Procedee si Utilaje pentru extragerea si ncrcarea materiilor prime

Lucrri de extragere a mateiilor prime lucrri miniere. 2 tipuri:

1. Lucrri la suprafaa solului exploatare la zi;

2. Lucrri n adncime (galerii si puuri) lucrri subterane

Daca raportul se prefer exploatarea la zi

Daca se va face un studiu tehnico economic 1sterile roci

utile roci

VV

1sterile roci

utile roci

VV

Avantajele explotatrii la zi:

- Securitatea si igiena muncii mai mari

- Productivitatea muncii ridicat

- Cost redus

- Mecanizare usoar a operaiilor

Perimetrul unei expoatri la zi = CARIER

Fazele principale la expoatarea din carier:

-Pregtirea suprafeei zcmntului, prin nlturarea obstacolelor naturale si artificiale

- Construcia drumurilor de acces si a cldirilor anex;

- Alimentarea cu energie electric, aer comprimat, ap, gaz

- Dezvelirea zcmntului prin ndeprtarea stratului de roci sterile;

- Extragerea rocii utile = ABATAJUL

- ncrcarea si deplasarea rocii utile;

- Formarea haldelor si depozitelor de materii prime.

Elementele carierei:

-Suprafaa zacmntului de la exploatarea la zi = Cmpul carierei.

Se formeaz din trepte orizontale de nline H (figura 1.1)

Treapta exploatat prin mijloace proprii de abataj = Treapt de lucru ce are o cot a cii de transport

Exploatarea se face de sus n jos.

nlimea treptei de lucru depinde de natura rocii si procedeul de abataj

Economic nlimi ct mai mari, dar exist o limit superioar.

Unghiul de taluz, , depinde de natura rocilor. Vezi Tabelul 1.

Lungimea frontului de abataj depinde de natura si modul de prezentare al zacmntului dar si de producia cerut.

Frontul de lucru se mparte n mai multe sectoare.

Tip Categoria rocilor

Duritate Mohs

Rezistena la rupere

[MPa]

Unghiul de taluz, []

Exemple

I Foarte moi 1 2 10 35 45 Argile umede, argile nisipoare, loess, grafit, talc, creta, bauxita,

II Moi 2 3 10 70 40 50 Argile uscate, gips, crbuni, marne, isturi argiloase, dolomite moi, calcare si gresii moi

III Semi-tari 3 5 70 150 60 75 Calcare, gresii, dolomite, serpentine, marmore

IV Tari 5 6 150 250 70 80 Granite, marmore si calcare dure

V Foarte tari 6 250 90 Cuarite, bazalte, gneiss

Tabelul 1. Tipuri de roci si caracteristicile lor

Abatajul (extragerea rocii utile) Procedeele de abataj in cont de proprietile petrografice si caracteristicile geologice ale zcmintelor. (tabelul 1)

Abatajul: - mecanic; - manual.

cu explozibili; fr explozibili; cu jet de ap hidromecanizarea

Extragerea mecanic fr explozibili numai pt roci dezagregate sau foarte moi: argile, marne, cret etc. Se folosesc direct excavatoarele.

Abatajul cu explozibili se face pentru celelalte roci.

Explozia = reacie chimic foarte rapid a unei substane (explozibil) cu formarea unui volum extrem de mare de gaze. Acestea dizloc si frmieaz rocile.

n funcie de viteza de detonaie:

- expozibili leni sau deflagrani (vitez de detonaie = 300 400 m/s) :

pulberea neagr

- explozibili brizani (vitez de detonaie supersonic = 6100 6500 m/s) :

Dinamite, Trotil, Astralita, TNT, Azotat de amoniu + motorin, Fulminat de mercur, Termit

Explozibili sunt introdui n guri de min sau camere de minare

Iniierea reaciei se face cu amorse pirotehnice (capse) sau amorse electrice.

Amorsa pirotehnic (fig. 1.2) . Are sensibilitate mare, pericol la manipulare

Amorsa electric (fig.1.3) aprinderea ncrcrurii se face printr-o scnteie produs electric.

Amorsele electrice pot fi instantenee sau cu ntrziere (cnd se creaz un decalaj)

Pentru aprinderea amorselor electrice - explozor.

Conductorii care leag explozorii de amorsele electrice reeaua de mpucare (care trebuie s aib rezisten mic).

Amorsele pirotehnice se aprind cu fitil, ce arde cu o vitez de circa 110 130 m/s.

Operaiile de mpucare mpucare operaia de explodare a ncrcturilor explozive.

La dizlocarea prin mpucare trebuie s se asigure ruperea complet a rocii n zona aleas si roca rupt s aib o anumit granulaie, ce permite operaiile ulterioare de ncrcare, transport si concasare.

Un grad bun de sfrimare se realizeaz prin alegerea unei anticipante a corespunzatoare (distana n linie dreapt de la gaura de min si suprafata liber a masivului) si printr-o repartizare uniform a ncrcturilor de exploziv.

Procedee de abataj cu exploziv 1. mpucarea cu guri de min obinuite

2. mpucarea cu guri de min cu diametru mare

3. mpucare cu camere de minare

mpucarea cu guri de min obinuite

Diametru 80 mm; lungime 10 m

Fig. 1.4

- cu gaur normal

- cu gaur cu cuptor

Eficacitatea exploziei este determinat de:

- Mrimea i calitatea expozibilului

- Diametrul i lungimea gurilor de min

- Distanele ntre gaurile de min i marginea frontului de abataj, ntre gaurile de min pe rnd

Fig. 1.5

mpucarea cu guri de min cu diametru mare

Diametru 100 300 mm, lumgime : 100 m

Gurile de min pot fi

- Verticale

- nclinate

Fig. 1.6

Pentru o mrunire bun a rocii se practic aprinderea succesiv cu ntrzieri de cte 20 30 ms a ncrcturilor de explozibil. (Fig. 1.7)

n fig. 1.8 se arat proporia de buci agabaritice funcie de timpul de ntrziere i de anticipant. (minim la 50 ms)

mpucare cu camere de minare

Se execut camere de minare prin lucrri miniere unde se plaseaz explozibilul

Dezavantaj:

- Lucrri miniere dificile i costisitoare

- Probleme majore de protectia muncii (pericol de explozie)

- Procent ridicat de agabaritice. Acest lucru determin o sfrmare secundar costisitoare (fig.1.11)

n zonele unde condiiile climaterice o permit, se poate realiza explotarea carierelor de calcar prin procedeul prin plnie i galerii - Fig. 1.10

Perforarea gurilor de min

Se realizeaz, mecanic, cu ciocane pneumatice, cu perforatoare i cu sondeze.

Perforarea mecanic se realizeaz cu utilaje acionate cu aer comprimat sau hidraulic.

Procedee : - prin rotaie; - prin percuie

Procedeele prin rotaie pentru roci foarte moi i moi

Procedeele prin percuie pentru celelalte roci.

Mainile pentru perforare sunt fixate pe roi sau pe enile.(Fig. 1.13)

Maini pentru extragerea i ncrcarea materialului extras - Excavatoarele cu o cup

- Autoncrctoarele cu o cup

- Excavatoarele cu mai multe cupe

- Screperele

Excavatoarele cu o cup

-Sunt cele mai rspndite utilaje pentru excavare i ncrcare

- Sunt pe roi i pe enile

- In general cuprind urmtoarele pri

asiul cu dispozitivul de deplasare

Cabina pe platforma turnant cu mecanismele de comand i propulsie

Echipamentul de lucru: cup rigid, graifr, cup cu lan etc.

Excavatoare cu o cupa: a) pe senile; b) pe roi

Procesul de funcionare are 4 etape:

1. nfigerea cupei n material i umplerea sa

2. Deplasarea cupei, prin ridicarea sa

3. Rotirea bratului pn la locul de golire

4. Golirea cupei n punctul de descrcare

Variante:

Draglina - fig. 1.16

Poate aciona i pe pante negative, la distane relativ mari

Capacitatea cupei:

4 100 m3

Graifrul fig. 1.17

Se folosete mai ales n depozitele de materii prime: argil, calcar, crbune, bauxit, alte materiale granulare

Se utilizeaz Excavatorul universal, cu diferite echipamente de lucru (draglin, graifr, cup fix, sonet, macara, nivelator, electromagnet)

Acionarea excavatoarelor se face cu motoare cu ardere intern, cel mai des Diesel, sau motoare electrice.

Autoncrctoarele cu o cup

Sunt utilaje foarte rspndite n ultimul timp. (fig. 1.19)

Avantajul principal: sunt mici, cu pre redus.

Excavatoarele cu mai multe cupe

Au o aciune continu (fa de cele cu o cup care au o acine intermitent)

Toate operaiile se execut simultan:

- sparea i umplerea cupelor

- transportul la locul de descrcare

- descrcarea i revenirea cupelor n poziia iniial

- deplasarea excavatorului

2 principii constructive:

1. cupele tietoare sunt legate de lan fr sfrit excavator cu lan, sau excavator cu elind fig. 1.20

2. cupele tietoare sunt plasate pe periferia unui disc rotativ - excavator cu roat cu cupe fig. 1.21

Excavatoarele cu lan

Capacitatea E a excavatorului, n m3

n numrul de cupe pe minut

Cu coeficientul de utilizare n timp al excavatorului

Ce coeficientul de excavare al terenului

Sunt folosite pentru roci din categoria 1 i 2.

Pot realiza excavarea superioar (cu treapta pn la 30 m) i inferioar (cu treapta pn la 40 m).

Se folosesc pentru operaiile de dezvelire i extragere

Capacitatea cupei: 0,3 1 m3

eu CCnE

Excavatoarele cu roat cu cupe

Cupele sunt fixate rigid pe o roat

Funcionare asemntoare cu excavatoarele cu lan, dar operaia de excavare este separat de operaia de transport. Rezult uzur mai mic i consum specific mai mic.

Relaia de calcul a capacitii este aceeai:

eu CCnE

Cu preciarea ca n = i.N, unde i este numrul de cupe de pe roat, iar N turaia roii.

Capacitatea unei cupe : 0,1 2 m3.

Screperele Maini pentru sparea i transportul rocilor. Sunt 2 tipuri: 1. semistaionare, (cu cablu) 2. mobile pe roi, remorcate

Screpere cu cablu

Fig. 1.22

- pt transport din A in B

- varianta fig. 1.23

Viteza util: 1 1,5 m/s, in gol: 2 3 m/s

Distana de transport: 100 400 m

Capacitatea cupei: 0,2 6 m3

Pentru terenuri moi, varianta din fig. 1.24.

Are cupa mare, 12 m3, (pentru calcar), realizeaz i mrunirea

Avantaje:

- instalaie simpl, ntreinere uoar,

Dezavantaje:

- uzura cablurilor, degajare praf.

Screpere pe roi

Se folosesc pt dizlocarea rocii i ncrcarea rocii

Capacitatea cupei: max. 30 m3

Este antrenat de un tractor. Comanda este hidraulica

Se coboar lama tietoare i se dizloc o lime de strat de material

Productivitatea scade rapid cu creterea distanei de transport

Hidromecanizarea

Procesul de hidromecanizare utilizeaz energia cinetic a unui jet de ap sub presiune pentru executarea tuturor operaiilor principale de exploatare a rocii: dislocarea, deplasarea rocii i depozitarea ei.

Apa sub presiune, 4 30 bari intr ntr-un dispozitiv special, hidromonitor, de unde iese cu vitez mare: 20 90 m/s,

Sub aciunea jetului, roca este dislocat i formeaz cu apa, o suspensie numit pulp sau hidromas.

Transportul pulpei se poate face:

1. prin jgheaburi, gravitaional, ctre bazinele de decantare

2. pe conducte, cnd relieful nu permite deplasarea gravitaional. Se folosesc pompe dintr-o staie de pompare.

Hidromecanizarea este folosit i pentru ndeprtarea rocilor sterile care acoper zcmintele. n acest caz nu se depoziteaz hidromasa.

Hidromecanizarea este aplicabil pentru rocile foarte moi i moi (categoriile 1 i 2) cand exist o surs de ap disponibil

Avantaje:

- simplitate

- producie ridicat

- posibilitatea separrilor granulometrice ale materialului dizlocat

- transportul rocilor (prin transportul pulpei)

Eficacitatea procedeului depinde de natura rocii, debitul i presiunea apei.

Dezavantaje:

- consum specific de ap ridicat

4 6 m3 la presiunea 3 4 bari (pt roci categoria I)

12 16 m3 la presiuni 15 18 bari (pt roci categoria II)

Trebuie s se dispun de o surs important de ap.