Понятие о коэффициенте вскрыши

Лекция №1

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Основные понятия и определения

Карьер – горное предприятие, осуществляющее добычу полезного ископаемого открытым способом (открытыми горными работами).

Карьер – выемка в земной коре, ограниченная искусственно созданной поверхностью, являющаяся результатом работ по добыче полезного ископаемого открытым способом.

В практике открытой разработки угольных и россыпных месторождений термин карьер принято заменять соответственно терминами разрез и прииск.

Вскрыша – выемка пород, покрывающих полезное ископаемое, для обеспечения к нему полного доступа. Вскрыша осуществляется горизонтальными или слабонаклонными слоями, при этом боковая поверхность карьера приобретает уступную форму. Для вскрыши чаще всего применяются экскаваторный или гидравлический способы.

Уступ – часть боковой поверхности карьера, имеющая форму ступени.

 

1 4 2

 

 

3 5

 

h a

 

1 – верхняя площадка уступа; 2 – нижняя площадка уступа;

3 – откос уступа; 4 – верхняя бровка уступа; 5 – нижняя бровка уступа; 6 – забой уступа.

h – высота уступа, a - угол откоса уступа.

Рисунок 1 – основные элементы уступа.

 

Рабочая площадка уступа – площадка уступа, на которой размещается основное оборудование для его отработки Ширина рабочей площадки уступа превышает его высоту в 2 –4 раза.

Берма – площадка, на которой работа не производится. Различают предохранительные и транспортные (соединительные) бермы.

Откос уступа - наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства.

Угол откоса – угол, образуемый плоскостью откоса уступа и горизонтальной плоскостью нижней площадки уступа.

Забой уступа – часть уступа, служащая объектом воздействия горного оборудования.

 

 

Особенности открытого способа:

необходимость удаления из карьера значительных объемов вкрышных пород, затраты на разработку которых составляют основную часть общих затрат на добычу полезного ископаемого;

необходимость соблюдения определенного порядка отработки слоев – выемку нижних слоев можно начинать только после отработки (выемки) вышележащих слоев;

неограниченная возможность использования крупногабаритного высокопроизводительного специального горного оборудования, обеспечивающего комплексную механизацию и автоматизацию всех производственных процессов.

Преимущества открытого способа:

возможность обеспечения высокого уровня автоматизации и механизации горных работ;

высокая производительность труда;

низкая себестоимость полезного ископаемого;

более безопасные условия труда;

более полное извлечение полезного ископаемого;

меньшие капитальные затраты.

Недостатки открытого способа:

– зависимость некоторых параметров технологии от климатических условий;

– значительный экологический ущерб при ведении горных работ.

Основные показатели открытых горных работ:

– годовая производительность карьера по полезному ископаемому и вскрыше;

– коэффициент вскрыши;

– месячная производительность труда рабочего по полезному ископаемому;

– затраты на 1 м³ вскрыши;

– производственная и полная себестоимость полезного ископаемого;

– капитальные затраты на 1т (1 м³) полезного ископаемого;

– годовая прибыль и рентабельность карьера.

Для сравнения различных вариантов проектирования карьера используются приведенные затраты

З_п=(С+Е_н К)Q, руб

 

где С – себестоимость 1 т полезного ископаемого, руб/т;

Е_н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений = 0, 1 – 0, 2;

к – капитальные затраты на 1 т полезного ископаемого, руб;

Q – годовой объем добычи полезного ископаемого, т.

 

КАРЬЕР И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ КАРЬЕРА

Карьерное поле – месторождение или его часть, предназначенная для отработки одним карьером. Под этим термином следует понимать геометрическое тело сложной конфигурации, заключенное в конечных контурах карьера.

Борт карьера – боковая поверхность, ограничивающая карьер.

Подошва карьера ( дно карьера ) – поверхность, ограничивающая карьер снизу.

Верхний и нижний контуры карьера – линии пересечения борта карьера соответственно с земной поверхностью и подошвой.

Угол откоса борта карьера – угол, образуемый бортом карьера и горизонтальной плоскостью, проходящей через его подошву.

Рабочий борт карьера – борт, на котором в настоящий момент ведутся горные работы.

Глубина карьера – усредненное расстояние между подошвой и усредненной отметкой дневной поверхности.

Конечные контуры карьера – контуры, соответствующие моменту окончания открытых горных работ. Им соответствуют конечная глубина карьера и конечные размеры в плане. Конечный контур на дневной поверхности называется также технической границей карьера.

К главным параметрам карьера относятся запасы полезного ископаемого и объем горной массы вскрышных пород в конечных контурах, конечная глубина, размеры по подошве, углы откосов бортов, и размеры на уровне земной поверхности в контурах.

Объем V_г.м горой массы в контурах карьера, характеризующий масштаб горных работ. срок существования и производительность карьера можно определить по формуле чл.-кор. АН СССР В.В. Ржевского:

 

м³ (1)

 

где Н_к – глубина карьера, м;

S – площадь подошвы карьера, м²;

l_n – длина n-го участка борта, м;

b_n – угол откоса n-го участка борта, град;

b_ср – средний угол откоса борта, град.

 

град (2)

Глубинно-высотной.

По углу падения различают следующие залежи:

горизонтальные;

пологие – угол падения 0 – 12^о;

наклонные - угол падения 13 – 30^о;

крутые – угол падения более 30^о.

По мощности различают залежи:

пологие по вертикальной мощности

весьма малой мощности – 3-5 м;

малой мощности – 6 –20 м;

средней мощности – 20-40 м;

Мощные более 40 м.

наклонные и крутые – по горизонтальной мощности

весьма малой – 15 –20 м;

малой – 25-75 м;

средней – 75 – 100 м;

Лекция №2

ПОДГОТОВКА ГОРНЫХ ПОРОД К ВЫЕМКЕ

 

Подготовка горных пород к выемке осуществляется с целью создания технической возможности и наилучших условий для выполнения последующих процессов выемки и погрузки горной массы, транспортирования, отвалообразования, и т.д.

В зависимости от типа и состояния пород подготовка их к выемке может осуществляться осушением, предохранением от промерзания, оттаиванием мерзлых пород, гидравлическим ослаблением или упрочнением, механическим и взрывным рыхлением. Наиболее распространены гидравлическое, механическое и взрывное рыхление.

Гидравлические способы подготовки пород к выемке основаны на свойствах пород пропускать через себя воду и растворы. При этом ослабление прочности пород при просачивании воды проявляется в снижении сил сцепления отдельных частиц и вымывании скрепляющего их цемнета. Гидравлическое разупрочнение используют при разработке плотных глин способом гидромеханизации. В Кузбассе этот способ применяется на Талдинском разрезе.

Механическое рыхление пород обычно совмещается с их выемкой. В качестве рыхлителей в этом случае выступают экскаваторы, скреперы, бульдозеры, и т.д. Применяется также предварительное рыхление плотных и крепких пород специальными рыхлителями.

Сущность взрывного способа подготовки к выемке состоит в отделении пород от массива и дроблении их до заданной крупности. Он нашел преобладающее применение при подготовке полускальных пород и является единственным способом при подготовке скальных пород.

К взрывным работам на карьерах предъявляются следующие основные требования. Взрывание массива должно обеспечивать требуемую степень дробления. Максимально допустимый размер кондиционных кусков l_к может быть ограничен емкостью ковша экскаватора Е

 

, м (2.1)

 

емкостью V транспортного сосуда

, м (2.2)

 

меньшим размером А_др приемного отверстия бункера или дробильной установки

, м (2.3)

 

шириной В_к ленты конвейера

 

, мм (2.4)

 

Число негабаритных кусков должно быть минимальным, а дробление равномерным. Развал горной массы должен быть кучным, а его размеры и форма – соответствовать параметрам применяемого погрузочного оборудования. Объем взорванной горной массы должен обеспечивать бесперебойную работу погрузочных машин в безопасных условиях и с высокими технико-экономическими показателями. Из известных методов взрывания наибольше распространение получил метод скважинных зарядов. Он заключается в размещении ВВ в скважинах диаметром 75-400 мм и длиной до 30 – 50 м. Методы котловых и камерных зарядов в основном применяются при взрывании на выброс и сброс, так как они не обеспечивают равномерного дробления пород. Метод шпуровых зарядов применяется в основном при малом объеме работ и дроблении негабаритов. Шпуры отверстия в горном массиве диаметром менее 75 мм и глубиной менее 5 м, скважины - диаметром более 75 мм или глубиной более 5 м.

 

Вторичное дробление

Под вторичным дроблением горных пород понимают разрушение негабаритных кусков действием взрыва, термическими, электротермическими или механическими способами.

Метод накладных зарядов применяется при хрупких и легкодробимых породах и небольшом объеме работ, когда затраты на повышенный расход ВВ (2 – 2, 5 кг/м³) меньше затрат на бурение шпуров. Накладной заряд толщиной h_з=4-5 см располагают на поверхности негабарита и прикрывают слоем глины или песка толщиной h_заб³ h_з. для повышения эффективности накладных зарядов используют специальные заряды мощных ВВ с кумулятивной выемкой, которые позволяют снизить расход ВВ в 5 – 7 раз.

При шпуровых зарядах диаметр шпура составляет 25 – 60 мм а глубина шпуров h_ш=(0, 25 – 0, 5)h_н, где h_н – толщина негабарита). Удельный расход ВВ составляет 0, 1 – 0, 3 кг/м³. Для бурения шпуров используются ручные и колонковые перфораторы. Для уменьшения разлета кусков и расхода ВВ в шпуры помещают малые заряды высокобризантного ВВ (заряды в 8-12 раз меньше, чем обычные) и заполняют их жидкостью (гидрозабойка).

Механический способ дробления негабарита основан на использовании силы тяжести падающего груза массой 1, 5 – 5 т, который подвешивается к канату крана или экскаватора. Груз имеет форму шара или цилиндра. Эффективность дробления повышается при направленных ударах с помощью специальных бутобоев.

Термические и электротермические способы дробления негабаритов основаны на местном нагреве негабаритных кусков с использованием различных источников тепла (реактивные горелки, электрическая дуга, и т.д). На карьерах применяется низкочастотный нагрев токами промышленной частоты при низком напряжении.

Механизация вспомогательных работ при бурении и взрывании скважин К вспомогательным работам при бурении и взрывании скважин относятся планировка площадок и уступов для передвижения и установки буровых станков, доставка к месту работ бурового инструмента и материалов, перемещение бурового оборудования с уступа на уступ, погрузочно-разгрузочные работы на складах взрывчатых материалов (ВМ), подготовка компонентов и приготовление простейших ВВ, транспортирование ВВ к месту заряжания, заряжание и забойка скважин.

Для планирования площадок уступов используют бульдозеры. При выравнивании площадок уступов, сложенных крепкими породами, иногда применяют небольшие буровые установки для обуривания неровностей.

Для заряжания скважин применяются зарядные машины различных конструкций. Для гранулированных ВВ используются однобункерные машины, доставляющие ВВ от пункта приготовления до места заряжания и двухбункерные (под тротил и аммиачную селитру) для приготовления их на месте заряжания различных по составу зерногранулитов. Из бункера в скважину ВВ подается сжатым воздухом, шнеком или под действием силы тяжести. Масса заряда в скважине контролируется дозатором. На карьерах применяется универсальная пневмозарядная машина СУЗН-5А с двумя бункерами общей емкостью 7м³, смонтированная на шасси КрАЗ-222. Она может заряжать скважины как гранулированным тротилом, так и зерногранулитом. Для забойки скважин применяется забоечная машина СУЗН-1 (на шасси МАЗ). В качестве забойки используют песок, отходы обогатительных фабрик, мелкий щебень.

 

Лекция № 4, 5

Фронтальный.

Боковой забой обеспечивает максимальную производительность экскаватора, что объясняется небольшим средним углом поворота к разгрузке (не более 90^о), удобной подачей транспортных средств под погрузку и минимальными простоями при перемещении и наращивании транспортных коммуникаций.

Тупиковый забой применяется при проведении траншей в основном при использовании автомобильного и конвейерного транспорта. В случае проведения траншей с использованием железнодорожного транспорта экскаватор, как правило, работает с верхней погрузкой.

При фронтальном забое средний угол поворота экскаватора составляет 120 – 140^о. Из-за малой ширины заходки возникает необходимость более частого наращивания и перемещения транспортных коммуникаций, что значительно снижает производительность экскаваторов. Поэтому фронтальный забой применяется сравнительно редко (при обработке разнородных заходок с использованием автотранспорта).

Высота h_у разрабатываемого уступа по условию обеспечения безопасности не должна превышать максимальной высоты Н_ч.max черпания экскаватора, т.е h_у£ Н_ч.max.

По условию использования максимальной высоты разгрузки высота уступа

h_у=Н_р.max –h_в – а; м (4.1)

 

где h_в – высота транспортного средства, м;

а = 0, 7 – 1 безопасный зазор между ковшом и кузовом машины в момент разгрузки, м;

По условию полного использования радиуса разгрузки высота уступа

 

h_у=(R_р – R_ч.у – С)tga; м (4.2)

 

где R_р – радиус разгрузки при максимальной высоте разгрузки, м;

С³ 3 – минимальное расстояние от оси пути до верхней бровки уступа, м;

a - угол откоса уступа, град.

В устойчивых породах (a -60-70^о) высота h_у уступа ограничивается высотой разгрузки, в мягких породах – радиусом разгрузки.

Максимальная ширина забоя определяется радиусом черпания экскаватора на горизонте установки R_ч.у. При работе боковым забоем по условиям черпания ширина внутренней области забоя не должна превышать этого радиуса. Во внешней части забоя порода эффективно охватывается ковшом при угле поворота 30-45^о , т.е ширина верхней части забоя должна находиться в пределах (0, 5 – 0, 7)R_ч.у. Таким образом, по условиям эффективного черпания ширина забоя в мягких породах должна составлять (1, 5 – 1, 7)R_ч.у. Обычно ширина бокового забоя в мягких породах принимается равной 1, 5 R_ч.у. Ширина тупикового забоя как правило составляет 2 R_ч.у.

При работе в мягких породах боковым забоем с использованием железнодорожного транспорта рельсовые пути располагаются параллельно уступу на расстоянии (0, 8 – 0, 9)R_р.max от оси экскаватора. В случае применения автомобильного транспорта возможна работа заходками шириной 50 м и более (панелями). Автосамосвалы под погрузку могут становиться сбоку экскаватора или позади него. Погрузка на ленточные конвейеры осуществляется через бункер-питатель, располагаемый сбоку или позади экскаватора. В этом случае ширина заходки А_к= 1.7 R_ч+2K_RR_р где K_R =0, 8 – 0, 9 коэффициент использования радиуса разгрузки R_р. В разрыхленных скальных породах профиль забоя устанавливается соответственно углу их естественного откоса. Забой имеет неодинаковую высоту по ширине развала взорванных пород. Ширина развала зависит от высоты уступа, ширины заходки по целику, взрываемости пород, параметров буровзрывных работ и схем взрывания. В практике ширина развала применяется в пределах (1, 3 – 5)h_у.

Схемы выемки и погрузки скальных пород зависят от вида применяемого транспорта. При использовании железнодорожного транспорта применяются следующие схемы выемки и погрузки. Взрывные работы производят перед укладкой железнодорожного пути или после его укладки. Это возможно при условии, когда ширина развала

 

В£ R_ч.у+R_р-С, м (4.3)

 

где С=2, 5 – 3 расстояние между нижней бровкой развала и осью пути. м.

При взрывании среднетрещиноватых полускальных пород развал обрабатывается двумя заходками. После отработки первой заходки путь переносится на новую трассу и отрабатывается вторая заходка, затем взрывают новый блок. При этом ширина развала

 

В£ R_ч.у+R_р+А-С, м (4.4)

 

где А – шаг переукладки пути, м.

 

При автомобильном транспорте отработка развала взорванной породы может осуществляться узкими заходками шириной А_у=(0, 5 – 0, 7)R_ч.у, нормальными заходками шириной А_н=(0, 5 – 0, 7)R_ч.у , широкими заходками (панелями).

В случае использования конвейерного транспорта погрузка взорванной горной массы осуществляется через бункеры-питатели, оборудованные колосниковыми грохотами. При значительной крупности горной массы используются передвижные дробильные агрегаты. Для уменьшения числа передвижных забойных конвейеров применяют конвейерные перегружатели.

Высота разрабатываемого уступа в скальных породах по условиям безопасности может превышать высоту черпания экскаватора не более чем в 1, 5 раза. При этом высота развала пород после взрыва не должна превышать максимальную высоту черпания экскаватора.

Драглайн может разрабатывать породы торцовым и тупиковым забоями. При этом он может располагаться на кровле уступа, промежуточной площадке и почве уступа.

В случае расположения драглайна на кровле уступа горная масса разгружается в отвал или в транспортные средства. Возможная высота уступа определяется паспортной глубиной черпания, углом откоса забоя и местом установки драглайна. Максимальная ширина заходки

 

А_max=R_ч(sinw₁+sinw₂), м (4.5)

 

где w₁=30-45, w₂=30-45 – угол поворота драглайна от оси его хода соответственно в сторону массива и выработанного пространства, град.

Обычно при работе в отвал w₁=0. Тогда общий угол поворота драглайна при черпании w= w₂=30-45^о. Угол поворота драглайна для разгрузки не превышает 90^о. Тогда ширина заходки А=R_чsinw, м. Для драглайнов ЭШ4/45, ЭШ8/60, ЭШ15/90, ЭШ80/100 ширина заходки равна соответственно 23, 29, 42, 47 м.

Схему с расположением драглайна на промежуточной площадке применяют при использовании мощных драглайнов с ковшом емкостью 8 –10 м³ и более с целью одновременной отработки более высокого подуступа, так как ось хода драглайна смещается ближе к отвалу. Угол откоса забоя при разработке верхнего подуступа для предотвращения скольжения ковша не должен превышать 25^о. высота верхнего подуступа должна удовлетворять условию h_у.в£ (0, 7 – 0, 8)Н_р. Производительность при верхнем черпании, как правило, на 10-15% ниже, чем при нижнем черпании.

На почве разрабатываемого уступа драглайн располагают редко (в основном при разработке неустойчивых пород).

 

Лекция № 6

Карьерный транспорт

 

Трудоемкость процесса 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. Специфика горных работ обуславливает следующие особенности карьерного транспорта:

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

- периодическая передвижка транспортных коммуникаций в связи с постоянным изменением положения пунктов погрузки и разгрузки горной массы;

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

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

Интенсивность работ конвейерного транспорта характеризуется грузооборотом карьера, который определяется количеством груза (в кубических метрах или тоннах), перемещаемого в единицу времени (час, смена, и т.д)

Грузооборот (или его часть) характеризуется устойчивым во времени направлением перемещения, называемым грузопотоком. Грузопоток является сосредоточенным, если все грузы перемещаются из карьера на поверхность в одном направлении по одним транспортным коммуникациям, в противном случае грузопоток является рассредоточенным.

Основными видами железнодорожного транспорта являются железнодорожный, автомобильный, конвейерный и гидравлический.

Железнодорожный транспорт целесообразно применять на карьерах с большим годовым грузооборотом (15 млн.т и более) при значительной длине транспортирования (4 км и более). По сравнению с другими видами карьерного транспорта железнодорожный требует наибольших радиусов кривых (100 – 120 м), значительной протяженности фронта работ (700 – 800 м) и допускает наименьшие подъемы пути (40-60 ^о/_оо ). Эти условия обеспечиваются при больших размерах карьера в плане и незначительной глубине (150-250 м). При железнодорожном транспорте относительно велики объемы горно-капитальных работ, капитальные затраты, затраты на содержание транспортных коммуникаций и их эксплуатацию и наиболее сложная организация труда.

Автомобильный транспорт применяется главным образом на карьерах с небольшим годовым грузооборотом (15-20 млн.т) при расстоянии транспортирования до 4 км. С появлением автосамосвалов большой грузоподъемности (120-180 т и более) область применения автотранспорта значительно расширилась. Его особенно эффективно применять в период строительства карьеров, при интенсивной разработке месторождения с большой скоростью подвигания забоев и высокими темпами углубки горных работ. Отсутствие рельсовых путей и контактной сети, менее жесткие требования к профилю и плану автомобильных дорог (допустимый радиус кривых составляет 15-20 м, а подъем пути 80-100 ^о/_оо ) снижают объем горнокапитальных работ и уменьшают сроки и затраты на строительство карьеров. К основным недостаткам автомобильного транспорта относится резкое снижение эффективности при увеличении расстояния транспортирования и зависимость от климатических условий.

Конвейерный транспорт (ленточные конвейеры) применяется на карьерах для перемещения горной массы в рыхлом и раздробленном (размер кусков до 400 мм) состоянии. Широкий диапазон изменения производительности конвейерных установок (до 15000 м³/ч) позволяет применять их в карьерах с различным грузооборотом. Достоинствами конвейерного транспорта являются возможность преодоления подъемов до 18^о и поточность перемещения грузов. Последнее обеспечивает возможность полной автоматизации процесса транспортирования и позволяет более эффективно использовать погрузочное оборудование. Широкое применение ленточных конвейеров ограничивается быстрым износом конвейерной ленты, жесткими требованиями к размерам транспортируемых кусков горной массы и способу погрузки. Эффективность конвейерного транспорта существенно снижается при низких температурах и большой влажности транспортируемой горной массы. Конвейерный транспорт целесообразно применять на карьерах с мягкими породами при годовом грузообороте 20 млн. т и более.

Комбинированный транспорт для перемещения горной массы в одном направлении включает разные виды транспорта. Как правило, он применяется при разработке глубоких и нагорных месторождений. Автомобильно-железнодорожный транспорт с внутрикарьерным перегрузочным пунктом целесообразно применять на нижних горизонтах (120-150 м и ниже) при использовании на верхних горизонтах железнодорожного транспорта. Автомобильно-скиповой транспорт наиболее эффективен в условиях крутых залежей с ограниченными размерами в плане при глубине разработки более 150 м и устойчивых вмещающих породах, обеспечивающих надежную и безаварийную работу подъемников.

 

Расчет подвижного состава

 

Единицей на железнодорожном транспорте является локомотивосостав (поезд), включающий локомотив и расчетное число вагонов. Потребное число N_л..с локомотивосоставов зависит от продолжительности рейса поезда, его полезной массы и грузооборота карьера.

Число N_р рейсов всех локомотивосоставов в сутки, обеспечивающее суточный грузооборот карьера W_с определяется по формуле

 

(6.14)

 

Возможное число рейсов одного локомотивосостава за сутки

 

(6.15)

 

где Т=22 продолжительность работы транспорта в сутки. час;

t_р – продолжительность рейса локомотивосостава, ч

 

t_р=t_п+t_д.в+t_раз+t_д.ст+t_ож, час (6.16)

 

где t_п – время погрузки локомотивосостава, ч;

t_раз – время разгрузки локомотивосостава, ч;

t_ож – время прстоя локомотивосостава в ожидании погрузки, разгрузки, на обменных пунктах, час;

t_д.в, t_д.ст – время движения локомотивосостава соответственно по временным и стационарным путям, ч;

 

(6.17)

 

где П_э.тех – техническая производительность экскаватора, т/ч;

; ; (6.18)

 

где L_в, L_ст – соответственно протяженность временных и стационарных путей;

v_в, v_ст – соответственно скорость движения по временным и стационарным путям;

t_раз – время разгрузки состава, ч.

Время разгрузки определяется по формулам

при одновременной разгрузки вагонов

 

, ч (6.19)

 

при последовательной разгрузке вагонов

 

, ч (6.20)

 

где t_р – время разгрузки одного вагона (1, 5 – 5 мин).

Время t_ож принимается равным 5-10 мин на рейс.

Таким образом, число рабочих локомотивосоставов

 

(6.21)

 

Число рабочих локомотивов N_л равно число локомотивосоставов N_лс. Число вагонов N_в=N_лс n. Инвентарный парк вагонов и локомотивов принимается на 20-25% больше рабочего парка.

 

Лекция №7

Отвалообразование вскрышных пород

 

Сущность процесса отвалообразования.

Искусственная насыпь, образующаяся в результате складирования вскрышных пород, называется отвалом, а совокупность производственных операций по приему и размещению вскрышных пород на отвале – отвальными работами. Технология, механизация и организация отвальных работ составляют сущность и содержание процесса отвалообразования.

Отвал вскрышных пород представляет собой геометрическое тело в виде неправильной усеченной пирамиды. он характеризуется следующими параметрами: высотой и числом ярусов (уступов), углом откоса уступов, приемной способностью, длиной и способом перемещения отвального фронта работ.

Возможная высота отвального уступа зависит в основном от физико-механических свойств складируемых пород и пород, лежащих в основании отвала, а также от средств механизации отвальных работ.

Угол откоса отвальных уступов обычно равен углу естественного откоса пород, размещаемых в отвале. Он зависит от физико-механических свойств пород, их степени разрыхления и влажности.

Приемная способность отвала равна объему породы, который можно разместить на данной площади So отвала при его максимальном заполнении. Приемная способность отвала (в целике) на равнинной местности определяется по формуле

 

, м³ (7.1)

 

где К_н = 0, 8-0, 9 коэффициент, учитывающий неравномерность отсыпки породы в отвал;

К_р = 1, 1 – 1, 2 – коэффициент, учитывающий разрыхление породы в отвале;

h₀ – высота уступа отвала, м;

Р₀ – периметр площади основания отвала, м;

a₀ – угол откоса уступа отвала, град.

Длина фронта отвальных работ равна сумме длин отдельных участков (тупиков), на которые разбивается периметр отвала. Разбивка фронта отвальных работ на тупики позволяет рассредоточить по фронту основные и подготовительные работы при отвалообразовании. Длина отдельного тупика зависит в основном от принятого способа механизации отвальных работ, площади отвала и объема вскрышных пород, размещаемых в отвале.

Способ перемещения фронта отвальных работ определяет схему развития отвалов в плане. Различают три способа развития отвальных работ: параллельный, веерный и прямолинейный.

Процесс отвалообразования включает возведение первоначальных насыпей, разгрузку и складирование вскрышных пород, планировку поверхности отвала и перемещений транспортных коммуникаций на отвале.

 

Лекция №8.

 

Системы капитальных траншей

 

Совокупность капитальных траншей, обеспечивающая вскрытие всех рабочих горизонтов карьера, называется системой капитальных траншей. В зависимости от пространственного расположения капитальных траншей, входящих в систему, и наличия технологических связей между ними различают системы отдельных, общих и групповых капитальных траншей при различном их заложении.

В случае вскрытия карьерного поля системой отдельных капитальных траншей каждый рабочий горизонт карьера вскрыт отдельной капитальной траншеей, не имеющей связи с другими капитальными траншеями системы. Грузопотоки в этом случае рассредоточены.

При вскрытии карьерного поля системой общих капитальных траншей грузопотоки либо сосредоточены по направлению при внешнем заложении траншеи, либо по направлению и транспортным коммуникациям при внутреннем заложении траншеи.

Характерным признаком общности системы капитальных траншей является общее поперечное сечение траншей ступенчатой формы. Характерным признаком общности системы траншей при их внутреннем заложении является сосредоточение грузопотоков со всех лежащих ниже горизонтов в капитальной траншее лежащего выше горизонта.

При вскрытии карьерного поля системой групповых капитальных траншей все уступы карьера разбиты на несколько групп по качественному или иному признаку (группа вскрышных уступов и группа добычных уступов). Каждая группа вскрывается своей общей капитальной траншеей. Общие траншеи, вскрывающие группу уступов, между собой не связаны. Вскрытие карьерного поля системой групповых капитальных траншей соединяет признаки вскрытия отдельными и общими капитальными траншеями и занимает между ними промежуточное положение.

 

Трасса капитальных траншей

Трассой капитальных траншей называется их продольная ось. В зависимости от положения трассы относительно конечного контура карьера различают трассы внешние, внутренние и смешанные. В последнем случае верхние уступы карьера вскрыты траншеями внешнего заложения, а нижние – траншеями внутреннего заложения.

По сроку службы различают трассы стационарные (трассы траншей внешнего заложения и траншей внутреннего заложения, расположенных на нерабочем борту карьеров) и временные (трассы скользящих съездов).

Основными параметрами трассы являются ее подъем, глубина заложения (разность высотных отметок начала и конца трассы), минимальный радиус криволинейных участков, теоретическая и действительная глубина трассы, число и конструкция пунктов примыкания наклонных участков к горизонтальным.

Пространственное положение трассы характеризуется ее продольным профилем (проекция оси капитальных траншей на вертикальную плоскость) и планом пути (проекция оси капитальных траншей на горизонтальную плоскость). Продольный профиль трассы включает горизонтальные и наклонные участки, а также участки сопряжения между ними. Важным элементом продольного профиля трассы является конструкция пункта примыкания наклонных участков к рабочим горизонтам. Различие возможных вариантов примыкания определяется условиями трогания транспортных средств при их вынужденной остановке. В соответствии с этим различают примыкание на руководящем подъеме, смягченном подъеме, на горизонтальных площадках.

В случае примыкания на руководящем подъеме остановка транспортных средств происходит непосредственно на участке с руководящим подъемом. В силу этого удельная сила сопротивления движению в момент трогания значительно превышает аналогичную силу при равномерном движении по руководящему подъему. При таком профиле трассы требуется увеличение мощности локомотива на 10 – 50%. Однако в этом случае обеспечиваются минимальная длина трассы и минимальный объем системы капитальных траншей.

 

Лекция №9

 

СИСТЕМЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

 

Общие сведения

Под системой открытой разработки месторождений полезных ископаемых понимается определенный порядок выполнения горно-подготовительных, вскрышных и добычных работ. В условиях данного карьера принятая система разработки должна обеспечивать безопасную, экономичную и наиболее полную выемку кондиционных запасов полезного ископаемого при соблюдении мер по охране окружающей среды.

Комплекс горного, транспортного и дробильно-сортировального и вспомогательного оборудования, обеспечивающий планомерную выемку горной массы в забоях и перемещение вскрыши на отвалы, а полезного ископаемого на склады и потребителям, составляет структуру комплексной механизации. Система разработки месторождения и структура комплексной механизации данного карьера тесно взаимосвязаны. если система разработки определяет объемы и порядок воспроизводства горных работ, то структура комплексной механизации определяет виды, мощность и расстановку оборудования, обеспечивающего выполнение этих работ.

 

Таблица 9.1 – Классификация систем разработки по акад. В.В.Ржевскому

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: