Транспортировка горной массы.

Карьерный транспорт предназначен для перемещения горной массы (вскрыши и полезного ископаемого) от забоев до пунктов разгрузки. Он является связующим звеном в технологическом процессе. От четкой работы карьерного транспорта зависит эффективность разработки месторождения. Трудоемкость процесса перемещения (транспортирования) весьма высока, а затраты на собственно транспорт и связанные с ним вспомогательные работы составляют 45-50%, а в отдельных случаях 65-70% общих затрат на добычу. Специфику горных работ обусловливает следующие основные особенности работы карьерного транспорта:

1 - значительный объем и сосредоточенная (односторонняя) направленность перемещения карьерных грузов при относительно небольшом расстоянии транспортирования;

2 - периодическая передвижка транспортных коммуникации в связи с постоянным изменением положения пунктов погрузки (забоев) и разгрузки горной массы;

3 - движение в грузовом направлении происходит, как правило, с преодолением значительных подъемов;

4 - повышенные прочность и мощность двигателей транспортного оборудования, что вызвано большой плотностью, повышенной крепостью, абразивностью, неоднородной кусковатостью горной массы.

В зависимости от принципа действия различают транспорт цикличного (прерывного) и непрерывного действия.

Продолжительность цикла оборота складывается из продолжительности погрузки, продолжительности движения с грузом к пункту разгрузки, продолжительности движения к месту погрузки и продолжительности пауз между перечисленными операциями.

При цикличном транспорте (железнодорожный, автомобильный) погрузка, движение с грузом, разгрузка и движение без груза осуществляются последовательно. При транспорте непрерывного действия (конвейерный, гидравлический) эти операции совмещаются.

Средствами железнодорожного транспорта являются рельсовые пути и подвижной состав.

Рельсовые пути. Поусловиям эксплуатации рельсовые карьерные пути делятся на стационарные, сохраняющие свое положение постоянно или в течение длительного времени (пути на поверхности, транспортных бермах и в капитальных траншеях), и временные пути, периодически перемещаемые (на уступах и отвалах).

На карьерах в основном применяется стандартная колея шириной 1520 мм.

Локомотивы. В качестве локомотивов на карьерах применяются электровозы, тепловозы и тяговые агрегаты. Достоинствами электровозов являются относительно высокий к.п.д., равный 14 - 16%, высокая скорость движения на руководящем подъеме, способность преодоления подъемов до 40°/₀₀, постоянная готовность к работе, простое обслуживание и надежная работа в суровых климатических условиях. Наибольшее применение получили контактные электровозы, работающие на постоянном токе напряжением 1500 и 3000В. Недостатками электровозов являются зависимость от источника энергии и значительные первоначальные затраты на строительство контактной сети и тяговой подстанции.

 

 

На отечественных карьерах и за рубежом автотранспорт используется как в качестве основного, так и в сочетании с железнодорожным, конвейерным, скиповым и другими видами транспорта.

Карьерные автодороги. Эффективность работы автотранспорта на карьерах в значительной степени определяется состоянием и качеством автодорог. По условиям эксплуатации автодороги на карьерах делятся на стационарные и временные. Стационарные автодороги, сооружаемые в капитальных траншеях, на поверхности и на соединительных транспортных бермах на длительный срок, имеют, как правило, дорожное покрытие и двухполосное движение. Временные дороги (на уступах и отвалах) периодически перемещаются вслед за подвиганием фронта работ и, как правило, не имеют дорожного покрытия.

Ширина проезжей части автодороги (м) зависит от габаритов подвижного состава, скорости движения и числа полос движения.

На стационарных дорогах мощных карьеров большой интенсивностью движения (2000 - 3000 рейсов автосамосвалов в сутки) применяется цементобетонное или асфальтовое покрытие. При меньшей интенсивности движения (1000 - 1500 рейсов автосамосвалов в сутки) используют щебеночное покрытие с пропиткой и поверхностной обработкой или покрытие, обработанное по способу смешения. Временные дороги при скальном основании не имеют покрытия. При рыхлом основании они имеют грунтовое покрытие, улучшенное щебеночными добавками. Эксплуатация дорог с покрытием высокого качества позволяет значительно сократить затраты на ремонт подвижного состава и шин, топливо, смазку и др., что при большой интенсивности движения быстро приводит к окупаемости затрат на строительство дороги.

Подвижной состав автотранспорта должен обладать повышенной прочностью, маневренностью и проходимостью, преодолевать значительные подъемы и уклоны и обеспечивать быструю механизированную нагрузку. В зависимости от конструктивного исполнения, подвижной состав карьерного автотранспорта можно разделить на две группы: автосамосвалы и полуприцепы. Автосамосвалы – это машины с кузовом, расположенные на раме. Разгрузка автосамосвала производится в основном опрокидыванием назад. У полуприцепов кузов выполнен отдельно от тягача и соединяется с ним специальным прицепным устройством.

 

 

Из всех известных типов конвейеров (ленточные, ленточно-канатные, ленточно-цепные и пластинчатые) на карьерах наибольшее применение получили ленточные конвейеры. Они просты в эксплуатации и изготовлении и обеспечивают значительную производительность. Ленточный конвейер состоит из ленты, роликовых опор, смонтированных на металлической конструкции, приводной станции, устройство для натяжения ленты, загрузочного устройства. Конвейерная лента является одновременно грузонесущим и тяговым органом. На карьерах большее применение получили тканевые многопрокладочные ленты. Ткани изготавливаются из бельтинга, особо прочного бельтинга и лавсана. Все большее применение находят конвейерные ленты с капроновыми и анидными прокладками. Для мощных стационарных конвейеров, как правило, применяются резинотросовые ленты, в которых вместо прокладок используются стальные тросы диаметром 2, 5-10 мм.

Получение максимального экономического эффекта при транспортировании горных пород на мощных карьерах можно обеспечить только при использовании нескольких видов транспорта (комбинированного транспорта), так как каждый из входящих в комбинацию вид транспорта эксплуатируется в наиболее благоприятных для него условиях.

С учетом технологических особенностей в цепи карьерного транспорта можно выделить три звена:

- транспортирование по рабочим горизонтам и соединительным
бермам;

- транспортирование по наклонным выработкам до господствующей поверхности;

- транспортирование на поверхности.

Транспорт первого звена непосредственно обслуживает добычные забои. Он должен обладать большой маневренностью для обеспечения высокой производительности добычных машин, полноты выемки и требуемого качества полезного ископаемого. Транспорт второго звена должен обеспечить движение по кратчайшим наклонным участкам пути. Транспорт третьего звена обеспечивает перемещение горной массы на большое расстояние по относительно горизонтальным участкам пути.

Как показала практика, для транспортирования горной массы в карьере (первое звено) наиболее целесообразно использовать автосамосвалы различной грузоподъемности. Для перемещения горной массы от рабочих горизонтов до поверхности (второе звено) наиболее высокие технико-экономические показатели достигаются при использовании скиповых, конвейерных и автомобильных подъемников. Для транспортирования горной массы на поверхности (третье звено) применяются железнодорожный и конвейерный транспорт.

Наибольшее применение находит комбинация автомобильного и железнодорожного транспорта. Горная масса от забоев автотранспортом доставляется до перегрузочных пунктов, а затем железнодорожными составами до отвалов, либо до дробильно-обогатительной фабрики. Перегрузочные пункты в этом случае могут располагаться либо внутри карьера, либо на поверхности в непосредственной близости от его контуров. Комбинированный автомобильно-железнодорожный транспорт с внутрикарьерной перегрузкой целесообразно применять при большом грузообороте карьера, глубине более 150 м и использовании железнодорожного транспорта на верхних горизонтах.

Отвалообразование.

Открытая разработка месторождений полезных ископаемых связана с необходимостью выемки и перемещения значительных объемов вскрышных пород, покрывающих, а иногда и подстилающих (при разработке крутых месторождений) залежь. Перемещаемые объемы вскрышных пород размещаются (складируются) на специально отводимых для этой цели площадях. Насыпь, образующаяся в результате складирования вскрышных пород, называется отвалом, а совокупность производственных процессов по размещению вскрышных пород в отвал - отвальными работами. Технология, механизация и организация отвальных работ составляют сущность и содержание процесса отвалообразования. Отвалообразование является завершающим этапом в технологической цепи производства вскрышных работ.

Отвал вскрышных пород имеет форму неправильной усеченной пирамиды. Он характеризуется следующими параметрами: высотой и числом уступов (ярусов), углом откосов уступов, результирующим углом откоса отвала, приемной способностью, длиной и способом перемещения отвального фронта работ, размерами в плане и др.

Способ перемещения фронта отвальных работ определяет схему развития отвалов в плане. Различают три способа перемещения фронта отвальных работ: параллельный, веерный и криволинейный (рис. 3).

Абзетцер - полноповоротный многоковшовый экскаватор, имеющий разгрузочную консоль с ленточным конвейером. Порода из приемной траншеи (куда она разгружается из составов) выбирается ковшовым заборным органом абзетцера и через питатель равномерно поступает на ленточный конвейер отвальной консоли, который подает ее в отвал. Абзетцеры, как правило, имеют рельсовый ход. Отсыпка отвала осуществляется при движении абзетцера вдоль траншеи. Вначале отсылается внешняя часть отвала, а затем внутренняя, путем поворота разгрузочной консоли в горизонтальной плоскости.

Рис. 3. Способы перемещения фронта отвальных работ: а - параллельный; б - веерный; в – криволинейный.

Таблица 1 – Выбор средств механизации для складирования пород

Транспорт	Средства механизации для складирования пород
скальных	Рыхлых
Железнодорожный	Мехлопаты, отвальные плуги, бульдозеры	Мехлопаты, драглайны, абзетцеры, бульдозеры
Автомобильный	Бульдозеры	Бульдозеры
Конвейерный	Консольные отвалообразователи	Консольные отвалообразователи и транспортно- отвальные мосты

При транспортировании вскрыши на отвал автосамосвалами применяется бульдозерное отвалообразование. Процесс отвалообразования в этом случае включает разгрузку автосамосвалов на верхней площадке отвального уступа, перемещение пород под откос уступа, планировку поверхности отвала, ремонт и содержание автодорог.

Заполнение отвала осуществляется периферийным или площадным способом. В первом случае автосамосвалы разгружаются по фронту работ прямо под откос (при устойчивых отвалах) или на расстоянии 3-5 м от откоса. Затем порода бульдозерами перемещается под откос. Бульдозерный отвал в этом случае развивается в плане. При площадном способе автосамосвалы разгружаются по всей площади отвала. Поверхность отвала планируется бульдозерами, а затем укатывается катками. После этого отсыпается следующий слой и т.д. Бульдозерный отвал в этом случае развивается по вертикали. Более экономичным является периферийный способ, при котором меньше планировочных и дорожных работ. Площадный способ используется редко (в основном при складировании малоустойчивых мягких пород).

 

 

 

 

 

Качество продукции.

Уровень качественных характеристик минерального сырья оказывает большое влияние на экономические показатели потребляющих и перерабатывающих предприятий. Во всех случаях ухудшение качественных характеристик исходного сырья отрицательно сказывается на работе потребляющих и перерабатыва­ющих предприятий - обогатительных фабрик, металлургических заводов и т. д. Например, качество щебня влияет на прочностные свойства бетона. Поврежденные в процессе горных работ мраморные блоки не могут быть использованы для производства продукции высшего сорта. Аналогичное положение имеет место при добыче поделочного и технического камня: агата, алмаза, хрусталя, яшмы и др. При низком качестве руд снижаются из­влечение металла и выход концентрата, повышаются потери основных компонентов в хвостах, увеличиваются за­траты на переработку руды. В целом степень влияния свойств минерального сырья на качество продукции снижается по мере возрастания уровня (стадий) производства; например, качество медной руды в значительной степени влияет на сортность мед­ного концентрата, но в гораздо меньшей степени оказывает влияние на качественные характеристики черновой меди и в еще меньшей степени - на качество рафинированного металла.

Резкий рост потребности в сырье обусловил во многих гор­нодобывающих отраслях вовлечение в разработку запасов полезных ископаемых с более низкими качественными характери­стиками. Снижение качества добытых ископаемых, в свою оче­редь, приводит к увеличению объемов их добычи. Вместе с тем достижение высокого качества минерального сырья не является самоцелью. В конкретных условиях стремление обеспечить только высокое качество продукции неизбежно приводит к боль­шим потерям полезных ископаемых в недрах, ограничению сроков существования горных предприятий, их производственной мощности, увеличению удельных капитальных вложении и со­кращению общего объема промышленной продукции. Поэтому при оценке месторождений и технологии горных работ необхо­димо учитывать, что достичь одинакового качества многих видов продукции (концентрата, металла, цемента, минеральных удоб­рений и т. д.) можно при переработке минерального сырья с большим диапазоном качественных характеристик. При этом происходит перераспределение затрат на добычу и переработку сырья, обычно при снижении первых возрастают вторые. Кри­терием оценки является минимум затрат общественного труда на производство и эксплуатацию конечной продукции. Опти­мальный для народного хозяйства уровень качества добывае­мого полезного ископаемого устанавливается с учетом показа­телей всей цепи горных и перерабатывающих производств.

При оценке горных работ природное качество полезного ис­копаемого в границах определенного участка (в данном объеме) не повышается. Но, изменяя объемы добычи полезного ископаемого на разных участках месторождения в различные периоды разработки, можно управлять процессом формирования качества полезного ископаемого, поставляемого потребителю.

Качество горных работ обычно оценивается относительным отклонением качества добытого полезного ископаемого от его естественного состояния и достигнутыми при этом технико-эко­номическими показателями, основными из которых являются: качественные и количественные потери полезного ископаемого при добыче, степень стабилизации качества минерального сырья в грузопотоке, производительность комплексов оборудования, затраты на горные работы, извлекаемая ценность и прибыль предприятия.

Основные требования промышленности к полезным ископаемым зависят от вида ископаемого, его назначения, существующего уровня техники и технологии его переработки. Напри­мер, повышенные требования к содержанию металла в сили­катных никелевых рудах (не менее 1, 1 - 1, 3%) по сравнению с сульфидными никелевыми рудами (не менее 0, 3%) объясняются тем, что для силикатных никелевых руд пока отсут­ствует эффективная технология обогащения. Для железных руд и концентратов нижний предел содержания Fe в зависимости от месторождений и технологических свойств руды изменяется в широких пределах: 16% - для легкообогатимых руд, 25-30% - для руд с самоплавкой пустой породой, 50-65% - для концентратов и высококачественных руд, направляемых в плавку без обогащения. С развитием науки и совершенство­ванием технологии переработки полезных ископаемых требова­ния к его качеству меняются.

С позиции потребляющего производства свойства добытого полезного ископаемого подразделяются на полезные, вредные и малозначимые.

Полезные свойства выражаются процентным содержанием металла или других элементов в руде, теплотой сгорания угля, прочностью щебня, длиной и прочностью волокон асбеста, огнеупорностью магнезитов и доломитов, крупностью и чистотой кристаллов пьезокварца и т. п.

Вредные свойства полезного ископаемого усложняют процесс его переработки, удорожают стоимость конечного продукта, часто обусловливают ухудшение эксплуатационных ка­честв последнего. Например, зольность угля ухудшает показа­тели работы теплоэлектростанций; вредными примесями для железных руд являются фосфор и сера. Очень часто качество минерального сырья в первую очередь характеризуется вред­ными свойствами. Например, при наличии кремнезема даже в долях процента в магнезите огнеупорный кирпич теряет механическую прочность, а при попадании окиси кальция резко снижаются его огнеупорные свойства. Обогащение песков для производства стекла заключается главным образом в удалении красящих веществ (окислов железа, титана и др). В медной и свинцово-цинковой руде строго регламентируется содержание окисленных разностей и т. д.

К малозначимым свойствам относятся те, которые не используются перерабатывающим предприятием и существенно не влияют на процессы переработки.

Такое деление важно только для определенного вида производства и уровня его развития. Для химической промышлен­ности, использующей каменные угли в качестве сырья для производства синтетических материалов, теплота сгорания углей не имеет большого значения. При использовании доломита в системах очистки вод ценны иные качества, чем в огнеупорной промышленности. С развитием техники и технологии переработки начинают использоваться многие ранее малозначимые качества полезных ископаемых: извлекаются попутные элементы, используются отходы производства и т. д.

По совокупности свойств полезное ископаемое одного месторождения (чаще руда) разделяется во многих случаях на отдельные технологические типы и сорта.

Тип полезного ископаемого определяется различной технологией переработки, что обусловливает особенности его подготовки к переработке. Тип руды может различаться по химико-минералогическому составу, структурно-текстурным особенностям, физико-техническим характеристикам. На каждом эксплуатируемом месторождении обычно действует своя классификация типов руд, устанавливаемая в соответствии с конкретными различиями свойств руд и принятой технологией их пе­реработки.

Сорт полезного ископаемого определяется его промышленной ценностью - для руд обычно содержанием основного металла (штуфные, богатые, рядовые, бедные, убогие руды). В некоторых случаях сорта полезного ископаемого выделяются по содержанию вредных компонентов. Различные сорта руд могут перерабатываться как совместно, так и раздельно, что определяется в первую очередь их назначением, например, сортов железных руд - для мартеновского и доменного производства, сортов фосфоритовых руд - для производства желтого фосфора и суперфосфатных удобрений и т. д.

Полезные ископаемые являются в основном продукцией разового потребления и могут быть использованы в одном или большем числе производства. Поэтому в общем случае целесо­образно определять значение комплексного показателя каче­ства полезного ископаемого:

q_k =

где q_пi и q_вj - количественные фактические показатели соответственно i-го полезного и j-го вредного качественных свойств полезного ископаемого; a_i и b_j - удельная экономическая значимость соответственно i-го полезного и j-го вредного свойства; Z - ценность конечного продукта; n и m - число учитываемых соответственно полезных и вредных свойств.

Качество полезного ископаемого оптимальное, если сумма затрат на его добычу и переработку минимальная. Задача оптимизации качества полезного ископаемого практически решается следующим образом:

1. Выявляются качественные показатели полезного ископаемого исходя из требований предприятий, непосредственно перерабатывающих полезное ископаемое, и последующих производств, для которых сырьем является промпродукт, концентрат и т. д. Для объективного выбора регламентируемых качественных показателей целесообразно методами корреляционного ана­лиза установить значимость каждой качественной характеристики. Необходимо по возможности выбирать минимальное число качественных характеристик, так как увеличение их значительно усложняет управление горными работами.

2. Устанавливается комплексный показатель качества полезного ископаемого q_к.

3. Выявляются зависимости полных затрат на добычу и переработку 1 т руды при изменении комплексного показателя q_к.

4. На основе этих зависимостей строится суммарный график и определяются оптимальное и максимальное значения комплексного показателя качества q_к. При необходимости строят графики (или таблицы), расшифровывающие содержание комплексного показателя через единичные показатели качества.

 

Качество полезных ископаемых в недрах оценивается кондициями. Кондиция - условие договора или норма, которой должна соответствовать поставляемая продукция. Оценка каждого месторождения производится на стадиях геологоразведочных работ, проектирования и эксплуатации. Уточняются кондиции на отдельных стадиях оценки. Поэтому необходимо различать геологические, проектные и экс­плуатационные кондиции.

Геологические кондиции представляют собой совокупность требований к качеству полезных ископаемых в недрах, горно-геологическим и иным условиям разработки, при соблюдении которых правильно выделяют балансовые запасы полезных ис­копаемых.

Основными показателями кондиций руд и нерудного сырья являются:

- бортовое (контурное) и минимальное промышленное содержание полезных компонентов;

- максимально допустимое содержание вредных примесей в подсчетном блоке; вы­деляемые типы и сорта полезного ископаемого;

- минимальный коэффициент рудоносности в блоке для сложных месторож­дений с прерывистым распределением ценных компонентов (когда кондиционные руды не могут быть оконтурены и подсчет запасов производится статистически);

- минимальные мощности тел полезных ископаемых или соответствующий метропроцент;

- максимально допустимая мощность находящихся внутри контура полезного ископаемого и включаемых в подсчет запасов прослоев пустых пород или некондиционных руд;

- граничный коэффициент вскрыши.

Для угольных месторождений обосновываются:

- минимальная мощность отдельно отрабатываемых пластов;

- максимальная мощность породных прослоев, включаемых в пласт сложного строения при валовой выемке;

- минимальная мощность породных прослоев, подлежащих раздельной выемке;

- максимальная зольность угля, а для пластов сложного строе­ния - также максимальная среднеплановая зольность;

- граничный коэффициент вскрыши;

- специальные требования к качеству (спекаемость, выход смол, содержание серы, фосфора и т. д.)

Проектные кондиции определяют требования к качеству полезных ископаемых в недрах (только в контуре карьера), при соблюдении которых обеспечивается рентабельная разработка месторождения. Эти кондиции включают уточненные показатели геологических кондиций на стадии детальной разведки и характеризуются в первую очередь текущим бортовым, средним и граничным содержанием полезного компонента.

Эксплуатационные кондиции определяют требования к качеству добываемого полезного ископаемого, обеспечивающие наилучшие технико-экономические показатели работы добываю­щего и перерабатывающего предприятий при определенных их мощностях (например, карьера по горной массе и обогатительной фабрики по перерабатываемой руде), заданном объеме конечной продукции требуемого качества, принятой системе разработки, комплексах оборудования, технологии переработки и др.

Основным показателем эксплуатационных кондиций руд является среднее содержание полезного компонента, исходя из которого определяются текущее бортовое и минимальное среднее содержание полезных компонентов в эксплуатационных кон­турах рудных тел. Кондиции эти определяют на основе данных эксплуатационной разведки и с учетом реальных горно-геологических условий разработки устанавливают оптимальные границы эксплуатационных контуров рудных тел, а также до­пустимые объемы пустых пород, забалансовых и балансовых руд, соответственно включаемых в эксплуатационный контур и исключаемых из него.

Контуром (бортом) промышленного рудного тела является топографическая поверхность, образованная единичными краевыми пробами с минимально допустимым (или большим) содержанием полезного компонента и отделяющая балансовые запасы от забалансовых или от пустой породы.

Минимальное промышленное содержание характеризуется минимально допустимым содержанием полезных компонентов (по их совокупной ценности) в подсчетном блоке внутри контура промышленного рудного тела, при котором еще рентабельна промышленная разработка при данных конкретных условиях. Такое содержание является критерием, по которому запасы в подсчетом блоке относятся к балансовым или забалансовым.

Эксплуатационный контур рудного тела - это контур промышленного рудного тела в границах конечного контура карьера, ограничивающий промышленные запасы полезного ископаемого.

Текущее бортовое содержание - это минимальное содержание полезного компонента на эксплуатационном контуре рудного тела в границах расчетного этапа (периода).

Текущее среднее содержание - это среднее содержание полезного компонента в добываемой руде в границах расчетного этапа (периода).

Граничное содержание - это среднее содержание полезного компонента в руде, поступающей на переработку в течение расчетного этапа (периода), при котором обеспечивается нормативная рентабельность разработки месторождения. В экс­плуатационном контуре рудного тела такое содержание на горизонте характеризует минимальное содержание полезного компонента в объеме (дозе) рудной массы, поступающей на переработку; оно характерно при отработке контактных участков рудных тел с вмещающими породами.

На месторождениях, где содержание полезных компонентов закономерно уменьшается от центра к периферии (многие пластообразные и штокверковые залежи), бортовое содержание предопределяет как среднее, так и минимальное промышленное содержание.

Бортовое содержание полезных компонентов устанавливается на основе вариантных (обычно не менее трех-четырех) технико-экономических расчетов. С уменьшением его возрастает объем запасов, уменьшаются объемы вскрышных работ и глубина се­лекции, снижаются удельные затраты на добычу, но увеличива­ются затраты на переработку полезного ископаемого. Поэтому существует оптимальное значение бортового содержания. Так как содержание одного полезного компонента часто не может быть однозначным показателем качества полезного ископае­мого, целесообразно в общем случае устанавливать бортовой комплексный показатель качества полезного ископаемого.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: