Выемка и погрузка горной породы

Разработка месторождений

Для каждого месторождения устанавливают технико-экономическую целесообразность организации карьера в данном месте.

При этом исходят из:

- возможности получения горного и земельного отвода для организации карьера;

- стоимости и длительности периода подготовительных работ;

- качества полезных ископаемых;

- объема полезного ископаемого;

- наличия подъездных путей, возможности снабжения карьера водой, воздухом, паром и пр.;

- коэффициента вскрыши и пустых пород (К_в и К_п).

К_в = V_в / V, К_п = V_n / V.

V_в – объем вскрыши; V_n – объем пустых пород.

Основным экономическим критерием всего комплекса является приведенная себестоимость продукции

С_пр = С + К · Е,

где С – себестоимость продукции, руб./м³; К – удельные капиталовложения на 1 м³ продукции; Е – нормативный коэффициент экономической эффективности капиталовложений (Е = I/Т)/

Иногда трудно решить, разрабатывать ли притрассовое месторождение или более целесообразно получать более качественный щебень из промышленного карьера, расположенного дальше от трассы дороги.

В этом случае необходимо учесть, что качество материалов из промышленных карьеров всегда выше, чем в притрассовых, а следовательно и эффективность применения более качественных материалов в конструктивных слоях дорожных одежд будет выше.

2.4.1. Подготовительные работы

Для ввода карьера в эксплуатацию необходимо выполнить комплекс подготовительных работ. В их состав входят:

- расчистка территории будущего карьера от деревьев, пней, кустарника;

- организация отвода поверхностных и грунтовых вод;

- устройство траншеи для вывозки вскрыши и добытого материала из карьера;

- работы по вскрытию и обнажению слоев полезного ископаемого для создания фронта работ по добыче;

- создание опережения вскрышного уступа.

Выбор рациональной выемочно-погрузочной машины производят с учетом физико-механических свойств горных пород, линейных параметров забоя, целесообразных для конкретных условий транспортных средств. На эффективность выемочно-погрузочных работ влияет кусковатость взорванной породы (негабарит) и развал горной массы.

Размеры развала (рис. 2.2) – поперечная форма, ширина В и высота Н_р зависят от свойств породы в массиве, массы зарядов ВВ, расположения их относительно откоса уступа и в значительной степени от схемы коммуникации скважинных зарядов.

Рис. 2.2. Схема и параметры развала породы разрыхленной взрывом:

H_у – высота уступа; h_p – высота развала; α – угол уступа; А – глубина буровой

заходки; В – ширина развала взорванной породы

Ожидаемая ширина развала при однорядном взрывании (м)

, (2.4)

где: К_в – коэффициент, характеризующий взрываемость породы (2,5-3,3; 5-4; 4,5-5,5 – соответственно для легко-, средне- и трудновзрываемых пород); К _β – коэффициент, учитывающий угол наклона скважин к горизонту (К _β = 0,25); Н_у – высота уступа, м.

При выборе экскаватора с прямой лопатой (рис. 2.3) максимальную ширину заходки принимают равной: для рыхления и мягких пород – 1,5 радиуса черпания экскаватора на уровне стояния; для скальных, разрыхленных взрывом, при железнодорожном транспорте – 1,7 радиуса черпания, при автомобильном – 1,5-1,7. Запас разрыхленной породы на один работающий экскаватор должен быть не менее чем на 10 сут.

В карьерах при разработке горных пород применяют скреперы для выполнения основных и вспомогательных технологических процессов. Преимущественное распространение они получают на вскрышных и рекультивационных работах, на снятии, транспортировании и складировании почвенного слоя.

На открытых горных работах используют бульдозеры на гусеничном ходу мощностью 730 кВт и более для выемки россыпей, горных пород и залежей сложного строения. Бульдозеры могут разрабатывать разрыхленные горные породы.

Кроме того, к подготовительным работам относят устройство путей для вывозки материалов, установку оборудования по переработке камня, обеспечение карьера энергией, постройка складов, мастерских и пр. Все перечисленные работы относятся к капитальным, и производятся в период организации карьера.

Кроме вышеперечисленных работ в процессе работы карьера необходимо систематически проводить эксплуатационные подготовительные работы.

Работы по очистке территории карьера от леса, пней и пр. производят также, как и при подготовке к строительству дороги.

От притока поверхности вод карьеры ограждаются нагорными канавами, воду из канав отводят в пониженные места.

б) Разработку месторождений в пределах оконтуренной площади производят отдельными горизонтальными слоями. При этом верхний слой опережает нижний и карьер имеет форму уступов.

Рис. 8.1 Элементы карьера в разрезе: 0-1 – кровля вскрыши; 1, 3, 5, 8, 10, 12 – верхние бровки уступов; 2, 4, 6, 7, 9, 11 – нижние бровки уступов; 1-2, 3-4, 5-6, 7-8, 9-10, 11-12 – откосы уступов; 2-3 – подошва уступов вскрыши и рабочая берма вскрышного уступа; 5-4 – рабочая площадка уступа; 7-6 – подошва или дно карьера; 8-9, 10-11 – бермы безопасности; 1-6 – борт карьера; 12 – верхний контур карьера

На рабочих площадках уступов устанавливаются средства механизации. Часть рабочей площадки (непосредственно у откоса уступа), где производится отделение полезного ископаемого и его погрузка в транспортные средства называется забоем.

Для въезда транспорта в карьер и вывозки из него породы устраивают въездную траншею.

Для подготовки вскрышного или добычного уступа к разработке устраивают разрезные траншеи, открывающие фронт работ.

Уступы в плане разрабатываются параллельными полосами – заходками. Заходки разбивают на захватки, на которых ведутся добычные работы. Общая протяженность всех захваток составляет фронт работ.

Классификация систем разработок месторождений основана на принципах: обеспечения эффективной работы средств механизации на рабочих уступах; минимизации транспортных работ на вскрыше или доставке полезного ископаемого к местам переработки; безопасности горных работ. Существует ряд методов разработок карьеров.

Рис. 8.2. Классификация системы разработок месторождений: а – П-образная система захваток с односторонней разработкой; б – тоже с двухсторонней разработкой; в – Т-образная; г – Г-образная; д – веерообразная; е – тупиковая; ж – кольцевая; з – радиально-кольцевая; 1 – въездная траншея; 2 – разрезная траншея

При большой мощности вскрыши, холмистом карьере, малом фронте работ устраивают одну въездную траншею и разработку ведут по Г-образной схеме. По П-образной схеме работы ведут при меньшей мощности вскрыши и при необходимости обеспечения кольцевого движения транспорта. Причем в случае необходимости перерезки водоносного горизонта работы по П-образной схеме могут начинаться от дальних границ контура к ближним. Т-образная схема применяется при большом фронте работ.

При разработке месторождений с неправильной формой в плане возникает необходимость сохранить в процессе работ одинаковую длину захваток, в этом случае применяют веерообразную схему разработки (хотя применяют ее довольно редко).

При разработке рыхлых горных пород (гравий, песок, гравийно-песчаная смесь), когда предварительного размельчения не требуется, добычу горной массы можно вести на узком фронте работ, в этом случае разработку карьера можно вести по тупиковой, кольцевой или радиально-кольцевой схеме. Эти схемы применяются и в тех случаях, когда полезные ископаемые залегают в виде отдельных линз и напластований.

Во всех случаях при выборе той или иной схемы разработки карьера необходимо максимально учитывать местные условия, наличие машин и механизмов, а также перспективную мощность данного карьера и степень срочности ввода его в эксплуатацию.

Нормальное ведение в карьере добычных работ зависит от вскрышных работ. К вскрышным работам предъявляются следующие требования.

Вскрышные работы в карьере не должны задерживать производство добычных работ. Вскрышной уступ всегда должен опережать добычной уступ на некоторый участок, длина которого полностью зависит от конкретных условий разработки карьера. Вскрышные работы, как правило, выполняются в теплое время года. При необходимости производства вскрышных работ в зимний период карьер целесообразно защищать от промерзания любым из известных вам способов, наиболее пригодных в данных условиях.

Рис. 8.5. Способы применения гидромеханизации при разработке

гравийных и песчаных карьеров

Подводные залежи песка и гравия разрабатываются плавучими землесосами, реже землечерпалками.

Рис. 8.6. Схемы разработки материалов землечерпалками и землесосами

Производительность землечерпалок колеблется от 50 до 100 м³/ч, при максимальной глубине черпания 3,5-4,5 м. Землесосы значительно чаще применяются для разработки подводных залежей, их производительность составляет 100-1200 м³/ч. Материал от землечерпалок доставляется на берег специальными баржами, а при использовании земснарядов транспортировка производится по трубам.

Транспортные работы. В подавляющем большинстве случаев все материалы из карьеров, которые разрабатывают дорожные организации транспортируются автомобильным транспортом. Во временных карьерах применяется только автомобильный транспорт. Основные преимущества этого вида транспорта – его высокая маневренность и способность преодолевать значительные уклоны. Ширина проезжей части дорог в карьерах принимается не менее 3,5 м – для однополосного движения и 7,5 м – для двухполосного. Крутизна подъемов, которые могут преодолевать автосамосвалы, достигает 70 ‰. Тип покрытия карьерных дорог выбирают в зависимости от грузонапряженности движения. Обычно на промышленных карьерах дороги строят с асфальтобетонным или цементобетонным покрытием, в притрассовых – со щебеночными или гравийными покрытиями.

Кроме автомобильного транспорта в карьерах используют и ленточные транспортеры, а иногда и железнодорожный транспорт. Особенно эффективна комбинированная работа автомобильного транспорта и ленточных транспортеров. Автомобили, как более мобильный транспорт, доставляют материалы к пунктам перегрузки, разгружаются в приемные бункеры, а далее материал поступает на переработку по транспортерам.

Погрузка в отвал обеспечивает наибольшую производительность экскаватора, но применяется сравнительно редко. Боковая погрузка расположением транспортных средств на одном уровне с экскаватором наиболее распространена. Расположение транспортных средств выше уровня стоянки экскаватора возможно при наличии экскаватора с удлиненной стрелой; условия работы экскаватора ухудшаются, но облегчается работа автотранспорта. Тупиковая схема погрузки наименее удобна. Усложняется работа как транспортных средств, так и экскаватора, т.к. угол поворота в этом случае достигает 150-180º.

Высота забоя при расположении транспортных средств в одном уровне с экскаватором не должна превышать высоту черпания экскаватора. Наибольшую высоту забоя (Н_з = 1,5 Нч) можно допускать только в случае разработки хорошо разрыхленных скальных пород, исключающих образование козырька.

Ширина забоя обычно назначается в зависимости от радиуса черпания экскаватора (А = 1,5 R). Уменьшение величины «А» до (0,5-1,0) обычно незначительно сказывается на производительности экскаватора.

г) Разработка месторождений гравия и песка чаще всего выполняется с помощью экскаваторов, могут применяться также и бульдозеры, скреперы. Иногда песчано-гравийные месторождения разрабатывают с помощью средств гидромеханизации.

Скреперы и, особенно бульдозеры применяются при разработке небольших месторождений, при этом материал может подаваться в транспортное средство или к бункерам перерабатывающих установок. Погрузка материала в транспортные средства в данном случае чаще всего осуществляется с помощью эстакады, на которой ставится бункер.

Рис. 8.4. Временная эстакада для погрузки материалов в автотранспорт

При гидромеханизированной разработке рыхлых материалов сильная струя воды увлекается в специальный лоток или по специально вырытому руслу. Если нельзя обеспечить транспортирование материалов самотеком, но перемещение в виде пульпы наиболее целесообразно, применяют землесосные снаряды в сочетании с гидромониторами. В этом случае материал из карьера транспортируется.

Рис. 2.3. Схема выемки и погрузки взорванных пород в автомобили-самосвалы экскаватором с прямой лопатой: 1 – ось передвижения экскаваторов; 2 – ось движения автомобилей-самосвалов; Rn – радиус погрузки экскаватора; I-III – номера экскаваторных заходок

Для гидравлического способа разработки обводненных и подводных песчано-гравийных месторождений используют землесосные снаряды и гидромониторы. В дорожном строительстве чаще используют гидромониторы. Гидромониторный способ разработки горных пород (нескальных) не имеет существенных ограничений для применения, за исключением наличия гарантированного источника водоснабжения.

Высота уступа при гидромониторном размыве принимается в зависимости от физико-механических свойств породы, типа и конструкции гидромониторов, условий организации разработки карьера и не должна превышать 30 м.

Для доставки размытого материала в отвалы (на склад) следует использовать естественный уклон местности, достаточный для надежного перемещения гидросмеси по лоткам, земляным канавам, реже – по трубам. В остальных случаях следует использовать напорный гидротранспорт по трубам под воздействием напора естественного (за счет разности отметок) или искусственного.

Дата добавления: 2014-01-11