляхом продуктивності користуючись каталогами та довідниками, з урахуванням особливостей роботи в конкретних умовах вибирають тип конвеєра і його параметри.

Експлуатаційну продуктивність конвеєрної установки визначають з виразу, т/зміну

. (7.73)

Питомі витрати електроенергії на доставку визначають за формулою, кВт∙год/т

. (7.74)

Доставка руди силою вибуху

Цей вид доставки передбачає використання енергії вибуху ВР не тільки для відбійки і подрібнення руди, а й для її переміщення на певну відстань до випускних воронок, траншеї, розташованих у нижній частині камери.

При проектуванні параметрів БВР відстань між свердловинами (а) залишають згідно з розрахунками відповідно до міцнісних характеристик руди, а замість значення лінії найменшого опору (W) закладають параметр «товщина шару, що відбивається» В_ш, який є меншим, аніж W. Відбивається менша кількість руди, що й збільшує питомі витрати вибухівки (від 10 до 30%) та забезпечує наявність додаткової енергії для переміщення руди.

Головним параметром цього способу є можлива довжина вибухової доставки, яка збільшується із збільшенням кута падіння покладу, питомих витрат ВР, потужності покладу і ширини камери. Відомо декілька аналітичних та емпіричних формул з визначення можливої довжини вибухової доставки, але внаслідок складності процесу, труднощів урахування всіх факторів їх результати можна оцінювати як орієнтовні.

У табл. 7.13, за даними С.Л. Іофіна, подано орієнтовну довжину вибухової доставки для різних умов [11].

Дані табл. 7.13 та практичний досвід показують, що раціональною областю застосування вибухової доставки будуть: кут падіння – більше 15-20º, потужність покладу – 4-20 м, ширина камер – більше 12 м.

Таблиця 7.13

Довжина вибухової доставки руди в залежності від різних умов відбійки

Кут падіння покладу, град.	Довжина вибухової доставки, м
	ширина камер більше 25 м, діаметр свердловин 90-150 мм			ширина камер до 12-18 м, діаметр свердловин 40-75 мм
	Потужність покладів, м
	4-5	5-15	більше 15	4-5	5-15	більше 15
0-15	8-10	10-12	12-18	5-7	7-10	10-12
15-20	10-12	12-18	18-25	7-10	10-15	12-18
20-25	12-18	18-25	25-35	10-12	15-20	18-25
25-30	18-25	25-35	35-55	20-30	25-30	25-35
30-40	25-35	35-55	45-70	18-25	30-40	35-60
більше 40	35-45	55-70	більше 70	25-35	40-55	60-75

Ефективність вибухової доставки залежить також від кількості руди, яка у будь-якому випадку залишається на підошві камери – «залишку», величина якого залежить від довжини камери, кута падіння покладу та витрат ВР.

У табл. 7.14 наведено дані про величину «залишку» руд на підошві камери у відсотках від загальної кількості відбитої руди.

Таблиця 7.14

Величина втрат руди на підошві камери (лежачому боці покладу) в залежності від умов вибухової доставки, %

Кут падіння покладу, град	«Залишок» руди на підошві при довжині камери, м
	40	50	60	70
28	35-43	40-48	45-55	50-60
32	17-25	26-35	30-38	36-44
36	7-13	10-15	12-20	14-22
38	3-9	5-10	7-13	9-15
40	1-5	2-7	3-9	5-11

При проектуванні вибухової доставки необхідно враховувати наступні рекомендації та особливості.

1. Питомі витрати ВР на відбійку і доставку приймати на 10-30% більше, аніж розрахункові на відбійку. Розрахункові параметри відбійки визначають за методами, викладеними у розділі «Відбійка руди».

2. У міру відбійки камерного запасу і збільшення довжини вибухової доставки необхідно збільшувати питомі витрати вибухівки шляхом поступового зменшення товщини шару руди, який відбивається В_ш.

3. Загальну масу зарядів ВР у нижній частині шару, який прилягає до підошви камери, приймати в 1,5-2,0 рази більше, ніж у його верхній частині, що досягається збільшенням кількості свердловин.

4. При відбійці одночасно підривати тільки один ряд свердловин. У разі підривання двох рядів (шарів), заряди другого ряду ініціюють із сповільненням 150-250 мс по відношенню до першого ряду.

5. При величині «залишку» руди на підошві камери більше 5-8% необхідно передбачити зачищення підошви за допомогою скреперної установки, а при значній потужності покладу з кутом падіння до 30º можна для цього застосовувати підземний бульдозер з дистанційним керуванням типу БПДУ-2, який забезпечує продуктивність на зачищенні 250-300 т/зміну при довжині камери до 50 м. При проектній довжині камери 40-50 м за весь час відробки передбачити 2-3 зачистки, на виконання яких запроектувати відповідні трудові, матеріальні та енергетичні затрати.

6. У більшості випадків силою вибуху руду доставляють до випускних воронок або траншеї. Далі руду можна доставляти скреперними установками, або ж самохідними НДМ ковшевого типу.

До недоліків технології з доставкою руди силою вибуху слід віднести:

• необхідність залишення між камерами суцільних стрічкових ціликів із усіма витікаючими наслідками (збільшення втрат за рахунок складності або неможливості відпрацювання цих ціликів);

• необхідність періодичного зачищення підошви камери від «залишків» відбитої руди;

• певна складність ведення БПР внаслідок непостійності їх параметрів.

1 Написана спільно з доц.Федьком М.Б.

2 Написано спільно з доц. Федьком М.Б.

240