книги из ГПНТБ / Хартович, Ю. И. Вибрационный выпуск руды

А К А Д Е М И Я Н А У К К А З А Х С К О Й ССР

И Н С Т И Т У Т Г О Р Н О Г О Д Е Л А

Ю. И. ХАРТОВИЧ, В. А. ИСАКОВ

ВИБРАЦИОННЫЙ

ВЫПУСК РУДЫ

И з д а т е л ь с т в о « Н А У К А » К а з а х с к о й ССР

А Л М А - А Т А - 1974

УДК 622.34:622.61

Применение разработанного в Советском Союзе нового метода принудительного выпуска руды — вибровыпуска с использованием специальных вибрационных питателей — позволяет сократить объем подготовительно-нарезных работ, обеспечить высокую производительность, сделать процесс выпуска управляемым и контролируемым, создать санитар­ но-гигиенические и более безопасные условия труда горно­ рабочих, а также требует меньших капитальных вложений и эксплуатационных расходов. Однако широкое внедрение вибровыпуска при системах с обрушением руды и налегаю­ щих пород (особенно при разработке руд цветных металловУ задерживается из-за недостаточной изученности основных закономерностей истечения отбитой руды при воздействии вибрации.

В книге представлены итоги исследования закономер­ ностей истечения руды с использованием сил вибрации при площадном выпуске и совершенствования технологии добы­ чи руды с применением на выпуске и доставке вибромеха­ низмов. Разработан метод полного моделирования вибровыпу­ ска; установлено влияние режима вибрации и глубины внед­ рения виброплощадки на производительность вибровыпуска, форму и параметры фигуры, истечения, воронки внедрения покрывающих пород; определена величина распространения вибрации как по длине виброплощадки, так и по высоте в обрушенной руде;рекомендована область применения техно­ логических схем выпуска и доставки руды с использовани­ ем вибромеханизмов, конвейеров и самоходных вагонов; представлена методика сравнительной оценки надежности этих схем; освещены результаты внедрения при разработке Риддер-Сокольного месторождения технологии добычи руды с применением на выпуске и доставке вибрационных меха­ низмов и конвейеров.

Книга рассчитана на широкий круг инженерно-техниче­ ских работников рудников и шахт, проектировщиков, кон­ структоров и научных работников, а также на преподавате­ лей, аспирантов и студентов горных вузов.

Илл. 47, табл. 22, библ. 93.

О т в е т с т в е н н ы й р е д а к т о р

Издательство «Наука» Казахской ССР. 1974 г.

В В Е Д Е Н И Е

Задачи, поставленные XXIV съездом КПСС, требуют осуществления широкой программы социальных мероприя­ тий и ускорения темпов научно-технического прогресса. В результате повышения технического уровня производства сократится объем ручного, тяжелого, неквалифицированно­ го труда во всех отраслях народного хозяйства.

Развитие горнорудной промышленности характеризует­ ся созданием все более совершенных горных машин и вы­ сокопроизводительных вариантов систем разработки, по­ скольку, как указывал В. И. Ленин, «разработка естествен­ ных минеральных богатств приемами новейшей техники дает основу невиданного прогресса производительных сил».

Коренное усовершенствование любого технологического процесса добычи руды достижимо только путем создания и внедрения высокопроизводительных машин, гарантирующих возможность комплексной механизации и автоматизации. С ростом энерговооруженности и созданием горных машин непрерывного действия обеспечиваются условия для орга­ низации поточного производства при добыче руд, одним из основных факторов которого являются свободный, «беззаторный» выпуск руды из блоков и эффективная погрузка ее на совершенные виды транспорта.

Применение для этих целей техники, в которой исполь­ зуются силы вибрации, представляет собой новый этап в развитии горнодобывающей промышленности, так как поз­ воляет не только увеличить производительность труда и механизировать процесс выпуска и доставки руды, но и сделать его управляемым и контролируемым, повысить без­ опасность труда горнорабочих, снизить капитальные

3

Г л а в а 1

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВИБРАЦИОННЫХ МАШИН ДЛЯ ВЫПУСКА И ДОСТАВКИ РУДЫ

Простота конструкций и надежность в работе вибраци­ онных машин обеспечили их применение во многих отрас­ лях народного хозяйства. Для горной промышленности разработаны вибрационные машины, которые могут быть использованы почти во всех технологических процессах горнодобывающего производства, начиная от добычи полез­ ного ископаемого и кончая уплотнением отгружаемой про­ дукции в железнодорожных вагонах.

В основу выпуска и доставки с помощью вибрационной техники положено изменение сил трения и сцепления в руде при воздействии вибрации. В зависимости от типа ис­ пользуемого привода вибрационные машины делятся на инерционные, электромагнитные, эксцентриковые и пневма­ тические. В горной промышленности получили распростра­ нение инерционные вибрационные машины, создающие возмущающую силу при вращении одной или нескольких неуравновешенных масс (дебалансов).

В настоящее время в конструировании виброустановок для выпуска и доставки руды наметилось два направления использования сил вибрации.

1. Вибрация уменьшает действие внутренних связей в материале, который находится на лотке, и активно воздей­ ствует на него в направлении транспортировайия. Возни­ кающее тяговое усилие обеспечивает выпуск обрушенной руды при горизонтальном или слегка наклонном положении рабочего органа.

2.Вибрация снижает действие сил внутреннего трения

вобрушенной руде, уменьшает углы самотечного движения

5

и только в незначительной степени транспортирует матери­ ал. В этом случае машины устанавливаются под углом 15— 20° к горизонту и имеют в отличие от установок первого типа несколько большую энергоемкость и большие динами­ ческие нагрузки в приводе. Однако они обладают простотой конструкции и малой металлоемкостью.

К машинам первого типа относятся вибропитатели серии ВВР, УВР, ВВДР, ВПН, ВПР, а также ВП-2, ВПК-1, ВКВС, ПВ из щитового комплекса АВР, конструкции ЛПК и, кроме то­ го, виброконвейеры ВК-2, ВК-4, BP-50, BP-80, ВР-100, ВУР80, ВКВ-8, ВКВ-2, ВКВ-3. Питатели серии ВДПУ, ВЛ и СВЛ принадлежат ко второму типу.

Вибрационные питатели для выпуска руды

Для выпуска обрушенной руды из очистного простран­ ства широко применяются вибропитатели, работающие под завалом. Их техническая характеристика приведена в таб­ лице 1. К этой группе машин предъявляются особые требо­

Рис. 1. Общий вид вибропнтателя ВВР-2. 1—рабочий орган, 2 — инерционный вибратор, 3 — резиновые упругие эле­ менты.

вания по надежности и прочности конструкции, так как их рабочие органы находятся под большим давлением, до­ стигающим 20— 25 т и более [1]. Необходимо также учи­ тывать, что ремонт и обслуживание таких машин в период выпуска руды весьма затруднены.

В ИГД им. А. А. Скочинского разработано несколько ти­ пов вибропитателей для выпуска руды: ВВР-1, ВВР-2, ВВР-2М, УВР-1, УВР-2, УВР-2М, УВР-3, ВВДР-2. Виброуста­ новка ВВР-2 (рис. 1) состоит из рабочего органа, по которо­ му транспортируется руда, инерционного вибратора и рези­ новых упругих элементов [2]. Рабочий орган имеет короб­ чатую раму, которая опирается на основание через упругие элементы. При испытании этой установки на Дегтярском руднике производительность достигла 500 т/час. ВВР-1 ана­ логична ВВР-2, имеет те же основные элементы и работает на далеко зарезонансном режиме, который обеспечивает наиболее устойчивую и эффективную работу при наимень­ шей энергоемкости. Достоинства ВВР-1 и ВВР-2— высокая производительность и стабильность выпуска, их недостат­ ки — большой вес, сложность конструкции.

6

Виброустановка УВР-1 состоит из рабочего органа, лот­ ка, инерционного вибратора, рамы, резинометаллических упругих элементов. Лоток представляет собой мощную свар­ ную конструкцию из коробчатых балок, связанных между собой листовой сталью. Он опирается на упругую систему, образованную шестью сдвоенными резинометаллическими амортизаторами, установленными на опорной раме, которая крепится к почве выработки. В качестве привода использу­ ется бигармонический четырехвальный вибратор с двумя парами дебалансов, вращающихся с различной скоростью. В результате создается несиммет­ ричная возмущающая сила, что улучшает протекание переход­ ных процессов. Возмущающая сила проходит через центр инерции машины параллельно плоскости сдвига резиновых упру­ гих элементов и составляет с плос­ костью транспортирования угол

30°.

При испытаниях на руднике «Молодежный» техническая производительность УВР-1 составила 210 т/час, а среднесмен­ ная — 155 тпри коэффициенте использования во време­ ни 0,12.

Достоинствами УВР-1 являются высокая прочность лот­ ка, удобный доступ к вибратору, простота подготовки гор­ ной выработки, а недостатками — трудность транспортиро­ вания по горным выработкам, высокая трудоемкость мон­ тажа, затрудненный подход к выпускной выработке.

В ИГД им. А. А. Скочинского совместно с НИИКМА им. Л. Д. Шевякова сконструирована вибродоставочная уста­ новка ВВДР-2 [3, 4], которая состоит из грузонесущего лот­ ка с дебалансным вибратором направленного действия {рис. 2). Лоток опирается на упругую систему из шести ре­

7

зинометаллических амортизаторов, жестко укрепленных на неподвижной раме. Электродвигатель с вибратором соеди­ няется посредством карданного вала.

Вибропитатель ВП-1 конструкции ВНИИЦветмета [4, 5] представляет рабочий лоток, опирающийся на раму, ко­ торая соединена пятью парами упругих элементов. На лотке закреплен вибратор, а на раме — двигатель. Для извлече­ ния питателя из-под завала смонтирована гидравлическая станция, развивающая усилие тяги до 100 т.

Вибропитатель ВКВС (рис. 3), сконструированный ГИПРОРУДМАШем и выпускаемый серийно Пермским за­ водом горного оборудования, состоит из отдельных секций, не имеющих между собой жесткой связи [1]. Секция со­ стоит из грузонесущего лотка, который через упругие стой­ ки-рессоры опирается на раму. Стойки крепятся на раме, изолированной от опорных лыж резинометаллическими амортизаторами. На холостом ходу секция настраивается на резонансный режим работы. При загрузке секции систе­ ма приближается к резонансу, достигает его и переходит в зарезонансный режим.

Секционные вибропитатели в условиях выпуска руды из-под завала обеспечивают более спокойную работу приво­ да и деталей питателя [6].

Среднесменная производительность при испытаниях ВКВС на руднике «Молодежный» составила 210 т/смену при низком коэффициенте использования во времени. Мак­ симальная среднесменная производительность достигла

560 т.

Достоинства этой установки — стабильная техническая производительность, возможность околорезонансного режи­ ма работы, снижающего энергоемкость рабочего процесса; секционное строение, обеспечивающее хорошую транспорта­ бельность и изменение длины установки, а недостатки — не­ обходимость бетонных работ при монтаже, наличие не­ скольких приводов.

Самоходный вибропитатель, сконструированный в НИПИГОРМАШе, представляет собой двухмассовую вибра­ ционную систему с направленными колебаниями [7]. Воз­ мущающая сила через упругие элементы сообщает раме на­ правленные импульсы. В режиме транспортирования горной массы направление возмущающей силы совпадает с направ­ лением наименьшей жесткости резиновых элементов амор­ тизаторов и составляет с горизонтом угол 30°. В режиме вывода вибропитателя из завала направление возмущающей силы совпадает с направлением наибольшей жесткости резиновых элементов амортизаторов. При этом раме вибро­

8

плотность основания выработки значительно выше плотно­ сти материала, заваливающего вибропитатель, то положи­ тельные импульсы преодолевают меньшие сопротивления. В результате разности сопротивлений обеспечивается пере­ мещение вибропитателя в направлении, зависящем от на­ правления возмущающей силы. Изменение направления возмущающей силы и перемещение вибропитателя достига­ ются изменением угла сдвига фаз между средним и крайним дебалансом вибратора при помощи съемного приспособ­ ления.

В НИГРИ разработан щитовой механизированный комп­ лекс АВР, состоящий из выпускного передвижного щита и средств доставки [8]. Передвижной щит собран из приемной и поддерживающей частей, а также гидрофидированного механизма передвижения с маслонасосной станцией. При­ емная часть находится в очистном пространстве и осуще­ ствляет выпуск руды, а поддерживающая часть обеспечи­ вает устойчивость доставочной выработки у сопряжения с очистным пространством.

Вибрационный питатель ПВ одномассовой конструкции: включает грузонесущий орган, амортизирующие опоры и: возбудитель колебаний, выполненный в виде двух вибрато­ ров самобалансного типа с общим приводом. Техническая характеристика вибропитателя приведена в таблице 1.

Вибропитатель для торцового выпуска руды конструк­ ции Лениногорского полиметаллического комбината [9] состоит из подвижной транспортной площадки, изготовлен­ ной из профильной стали и сверху покрытой стальным ли­ стом. На подвижной транспортной площадке помещен инер­ ционный вибратор. К транспортной площадке подвижной частью крепятся амортизаторы, неподвижная часть кото­ рых соединена с корпусом вибропитателя. Последний пред­ ставляет собой сварную конструкцию из профильной листо­ вой стали.

Во ВНИИЦветмете разработан комплекс вибромеханиз­ мов КВВМ-1, включающий мобильный вибропитатель ВПК-1 и вибрационный конвейер ВУР-80 [4].

Вибропитатель ВПК-1 состоит из мощного сварного кор­ пуса коробчатого сечения, приемная поверхность которого выполнена в виде лотка (рис. 4). Корпус опирается на пнев­ моколеса от автомобиля ЗИЛ-164 через жестко связанные с ним полуоси. Под лотком в центре инерции металлоконст­ рукции жестко закреплен двухвальный дебалансный вибра­ тор направленного действия. На раме рядом с колесами

9