1.4; Виды и физико-механические свойства грузов

На шахтах различают три вида грузов: насыпные (уголь, руда, порода, закладочные материалы, цемент, инертная пыль и др.), наливные (вода, горюче-смазочные материалы, эмульсии и др.) и штучные (машины и оборудование, крепежные и другие вспо­ могательные материалы, а также люди). Насыпные грузы ха­ рактеризуются крупностью кусков, насыпной плотностью, углом естественного откоса, абразивностью, влажностью, липкостью, склонностью к самовозгоранию и слеживаемости и другими свойствами: наливные — плотностью, огнеопасностью, склонно­ стью к смерзанию-, штучные — формой, габаритами и массой.

Крупность транспортируемого материала определяется его гранулометрическим составом или кусковатостью, которая, в свою очередь, характеризуется линейными размерами кусков груза, замеряемыми по трем взаимно перпендикулярным на­ правлениям так, чтобы в одном из них размер куска был наи­ большим. Этот размер условно называют длиной куска а (мм).

Если взять пробу груза, выделить в ней группу наибольших кусков, имеющих длину от amax до 0,8атах, и если масса этой группы кусков окажется менее 10 % массы пробы, то наиболь­ шим типичным будет кусок, длина которого a/max = 0,8amax. Если масса группы наибольших кусков превышает 10 % массы пробы, то наибольшим типичным считают кусок, длина кото­ рого a'max = flmax. Насыпные грузы представляют собой разно­ родный по крупности материал — от частиц мельче 0,05 мм до глыб размером более 1 м. Наибольшую крупность имеют руды и скальные породы при взрывном способе добычи, наимень­ шую— угольная пыль и мелочь (штыб) при комбайновой вы­ емке. В зависимости от однородности состава насыпные грузы разделяют на рядовые, характеризующиеся максимальным раз­ мером куска а'шах, и сортированные — средним а'ср, причем

а'сР = (ашах 4- ат\п)/2.

К рядовым относят грузы, у которых отношение максимального Umax размера куска к минимальному amin равно или более 2,5; к сортированным — грузы, у которых это отношение меньше 2,5.

По крупности кусков и частиц насыпные грузы разделяют на пылевидные — с размерами частиц менее 0,05 мм; порошко­

600 мм. Иногда при разработке жильных месторождений из отбитой рудной массы выбирают пустую породу. В этом случае выделяют особую градацию — несортированную мелочь с раз­ мерами кусков менее 50 мм. Кусок руды с максимально допу­

стимым размером, выдаваемый из блока для погрузки в сред­ ства транспорта, называют кондиционным. Его размер обычно бывает в пределах 300—1000 мм. Кусок руды с размерами, пре­ вышающими кондиционные, называют негабаритом. Количество таких кусков в общей массе отбитой руды, выраженное в про­ центах, называют выходом негабарита (обычно не превышает 5—10 %, но при особо неблагоприятных условиях отбойки мо­ жет достигать 25—30 %). Большой выход негабарита приводит к резкому увеличению расходов в связи с необходимостью вто­ ричного дробления и сложностью доставки таких кусков к сред­ ствам транспорта. По максимальному размеру кусков ^ЬГбираЮТ ширину грузонесущих элементов конвейеров и других средств транспорта, а также вместимость вагонеток, размеры выпускных отверстий бункеров и другие параметры транспорт­ ного оборудования.

Пылевидные, порошкообразные и ядовитые грузы требуют применения специальных средств транспорта, предотвращаю­ щих распыление и потери груза при транспортировании.

Насыпная плотность у (т/м3) — масса единицы объема сво­ бодно насыпанного груза— зависит от физических свойств, сте­ пени измельчения и уплотнения материала. Насыпная плотность всегда меньше плотности у' (т/м3) материала в натуральном виде, т. е. в целике или массиве, и между ними имеется зави­ симость

у'/у = kp > 1,

сит от внутренних сил трения между частицами или кусками материала и, следовательно, от их формы и размеров, а также от влажности и липкости материала и поэтому не является постоянным даже для одного и того же материала. Чем меньше крупность кусков и больше влажность материала, тем меньше угол естественного откоса. При встряхивании опорной поверх­ ности с насыпным грузом, как это имеет место, например, при транспортировании материала на ленте конвейера, движу­ щейся по роликовым опорам, угол естественного откоса умень­ шается. При осыпании материала, например, при отгребании его у подошвы штабеля или при высыпании через выпускное отверстие, расположенное под штабелем, угол естественного откоса становится более крутым. Поэтому различают углы естественного откоса в покое р' (рис. 1.4,а), движении р" (рис. 1.4,6) и угол обрушения р0 (рис. 1.4,в), причем в зави­ симости от условий движения р"= (0,35—0,7) р'

Угол естественного откоса влияет на площадь поперечного сечения груза, размещенного на грузонесущих элементах, и сле­ довательно на производительность транспортной установки. От величины угла обрушения зависят геометрические параметры бункеров и складских помещений. Значения углов естественного

грузке и во время движения соприкасающиеся с ними элементы транспортных установок (кузова вагонеток, желоба, ленты и др.). По степени абразивности грузы разделяют на четыре ка­ тегории: А — неабразивные (в горной промышленности нет); В — малоабразивные (мокрая глина, угли, гравий); С — средне-

абразивные (песок, антрацит); Д — сильно абразивные (руда, бокситы и некоторые другие). Абразивность грузов влияет на выбор средств транспорта и оборудования, предотвращающего ускоренный износ частей транспортной машины. Для этого при­ меняют защитные футеровки грузонесущих элементов, надеж­ ные уплотнения для подшипников и шарниров и др.

Влажность — содержание воды в материале — определяется высушиванием в сушильном шкафу предварительно взвешенной порции груза при температуре +105° в течение 4 ч, и выража­ ется в процентах:

w= 100 (mj — m2)/m2,

где w — искомая влажность, %; т { и т 2— масса порции груза соответственно до и после просушивания, г.

Влажность способствует слеживаемости материалов и уве­ личивает их липкость, а при влажности более 3 % насыпные грузы склонны к смерзанию, поэтому ее следует учитывать при выборе средств транспорта и способов хранения грузов.

Склонность к самовозгоранию проявляется у некоторых сор­ тов каменных углей и сульфидных руд, которые, будучи раз­ дробленными, интенсивно окисляются на воздухе, в результате чего происходит нагревание с выделением большого количества тепла и образование очагов самовозгорания. Поэтому при дли­ тельном хранении таких грузов необходимо предусматривать профилактические противопожарные меры (ограничение высоты штабеля, систематический контроль температуры и др.).

Склонность к сводообразованию, т. е. самопроизвольному возникновению сводов над выпускными отверстиями бункеров, рудоспусков, блоков и т. п., препятствующих свободному исте­ чению насыпного груза из отверстий, обусловливается слеживаемостью, смерзаемостью и липкостью насыпного груза. Имеют значение также кусковатость груза и размеры выпуск­ ного отверстия, так как крупные куски при малых размерах вы­ пускного отверстия способствуют сводообразованию.

Поэтому при выборе размеров выпускного отверстия учиты­ вают не только склонность материала к сводообразованию, но и его кусковатость. В целях предотвращения сводообразования в конструкциях бункеров предусматривают обрушающие уст­ ройства, например пневмоотбойники и др.

При транспортировании следует учитывать также хрупкость, ядовитость и другие особые свойства грузов.

Перевозка насыпных грузов неизбежно сопровождается их измельчением. Особенно интенсивно грузы измельчаются в пунктах перегрузки, бункерах, рудоспусках, на складах и при транспортировании по почве выработок или желобам скольже­ нием или волочением. Повышенный выход мелочи для ряда гру­ зов нежелателен, так как при этом значительно снижается их стоимость, увеличиваются затраты на обогащение и технологи­ ческую переработку. Это прежде всего относится к коксую­

щимся и энергетическим углям, слюде и некоторым другим материалам, измельчение которых резко снижает их стои­ мость.

Снизить измельчение грузов можно соответствующим вы­ бором средств и схем транспорта, при которых отсутствуют или сведены к минимуму промежуточные перегрузки и истирание транспортируемого материала на грузонесущих элементах транспортных установок, а пункты неизбежных перегрузок, бун­ кера и склады продукции выполнены с соблюдением условия минимального дробления и истирания груза.

Не менее важное значение имеет предотвращение чрезмер­ ного засорения грузов породой при перемещении их по почве выработок, что достигается соответствующим выбором режима работы транспортной установки, применением специальных на­ правляющих для скреперов и другими мероприятиями.

Наливные грузы — вода, горючие и смазочные материалы для самоходного оборудования, масло и эмульсии для механи­ зированных крепей, пусковых и предохранительных гидромуфт конвейеров и другое — перевозят в канистрах, специализирован­ ных вагонетках или автоцистернах. При транспортировании и хранении горюче-смазочных материалов в шахтах должны строго выполняться предусмотренные правилами безопасности меры предосторожности.

Штучные грузы разделяют на непосредственно штучные и тарные. К непосредственно штучным грузам относят машины и оборудование, рельсы, трубы и др. Эти грузы характеризуются формой, габаритами и массой, которые определяют тип и раз­ меры грузонесущих элементов средств транспорта для их пере­ возки. К тарным грузам относят насыпные или мелкие штучные грузы, перевозимые в контейнерах, пакетах или другой специа­ лизированной таре. Применение контейнеров, пакетов и т. п. для перевозки массовых вспомогательных материалов сокращает число промежуточных перегрузок и способствует сокращению трудоемкости транспорта.

Для перевозки людей к месту работы и обратно применяют специализированные средства транспорта: пассажирские ваго­ нетки, канатно-кресельные дороги, грузо-людские ленточные конвейеры и другие средства транспорта.

1.5. Комплексы и схемы транспорта

Под комплексом шахтного транспорта понимают управляемую систему, объединяющую транспортные машины, установки и вспомогательное оборудование (включая перегрузочные, погру­ зочно-разгрузочные устройства, а также средства диспетчери­ зации и автоматизации) и предназначенную для перемещения полезного ископаемого, породы, закладочного материала и вспомогательных грузов по определенным транспортным ком­ муникациям в заданном направлении.

В зависимости от места размещения транспортных средств и их назначения различают:

участковые транспортные комплексы, которые размещены в горизонтальных, наклонных и вертикальных выработках, рас­ положенных в пределах выемочной панели или выемочного уча­ стка этажа, и предназначены для транспортирования полезного ископаемого от очистных забоев до основного горизонта шахты, полезного ископаемого и породы или только породы от подго­ товительных забоев до основного горизонта, оборудования и вспомогательных грузов к очистным и подготовительным за­ боям и для перевозки людей;

магистральные — размещенные в главных горизонтальных и капитальных наклонных выработках, предназначенные для транспортирования полезного ископаемого и породы от участ­ ковых транспортных комплексов до околоствольного двора, вспомогательных грузов и перевозки людей от околоствольного двора к участковым выработкам;

транспортные комплексы околоствольных дворов — для при­ ема полезного ископаемого и породы и перегрузки их в сред­ ства подъема, а также для приема вспомогательных грузов с поверхности и направления их к забоям;

транспортные комплексы поверхности шахт — для транспор­ тирования полезного ископаемого и породы от ствола шахты до средств внешнего транспорта или до мест их складирования (складов полезного ископаемого, отвалов породы);

комплексы, предназначенные для транспортирования закла­ дочных материалов с поверхности до мест закладки выработан­ ного пространства в шахте.

Под схемами транспорта понимают совокупность схем транс­ портных выработок и других транспортных коммуникаций, на которых условными обозначениями показываются виды и наи­ менования типов применяемого транспортного оборудования и» устройств. Различают схемы подземного транспорта и транс­ порта поверхности шахт. Схемы подземного транспорта в связи с периодическим изменением места положения очистных и под­ готовительных забоев в пределах шахтного поля и замены транспортного оборудования должны корректироваться в про­ цессе эксплуатации шахт. Схемы транспорта поверхности шахт также корректируются в случае замены средств транспорта или изменения транспортных коммуникаций.

Разнообразие горнотехнических условий на шахтах предоп­ ределяет возможность применения большого числа схем под­ земного транспорта.

В зависимости от числа видов основного транспорта разли­ чают простые (с одним видом) и комбинированные схемы транс­ порта. К простым схемам (с одним видом) транспорта относят: схемы с гидротранспортом (на гидрошахтах); конвейерные (на шахтах со сплошной конвейеризацией транспорта); с локомо­ тивным транспортом (обычно на рудниках и на угольных шах­