Высота капитальных рудоспусков может достигать нескольких сотен метров. Высота заполнения рудоспуска ограничивается способностью руды к сводообразованию, а также необходимостью обеспечения разгрузки руды в рудоспуск с нескольких эксплуатационных горизонтов. Для предохранения загрузочных устройств от ударных нагрузок нижнюю бункерную часть рудоспуска сохраняют заполненной рудой минимум на высоту буферной подушки.
Глубокие рудоспуски обладают большой аккумулирующей способностью, что обеспечивает независимость процессов доставки руды в рудоспуск и транспорт руды от рудоспуска.
12.3. Люки, оборудованные затворами и питателями
Устройство, располагаемое в нижней части выпускной воронки или рудоспуска, через которое производят выпуск и погрузку горной массы, называется люком. Люки оборудуют затворами или питателями, предназначенными для управления грузопотоком горной массы. Затворы обеспечивают только перекрытие и регулирование подачи горной массы, а питатели, кроме того, равномерную и непрерывную ее подачу со значительно большей производительностью.
Конструкцию люка выбирают в зависимости от объема горной массы, пропускаемой через данный люк, ее гранулометрического состава и влажности, требуемой производительности и вместимости кузова загружаемого вагона. К конструкции люка предъявляют следующие требования: прочность, обеспечение безопасной и надежной работы без просыпи на почву и полноты загрузки кузовов вагонов, возможность более простого способа ликвидации образующихся над люком заторов.
Люк состоит из днища, бортов, лобовины, отбойника, затвора и привода управления затвором. Воспринимающее большие нагрузки днище изготовляют из заделанных в бетон рельсов, стальных листов толщиной до 25 мм или броневых плит толщиной до 80 мм. Лобовину и отбойник также выполняют из рельсов или из дерева, которое обшивают металлом. Угол наклона днища в зависимости от свойств выпускаемой горной массы составляет 40—65°.
Управление затвором может быть ручным или механическим. Наибольшее распространение получили затворы с пневматическими приводами (пневмоцилиндрами), пульт управления которыми располагают у погрузочного полка или в откаточной выработке.
Затворы, применяемые для оборудования люков, можно разделить по принципу действия на две группы: с отсечением струи горной массы и с созданием подпора струи. К первой группе относятся шиберные, секторные, пальцевые и цепные затворы, ко второй — лотковые. Кроме того, применяют комбинированные затворы — сочетание секторного, пальцевого или цепного затворов с лотковым.
Преимущества всех затворов — простота конструкции, недостатки — трудность ликвидации заторов руды, образующихся над люком. Затворы вполне удовлетворительно работают при крупности отдельных кусков выпускаемой горной массы до 400 мм (максимальная крупность — не более 600 мм).
Шиберный затвор (рис. 12.3, а), представляющий собой плоскую задвижку, которую перемещают в направляющих, применяют при выпуске среднекусковой горной массы невысокой крепости. Основной недостаток шиберного затвора — перекос задвижки, что вызывает большие сопротивления при ее открывании и закрывании и просыпь.
Секторные затворы могут быть с верхней отсечкой — секторный обратный (рис. 12.3, б), с нижней отсечкой — секторный прямой (рис. 12,3, в) и двухсекторные (рис. 12.3, г). Секторные затворы обеспечивают наиболее плотное закрытие выпускных отверстий люков. Односекторные затворы обычно применяют при крупности выпускаемой горной массы 200— 300 мм, двухсекторные — при крупности 400—500 мм.
Рис. 12.3. Затворы: а — шиберный; б — секторный обратный: в — секторный прямой; г — челюстной; д — пальцевый; е — цепной
Односекторный затвор с верхней отсечкой обеспечивает возможность регулирования потока горной массы при неполном открывании, но в момент закрытия возможно защемление от дельных кусков. Односекторный затвор с нижней отсечкой обеспечивает более плотное закрытие без защемления отдельных кусков руды.
Двухсекторный затвор объединяет преимущества односекторных затворов с верхней и нижней отсечкой. При погрузке открывают и закрывают только нижний сектор (см. рис. 12.2), а верхний находится в приподнятом на 200—300 мм положении и служит для регулирования потока и пропуска отдельных крупных кусков при дополнительном его подъеме. Разновидностью секторных затворов является челюстной затвор (рис. 12.3, г).
Пальцевый затвор (рис. 12.3, д) состоит из шарнирно закрепленных 5—7 пальцев, изготовленных из рельсов или двутавров. Каждый палец, независимо от других, под действием силы тяжести ложится на крупный кусок и зажимает его на плоскости лотка, закрывая тем самым выпускное отверстие люка. Пальцы сверху объединены отрезками цепей, которые через трос соединены со штоком пневмоцилиндра управления затвором. Пальцевые затворы применяются при загрузке вагонов с кузовом вместимостью до 4 м3 рудой крупностью до 600 мм (для вагонов большей вместимости возможна загрузка руды большей крупности).
Цепной затвор (рис. 12.3, е) состоит из отдельных отрезков круглозвенной цепи длиною до 1,5 м, подвешенных в верхней части на горизонтальном стержне, а снизу (по концам) снабженных грузами. Цепи поднимают через щель пневмоцилиндром. По сравнению с пальцевым затвором цепной затвор проще по конструкции, надежнее в работе, лучше удерживает мелочь, однако при его использовании затрудняется ликвидация заторов руды.
В лотковом затворе регулирование потока выпускаемой руды производят путем изменения угла наклона лотка. Лотковые затворы применяют для поперечной и продольной загрузки вагонов рудой различной крупности.
Комбинированные затворы состоят из двух затворов, например пальцевого и лоткового (рис. 12.4) или цепного и лоткового. Один затвор отсекает поток руды, другой — регулирует по ток и исключает переполнение вагонов рудой. Такие комбинированные затворы применяют при неравномерной кусковатости выпускаемой руды.
Рис. 12.4. Люк с комбинированным затвором (пальцевым и лотковым): 1 — металлоконструкция; 2, 3 — затворы соответственно пальцевый и лотковый; 4 — отбойник; 5—7 — пневмоци-линдры управления соответственно лотковым и пальцевым затворами и отбойником; 8 — пульт управления
Эксплуатационная производительность люка зависит от размеров выпускного отверстия, конструкции затвора, характеристики выпускаемой горной массы, вместимости вагонов и организации электровозной откатки. Ширину (мм) выпускного отверстия люка b принимают не менее трехкратного размера (мм) кондиционного куска а выпускаемой руды (b ≥ 3а), высота выпускного отверстия h = 1,25 b.
Недостаток погрузочных пунктов, оборудованных затворами, — относительно невысокая производительность и ее зависимость от размеров куска руды: чем больше выход негабарита, тем больше число зависаний и меньше производительность люка. На железорудных шахтах Сибири было установлено, что при снижении выхода негабарита с 6—8 до 2—4% число зависаний снижается в среднем с 8,3 до 3,8 на 1000 т добытой руды.
Эксплуатационная производительность люков с секторным затвором с выпускным отверстием 1360×780 мм составляет 150—200 т/ч, с цепным затвором с выпускным отверстием 2400×1600 мм — 400—450 т/ч. Месячная пропускная способность достигает 120 тыс. т.
Для загрузки вагонов большой вместимости (9 м3) в погрузочных пунктах устанавливают два затвора рядом, что позволяет загружать вагон одновременно по всей длине кузова, увеличивая тем самым производительность погрузки.
С целью интенсификации выпуска руды люковые затворы заменяют питателями, которые обеспечивают значительно большую производительность, безопасность и надежность, возможность автоматизации загрузки вагонов. Наибольшее распространение получили вибрационные питатели, реже применяются качающиеся питатели. Вибрационные питатели обеспечивают техническую производительность до 1500 т/ч и позволяют повысить производительность труда в 2—2,5 раза по сравнению с погрузочными пунктами, оборудованными затворами (см. 14.3).
12.4. Эксплуатация и правила безопасности
Так как перемещение горной массы осуществляется под действием силы тяжести и, по существу, неуправляемо, вопросам эксплуатации и техники безопасности данного вида доставки необходимо уделять особое внимание.
При эксплуатации действующие выпускные отверстия должны быть заполнены отбитой рудой, а недействующие — перекрыты. Расположение выпускных отверстий, выходящих на горизонт грохочения или скреперования, определяют по проекту. При расположении выпускных выработок, выходящих в доставочную выработку одна против другой, выпуск можно вести только из одной выпускной выработки при условии, что самопроизвольный выпуск руды из второй выработки исключается.
При выпуске под действием собственного веса происходит зависание руды в горловинах выпускных выработок по причине заклинивания выработки (дучки) негабаритными кусками или заклинивания в результате определенной комбинации отдельных габаритных и негабаритных кусков, слеживаемости при длительных перерывах выпуска и др. Зависания ликвидируют взрыванием зарядов, устанавливаемых на шестах в выпускных выработках, специальными гранатометами, пневмоимпульсными устройствами (рис. 12.5, а). Пневмоимпульсные устройства позволяют ликвидировать зависания с помощью сжатого воздуха, а также, насыщая рудную массу воздухом, способствуют предупреждению сводообразования.
Рис. 12.5. Схема пневмоимпульсного устройства (а) и план горизонта выпуска с установкой в дучке пневмоимпульсного устройства (б)
Пневмоимпульсное устройство (пневмопушка) включает цилиндрический корпус 1, вспомогательный цилиндр 2, обратный клапан 3, направляющие 4, запорный клапан 5, сопло 6 и кран управления 8.
Работа пневмопушки осуществляется следующим образом: через кран управления 8 сжатый воздух из шахтной магистрали 7 поступает во вспомогательный цилиндр 2, при этом запорный клапан 5 закрывает сопло 6 (трубопровод), и воздух через обратный клапан 3 поступает в корпус 1 пневмопушки. При открывании крана 8 и выпуске воздуха из полости вспомогательного цилиндра 2 запорный клапан 5 резко отходит от сопла 6, после чего сжатый воздух из корпуса 1 пневмопушки по трубопроводу 6 поступает к месту зависания руды.
Пневмоимпульсное устройство 1 устанавливают в специальной нише 9, пройденной с вентиляционной сбойки 10 (рис. 12.5, б). От пневмоимпульсного устройства через отверстие между нишей 9 и дучкой 11 пропускают сопло 6 длиной 3,5—4 м, которое заглубляют в зону завала руды в дучке 11.
К пневмоимпульсному устройству через отверстие, пробуренное с откаточного горизонта 12, подводят трубу 7 для наполнения устройства сжатым воздухом и трубу 13 для управления устройством с помощью крана 8, вынесенного на рабочее место 14 машиниста виброконвейера 15.
Использование пневмоимпульсных устройств способствует увеличению производительности выпуска и доставки руды и безопасности работ.