Процесс дробления негабаритов горных пород

Во время подрывных работ образуются негабариты, которые необходимо раздробить для реализации ряда задач. Горные породы такого типа часто не помещаются в отверстие дробилки, что необходимо сделать для их дальнейшего измельчения. Также могут возникнуть проблемы и опасные ситуации во время транспортировки негабаритов ископаемых крупных размеров.

Один из способов дробления – сдвинуть все породы на одну площадку с помощью бульдозера и подорвать их. Во избежание аварии и люди, и оборудование с этой площадки должны быть эвакуированы. При этом, процесс добычи горных пород останавливается. Этот способ является эффективным, однако он не самым лучшим образом влияет на производительность работ.

Чтобы избежать перерывов, стали разрабатывать другие способы измельчения ископаемых. Например, на основе эффекта Юткина. На площадках начали использовать специальные установки. В пробуренные отверстия, под давлением 200 МПа, водяной «пушкой» выстреливалась струя воды.

Другой метод – заливка в отверстие специального раствора. Он, твердея, расширялся, разрушая горную породу на несколько частей. Активно применялся еще один способ: в пробуренное отверстие забивался клин, разрушающий негабарит. В качестве альтернативы использовалось оборудование, гидроцилиндром раздвигавшее клиновую установку. Все вышеперечисленные методы объединяет то, что для дробления нужно бурить каждый отдельный негабарит, чтобы в нем образовалось отверстие, а это достаточно сложный процесс, требующий немало времени.

Более простым методом, является дробление ископаемых механическим ударом. Задача осуществляется с помощью пневматического молота или метода сбрасывания груза. Однако сегодня наиболее популярный и удобный способ измельчения горных пород – использование гидромолотов. Эти устройства, являющиеся сменным рабочим инструментом, устанавливаются на гидравлический экскаватор – на место ковша.

Технические ограничения для установки гидравлического молота на экскаватор с оборудованием прямая или обратная лопата отсутствуют. Во втором случае, оборудование отличается более широким диапазоном работы (ниже уровня стоянки). Адаптер экскаватора прямая лопата – более сложный и массивный.

То, насколько эффективными будут работы, связанные с дроблением негабаритов, зависит от ряда факторов. На результат влияют положение и характеристики породы (структура, габариты, форма, твердость, крепость, абразивность), опыт работника, степень удара.

Твердость разрушения негабарита оценивается по шкале Протодьяконова. Этот показатель выражается коэффициентом f, показывающим, во сколько раз крепость данного ископаемого меньше или больше породы, которая условно принята за единицу. Измеряется в МПа. Наибольшей степенью крепости (при f = 20) отличаются вязкие, плотные базальты и кварциты. В группу очень крепких пород входят крепкий песчаник и гранит. Негабаритами со средними коэффициентами являются доломит, известняк и мрамор.

Также негабариты отличаются друг от друга степенью твердости. Наиболее высокие показатели у сиенита, гранита, кварцита и ряда других пород. Для оценки этого критерия используется шкала Мосса. У вышеназванных негабаритов коэффициент твердости равен 6-7. Менее твердыми (средняя степень) являются известняки, доломиты, вулканический туф и т. д. Согласно шкале Мосса, их твердость равна 5 единицам. Наиболее мягкими признаны известняк-ракушечник и доломит (ряд его разновидностей).

Прочность на сжатие негабаритов разнится в зависимости от направления. У прочности на сжатие в направлении, параллельной слоистости, этот показатель выше, чем в направлении, перпендикулярной стоимости. Этот фактор стоит учитывать, когда нужно нанести удар гидравлическим молотом и встает вопрос выбора точки.

Еще один важный фактор – размер крепкой горной породы, подготовленной к раздроблению. Если более 1,5 м2, необходимо подобрать гидромолот с определенной энергией удара. В этом случае, оптимальные показатели – примерно 3,5-15 кДж. Если энергия удара достаточно велика, то инструмент гидравлического молота устанавливается приблизительно в центре породы.

Негабарит измельчается на несколько частей большого размера. Если максимум за полминуты порода не раздробится, то инструмент следует передвинуть ближе к краю. В данных обстоятельствах нужно будет начать откалывать от ископаемого небольшие куски. Оптимального размера отступа гидравлического молота нет. Он устанавливается опытным путем.

Основная ошибка при выполнении задачи – длительное нанесение ударов в одной позиции гидравлического молота. Делать это не рекомендуется, поскольку чревато порчей инструмента. Это объясняется тем, что во время измельчения ископаемого (особенно горной породы высокой твердости) гидравлическим молотом появляется мелкая крошка, образуемая из продуктов дробления. Вследствие демпфирования ударов энергия удара начинает затрачиваться на нагрев гидромолота, а не на измельчение породы. Как следствие – повреждение инструмента.

При использовании гидравлического молота, отличающегося большой силой удара, важно позаботиться о том, чтобы горная порода, предназначенная для измельчения, разместилась на поверхности устойчиво. Основание, выбранное для установки породы, должно быть прочным. Если ископаемое будет шататься во время работы инструмента, то велик риск его повреждения.

Есть опасность, что работник сделает первый удар, а негабарит перевернется. Или гидравлический молот соскочит. Это чревато возникновением опасной ситуации на производстве. Кроме того, недостаточно устойчивый грунт – причина затраты энергии удара не на измельчение породы, а на его погружение в основание. Перевернуть негабарит можно рабочим оборудованием погрузчика. Движением экскаватора можно установить молот перпендикулярно тому основанию, по которому будет ударять работник.

На эффективность работ по измельчению негабаритов влияет опыт специалиста. Имеется в виду его стаж работы на погрузчике с установленным гидравлическим молотом. Опытный машинист знает, как правильно выбрать точку, по которой будет совершен удар. На этот выбор влияет множество факторов. Особенно важны физические свойства негабарита. Например, форма и размер.

От этих критериев зависит эффективность применения инструмента молота. При этом, черпать знания из рекламных проспектов не рекомендуется. Данные о работе навесного оборудования в инструкциях всегда приблизительные. Основываясь на них, машинист может лишь сравнивать типоразмеры инструмента. Остальное зависит от его собственных знаний и богатого опыта работы.

От формы инструмента оборудования также зависит производительность работ. Пика – наиболее универсальный вариант. По форме инструмент такого типа похож на пирамиду или конус.

Пика отлично подходит для дробления негабаритов, если степень их твердости и крепости средняя или малая. Для ископаемых с высокой степенью прочности и абразивных пород этот вариант не подходит. Пика в этом случае быстро износится. В сложных случаях инструмент затупляется и гнется.

Поэтому вместо острой формы лучше использовать инструмент тупой формы – с плоским торцом, расположенным перпендикулярно оси. Этот вариант гарантирует более длительную эксплуатацию и сохранность формы даже в экстремальных случаях.

Если нужно раздробить негабарит малой или средней твердости, то лучше использовать плоский инструмент. Например, зубило. В этом случае инструмент забивается на определенную глубину. Для дробления ископаемого должны образоваться трещины – по направлению лезвия.

Есть также инструмент с торцом в виде конуса или вогнутой сферы. Форма режущей кромки такого оборудования – кольцо. Было проведено немало опытов, доказавших, что у применения такого инструмента есть немало плюсов. Один из наиболее важных: минимальный шанс того, что инструмент соскользнет с горной породы во время установки инструмента на точку нанесения удара для дробления. У применения инструмента, напоминающего клин или пику, эта вероятность выше. Однако стоит отметить, что режущая кромка, износившись, затупляет инструмент.

Бывают ситуации, когда негабарит горной породы нужно раздробить перед зевом устройства, а не в карьере. Иногда в массе породы содержатся куски, не попадающие в зев. Также некоторые части не проваливаются через решетку, которая установлена перед отверстием инструмента.

Процедура измельчения кусков негабаритных горных пород не всегда осуществляется бесперебойно. Немало времени уходит на то, чтобы извлечь и удалить части ископаемых. Из-за этого процесс дробления останавливается и нарушается. Чтобы не было сбоев в работе дробилки, необходимо размещение возле нее стационарного манипулятора с гидравлическим молотом.

Форма манипулятора – двухзвенный рычажный механизм. Он имеет много общего с рабочим оборудованием полноповоротного/неполноповоротного экскаватора. Важно, чтобы манипулятор, имеющий гидравлический молот, не мешал процессам выгрузки и подвоза негабарита. Еще один момент: горные породы, в пределах площадки, должны быть разрушены зоной остановок гидравлического молота над зевом инструмента.

Важно грамотно определить энергию удара молота. Ее должно хватить для измельчения горной породы. Но не нужно переусердствовать. Если энергия будет слишком высокой, то велик риск повреждения элементов конструкции дробилки. В зависимости от размера оборудования для измельчения негабаритов, используют гидравлические молоты, энергия ударов которых равна 0,5-5 кДж.

У многих компаний есть манипуляторы с гидромолотом. Так как рядом с дробилкой они используются не постоянно, а эпизодически, зимой, когда температура охлаждающего воздуха опускается ниже -25℃, важно позаботиться о прогреве устройства во время остановки рабочего процесса. Это нужно для того, чтобы гидромолот с гидропневматическими мембранными аккумуляторами всегда был в режиме готовности. Для реализации этой цели, возле установки нужно поставить обогреваемый контейнер, используемый для погружения гидравлического молота в те моменты, когда необходимость в его использовании пропадает.