Оборудование, применяющееся для добычи железной руды

Оборудование, применяющееся для  добычи железной руды

Основным  способом отбойки  горных пород при  проведении выработок  и добыче руды являются буровзрывные работы. Заряды взрывчатых веществ (ВВ) располагают в  вертикальных, наклонных  или горизонтальных шпурах или скважинах - цилиндрических полостях в горных породах, создаваемых буровыми машинами. Различие между шпурами  и скважинами определяется их размерами. Шпуры  обычно имеют диаметр 30-75 мм и длину до 5 м, скважины - диаметр 50-300 мм и длину более 5 м (до 30-50 м).

Шпуры бурят бурильными машинами ударно-поворотного (перфораторы), вращательно-ударного и вращательного (электро- и пневмосверла) действия.

Перфораторы, или бурильные  молотки, - бурильные  машины ударно-поворотного  бурения, работающие на сжатом воздухе. По весу и способу  установки в забое  они подразделяются на переносные (ручные), колонковые и телескопные.

Переносные  перфораторы имеют  массу от 24 до 36 кг и предназначены  для бурения шпуров диаметром 30-56 мм и  глубиной до 2-4 м. Их устанавливают на пневматических поддержках (пневмоподдержках) или легких распорных  колонках. При бурении  нисходящих шпуров каких-либо поддерживающих установок  не требуется. Переносные перфораторы делят  по массе на легкие, средние и тяжелые.

На  рис.1 приведена принципиальная схема устройства переносного перфоратора. Он состоит из цилиндра 5, передней головки 12, крышки 3, воздухораспределительного устройства, ударно-поворотного механизма и устройства для подвода сжатого воздуха и воды.

Внутренняя  часть поворотной муфты имеет шестигранную форму в соответствии с формой хвостовика бура.

Рисунок 1 - Схема ручного  перфоратора

Воздухораспределительное  устройство состоит  из направляющей втулки 6, воздухораспределительной коробки 7, кольцевого клапана 20 и крышки клапана 18. Крышка перфоратора имеет приливы для рукоятки 1 и пускового крана 4. В крышку вставляется также наконечник для подвода воды, которая через каналы в крышке, промывную трубку 2, проходящую по оси перфоратора, и канал в буре поступает в шпур. Крышка, цилиндр и передняя головка стянуты болтами 23.

Перфоратор  работает следующим, образом. Сжатый воздух через пусковой кран 4 и отверстия в храповом кольце, направляющей втулке и воздухораспределительной коробке поступает в кольцевое пространство 19, из которого он подается в заднюю часть А цилиндра и давит на поршень. Поршень движется вправо и наносит удар по буру 14. Воздух, находящийся в передней части Б цилиндра, выходит через выхлопное отверстие 10 в атмосферу.

При движении вперед поршень  перекрывает выхлопное  отверстие, воздух в  передней части цилиндра сжимается и по каналу 15 в корпусе цилиндра поступает в левую часть кольцевого пространства 19, давя на клапан. Как только поршень 16 при дальнейшем движении вперед вновь откроет выхлопное отверстие, давление в задней части цилиндра, а также в правой части кольцевого пространства снижается и клапан 20 перемещается вправо, перекрывая кольцевое отверстие 17. Сжатый воздух начинает поступать в переднюю часть цилиндра по каналу 15, заставляя поршень двигаться влево. После перекрытия поршнем - выхлопного отверстия воздух в задней части цилиндра сжимается и давит на клапан. Как только вновь откроется выхлопное отверстие, давление воздуха в передней части цилиндра и, следовательно, в левой части кольцевого пространства снижается почти до нормального, а клапан под воздействием избыточного давления справа перемещается в крайнее левое положение. Ход клапана составляет всего 0,5-0,6 мм. Затем воздух вновь поступает в заднюю часть цилиндра и процесс повторяется. Ежеминутно поршень наносит около 2000 ударов по буру. При движении поршня вперед (рабочий ход) он перемещается поступательно без поворота, а поворотный винт поворачивается на определенный угол, зависящий от шага спиральной нарезки. При обратном (холостом) ходе поршня собачки препятствуют повороту винта и поворачивается поршень. Вместе с поршнем поворачивается ведущая муфта, которая при помощи кулачков передает вращение поворотной муфте. Так как поворотная муфта соединена с буром, то последний также поворачивается. Следующий удар бур нанесет уже в новом месте забоя шпура.

Рисунок 2 - Телескопный перфоратор с буровой колонкой БК-1В: 1 - цилиндр; 2 - поршень; 3 - канат; 4 - распорная колонка; 5 - буродержатель; 6 - бур; 7 - перфоратор; 8-подвижная каретка

Колонковые  перфораторы устанавливают  на распорных колонках. В этом случае для  подачи перфоратора  применяют цепные или винтовые автоподатчики. Распорная колонка  вместе с бурильным  молотком и автоподатчиком представляет собой  бурильную установку. Распорная колонка  устанавливается  вертикально между  кровлей и почвой выработки (или горизонтально  между ее боками). С помощью кронштейна к ней крепится автоподатчик с молотком. Автоподатчики обеспечивают с помощью пневматического  двигателя (мощностью 0,5-4,8 кВт) усилие. подачи 6 - 9,8 кН и ход подачи Ї200-1400 мм. В промышленности используются колонковые бурильные установки  КБУ-50 и КБУ-80 с перфораторами соответственно ПК-60 и ПК-80.

Колонковые  перфораторы устанавливают  также на специальных  платформах на колесно-рельсовом  и пневмоколесном ходу с пневматическим, и дизельным приводом. Такие устройства называются буровыми установками. Перфораторы  с автоподатчиками  монтируются на манипуляторах, позволяющих устанавливать  их в пределах определенной площади забоя. На установках монтируют  от одного до четырех  перфораторов. Зона обуривания с одного положения установки  составляет по высоте 2,9-7,1 м, по ширине 3,2-8,5 м. Конструкция  некоторых установок (портальных) обеспечивает беспрепятственное  движение под ними проходческого оборудования (погрузочных  машин и вагонеток).

Унифицированный ряд буровых установок  типа УБШ состоит  из 9 машин шести  типоразмеров для  использования их в различных условиях: УБШ101, УБШ208 (2УБН2П), УБШ207 (СБКН2М) и др.

Телескопные перфораторы (рис.2) массой 38-48 кг служат для бурения  восстающих шпуров диаметром 40-85 мм, а также скважин (штанговых  шпуров) длиной до 12--15 м. Телескопный перфоратор, установленный на буровой колонке  БК-1В, показан на рис.2 Колонка состоит  из пневматического  канатно-поршневого податчика, подвижной  каретки, на которой  крепится перфоратор, и распорной пневматической колонки, с помощью  которой податчик крепится между почвой и кровлей выработки. Выпускаемые отечественной  промышленностью  перфораторы рассчитаны на давление воздуха 0,5-0,7 МПа. Их характеристика приведена в табл.1

Таблица 1

Характеристика  отечественных перфораторов

Скважины  в подземных условиях бурят станками вращательно-ударного, ударно-вращательного (пневмоударного) и вращательного (шарошечного  и алмазного) бурения.

Станки  вращательно-ударного бурения принципиально не отличаются от подобных машин для бурения шпуров. Их применяют для бурения скважин по породам с коэффициентом крепости f= 8-20. Станки устанавливают на распорных колонках (КБУ-50 и КБУ-80) и на самоходных гусеничных или пневмо-колесных (ПБУ-80) тележках. Буровой инструмент состоит из буровой коронки, армированной твердым сплавом, и комплекта буровых штанг длиной 1-1,5 м, соединяемых друг с другом муфтами. Удаление буровой мелочи осуществляется водой или воздушно-водяной смесью.

Рисунок 3 - Буровой станок НКР-ЮОМА

Наиболее  распространенным станком  пневмоударного бурения  является станок НКР-ЮОМА с пневмоударником  П1-75. Выпускаются  разновидности станков  с электро- и пневмоприводом, с нормальным или  повышенным усилием  подачи.

Таблица 2.

Характеристика  станков вращательно-ударного бурения

В отличие от обычного перфоратора пневмоударник  не имеет поворотного  механизма, а необходимый  поворот бурового инструмента (вместе с пневмоударником) осуществляется специальным  двигателем через  буровые штанги.

Внутри  цилиндрического  корпуса 3 пневмоударника расположены ударник 6, золотниковая коробка 2, золотник 11, опорная шайба 10, хвостовик буровой коронки (долота) 8. Коронка удерживается шпонкой 7. Посредством переходника пневмоударник соединяется с буровой штангой 1. Штанги круглого сечения (длиной по 1,2 м) внутри имеют канал и соединяются одна с другой конической резьбой. При нахождении золотника в крайнем левом положении воздушно-водяная смесь через штанги и каналы в золотниковой коробке и опорной шайбе поступает в цилиндр пневмоударника и ударник движется вправо, нанося удар по коронке. Если золотник занимает крайнее правое положение, то воздушно-водяная смесь через трубку 4 и каналы в ударнике поступает в правую часть цилиндра, давит на ударник и возвращает его в исходное положение. Перемещение золотника происходит автоматически аналогично тому, как это осуществляется в перфораторах (на схеме не показан ряд каналов в воздухораспределительном устройстве).

Буровая мелочь из скважины удаляется воздушно-водяной  смесью, поступающей  из пневмоударника через  выхлопные отверстия  5 и канал 9.

Для буровзрывных работ  в карьерах применяются  на горнорудных предприятиях КМА и Кривбасса  применяется комбинированная  технология бурения  скважин, при которой  скважины диаметром 250 мм, пробуренные станками шарошечного бурения, расширяются станками огневого бурения  до диаметра 450-500 мм. Такая технология позволяет повысить в целом эффективность  буровзрывных работ. Для подобной технологии на базе серийно выпускаемого станка СБШ-250МН выпущены и на Михайловском ГОКе испытаны станки СБШ-250МНР для шарошечного  бурения и огневого расширения скважин.

Самоходная  буровая установка  УКБ-200/ЗООС применяется  для бурения скважин  диаметрами 59-93 мм, а  иногда и 112-132 мм на глубину 100-150 м в районах, доступных  для автотранспорта, в настоящее время  используется установка  СБУДМ-150-ЗИВ. "Для  повышения эффективности  бурения скважин  глубиной до 200-300 м  создана самоходная установка УКБ-200/ЗООС (рис.4). Она состоит из бурового станка УКБ-200/300 5 с дизельным приводом, бурового насоса НБЗ-120/400С 4, мачты 1 с цилиндром подъема 6 и со средствами механизации спуско-подъемных операций, включая полуавтоматический элеватор и труборазворот 7, бурового здания 3, электрооборудования, автомобиля высокой проходимости ЗИЛ-131 2, прицепа 2ПН2 (710В).

Рис.4 - Самоходная буровая  установка УКБ - 200/300С

Выемку  и погрузку руд  и пустых пород  в карьерах осуществляют одноковшовыми экскаваторами. В рудной промышленности наибольшее распространение  имеют одноковшовые экскаваторы. По конструкции рабочего оборудования одноковшовые экскаваторы подразделяются на следующие типы: прямая механическая лопата; драглайн (канатно-ковшовый экскаватор); обратная механическая лопата (канавокопатель); струг; грейферный экскаватор. (рис.5)

Рисунок 5 - Экскаватор ЭКГ-5А

Автосамосвалы. Их широкое применение на рудных карьерах связано с хорошей  приспособленностью для работы в стесненных условиях на коротких расстояниях и  при относительно больших подъемах и спусках. Техническая  характеристика. отечественных  самосвалов приведена  в табл.3.

Автосамосвал  КрАЗ-256Б Кременчугского автомобильного завода обладает высокой  проходимостью. Его  успешно применяют  на небольших карьерах, а также при  удалении наносов, состоящих  из мягких вскрышных  пород с низкой несущей способностью.

Автосамосвал  МоАЗ-522А могилевского автомобильного завода им. С.М. Кирова имеет  колесную формулу 4X4, т.е. все его колеса приводные, что позволяет  использовать его  при отсутствии дорог  с твердым покрытием, особенно в период строительства карьеров. Автомобиль имеет широкопрофильные односкатные шины низкого давления (0,35 МПа).

Таблица 3

Техническая характеристика отечественных  самосвалов

Рисунок 6 - Автомобиль БелАЗ-549

Конвейерный транспорт находит  все более широкое  применение на горнорудных  предприятиях. Конвейеризация транспорта позволяет  значительно повысить производительность труда и устранить "узкие" места в работе транспорта. Так, на рудниках в ряде случаев  возможно сокращение числа рудоспусков  в отрабатываемых блоках, благодаря  чему увеличивается  интенсивность выпуска  руды, сокращается  объем проходческих работ, сроков подготовки и отработки блоков, а следовательно, и поддержания  в работоспособном  состоянии горных выработок.

Современные конвейерные установки  разделяют: по назначению и месту установки  в шахте: на забойные, штрековые, уклонные, бремсберговые, магистральные, подъемные и специального назначения (проходческие, бункерные, питатели, перегружатели и  др.);