6.4.Відвалоутворення.

Складування гірської маси у зовнішні відвали є достатньо складним технологічним процесом, ефективність якого суттєво впливає на показники роботи кар’єру в цілому. Вибір технології формування відвалів та їх параметри залежать від комплексу факторів: фізико-механічних властивостей порід, які розміщуються у відвал, робочих параметрів технологічного обладнання, що використовується для перевезення та складування гірської маси, властивостей порід на яких розташовуються відвали та ін. Найбільш поширеними технологіями складування гірських порід у зовнішні відвали є екскаваторне та бульдозерне відвалоутворення.

Екскаваторне відвалоутворення. При проектуванні даного виробничого процесу, якщо породи складуються з застосуванням механічних лопат, а транспортуються залізничним транспортом, вихідним матеріалом є наступні показники: тип екскаватора, його технологічні та робочі параметри; марка вагонів (думпкарів); тривалість зміни; коефіцієнт, що враховує нерівномірність подачі потягів; відстань від обмінного пункту до місця розвантаження; середня швидкість руху потягів на відвалі; час на зв'язок при обміні потягів; число вагонів у потязі; час на розвантаження одного вагону; тривалість екскаваторного циклу; коефіцієнт наповнення ковша; коефіцієнт використання екскаватора в часі; робоча довжина відвального тупика; висота відвалу; час, необхідний для перекладання рейкового шляху одного тупика; коефіцієнт, що враховує резервні тупики.

Можливе число потягів, що подаються на відвальний тупик, у зміну:

(6.4.1.)

де Т_зм – тривалість зміни, год.; f – коефіцієнт, що враховує нерівномірність подачі потягів (0,85 ÷ 0,95); L – відстань від обмінного пункту до місця розвантаження, км; υ – середня швидкість руху потягів на відвалі, приймається згідно з даними технічної служби ГЗК, або з технологічних довідників; τ – час на зв'язок при обміні потягів, приймається рівним 0,05 год.; n_в – число вагонів у потязі, шт.; t_р – час на розвантаження одного вагона (при виконанні розрахунків приймається рівним 0,02 год.).

Приймальна здатність відвального тупика визначається за виразом:

, (6.4.2.)

де q_в – кількість породи в цілику, що вміщується у вагон, м³.

Експлуатаційна продуктивність відвального екскаватора визначається за раніше наведеною формулою (див. підрозділ “Виймально-навантажувальні роботи”).

Крок пересування рейкового шляху на відвальному тупику визначається за формулою:

, (6.4.3.)

де R_р і R_ч – радіуси розвантаження і черпання екскаватора, м; l₁ – довжина фронту розвантаження (звичайно приймається рівною довжині 2 ÷2,5 вагонів).

Час між пересуваннями рейкового шляху визначається за формулою:

. (6.4.4.)

Необхідна кількість відвальних тупиків визначається за формулою:

, (6.4.5.)

де Q_зм – обсяг породи, що вивозиться з кар’єру протягом зміни, м³; t_пер. – час, необхідний на перекладання рейкового шляху одного тупика, змін; k_рез. – коефіцієнт, що враховує резервні тупики (k_рез.= 1,2÷1,25).

Тривалість пересування колії можна орієнтовно порахувати за формулою:

, (6.4.6.)

де c – загальний крок пересування, м; L – довжина ділянки шляху, що пересувається, м; b – крок пересування колієпересувача за один прохід (для двоколійних шляхів з рейками типу Р-75 b = 0,2 ÷ 0,3 м); υ – середня швидкість робочого ходу колієпересувача (υ = 140÷200 м/хв.); k – коефіцієнт, що враховує витрати часу на допоміжні операції (k = 0,6 – 0,7).

Бульдозерне відвалоутворення. При транспортуванні розкривних порід до відвалу автосамоскидами застосовується бульдозерне відвалоутворення. Процес відвалоутворення в цьому випадку включає розвантаження автосамоскидів на верхньому майданчику відвального уступу, переміщення порід під укіс уступу, ремонт і утримання автодоріг.

Автосамоскиди можуть розвантажуватися периферійним і площинним способами. У першому випадку автосамоскиди розвантажуються по фронту робіт прямо під укіс (при стійких відвалах) або на відстані 3 – 5 м від укосу. Потім порода бульдозерами пересувається під укіс. Бульдозерний відвал у даному випадку розвивається в плані. При площинному способі автосамоскиди розвантажуються по всій площі відвалу. Поверхня відвалу планується бульдозерами, а потім укатується катками. Після цього відсипається наступний шар тощо. Бульдозерний відвал у цьому випадку розвивається по вертикалі. Більш економічним є периферійний спосіб, при якому кількість планувальних і дорожніх робіт менша. Площинний спосіб застосовується рідко (головним чином при складуванні малостійких м’яких порід). При периферійному способі для безпеки біля верхньої бровки уступу відвалу встановлюють дерев’яні або металічні упори для задніх коліс автосамоскидів (іноді замість упорів насипають вал породи висотою 0,5 – 0,8м і шириною 2 – 2,5 м). Крім того, поверхня бульдозерного відвалу повинна мати ухил 4 - 5° у бік центру відвалу.

Продуктивність бульдозерів залежить від їх потужності, відстані переміщення порід та їх властивостей.

Висота бульдозерних відвалів на рівнинній місцевості змінюється у широкому діапазоні і обмежується в основному фізико-механічними характеристиками порід. Для скельних порід вона складає 25 – 30 м, для піщаних – 15 – 20 м і для глинистих – 10 – 15 м.

Розрахунки технологічних показників даного виробничого процесу потребують наступних вихідних даних: об’єм розкриву, який підлягає розміщенню у відвалі, висота відвалу, годинна продуктивність кар’єру по розкриву, обсяг розкриву, який перевозить автосамоскид за 1 годину, змінна продуктивність бульдозера, тривалість зміни.

Площа відвалу S_в відвалу, довжина фронту розвантаження L_ф.р., кількість відвальних ділянок N_в.д., які одночасно знаходяться під розвантаженням, довжина відвального фронту L_в.ф., кількість бульдозерів N_б , визначаються за наступними формулами:

, м² (6.4.7.)

де V_в – об’єм розкриву, який підлягає розміщенню у відвалі, м³; k_p = 1,1 ÷ 1,2 – остаточний коефіцієнт розпушення порід у відвалі; H_в – висота відвалу, м (при одноярусних відвалах Н_в=20 м, при двоярусних Н_в=30 м); k_в – коефіцієнт, який враховує використання площі відвалу (при одному уступі k_в = 0,8÷0,9; при двох уступах k_в = 0,6÷0,7);

(6.4.8.)

l_с = 18÷20 – ширина смуги по фронту, яку займає автосамоскид, м; N_a – кількість автосамоскидів, які розвантажуються одночасно;

(6.4.9.)

N_год – кількість автосамоскидів, які розвантажуються на відвалі протягом години; t_рм - час розвантажування та маневрування автосамоскида, хв.;

, хв., (6.4.10.)

де t_p =0,5÷1 хв.  тривалість розвантаження автосамоскида; t_пер=0,1÷0,15 хв. – тривалість переключення передач; R=12÷16 м – радіус повороту автосамоскида при маневруванні; _а = 70÷120 м/хв – швидкість руху автосамоскида при маневруванні.

, (6.4.10.)

де Q_к.год..- годинна продуктивність кар’єру по розкриву, м³; k_нер. = 1,25÷1,5 – коефіцієнт нерівномірності роботи кар’єру, що враховує пікові навантаження; V_a – обсяг розкриву, який привозить автосамоскид за 1 годину, м³;

Кількість відвальних ділянок, на яких одночасно здійснюється розвантаження автосамоскидів:

. (6.4.11.)

Кількість резервних дільниць:

(6.4.12.)

Загальна кількість відвальних дільниць:

(6.4.13.)

N_в.п. – кількість відвальних дільниць, на яких виконуються планувальні роботи (N_в.р. = N_в.п.);

Загальна довжина відвального фронту:

, м або ,м. (6.4.14.)

Необхідна кількість бульдозерів:

(6.4.15.)

N_Б.Р. – кількість робочих бульдозерів; k_інв. = 1,3÷1,4 – коефіцієнт інвентарного парку бульдозерів.

Кількість робочих бульдозерів визначається за формулою:

, шт. (6.4.16)

V_Б – змінний обсяг бульдозерних робіт, м³; Q_Б – змінна продуктивність бульдозеру, м³;

, м³ (6.4.17)

Т_зм – тривалість зміни, год.; К_з = 0,5÷0,7 – коефіцієнт заваленості відвалу породою.

У кінці даного розділу слід навести основні положення єдиних правил безпеки праці при виконанні процесу складування гірських порід у відвали.