Характеристика транспортно-отвальных мостов, применяемых на карьерах

Показатели	Карьеры
	Байдаков-ский	Семеновско-Голосков-ский	Юрковский	Камышбу-рунский №1	Камышбу-рунский №2
Теоретическая производительность в целике, м3/час	340	3300	1850	1300	3300
Общая длина моста, м	255	318	333	280	336
Длина отвальной консоли, м	136	134	170	90	140
Расстояние между опорами моста, м	65+40	160+13	45	70+80	75+25
Наибольшая высота отвала, м	45	45	64	50	41
Наибольший угол поворота главного моста в плане, градус	±30	±22	-	±25	±22
Ширина ленты главного конвейера, м	1,65	1,8	1,8	1,6	1,8
Скорость движения ленты главного конвейера, м/с	4,6	3,7	4,0	3,0	3,8
Масса моста, т	2000	4165	7800	2200	3000
Установленная мощность двигателей, кВт	1360	2200	3000	980	1060

Достоинствами применения транспортно-отвальных мостов яв­ляются поточность разработки, возможность селективной отсыпки внутренних отвалов, высокая производительность труда рабочих,низкие затраты на выемку 1 м³ вскрыши. Недостатки: громозд­кость и значительная стоимость применяемого оборудования, боль­шой объем горно-капитальных работ по проведению разрезной траншеи и для ввода моста в эксплуатацию, сезонность работы оборудования.

§ 5. Транспортные системы разработки

Транспортные системы разработки получили наибольшее распространение на карьерах, так как их можно применять при самых разнообразных условиях залегания месторождений и любой мощности предприятий. При этих системах разработки пе­ремещение горной массы в выработанное пространство или за контур карьерного поля осуществляется железнодорожным, автомо­бильным, конвейерным транспортом и их комбинацией в различных сочетаниях.

Основными достоинствами транспортной системы разработки являются: независимость друг от друга вскрышных и добычных работ, рассредоточенность горных работ, расположение транспорт­ах коммуникаций на рабочих горизонтах, возможность более интенсивной разработки месторождения.

Наиболее трудоемким и дорогостоящим процессом системы яв­ляется транспортирование вскрышных пород и полезного ископаемого. Поэтому выбор вида транспорта во многом определяет экологичность транспортной системы разработки. И хотя практикой горного дела определена область эффективного применения различных видов транспорта, в конкретных условиях целесообразность применения тех или иных средств транспортирования горной массы должна подтверждаться технико-экономическими расчетами. Различают технологические схемы транспортной системы раз­мотки с применением железнодорожного, автомобильного, конвейерного и комбинированного транспорта.

Системы разработки с железнодорожным транспортом применимы как при внешних, так и внутренних отвалах пустых пород. Расстояние транспортирования вскрыши достигает 10÷15 км и более. Сравнительная экономическая эффективность применения железнодорожного транспорта возрастает с ростом грузооборота и снижается с увеличением глубины карьера. С увеличением расстояния транспортирования стоимость пере­возки 1т горной массы растет, а стоимость 1 т-км снижается. При выборе схем развития путей следует исходить из условия максимального обеспечения экскаваторов средствами транспорта. Это условие диктуется большими простоями экскаваторов (до 20÷30% рабочего времени) в ожидании обмена составов. Мощность локомотивов, тип и грузоподъемность вагонов для транспортирования горной массы, ширину колеи, тип рельсов выбирают в зависимости от масштаба работ и размеров перевозок. Тип и мощность экскаваторов, в свою очередь, зависят от масштабов работ и физико-механических свойств пород.

Основные элементы системы разработки: высоту уступа, ширину заходки, длину блока, длину фронта работ, углы откосов рабочих уступов и другие устанавливают с учетом горно-геологических и технических условий разработки месторождений.

На рис. Х.10 показан вариант транс­портной системы с вывозкой породы на внешние отвалы при разработке одноков­шовыми экскаваторами горизонтального пласта, покрытого относительно неболь­шой толщей пород. При наличии мягких пород здесь могут быть использованы многоковшовые экскаваторы.

Транспортные системы разработки с вывозкой породы на внешние отвалы широко применяют в условиях разработ­ки пластов и залежей с наклонным и крутым падением (рис. Х.11). Карьеры при этом могут иметь глубину разработ­ки 500 м и более.

Рис. X.10. Вариант транспортной системы при разработке горизонтального паста

Породные и добычные уступы разра­батывают последовательно в нисходя­щем порядке. На каждом новом горизон­те (уступе) проводят въездную и разрез­ную траншеи. Развитие фронта работ обычно параллельное. В одновременной разработке находится несколько уступов, что достигается вскрытием месторожде­ния внутренними траншеями сложной формы.

При многоуступной разработке карь­ера обеспечивается независимость произ­водства вскрышных и добычных работ и возможность создания значительных за­пасов вскрытого полезного ископаемого.

Система разработки с внутренними отвалами заключается в том, что вскры­шу перевозят в думпкарах на внутренние отвалы и размещают в выработанном пространстве карьера. Применяют эту систему при разработке пласта полезного ископаемого на полную его мощность.

Если по каким-либо причинам вся порода не может быть раз­мещена во внутренних отвалах, применяют систему разработки с перевозкой породы во внешние и внутренние отвалы.

Системы разработки с автомобильным транс­портом (рис. Х.12) применяют при разработке залежей с огра­ниченными размерами в плане, а также крутопадающих штокообразных месторождений со значительной глубиной залегания, при разработке месторождений сложной конфигурации и необходимо­сти селективной добычи и в других случаях. Широкое применение автомобильного транспорта в сложных горно-геологических усло­виях объясняется его преимуществами перед железнодорожным транспортом: высокой маневренностью, способностью преодоле­вать большие подъемы, автономностью подвижного состава.

Рис. X.11. Транспортная система разработки крутого пласта

Рис. X.12. Система разработки с автомобильным транспортом: а – горизонтального пласта; б – залежи с крутым падением

При этой системе породу в автомобили грузят механическими лопатами и реже драглайнами. При рациональном сочетании ем­кость ковша экскаватора Е, грузоподъемность автосамосвала q и расстояние транспортирования L должны находиться во взаи­мосвязи [49]:

, т, (X.25)

где а – коэффициент, зависящий от емкости ковша экскаватора (а = 3 при Е≥4 м³; а = 2 при Е≤4 м³).

Эффективность работы экскаваторов и транспорта в значитель­ной степени зависит от принятой схемы заездов автомобилей под погрузку к экскаватору и правильной организации маневров ав­томобилей при погрузке и разгрузке породы.

При работе механических лопат и драглайнов применяют ниж­нюю и верхнюю погрузку автомашин; наиболее производительной является нижняя погрузка с расположением автомобилей на од­ном уровне с экскаватором. Верхняя погрузка целесообразна при небольшой высоте уступов и хорошей площадке для подъезда ма­шин, применяется она в основном при проходке траншей.По срав­нению с системами разработки с железнодорожным транспортом, при автотранспорте появляется возможность концентрации выемочно-погрузочных работ за счет сокращения в два-три раза протяженности экскаваторного фронта работ. При этом производительность экскаваторов увеличивается на 20÷25% благодаря уменьшению простоев в ожидании автосамосвалов. Темп углубле­ния горных работ при такой организации выполнения выемочно-погрузочных операций увеличивается до 30 м/год. Кроме того, применение автотранспорта допускает вскрытие месторождения временными съездами, что обеспечивает его разработку с мини­мальными текущими коэффициентами вскрыши.

Системы разработок с конвейерным транспор­том применяют в основном при разработке горизонтальных и по­логих месторождений с мягкими покрывающими породами.

Породу, разрабатываемую многоковшовыми, а иногда и одноковшовыми экскаваторами, перегружают на ленточные конвейеры, которые транспортируют ее из карьера в отвалы. В настоящее время созданы комплексы машин непрерывного действия произво­дительностью до 12 тыс. м³/ч. Они включают роторные экскавато­ры, систему ленточных конвейеров и консольные отвалообразова­тели для приема вскрышных пород и укладки их в отвал, загру­зочные и разгрузочные устройства и т. д.

При разработке горизонтальных и пологих пластов по транс­портной системе с применением ленточных конвейеров вскрыш­ная порода размещается во внешние или внутренние отвалы. При внутреннем отвалообразовании (рис. Х.13) [27] конвейерная ли­ния состоит из забойных, поперечных и отвальных конвейеров, суммарная длина которых определяется параметрами карьера.

При транспортной системе разработки с внешним отвалообразованием (рис. X. 14) основной является схема транспортирования, состоящая из забойного, поперечного и наклонного конвейеров в карьере, магистрального – на поверхности, наклонного, поперечного и отвального – на отвале.

Важным условием эффективной эксплуатации конвейерного транспорта является обеспечение постоянной длины забойной и отвальной конвейерных линий. Для выполнения этого условия стремятся карьеру придать форму прямоугольника, а фронт горных работ перемещать параллельно. При веерном перемещении фронта горных работ практически всегда изменяется длина забойных (а при внутреннем отвалообразовании и отвальных) конвейеров, что усложняет работу конвейеров. Однако за счет веерного перемещения фронта горных работ возможно регулирование текущих коэффициентов вскрыши и качества добываемогополезного

Рис.X.13. Транспортная система разработки с конвейерной доставкой породы на внутренние отвалы:

1-роторный экскаватор; 2-загрузочный бункер; 3-забойный конвейер; 4-поперечный конвейер; 5-консольный отвалообразователь-перегружатель; 6-отвальный конвейер; 7-разгрузочная тележка; 8-консольный отвалообразователь; 9-добычной экскаватор; 10-ось транспортных коммуникаций для доставки полезного ископаемого

Рис.X.14. Транспортная система разработки с конвейерной доставкой породы на внешние отвалы:

1-консольный отвалообразователь; 2-разгрузочная тележка; 3-отвальный; 4-поперечный конвейер на отвале; 5-наклонный конвейер на отвале; 6-магистральный конвейер; 7-наклонный конвейер; 8-поперечный конвейер в карьере; 9-забойный конвейер; 10-загрузочный бункер; 11-роторный экскаватор; 12-добычные экскаваторы; 13-ось транспортных коммуникаций для доставки полезного ископаемого

ископаемого. Выгодность того или иного направления перемещения фронта горных работ определяется технико-экономическими расчетами.

Размеры вскрышных и отвальных заходок, высота уступа и другие элементы системы определяются параметрами забойных экскаваторов и отвалообразователей, требуемой интенсивностью разработки и физико-механическими свойствами пород.

Более половины карьеров нашей страны разрабатывают скаль­ные породы.Для внедрения на этих карьерах конвейерного транспорта размер куска породы не должен превышать 350÷400 мм. Имеющиеся методы позволяют получить около 80% горной массы, пригодной для транспортирования конвейерами.

Для вторичного дробления остальной горной массы необходи­мы специальные дробильные установки. Кроме того, для обеспе­чения поточности разработки скальных пород необходимо приме­нять погрузочные агрегаты непрерывного действия. Эти трудности обусловили внедрение на карьерах в первую очередь циклично-по­точной технологии. Для работы по этой технологии используются экскаваторы цикличного действия, большегрузные автосамосвалы, ленточные конвейеры, щековые и конусные дробилки. При этом возможны две схемы циклично-поточной технологии [27].

Схема I – одноковшовый экскаватор с забойными передвиж­ными и самоходными дробильными установками и конвейерным транспортом (рис. Х.15). При работе по этой схеме разрушенную взрывом горную массу грузят одноковшовыми экскаваторами в бункер дробильной установки и забойными и магистральными кон­вейерами транспортируют до конвейерного подъемника, который доставляет ее на обогатительную фабрику или в отвалы.

Схема II – одноковшовый экскаватор с автомобильным транс­портом, стационарными и полустационарными дробильными уста­новками, а также наклонными конвейерными подъемниками. На рис. Х.16 показан вариант транспортной системы разработки этой схемы, применяемый на карьереОАО «ИнГОК» в Кривбассе. По этому варианту гор­ную массу в забоях грузят экскаваторами в автосамосвалы или ав­тополуприцепы, которые доставляют её к приемным устройствам механических дробилок, установленных на концентрационных го­ризонтах. Раздробленная до 350–400 мм порода поступает на наклонные конвейерные подъемники и выдается на поверхность; руда доставляется на обогатительную фабрику также при помощи конвейеров.

Применение системы разработки с конвейерным транспортом значительно повышает производительность труда в карьерах, сокращает объемы горно-капитальных работ, уменьшает текущие коэффициенты вскрыши, обеспечивает возможность полной авто­матизации процесса транспортирования горной массы. Основной недостаток – особые требования к свойствам и крупности транс­портируемого материала.

Рис. X.15. Система разработки с конвейерным транспортом:

1-одноковшовый экскаватор; 2-передвижные дробилки; 3-забойные конвейеры; 4-магистральные конвейеры; 5-крнвейерные перегружатели; 6-наклонные конвейеры

Рис. X.16. Вариант транспортной системы разработки с комбинированным автомобильно-конвейерным транспортом:

1-наклонный ствол; 2-дробильные установки

Рис.X.17. Схема устройства экскаваторного перегрузочного пункта

Системы разработки с применением комбини­рованного транспорта возможны в различных вариантах и являются наиболее перспективными. Отличительной особенностью этой системы являются: последовательный ввод, а затем и одно­временная эксплуатация нескольких видов транспорта; взаимо­зависимость между отдельными составляющими комбинированно­го транспорта; наличие перегрузочных устройств в карьере для перегрузки горной массы с одного вида транспорта на другой; формирование концентрационных горизонтов, на которых устраи­ваются перегрузочные пункты.

Наиболее распространены следующие схемы системы разработ­ки с комбинированным транспортом:

1. Одноковшовый экскаватор с автомобильным транспортом на нижних горизонтах карьера, перегрузочное устройство, железнодо­рожный транспорт на верхних горизонтах и по поверхности, одно­ковшовый экскаватор с железнодорожным транспортом на верх­них горизонтах карьера.

2. Одноковшовый экскаватор с автомобильным транспортом внутри карьера, стационарный перегрузочный пункт на поверхно­сти вблизи борта карьера, железнодорожный транспорт на поверх­ности.

3. Одноковшовый экскаватор грузит породу в автомобильный транспорт, который доставляет ее к перегрузочным пунктам, рас­положенным на концентрационных горизонтах. После перегрузки горной массы подъем ее по борту карьера осуществляется ленточ­ными конвейерами. На поверхности горная масса и в дальнейшем транспортируется конвейерами или перегружается в железнодо­рожный транспорт.

4. В отличие от третьей, эта схема предусматривает транспор­тирование горной массы по борту карьера в скипах.

Рис. Х.18. Схема эстакады для непосредственной перегрузки из авто­самосвалов

Применение системы разработки с автомобильно-железнодо­рожным транспортом целесообразно в карьерах с большими объ­емами работ и значительными расстояниями транспортирования на поверхности, при эксплуатации месторождений с уменьшающей­ся на глубину мощностью залежи. Эксплуатация карьера в пер­вый период осуществляется с применением автомобильного транс­порта до глубины 80÷100 м, после чего переходят на комбини­рованный вид транспорта.

Перегрузка горной массы из автосамосвалов в думпкары мо­жет быть экскаваторной, непосредственной и бункерной [27].

Достоинства экскаваторной перегрузки (рис. Х.17): возмож­ность применения нескольких погрузочных механизмов и одновре­менной погрузки в несколько составов; простота устройства и пе­реноса.

Недостатки: большие капиталовложения на приобретение экскаваторов, необходимость больших площадок для складирования горной массы.

Устройство для непосредственной перегрузки горной массы из автосамосвалов в думпкары (рис. Х.18) не требует капиталовло­жений, в связи с чем и себестоимость перегрузки в 4÷5 раз ни­же экскаваторной.

Бункерная перегрузка по сравнению с непосредственной более дорога, но в какой-то мере обусловливает менее жесткую связь между отдельными составляющими комбинированного транспор­та за счет накопления определенного количества горной массы в бункерах.

Исследования ряда институтов показали, что использование автомобильно-железнодорожного транспорта эффективно до глу­бины 250÷300 м [36]. Дальнейшее увеличение глубины разработ­ки приводит к такому увеличению расстояния транспортирования, когда становится невыгодным выдавать горную массу на поверх­ность автомобильным или железнодорожным транспортом. Это обусловливает переход на автомобильно-конвейерный транспорт, который обеспечивает возможность выдачи из карьера горной массы по выработкам с большим наклоном, чем при автомобиль­ном и железнодорожном транспорте, что сокращает расстояние транспортирования и уменьшает разнос борта карьера. Кроме того, автомобильно-конвейерный транспорт является основой циклично- поточной технологии, которая обеспечивает более высокую производительность погрузочного оборудования и увеличение интенсивности разработки.

При глубине разработки более 150 м выгоден скиповой подъем горной массы. Ориентировочно область его эффективного исполь­зования ограничивается глубиной 400÷450 м. С увеличением глу­бины карьера резко снижается производительность скипового подъема. Угол подъема горной массы 18÷45%, грузоподъемность скипов 15÷50 т, скорость движения 5÷8,5 м/с, часовая произво­дительность от 200 до 1500 т.