Поточне усереднення якості корисних копалин

Вибійне усереднення якості корисної копалини здійснюється в основному при вийманні. Валове виймання, хоча й веде до усереднення, обумовлює змішування різних типосортів копалини й погіршення його якості.

При вийманні одноковшевими екскаваторами усереднення здійснюється:

регулюванням товщини й довжини стружок (до висоти вибою); при цьому робочий орган екскаватора захоплює одночасно трохи різнорідних пропластків і К_уср = 1,5 - 2;

поперемінним вийманням і навантаженням викопної різної якості з окремих ділянок вибою (складне сортування з усередненням);

проміжним конусованням (рис. 20.4, а) або штабелюванням (рис. 20.4, б) копалини перед навантаженням у транспортні засоби; середня товщина bшару руди (вугілля) при розвантаженні одного ковша ємністю Е невелика (b == 3 Е: пhr) і дозволяє ретельно перемішувати руди різного складу при почерговому вийманні їх з різних ділянок вибою.

Вирівнювання якості копалин у вибоях роторних екскаваторів відбувається більш інтенсивно при вилученні вертикальними стружками.

Усереднення якості в кар'єрному рудному потоці заключається й у підтримці постійної якості загального потоку руди при різній якості руди, що надходить у транспортних засобах з окремих вибоїв.

Умови навантаження руди (вугілля) визначають різний обсяг її усереднення. Тому види й типорозміри виймально-навантажувального й внутрішньокар'єрного транспорту впливають на зміну якості копалини як в окремих транспортних одиницях, так і в загальному транспортному потоці копалини.

При вийманні потужними екскаваторами в результаті захвата великої кількості різних по якості пропластків коефіцієнт усереднення копалини вище в транспортному засобі. Однак, при використанні екскаваторів малих моделей звичайно збільшується число робочих видобувних вибоїв і підвищується коефіцієнт усереднення якості в транспортному потоці.

Аналогічно впливає на усереднення і ємність транспортних засобів. При залізничному й автомобільному транспорті вагони (машини) завантажуються в одному вибої, а при конвейерному транспорті копалина надходить на збірний конвйеєр одночасно з декількох вибоїв. Однак при колісному транспорті, особливо автомобільному, набагато легше регулюється інтенсивність транспортних потоків з окремих вибоїв.

При заданому виймально-навантажувальному й транспортному устаткуванні середня якість руди у потоці

де q₁, q₂,…,qn - показники якості в першому, другому і т.д. рудних вибоях; λ₁, λ₂,…, λn - інтенсивності потоку транспортних одиниць рівної ємності з першого, другого і т.д. вибоїв за час Ту.

Час Ту, протягом якого якість загального рудного потоку повинна бути постійною, залежить від виробничої потужності кар'єру по руді, числа й віддаленості переробних підприємств, ємності прийомних бункерів і складів на них, наявності усереднювальних складів і рудопідготовчих фабрик при кар'єрі. Значення Ту змінюється від 0,5 год до 1-2 доби. Обсяги виймання в окремих видобувних блоках і вибоях різних сортів копалини і їх доставки у визначених співвідношеннях на усереднювальні склади або переробні підприємства встановлюються при оперативному плануванні, а виконання намічених обсягів робіт забезпечується оперативним управлінням гірничими роботами. При цьому продуктивність окремих видобувних екскаваторів визначається в першу чергу необхідним обсягом руди для одержання загальної необхідної її якості й, як правило, значно нижче можливої експлуатаційної продуктивності екскаваторів. Коефіцієнт зниження експлуатаційної продуктивності видобувних екскаваторів при міжвибійному усередненні корисної копалини залежить від числа екскаваторів і приблизно може прийматися рівним:

при двох екскаваторах —0,5;

при трьох екскаваторах — 0,65;

при чотирьох екскаваторах — 0,75;

при п'ятьох і більше екскаваторах — 0,8.

Формування якості триває на усереднювалъних складах і в бункерах, призначених для поділу різнотипної й усереднення однотипної корисної копалини, а також для її накопичення, зберігання й перевантаження з одного виду транспорту в іншій.

Основні типи усереднювальних складів: естакадні, безестакадні й відвального типу. Перші два типи, як і бункери, застосовують в основному на вугле і рудопідготовчих фабриках для усереднення дробленої руди й м'яких копалин без дроблення (вугілля, марганцевої руди й ін.).

Прикар'єрні й внутрішньокар'єрні склади відвального типу, розташовані відповідно на поверхні біля кар'єру й борту кар'єру, найчастіше поряд з усередненням виконують і перевантажувальні функції. Технологія усереднення полягає в послідовному відсипанні тонких похилих (іноді горизонтальних) шарів руд різних сортів і наступному вийманню й відвантаженню руди зі штабеля в екскаваторній заходці, перпендикулярної до відсипаних шарів (рис. 20.5, а). Перемішування досягається за рахунок того, що при черпанні ківш екскаватора перетинає різноякісні шари рудної маси, число яких

де Н_с — висота складу (штабеля), м; в₃ — ширина кузова автосамоскида, м; У_а — обсяг розпушеної гірничої маси в кузові автосамоскида, м³; а — кут природнього укосу штабеля, градус; Р — середній кут черпання екскаватора, градус.

Відсипання штабеля корисної копалини звичайно повздовжня (відносно екскаваторної заходки). При автотранспорті поперечний розвиток фронту розвантаження майже не застосовується через малу його довжину L [див. формулу (18.16)]; іноді використовують діагональне відсипання для зменшення ємності й розмірів складу.

Активна ємність складу:

при розвантаженні автосамоскидів під укіс штабеля (20.4)

при розвантаженні автосамоскидів на поверхні штабелі

Додаткова (технологічна) ємність складу gjвинна забезпечити безперешкодне розвантаження автосамоскидів і визначається розмірами площадки для розвороту автомашин і в'їздів на поверхню штабеля.

При доставці руди з кар'єру залізничним трапспортом її розвантажують у приямок уздовж насипу, звідки руда переекскавовуеться в штабель. Довжина складу по його активній ємності у цьому випадку повинна узгоджуватися з довжиною фронту розвантаження потягу. У деяких випадках для кращого усереднення проводиться додаткове перемішування рудної маси за допомогою кратної переекскавації (рис. 20.5, в). Інтенсифікація розвантаження й навантаження досягається при розміщенні штабеля по обидві сторони залізничної колії. При мілкокусковатом матеріалі склади можуть бути обладнані грейферними перевантажувальними кранами. При роздільному складуванні окремих типосортів (різновідів) корисної копалини склад по фронту розділяється на ряд штабелів. Для кожного типосорту необхідно мати не менш двох штабелів однакової ємності: один — для заповнення, а інший — для відвантаження. Мінімальна довжина кожного штабеля визначається як необхідним фронтом розвантаження автосамоскидів або потягів, так і можливостями роздільного складування й навантаження й становить не менш 50—60 м при автомобільному й 100—120 м при залізничному транспорті. Мінімальна довжина складу при роздільному складуванні руд:

Витрати на усереднення досягають 5—8% собівартості видобуних робіт.

Естакадні склади влаштовують звичайно у вигляді конвейєрних галерей із прольотами 30—50 м (рис. 20.6). За допомогою розвантажувального візка із двосторонніми тічками, що безупинно рухається уздовж стрічкового конвейєра (швидкість 0,1—0,3 м/с), руда відсипається тонкими похилими кулями в штабель. Виймання проводиться вкрест відсипаним кулям. Висота штабеля 10—20 м, ємність його 10—40 тис. м³, число шарів у штабелі 500—1200. Для зниження впливу кінцевих напівконусів штабеля повинно витримуватися відношення його довжини до ширини L_ш/В_ш більше або дорівнює 6.

На безестакадних складах (рис. 20.7, а) руда з конвейєрів одно- або двухконсольними укладальниками (типу відвалоутворювача) укладається сотнями тонких шарів у штабелі. Відвантаження проводиться тонкими поперечними шарами на скребковий конвейєр за допомогою шарнірно закріпленої на самоходному візку борони (реклаймера) — трапецієподібної рами з 400—500 зубами, що робить до 15—20 повернено-поступальних рухів у хвилину(рис. 20.7, б). Схема відвантаження руди показана на рис. 20.7, в.

Усереднення в бункерах досягається завантаженням їх тонкими горизонтальними шарами за допомогою конвейєра й випуском через розвантажувальні люки в нижній частині бункерів, до яких руда рівномірно надходить, перемішуючись, з усіма шарами по висоті (рис. 20.8). Для кожного типосорту руди, що надходить необхідно мати не менш двох бункерів: один — у стадії заповнення, інший— розвантаження. Розвантаження бункера повинно починатися тільки після повного його заповнення, і навпаки. Усереднення в бункерах досить дієве. Наприклад, на Криворізьких ГЗКах число повагонних аналізів, що укладаються при цьому способі усереднення в інтервал коливань ±1,5% від середньодобового, змінюється від 90 до 97%. Разом з тим ефективність усереднення залежить від ємності бункерів, що звичайно не перевищує на кар'єрах 500—600 т, а на фабриках - кілька тисяч тонн, що позв'язано зі значними капіталовкладеннями. Основою для вибору способів формування регламентованої якості видобутої корисної копалини є неякісні плани уступів і окремих блоків (див. п. 20.1). Для кожного блоку або окремих його частин встановлюються середні показники якості.

де т_н_ _до й т_к— потужності некондиційних прошарків і кондиційної корисної копалини, м; q_н.к і q_к - показники якості прошарків і корисної копалини.

Залежно від співвідношення показників q_сер і q _р може бути обраний спосіб роздільного (селективного) або валового видобутку з одночасним вирішенням питання про способи підготовки й виймання. Але такий вибір може виявитися невірним, оскільки проводиться він ізольовано, без врахування одночасної роботи ряду вибоїв, де якість може бути вище або нижче необхідної, технічних можливостей і економічної ефективності наступних процесів видобувнихх робіт (транспорту, складування). Тому необхідно попереднє прогнозування якості видобутої копалини з урахуванням положення й можливої кількості видобувних вибоїв, прийнятого порядку розвитку гірничих робіт, технічних можливостей окремих і сукупності процесів видобувних робіт. Прогнозування якості виконується на всіх стадіях проектування й планування гірничих робіт. На підставі економічної оцінки результатів прогнозування вибираються сукупність способів формування якості корисної копалини й окремі технологічні й організаційно рішення по поточному його забезпеченню.