Опыт эксплуатации проходческих комбайнов при подземной разработке вечномерзлых россыпей

Луняшин П.Д.-горный инженер

От редакции. В России имеется немало техногенных россыпей, залегающих слишком глубоко для открытой разработки. Содержания золота в них на порядок выше, чем в мелкозалегающих россыпях, и, конечно, их целесообразно вовлекать в отработку. Соответственно, необходимо рассматривать возможные технологии подземных работ.

Для отработки вечномерзлых россыпей подземные работы начали широко применяться в северных регионах со времен Дальстроя. Шахтами отрабатывали россыпи, залегающие на глубине даже 8–10 м. При отсутствии техники и такая вскрыша была весьма трудоемким и длительным процессом. Проще было не делать вскрышу, а добыть только пески. Кроме того, зимой в шахтах намного теплее (минус 6 - 8 град. по сравнению с минус 50 на поверхности), что было спасением для плохо одетых заключенных. Мерзлые пески в шахтах рыхлили взрывным способом и выдавали на поверхность тачками, позже — скреперами и транспортерами.

Недостаток подземного способа в том, что применение взрывных работ в шахтах требует значительных затрат ручного труда и не обеспечивает высокой производительности проходки выработок и добычных работ. Однако в СССР этот способ применялся и успешно совершенствовался. В частности, в 70-х годах прошлого века на ГОКе «Куларзолото» были проведены испытания подземных проходческих комбайнов. Комбайны были успешно внедрены на проходке по илисто-глинистым породам; объемы комбайновых работ доходили до 7 % от общих объемов проходки подземных горных выработок. Дальнейшее совершенствование механизированной проходки требовало внедрения дорогостоящих тяжелых комбайнов, но в связи с экономическим кризисом и распадом СССР развитие перспективной технологии не получило развития.

О результатах работ мы попросили рассказать непосредственного их участника, начальника технического отдела ГОКа «Куларзолото» в 1979–1988 гг., Павла Дмитриевича Луняшина. 

-------------

На подземной добыче песков в районах Крайнего Севера широко применялась камерно-лавная система разработки, когда вскрытие месторождений проводится наклонными стволами, пройденными под углом 8–12°; вспомогательные стволы проходят под углом 8–35°.

До 1976 г. все стволы проходили только буровзрывным способом.

С 1977 г. на ГОКе «Куларзолото» (предприятие закрыто в 1995 г.) при проходке наклонных стволов начали применять горнопроходческие комбайны. В соответствии с горно-геологическими условиями россыпных месторождений Кулара для работы был выбран горнопроходческий комбайн ГПК-3, имеющий относительно небольшую массу, приемлемую производительность и подходящие технические характеристики.

При проходке стволов длиной до 200 м в проходческое звено входили машинист комбайна 6-го разряда и скреперист 4-го разряда; при возрастании длины ствола звено увеличивалось на одного-двух скреперистов того же разряда. Освещение в забое стационарное (фары комбайна) и переносное (светильники). Вентиляция забоев осуществлялась вентиляторами СВМ-6М. Замеры воздуха, проведенные работниками ВГСЧ (военизированная горноспасательная часть), показали, что при проходке в илисто-глинистых отложениях содержание пыли в забоях не превышает допустимых норм.

До 1978 г. проходку стволов комбайнами в основном осуществляли  в льдистых или илисто-глинистых отложениях с коэффициентом крепости по Протодьяконову 2–4; в более крепких породах и при появлении кварцевых включений комбайн останавливали и дальнейшую работу вели буровзрывным способом. Комбайнами проходили 50–60 % обшей длины стволов. С 1979 г. были начаты работы по проходке стволов в илисто-глинистых породах с включением (до 30 %) гальки, щебни, кварца, при этом был использован приобретенный опыт эксплуатации комбайнов. Было установлено, что относительно неблагоприятными условиями при проходке стволов комбайнами следует считать участки с коэффициентом крепости пород 4–6, с включениями валунов и глыб кварца до 10 % при крупности до 200 мм. Среднесменная скорость проходки по таким породам не превышала 1,5 м (при работе по илистым породам без включений скорость составляет 3,8–5,5 м в смену), при этом расход резцов составил 0,12 шт./м3, а выход резцов из строя за счет выкрашивания твердого сплава составлял 12–15 %.

Наиболее рациональной была признана схема отработки забоя от центра последовательными поперечными ходами с понижением,  отработкой контура обходом по периметру; последней отрабатывают подошву выработки. Мощность разрушаемого слоя за один проход исполнительного органа составляла 250–350 мм (при работе в илисто-глинистых отложениях — 500–600 мм).

При проходке участков илисто-глинистых отложений с включениями кварца крупностью свыше 200 мм (до 20 %) среднесменная скорость проходки составила 1,0–1,2 м, удельный расход резцов — 0,35 шт./м3, выход резцов из строя за счет выкрашивания твердого сплава — 25 %.

Наиболее неблагоприятные условия проходки — на участках илисто-глинистых отложений с включениями гальки, щебня, кварца (свыше 20 %) крупностью до 500 мм. Среднесменная скорость проходки стволов в этих условиях составила 0,5–0,75 м, удельный расход резцов 1,9 шт./м3, выход резцов из строя за счет выкрашивания превысил 50 %. На участках с включениями обломков кварца крупностью более 80–100 мм среднесменная скорость проходки не превышала 0,5 м, удельный расход резцов — свыше 2 шт./м3. Основная причина выхода из строя резцов — выкрашивание твердого сплава под действием ударных нагрузок при встрече резца с кварцем. Процесс разрушения таких пород сопровождается обильным пылевыделением. Комбайн в этих случаях работает с максимальной нагрузкой.

Было установлено, что проходческие комбайны типа ГПК-3 наиболее целесообразно применять на льдистых и илисто-глинистых породах с кварцевыми включениями размером не более 20 мм (до 10 %). Дальнейшее увеличение объемов комбайновой проходки стволов возможно за счет использования более мощных проходческих комбайнов 4ПП-2, в большей степени отвечающих условиям разработки пород с коэффициентом крепости до 6.

Технологическая схема «комбайн — скреперная установка» (со скрепером вместимостью 2–3 м3) имеет существенные недостатки. Фотохронометражные наблюдения показали, что вынужденный простой комбайна на ожидание скрепера составляет 35–40 % от времени цикла. При проходке стволов длиной более 200 м приходится применять двойное скрепирование, а свыше 400 м — тройное; состав звена увеличивается до 4-х человек, при этом снижается производительность труда.

Технологическая схема «комбайн — погрузочно-доставочная машина» применима только на стволах с углом наклона до 8°, причем простои комбайна из-за цикличности работы машин достигают 45–50 % времени. При проходке главных стволов с уклоном 12–14° из-за большой льдистости пород почва выработки гладкая и скользкая, в связи с чем не обеспечиваются безопасные условия работы машин.

Для совершенствования комбайнового способа проходки стволов необходимо внедрение средств непрерывной доставки, особенно при проходке выработок длиной более 150–200 м. Средством механизации доставки горной массы по стволам глубоких шахт могут стать скребковые конвейеры типа СР-70М. В этом случае технологическая схема будет выглядеть следующим образом «комбайн скреперная установка — скребковый конвейер СР-70М».

Расчеты показывают, что с использованием этой схемы средняя скорость проходки по илисто-глинистым отложениям достигает 10,5 м в смену в зависимости от длины ствола. Производительность на проходке в значительной мере зависит от длины доставки и, по данным хронометражных наблюдений, составляет (при проходке наклонных стволов с углом заложения до 120° сечением 10 м2, с доставкой горной массы скреперной установкой с вместимостью ковша 2,5 м3) 5,1 м в смену при длине доставки до 100 м; 4,5 м в смену при длине 200 м; 3,8 м в смену при длине до 300 м. При проходке стволов с углом наклона свыше 12° (до 16°) скорость проходки снижается на 15–20 %.

На ГОКе «Куларзолото» был накоплен значительный опыт эксплуатации горнопроходческих комбайнов. В 1980 г. из 5326 м стволов комбайнами пройдено 4197 м (79 %). Выработка на одну списочную машину составила 1076 м, производительность труда на проходке шахт глубиной до 25 м — 14 м3/чел.-смену, а при глубине 60–120 м — 5,8 м3/чел.·смену.

Внедрение проходческих комбайнов ГПК-3 на комбинате позволило получить следующие показатели:

-снизить удельный вес буровзрывного способа проходки наклонных стволов до 23–25 %;

-сократить затраты на поддержание крепления стволов в период эксплуатации, поскольку стволы, проходимые с помощью комбайнов, имеют правильную сводчатую форму без нарушений кровли и сохраняют устойчивость длительный срок;

-повысить степень механизации проходческих работ до 95–98 %;

-сократить затраты времени на ручной труд;

-повысить скорость проходки стволов в 1,8–3,0 раза;

-повысить производительность труда проходчиков в 3,5–4 раза;

-снизить себестоимость проходки 1 п.м. ствола на 10–15 %;

-повысить безопасность работ.

Несмотря на значительные капитальные затраты, эффективность внедрения проходческих комбайнов довольно высока: за 5 лет экономический эффект от их внедрения составил 612 тыс. долларов США (по курсу тех лет  — около полумиллиона рублей).

Имеются возможности улучшения технологии комбайновой проходки на многолетнемерзлых россыпях за счет следующего:

-внедрение непрерывной технологической цепи «забой — отвал», что позволит повысить скорости проходки стволов в 2,5–3 раза;

-применение более мощных комбайнов, способных работать в сложных горно-геологических условиях, позволит повысить удельный вес проходки стволов до 90–95 % без применения БВР (буровзрывных работ).

На Куларе был решен вопрос организации проходки наклонных стволов и в летний период, что позволило сократить простои (на 30 %) дорогостоящего оборудования с высоким уровнем амортизации.

Новые современные материалы позволяют значительно повысить эффективность комбайновой проходки. Отработка подземных техногенных запасов (доработка целиков) глубокозалегающих шахт в условиях многолетнемерзлых пород с помощью комбайнов может оказаться высокоэффективной, так как за прошедшие годы многие горные выработки были затоплены водой, которая замерзает за несколько лет.

Восстановление старых шахт с комбайновой проходкой по заполненным льдом выработкам позволит снизить себестоимость работ. 


-0+4
Просмотров статьи: 3117, комментариев: 6       

Комментарии, отзывы, предложения

Чугунов Ю.Д., 16.02.16 17:44:04 — Луняшину П.Д.

ИГДС совместно ИГД (СО АН России) проводили работы по адаптации комбайна в очистном блоке (камере - лаве) . В 80 х годах высота очистного забоя на некоторых шахтах Кулара составляла около 2 метров, в том числе подработка плотика составляла от 0,5 до 1,0 м, представленными углистоглинистыми сланцами, где шарошечное долото комбайна могла работать довольно успешно.

Студент, 17.02.16 10:14:19

А сейчас подземка на россыпях применяется где-то или уже везде закончилась?

Капасёв, 17.02.16 15:26:09 — Студенту

Артель "Шахтёр"

Студент , 17.02.16 15:59:38 — Капасёву

Там комбайны или как? Я не видел подземку. Не кайлом же и тачкой, наверное.

Магадан, 25.02.16 02:46:54 — Студент

Скорее всего там камерно-лавная система отработки: шпуры бурят ручными перфораторами, взорванную породу вытаскивают канатными скреперами и затем по наклонному стволу конвейерами на поверхность.

миша, 12.03.16 13:52:25 — степан

кже ручные перфораторы ушли практически с артели шахтер работают минибуры возят пдм

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Опыт эксплуатации проходческих комбайнов при подземной разработке вечномерзлых россыпей»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "семь прибавить 4":