5.3. Спиральные трассы

Рис. 5.6 – Схемы петлевых площадок:

а – на насыпи; б – в полувыемке и на полунаспи равной ширины

При спиральной трассе производительность транспорта больше, чем при тупиковой и петлевой трассах, из-за непрерывного движения по трассе и увеличения радиуса кривых, особенно на верхних горизонтах. Основное преимущество стационарной спиральной трассы состоит в уменьшении разноса постоянного борта карьера для ее размещения. Если хотя бы один из бортов карьера сложен неустойчивыми породами, расположение на нем длительно существующих участков спиральных трасс практически исключается из-за опасности разрушения главных коммуникаций.

Рис. 5.7 – Схема спиральной трассы

При округлой форме карьера в плане спиральная трасса может быть представлена в виде кривой (рис. 12.7), расположенной на боковой поверхности конуса таким образом, что угол наклона ее к горизонту arctg J сохраняется одинаковым. Если обозначить площадь дна карьера через S_Д (м²), периметр его через Р_Д (м), глубину вскрытия спиральной трассы через Н(м) и усредненный угол откоса бортов α, то размеры карьера (площадь S_n, м² периметр Р_П, м) па горизонте начала спиральной трассы могут быть определены из выражений:

Общая протяженность спиральной трассы L_ТР (м) при коэффициенте ее удлинения К_У руководящем подъеме i_p и протяженности ее отдельного участка l_Тр(м), вскрывающего один уступ высотой Н_у(м):

где п- -число вскрываемых уступов.

Так как при постоянных значениях Ку, Н_у и i_p величина l_тр не изменяется по всей глубине карьера, а его размер уменьшается при приближении к дну, центральный угол β, охватываемый одним участком спиральной трассы протяженностью l_тр, увеличивается по мере ее углубления.

Число витков спирали до конечной глубины вскрытия для любой формы карьера приближенно может быть установлено путем деления общей длины трассы на средний периметр контура карьера:

Полученное при этом число витков оказывается заниженным на 5—15% по сравнению с действительной его величиной.

Для устройства стационарной спиральной трассы в период вскрытия рабочих горизонтов первую наклонную траншею проводят с поверхности по конечному контуру карьера. После достижения отметки рабочего горизонта проводят разрезную траншею на участках примыкания и вскрытия второго гори­зонта. Одновременно отрабатывают часть уступа на ширину рабочей площадки, далее от конца площадки примыкания про­водят по конечному контуру карьера следующую наклонную траншею до отметки второго рабочего горизонта и т. д. (рис. 5.8). Горные работы при этом на каждом горизонте разви­ваются по вееру, поворотным пунктом которого является пункт примыкания горизонтальных путей (дорог) данного уступа к путям капитальной траншеи (веерная рассредоточенная система разработки). Такие поворотные пункты легко находятся как точки пересечения спиральной трассы с изолиниями бортов карьера, имеющих высотные отметки рабочих горизонтов.

Число рабочих уступов п_р не может превышать числа уступов n_у, охватываемых одним витком спирали (n_р<n_у). Величина n_Р (без учета уступа, по которому проводится очередной участок трассы) составляет обычно не более 50—65 % от числа уступов, вскрываемых одним витком спирали [n_р<(0,5÷0,65)n_у].

Уменьшение размеров карьера в плане при углублении работ приводит к уменьшению числа уступов на один виток спирали и величины п_р. Общая протяженность фронта работ карьера при веерной системе разработки по мере углубления рабочей зоны уменьшается.

(4)

где Н_х — высота расположения (от дна карьера) нижнего рабочего уступа, м.

Формула (4) справедлива только для трассы, имеющей один виток и более.

Размер горизонта, который может быть вскрыт при использовании железнодорожного транспорта, должен быть не менее минимально допустимого радиуса кривых R_Т (150—200 м, в виде исключения 100—120 м). Так как по условиям производства горных работ вскрытие нижнего горизонта можно произвести участком трассы с центральным углом, не превышающим 180°, то в этом случае должно соблюдаться следующее соотношение между высотой уступа, уклоном и минимальным радиусом железнодорожного пути:

(5)

Если заданы R_т, i_Р ^и Ку, то из соотношения (5) можно определить максимально допустимую по условиям вскрытия высоту уступа.

Веерная система разработки на месторождениях вытянутой формы может применяться только при условии, что календарный план добычных работ выполняется при одном - трех рабочих добычных уступах, так как на торцовых участках трасса резко поворачивается при углублении всего на один-два уступа; вскрытие очередных горизонтов возможно, если к моменту завершения поворота располо­женные выше уступы уже отработаны. При вытянутых карьерных полях и использовании авто­транспорта целесообразна организация карьера первой очереди округленной формы в плане, а разнос бортов по простиранию и переустройство спиральной трассы предусматриваются в будущие периоды.

При разработке крутых залежей рассмотренный порядок вскрытия горизонтов и развития горных работ обусловливает большие объемы горно-капитальных работ, срок строительства и освоения мощности карьера, особенно если залежь находится под мощной толщей пустых пород и ее запасы на верхних горизонтах невелики. Кроме того, обязательно предварительное оконтуривание месторождения.

Рис. 5.9 – порядок формирования стационарной спиральной трассы при кольцевой центральной системе разработке:

а, б и в – последовательность развития трассы

Веерная рассредоточенная система разработки и первоначальное вскрытие рабочих горизонтов съездами со спиральной формой трассы при железнодорожном транспорте по указанным причинам применяются редко.

Стационарные спиральные трассы обычно создаются:

постепенно при поочередном выходе участков скользящей трассы (с простой, петлевой или спиральной формой трассы) на нерабочий борт карьера (рис. 5.9);

при реконструкции петлевой (иногда тупиковой) трассы, расположенной на постоянном или промежуточном борту карьера, после достижения уступами конечного положения на верхних горизонтах.

Устраиваемые в нерабочей зоне спиральные трассы обычно примыкают к горизонтам на руководящем подъеме и имеют пологие вставки при автотранспорте. При уклоне 6, 8 и 10 % К_у составляет соответственно 1,04—1,07, 1,08—1,12 и 1,1-1,15.

На мощных карьерах при автотранспорте могут устраиваться иногда парные спиральные трассы. В этом случае внутренняя, более короткая и крутая (i=10—12%) система съездов служит для движения в карьер порожних автомашин, а внешняя, более длинная и с меньшим уклоном (i≤8%) — для выезда груженых машин из карьеров.