10.5. Технологические особенности производства горных работ при использовании различных видов транспорта.

На карьерах с железнодорожным транспортом наиболее эффективны продольные системы разработки, обеспечивающие значительную протяженность рабочего фронта. Вскрывающие траншеи с тупиковой формой трассы размещают стационарно на нерабочем борту, как правило, со стороны лежачего бока залежи (см. рис. 10.1, вариант 5). Однако стационарное положение трассы имеет и негативные стороны: большой объем горно-капитальных работ и невысокую интенсивность разработки.

Поэтому зачастую прибегают к вскрытию горизонтов карьера скользящими съездами, располагаемыми на рабочих бортах. Свое название они получили потому, что по мере подработки экскаваторами периодически перемещаются (скользят) вместе с рабочими уступами к предельному контуру карьера, позволяя интенсивно наращивать его глубину в период строительства внешних и стационарных внутренних траншей. Вместе с тем они обладают и существенными недостатками: уменьшение уклона пути на площадке съезда, разделение рабочих уступов съездами на два подступа переменной высоты, увеличение объема буровых и путеукладочных работ. В результате пропускная способность скользящей траншеи на 12–15 % меньше, чем стационарной, а годовой грузооборот ниже на 15–20 %.

В качестве альтернативы на многих железорудных карьерах получили широкое распространение временные въездные траншеи, проходимые при взорванной горной массе.

Их проходят заблаговременно на любом участке фронта работ, а по мере расширения площадок ликвидируют без особых проблем. Дополнительные затраты на сооружение временных съездов окупаются за счет резкого сокращения расстояния транспортирования [4].

Сквозной фронт на всех уступах карьера можно создать лишь при вскрытии системой общих внутренних траншей с двусторонним примыканием путей рабочих горизонтов.

Оптимальная длина экскаваторного блока возрастает с увеличением вместимости ковша экскаватора. Например, для экскаватора ЭКГ-8и она составляет 800–1000 м, а для ЭКГ-20 – 1400–2000 м. Исследованиями Е. Ф. Шешко установлено, что по условиям обмена железнодорожных составов на уступе рационально иметь не более трех экскаваторов при длине блоков 500–600 м и не более двух – при их протяженности 1200–1600 м. [38].

Для уменьшения расходов на содержание и перемещение железнодорожных путей и контактной сети целесообразно иметь в работе меньшее число горизонтов с максимально возможной высотой уступов, отрабатываемых широкими экскаваторными заходками.

При разработке мощных вытянутых залежей с автотранспортом распространены продольные системы разработки. Форма трассы вскрывающих траншей обычно петлевая. Однако эти системы разработки обладают рядом недостатков: большой объем траншейных работ и значительные сроки подготовки горизонтов; затрудненность проходки траншей при большой снегозаносимости; малый срок отработки добычных горизонтов; значительный разнос бортов карьера.

Большей гибкостью обладают поперечные системы разработки с подготовкой горизонтов котлованами. Фронт работающих в поперечных заходках экскаваторов определяют практически из условий их безопасной работы. За счет малой длины блока (не более 50–100 м) и взрывания 6-10 рядов скважин можно сосредоточить на горизонте значительное число погрузочных машин и обеспечить высокую интенсивность горных работ, что особенно важно при форсированной подготовке горизонтов в периоды строительства и освоения проектной производственной мощности [4]. Подвигание фронта работ в крест простирания минимальное, обеспечивающее лишь возможность углубки карьера. Длину поперечных заходок обычно принимают равном мощности рудного тела. На вскрышных уступах рациональны также диагональные заходки, позволяющие еще больше сократить объем пустых пород, извлекаемых в первые годы эксплуатации карьера.

Широко распространено вскрытие временными траншеями, причем для сокращения расстояния транспортирования один горизонт могут обслуживать до 6-10 съездов. На ряде предприятий применяют также комбинированные системы разработки, при которых нижние (добычные) горизонты и торцевые участки верхних уступов отрабатывают поперечными, а остальную часть рабочей зоны карьера – продольными заходками.

Отработку округлых карьерных полей ведут кольцевыми центральными системами разработки с временными съездами. Изредка, например, при разработке месторождений алмазов, могут быть рациональны и веерные системы разработки со спиральной трассой стационарных траншей.

Технологические комплексы с конвейерным транспортом для перемещения скальных пород подразделяют на поточные и циклично-поточные. Вероятность внедрения первых в ближайшие 12-15 лет маловероятна из-за отсутствия погрузочного оборудования непрерывного действия в комплексе с дробильными агрегатами (перегружателями с бункерами достаточной вместимости для формирования непрерывного потока груза на ленте), разработанных конструкций передвижных конвейеров и мобильных перегрузочных узлов, сложности развязки трасс сборочных и подъемных конвейеров с коммуникациями других видов транспорта. Как показали исследования ИГД УрО РАН, самоходные дробильные агрегаты целесообразны лишь при двух-трех одновременно отрабатываемых уступах, широких (не менее 100–110 м) рабочих площадках и двухсторонней выдаче горной массы с горизонта, что также сужает область их применения [20].

Циклично-поточная технология в составе комбинированных комплексов основана на использовании конвейерного звена только для подъема горной массы на поверхность с дальнейшей перегрузкой непосредственно в приемный бункер обогатительной фабрики (полезное ископаемое) или в другой вид транспорта.

К

Рис. 10.4. Схема вскрытия карьера ИнГОКа наклонными стволами: 1 – наклонный ствол; 2 – рудоспуски; 3 – перегрузочные пункты (по А.И. Арсентьеву)

онвейерные подъемники сооружают на борту карьера в крутых траншеях или располагают в наклонных стволах (рис. 10.4). Вскрытие наклонными стволами применяют при длительном сроке разноса рабочего борта до конечного или полустационарного положения, большом расстоянии перевозки при траншейном вскрытии. Стволы проходят за контуром карьера со стороны лежачего бока залежи или в ее торцовой части и соединяют с рабочими горизонтами через рудоспуски, реже через квершлаги. При вскрытии глубоких горизонтов крутыми полутраншеями перегрузочные пункты располагают на площадках уступов, а при вскрытии наклонными стволами – на площадках, реже в подземных выработках. Перегрузочные пункты оснащены бункерами, дробильными, реже грохотильными установками. Комплексы с первичным дроблением в карьере наиболее эффективны при разработке, руд, подлежащих обогащению при годовой производительности карьера 15–20 млн. т, при длительном сроке его службы (более 15–20 лет), глубине карьера свыше 100 м и расстоянии транспортирования до 4–6 км. Грохотильные установки рациональны при преобладании (95 % и более) во взорванной горной массе кусков размером не более 500 мм.

Отечественный и зарубежный опыт строительства и эксплуатации конвейеров, располагаемых на борту карьера, свидетельствует о том, что в развитии горных работ можно выделить три этапа. На первом, до начала строительных работ, формируют постоянный борт по оси будущей трассы и ведут интенсивную (опережающую) углубку карьера в зоне установки перегрузочного пункта. В остальной части карьерного пространства горные работы осуществляют с максимальным подвиганием фронта. На втором этапе, ограниченном временем сооружения подъемника, горные работы в зоне строительства практически останавливают. На третьем этапе после ввода конвейера и эксплуатацию повышают интенсивность углубки карьера, в первую очередь, в зоне расположения перегрузочного пункта [20]. Шаг переноса перегрузочного пункта устанавливают по минимуму затрат на его монтаж и демонтаж, транспортирование и дробление горной массы. Его оптимальное значение составляет 40–100 м, а при грохотильных установках вдвое меньше.

В технологических комплексах со скиповым подъемом горную массу доставляют автосамосвалами на перегрузочный пункт и разгружают в скипы. Последние доставляют ее на поверхность с дальнейшей перегрузкой в средства железнодорожного или автомобильного транспорта.

Подобные комплексы рациональны в карьерах с глубиной от 150–180 м до 400–500 м, имеющих небольшие размеры в плане и устойчивые боковые породы. Достоинства скипового подъемника: значительное сокращение расстояния транспортирования по борту карьера; подъем крупнокусковой горной массы без дополнительного дробления в карьере; надежность работы в любых климатических условиях; возможность полной автоматизации подъемной установки; низкая себестоимость перевозок. За счет движения автосамосвалов на коротком (до 1,0–1,5 км) плече откатки сокращается их парк, что уменьшает загазованность замкнутого карьерного пространства и улучшает условия труда. Недостатки: цикличность работы, разрыв грузопотока и необходимость двойной перегрузки, существенное снижение производительности с увеличением глубины карьера; сложность подготовки новых горизонтов; необходимость устройства специальных автомобильных съездов для доставки людей, материалов и оборудования. По данным Л. А. Сорокина, минимальная глубина карьера, при которой скиповой подъемник начинает успешно конкурировать с другими видами транспорта, зависит от конкретных горнотехнических условий и грузоподъемности скипа, составляя от 100 (40-тонные скипы) до 170 м (грузоподъемность скипа 120 т)

Как правило, перегрузочный пункт обслуживает несколько горизонтов. Его оснащают бункерами-дозаторами, соответствующими вместимости скипа. Приемные и выпускные отверстия бункеров перекрывают лядами с электрогидравлическим приводом.

При отработке вытянутых наклонных залежей рациональны продольные однобортовые системы разработки с расположением крутых траншей на лежачем борту залежи. На крутых месторождениях используют продольные (рис. 10.5) или поперечные двухбортовые системы. В первом случае подъемники располагают в торцах карьера, а во втором – на его продольных бортах.

Рис. 10.5. Схема вскрытия крутыми траншеями: 1 – западный скиповой подъемник; 2 – юго-восточный скиповой подъемник; 3 – путепровод над трассой подъемника (по «Гипроруде»)

Горные работы в карьере развивают по той же схеме, что и при использовании конвейерных подъемников: с опережающей углубкой в зоне их установки и опережающим монтажом перегрузочных пунктов.

Автомобильно-гравитационные технологические комплексы нашли применение при разработке нагорных карьеров. Вскрытие рабочих горизонтов осуществляют несколькими (от 2 до 5) вертикальными или наклонными рудоспусками круглого сечения, размещаемыми чаще всего в контуре карьера. Расстояние между ними составляет 60–100 м. В устье каждого рудоспуска устраивают приемное устройство в виде воронки с размерами поверху 10×10 м. Возле них устраивают площадки для самосвалов. Полезное ископаемое из воронки попадает в рудоспуски, по которым поступает в их нижние части, представляющие аккумулирующие емкости, расположенные над грузовыми путями капитальной штольни или тоннеля. С помощью специальных дозаторов производят дозированный выпуск минерального сырья из бункеров в железнодорожные составы, в которых оно следует к потребителю [20].

Дополнительно рабочие горизонты вскрывают системой траншей, обеспечивающих связь с промплощадкой карьера, отвалами и рудоспусками.

По мере понижения горных работ производят поочередную срезку рудоспусков на высоту одного уступа с таким расчетом, чтобы временно выходило из строя не более одного рудоспуска.

При отработке нагорных месторождений перспективна аэрогеотехнология [33].