Устройство разборного покрытия поверхности закладочного массива
DEVICE FOR COLLAPSIBLE COATING OF THE SURFACE OF THE BACKFILL MASS

Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано для подземной добычи ценных полезных ископаемых системой разработки горизонтальными слоями с восходящим порядком выемки слоев с последующей закладкой выработанного пространства.
Известно устройство разборного покрытия поверхности гидрозакладочного массива кусками конвейерной ленты. Основные преимущества этого покрытия заключаются в простоте конструкции, в значительном сокращении времени на его сооружение и возможности за счет сокращения потерь рудной мелочи в закладке снизить потери и разубоживание руды. Для удобства ленту использовали отдельными кусками по 3-5 метров. При большой ширине очистного пространства настил сооружали из двух и более полос, укладываемых внахлестку одна на другую (Назарчик А.Ф. Исследование разработки жильных месторождений // М.: «Наука», 1972. С. 35-36).
Недостатком аналога является одноразовое использование конвейерной ленты на каждом горизонтальном слое и сложность доставки отбитой руды в рудоспуск погрузочно-доставочной машиной.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является настил из стальных листов толщиной 10 мм, длиной 3 м и шириной в зависимости от выемочной ширины очистного пространства 0,7, 0,5 и 0,3 м (Иофин С.Л., Лисовский Г.Д. Разработка свинцово-цинковых месторождений в капиталистических и развивающихся странах // М.: «Недра», 1972. С. 185-187).
Недостатком такого покрытия (настила) является сложность подбора листов по ширине выемочной мощности очистного слоя, так как отсутствует возможность варьировать шириной настила под размер ширины слоя вне горных работ. Вместе с тем, данный настил после отработки очередного слоя необходимо демонтировать и доставлять на вышележащий слой, что, учитывая его габариты и вес, вызывает определенные сложности.
Целью заявленного устройства является создание надежного легкоразборного покрытия поверхности закладочного массива упрощенной конструкции с облегченным монтажом его возведении, обеспечивающего повышение эксплуатационных характеристик, производительности труда рабочих, занятых на монтажно-демонтажных работах, показателей извлечения руды при добыче, а также снижения износа и затрат на колесные шины.
Поставленная цель достигается тем, что покрытие выполнено из  стальных квадратных и прямоугольных элементов, снабженных опорными штырями, приваренными попарно с двух противоположных сторон к нижней плоскости элемента покрытия и выступающими за его кромку, а в центре каждого элемента покрытия сверлится монтажное отверстие  для упрощения монтажно-демонтажных работ при возведении покрытия, при сборе элементов покрытия для повторного их использования и для создания упора при установке бурового станка или перфоратора в период обуривания забоя.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображены конструкции квадратных и прямоугольных элементов покрытия, на фиг. 2 показана схема соединения квадратных и прямоугольных элементов покрытия при монтаже, на фиг. 3 представлена схема монтажа элементов покрытия.
Устройство легкоразборного покрытия поверхности закладочного массива выполнено из квадратных и прямоугольных элементов 1 листовой стали толщиной 6 мм (фиг. 1). В центре каждого элемента покрытия сверлится монтажное отверстие 2 диаметром 18 мм для пропуска троса при подъеме листов на вышележащий очистной слой и создания упора при установке бурового станка или перфоратора. Для соединения элементов покрытия между собой к нижней поверхности элементов в зоне 4 к двум противоположным сторонам приварены опорные штыри 3 с изгибом под углом 6-8 град. и диаметром 14-16 мм (фиг. 1, узел С), выступающие за кромку элемента на 50 мм. Каждый элемент покрытия укладывается свободной кромкой на штыри соседнего элемента встык с ним. Штыри элементов покрытия заходят под соседние с ним элементы и прижимаются ими. При этом элементы взаимно удерживают друг друга, образуя поверхность, которая плавно огибает возможные неровности поверхности закладочного массива и способна выдерживать значительные динамические нагрузки как от взрывных работ, так и от перемещения по ним самоходной техники.
Схема соединения квадратных и прямоугольных элементов покрытия представлена на фиг. 2, где позицией 5 обозначены квадратные элементы покрытия, а позицией 6 –  прямоугольные элементы покрытия.
Покрытие монтируется в наступающем от рудоспуска 7 порядке, как показано на фиг. 3. Укладка элементов 8 проводится от одной из стенок слоевой выработки 9 до другой 10.  По окончании монтажа первого ряда элементов настилается второй, третий и так далее. Стыки 11, уложенных элементов, по высоте должны совпадать друг с другом во избежание задира покрытия при уборке отбитой руды погрузочно-доставочными машинами. Допускается несовпадение стыков не более чем на 1/4 высоты элемента. Для осуществления укладки стальных элементов по всей площади выемочного слоя без оставления зазоров со стороны стенок слоевой выработки дополнительно к основным элементам покрытия с размерами 0,60×0,60 м изготавливается набор прямоугольных элементов (фиг. 2) со следующими размерами: 0,60×0,45 м, 0,60×0,30 м и 0,60×0,15 м.
Создание металлического покрытия из стальных элементов квадратной и прямоугольной форм позволяет осуществлять их укладку по всей площади очистного пространства выемочного слоя без оставления зазоров со стороны стенок слоевой выработки, что, в свою очередь, позволяет значительно снизить потери и разубоживание руды.
При применении гидрозакладки и отсутствии покрытия поверхности закладки вследствие низкой жесткости закладочного массива отбитая рудная мелочь внедряется в закладку на глубину до 0,5-0,7 м. При этом, она либо теряется, либо при уборке руды выбирается со слоем песка, что приводит к дополнительному разубоживанию руды и непроизводительным затратам на рециркуляцию части закладочного материала.
Вместе с тем, создание покрытия поверхности закладочного массива позволяет также устранить существенное препятствие для эффективного использования самоходной буровой и погрузочно-доставочной техники, связанное с повышенным износом колесных шин.
Наличие монтажного отверстия в центре металлических элементов значительно упрощает монтажно-демонтажные работы при укладке элементов в период возведения покрытия и при сборе элементов для повторного их использования, а также позволяет создавать упор при установке бурового станка или перфоратора.
Пример конкретного применения легкоразборного покрытия поверхности закладочного массива
Промышленные испытания проводились на шахте «Южная» АО «Березовское РУ» и на шахте «Центральная» АО «Южуралзолото».
При испытаниях были поставлены следующие задачи:
- оценить способность покрытия противостоять динамическим нагрузкам при отбойке на него руды и при движении по нему самоходной техники;
- определить производительность труда при возведении покрытия и сравнить ее с производительностью при возведении других видов покрытия;
- определить оптимальные размеры элементов покрытия исходя из условий максимальной производительности при их укладке;
- установить величину снижения потерь обогащенной рудной мелочи при уборке руды с поверхности покрытия и сравнить ее с аналогичной величиной при уборке руды с непокрытого закладочного массива, с деревянного и бетонного покрытия.
Эксперименты проводились в две стадии. На первой стадии испытывали шесть типоразмеров элементов покрытия, отличающихся по массе и величине покрываемой поверхности (табл.1).
Таблица 1
Характеристика элементов покрытия, использованных при испытаниях
Размеры элемента, м
Накрываемая площадь, м<sup>2</sup>
Масса элемента, кг
Число элементов на 1 м<sup>2</sup>
0,80×0,80×0,06
0,64
35,6
1,56
0,65×0,65×0,06
0,42
25,7
2,37
0,60×0,60×0,06
0,36
20,4
2,78
0,50×0,50×0,06
0,25
15,8
4,00
0,45×0,45×0,06
0,20
9,4
5,00
0,35×0,35×0,06
0,12
5,6
8,2
Производительность труда рабочих при монтаже покрытия определялась по данным хронометражных наблюдений, результаты которых приведены в табл. 2
Таблица 2
Продолжительность операций и производительность труда рабочих при монтаже покрытий
Операция
Размеры элементов покрытий, м
0,35×0,35
0,45×0,45
0,50×0,50
0,60×0,60
0,65×0,65
0,80×0,80
Погрузка элементов (пластин) в ковш ПДМ
8,1
8,3
7,7
8,5
8,8
11,1
Транспортирование пластин на расстояние на 30 м
5,4
4,5
4,2
4,7
4,5
4,3
Укладка пластин
38,7
40,8
46,8
42,0
64,7
83,7
Обратный рейс ПДМ
2,4
2,6
2,5
2,7
2,7
2,6
Отдых в процессе монтажа
12,9
12,2
15,8
18,0
23,0
28,7
Всего
67,5
68,5
77,0
81,4
103,7
131,0
Производительность труда при монтаже элементов покрытиям<sup>2</sup>/чел-смен
15,7
24,2
26,9
35,0
33,5
26,8
Как видно из табл. 2 наибольшая производительность труда рабочих при монтаже покрытия достигнута при размерах элементов 0,60×0,60 м. Поэтому этот размер квадратных элементов при возведении покрытия принимался за основной.  К квадратным элементам покрытия прилагался набор прямоугольных элементов с размерами 0,60×0,45 м, 0,60×0,30 м и 0,60×0,15 м, позволяющим осуществлять укладку элементов по всей площади выемочного слоя без оставления зазоров со стороны стенок слоевой выработки для снижения потерь обогащенной рудной мелочи и разубоживания руды.
Потери обогащенной рудной мелочи в закладочном массиве по данным маркшейдерского учета составили 2,3% при применении металлических покрытий и 5,3% при отбойке руды на не покрытую поверхность закладки. Таким образом, использование разборных металлических покрытий позволило снизить эксплуатационные потери руды при добыче в 2,3 раза.
Экономический эффект от внедрения легкоразборных металлических покрытий получен в результате повышения производительности погрузочно-доставочной машины при уборке руды с покрытия, снижения потерь рудной мелочи в закладке и исключения из баланса себестоимости непроизводительных затрат на рециркуляцию песков, поддираемых ковшом ПДМ с поверхности гидрозакладки.
В процессе промышленных испытаний также была сделана оценка износа колесных шин погрузочно-доставочных машин и сменных затрат на шины при перемещениях машин по металлическому покрытию, по непокрытой поверхности гидрозакладки и по деревянному покрытию (табл.3).
Таблица 3
Сравнительные результаты износа шин и затрат на шины при различных видах покрытий (настилов)
Тип машины
Каво-310
ПТ-4
Расход шин на 1000 т добычи руды, шт.:- по металлическому покрытию- по непокрытой поверхности гидрозакладки- по деревянному настилуСменные затраты на шины, руб.:- по металлическому покрытию- по непокрытой поверхности гидрозакладки- по деревянному настилу
0,961,150,99711840716
0,981,170,99639750638
Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что износ шин при работе ПДМ по металлическим и деревянным покрытиям практически одинаков, а сменные затраты на шины по сравнению с работой на непокрытой закладке снижаются в среднем на 15%.
Результаты промышленных испытаний показали, что легкоразборное металлическое покрытие обладает достаточной прочностью, позволяет снизить потери обогащенной рудной мелочи, разубоживание руды и эксплуатационные расходы, а также улучшить условия работы погрузочно-доставочных машин.