§ 4. Транспортно-отвальные системы разработки

При транспортно-отвальных системах разработки для переме­щения мягкой вскрыши из экскаваторных забоев во внутренние отвалы применяют специальные отвалообразователи. К ним отно­сят консольные отвалообразователи и транспортно-отвальные мосты.

Системы разработки с применением консоль­ных отвалообразователей целесообразны при разработ­ке горизонтальных или слабонаклонных пластов полезных ископае­мых (бурых углей, огнеупорных глин, фосфоритов, железистых и марганцевых руд и др.). Их применяют в случаях, когда размеры экскаваторов недостаточны для непосредственной перевалки вскрыши во внутренние отвалы. Вскрышной экскаватор грузит пустую породу в бункер отвалообразователя, откуда она поступа­ет на ленту конвейера и сбрасывается в выработанное пространст­во. По мере отработки забоя отвалообразователь перемещается вслед за вскрышным экскаватором. Вскрытую часть полезного ископаемого зачищают, а затем извлекают добычным экскава­тором.

Практика показывает, что наибольшая эффективность системы достигается при использовании отвалообразователей на шагаю­щем и шагающе-рельсовом ходу, работающих в сочетании с ротор­ными экскаваторами.

При расчете технологических схем с использованием консоль­ных отвалообразователей обычно решают следующие задачи:

1) по заданным параметрам системы разработки, главным из ко­торых является высота вскрышного уступа Н, определяют необхо­димые рабочие размеры отвалообразователя;

2) по известным ра­бочим размерам отвалообразователя определяют максимально возможную мощность разрабатываемых вскрышных пород.

В зависимости от наличия и расположения зимних запасов по­лезного ископаемого различают несколько технологических схем размещения отвалообразователя (к зимним относят запасы по­лезного ископаемого, необходимые для нормальной работы карье­ра в зимний период времени при остановке вскрышного комплек­са). Взаимосвязь элементов системы разработки с параметрами оборудования в каждой схеме разная.

На рис. X.8 показана технологическая схема, при которой подготовленные зимние запасы полезного ископаемого расположены под отвальной консолью отвалообразователя, а транспортная пло­щадь – на кровле или почве пласта. При решении первой задачи определяют радиус и высоту разгрузки отвалообразователя.

Радиус разгрузки отвалообразователя

, м, (X.22)

гдес – половина ширины площадки, необходимой для безопасно­го движения и поворота отвалообразователя, м; t— ширина транспортной площадки, м; b – безопасное расстояние между верхней бровкой уступа и транспортной площадкой, м; В– ширина поло­сы подготовленных зимних запасов полезного ископаемого, м; h– мощность пласта полезного ископаемого, м; α– угол откоса до­бычного уступа, градус;a– безопасное расстояние между нижни­ми бровками отвала и добычного уступа, м; Н₀– высота отвала, м; β– угол откоса отвала, градус; l–горизонтальное расстояние свободного перемещения породы от оси разгрузочного барабана отвалообразователя до гребня отвала, м.

Рис. Х.8. Технологическая схема определения параметров консоль­ного отвалообразователя

Высота разгрузки отвалообразователя

, м, (X.23)

где 1,5 – минимальное вертикальное расстояние между концом от­вальной консоли отвалообразователя и гребнем отвала, м.

Высоту отвала Н₀ определяют из условия равенства объемов вскрышной и отвальных заходок [см. формулу (Х.10)]:

, м, (X.24)

где А– ширина заходки по целику, м.

Установленные зависимости позволяют решить и вторую зада­чу –определение допустимой высоты вскрышного уступа для раз­работки заданным отвалообразователем.

Системы разработки с применением транспортно-отвальныхмостов применяют при разработке го­ризонтальных пластов полезного ископаемого мощностью 25÷ 30 м. Мощность покрывающих пород не должна превышать 50 м. Климатические условия должны быть благоприятными для рабо­ты ленточных конвейеров.

Транспортно-отвальный мост представляет собой самоходную металлическую конструкцию с ленточными конвейерами, установ­ленную в карьере по нормали к фронту работ и соединяющую вскрышную и отвальные стороны карьера по кратчайшему рассто­янию. С мостом соединяются один или несколько вскрышных мно­гоковшовых экскаваторов, которые во время работы передвигают­ся вместе с ним со скоростью 4÷8 м/мин (по рельсовым путям или на гусеницах) вдоль вскрышных уступов. Экскавируемая порода перемещается в выработанное пространство карьера ленточным конвейером, установленным на ферме отвального моста. Отсыпка породы мостом может производиться в одном пункте, т. е. в кон­це отвальной консоли, или в нескольких пунктах (раздельная от­сыпка).

Транспортно-отвальный мост обычно конструируется примени­тельно к конкретным горнотехническим условиям месторождения (рис. Х.9) [27]. Вскрышные экскаваторы подбирают соответствен­но производительности транспортно-отвального моста. Основное отличие транспортно-отвального моста от консольного отвалооб­разователя – наличие двух (забойной и отвальной) опор. Это обеспечивает значительную устойчивость конструкции и позволяет иметь большую общую длину моста, достигающую в отдельных случаях 400 м.

Расположение опор транспортно-отвального моста может быть различным.

При работе с цепными многоковшовыми экскаваторами забой­ная опора транспортно-отвального моста располагается на рабочей площадке вскрышного уступа (рис. Х.9, а–з). Совместная работа с роторным экскаватором обусловливает расположение забойной опоры моста на кровле добычного уступа (рис. Х.9, в, и).Отваль­ная опора транспортно-отвального моста может быть расположена на предотвале (рис. Х.9, б, з, и) или на добычном уступе (рис. Х.9, а, в,д, е, ж).

Обычно мост движется вдоль карьера по рельсовым многони­точным путям. По мере отработки уступа пути перемещаются путепередвигателями непрерывного действия, встроенными в мост или имеющими собственный ход.

Транспортно-отвальный мост должен иметь пространственную подвижность, обеспечивающую его нормальную работу при неко­тором изменении горнотехнических условий разработки. Для это­го главная ферма опирается на отвальную и экскаваторную опоры центральными шаровыми пятами, которые позволяют поворачи­ваться мосту в горизонтальной плоскости на угол до 30° в обе сто­роны относительно оси моста.

Горизонтальная подвижность, т. е. возможность увеличивать длину моста, достигается устройством телескопической фермы или размещением забойной опоры на специальных салазках, которые могут перемещаться по нормали к линии фронта работ. Горизон­тальная подвижность отвальных мостов составляет от 10 до 40 м. Вертикальная подвижность моста, т. е. возможность изменять раз­ницу между отметками отвальной и забойной опор, составляет от ±1 до ±9 м. Она необходима для нормальной работы моста при изменении отметок кровли пласта, мощности полезного ископаемо­го и т. п.

При транспортно-отвальной системе разработки возможны параллельное и веерное перемещение фронта работ. Равномерное размещение породы в отвале при веерном перемещении фронта работ достигается за счет

Рис. X.9. Технологические схемы с трансмпортными мостами, применяемыми на карьерах

а - Стрижевском; б - Камышбурунском; 1:в - Юрковском; г - Камышбурунском; 2: д – Семеновско-Голоковском; е – Байдаковском; ж – Бандуровском; з – Балаховском; и - Шевченковском

изменения соотношения скоростей за­бойной и отвальной опор моста в различных пунктах карьера.

При параллельном перемещении фронта работ содержание внутренних отвалов надежнее и проще, чем при веерном, так как отсыпка их производится более равномерно.

Основными рабочими размерами транспортно-отвального моста являются (табл. X.2.): пролетное строение моста (или расстояние между опорами моста), ограничивающее поперечные размеры карьера и, следовательно, определяющее величину вскрытых запасов, длина отвальной консоли и высота отсыпки (расстояние от горизонта установки отвальной опоры моста до нижней части кон­соли), определяющие размеры отвала и мощность вскрыши, которую можно отрабатывать на мост.

Таблица X.2