Глава V отвальные работы

§ 1. Общие сведения

Процесс размещения вскрышных пород на специально отведен­ной площади называют отвалообразованием, а выполняе­мые при этом работы –отвальными. Насыпь, которая обра­зуется в результате отвальных работ, называют отвалом

От организации отвальных работ во многом зависит производительность вскрышных экскаваторов и транспорта, а также ритмичность работы всего карьера. Удельный вес отвальных работ в об­щей стоимости 1м³ вскрыши составляет 10÷420%.

В зависимости от места расположения различают внутренние, внешние и комбинированные отвалы.

Внутренние отвалы располагают в выработанном про­странстве карьера. Они наиболее эффективны, так как расположе­ны непосредственно около места выемочных работ и занимают тер­риторию, мало пригодную для использования под сельскохозяй­ственные угодья. Однако применение внутренних отвалов возмож­но только при разработке сразу на всю мощность горизонтальных или пологих залежей.

Внешние отвалы размещают за пределами карьерного по­ля в местах, не содержащих полезных ископаемых и по возможно­сти мало пригодных для выращивания сельскохозяйственных куль­тур. Они применяются при разработке наклонных и крутопадаю­щих месторождений и являются наиболее распространенными.

При комбинированных отвалах одну часть вскрышных пород перемещают на внешние отвалы, а другую – на внутренние. Их обычно применяют при разработке горизонтальных и пологих месторождений с большой мощностью покрывающих пород. В этом случае породы верхних уступов перемещают на внешние отвалы, а нижнего уступа – на внутренний отвал.

Строительство отвала при железнодорожном транспорте вклю­чает возведение первоначальной насыпи, укладку рельсового пути, монтаж контактной сети и линий электропередач.

При строительстве отвалов целесообразно использовать склоны гор и холмов, овраги и различные котлованы, что часто позволяет развивать отвалы без образования первоначальных насыпей (рис. V.1). При возведении отвалов на равнинной местности вначале необходимо сооружать насыпис

помощью механических лопат, драглайнов, скреперов или бульдозеров.

Рис (V.1.) Схема развития отвала на склоне возвышенности:

1, 2 –первоначальное и новое положение пути

Рис V.2. Этапы I, II, III, IV развития экскаваторного отвала

При железнодорожном транспорте первоначальную насыпь воз­водят экскаваторами механическими лопатами или реже драглай­нами из пород, вынимаемых рядом с насыпью (рис. V.2). Высота ее при применении экскаваторов средних размеров составляет 3÷4 м Дальнейшее увеличение высоты отвала до проектной осущест­вляется в процессе его эксплуатации постепенным подъемом пути.

При транспортировании вскрыши на отвалы автомобилями соз­дание первоначальной насыпи значительно упрощается, так как эта работа выполняется непосредственно автосамосвалами и бульдозе­рами. В последние годы строительство отвалов с помощью автоса­мосвалов и бульдозеров успешно применяют на многих карьерах даже тогда, когда в карьере основным является железнодорожный транспорт.

Развитие отвалов в плане (рис V.3) может быть параллельным (а), веерным (б) и криволинейным (в).

При параллельном развитии отвала породы отсыпают слоями постоянной ширины, а рельсовые пути передвигают парал­лельно их первоначальному положению. Длина фронта отвала вследствие особенностей разгрузки вагонов в тупике постепенно сокращается Угол сокращения длины фронта отвала а составляет 25÷45° Если необходимо сохранить постоянную длину фронта от­вала, возводят передовую насыпь (рис. V.4).

При веерном развитии отвала породу отсыпают слоями пе­ременной ширины, что усложняет отвальные работы. Наряду с этим передвижка рельсовых путей упрощается, так как произ­водится относительно постоянного поворотного пункта О и не требует переноски закруглений.Длина фронта отвала при веерном развитии также сокращается.

Рис V.3. Схема развития отвалов

1 — граница отвала, 2 — кривая стрелочного переводаα

Рис. V.4. Параллельное развитие от­вала с передовой насыпью

1 – передовая насыпь,2– первоначальная насыпь

Характерной особенностью криволинейного отвала являет­ся постепенное удлинение фронта отвальных работ за счет увели­чения длины более выпуклой кривой (см. рис. V.3,б), что позволя­ет создавать новые рабочие тупики. Удлинение пути при этом про­изводят путем вставки в него отрезков рельсов различной длины.

Наиболее широко на современных карьерах применяют парал­лельное и криволинейное развитие отвалов. Веерное развитие обычно применяют при работе на отвале отвальных многоковшо­вых экскаваторов-абзетцеров.

При ограниченной площади, отведенной под отвалы, отвальные работы ведут в два уступа и более. Необходимая площадь отваль­ного отвода определяется объемом вскрышных пород на карьере и высотой отвала:

, м², (V.1)

где V_П– объем вскрышных пород на карьере, м³; k_р коэффи­циент разрыхления пород в отвале (1,15÷1,35); Н₁ и Н₂– высота соответственно первого и второго уступов отвала, м; η — коэффи­циент заполнения площади отвала породами второго уступа(0,5÷0,7).

Обычно на карьере устраивают несколько самостоятельных отвалов или один большой разделяют на несколько участков-тупиков (рис. V.5). Для обеспечения непрерывной работы карьера на одних отвальных участках идет прием породы, на других – планировка, на третьих – передвижка рельсовых путей, четвертые находятся в резерве.

Рис.V.5.Схемаразвитиядвухъярусного отвала:

1–7отвальные тупики

К основным параметрам отвалов относятся их высота, длина отвального тупика, приемная способность отвального тупика меж­ду двумя смежными передвижками пути, объем отвала, число от­вальных тупиков, производительность тупика и всего отвала. Вели­чина этих параметров зависит главным образом от свойств разме­щаемых в отвал пород и способа отвалообразования.

По типу применяемого отвального оборудования отвалы делят на плужные, экскаваторные, конвейерные, бульдозерные и гидрав­лические. Средства механизации отвальных работ выбирают с уче­том горно-геологических, топографических и климатических факто­ров, а также вида применяемого на карьере погрузочно-транспортного оборудования.

Правильно выбранный способ отвалообразования должен обес­печивать необходимую приемную способность отвала, безопасную работу людей и оборудования, низкую стоимость отвальных работ и высокую производительность труда.