Основные технологические процессы на разрезе "Томусинский"

Основные технологические процессы на разрезе "Томусинский"

При примыкании на смягченном подъеме в верхней части капитальной траншеи (при ее подходе к лежащему выше рабочему горизонту) устраивается участок определенной длины, имеющий меньший подъем, чем руководящий (смягченный подъем iCM, составляющий 60-65 % от руководящего). Длина LCM смягченного участка трассы составляет 200-250 м. Это обеспечивает трогание и разгон локомотивосостава без увеличения мощности локомотива. Длина трассы в этом случае увеличится на величину (м), определяемую по формуле:

∆Lт=nLсм(1- iсм/iр) 2.3.

где п - число смягченных участков.

Объем системы капитальных траншей в этом случае также несколько увеличится.

Примыкание на горизонтальной площадке не вызывает увеличения объема капитальных траншей (по сравнению с объемом при примыкании на руководящем подъеме), но длина трассы увеличивается на величину:

∆Lр=nln 2.4.

где Ln = 200-250 - длина участка примыкания, м.

Различают теоретическую и действительную длину трассы капитальной траншеи.

Теоретическая длина трассы (м) определяется по формуле

Lт.т = (HH – Hk) /tg αr = (HH – Hk) 1000/iT

где HH, Hk - отметки начала и конца трассы соответственно, м;

αr – угол подъема трассы, градусы;

iT – величина подъема трассы, 0/00.

Действительная длина трассы (всегда больше теоретической из-за наличия участков примыкания) определяется по формуле

LТ.Д = LТ.Тky,

где ky – коэффициент удлинения (развития) трассы.

Значения коэффициентов удлинения трассы характеризуется следующими данными

Условия примыкания ky

На руководящем подъеме……………………………………..1-1,2

На смягченном подъеме……………………………………….1,2-1,3

На горизонтальных площадках………………………………..1,4-1,6

Трассы капитальных траншей в плане разделяются на простые и сложные (рис. 2.9.). Трасса капитальной траншеи называется простой, если она имеет одно направление. Трасса, состоящая из нескольких участков, имеющих разное направление, называется сложной. В зависимости от положения этих участков в контуре карьера и способа их соединения различают форму трассы тупиковую, петлевую, спиральную и комбинированную. Капитальные траншеи внешнего заложения всегда имеют простую форму трассы. При вскрытии карьерного поля капитальными траншеями внутреннего заложения форма трассы зависит от соотношения длины L6 борта карьера, предназначенного для размещения трассы, и ее действительной длины LТ.Д. Если

LТ.Д. ≤ L6,, трасса имеет простую форму, если Lт.д. >Lб, трасса имеет сложную форму. К основным факторам, определяющим выбор формы трассы, относятся условия залегания полезного ископаемого, рельеф поверхности, размеры карьерного поля в плане, вид карьерного транспорта. Тупиковая форма трассы применяется в основном при железнодорожном транспорте, петлевая - при автотранспорте.

Рисунок 2.9 - формы трасс капитальных траншей:

а - петлевая; б - тупиковая; в - спиральная; 1 - петля; 2 – тупик

2.4 Фактора влияния на способ вскрытия

Вскрытие карьерного поля является одной из наиболее сложных задач открытой разработки месторождений, от правильного решения которой в значительной степени зависят технико-экономические показатели работы карьера. При обосновании способа вскрытия руководствуются следующими соображениями: принятый способ должен обеспечить минимальные затраты на транспортирование вскрыши и полезного ископаемого, минимальный объем горно-капитальных работ и рациональное распределение объемов вскрышных пород за весь срок отработки карьерного поля (максимальный объем вскрышных работ должен выполняться, как правило, в более поздние годы). При сопоставлении нескольких вариантов способов вскрытия оптимальный вариант определяется минимумом затрат на строительство карьера и на его эксплуатацию в начальный период (в первые 10-15 лет).

Применительно к способам вскрытия, приведенным в табл. 2.1, ниже рассмотрены типичные условия их применения при разработке горизонтальных, пологих, наклонных и крутых месторождений.

Характерной особенностью карьеров, разрабатывающих горизонтальные и пологие месторождения (угол падения залежи ≤10۫), является их небольшая глубина и значительные размеры в плане. Во многих случаях такие месторождения разрабатываются с перевалкой всей вскрыши в выработанное пространство либо только ее части (нижние вскрышные горизонты). Вскрытие таких карьерных полей осуществляется комбинированным способом - бестраншейное вскрытие вскрышных уступов (отрабатываемых с перевалкой) и вскрытие добычных горизонтов с применением капитальных траншей (одной фланговой капитальной траншеей, двумя фланговыми, центральной или сочетанием центральной и фланговыми). При разработке горизонтальных месторождений с перемещением вскрыши на внешние отвалы вскрытие карьерных полей в этом случае может осуществляться системой отдельных, общих и групповых капитальных траншей.

Вскрытие системой отдельных капитальных траншей внешнего заложения (см. рис. 2.6.) применяется при незначительной глубине карьеров (2-3 уступа) и целесообразности рассредоточения грузопотоков. Отдельные капитальные траншеи небольшой глубины имеют незначительный объем, возможность рассредоточения грузопотоков обеспечивает простую организацию работ и высокую производительность карьера.

Вскрытие системой общих капитальных траншей внешнего заложения (см. рис. 2.5.) применяется также при 2-3 вскрываемых уступах и отсутствии необходимости рассредоточения грузопотоков (величина грузооборота небольшая, грузопотоки вскрыши и полезного ископаемого на поверхности совпадают по направлению). Основным преимуществом этого способа по сравнению с предыдущим является несколько меньший объем системы капитальных траншей. Этот способ вскрытия применяется и при большей глубине карьеров (4-8 уступов), однако в этом случае капитальные траншеи имеют внутреннее и смешанное заложение (верхние 2-3 уступа вскрываются траншеями внешнего заложения). Вскрытие системой групповых капитальных траншей применяется при 4-6 уступах. Одна группа траншей обычно обслуживает вскрышные уступы, а вторая - добычные, чем создается рассредоточение вскрышного и добычного грузопотоков.

Вскрытие горизонтальных месторождений в основном осуществляется при фланговом или центральном расположении капитальных траншей. Центральное расположение капитальных траншей в сочетании с фланговым применяется при большой длине карьерного поля, что позволяет разделить карьер на два участка и вести работы в них независимо друг от друга.

Особенностями карьеров, разрабатывающих наклонные и крутые месторождения глубинного типа, являются значительная конечная глубина (100-150 м и более), постепенное (по мере развития горных работ) увеличение глубины карьера и числа вскрываемых уступов, непостоянство объемов грузопотоков, перемещение горной массы за контуры карьера (вскрыша перемещается на внешние отвалы, а полезное ископаемое - на склады или на фабрики), наличие скальных и полускальных пород, обеспечивающих высокую устойчивость бортов. Такие месторождения, как правило, вскрываются системой общих или групповых капитальных траншей внутреннего или смешанного заложения, а в отдельных случаях - подземными выработками. В зависимости от угла падения залежи трасса капитальных траншей (ее внутренняя часть) является стационарной или нестационарной (скользящей). При разработке наклонных залежей с углом падения, близким к значениям угла откоса нерабочего борта карьера, трасса капитальной траншеи обычно закладывается со стороны лежачего бока залежи на нерабочем борту карьера в его конечном положении и является стационарной. В случае разработки крутых залежей (угол падения >35°) трасса капитальных траншей (ее внутренняя часть) является скользящей, так как она располагается на одном или двух рабочих бортах карьера. После достижения уступами своего конечного положения участки трассы капитальной траншеи в пределах этих уступов становятся стационарными. Использование скользящих трасс (скользящих съездов) обеспечивает минимальные объемы горнокапитальных работ, однако при этом возникают дополнительные эксплуатационные трудности. На скользящих трассах величина подъема уменьшается на 35 % по сравнению с руководящим подъемом. Ширина скользящего съезда устанавливается из условия расположения на нем экскаватора, развала взорванной породы и путей.

При разработке крутых залежей обычно применяются тупиковая (при железнодорожном транспорте) и петлевая (при автотранспорте) формы трассы. Спиральную форму трассы целесообразно применять при разработке штокообразных глубоких залежей с малыми размерами и округлой формой в плане. Спиральная форма трассы наиболее целесообразна при автотранспорте. Крутые капитальные траншеи применяются при использовании в карьере конвейерного транспорта, клетевых и скиповых подъемников (особенно для глубоких горизонтов). Они располагаются в наиболее устойчивых породах нерабочих бортов карьера. Форма трассы крутой капитальной траншеи может быть простой (для скиповых подъемников и ленточных конвейеров) и сложной (для ленточных конвейеров). Если угол откоса борта карьера не превышает угла подъема крутой траншеи, то последняя обычно располагается перпендикулярно к борту карьера. В противном случае капитальную траншею необходимо располагать под некоторым углом к борту карьера, который определяется по формуле

Iк.т.=arcsin (tgαкр.т./tgβ)

где: αкр.т. - допустимый угол подъема крутой траншеи, градусы;

β - угол откоса борта карьера, градусы.

Крутые капитальные траншеи проводятся с поверхности до отметки первого концентрационного горизонта (до глубины 100-150 м), оборудованного перегрузочным устройством. По мере углубления карьера крутые капитальные траншеи удлиняются (через 45-60 м по глубине). Доставка горной массы от забоев до перегрузочного устройства осуществляется автосамосвалами.

Способ вскрытия подземными горными выработками применяется при разработке нагорных и глубинных месторождений, когда проведение подземных выработок и их эксплуатация экономически выгоднее по сравнению с капитальными траншеями (в малоустойчивых породах при большой глубине, на высоком крутом косогоре, при разработке нагорных месторождений). В качестве вскрывающих выработок могут применяться вертикальные и наклонные стволы, рудоспуски, штольни, квершлаги и др. Вскрытие нагорного месторождения, имеющего небольшой угол косогора и ровную поверхность, осуществляется полутраншеями внешнего заложения. Рабочие горизонты вскрываются, как правило, системой отдельных или групповых полутраншей, что позволяет иметь отдельные отвалы вскрышных пород для каждого уступа в непосредственной близости от карьера (за границами карьерного поля). В зависимости от вида карьерного транспорта полутраншеи имеют тупиковую или петлевую форму трассы.

ГЛАВА 3 СИСТЕМЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И СТРУКТУРЫ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ

3.1 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-подготовителыные 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 операции 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 сопутствующих 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 технологические параметры вскрышных и добычных работ. Такие варианты технологических комплексов называются схемами экскавации.

3.2 Элементы системы разработки и их параметры

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 экскаватора при однорядном и двухрядном взрывании. 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 сложно-структурных залежей потери и разубоживание увеличиваются с увеличением высоты уступов. В этом случае высота уступа не должна превышать высоты черпания экскаватора. Иногда с целью уменьшения потерь при разработке уступ разделяется на два подступа.

Опыт разработки месторождений простого строения показывает, что рациональная высота уступа находится в пределах 11-14 и 16-19 м соответственно для экскаваторов с ковшом вместимостью 3-5 и 8-12,5 м . В конкретных условиях высота уступа определяется с учетом пере- численных выше факторов и может отклоняться от указанных выше значений.

Угол СС откоса уступа зависит от физико-технических свойств горных пород, применяемого оборудования и продолжительности стояния уступов.

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. Минимальная ширина Вп рабочей площадки при разработке скальных пород с использованием мехлопат и колесного транспорта складывается из ширины х развала взорванной породы, безопасного расстояния С от нижней бровки развала до транспортной полосы, ширины Т транспортной полосы, ширины Пв площадки для вспомогательного оборудования и ширины z берм безопасности (рис. 3.1). При разработке мягких пород вместо ширины развала принимается ширина Л заходки по целику. Ширина х развала зависит от свойств пород, методов взрывания, величины и типа зарядов ВВ, расположения зарядов на уступе, высоты уступа, порядка взрывания скважин. Для ориентировочных расчетов можно принимать следующую ширину развала: в легковзрываемых породах х = 1,2h , в средневзрываемая =2,ЗЛ, и в трудновзрываемых = 3hy. Ширина транспортной полосы зависит от типа транспортных средств и схемы их движения. Величина Пв принимается равной 2,5-3,5 м. Ширина бермы безопасности определяется шириной призмы возможного обрушения.

Рисунок 3.1 - Схема к определению ширины рабочей площадки уступов.

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 асальных. 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 (рис. 3.2), 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 горнокапитальных 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.

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 асальных. 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 (рис. 3.2). 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 горнокапитальных 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.

Концентричное расположение фронта вызывает необходимость изменения его протяженности в процессе работы карьера. Такое расположение фронта обеспечивает минимальные объемы горно-калитальных работ и высокий темп углубки.

Фронт работ уступа может перемещаться параллельно длинной или короткой оси карьерного поля от одной его границы к другой (однобортовая выемка), параллельно длинной или короткой оси карьерного поля от промежуточного положения к границам (двухбортовая выемка), радиально от центра выемочного слоя к его границам или от периферийных участков к центру, по вееру с поворотным пунктом, расположенным на границе карьерного поля или вблизи нее (см. рис.3.2).

Длина Lфу фронта работ уступа и скорость vф его подвигания должны обеспечить работу экскаваторов с заданной годовой эксплуатации оной производительностью, определяемой по формуле (3.1)

Пэ.г.=hуLф.у.Vф./Nэ.у.,

где Nэ.у - число экскаваторов, работающих на данном уступе.

Число экскаваторов на уступе может быть различным, однако при использовании мощного оборудования желательно иметь на уступе один экскаватор, производительность которого равняется запланированному объему работ. Это позволяет улучшить организацию работ на уступе и способствует повышению производительности оборудования. При малой длине фронта работ и небольшой скорости его подвигания возникает необходимость отработки группы уступов одним экскаватором, что связано с периодической перестройкой транспортных коммуникаций. Перегон экскаваторов (особенно мощных) с уступа на уступ связан со снижением их производительности и нежелателен по техническим причинам. При работе на уступе двух экскаваторов и более фронт работ уступа делится на отдельные экскаваторные блоки, длина которых для экскаваторов ЭКГ-5 и ЭКГ-8 составляет 500-600 и 1000-1400 м соответственно при использовании автомобильного и железнодорожного транспорта. Скорость подвигания фронта работ зависит от мощности оборудования, мощности залежи, производительности карьера и других факторов и изменяется в пределах 30-250 м в год. Обычно годовая скорость подвигания фронта работ изменяется в пределах 40-140 м. Рабочая зона карьера - это зона, в которой осуществляются вскрышные и добычные работы. Она характеризуется совокупностью вскрышных и добычных уступов, одновременно находящихся в работе. Положение рабочей зоны определяется высотными отметками рабочих уступов и длиной их фронта работ. Рабочая зона представляет собой перемещающуюся и изменяющуюся во времени поверхность, в пределах которой осуществляются работы по подготовке и выемке горной массы. Она может охватывать один, два или все борта карьера. При строительстве карьера рабочая зона, как правило, включает только вскрышные уступы, а к окончанию горно-капитальных работ - и добычные. Число вскрышных, добычных и горно-подготовительных забоев в рабочей зоне не может устанавливаться произвольно, так как от этого зависит выполнение планов по отдельным видам работ. В рабочей зоне карьера каждый экскаватор в процессе работы занимает определенную горизонтальную площадь Sб, которая характеризуется шириной В рп рабочей площадки и длиной Lб экскаваторного блока. Обычно S6 = 20/40 тыс. м2 при железнодорожном транспорте и S6=5/20 тыс.м2 при автомобильном транспорте. Число экскаваторных блоков, которое может разместиться в рабочей зоне карьера, определяется по формуле (3.2)

Nб=k0kр.б.Sр.з./Sб

где: k0 =0,85 /0,93 - коэффициент, учитывающий наличие откосов уступов в рабочей зоне;

kр.б.=0,7/0,8 – коэффициент учитывающий наличие резервных (нерабочих) блоков.

3.3 Классификация систем разработки

Наибольшее применение в горнотехнической литературе и практике получили классификации систем разработки, предложенные проф. Е.Ф. Шешко, акад. Н.В. Мельниковым и акад. В.В. Ржевским.

В основу классификации, предложенной акад. В.В. Ржевским (табл.3.1.), положены горно-геологические и геометрические предпосылки, характеризующие порядок разработки месторождения. Согласно этой классификации имеет место существенное различие систем разработки горизонтальных и пологих, а также наклонных и крутых месторождений. Системы разработки горизонтальных месторождений характеризуются только порядком выполнения вскрышных и добычных работ, так как горно-подготовительные работы в этих условиях заканчиваются в период строительства карьера. Возобновиться горно-подготовительные работы могут только в период реконструкции карьера. Такие системы разработки называются сплошными (с постоянной рабочей зоной).

Таблица 3.1 – классификация систем разработки

Примечание. К наименованию системы добавляется: "с внешними (или внутренними) отвалами". Системы разработки наклонных и крутых месторождений характеризуются порядком выполнения вскрышных, добычных и горноподготовительных работ, так как горно-подготовительные работы на таких месторождениях ведутся как в период строительства карьера, так и в процессе его работы (для воссоздания фронта вскрышных и добычных работ нарезаются очередные по глубине уступы). Такие системы разработки называются углубочными (с переменной рабочей зоной).

Месторождения со сложными топографическими и горно-геологическими условиями могут разрабатываться смешанными (углубочно-сплошными) системами.

Порядок разработки месторождения связан с развитием горных работ по отношению к контурам карьерного поля. В связи с этим различают следующие системы разработки по направлению выемки в плане:

продольные однобортовые и двухбортовые, когда фронт вскрышных и добычных работ перемещается параллельно длинной оси карьерного поля;

поперечные однобортовые и двухбортовые, когда фронт вскрышных и добычных работ перемещается параллельно короткой оси карьерного поля.

веерные, когда фронт вскрышных и добычных работ перемещается по вееру с центральным (общим) или рассредоточенным (два и более) поворотными пунктами.

кольцевые, когда фронт вскрышных и добычных работ имеет форму кольца и разработка ведется от центра к границам карьерного поля или от границ к центру.

Классификации систем разработки, предложенной акад. В.В. Ржевским, предшествовали классификации, разработанные проф. Е.Ф. Шешко, (1949 г.) и акад. Н.В. Мельниковым (1951 г.).

В основу классификации, предложенной проф. Е.Ф. Шешко (табл. 3.2 и рис. 3.3), положено направление перемещения вскрышных пород в отвалы. Эта классификация включает следующие группы систем.

Группа А включает системы с поперечным перемещением вскрыши в отвалы без применения транспортных средств (бестранспортные системы) .

Группа Б включает системы с продольным (вдоль фронта) перемещением вскрыши в отвалы с применением транспортных средств (транспортные системы).

Группа В включает комбинированные системы с поперечным и продольным перемещением вскрыши в отвалы. Эти системы являются комбинацией транспортных и бестранспортных систем.

Системы с поперечной перевалкой вскрыши во внутренние отвалы являются технологически наиболее простыми и экономичными.

Таблица 3.2. – классификация групп систем разработки

Однако перевалка породы в рабочих органах экскаваторов ограничивает параметры этих систем и область их применения. Здесь жестко взаимоувязаны вскрышные и добычные работы, а объем вскрытых запасов строго ограничен.

Системы с продольной перевозкой вскрыши на отвалы более сложны и менее экономичны. Однако у них нет такой жесткой взаимоувязки вскрышных и добычных работ, а вскрытые запасы могут быть созданы в большом объеме. Область применения этих систем более широкая.

В основу классификации, предложенной акад. Н.В. Мельниковым, положен способ производства вскрышных работ. Классификация включает следующие системы разработки: бестранспортную, экскаватор-карьер, транспортно-отвальную, специальную, транспортную и комбинированную (табл. 3.3).

Классификации систем разработки, в основу которых положены направление перемещения вскрыши в отвалы, и способ производства вскрышных работ, в неполной мере отражают порядок разработки месторождения. Эти классификации не характеризуют порядок развития фронта и рабочей зоны карьера. Наиболее универсальной является классификация систем разработки, в основу которой положены горно-геологические и геометрические предпосылки, характеризующие порядок производства вскрышных, добычных и горно-подготовительных работ.

Рисунок 3.3 - Схемы систем открытой разработки месторождений по классификации Е.Ф. Шешко.

Таблица 3.3 –классификация систем разработки

3.4 Факторы, влияющие на выбор системы разработки

Комплекс оборудования, составляющий структуру комплексной механизации, формируется в карьере по отдельным грузопотокам. Число грузопотоков в карьере не менее двух (для транспортирования вскрышных пород и полезного ископаемого). Во многих случаях (особенно на крупных карьерах и при нескольких видах раздельно транспортируемых пород) технически и экономически целесообразна организация нескольких грузопотоков вскрышных пород и полезного ископаемого. Отдельные вскрышные грузопотоки выделяются в следующих случаях: при больших масштабах вскрышных пород, значительных размерах карьерных полей, перевозке вскрыши на внешние и внутренние отвалы или на рассредоточенные отвалы, использовании различных видов транспорта при перемещении вскрыши с различных горизонтов и др. Отдельные грузопотоки полезного ископаемого выделяются в основном тогда, когда необходимы его раздельная выемка по типам и сортам и перемещение на различные дробильно-сортировочные и обогатительные фабрики.

На крупных карьерах отдельные грузопотоки делят карьер на технологические зоны, которые включают в себя обслуживаемую часть рабочей зоны и ту нерабочую часть карьера, где расположены транспортные коммуникации данного грузопотока. В каждой технологической зоне действуют свои независимые или частично зависимые от других зон комплексы бурового, погрузочного и транспортного оборудования. Структуры комплексной механизации при использовании оборудования цикличного действия показаны на рис. 3.6. Комплекс оборудования формируется из соответствующего основного и вспомогательного оборудования отдельных технологических процессов: подготовка пород к выемке, выемочно-погрузочные работы, перемещение горной массы, отвалообразование (при разработке пустых пород), складские работы и первичная переработка (при разработке полезных ископаемых). В зависимости от свойств породы и горно-геологических условий месторождения при производстве горных работ могут отсутствовать отдельные процессы (подготовка пород к выемке и их транспортирование). В этом случае в комплексе отсутствуют соответствующие средства механизации.

Структуры комплексной механизации строятся на принципах поточности и максимального совмещения выполнения процессов. Поточность легче достигается при использовании машин непрерывного действия. Совмещение производственных процессов в благоприятных условиях осуществляется посредством применения машин, способных осуществлять выемку, перемещение горной массы и ее укладку в отвал (мощные вскрышные мехлопаты и драглайны, колесные скреперы, бульдозеры и др.). Основаниями к выбору оборудования при формировании структур комплексной механизации карьеров служат природные, технологические, технические, организационные и экономические факторы.

Из природных факторов наибольшее влияние на выбор основного оборудования структур комплексной механизации оказывают крепость пород, условия залегания полезного ископаемого, вид и назначение полезного ископаемого, топография поверхности карьерного поля и климатические условия района.

Крепость пустых пород и полезного ископаемого предопределяет способ бурения скважин. Она оказывает влияние на выбор буровых станков, погрузочного оборудования и определяет конструктивные требования к транспортным сосудам. Мощность экскаваторов и емкость их ковша также зависят от крепости пород. Влияние крепости пород на выбор транспортных сосудов проявляется через их плотность и абразивность. Так, для перевозки более крепких пород, обладающих большими плотностью и абразивностью, используются более прочные транспортные сосуды, как правило, с большим коэффициентом тары. Условия залегания полезного ископаемого оказывают влияние на выбор вместимости ковша экскаватора и вида карьерного транспорта. Как правило, для разработки рассредоточенных и маломощных залежей наиболее приемлемы экскаваторы с ковшом небольшой вместимости и более маневренный вид транспорта, что позволяет снизить потери и разубоживание.

Наибольшее влияние на выбор вида карьерного транспорта оказывают размеры карьерного поля, расстояние транспортирования, топография поверхности и климатические условия района.

Из технологических и технических факторов на выбор оборудования основных процессов наибольшее влияние оказывают производительность карьера по полезному ископаемому и вскрыше. В определенных условиях существенное влияние на выбор оборудования могут оказать требования к восстановлению поверхности.

Производительность карьера в наибольшей степени влияет на выбор параметров горных и транспортных машин (вместимости ковша экскаватора, грузоподъемности и вместимости транспортных средств, диаметра скважин и др.).

На более мощных карьерах, как правило, рационально использовать более мощное горное и транспортное оборудование, обеспечивающее наибольший экономический эффект.

Из экономических факторов на выбор оборудования оказывают влияние капитальные и эксплуатационные затраты.

Рациональное использование комплексов оборудования технологических грузопотоков базируется на необходимых технологических качественных и количественных взаимосвязях в работе оборудования смежных процессов.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5