Реферат: Открытые горные работы

Основные процессыоткрытых горных работ

1. Подготовкагорных пород к выемке

2. Погрузкагорной массы в транспортные средства

3. Транспортировкагорной массы

4. Отвалообразование

Основные элементыкарьера

Месторождение (или часть), разрабатываемая карьером, называетсякарьерным полем. Оно разделяется в процессе разработки на горизонтальные слои.Каждый вышележащий слой отрабатывается с опережением по отношению книжележащему. В результате этого слои приобретают ступенчатую (уступную) форму.Слой толщи горных пород, разрабатываемый самостоятельными средствами выемки итранспорта, называют уступом. Иногда уступ разделяют по высоте на подуступы,которые разрабатываются самостоятельными средствами выемки, но обслуживаютсяобщим для всего уступа транспортом.

Основными элементами уступа являются: верхняя и нижняя площадки,откос, угол откоса бровки уступа и забой уступа (рис. 27.1). Верхняягоризонтальная часть поверхности уступа называется верхней площадкой, а нижняя— нижней площадкой.

Площадки уступа ограничивают уступ по высоте. Откос уступа —наклонная (иногда вертикальная) плоскость, ограничивающая уступ отвыработанного пространства. Угол, образуемый откосом уступа и горизонтальнойплоскостью, называется углом откоса уступа. Линии пересечения откоса уступа сверхней и нижней площадками называются соответственно верхней и нижней бровкамиуступа.

Расстояние по вертикали между нижней и верхней площадками называютвысотой уступа. Она выбирается с учетом физических свойств разрабатываемыхпород и применяемого оборудования. Угол откоса уступа определяетсяустойчивостью горных пород и изменяется в широких пределах — от 40 до 80°.

Часть уступа по его длине, подготовленная для разработки,называется фронтом работ уступа. Суммарная протяженность фронта работ уступовсоставляет фронт работ карьера.

Площадки уступа, на которых располагают выемочное оборудование(буровое, добычное, транспортное), называют рабочими площадками (рис. 27.2). Вотличие от рабочих не рабочие площадки оставляются с целью повышенияустойчивости откосов карьера.

Поверхность уступа, являющаяся объектом горных работ иперемещающаяся в результате этих работ, называется забоем уступа. Им, какправило, является его торец. В отдельных случаях забоем уступа может быть егооткос или верхняя рабочая площадка.

В результате перемещения забоя производится отработка горных породв виде полос, называемых заходками.

Частьзаходки по ее длине, разрабатываемая самостоятельными средствами отбойки ипогрузки, называют блоком.

/>

Боковые поверхности,ограничивающие карьер, называют бортами карьера. Различают рабочий и нерабочийборта карьера. Рабочим называют борт, на котором ведутся горные работы, анерабочим — борт, на котором горные работы уже не производятся. Нижнюю, обычногоризонтальную, поверхность карьера называют дном карьера.

При решении вопроса овыборе способа разработки, а также определении целесообразной конечной глубиныкарьера производят технико-экономические расчеты, при которых используют такойпоказатель, как коэффициент вскрыши. Последний представляет отношениеколичества пустых (вскрышных) пород, удаляемых при открытой разработкеместорождений, к единице добытого полезного ископаемого. Используя этотпоказатель, а также учитывая стоимостные показатели добычи полезногоископаемого подземным и открытым способом, можно определить целесообразностьприменения открытого способа разработки.

Коэффициент крепости пошкале Протодьяконова

Категория Степень крепости Порода f I В высшей степени крепкие породы Наиболее крепкие, плотные и вязкие кварциты и базальты. Исключительные по крепости другие породы. 20 II Очень крепкие породы Очень крепкие гранитовые породы: кварцевый порфир, очень крепкий гранит, кремнистый сланец, менее крепкие, нежели указанные выше кварциты. Самые крепкие песчаники и известняки. 15 III Крепкие породы Гранит (плотный) и гранитовые породы. Очень крепкие песчаники и известняки. Кварцевые рудные жилы. Крепкий конгломерат. Очень крепкие железные руды. 10 IIІа То же Известняки (крепкие). Некрепкий гранит. Крепкие песчаники. Крепкий мрамор, доломит. Колчеданы. Обыкновенный песчаник. 8 IV Довольно крепкие породы Железные руды. Песчанистые сланцы. 6 IV То же Сланцевые песчаники 5 V Средние породы Крепкий глинистый сланец. Некрепкий глинистый сланец и известняк, мягкий конгломерат 4     Разнообразные сланцы(некрепкие). Плотный мергель 3 VI Довольно мягкие породы Мягкий сланец, очень мягкий известняк, мел, каменная соль, гипс. Мерзлый грунт: антрацит. Обыкновенный мергель. Разрушенный песчаник, сцементированная галька и хрящ, каменистый грунт 2 VIa То же Крепкий каменный уголь 1,5 VII Мягкие породы Глина (плотная). Мягкий каменный уголь, крепкий наносо-глинистый грунт 1

Протодьяконовпредполагал положить подобную классификацию в основу оценки труда рабочего придобыче угля и руд, нормирования труда. Он полагал, что при любом методеразрушения породы и способе её добычи, возможно оценить породу по усредненномукоэффициенту добываемости. Если один из двух типов пород более трудоемок приразрушении, например, энергией взрыва, то порода будет более крепкой при любомпроцессе её разрушения, например, зубком комбайна, кайлом, лезвием головки бурапри бурении и т.д.

При разработке подобнойшкалы М.М. Протодьяконов ввел понятие крепость горной породы. В отличиеот принятого понятия прочность материала, оцениваемой по одному из видовнапряженного её состояния, например, временном сопротивлении на сжатие, нарастяжение, на кручение и т.д., параметр крепость позволяет сравнивать горныепороды по трудоемкости разрушения, по добываемости. Он полагал, что с помощьюэтого параметра возможно оценить совокупность действующих при разрушении породыразличных по характеру напряжений, как это имеет место, например, приразрушении взрывом.М.М. Протодьяконов разработал шкалу коэффициента крепостипороды. Одним из методов определения этого коэффициента было предложеноиспытание образца породы на его прочность на сжатие в кг/см2, а значениекоэффициента определялось как одна сотая временного сопротивления на сжатие.

Этот метод достаточнохорошо коррелирует со шкалой крепости, предложенной М.М.Протодьяконовым дляпород различной крепости угольной формации, пород средней крепости, но малопригоден при определении этим методом коэффициента крепости очень крепкихпород. Шкала крепости ограничивается коэффициентом 20, т.е. породами свременным сопротивлении на сжатие 2000 кг/см2, а у сливного базальта, например,этот параметр равен 3000 кг/см2. Тем не менее, в Советском Союзе шкала крепостиМ.М. Протодьконова имела широкое применение при оценке трудоемкости разрушениягорной породы и используется до настоящего времени. Она удобна дляотносительной оценки крепости горной породы при ее разрушении при помощибуровзрывных работ.Метод относительной оценки горной породы по крепости, трудоемкостипри её разрушении имеет, как отмечалось многими, недостатки, за рубежом им непользуются, но без него не обходятся в технической литературе Советского Союзаи России.Коэффициент крепости пород по М.М.Протодьяконову в системе СИрассчитывается по формуле: fкр = 0.01σсж, гдеσсж — предел прочности на одноосное сжатие [МПа].

Бурение — процесс сооружения горной выработки цилиндрической формы — скважины, шпураили шахтного ствола — путём разрушения горных пород на забое, бурениеосуществляется, как правило, в земной коре, реже в искусственных материалах(бетоне, асфальте и др.). В ряде случаев процесс бурения включает креплениестенок скважин (как правило, глубоких) обсадными трубами с закачкой цементногораствора в кольцевой зазор между трубами и стенками скважин.

Скважина:горная выработка круглого сечения, пробуренная с поверхности земли или сподземной выработки без доступа человека к забою под любым углом к горизонту,диаметр которой много меньше ее глубины. Бурение скважин проводят с помощьюспециального бурового оборудования. По назначению скважины подразделяются на:разведочные, эксплуатационные, нагнетательные, вспомогательные, специальные,взрывные, опорные, параметрические, поисковые. Шпур: искусственноецилиндрическое углубление в твёрдой среде (горной породе) диаметром до 75 мм иглубиной до 5 м. Создаются и применяются для размещения зарядов при взрывныхработах, для установки анкерной крепи, нагнетания воды или цемента в окружающиймассив горных пород и т. п.

Классификация способовбурения. По характеру разрушения породы, применяемые способыбурения делятся на: механические — буровой инструмент непосредственновоздействует на горную породу, разрушая её, и немеханические — разрушениепроисходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия нанеё (термическое, взрывное и др.).

Механические способыбурения подразделяют на вращательные и ударные (а также вращательно-ударные иударно-вращательные). При вращательном бурении порода разрушается за счётвращения прижатого к забою инструмента. В зависимости от прочности породы привращательном бурении применяют буровой породоразрушающий инструмент режущеготипа; алмазный буровой инструмент; дробовые коронки, разрушающие породу припомощи дроби. Ударные способы бурения разделяются на: ударное бурение илиударно-поворотное (бурение перфораторами, в том числе погружными,ударно-канатное, штанговое и т.п., при которых поворот инструмента производитсяв момент между ударами инструмента по забою); ударно-вращательное (погружнымипневмо- и гидроударниками, а также бурение перфораторами с независимымвращением и т.п.), при котором удары наносятся по непрерывно вращающемусяинструменту; вращательно-ударное, при котором породоразрущающий буровойинструмент находится под большим осевым давлением в постоянном контакте спородой и разрушает её за счёт вращательного движения по забою и периодическинаносимых по нему ударов. Разрушение пород забоя скважины производится по всейего площади (бурение сплошным забоем) или по кольцевому пространству сизвлечением керна (колонковое бурение). Удаление продуктов разрушения бываетпериодическое с помощью желонки и непрерывное шнеками, витыми штангами илипутём подачи на забой газа, жидкости или раствора. Иногда бурение подразделяютпо типу бурового инструмента (шнековое, штанговое, алмазное, шарошечное ит.д.); по типу буровой машины (перфораторное, пневмоударное, турбинное и т.д.),по методу проведения скважин (наклонное, кустовое и т.д.). Технические средствабурения состоят в основном из буровых машин (буровых установок) ипородоразрушающего инструмента. Из немеханических способов получилораспространение для бурения взрывных скважин в кварцсодержащих породахтермическое бурение, ведутся работы по внедрению взрывного бурения.

Схема параметров БВР

/>

На большинстве карьерови в разнообразных условиях применяют скважинные заряды. К основным параметрамвзрывных скважин относятся глубина, диаметр и угол наклона (рис. 6.5).Глубинаскважины lc определяется высотой взрываемого уступа Ну, угломнаклона скважины к горизонту а и величиной перебура скважины ln нижеотметки подошвы уступа. Перебур необходим для качественного разрушения пород вподошве уступа. Забойка скважины должна быть плотной, а ее длина l3 —достаточной для предотвращения утечек продуктов взрыва, выброса породы иобразования сильной ударной воздушной волны. Для забойки используют буровуюмелочь, песок с размерами частиц до 50 мм.Различаютгоризонтальные, наклонные и вертикальные скважины. В основном в настоящее времяприменяют вертикальные скважины. Заряд ВВ в скважине может быть сплошным илирассредоточенным, а расположение скважин в пределах взрываемого блока —однорядным и многорядным.

Виды забоевэкскаваторов

Выемка ипогрузка горных пород — отделение от массива мягкой или предварительноразрыхленной крепкой породы с последующей погрузкой в средства транспорта илинепосредственно в отвал. В качестве основных средств механизации используютсяэкскаваторы, в этом случае выемка и погрузка сливаются в один процесс —выемочно-погрузочные работы.

Экскаватор— самоходная машина цикличного или непрерывного действия. Они могут бытьодноковшовые и многоковшовые. Экскаваторы цикличного действия (одноковшовые)последовательно выполняют операции копания и перемещения горной массы в ковше,поворачиваясь вокруг своей оси.

Многоковшовыеэкскаваторы непрерывного действия (цепные, роторные) производят выемку ипогрузку горной массы в результате перемещения ковшей по круговой траектории.Важнейшие типы одноковшовых экскаваторов — прямая и обратная механическаялопата и драглайн.

Рабочее местоэкскаватора называется забоем. Геометрические размеры и форма забоя различны и зависятот типа рабочего оборудования, экскаватора, его рабочих параметров, размеровземляного сооружения, видов транспорта и принятой схемы разработки грунта. По мереразработки грунта в забое экскаватор перемещается, оставляя разработанныеучастки, называемые проходками. Очень важное значение имеет правильный выбор забоя.Высота забоя также принимается не по максимальной высоте резания, а из условиянаполнения ковша за одно черпание. Высоту забоя можно принимать и с превышениемвысоты, необходимой для наполнения ковша. В этом случае при разработке сыпучихгрунтов черпание производят у подошвы забоя, подбирая осыпающийся грунт из верхнейчасти забоя. Если грунт не осыпается, то забой разрабатывается по частям —сначала верхняя часть (на глубину двух-трех стружек), а затем нижняя часть забояи т. д. Если в процессе экскавации происходит осыпание грунта (при разработкесыпучих и мелкорваных пород), высота забоя прямой лопаты может незначительнопревышать максимальную высоту резания. Такое превышение допускается и для плотныхгрунтов, но при условии принятия мер своевременного обрушения козырьков,образующихся в верхней части забоя. Таким образом, для получения высокойпроизводительности труда размеры забоя следует принимать по оптимальным рабочимпараметрам экскаватора с учетом всех условий производства работ на площадке.Оптимальные рабочие параметры обычно устанавливаются для каждого типаэкскаватора. Экскаваторы с прямой лопатой разрабатывают грунт выше уровнястоянки экскаватора. Небольшие модели этих экскаваторов могут разрабатывать грунти ниже уровня стоянки, но на незначительную глубину, что используется лишь для устройствасъездов в котлован.

/>

Рис 6.7.Одноковшовые экскаваторы:

а — прямаялопата; 6—обратная лопата; в—драглайн

/>

Рис. 6.8.Цепной (а) и роторный (б) экскаваторы

Умеханической лопаты ковш жестко скрепляется с рукоятью. У драглайна ковшподвешивается к стреле на стальном канате. Из экскаваторов с жесткой связьюнаиболее широко применяются экскаваторы карьерные гусеничные ЭКГ-4.6Б (5А),ЭКГ-8и, ЭКГ-12,5, ЭКГ-20, а также гидравлические (прямая и обратная лопаты)ЭГ-8, ЭГ-12 и ЭГ-20. Особенность гидравлических экскаваторов — использованиегидропривода рабочего оборудования, поворотной платформы и механизма хода.Гидропривод обеспечивает одновременную подвижность стрелы, рукояти и ковша,большее усилие копания. Экскаваторы вскрышные гусеничные (ЭВГ) типа ЭВГ-35/65,ЭВГ-15/40, ЭВГ-100/100 имеют стрелу и рукоять увеличенной дойны и предназначеныв основном для непосредственного перемещения породы в отвал. Передвижение всехэкскаваторов осуществляется за счет гусеничного хода. Из экскаваторов сканатной связью широкое применение имеют драглайны. Драглайны — шагающиеэкскаваторы типа ЭШ-10/60, ЭШ-15/90, ЭШ-100/100 — используются на карьерах дляперевалки пород вскрыши в выработанное пространство, из забоев, расположенныхкак ниже, так и выше горизонта установки экскаватора. Выпускаются шагающиедраглайны с ковшом вместимостью от 4 до 120 м3 и длиной стрелы до125м.Важнейшими типами многоковшовых экскаваторов являются цепные и роторные(рис. 6.8).

Цепныемногоковшовые экскаваторы имеют рабочий орган — ковшовую раму, которая служит длянаправления цепи с ковшами. Рама одним концом шарнирно закреплена на корпусе, адругой ее конец подвешен на укосине и полиспастах. Выемка породы в забоепроизводится ковшами, которые прижимаются к забою весом рамы.

Емкостьковшей изменяется от 250 до 4500 л. Производительность экскаваторов составляетот 800 до 10 000 м3/ч. Передвижение осуществляется за счет железнодорожного,гусеничного или шагающего хода.

Роторныеэкскаваторы типа ЭР-25, ЭР-100 и другие имеют рабочий орган в виде роторногоколеса диаметром от 2,5 до 18 м с ковшами, установленными на конце стрелы.Число ковшей на роторе изменяется от 6 до 12, а емкость ковшей от 300—800 до4000—8000 л.

Экскаваторыбывают небольшой (до 630 м3/ч), средней (630 —2500 м*ч), большойпроизводительности (2500—5000 м3/ч), сверхмощные — производительностью свыше5000 м3/ч. Один из мощных современных экскаваторов — ЭРГ-1600 40/10-31производительностью до 4500 м3/ч, или 100 тыс. м3/сут.

Технологическаяхарактеристика транспорта

Карьерныйтранспорт — это комплекс средств перемещения горной массы (вскрыши и полезногоископаемого) от забоев до пунктов разгрузки. Он является связывающим звеном вобщем технологическом процессе и одним из наиболее трудоемких и дорогих.

Затраты натранспортирование и связанные с ним вспомогательные работы составляют 45—50 %,а в отдельных случаях 65—70 % общих затрат на добычу полезного ископаемого.Существуют понятия грузооборот и грузопоток.

Грузооборотомназывается количество полезного ископаемого (в тоннах или в м3), перемещаемогов единицу времени. Под грузопотоком понимается поток грузов, характеризуемыйнаправлением относительно контуров карьера.

На открытыхгорных работах используются почти все известные виды и технические средстваперемещения грузов. Наибольшее распространение получил железнодорожный,автомобильный и конвейерный транспорт, а также комбинированный. В ограниченныхусловиях эффективно применение скиповых подъемников, канатно-подвесных дорог,гидравлического трубопроводного транспорта, конвейерных поездов, вертолетов и других:

Железнодорожныйтранспорт рекомендуется применять на карьерах сбольшим годовым грузооборотом (25 млн. т и более) при длине транспортирования 4км и более. Для железнодорожного транспорта необходимы большая протяженностьфронта работ на уступах (не менее 300—500 м), кривые большого радиуса (не менее100—120 м), небольшие подъемы и уклоны путей (до 20—30, реже 40—60 %). Прииспользовании новейших тяговых агрегатов и уклонах путей до 60 % глубинаприменения железнодорожного транспорта увеличивается до 300—350 м.Средствамижелезнодорожного транспорта являются рельсовые пути и подвижной состав.Рельсовые пути на карьерах бывают стационарными и временными, периодическиперемещаемыми вслед за продвижением фронта работ на уступах. Ширина колеи равна1524 мм. Стандартная длина шпалы 2700 мм, рельса 12,5 и 25 м.

Основнымтипом рельсов являются Р-50 и Р-65, а также Р-75. Скорость движения настационарных и временных путях составляет соответственно 30—40 и 15—20 км/ч. Технологическийподвижной состав состоит из локомотивов и вагонов (рис. 6.10). В качествелокомотивов применяются электровозы, тепловозы, тяговые агрегаты.

Контактныеэлектровозы Д-94, Д-100М, ЕЛ-1, 13Е-1 работают на постоянном токе напряжением1500—3000 В. Тепловозы исключают наличие контактной сети, обладают высоким КПД,равным 24—26 %. Тяговые агрегаты ОПЭ-1, ОПЭ-2 — это сочетание электровозауправления, секции автономного питания (дизельной секции) и нескольких моторныхдумпкаров. Устраняется потребность в контактной сети на передвижных путях.

Дляперевозки горной массы применяются думпкары ВС-60, ВС-105, ВС-180 —саморазгружающиеся вагоны с двухсторонней разгрузкой грузоподъемностью 60—105 и180 т.

/>

Рис. 6.10. Подвижнойсостав железнодорожного транспорта

 

Автомобильныйтранспорт применяется на карьерах малой и среднейпроизводственной мощности с грузооборотом до 15 млн. т в год. В последние годыобласть применяется значительно расширена (до 70 млн. т в год и более). Достоинства:гибкость, маневренность, независимость работы автосамосвалов,*радиусы поворота15—25 м, подъем и уклоны до 80—120 %. Недостатки: более высокие затраты натранспортирование 1 т горной массы по сравнению с железнодорожным транспортом,зависимость от погодных условий.

Подвижнойсостав карьерного автотранспорта представлен автосамосвалами и полуприцепами.Наибольшее применение при транспортировании вскрыши получили автосамосвалы типаБелАЗ грузоподъемностью 40,75,110 и 180 т (рис. 6.11). Для транспортированияугля применяются углевозы — самосвалы типа БелАЗ грузоподъемностью 40 и 105 т иполуприцепы углевозы БелАЗ грузоподъемностью 120 т с донной разгрузкой.

Эффективностьиспользования автотранспорта на карьерах в значительной степени зависит отсхемы подъезда автосамосвала к забою и установки его у экскаватора. Взависимости от способа вскрытия рабочих горизонтов, размеров рабочих площадок,условий работы экскаваторов и числа автосамосвалов, находящихсяодновременно в забое, применяют одиночную или спаренную установкуих под погрузку (рис. 6.12). Автосамосвалы следует устанавливать так, чтобыобеспечить минимальный угол поворота экскаватора при погрузке. Спареннаяустановка автосамосвалов обеспечивает более высокую производительностьэкскаваторов.

/>

Рис. 6.11.Автосамосвал БелАЗ-75211

Рациональноеотношение емкости кузова автосамосвала Va к емкости ковшаэкскаватора E должно находиться в пределах 4—10. Основными параметрами карьерныхавтосамосвалов являются грузоподъемность, мощность двигателя, емкость кузова,колесная формула, минимальный радиус поворота. Колесная формула (например, 4—2)показывает, что всего колес 4, из них 2 ведущих. Срок службы шин 25—40 тыс. км.Срок службы автосамосвала 5—6 лет, их пробег за это время составляет 220— 300тыс. км. При увеличении грузоподъемности автосамосвалов показатели их работыулучшаются.

Дляпередвижения автосамосвалов в карьер сооружаются стационарные и временныеавтодороги. Стационарные автодороги строятся в капитальных траншеях, наповерхности и соединительных транспортных бермах на длительный срок, имеютдорожное покрытие и двухполосное движение. Временные автодороги, сооружаемые науступах и отвалах, периодически перемещаются вслед за подвиганием фронта работи, как правило, не имеют дорожного покрытия. Ширина проезжей части двухполосныхдорог для автосамосвалов грузоподъемностью 75—120 т составляет 14—15 м.

Конвейерныйтранспорт применяется преимущественно дляперемещения мягких пород и угля, а также мелкораздробленных скальных пород.Достоинства: непрерывность и ритмичность перемещения грузов, использование напересеченной местности, возможность полной автоматизации. Наиболее эффективенконвейерный транспорт при грузообороте 20—30 млн. т в год на карьерах глубинойболее 150 м и расстоянии транспортирования 10—20 км. Наибольшее применениеполучили ленточные.конвейеры типа КЛШ-500, КЛШ-800, С-160 с шириной ленты от1000 до 3600 мм и скоростью движения от 2 до 6 м/с.Ленточный конвейер (рис.6.13). состоит из ленты /, роликовых опор 2, приводных барабанов 3>устройства для натяжения ленты 4У загрузочного устройства 5. Конвейерная лентаявляется одновременно и грузонесущим, и тяговым органом. На открытых горныхработах наибольшее применение получили резинотканевые многопрокладные ленты.Допустимый угол наклона конвейера зависит от физико-механических свойствтранспортируемых пород и составляет 20— 22, 16—18 и 13—15° соответственно дляразрыхленных, скальных пород и гравия. Размеры кусков не должны превышать 500мм. Длина става конвейера с одним приводом составляет 400 —1500 м.

/>

Рис. 6.13.Схема ленточного конвейера

Схемаотвалообразования

Технологическийпроцесс размещения пустых пород, удаляемых при разработке месторожденийоткрытым способом, называется отвалообразованием. Отвалообразование вскрышныхпород производится на специально отведенных для этих целей площадках,называемых отвалами. Отвалы в комплексе с техническими устройствами, средствамимеханизации составляют отвальное хозяйство карьеров.

Отвалыбывают внутренние и внешние. Внутренние отвалы располагаются в выработанномпространстве карьера, внешние — за его пределами. Внутренние отвалы возможныпри разработке месторождения с углом падения не более 12°. Для перемещенияпороды во внутренние отвалы применяют мощные драглайны с вместимостью ковша25—80 м3 и длиной стрелы до 100 м (ЭШ-25/100, ЭШ-80/100), механические лопаты свместимостью ковша 35 м3 и длиной стрелы до 65 м (ЭВГ-35/65, ЭВГ-100/70).

Внешнееотвалообразование применяется при разработке наклонных и крутонаклонныхместорождений. Для складирования пород при транспортировании их на внешниеотвалы используются механические лопаты, драглайны, отвальные плуги, абзетцерыи бульдозеры. При транспортировании пород железнодорожным транспортом наиболеераспространено отвалообразование экскаваторами ЭКГ-8и и ЭКГ-12,5 (рис. 6.15).

Технологияотвалообразования следующая. Отвальный уступ Но высотой от 10—15 до20—40 м разделен на два подусту-па (Ai и hi). Экскаватор располагается накровле нижнего подуступа на 4—7 м ниже кровли верхнего подуступа, на которойрасположен железнодорожный путь. Порода разгружается из думпкаров в приемнуюяму длиной h = 20—25 м, глубиной кг = = 0,8—1,0 м и вместимостью 200—300 м3.Экскаватор переваливает эту породу в трех направлениях: вперед по ходуэкскаватора, в сторону под отхос отвала и назад, создавая при этом заходку Ao,высота которой должна быть выше уровня железнодорожных путей на 0,5—1,0 м (Лз).При использовании на отвалах экскаваторов ЭКГ-8и ширина отвальной заходки (илишаг передвижных путей) практически составляет 30 м, а высота верхнегоподуступа—7 м.

В качествеотвалообразующего механизма при доставке породы на отвалы автомобильнымтранспортом применяются бульдозеры на базе тракторов ДЭТ-250, Т-330 и Т-500, ав благоприятных рельефных условиях (глубокие овраги, балки) применяют драглайныЭШ-10/70 и ЭШ-13/50.

/> />

Рис. 6.15.Схема Отвалообразования.

Вскрытие

Вскрытиемкарьерного поля называются горные работы по созданию комплекса капитальных ивременных траншей и съездов, обеспечивающих грузотранспортную связь междурабочими горизонтами в карьере и приемными пунктами на поверхности.Рабочими горизонтами в карьере являются рабочие площадки уступов.Приемные устройства на поверхности — обогатительные фабрики, перегрузочныебункеры, склады, отвалы или станции. Траншеи и съезды оборудуются средствамитранспорта.Совокупность всех вскрывающих выработок называется схемой вскрытияВскрытие рабочих горизонтов карьеров осуществляется при помощи горных выработок— капитальными наклонными или крутыми траншеями и горизонтальными — разрезными,которые являются продолжением капитальных траншей и служат для подготовкиместорождения к выемке, создавая начальный фронт работ на вскрытомуступе.Капитальные траншеи могут быть внешними и внутренними. Внутренниетраншеи располагают внутри контура карьера; внешние — за пределами его контура.Вскрывающие траншеи имеют трапециевидное поперечное сечение. При разработкенеглубоких горизонтальных или пологих месторождений при числе уступов не более трехприменяют внешние траншеи.

ВСКРЫТИЕГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И ПОЛОГИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Этапывскрытия при разработке горизонтальных и пологих месторождений включают обычнопроведение одной или двух внешних капитальных траншей, разрезных траншей повскрышным породам и по полезному ископаемому. После проходки разрезной траншеипо вскрышным породам отрабатывают две-три заходки и создают тем самымнеобходимое опережение вскрышных работ для проходки разрезной траншеи пополезному ископаемому. Последовательность развития работ при вскрытиигоризонтального пласта показана на рис. 6.16.

Сначала(рис. 6.16, а) с поверхности до кровли пласта проводят наклонную капитальнуютраншею I. Затем горизонтальную разрезную траншею 2. Далее один борт траншеиразносят (рис. 6.16,6), освобождаярабочую площадку 3 (рис. 6.16, в), ширина которой должна обеспечить размещениеоборудования и возможность проведения разрезной траншеи по пласту. Послепроведения второй капитальной траншеи 4, которая опускается на почву пласта,проводят разрезную траншею 5 по пласту, в результате создается фронт вскрышныхи добычных работ.

ВСКРЫТИЕНАКЛОННЫХ И КРУТЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Вскрытиеобычно осуществляется внутренними траншеями со сложной формой трассы,расположенной на нерабочих бортах траншеи.Работы по вскрытию ведутся в течениевсего времени разработки: на каждом горизонте проводят подготовительныевыработки (разрезные траншеи), удлиняют и совершенствуют систему капитальных ивременных съездов.Если при разработке горизонтальных месторождений вскрываютсразу все горизонты и работы по вскрытию заканчиваются в период строительствакарьера, то в данном случае они продолжаются до конца разработки месторождения.При крутом залегании пласта необходим разнос не одного, а обоих бортовразрезной траншеи. Вскрытие и подготовка очередного горизонта карьера с крутымзалеганием пласта осуществляются следующим образом (рис. 6.17). Вначале свышележащего горизонта проводятся наклонная капитальная траншея 1 и разрезнаятраншея 2 (рис. 6.17, а). Затем разрезную траншею проводят в обратномнаправлении (рис. 6.17, б), при этом капитальная траншея переходит в съезд 3длиной /, то есть один ее борт срабатывается (рис. 6.17, в). При последующемрасширении траншеи на новом горизонте образуется площадка, достаточная дляразмещения рабочего оборудования (рис. 6.17, г). Например, драглайн разрабатывает одну часть с размещением породына один из бортов траншеи, а мехлопата — другую, с погрузкой в средстватранспорта.

/>

/>

Рис 6.17.Вскрытие крутонаклонной залежи

 

 

Система разработки

СИСТЕМЫ ОТКРЫТОЙРАЗРАБОТКИ

Системой открытойразработки называется определенный порядок выполнения во времени и пространствеподготовительных, вскрышных и добычных работ на уступах рабочих горизонтов.Существующие классификации систем разработки можно разделить на две группы:

• по способупроизводства вскрышных работ и по способу перемещения пород в отвалы;

• в зависимости отпорядка ведения вскрышных и добычных работ, направления подвигания забоя испособа вскрытия.

Наиболее простой ираспространенной является классификация первой группы, предложенная профессоромЕ.Ф. Шешко и академиком Н.В. Мельниковым. Главным классификационным признакомздесь послужил способ перемещения пустых пород. По этому признаку все системыразделяются на бестранспортные, транспортные и комбинированные.

БЕСТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ

Эти системы характеризуются тем, что породы вскрыши перемещаютсяэкскаваторами или отвалообразователями во внутренние отвалы (рис. 6.18). Присистеме разработки с непосредственной экскаваторной перевалкой вскрыши (рис.6.18, а) перемещение породы из забоя до отвала производитсявскрышными экскаваторами, мехлопатами или драглайнами, которые одновременноявляются также и отвальными экскаваторами.

При системеразработки с кратной экскаваторной перевалкой вскрыши (рис. 6.18, б)перемещение породы из забоя до отвала производится вскрышными и отвальнымиэкскаваторами, работающими совместно.

/>

Рис 6.18.Бестранспортные системы разработки

При системе разработки с перевалкой вскрыши отвалообразователями(рис. 6.18, в) перемещение породы из забоя до отвала производитсяконсольными отвалообразователями и транспортно-отвальными мостами.

При всехбестранспортных системах порода перемещается поперек фронта работ, то есть пократчайшему расстоянию. Поэтому эти системы просты и экономичны. Областьприменения — при пологих углах падения пластов (до 12°) и не слишком большоймощности. Для этих систем характерна жесткая связь между вскрышными и добычнымиработами, так как количество вскрываемых запасов ограничивается рабочимипараметрами и мощностью вскрышных и отвальных машин.

ТРАНСПОРТНЫЕСИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ

Эти системы характеризуются перевозкой вскрышных пород при помощитранспортных средств (рис. 6.19).

При системе разработки с перевозкой во внутренние отвалы (рис.6.19, а) порода перемещается на сравнительно короткое расстояние по пути с благоприятнымпрофилем, обычно без подъема в грузовом направлении. Система с перевозкойпороды на внешние отвалы (рис. 6.19, 6) характеризуется перемещением вскрыши назначительные расстояния: 2—4 км для автотранспорта и до 10 км дляжелезнодорожного транспорта. Породаперемещается на пути с подъемом в грузовом направлении. Система с перевозкойпороды частично на внутренние и частично на внешние отвалы (рис. 6.19, в) имеетпризнаки первых двух систем этой группы.

Транспортные системы сложнее бестранспортных и менее экономичны.Они могут применяться при любых условиях залегания месторождения, поэтомуполучили широкое распространение. Здесь связь между подвиганием вскрышного идобычного фронта работ менее жесткая, в зависимости от потребностей можновскрыть необходимое количество запасов.

/>

Рис.6.19. Транспортные системы разработки.

КОМБИНИРОВАННЫЕСИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ

Этисистемы сочетают признаки бестранспортных и транспортных систем разработки(рис. 6.20). По признаку относительного преобладания перевалки или перевозкивыделяют систему с частичной перевозкой пустых пород во внутренние или внешниеотвалы (рис. 6.20, а) и систему с частичной перевалкой пород во внутренниеотвалы (рис. 6.20, б). Достоинства этой системы в том, что благодаря частичнойперевозке породы, обычно с верхних уступов, расширяется возможностьиспользования преимуществ бестранспортных систем разработки. Частичноеприменение перевалки породы во внутренние отвалы, обычно с нижних уступовкарьера, позволяет улучшить показатели транс портныхсистем разработки, так как транспорт с нижних уступов наиболее трудный.

Относительнаясложность и экономичность комбинированных систем разработки зависят от долиучастия перевозки и перевалки. Чем больше объем породы будет разрабатываться побестранспортной системе, тем экономичнее комбинированная система разработки.

/>

Рис,6.20. Комбинированные системы разработки