Лекции открытые горные работы

Трассы различают 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 и внутреннего заложения, расположенных на нерабочем борту карьера) и временные (трассы скользящих съездов). Основными параметрами трассы являются величина ее подъема, глубина заложения (разность высотных отметок начала и конца трассы), минимальный радиус криволинейных участков, теоретическая и действительная длина трассы, число и конструкция пунктов примыкания наклонных участков к горизонтальным. Положение трассы капитальной траншеи в пространстве характеризуется ее продольным профилем (проекция оси капитальной траншеи на вертикальную плоскость) и планом (проекции оси капитальной траншеи 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, горизонтальных площадках

При отсутствии экскаваторов с удлиненным рабочим оборудованием или при большой глубине капитальной траншеи ее проведение осуществляется послойно. Для экскаваторов ЭКГ-5 и ЭКГ-8 высота слоя составляет соответственно 3-3,3 и 4,7-5 м.

При проведении траншей с использованием автотранспорта в большинстве случаев применяется нижняя погрузка, так как маневренность автосамосвалов обеспечивает высокую эффективность использования экскаваторов. Применение автотранспорта при проведении траншей экономически целесообразно даже в тех случаях, когда он не применяется в период эксплуатации. Автосамосвалы под погрузку подаются по следующим схемам: кольцевой, тупиковой и тупиковой с нишами (ниши сооружаются через 50-60 м друг от друга).

Рис. 2.14. Схемы послойного проведения траншей:

I, II, III, IV — последовательность выемки слоев

Бестранспортный способ проведения траншей находит применение при достаточной устойчивости их бортов, позволяющей использовать последние для размещения породы. Наиболее эффективным оборудованием при этом способе являются драглайны. В зависимости от радиуса разгрузки драглайна и размеров поперечного сечения траншеи ось перемещения драглайна в процессе работы может совмещаться с осью траншеи, быть ближе к одному из ее боротов и находиться на борту. Основным принципом расчета параметров траншеи при известных параметрах драглайна является равенство приемной способности бортов траншеи и объема породы вынимаемой из траншеи. Расчет ведется на 1 м длины траншеи.

Классификация способов вскрытия

Большая роль в создании теоретических  основ вскрытия карьерных полей  принадлежит проф. Е.Ф.Шешко.

Как уже отмечалось, в  большинстве случаев для вскрытия рабочих горизонтов наличие специальных горных выработок является обязательным. Проведение их обязательно при использовании наземных видов карьерного транспорта. перемещение горной массы в рабочих органах горных машин исключает необходимость проведения вскрывающих выработок на верхнем и нижнем уступах, а также при разработке месторождений с помощью кабельных кранов или другого аналогичного оборудования. учитывая это, Е.Ф.Шешко исходил при построении классификации из наличия, числа, назначения капитальных горных выработок как транспортных коммуникаций (табл. 8.1).

Капитальные горные выработки могут предназначаться для перемещения транспортных средств одновременно с грузом и без груза, только с грузом, только без груза. Фактическому назначению выработки должны соответствовать размеры ее поперечного сечения и продольный уклон.

Таблица 8.1 – Классификация способов вскрытия

Рост числа уступов  карьера с увеличением его  глубины ведет к возрастанию  числа капитальных траншей и их объема. Поэтому системы отдельных и групповых капитальных траншей, имеющие наибольший объем, применяются при вскрытии месторождений небольшой и средней глубины. Для вскрытия глубоких месторождений применяются системы общих капитальных траншей, а в отдельных случаях подземные горные выработки.

СИСТЕМЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Под системой открытой разработки месторождения 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.

При разработке горизонтальных и пологих залежей горно-подготовительные работы заканчиваются в период строительства карьера. В этом случае в процессе эксплуатации месторождения отпадает необходимость вскрытия новых горизонтов и система разработки характеризует порядок выполнения вскрышных и добычных работ. В случае добычи полезных ископаемых, выходящих непосредственно на поверхность, вскрышные работы отсутствуют или не имеют существенного значения. Тогда система разработки характеризует порядок выполнения добычных и горно-подготовительных работ по вскрытию новых горизонтов.

Для выполнения вскрышных, добычных и горно-подготовительных работ в определенном объеме и порядке применяется различное горное и транспортное оборудование. На карьерах необходимо стремиться обеспечить такую технологию, при которой все основные и вспомогательные процессы и опереции полностью механизированы, а применяемые машины и механизмы по своей мощности и производительности взаимоувязаны и обеспечивают заданный темп горных работ, что соответствует принципам комплексной механизации. Комплексная механизация открытых горных разработок имеет своей целью не только замену тяжелого ручного труда механизированным, но и получение наилучших технико-экономических показателей. Поэтому для выполнения основных и сопутсвующих им вспомогательных процессов и операций изыскиваются по возможности наилучшие технические решения, которые позволяют получить высокие экономические результаты. Комплекс горного, транспортного, дробильно-сортировочного и вспомогательного оборудования на карьере, обеспечивающий планомерную выемку горной массы в забоях и перемещение вскрыши на отвалы, а полезного ископаемого к складам и потребителям, составляет структуру комплексной механизации карьера. Система разработки месторождения и структура комплексной механизации данного карьера взаимосвязаны.

Параметры элементов  системы разработки (высота уступов, ширина рабочих и нерабочих площадок, длина фронта работ, скорость подвигания фронта работ, размеры панелей и заходок и др.) взаимосвязаны с рабочими параметрами и мощностью комплекса оборудования. Поэтому они должны рассматриваться в единстве на основе единой методики расчета технологии производства вскрышных и добычных работ и технологических характеристик комплекса оборудования. Для осуществления такого единства технологии и комплексной механизации открытых разработок акад. В.В. Ржевским введено понятие технологических комплексов вскрышных и добычных работ как совокупности комплексов оборудования и технологических решений (в первую очередь по системам разработки и вскрытию, их параметрам), совместно обеспечивающих безопасное, высокопроизводительное и экономичное выполнение горных работ в заданных объемах. Технологические комплексы горных работ различаются типами применяемых комплексов оборудования, а их варианты - моделями и параметрами горного и транспортного оборудования, а также вариантами технологической расстановки оборудования. При одинаковом оборудовании технологический комплекс может быть организован с различным взаимным положением оборудования в плане и по высоте рабочей зоны карьера. При этом изменяются только гсхнологические параметры вскрышных и добычных работ. Такие варианты технологических комплексов называются схемами экскавации.

ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ И ИХ ПАРАМЕТРЫ

Рис. 3.2. Разработка наклонными и крутыми слоями -  транспортирование   горной массы.

К элементам системы  разработки относятся уступы, фронт  работ уступа, фронт работ карьера, рабочая зона карьера, рабочие площадки, транспортные и предохранительные бермы.

Уступы. Главным параметром уступа является его высота h , которая оказывает непосредственное влияние на производительность оборудования, качество добытого полезного ископаемого, угол откоса бортов карьера, длину фронта работ, протяженность транспортных коммуникаций, объем горно-капитальных работ и др. Высота уступа устанавливается с учетом комплексного влияния указанных выше факторов. Основным требованием при установлении высоты уступа является безопасное ведение горных работ при использовании горного оборудования определенного типоразмера. При разработке горизонтальных и пологих месторождений высота уступа часто предопределяется мощностью залежи и покрывающих пород. Для наклонных и крутых месторождений высота уступа устанавливается исходя из параметров горного оборудования и требований к качеству полезного ископаемого. В случае разработки однородных вскрышных пород и мощных залежей простого строения высота уступа принимается максимальной исходя из параметров горного оборудования, так как при этом уменьшаются затраты на подготовку скальных пород к выемке и на их транспортирование. При этом, в соответствии с Правилами технической эксплуатации, при разработке скальных и полускальных пород высота уступа не должна превышать максимальную высоту черпания экскаватора более чем в 1,5 раза при условии, что высота развала не будет превышать максимальную высоту черпания экскаватра при однорядном и двухрядном взрываний. В случае многорядного взрывания высота развала может быть в 1,5 раза больше максимальной высоты черпания экскаватора, однако при экскавации пород в этом случае необходимо принимать меры, исключающие образование и произвольное обрушение козырьков и нависей. При верхней погрузке экскаваторами с удлиненным рабочим оборудованием высота уступа определяется параметрами экскаваторов. При разработке слож-, но-структурных залежей потери и разубоживание учеличиваются с уве-1 личением высоты уступов. В этом случае высота уступа не должна превышать высоты черпания экскаватора. Иногда с целью уменьшения j потерь при разработке уступ разделяется на два подуступа.

Опыт разработки месторождений простого строения показывает, что рациональная высота уступа находится в пределах 11-14 и 1б-19м соответственно для экскаваторов с ковшом вместимостью 3-5 и 8-12,5 м³.

Угол a откоса уступа зависит от физико-технических свойств гор-Ьх пород, применяемого оборудования и продолжительности стояния (тупов.

Рабочая площадка уступов. Минимально допустимая ширина рабочих площадок уступов зависит в основном от размеров выемочно-погрузочных машин, вида карьерного транспорта, схемы движения транспортных средств, высоты уступов, крепости пород.

При использовании мехлопат ЭКГ-5 и ЭКГ-8 и железнодорожного транспорта минимальная ширина рабочей площадки составляет соответственно 26-31 и 29-33 м в мягких породах, 39-52 и 45-60 м в скальных. В случае использования автотранспорта ширина рабочей площадки составляет 23-30 и 37-52 м соответственно в мягких и скальных породах.

Фронт работ уступа - часть уступов по длине, подготовленная к производству горных работ. Подготовка фронта работ уступа заключается в создании на уступе рабочей площадки необходимой ширины и в подводе транспортных и энергетических коммуникаций для обеспечения работы горного и транспортного оборудования. Суммарная протяженность фронтов работ отдельных уступов составляет фронт работ карьера, который подразделяется на вскрышной, измеряемый длиной фронтов работ вскрышных уступов, и добычный, измеряемый длиной фронтов работ добычных уступов. Создание первоначального фронта работ уступа и его перемещение в процессе работ не могут осуществляться произвольно. Нарезку уступов (путем проведения разрезных траншей) и перемещение фронта работ производят таким образом, чтобы в процессе разработки обеспечить заданное число вскрышных и добычных забоев.

Первоначальный фронт  горных работ может быть расположен вдоль длинной и короткой осей карьерного поля, а также концентрически. Расположение фронта работ вдоль длинной оси карьерного поля создает благоприятные условия для интенсивной разработки месторождения и создания больших объемов вскрытых запасов. Однако такое расположение фронта требует выполнения большого объема гордо-капитальных работ при строительстве карьера и большой длины транспортных коммуникаций. Его целесообразно применять при малой мощности вскрышных пород. При расположении фронта работ вдоль короткой оси объемы горно-капитальных работ и длина транспортных коммуникаций относительно небольшие. Но при этом резервы увеличения производительности карьера и создания вскрытых запасов полезного ископаемого ограничены. Усложняются вскрытие уступов и эксплуатация транспортных коммуникаций из-за частого их переустройства. Так располагать фронт целесообразно при большой мощности вскрыши. В этом случае, как правило, используются мобильные виды транспорта.