Характеристика транспортно-отвальных мостов, применяемых на карьерах ссср

пасов; 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.

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 траншее и для ввода моста в эксплуатацию, сезонность работы оборудования.

§ 5. Транспортные системы разработки

Транспортные системы разработки получили наибольшее рас­пространение на карьерах СССР, 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 транспорт­ных 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 эко­номичность 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 раз­работки 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 1 т 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.

Производственная мощность карьеров может быть высокой, величина ее обычно ограничивается провозной способностью вскрывающих траншей. 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 ра-

бочих 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.

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 включается в том, что вскрышу перевозят в думпкарам 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

Рис Х.12. Система разработки с автомобильным транспортом:

а — горизонтального пласта; б — залежи с крутым падением

автомобильного транспорта в сложных горно-геологических усло­виях объясняется его преимуществами перед железнодорожным транспортом: высокой маневренностью, способностью преодолевать большие подъемы, автономностью подвижного состава.

При этой системе породу в автомобили грузят механическими лопатами и реже драглайнами. При рациональном сочетании емкость ковшей экскаваторов Е, грузоподъемность автосамосвалов q и расстояние транспортирования L должны находиться во взаимосвязи

q = (4,5Е + а)³√L, т, (Х.25)

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

При работе механических лопат и драглайнов применяют ниж­нюю и верхнюю погрузку автомашин; наиболее производительной является нижняя погрузка с расположением автомобилей на 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 производи-

тельность 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. Х.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 добываемого полезного 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 транс-

Рис. Х.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; ;о - ось транспортных коммуникаций для доставки полезного ископаемого

порта 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,

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

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

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, разработанной Днепропетровским горным институтом для карьера Ингулецкого ГОКа в Кривбассе. По этому варианту гор­ную массу в забоях грузят экскаваторами в автосамосвалы или ав­тополуприцепы, которые доставляют ее 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, со-

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

1 – одноковшовые экскаваторы; 2 - передвижные дробилки; 3 —забойные конвейеры; 4 - магистральные конвейеры; 5 - конвейерный перегружатель; 6 - наклонные конвейеры

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

/ — наклонный ствол; 2 — дробильные установки

Рис. Х.17. Схема устройства экскаваторного перегрузочного пункта

кращает 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.

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.

Р ис. Х.18. Схема эстакады для не­посредственной перегрузки из авто­самосвалов в думпкары

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

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 транс-порта до глубины 80—100 м, после чего переходят на комбини­рованный вид транспорта.

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

Достоинства экскаваторной перегрузки (рис. Х.17): возмож­ности 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 260 - 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.