Справочная энциклопедия дорожника (том I) Строительство и реконструкция автомобильных дорог. Под ред. Васильева А.П
Подождите немного. Документ загружается.
РАЗДЕЛ IV
МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
Глава 23. Предприятия по разработке горных пород
23.1. Разработка горных пород
Месторождения камня, гравия и песка должны удовлетворять следующим требованиям:
разведанные запасы, подлежащие разработке, должны быть не ближе 400-600 м от любых жилых зданий,
дорог, газопроводов;
полезная толща не должна содержать линз и прослоек некачественных материалов;
предельное отношение толщи вскрыши к мощности полезного ископаемого не должно превышать 1:1 при
разработке песчано-гравийных смесей и 1:1,5 - камня.
Для использования месторождения создают производственное предприятие - карьер. Карьеры
подразделяются на промышленные и строительные.
Промышленные карьеры - постоянно действующие, капитально оборудованные предприятия, зачастую
автоматизированные. Они снабжают дорожные стройки в радиусе 1000-1500 км. Промышленные карьеры, как
правило, не подчинены дорожным хозяйствам.
Строительные карьеры - предприятия временного типа со сроком эксплуатации 1-3 года. Сооружения на
таких карьерах временного типа, сборно-разборные и передвижные. Строительные карьеры бывают
притрассовые и базисные. Притрассовые карьеры создают вблизи трассы строящейся автомобильной дороги.
Базисные создают на мощных притрассовых месторождениях, удаленных от трассы. После окончания
строительства эти карьеры часто используют для нужд эксплуатации дорог.
В практике дорожного строительства используют все виды карьеров. Целесообразность разработки того или
иного карьера определяется следующими критериями: мощность запасов материалов, объем вскрышных работ,
качество, дальность возки и себестоимость продукции франко-место потребления.
Несмотря на сравнительно высокую стоимость продукции строительных карьеров в сравнении с
промышленными, их разработка целесообразна благодаря близости к местам потребления.
Разработке горных пород предшествуют изыскания месторождений песка, гравия и камня, которые
подразделяются на следующие стадии: рекогносцировка, поиск, разведка.
Рекогносцировкой определяют район поиска. Отчет по рекогносцировке включает описание
месторождения, глазомерный план или карту и служит только для планирования строительства.
При поиске устанавливают: ориентировочные запасы, ценность и пригодность материалов для
строительства автомобильных дорог. Для поисковых работ используют топографическую карту крупного
масштаба, геологические и геолого-литологические карты. При поисках делают выработки легкого типа
(расчистки - неглубокие канавы).
Работы, проводимые после того, как поисками установлено наличие запасов, и имеющие целью
всестороннее изучение месторождения, носят название разведки. Материалы разведки служат основой для
расчета запасов месторождений. Метод разведки выбирается в зависимости от характера месторождения, вида
полезного ископаемого и мощности пластов. Разведочные работы проводят при помощи контрольных шурфов
и скважин. При бурении скважин вырезают карты.
Разведка гранитов ограничивается выяснением мощности вскрыши и зоны выветривания. Для этой цели на
100-метровой сетке закладывается сеть шурфов или скважин в толще покрывающих слой наносов.
Центральные и несколько полевых шурфов углубляют до 1,5 м в нетронутый выветриванием гранит. При
разведке больших месторождений гранита на площади 15-20 га проходят 4-5 скважин на полную мощность
пласта полезного ископаемого, которая проектируется для разработки. Эти скважины выявляют однородность
массива и наличие в нем жил.
При разведке месторождений известняков, состоящих из нескольких слоев полезного ископаемого и
пропластов пустых пород между ними, сеть разработок сгущается. При расположении разведочного участка на
берегу реки, склоне долин разведка упрощается за счет проведения ступенчатых расчисток, характеризующих
месторождение.
Разведку гравийных месторождений рекомендуется производить шурфами, поскольку скважинами не
обеспечиваются данные для характеристики месторождения. Для гравийных месторождений характерны
значительные колебания мощностей полезной толщи и пустых пород. При разведке притрассового гравийного
карьера площадью 1,5-2,0 га рекомендуется в зависимости от геологического строения местности закладывать
от 4 до 8 выработок.
При разведке месторождений песка применяют проходку шурфов-скважин и дудок. Проходка шурфа-
скважины заключается в том, что на всю мощность вскрыши и на глубину не более 2-3 м по полезному
ископаемому делают шурф. Дальнейшее углубление и проходка полезного слоя производятся буровым
снарядом диаметром не менее 9 мм. При однородных песках бурение допускается после углубления в полезную
толщину на 0,5 м.
При разведке месторождения для притрассового карьера можно ограничиться разведкой верхних пластов.
Глубина выработок в среднем составляет 3-4 м и не превышает 10 м. Если карьер расположен вблизи реки,
необходимо, кроме определения условий залегания материалов, произвести определение горизонтов воды,
установить затопляемость карьера, а следовательно, допустимую сезонность разработки карьера.
Производство разведочных работ сопровождается заполнением специального журнала. На одной странице
журнала вычерчивают план и разрез проходимых пород, на другой странице записывают результаты
наблюдений и вычислений. На плане, выполненном в масштабе 1:2000, наносят все шурфы, скважины и
естественные обнажения. По данным журнала составляют геологические разрезы и планы залежей. По ним
определяют, как залегает ископаемое и до какой глубины следует разрабатывать месторождение.
По степени разведанности месторождений, изученности качества полезного ископаемого различают запасы
трех категорий: А, В, С с подразделением третьей категории на С
1
и С
2
.
К категории А относят месторождения, запасы, качество и условия залегания которых полностью изучены и
оконтурены буровыми скважинами или горными выработками. Эти сведения обеспечивают проектирование и
построение на базе разведанного месторождения предприятия соответствующей мощности.
К категории В относят месторождения, запасы которых изучены без точного отображения
пространственного положения каждого пласта.
Запасы, примыкающие к контурам запасов А и В и определенные на основании редкой сетки бурения,
относят к категории С
1
. Качество и состав материала, условия разработки месторождения в данном случае
изучены на основе отдельных проб и образцов. К категории С
2
относят месторождения, предварительно
оцененные на основе отдельных проб и образцов.
До разработки карьера, в соответствии с земельным законодательством Российской Федерации, должна
быть подготовлена соответствующая документация: горноотводные документы, разрешение на право
производства горных и буровых работ, на хранение взрывчатых материалов, план горных работ с
пояснительной запиской и др.
Технологический процесс разработки месторождения состоит из следующих работ: подготовительных,
вскрышных, добычных, транспортных и погрузочно-разгрузочных (рис. 23.1).
Рис. 23.1. Технологический процесс разработки месторождений:
I - удаление вскрыши; II - бурение скважин; III - закладка зарядов в скважину; IV - погрузочно-
транспортные работы; 1 - скрепер; 2 - буровой станок; 3 - скважина; 4 - электропровод; 5 - передвижная
электростанция с контрольным рубильником; 6 - блиндаж для укрытия; 7 - развал горной породы после
взрыва; 8 - экскаватор; 9 - автомобиль-самосвал
Основными процессами при разработке месторождений являются добыча породы и транспортировка ее на
камнедробильные заводы. Извлечение полезного ископаемого производят слоями. В результате
разрабатываемый массив горных пород приобретает форму уступов. Каждый уступ (рис. 23.2) характеризуется
высотной отметкой горизонта расположения на нем транспортных путей.
Поверхности, ограничивающие уступ по высоте, называют нижней и верхней площадками. Наклонную
плоскость, ограничивающую уступ со стороны выработанного пространства, называют откосом уступа, а угол
наклона уступа к горизонтальной плоскости - углом откоса уступа. Линии пересечения уступа с нижней и
верхней площадками называют нижней и верхней бровками. Различают рабочие и нерабочие уступы. На
рабочих уступах производят выемку горных пород, поэтому нижнюю площадку этого уступа называют
рабочей. Здесь располагают выемочно-погрузочные машины и транспортные пути, необходимые для удаления
полезного ископаемого.
Рис. 23.2. Элементы уступа горной выработки:
1 - верхняя и нижняя площадки; 2 - откос уступа; 3 - бровка вскрыши; 4 - вскрыша; 5 - развал взрывной
породы; 6 - экскаватор; α - угол откоса уступа; β - угол откоса вскрыши; H
у
- высота полезной толщи
породы; h - высота уступа
Подготовленную для разработки часть уступа по длине называют фронтом работ уступа, поверхность
горных пород в пределах уступа или развала, являющуюся объектом выемки - забоем. Для планомерной
добычи породы и рационального использования строительных и транспортных машин месторождение
разрабатывают слоями. Толщина и возможное число слоев зависят от мощности залежи и пустой породы, от
параметров выемочно-погрузочного оборудования. Выемку слоев ведут последовательно сверху вниз
независимо от направления напластования горных пород.
Залежи толщиной менее 2-3 м разрабатывают одним уступом. Наклоненные и крутопадающие залежи
горизонтальной мощностью 20-40 м разрабатывают в несколько уступов, причем нарезка нового уступа связана
с полной выемкой полезного ископаемого на вышележащем горизонте.
23.2. Особенности разработки скальных пород
В технологию разработки скальных пород включены следующие процессы: вскрышные; буровзрывные;
механическое рыхление горных пород; выемочно-транспортные с использованием одноковшовых
экскаваторов, скреперов, бульдозеров, погрузчиков; подготовка горной массы в забое на передвижных
камнедробильных установках крупного дробления для последующей отправки на камнедробильные заводы.
Вскрышные работы. Полезное ископаемое обычно закрыто слоем породы, непригодной для
промышленного использования. Эту породу считают пустой и называют вскрышной.
Главным показателем эффективности горных разработок является соотношение извлекаемых объемов
пустой породы и полезного ископаемого. Отношение объема пустой породы (в кубических метрах или тоннах)
к объему полезного ископаемого называют коэффициентом вскрыши:
,
п
в
ср
V
V
K
где (23.1)
V
в
- объем вскрышных работ;
V
п
- объем полезного ископаемого.
Вскрышные работы в месторождениях полезных ископаемых осуществляют открытым способом, используя
различные технологические схемы с применением добычных и погрузочно-разгрузочных машин:
одноковшовыми экскаваторами (при большой толще пустой породы) и одноковшовыми погрузчиками.
На вскрышных работах чаще применяются экскаваторы на гусеничном ходу. Пустую породу отвозят в
автомобилях-самосвалах на внутренние отвалы (выработанное пространство карьера) или на внешние.
Вскрышу разрабатывают горизонтальными слоями веерным продвижением фронта;
с применением буровзрывных работ, что зависит от прочности вскрышных работ;
с использованием бульдозеров и скреперов. Эту схему используют при небольшом объеме пустой
породы. Дальность транспортирования породы определяется вместимостью ковша скрепера; с перемещением
пустой породы в отвалы бульдозером с последующей ее погрузкой экскаватором или одноковшовым
погрузчиком для транспортирования на внутренние или внешние отвалы;
гидромеханизированным способом.
Буровзрывные работы в карьерах. Буровзрывные работы являются весьма трудоемким и дорогостоящим
процессом добычи полезного ископаемого. Затраты на их выполнение составляют 20-30 % себестоимости
щебня. Отличительная особенность ведения буровзрывных работ в карьерах обусловлена широким диапазоном
горных пород, гидротехнических условий разработки. Поэтому особую важность при эксплуатации
месторождений приобретает выбор рациональных и экономичных способов бурения и взрывания. Буровыми
работами называют комплекс работ по бурению скважин и шпуров, то есть выработок цилиндрической формы,
получаемых путем механического или физического воздействия на горные породы. По характеру разрушения
породы в шпурах или скважинах различают два способа бурения: механический и термический. Наибольшее
применение нашли способы механического бурения: ударный, вращательный и ударно-вращательный (рис.
23.3).
Рис. 23.3. Способы бурения: а - ударный; б - вращательный; в - ударно-вращательный; г - термический;
1 - резец; 2 - пневмоударник; 3 - штанга; 4 - электродвигатель; 5 - реактивная горелка; 6 - шарошка
При ударном бурении инструмент, заточенный в виде клина, наносит удар по забою шпура или скважины и
образует в ней соответствующей формы углубление - вруб. Буровой инструмент, будучи повернут после
каждого удара на некоторый угол, постепенно разрабатывает все сечения шпура или скважины.
При вращательном бурении разрушение породы происходит за счет движения бурового инструмента,
имеющего форму резца, по винтовой линии. При этом лезвие бура скалывает или срезает с поверхности забоя
тонкий слой породы.
Агрегат ударно-вращательного типа состоит из станка и погрузочного пневмоударника. Станки для бурения
(табл. 23.1) служат для вращения бурового стана, для подачи его к забою скважин с определенным осевым
давлением и подачи сжатого воздуха к пневмоударнику, находящемуся в скважине.
Т а б л и ц а 2 3 . 1
Станки для бурения скважин
Показатели
Ударно-вращательные Вращательные
БМК СБМК БМК-115 Урал-64 БТС-2 БСШ-24 БСВ-3
Глубина бурения, м 35 35 50 19 30 24 21
Угол бурения к горизонту, град. 0-90 0-120 90-60 90-60 0-90 60-90 90
Диаметр колонки долота, мм 105 105 110 155 150 190 214
Расход воздуха, м
3
/мин 4,2 4,2 4,2 14,4 9,0 18,0 11,2
Установленная мощность, кВт 2,8 13,8 10,0 180,0 74,0 170,0 166,0
Масса станка, т 0,336 3,2 4,5 29,0 19,7 41,0 30,0
Габаритные размеры, м:
длина
ширина
высота с подъемной мачтой
0,6
0,4
2,7
3,10
1,85
2,30
4,0
2,2
5,3
7,98
4,07
23,9
-
-
-
7,65
4,29
41,0
5,55
3,18
30,0
При термическом бурении (рис. 23.3) под воздействием горячих газов (2200-3500°С), направленных на
забой скважин, порода разрушается и выносится на поверхность в виде мельчайших частиц. Для бурения
применяют горелку в виде реактивного сопла, опускаемую в скважину. Горячей смесью служат керосин и
кислород. Горелку охлаждают водой, которая под действием высоких температур переходит в пар и выносит на
поверхность разрушенную породу. Диаметр пробуриваемых скважин 120-500 мм, глубина бурения 8-20 м.
Термическое бурение обеспечивает высокие скорости 6,5 м/ч в весьма крепких горных породах при
выполнении больших объемов по добыче камня.
Метод шпуровых зарядов используют при небольшом объеме взрывных работ и в тех местах, где
неприемлемы другие методы. Для бурения шпуров применяют перфораторы (табл. 23.2).
Таблица 23.2
Техническая характеристика перфораторов
Показатели Модель перфораторов
ПР-30л ПР-18л ПР-10 ПР-13 ПР-30 ПР-24 ПР-35 ПА-23
Число ударов в минуту 1700 2500 3750 2800 1550 2700 1690 1865
Диаметр поршня, мм 70 85 62 60 75 85 72 68
Ход поршня, мм 68 35 25 35 74 43 55 50
Длина, мм 3,0 2,5 1,9 1,8 2,5 3,5 2,65 2,35
Расход воздуха, м
3
/мин 650 610 470 500 520 610 638 620
Масса перфоратора, кг 31 18 11 13 30 26 28 23
Производительность перфоратора зависит от квалификации обслуживающего персонала и исправности
оборудования, группы породы, формы головки на буре и качества стали, типа бурильного молота, начального
диаметра шпура и давления сжатого воздуха.
Взрывные работы. После готовности шпуров или скважин производят их заряжение взрывчатым
веществом (ВВ) и последующее взрывание. Заряжение - процесс размещения заряда ВВ в зарядной камере или
на поверхности разрушаемого объекта. Метод камерных зарядов используют при высоте уступа не менее 12-15
м, угле откоса не менее 50 градусов.
Зарядная камера может быть выполнена в виде шпура, скважин, котлового шпура, рукава и шурфа.
Достоинством метода камерных зарядов являются высокая производительность труда на взрывных работах и
сокращение числа взрывов. К недостаткам следует отнести трудоемкость подготовительных работ,
возникновение сейсмических колебаний, трудность ликвидации отказов.
В карьерах чаще всего для взрывных работ используют следующие ВВ: аммониты, порох, аммиачную
селитру, оксиликтвиты и др. (см. разд. 7.3).
Способы взрывания (детонирующим шнуром, огневой и электрический и электроогневой) описаны в разд.
7.3.
Выемка и погрузка горной породы. После взрыва из развала погрузка рыхлой породы производится
экскаватором на автомобили-самосвалы, самоходные тележки, железнодорожный подвижной состав или через
бункеры на транспортеры.
Размеры развала (рис. 23.4) - поперечная форма, ширина В и высота Н
р
зависят от свойств породы в массиве,
массы зарядов ВВ, расположения их относительно откоса уступа и в значительной степени от схемы
коммуникации скважинных зарядов.
Рис. 23.4. Схема и параметры развала породы, разрыхленной взрывом:
Н
у
- высота уступа; H
р
- высота развала; α - угол уступа; А - ширина взрываемой части уступа; В -
полная ширина развала взорванной породы; С - ширина развала разрыхленной взрывом породы
При выборе экскаватора с прямой лопатой (рис. 23.5) максимальную ширину заходки выбирают равной: для
рыхления мягких пород - 1,5 радиуса черпания экскаватора на уровне стоянки; для скальных пород,
разрыхленных взрывом, при железнодорожном транспорте - 1,7 радиуса черпания, при автомобильном 1,5-1,7.
Для бесперебойной работы экскаватора необходимо иметь запас разрыхленной горной породы не менее чем на
10 сут работы.
В карьерах при разработке горных пород целесообразно применение скреперов для выполнения основных и
вспомогательных технологических процессов. Колесные скреперы следует применять на вскрышных и
рекультивационных работах, на снятие, транспортирование и складирование почвенного слоя.
Расстояние поставки породы к транспортным устройствам или в бункеры перерабатывающих установок
должно быть оптимальным. Оптимальная дальность транспортирования горной массы скреперами приведена в
табл. 23.3.
В карьерах применение бульдозеров целесообразно при перемещении породы на расстояние до 100 м. В
автомобили-самосвалы горную массу загружают бульдозером через специальный помост, а при большой
разности отметок - через лоток.
Рис. 23.5. Схема выемки и погрузки взорванных пород в автомобили-самосвалы экскаватором с прямой
лопатой:
1 - ось передвижения экскаватора; 2 - ось движения автомобилей-самосвалов; RП - радиус погрузки
экскаватора; I-III - номера экскаваторных заходок
Т а б л и ц а 2 3 . 3
Скреперы Вместимость ковша, м
3
Наибольшая эффективность дальности транспортирования, м
Прицепные
3 300
6-7 400
8-10 600
Самоходные
8-10 1500
15 2500
Для гидромеханического способа разработки обводненных и подводных песчано-гравийных месторождений
применяют гидромониторы и землесосные снаряды. Гидромеханический способ разработки песчаных пород
имеет ряд ограничений и может быть эффективным при наличии экономичного источника энергии и воды,
естественного уклона местности, обеспечивающего перемещение гидросмеси самотеком по лоткам или
каналам.
23.3. Особенности разработки обломочных пород
Залежи обломочных горных пород, состоящие из смеси песка более 50 %, гравия и валунов, называют
песчано-гравийными месторождениями. При содержании песка в смеси менее 50 % месторождения называют
гравийно-песчаными.
Песок и гравий для дорожного строительства должны соответствовать требованиям, устанавливаемым
государственными стандартами, регламентирующими: размер фракций готовой продукции, содержание слабых
включений, глинистых и пылеватых частиц, морозостойкость и форму зерен.
Гравийный материал получают сортировкой природных гравийно-песчаных смесей. Для дорожного
строительства применяют гравий размерами зерен 5-10, 10-20, 20-40, 40-70 мм. Содержание слабых
разновидностей пород не должно превышать 10 % по массе. Количество глинистых, илистых и пылеватых
частиц не должно превышать 1 %. Гравий не должен содержать больше 15 % зерен пластинчатой или
игольчатой формы.
Технология разработки песчано-гравийных месторождений зависит от наличия в них крупнообломочного
материала и прослоек различных пород. На песчано-гравийных карьерах чаще всего применяют продольные,
поперечные и реже кольцевые схемы разработки. Наиболее широко применяются для разработки песчано-
гравийных месторождений экскаваторы, погрузчики и бульдозеры. На больших карьерах эффективно
используют гидромеханизацию разработок.
Добыча горных пород с использованием гидромониторов применяется при разработке необводненных
карьеров и наличии соответствующего источника воды и электроэнергии.
При гидромониторной добыче большое значение имеет интенсивность разлива (объем воды, расходуемой на
1 м
3
породы), которая зависит от характера добываемых пород, высоты забоя, угла направления струи.
Характер добываемых пород, их зерновой состав, наличие глинистых частиц влияет на величину размыва.
Увеличение содержания глинистых примесей снижает потребное количество воды на размыв. Максимальное
допустимое расстояние от гидромонитора до забоя зависит от насадки монитора.
При увеличении этого расстояния интенсивность смыва уменьшается. При увеличении расстояния
гидромонитора от забоя с 5 до 30 м сила удара струи снижается в 1,5-2 раза.
Для нормальной работы гидромониторов необходимо своевременно производить их перестановку, не
допуская удаления насадки от забоя на предельное расстояние для данных условий. Переставлять
гидромониторы следует при связных грунтах примерно через 6 м, при несвязных через 12 м каждый раз на
одинаковое расстояние. Кроме работающих гидромониторов рекомендуется иметь резервные, которые
работают в период перестановки оборудования и перемещения рабочих на новую захватку. В карьерах
дорожно-строительных материалов можно ограничиться одним резервным гидромонитором. Для повышения
производительности устраивают двойную подводящую линию к каждому гидромонитору. Основная
магистраль, подводящая воду, соединяется с монитором гибким шлангом. Это приспособление позволяет
передвигать гидромониторы почти без перерыва в работе. Транспортирование смеси на перерабатывающие
предприятия осуществляют автомобильным или конвейерным транспортом.
На отдельных стационарных карьерах для более полного использования дорожно-строительного
оборудования, освобождающегося в зимнее время, заготавливают каменные материалы зимой. Разработка
песчано-гравийных месторождений в зимнее время вызывает ряд сложностей, из которых наиболее серьезное -
промерзание породы. Наиболее простой способ борьбы со смерзанием породы - создание на площади,
подлежащей разработке, искусственного снегового покрова толщиной 1-1,5 м. Используются также вспашка
поверхности на глубину 30-50 см и укрытия месторождения теплоизоляционными материалами (солома, мох,
опилки и др.).
При круглогодичной разработке песчано-гравийного месторождения с разным содержанием глинистых
частиц и каменных материалов целесообразна разработка отдельных частей месторождения. В зимнее время
следует разрабатывать наиболее богатую часть, содержащую меньше глинистых частиц.
При разработке обводненных песчано-гравийных месторождений без предварительного осушения
выполняют только выемку и складирование полезного ископаемого в штабель для обезвоживания и доведения
его до естественной влажности.
23.4. Переработка каменных материалов в притрассовых карьерах на передвижных дробильно-
сортировочных установках
В притрассовых карьерах для дробления и сортировки каменных материалов широкое применение находят
передвижные дробильно-сортировочные установки (ПДСУ). Установки включают один или нескольких
агрегатов и в зависимости от назначения производят одно- или многостадийное дробление, мойку и сортировку
щебня или гравия по фракциям.
Несмотря на относительно высокую стоимость по сравнению со стационарными агрегатами, при небольших
объемах производства применение ПДСУ экономически более выгодно, так как они позволяют сократить сроки
монтажа и пуска установок за счет сокращения объемов строительно-монтажных и пусконаладочных работ.
Практика показывает, что при производительности до 50 тыс. м
3
готовой продукции в год и при размере
наибольшего куска породы до 340 мм дробление и сортировку каменных материалов целесообразно
производить в ПДСУ-35 (табл. 23.4), состоящей из двух агрегатов: агрегата среднего дробления СМД-186 с
приемным бункером, пластинчатым питателем и щековой дробилкой СМД-109; агрегата мелкого дробления с
конусной дробилкой СМД-119, работающей в замкнутом цикле, и виброгрохотом СМ-742 (рис. 23.6).
Установка обычно выпускает две фракции щебня (5-20 и 20-40 мм) и отсевы дробления (0-5 мм). Для
транспортирования готовой продукции на склад установку снабжают тремя ленточными транспортерами.
При производительности готовой продукции до 200 тыс. м
3
в год и при размере наибольшего куска породы
до 500 мм дробление и сортировку каменных материалов целесообразно производить с помощью
многоагрегатной установки ПДСУ-85 (см. табл. 23.4), состоящей из нескольких отдельных дробильных,
сортировочных и вспомогательных агрегатов, выполняющих отдельные операции (рис. 23.7).
В состав установки входят, загрузочный агрегат ТК-18 с приемным бункером и пластинчатым питанием,
агрегат крупного дробления СМД-133А с щековой дробилкой СМД-110; агрегат среднего дробления СМД-131
с щековой дробилкой СМД-108; агрегат мелкого дробления СМД-134 с конусной дробилкой СМД-120; агрегат
сортировки СМД-174 с виброгрохотом СМД-148; передвижной ленточный транспортер СМД-151 с лентой
шириной 600 мм; передвижной ленточный транспортер СМД-152 с лентой шириной 800 мм.
Т а б л и ц а 2 3 . 4
Техническая характеристика передвижных дробильно-сортировочных установок
Показатели
ПДСУ-85 с агрегатом ПДСУ-35 с агрегатом
крупного
дробления (СМД-
133А)
среднего дробления
(СМД-131А)
среднего
дробления
(СМД-186)
мелкого
дробления и
сортировки (СМД-
187)
Производительность при
номинальной ширине
выходной щели, м
3
/ч, не
85 44 35 35
менее
Ширина выходной щели, мм 130
х)
40
хх)
40-90 12-35
Наибольший размер
загружаемого куска, мм, не
более
500 210 340 90
Мощность двигателя, кВт, не
более
75 90 55 50
Предел прочности дробимого
материала , МПа (кгс/см
2
)
300
(3000)
300
(3000)
300
(3000)
300
(3000)
Габаритные размеры, мм:
длина
ширина
высота
11000
3500
4500
8600
3200
3300
11000
3700
4600
12000
4000
4500
Масса агрегата, т 30,0 25,5 23,0 14,0
Оборудование, входящее в
состав агрегатов
Дробилка щековая
СМД-110А, агрегат
загрузочный ТК-16
Дробилка щековая
СМД-108А (2), агрегат
сортировочный СМД-
174
Дробилка
щековая
СМД-109А
Дробилка
конусная КСД-
600, СМ-561А,
грохот ГСС-32
Рама с ходовыми тележками и системой тормозов, электрооборудование с
пультом для дистанционного управления
П р и м е ч а н и я :
х)
рекомендуемая;
хх)
номинальная.
Рис. 23.6. Технологическая схема переработки каменных материалов на ПДСУ-35
Рис. 23.7. Технологическая схема переработки каменных материалов на ПДСУ-85
ГЛАВА 24. Камнедробильные заводы
24.1. Основные процессы работы камнедробильных заводов
Основные каменные дорожно-строительные материалы получают путем переработки горных пород на
камнедробильных заводах (КДЗ). Переработка состоит из дробления, сортировки, промывки и обогащения
щебня, гравия, песка.
Дробление и измельчение - уменьшение размеров кусков (зерен) горной массы посредством механического
разрушения. Принято считать, что при дроблении получают продукты преимущественно крупные, а при
измельчении менее 0,5 мм. Для измельчения используют мельницы (шаровые, стержневые), а для дробления -
дробилки (щековые, конусные, валковые, молотковые).
Сортировка (грохочение) - разделение продуктов переработки по крупности на грохотах.
Промывку щебня и гравия производят с целью удаления комовой глины, пылеватых и глинистых частиц.
Промывку производят на грохотах или в машинах - мойках.
Классификацию и обогащение песков используют для доведения зернового состава до требований
Государственных стандартов, выполняя эти операции в гидроклассификаторах и гидроциклонах.
Обогащение щебня и гравия по прочности производят в отсадочных машинах, механических
классификаторах, установках для обогащения в тяжелых средах. Обогащение щебня по форме зерен
предназначено для получения щебня кубовидной формы. Эту операцию производят избирательно сортировкой
на щелевидных ситах, грануляцией щебня в роторных дробилках ударного действия и в барабанах-
грануляторах.
Обезвоживание каменных материалов производится для снижения влажности материала до заданного
значения, определяемого местом операции обезвоживания в технологическом процессе. Песок обезвоживают в
спиральных классификаторах, а щебень и гравий на виброгрохотах.
Производство щебня заключается в последовательном выполнении приведенных операций, составляющих
технологический процесс получения каменных материалов.
Выпуск ассортимента готовой продукции зависит от включения в технологическую схему определенного
количества операций сортировки и классификации, дробления, промывки и обогащения. Для выбора
технологической схемы переработки полезного ископаемого необходимо иметь следующие данные:
характеристику исходной горной породы; прочностной и зерновой состав; ассортимент готовой продукции;
климатические условия района строительства.
Выбор способов дробления. Способ дробления горной породы зависит от физико-механических свойств
дробимого материала и крупности его кусков. Способность горных пород противостоять разрушению зависит
от прочности, наличия трещин, способов воздействия на них разрушающих усилий. Наибольшее сопротивление
горные породы оказывают раздавливанию, меньшее - изгибу и особенно растяжению.
В настоящее время применяют дробилки, работающие главным образом по принципу раздавливания и удара
при добавочных истирающих и изгибающих воздействиях на дробимый материал.
Технологические схемы камнедробильных заводов (КДЗ) многообразны и зависят в первую очередь от
прочности камня и загрязнения вредными примесями. При выборе технологической схемы производства на
КДЗ учитывают тип перерабатываемой горной породы (рис. 24.1):
I - однородные магматические горные породы (граниты, диориты, сиениты и др.) с пределом прочности при
сжатии 600 МПа и более, метаморфические (осадочные) породы с прочностью 60-250 МПа;
II - прочные однородные осадочные породы с пределом прочности при сжатии 60-200 МПа;
III - неоднородные малоабразивные породы с прочностью 10-150 МПа с содержанием трудно-промываемых
включений.
Степень дробления и измельчения. Количественной характеристикой процесса дробления служит степень
дробления, показывающая, во сколько раз уменьшились куски материала при дроблении или измельчении. Со
степенью дробления связаны расходы энергии и производительность дробилок. Степень дробления i
определяется по формуле
,
max
max
d
D
i
где (24.1)
max
D
- наибольший диаметр куска до дробления;
max
d
- наибольший диаметр куска после дробления.
Для конкретных дробилок в технических паспортах приводится график выходов сортов щебня в
зависимости от ширины выходной щели дробилки для условно принятой плотности горной породы. Например,
для получения размера щебня 20 мм при куске, подаваемом в дробилку размером 800 мм, i = 800/20 = 40. Это
значит, что кусок надо раздробить на 40 частей.
Получение таких высоких степеней дробления в одной дробилке практически невозможно, поскольку
каждая дробилка работает только при ограниченной степени дробления. Рационально дробить материал от
большего размера до требуемого в нескольких последовательно расположенных дробилках (рис. 24.2).
Рис. 24.1. Технологическая схема дробления, сортировки, промывки:
I - при переработке особо прочных чистых пород; II - при переработке осадочных пород; III -
неоднородные малогабаритные породы; знак + означает размер зерен крупнее указанного
Рис. 24.2. Схемы дробления: I - одностадийная; II - двухстадийная; III - трехстадийная; 1 - грохот; 2 -
конусная дробилка; 3 - щековая дробилка; 4 - валковая дробилка
Степень дробления, получаемую в каждой стадии, называют частной, во всех стадиях - обшей степенью
дробления.
В материалах, поступающих на дробление, всегда имеются куски мельче того размера, до которого идет
дробление в данной стадии. Такие куски выделяют из исходного материала исходя из принципа «не дроби
ничего лишнего». Дробилки могут работать в открытом или замкнутом циклах. При открытом цикле материал
проходит через дробилку один раз и в конечном продукте всегда присутствует некоторое количество кусков
избыточного размера. При замкнутом цикле материал неоднократно проходит через дробилку. Раздробленный
материал подается на грохот, выделяющий из него куски избыточного размера, которые возвращаются для
повторного дробления в ту же или вторичную дробилку.
Качественные и количественные схемы дробления. Для лучшего представления о технологическом
процессе работы КДЗ составляется количественно-качественная схема дробления (рис. 24.3).
Количественная схема показывает, как каменный материал, доставляемый на КДЗ общим потоком, делится
на частные потоки - фракции. По количественной схеме можно определить выход тех или иных фракций в
процентах от общего потока. Качественная схема содержит сведения о размерах фракций, качестве материала и
режиме переработки на отдельных участках процесса. Схема цепи аппаратов показывает перемещение
материала в процессе переработки и сведения об аппаратах, выполняющих отдельные операции. В практике
наибольшее применение получило двухстадийное (двухступенчатое), затем одностадийное и реже трех-,
четырехстадийное дробление. При выборе такой схемы учитывают тип перерабатываемой горной породы (I, II