Дробление негабаритов горных пород

При добыче полезных ископаемых часто возникает задача дробления негабаритов горных пород, достаточно большое количество которых образуется при проведении буро-взрывных работ. Образовавшиеся негабаритные куски породы либо не могут поместиться в зев дробилки для последующего измельчения, либо их просто 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 данной площадки эвакуируются люди и техника, добыча полезных ископаемых прерывается. Для исключения таких перерывов в работе карьеров применяются другие способы дробления негабаритов. Например, для этих целей применялись установки, использовавшие эффект электрогидравлического удара в жидкости, которая заливается в предварительно пробуренное в негабарите глухое отверстие. Применялись установки, в которых в пробуренное отверстие выстреливала водяная «пушка» струю воды под давлением 200 МПа. Использовался способ, в котором в пробуренное отверстие заливался специальный раствор, который при затвердевании расширяется, в результате чего негабарит разрушается на 2…3 части. Наконец, негабарит можно разрушить забивая в пробуренное отверстие клин или, применяя специальное приспособление, раздвигающее клиновое устройство с помощью гидроцилиндра. Однако все перечисленные способы разрушения негабаритов горных пород требуют бурения каждого негабарита для образования в нем определенной скважины, что является достаточно трудоемкой операцией.

Наиболее простым способом разрушения негабаритов все-таки является механический удар. Для этих целей ранее применялись установки с падающим грузом, потом стали применять пневматические молоты. Но, в силу ряда объективных преимуществ, в настоящее время для разрушения негабаритов горных пород чаще всего применяются 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 обратной лопаты имеет более широкий диапазон работы ниже уровня стоянки экскаватора.

Эффективность работ по разрушению негабаритов горных пород зависит от многих фактов: размеров, формы и структуры, крепости и твердости, абразивности материала негабарита, положения его в пространстве, величины энергии удара молота и опыта машиниста. Для оценки твердости разрушения породы в нашей стране используется – коэффициент крепости f по шкале Протодьяконова, величина которого приблизительно равна 0,1 от временного сопротивления на сжатие, выраженного в МПа (табл.1). Самой высокой крепостью обладают крепкие, плотные кварциты и базальты, для которых f достигает значения 20.

К очень крепким породам относятся граниты и крепкие песчаники. К породам средней крепости можно отнести мраморы, известняки, доломит, для которых в среднем коэффициент крепости f =10…12.

Другой технологической характеристикой горных пород является их твердость. К твердым породам относятся кварциты, граниты, сиенит, габбро, лабрадорит и другие. Твердость таких пород по шкале Мооса составляет 6…7. К породам средней твердости относятся мрамор, известняк, песчаник, доломит, сланцы, вулканический туф и другие. Твердость этих пород не превышает 5 единиц по шкале Мооса. К мягким породам, твердость которых составляет 2…3, относятся гипс, некоторые виды доломита и известняка-ракушечника.

Прочность слоистых пород не одинакова в различных направлениях. Прочность на сжатие в направлении перпендикуляром слоистости, выше, чем в направлении параллельном слоистости. Это нужно учитывать при выборе точки для нанесения ударов гидромолотом.

При разрушении негабаритов крепких пород большого размера (больше чем 1,5…2м³) решающее значение имеет энергия удара гидромолота. Для этих целей следует применять гидромолоты с энергией удара от 3,5 кДж 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 сек., 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.

Гидромолот Impulse 120 Classic

• Масса базовой машины, т 4-9
• Диаметр рабочего инструмента, мм 68

225 750 ₽

В корзину

Гидромолот Impulse 150 Classic

• Масса базовой машины, т 5-10
• Диаметр рабочего инструмента, мм 75

249 375 ₽

В корзину

В каталог

Почему не рекомендуется долго наносить удары в одной позиции гидромолота? Дело в том, что при разрушении в особенности твердых горных пород 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.

При применении гидромолотов с большой энергией удара необходимо, чтобы разрушаемый негабарит находился на достаточно прочном основании и был расположен так, чтобы во время работы молота он находился в устойчивом положении. Если же основание (грунт) не является достаточно прочным, 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 же при первых ударах он может опрокинуться и инструмент молота просто 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 много определяет эффективность использования гидромолота, то есть 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 (рис.1). Наиболее универсальной формой инструмента является пика, то есть 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 работ рекомендуется тупой инструмент, у которого рабочий торец выполнен плоским, перпендикулярно оси инструмента. Такой инструмент служит более длительное время.

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 была образована вогнутая сфера или конус. Режущая кромка такого инструмента имеет форму кольца.

Опыт показал, что такой инструмент имеет 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 добывается эта порода, а, например, перед зевом дробилки. Иногда в массе породы, которая должна измельчаться в дробилке, попадают негабаритные куски, которые не могут пройти в зев или провалиться через решетку, установленную перед зевом.

Для извлечения и удаления негабаритных кусков иногда затрачивается достаточно много времени, нарушается непрерывность дробления. Для обеспечения бесперебойной работы дробильной установки, рядом с последней может быть размещен стационарный манипулятор с гидромолотом (рис.2, 2а).

При этом энергия удара гидромолота должна быть достаточной для разрушения негабарита, но не должна быть чрезмерно большой, чтобы не повредить элементы конструкции дробилки. Для этих целей в зависимости от размеров самой дробилки и прочности негабаритов применяются гидромолоты с энергией удара от 0,5 кДж до 5 кДж. Многие известные компании производят манипуляторы с гидромолотом (рис.3, 3а). Поскольку использование манипулятора с гидромолотом возле дробилки носит эпизодический характер, то в зимнее время при температуре охлаждающего воздуха ниже минус 25º С для поддержания постоянной готовности гидромолота, в состав которого входят гидропневматические мембранные аккумуляторы, необходимо обеспечить его прогрев во время перерывов в работе. 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 могут успешно применяться для дробления негабаритов горных пород различной крепости как в условиях карьера, так и в других условиях.

Таблица 1. Коэффициент крепости f по шкале проф. М.М. Протодьяконова