Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Января 2013 в 17:02, лекция
Основной целью открытых горных работ является разработка месторождений полезных ископаемых. Способ разработки месторождений полезных ископаемых с применением открытых горных работ называется открытым способом.
При поперечном перемещении вскрышных пород в выработанное пространство используются транспортно-отвальные мосты и консоль-то отвалообразователи. В случае перемещения вскрышных пород в выработанное пространство по периметру карьера используются забойные, полустационарные и отвальные конвейеры. При перемещении вскрышных пород и полезного ископаемого за пределы карьера используются забойные, подъемные, магистральные, отвальные, разгрузочные конвейеры
С учетом технологических особенностей в цепи карьерного транспорта можно выделить три звена:
Транспорт первого звена
непосредственно обслуживает
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.
При комбинации автотранспорта и конвейерных подъемников на перегрузочных пунктах необходимо осуществлять предварительное дробление крупнокусковой горной массы. Дробильно-перегрузочные пункты располагаются на концентрационных горизонтах карьера и обслуживают несколько рабочих горизонтов. Через 70-100 м по глубине они переносятся на лежащие ниже горизонты.
СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯ И СВЯЗЬ С ДРУГИМИ ПРОЦЕССАМИ
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 и изменяется пределах 30-40°.
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 Кн=0,8-0,9 коэффициент, учитывающий неравномерность отсыпки породы в отвал;
Кр=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.
Отвал вскрышных пород имеет форму неправильной усечен пирамиды. Он характеризуется следующими параметрами: высот числом уступов (ярусов), углом откосов уступов, результирующим углом откоса отвала, приемной способностью, длиной и способом пе{ щения отвального фронта работ, размерами в плане и др.
Часть периметра отвала, на котором происходят прием и размещение вскрышных пород, составляет фронт отвальных работ. Разбивка фронта отвальных работ на отдельные участки (тупики) позволяет рассредоточить по фронту основные и подготовительные работы при отва-лообразовании. Длина отдельного тупика изменяется в широких пределах и зависит в основном от принятого способа механизации отвальных работ, площади отвала, объема вскрышных пород, размещаемых в отвале.
Потребное число отвальных тупиков определяется грузооборот карьера по вскрыше и приемной способностью отвального тупика
•
Рис. 5.1. Способы перемещения фронта отвальных работ:
а - параллельный; б - веерный; в - криволинейный
Перемещение транспортных коммуникаций на отвале носит периодический характер и производится после отсыпки отвальной заходки. Перемещение отвальных коммуникаций аналогично перемещению временных путей на карьере.
В зависимости от места расположения отвала по отношению к конечному контуру карьера различают внутренние отвалы, располагаемые в выработанном пространстве, и внешние отвалы, располагаемые за конечным контуром карьера. Использование внутренних отвалов позволяет сократить расстояние перемещения вскрыши и не отчуждать дополнительные площади под отвалы, сокращая тем самым объемы рекультивации земель. Однако создание внутренних отвалов возможно, когда разрабатываемое месторождение представлено горизонтальной или пологой залежью, вынимаемой на всю мощность.
Внешние отвалы создаются, как правило, при разработке наклонных и крутых месторождений, когда конечное положение подошвы карьера формируется только в конце его отработки. В начальный период разработки горизонтальной или пологой залежи, когда создается выработанное пространство карьера, вскрышные породы также вывозят на внешние отвалы.
В случае разработки горизонтальных или пологих месторождений, имеющих значительную мощность (40-50 и более м), одновременно создаются как внутренние, так и внешние отвалы. Вскрышу нижних уступов складируют на внутренних отвалах, а вскрышу верхних – на внешних.
Экскаваторное отвалообразование при использовании на карьерах железнодорожного транспорта является ведущим (на его долю приходится 85 – 90%). Работа отвальных экскаваторов состоит в экскавации породы, перегружаемой из думпкаров, и укладка ее в отвал. При использовании мехлопаты отвальный уступ подразделяется на два подуступа. Мехлопата размещается на кровле нижнего подуступа, на которую производится разгрузка породы из думпкаров. Транспортные пути располагаются на кровле верхнего подуступа. Для удобства приема и последующей экскавации породы из думпкаров экскаватор на кроле нижнего подуступа образует специальную емкость (канаву) длиной, равной полуторной или двойной длине думпкара и глубиной 0,8 – 1,0 м. Состав на отвал подвигается вагонами вперед. В приемную емкость, как правило, думпкары разгружаются поочередно. Укладка экскаватором породы в отвал производится в трех направлениях: вперед по ходу в нижний подуступ, по ходу (по фронту отвального уступа) под откос нижнего подуступа и назад в верхний подуступ.
В зависимости от физико-механических характеристик пород применяют, укладываемых в отвал, и пород основания отвала применяют две схемы организации работы экскаватора на отвале.
Рациональная высота отвального уступа меняется в широких пределах и составляет на равнине 15-30 м, а в гористой местности – 70 м и более.
Плужное отвалообразование. Плужное отвалообразование предшествовало экскаваторному, но из-за своей низкой производительности было в основном заменено последним. В настоящее время плужное отвалообразование находит применение на карьерах с небольшим объемом вскрышных работ в условиях скальных пород, допускающих высоту уступов более 15 м, при наличии большого числа тупиков, расположенных на разных горизонтах. Процесс плужного отвалообразования включает выполнение следующих операций: разгрузку породы из думпкаров под откос отвального уступа, профилирование откоса уступа (вспашка), планировка поверхности отвала для пути и передвижку пути.
Длина отвального тупика
при плужном отвалообразовании
колеблется в пределах 0,5 – 2,5 км. Высота
уступов плужных отвалов
Достоинством плужного отвалообразования является использование недорогого и простого в правлении оборудования, обеспечивающего быструю разгрузку составов.
Недостатки плужных отвалов – малая приемная способность отвального тупика, большое число резервных тупиков, малый шаг передвижки путей, сложность отсыпки мягких пород.
Рис. 5.6. Схема плужного отвалообразования:
а - положение отвального откоса перед разгрузкой локомотивосостава; б- после разгрузки;
в - после профилирования; г- после повторной разгрузки и передвижки путей
При складировании взорванных
пород ширина бермы безопасности
должна быть не менее 1,8 м, а при складировании
разнородных пород она увеличив
путей составляет 1,5-4 м.
Длина отвального тупика при плужном отвалообразовании изменяется в пределах 0,5-2,5 км. Высота уступов плужных отвалов составляет 15-25 м и ограничивается их устойчивостью. Остальные параметры плужного отвалообразования рассчитываются аналогично параметрам экскаваторного отвалообразования.
Абзетцерное отвалообразование. Процесс отвалообразования с помощью абзетцеров включает разгрузку думпкаров в приемную траншею, расположенную на поверхности отвала, черпание породы из траншеи, перемещение породы в отвал, планировку поверхности отвала и передвижку путей. Абзетцер представляет собой полноповоротный многоковшовый экскаватор, имеющий разгрузочную консоль с ленточным конвейером. Отвальный уступ насыпается двумя подуступами. Абзетцер, приемная траншея и путь располагаются в этом случае на кровле нижнего подуступа. Высота абзетцерного отвала достигает 90 м. Высота верхнего подуступа 30 – 35 м, высота нижнего подуступа 40 – 55 м. Планировку поверхности отвала после его заполнения производят либо планирующей рамой абзетцера, либо бульдозером. Пути отвальных экскаваторов обычно многорельсовые, поэтому их передвигают путепередвигателями непрерывного действия. Ширина отвальной заходки зависит от длины отвальной консоли и угла ее наклона и составляет 40 – 60 м. Длина отвального тупика определяется по условию обеспечения непрерывности работы абзетцера и составляет 1 – 2 км. Техническая производительность абзетцеров составляет 2000 – 7000 м3/ч.
Бульдозерное отвалообразование. В связи с внедрением бульдозеров мощностью 300 л.с. и более на карьерах с железнодорожным транспортом начали применять бульдозерное отвалообразование. При этом способе отвалообразования отвальный уступ разделяется на два подуступа. Порода разгружается на кровлю нижнего подуступа (транспортные пути располагаются на кровле верхнего подуступа) и бульдозерами перемещается к его откосу. Нижний подуступ отсыпается в направлении к тупику. Верхний подуступ отсыпают наоборот. Высота верхнего подуступа принимается такой, чтобы разгруженная из думпкара порода была ниже уровня пути, т.е должна быть в пределах 1,5 – 2,5 м. Расстояние от внешнего конца шпал до верхней бровки верхнего подуступа должно быть не менее 1 м. Высота нижнего подуступа принимается по условию устойчивости его откоса. Рациональная длина отвального тупика составляет 1,5 – 2,0 км.
Различают торцовую, фронтальную
и комбинированную схемы