§ 3. Бестранспортные системы разработки

При бестранспортных системах разработки породы экскавируют, переваливают в выработанное пространство и размещают на внутреннем отвале вскрышными экскаваторами без применения транспортных средств. Бестранспортные системы применяют обыч­но при разработке горизонтальных или слабонаклонных (под уг­лом 5÷10°) пластов.

Бестранспортные системы просты в организационном отноше­нии, отличаются низкой стоимостью работ, высокой производитель­ностью труда.

Простая бестранспортная система разработки включает несколько схем экскавации. При использовании механи­ческой лопаты экскаватор устанавливают на кровле пласта по­лезного ископаемого и разрабатывают всю толщу покрывающих пород одним уступом (рис. Х.5). Вслед за подвиганием породного уступа добывают полезное ископаемое.

Расчет данной схемы заключается в выборе рабочих размеров вскрышных экскаваторов в зависимости от мощности покрываю­щих пород. При этом пользуются зависимостями, которые устанав­ливают из условия равенства объемов выхода породы из вскрыш­ной заходки V₁ и навала породы в отвале V₂.

Выход породы с единицы длины фронта работ

, м³, (X.8)

где А– ширина заходки по целику, м; Н_в– мощность вскрыши, м; k_р– коэффициент разрыхления породы.

Емкость отвала на единицу длины фронта работ

, м³,(X.9)

где Но– высота отвала, м; β– угол откоса отвала, градус.

Для размещения породы в отвал необходимо, чтобы V₁=V₂, т. е.

, (X.10)

Отсюда допустимая высота породного уступа

, м. (X.11)

Радиус разгрузки экскаватора

,м, (X.12)

Рис. X.5. Схема экскавации механической лопатой

где с– расстояние от оси вскрышного экскаватора до верхней бровки уступа полезного ископаемого, м; а–расстояние от ниж­ней бровки добычного уступа до основания отвала, м;h– мощ­ность пласта полезного ископаемого, м; α– угол откоса уступа полезного ископаемого, градус.

Высота отвала

, (X.13)

Допустимую мощность вскрыши определяют в зависимости от радиуса разгрузки экскаватора, мощности пласта полезного иско­паемого и ширины заходки.

При использовании драглайна для непосредственной перевал­ки пустых пород в выработанное пространство его можно распо­лагать на кровле вскрышного уступа или на промежуточном го­ризонте (рис. Х.6).

В развернутом виде формулы для определения допустимой вы­соты породного уступа имеют вид:

при расположении драглайна на кровле вскрышного уступа

, м,(X.14)

гдеb– расстояние от оси вскрышного драглайна до верхней бров­ки породного уступа, м; γ – угол откоса породного уступа, градус; а — ширина предохранительной площадки, м;

при расположении драглайна на промежуточном горизонте

м,(X.15)

где Н_ВП– высота верхнего вскрышного подуступа, м. Высоту верх­него вскрышного подуступа принимают равной не более 0,5÷0,7 максимальной высоты разгрузки экскаватора.

	Рис. X.6. Схема экскавациидраглайном, установленным на промежуточном горизонте

Усложненнаябестранспортная система разработки. Если мощность вскрыши значительна, а рабочие размеры вскрышных экскавато­ров недостаточны для окончатель­ного размещения пород в выра­ботанном пространстве, на внут­реннем отвале устанавливают вспомогательный драглайн. Эк­скаватор при перевалке породы освобождает добычной уступ от навала породы и подготавлива­ет в выработанном пространстве место для размещения породы из очередной заходки.

В зависимости от размеров вскрышного экскаватора и мощности покрывающих пород возможно большое количество вари­антов системы разработки с кратной перевалкой породы в от­вал. На рис. X. 7 представлен ва­риант, когда при удалении породы вскрышным экскаватором производится полная подвалка пласта полезного ископаемого.

Объем вскрыши с единицы длины породной заходки

, м³.(X.16)

Переэкскавируемую драглайном породу размещают в первом V₁ и во втором ярусе V₂ отвала. Драглайн для переэкскавации по­роды на отвале выбирают с учетом объема переэкскавации поро­ды V_пор и высоты первичного отвала Н₀. Радиус черпания драглайна

, м, (X.17)

где –половина ширины экскаваторного хода, м; – принима­ется в зависимости от высоты уступа, мощности экскаватора и фи­зико-механических свойств пород (1÷3), м; Н'₀– высота установ­ки драглайна на отвале, м.

Радиус разгрузки драглайна

, м, (X.18)

где — расстояние от нижней бровки второго яруса отвала до основания экскаватора, м, — высота вторичного отвала, м.

Глубина черпания драглайнаH_ч должна быть не менее высоты вторичного отвала . Высота разгрузки драглайна H_р должна быть не менее высоты вторичного отвала .

Производительность драглайна на переэкскавации

, (X.19)

где Q_в– производительность вскрышного экскаватора; – коэф­фициент переэкскавации.

Коэффициент переэкскавации представляет собой отношение объема переэкскавируемых пород к общему объему пустых пород, складируемых во внутренних отвалах.

Объем переэкскавации породы с единицы длины отвальной заходки

, м³, (X.20)

где – высота первичного отвала, м;

, м³, (X.21)

где - мощность пласта полезного ископаемого, м.

Схему с кратной перевалкой породы в отвал применяют в тех же условиях, что и с непосредственной перевалкой, но при боль­шей мощности покрывающих пород и пласта полезного ископае­мого. Пласт ископаемого разрабатывают обычно одним уступом механиче­ской лопатой. Карьерное поле вскрывают преиму­щественно комбинирован­ным способом: бестран­шейным – породные ус­тупы и траншейным – добычные.

Основные достоинства систем с экскаваторной перевалкой породы в отвал: низкая стоимость вскрышных работ, обус­ловленная отсутствием затрат на их транспорти­рование, высокая производительность оборудова­ния, простая организация работ. Недостатки: жест­кая взаимосвязь между вскрышными и добычны­ми работами, невозмож­ность создания больших запасов полезного иско­паемого, готовых к выемке, ограниченная область применения.

Рис. X.7. В,ариант разработки с кратной перевалкой породы в отвал