Способ управления обрушением горных пород Советский патент 1993 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано на открытых горных работах, например при формировании отвалов на склонах гор, отсыпке отвалов высокими ярусами (увеличение безопасной высоты уступа) и т.д.

Цель изобретения - снижение энергозатрат с одновременным повышением безопасности работ при обрушении пород.

На фиг. 1 показано применение, способа управления обрушением при формировании отвала на склоне горы: на фиг. 2.- то же, вид в плане; на фиг. 3 - схема (в плане) движения ударного механизма по отвалу; на фиг. 4 - отсыпка отвала высокими ярусами; на фиг. 5 - отработка мягкой вскрыши высокими уступами; на фиг. 6 - погрузка горной массы из высокого штабеля на погрузочном пункте; на фиг. 7 - заоткоска высоких уступов; на фиг. 8 - ударный механизм для реализации способа; на фиг. 9, 10 - установка для обеспечения его самодвижением.

Рассмотрим возможные варианты применения предложенного способа при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.

1. Применение способа управления обрушением горной породы при формировании отвалов на склоне горы или глубоких откосах (фиг. 1).

На склоне горы 1 в массиве горных пород сооружают площадку 2 длиной, равной длине отвального фронта, и шириной, обеспечивающей размещение на ней необходимого горного и транспортного оборудования. На этой площадке устанавливают лебедку 3 с приводом (на чертежах не показан) и комйрессор 4 (если ударный механизм пневматический) либо передвижную электростанцию 4 (если ударный механизм электрический).

Известными способами и механизмами, например самосвалами и бульдозерами (на чертежах не показаны), с площадки 2 на

ел

с

00

-ь

ю со

склоне горы 1 осуществляют отсыпку вывезенных из карьера разрыхленных вскрышных горных пород, складирование которых производят до контуров устойчивого и без опасного отвала 6. Это состояние отвала определяется на основе опыта и специальных маркшейдерских наблюдений.

Затем механизмом 6 осуществляют ударное воздействие на отвал 5. Целесообразно использовать самоходный ударный механизм, способный самостоятельно двигаться. Возмущающая сила подбирается больше технологической нагрузки (вес самосвала с породой), что гарантирует безопасность при последующей отсыпке отвала 5. От удара неустойчивые элементы отвала обрушаются, а основная масса отвала уплотняется и становится более устойчивой.

Такое обстукивание отвала 5 производят по всей его горизонтальной поверхности. Это возможно осуществить несколькими приемами. Передвижением ударного механизма поперек отвала 5 и периодическим включением возмущающей силы. После чего ударный механизм лебед- ко й 3 возвращается в исходное положение на площадку 2 массива горной породы. В дальнейшем прием повторяется на всей длине фронта отвала (фиг. 2).

Возможен и другой вариант (фиг. 3), когда ударный механизм 6 движется к краю отвала одновременно нанося удары по нему. Затем лебедка 3 смещается вдоль отвала итянетударный механизм на себя. При этом ударный механизм б продолжает наносить удары по отвалу. В этом случае воздействие на отвал будет непрерывным.

Рассмотрим два варианта.

а) При воздействии на отвал порода не обрушается (исключая отдельные куски) и мало деформируется. Предположим, возмущающая сила при этом равна 200 т. Вполне естественно, что на таком отвале можно продолжать работать, т.к. вес самосвалов с породой меньше возмущающей силы. Ударный механизм позволяет проконтролировать состояние отвала и гарантировать безопасность проведения последующих работ.

б) При воздействии на отвал неустойчивые его элементы обрушаются и, скатываясь вниз, создают дополнительный подпор из породы в основной отвальной массе, тем самым повышая ее устойчивость. Оставшаяся часть отвала 5 имеет большую устойчивость, чем до осуществления операции по силовому воздействию на отвал.

Нужно отметить, что при обруйгений отвала 5 ударный механизм б может либо оставаться на том же горизонте, либо проваливаться вниз вместе с обрущаемрй породой. В первом случае он продолжает работать в том же режиме/что и до обрушё.ния. Во втором случае он проваливается вниз на глубину, ограниченную длиной упругой связи, в качестве которой может быть использован трос 7. Затем лебедкой 3 вытаскивают ударный механизм б на площадку 2

0 горного массива 1. Прочность троса 7 и мощность лебедки 3 рассчитываются на необходимое для этого тяговое усилие. Здесь целесообразно подчеркнуть, что конструкция ударного механизма позволяет при об5 рушении его вниз вместе с обрушаемой породой подтягивать его наверх за счет постоянной связи корпуса ударного механизма с лебедкой, закрепленной на коренной породе. Упругая связь между ударным меха0 низмом и лебедкой исключает передачууда- ра на лебедку, возникающего от ударного импульса, создаваемого работающим механизмом, и при его обрушении с породой. В качестве упругой связи может быть исполь5 зована штанга, между жесткими элемента ми которой установлена пружина, либо использован трос 7, как показано на чертежах.

После обрушения неустойчивых эле0 ментов отвала оставшаяся его часть становится устойчивой, что позволяет продолжать отсыпку..

При этом нужно учесть, что воздействие на отвал нужно осуществлять силой, превы5 шающей силу, возникающую при отсыпке, породы в отвал автосамосвалами. В этом случае безопасность работ будет гарантирована.

Периодически осуществляя операции

0 по воздействию ударной силой на отвал можно работать на одном отвале, резко сузив общий фронт отвальных работ на карьере..

2, Отсыпка отвалов высокими ярусами

5 (фиг. 4). ..

Отсыпка отвала производится на пологом склоне как на горизонтальной поверхности. На фиг, 4 показана устойчивая часть отвала 9, имеющая высоту Нуст.

0 При отсыпке отвала на большую высоту Нмакс возникают заколы 10, по которым со временем может произойти обрушение породы. Из-за этого врзникает опасность при дальнейших работах.

5 При использовании предложенного способа ударным механизмом 6 простукивают отвал усилием большем, чём при технологических нагрузках (при движений автосамосвала). Неустойчивая часть отвала 11 обрушается, а на устойчивой части можно

продолжать работу. При этом исключается вероятность его обрушения при последующей отсыпке породы.

Увеличение высоты яруса позволяет уменьшить количество ярусов и подъездных дорог (путей), уменьшить фронт работ, в со- ответствии с этим сократить объем работ по организации новых ярусов.

3. Отработка мягкой вскрыши высокими уступами не отрабатывается из-за вероятности обрушения части скрытного уступа, которая может завалить экскаватор 13 (фиг. 5).

Используя ударный механизм, можно обстучать аварийную часть вскрыши 12, предварительно убрав технику с людьми из опасной зоны. Затем продолжить работу в экскаваторном забое. Для обстукивания вскрыши необходимо подобрать такую возмущающую силу, чтобы возникающие на- пряжения в массиве при ударном воздействии превышали бы напряжения, возникакщие при работе экскаватора,

4. Погрузка горной массы из высокого штабеля на перегрузочном пункте (складе) (фиг. 6). В этом случае ударный механизм 6 используется для обрушения породы, которая затем укладывается в штабель автотранспортом (на рисунке не показан), экскаватор отгружает горную массу в же- лезнодорожный транспорт 14.

5. Заоткоска высоких уступов (фиг. 7).

В настоящее время при экскаваторной отработке мягкой вскрыши высота уступа Ьпермзкс выбирается из условия, чтобы иск- лючить образование козырька 16, т.е. его обрушение может привести к несчастному случаю или к поломке техники.

Периодическое обстукивание ударным механизмом 6 верхней кромки уступа при- водит к обрушению козырька, что позволяет увеличить высоту отрабатываемого уступа, Это приводит к уменьшению количества уступов в рабочей зоне карьера и, как следствие, уменьшает время и капитальные затраты на подготовку горизонтов (нарезание уступов), прокладку дорогдля транспорта и т.д.

На фиг. 8 показан ударный механизм для реализации предложенного способа управления обрушением, который содержит корпус, состоящий из двух элементов: изогнутой пластины 18, расположенной в нижней части, к которой жестко (фиг, 8) или шарнирно (фиг. 9, 10) закреплен ударный узел, состоящий, в свою очередь, из цилиндра 19 и ударника 20, имеющими каналы, по которым сжатый воздух подается в рабочие камеры 21 и 22 и удаляется из них в атмосферу. Цилиндр 19 является элементом корпуса.

Одна из деталей корпуса (изогнутая пластинка 18 или цилиндр 19) ударного механизма соединена тросом 7 с лебедкой 3, смонтированной на горизонтальной части необрушаемого массива (фиг. 1), Нужно отметить, что привод ударного механизма может быть любым: механическим, гидравлическим, электрическим или пневматическим,

Особенностью всех механизмов, используемых для реализации способа обрушения, является: корпус, обеспечивающий контакт ударного привода с поверхностью массива и исключающий его опрокидывание при работе; трос 7, соединенный с лебедкой 3 и ударным механизмом 6. Ударный узел, состоящий из цилиндра 19, ударника 20 и системы управления движением ударника (для пневматического механизма это каналы и кромки контактирующих деталей), устанавливается под углом к тросу 7.

При подаче сжатого воздуха в ударный узел ударного механизма 6 ударник 20 при движении вниз ударяет по нижней части цилиндра 19 и жестко связанной с ним изогнутой пластине 18. Ударный импульс передается на массив. Под действием отдачи от удара и сжатого воздуха, воздействующего на корпус, ударный механизм 6 подскакивает. В связи с тем, что вектор ударного импульса наклонен к поверхности массива, под действием импульса отскока ударный механизм 6 продвигается вперед. При по-, следующем соприкосновении с поверхностью массива он будет продвинут на новое место, где и будет нанесен очередной удар,

В случае, если произойдет обрушение отв.ала, ударный механизм б проваливается вниз на свободную длину троса 7, Затем лебедкой 3 и тросом 7 он будет поднят на горизонтальную поверхность отвала.

На фиг. 9, 10 показан самоходный механизм, у которого ударный узел может быть установлен под разными углами. В этом случае реакция отдачи используется для его движения вперед и назад. Трос 7 при этом имеет двойную функцию: он служит, кзк и в первом случае, для извлечения ударного механизма наверх и для управления направле- нием его движения.

Применение предложенного способа управления обрушением горной породы позволяет уменьшить энергозатраты на обрушение, т.к, обрушение подвергается только неустойчивая часть массива. При этом повышается безопасность проведения работ.

Экономический эффект зависит от условий применения предложенного способа.

Формула изобретения Способ управления обрушением горных пород, преимущественно при отвалооб- разовании на склоне гор, включающий принудительное воздействие на отсыпанные до контуров устойчивого и безопасного отвала породы до их сдвижения и обрушения, о тли чающийся тем, что, с целью уменьшения энергозатрат на обрушение при повышении безопасности работы тех0

нологического оборудования на отвале, принудительное воздействие осуществляют нанесением тарированных ударных импульсов, величина которых превышает нагрузки от работу технологического оборудования на отвале, при этом нанесение ударных импульсов ведут локально по поверхности отсыпанного отвала под углом, равным наклону поверхности скольжения вдоль фронта отвалообразования.

ФигЖ

Использование изобретения: способ относится к горной промышленности и может быть использован на открытых горных работах, например при формовании отвалов на склонах гор, отсыпке отвалов высокими ярусами. Сущность изобретения: путем принудительного воздействия тарированных ударных импульсов, величина которых превышает нагрузки от работы технологического оборудования на отвале, нанесение ударных импульсов ведут локально по поверхности отсыпаемого отвала под углом, равным наклону поверхности скольжения вдоль фронта отвалообразования. Изобретение позволяет уменьшать энергозатраты на обрушение на отвале. 10 ил.