Дробление негабаритов горных пород
Использование гидромолота упрощает горные работы
При добыче полезных ископаемых часто возникает задача дробления негабаритов горных пород, которые образуются при проведении буровзрывных работ. Такие негабаритные куски породы либо не помещаются в зев дробилки для последующего измельчения, либо их сложно и неудобно транспортировать. Иногда накопившиеся негабариты сдвигают бульдозером на какую-либо площадку и вторично подрывают. При этом в соответствии с правилами техники безопасности с этой площадки эвакуируют людей и технику, а добыча полезных ископаемых прерывается на некоторое время.
Чтобы исключить такие перерывы в работе карьеров, применяют и другие способы дробления негабаритов. Например, применяют установки, в которых используется эффект электрогидравлического удара в жидкости, залитой в предварительно пробуренное в негабарите глухое отверстие. Или установки, в которых водяная пушка выстреливает в пробуренное отверстие струю воды под давлением 200 МПа. Используют метод, при котором в пробуренное отверстие заливают специальный раствор, расширяющийся при затвердевании, в результате чего негабарит разрушается. Наконец, негабарит можно разрушить, забивая в пробуренное отверстие клин или применяя специальное приспособление, раздвигающее клиновое устройство с помощью гидроцилиндра. Однако такие способы разрушения негабаритов горных пород требуют бурения каждого негабарита для образования в нем скважины, что само по себе достаточно трудоемкая операция.
Самым простым способом разрушения негабаритов все-таки является механический удар. Для этих целей раньше применяли установки с падающим грузом, потом стали использовать пневматические молоты. В силу ряда объективных преимуществ в настоящее время для разрушения негабаритов горных пород чаще всего применяют гидромолоты, навешиваемые в качестве сменного рабочего органа на гидравлические экскаваторы (вместо ковша). При этом нет технических ограничений для навески гидромолотов на экскаваторы с рабочим оборудованием «обратная» или «прямая лопата». В последнем случае адаптер – деталь, которая соединяет молот с экскаватором, получается несколько массивнее и сложнее. Кроме того, оборудование «обратная лопата» имеет более широкий диапазон работы ниже уровня стояния экскаватора.
Эффективность работ по разрушению негабаритов горных пород зависит от многих факторов: размеров, формы и структуры, крепости и твердости, абразивности материала негабарита, положения его в пространстве, энергии удара молота и опыта машиниста.
Самой высокой крепостью обладают крепкие, плотные кварциты и базальты. К очень крепким породам относятся граниты и крепкие песчаники. К породам средней крепости можно отнести мраморы, известняки, доломит.
Другой технологической характеристикой горных пород является их твердость. К твердым породам относятся кварциты, граниты, сиенит, габбро, лабрадорит и др. К породам средней твердости – мрамор, известняк, песчаник, доломит, сланцы, вулканический туф и др. Мягкие породы – это гипс, некоторые виды доломита и известняка-ракушечника.
Прочность слоистых пород не одинакова в разных направлениях. Прочность на сжатие в направлении, перпендикулярном слоистости, выше, чем в направлении, параллельном слоистости. Это надо учитывать при выборе точки для нанесения ударов гидромолотом.
При разрушении негабаритов крепких пород большого размера (больше чем 1,5…2 куб.м) решающее значение имеет энергия удара гидромолота. Для этих целей следует применять гидромолоты с энергией удара от 3,5 до примерно 15 кДж. При достаточно большой энергии удара инструмент гидромолота можно устанавливать примерно в центр негабарита и раскалывать его на несколько крупных кусков. Если же негабарит не удается разрушить за 15…30 секунд, то инструмент гидромолота следует переставить на другую точку, ближе к краю негабарита, и откалывать от него куски меньшего размера. Оптимальная величина отступа от края негабарита определяется всегда опытным путем.
Почему не рекомендуется долго наносить удары в одной позиции гидромолота? Дело в том, что при разрушении горных пород, в особенности твердых, под торцом инструмента образуется мелкая крошка из продуктов разрушения, которая демпфирует удары, и значительная часть энергии удара затрачивается не на разрушение негабарита, а на нагрев инструмента. В такой ситуации инструмент легко повреждается.
В случае применения гидромолотов с большой энергией удара необходимо, чтобы разрушаемый негабарит находился на достаточно прочном основании и располагался так, чтобы во время работы молота он был в устойчивом положении. Если же основание (грунт) недостаточно прочное, то энергия удара будет затрачиваться не на разрушение, а на погружение негабарита в грунт. Если же негабарит занимает неустойчивое положение, то при установке инструмента на точку или при первых ударах он может опрокинуться, и инструмент молота попросту соскользнет с него. Поэтому бывает целесообразно предварительно с помощью движений рабочего оборудования экскаватора повернуть или перевернуть негабарит в положение, обеспечивающее его устойчивость и возможность установки инструмента гидромолота перпендикулярно той поверхности, по которой будут наноситься удары.
Одним из важнейших факторов, влияющих на производительность работ, является опыт машиниста, полученный именно при работе на экскаваторе с гидромолотом. При прочих равных условиях именно умение правильно выбрать точку для нанесения ударов с учетом размеров, формы и других физических свойств материала негабарита во многом определяет эффективность использования гидромолота, т. е. его производительность. Данные о производительности гидромолотов, приводимые в различных рекламных проспектах, носят приблизительный характер и могут служить лишь для сравнения различных типоразмеров.
Некоторое влияние на производительность оказывает форма инструмента гидромолота. Наиболее универсальной формой инструмента является пика, т. е. такой инструмент, у которого рабочая часть выполнена в виде конуса или пирамиды. Применение пики эффективно для разрушения негабаритов малой и средней крепости и твердости. При разрушении прочных твердых и абразивных пород острая пика быстро изнашивается или в экстремальных случаях деформируется и становится тупой. Поэтому для дробления негабаритов прочных пород рекомендуется тупой инструмент, у которого рабочий торец выполнен плоским, перпендикулярно оси инструмента. Такой инструмент служит дольше.
Разрушение вязких пород средней и малой твердости достаточно эффективно осуществляется инструментом в виде плоского клина (зубила). Для разрушения таких пород следует забить инструмент на некоторую глубину, после чего образуются трещины, чаще всего по направлению лезвия инструмента.
Были попытки применения инструмента, на торце которого образована вогнутая сфера или конус. Режущая кромка такого инструмента имеет форму кольца. Опыт показал, что у такого инструмента есть свои преимущества. Вероятность его соскальзывания с разрушаемого негабарита при установке молота на точку нанесения ударов меньше, чем у инструмента в виде пики или клина. Однако после износа режущей кромки такой инструмент снова превращается в тупой.
В некоторых случаях негабариты горных пород приходится разрушать не в карьере, где добывают породу, а, например, перед зевом дробилки. Иногда в массе породы, которая должна измельчаться в дробилке, попадаются негабаритные куски, которые не могут пройти в зев или провалиться через решетку, установленную перед зевом. Чтобы извлечь и удалить негабаритные куски, иногда затрачивается достаточно много времени, нарушается непрерывность процесса дробления. Чтобы обеспечить бесперебойную работу дробильной установки, рядом с ней можно разместить стационарный манипулятор с гидромолотом. Обычно манипулятор выполнен в виде двухзвенного рычажного механизма, похожего на рабочее оборудование неполноповоротного или полноповоротного экскаватора. Манипулятор с гидромолотом должен располагаться так, чтобы не мешать подвозу и выгрузке породы, но при этом зона возможных остановок гидромолота над зевом дробилки должна обеспечить разрушение попавших в пределы обслуживаемой площадки негабаритов. При этом энергия удара гидромолота должна быть достаточной для разрушения негабарита, но не чрезмерно большой, чтобы не повредить элементы конструкции дробилки. Для этих целей в зависимости от размеров самой дробилки и прочности негабаритов применяют гидромолоты с энергией удара от 0,5 до 5 кДж.
Многие известные компании производят манипуляторы с гидромолотом. В зимний период при температуре воздуха ниже минус 25 °С для поддержания постоянной готовности гидромолота, в состав которого входят гидропневматические мембранные аккумуляторы, необходимо обеспечить его прогрев во время перерывов в работе, поскольку использование манипулятора с гидромолотом возле дробилки носит эпизодический характер. Для этого рядом с установкой размещают обогреваемый контейнер, в который погружается гидромолот, когда он не используется.
Компания «Традиция-К» располагает широким рядом отечественных и зарубежных гидромолотов, которые можно успешно применять для дробления негабаритов горных пород разной крепости как в условиях карьера, так и в других условиях.
