книги из ГПНТБ / Егурнов, Г. П. Выбор оптимальной мощности угольных и железорудных карьеров

На добычных работах при разработке уступа с непосредствен­ ным перемещением пород в выработанное пространство чаще всего

транспорта.

При расчетах себестоимости выемки 1 м3 полезного ископаемого исходят из тех же положений, что и при разработке уступа с при­ менением различных видов транспорта. Установлено, что себестои­ мость выемки 1 м3 полезного ископаемого в пределах добычного уступа с увеличением фронта горных работ будет возрастать.

При разработке уступа роторными экскаваторами на консоль­ ные отвалообразователи длина фронта горных работ, приходящаяся

Рис. 45. Схема к определению длины блока на комплекс:

1 и 2 — добычной и вскрышной экскаваторы; 3 — отвалообразователь

на выемочно-транспортный комплекс, зависит от модели отвалообразователя и экскаватора, обьема подготовленных к выемке запа­ сов полезного ископаемого, необходимого для обеспечения добыч­ ных работ на период остановки вскрышного комплекса (в зимний период), и от организации работ на карьере.

Минимальная длина блока, приходящаяся на один комплекс, по условиям обеспечения объемов подготовленных запасов полезного ископаемого, необходимых для работы блока (участка, карьера) по добыче в зимнее время, может быть определена из схемы располо­ жения машин (рис. 45). Эти запасы, как видно из приведенных схем, образуются за счет запасов в добычной заходке, запасов, раз­ мещаемых под стрелой отвалообразователя, и создаваемых за счет телескопичности комплекса. В основном запасы в зимний период создаются в добычной заходке.

Учитывая вышеизложенное, минимальная длина блока, прихо­ дящаяся на один комплекс, может быть определена из выражения

125

где iVBи Nr — продолжительность работы комплекса в год соответ­ ственно на вскрыше и добыче, дней; п3— продолжительность зим­ него периода (когда комплекс по вскрыше не работает), дней; Лд— ширина заходки по полезному ископаемому; kuep— коэффициент, учитывающий способ перемещения фронта работ (при параллель­ ном способе k = \, при веерном k = 0,75ч-0,8).

Величина NB зависит от климатических условий района место­ рождения и принимается согласно данным [44] от 175 до 228 дней.

Минимальная длина фронта горных работ, приходящаяся на один комплекс, для отечественных комплексов, рассчитанная по формуле (138), приведена в табл. 36.

Для установления зависимости себестоимости выемки 1 м3 вскрыши Св от /.фр определим величины составляющих себестои­ мости Св в пределах вскрышного уступа. При разработке уступа на консольные отвалообразователи величина Св будет складываться из затрат на экскавацию а транспортирование породы в отвал, величины которых можно определить по приведенным выше форму­ лам (см. главу II, § 1) через стоимость машино-смены и норму вы­ работки. Для случая разработки уступа на консольные отвалообра­ зователи величина нормы выработки экскаваторов и отвалообразователей не зависит от длины фронта работ, поэтому стоимость 1 м3 вскрыши по этим статьям затрат будет величиной постоянной.

Но в данном случае будет иметь место удорожание себестои­ мости выемки 1 м3 породы Сд из-за непроизводительных затрат времени при врезке в новую заходку:

126

где l-r-2 — продолжительность непроизводительных потерь времени

горно-капитальные работы по проведению разрезной траншеи, мо­ жет быть рассчитана по формуле (137).

Следовательно, себестоимость выемки 1 м3 вскрыши при работе

при определенном значении длины фронта работ принимает мини­

Значения оптимальной длины фронта работ на уступе, рассчи­ танные по формуле (141), при которых себестоимость выемки 1 м3 вскрыши минимальна, составляют: для комплексов ЭРГ-1600 и

ОШР-4500/180 — 555 м, для ЭШР-1600 и ОШР-4500/180 — 510 м и для ЭРШР-2600 и ОШР-4500/225 — 605 м.

Результаты расчетов /,фР. 0п показывают, что их величины выхо­ дят за пределы минимально допустимых значений длины фронта работ карьера (см. табл. 36); следовательно, и при разработке уступов с применением консольных отвалообразователей себестои­ мость выемки 1 м3 вскрыши с увеличением длины фронта горных работ будет возрастать.

§ 3. Скорость подвигания или понижения фронта горных работ

Скорость подвигания фронта горных работ (при разработке по­ логих месторождений) или понижения их (при наклонных и кру­ тых месторождениях) определяет интенсивность отработки карьер­ ного поля, а следовательно, и производственную мощность карьера, а также технико-экономические показатели его работы. Скорость подвигания фронта работ зависит от типа и производительности применяемых горнотранспортных машин, горно-геологических усло­ вий разрабатываемой залежи (крепости пород и полезного иско­ паемого, характера их залегания, мощности), от длины фронта ра­ бот на один экскаватор и др.

127

где Л/р — продолжительность работы экскаватора с учетом простоев его в связи с ремонтом и переходов из забоя в забой, дней.

Как видно из приведенного выражения, величина vn. фр явля­ ется в основном функцией производительности экскаватора и длины фронта горных работ на один экскаватор. С увеличением про­ изводительности экскаватора при прочих равных условиях скорость подвигания фронта работ будет возрастать; однако в этом случае прямо пропорциональной зависимости нет, так как экскаваторы с ковшом большей емкости отрабатывают заходки с большей ши­ риной и высотой, что несколько снижает скорость отработки забоя

(табл. 37).

Увеличение крепости разрабатываемых пород приводит к сни­ жению производительности экскаваторов, а следовательно, и ско­ рости подвигания фронта работ; кроме того, в скальных породах размеры экскаваторной заходки больше, чем в мягких, что также снижает скорость подвигания фронта горных работ.

128

В данных условиях (при разработке пород определенной кре­ пости и выбранном типе и мощности экскаватора) величина vn. фр является функцией удельной длины фронта горных работ на экс­ каватор, причем с увеличением последней, как это видно из фор­ мулы (142), скорость подвигания фронта работ будет уменьшаться.

Интенсивность разработки наклонных и крутых месторождений определяется скоростью понижения горных работ, величина кото­ рой может быть рассчитана по формуле

время подготовки нижележащего горизонта (или понижения ра­ бот), дней; /гд — высота добычного уступа, м.

При разработке наклонных и крутых месторождений для обес­ печения постоянной длины фронта добычных работ (или постоят ного числа добычных уступов) необходимо, чтобы время подго­ товки нового нижележащего горизонта Гу (или понижения работ на величину /гд) не превышало длительности отработки верхнего добычного уступа Г0 по всей длине фронта работ карьера.

Время отработки верхнего добычного уступа зависит от высоты уступа, крепости полезного ископаемого, длины фронта горных работ карьера (или величины ее на один экскаватор), числа экска­ ваторов на уступе и их производительности. Ширина уступа (или ширина его рабочей площадки Ви принимается от 70 до 90 м, сле­ довательно, время Г0 отработки верхнего уступа определяется в ос­ новном длиной фронта работ на один экскаватор и производитель­ ностью последнего.

При высоте уступа Лд= 15 м и длине фронта работ на уступе, приходящихся на один экскаватор, ГфР. у= 650 м время отработки верхнего добычного уступа для наиболее распространенных на карьерах экскаваторов ЭКГ-4,6 и ЭКГ-8И при разработке крепких руд составит соответственно 240 и 130 дней (при ж.-д. транспорте) и 200 и 150 дней (при автотранспорте).

Время подготовки нового горизонта Гу складывается из вре­ мени проведения наклонной Гн. т» разрезной Гр. т траншей и вре­ мени на расширение последней Гр до необходимых размеров ра­ бочей площадки.

Время проведения наклонной траншеи определяется из выраже­

учитывающий снижение производительности экскаватора при про­ ведении разрезной траншеи.

Время Гр, необходимое для расширения разрезной траншеи, определяется с учетом одновременной работы экскаваторов по про­ ведению и расширению разрезной траншеи. В этом случае, после того как траншейный экскаватор пройдет разрезную заходку на некоторую величину, в работу включается второй экскаватор, ко­ торый будет работать на расширении траншеи. При значительной величине ГфР, после того как разрезная траншея будет пройдена на величину 2Гбл, в работу вводится третий экскаватор и т. д. Если

работ при расположении съезда согласно схеме, приведенной на рис. 46, может быть определено по формуле

где ГфР. с — средняя длина фронта (с учетом разноса бортов); Я в. в

траншеи) профиля; пр — коэффициент, зависящий от числа экска­ ваторов, занятых на расширении траншеи, и от длины фронта ра­

Максимально возможное число экскаваторов, занятых на рас­ ширении траншеи, рассчитывается в зависимости от средней длины

где ГфР. д — длина фронта работ по дну карьера.

130

Т а б л и ц а 38

Значения коэффициента nv

При проведении траншей с использованием ж.-д. транспорта целесообразно применять экскаваторы ЭВГ-4 и ЭВГ-6 с верхней погрузкой. Расширение разрезной траншеи до минимальных разме­ ров транспортной площадки осуществляется карьерными экскава­ торами обычного типа — ЭКГ-4,6, ЭКГ-8 и другими с нижней по­ грузкой (ж.-д. пути укладываются по почве разрезной траншеи).

Для проведения траншей и их расширения при автомобильном

•Сс:о ,

Пользуясь вышеприведенными зависимостями (144), (145) и (146), определим время подготовки нижележащего горизонта при применении различных моделей экскаваторов и средств транспорта в зависимости от длины фронта работ карьера (табл. 39).

Порядок подготовки горизонта при применении ж.-д. транспорта показан на рис. 46. Траншейный экскаватор (ЭВГ-4 или ЭВГ-6) начинает проведение наклонной траншеи с верхней погрузкой в средства ж.-д. транспорта, располагаемые на кровле подготав­ ливаемого уступа вдоль нерабочего борта карьера (положение /). По мере проходки траншеи в ней настилаются ж.-д. пути. Закон­ чив работы по проведению наклонной траншеи, этот же экскаватор начинает проведение разрезной траншеи с верхней погрузкой

горной массы (положение II). После того как траншейный экска­ ватор продвинется по фронту карьера на длину /<бл = 0,5 км, вклю­ чается в работу экскаватор № 1 ЭКГ-4,6 или ЭКГ-8, который про­ изводит расширение траншеи (положение /'),

Как только экскаватор № 1 (ЭКГ) пройдет разрезную траншею еще на 500 м (положение III), а экскаватор ЭКГ-4,6 (или ЭКГ-8) расширит разрезную траншею на 500 м (положение II'), в работу по расширению траншеи вводится экскаватор № 2 (ЭКГ-4,6 или ЭКГ-8) (положение I"), затем после проведения траншеи еще на 500 м начинает работать экскаватор № 3 и т. д.

.132

Из данных табл. 39 видно, что при отработке месторождений с помощью экскаваторов ЭКГ-4,6 проведение траншеи можно про­ изводить экскаваторами ЭВГ-4 и ЭВГ-6.

При отработке же месторождений экскаваторами ЭКГ-8 усло­ вие неравенства Т0^ Т У, как видно из табл. 39, даже при приме­ нении для подготовки нового горизонта экскаваторов ЭВГ-6 и ЭКГ-8, не может быть соблюдено. В этом случае необходимо либо увеличивать длину фронта работ на один экскаватор и тем самым увеличивать время отработки верхнего добычного уступа Т0 (что приведет к уменьшению производственной мощности карьера), либо ускорять темпы подготовки нового горизонта, применяя при проведении разрезной траншеи второй траншейный экскаватор. Ввод второго экскаватора возможен сразу же после того, какэкскаватор № 1 закончит проведение наклонной траншеи и начнет работы по проведению разрезной траншеи.

При этом время проведения разрезной траншеи можно опреде­

Время расширения траншеи при применении двух траншейных экскаваторов рассчитывается по следующим формулам:

при длине фронта работ 2 км

т1фР. М В а- 1 р. г ) - Ч Тр.т+К.т)Нв.в-Чт'ршГ- Т 1 т)НВ'В

Максимально возможное число экскаваторов, занятых на расши­ рении траншеи, для рассматриваемого случая определяется из вы­ ражения

Время проведения разрезной траншеи и время расширения ее, рассчитанное по формулам (150) и (151), приведено в табл. 39 (по­ казано в знаменателе в графах для экскаваторов ЭВГ-6 и ЭКГ-8). Как видно из этих данных, при длине фронта работ более 2 км при­ менение двух траншейных экскаваторов ЭВГ-6 не обеспечивает не­ обходимой скорости углубки карьера и выполнения условия Т0^ Т У. Следовательно, при разработке месторождений экскаваторами ЭКГ-8 на железнодорожный транспорт при ГфР> 2 км длина фронта работ на один экскаватор должна приниматься более 750 м.

133

Если в рассматриваемом примере ЕфР. у принять равной 1 км, то время отработки верхнего добычного уступа при работе экскава­ торов ЭКГ-8 составит 173 дня. В этом случае при длине фронта ра­ бот до 2 км условие неравенства Т0^ Т У будет соблюдаться даже

при использовании на подготовке одного траншейного экскаватора ЭВГ-6.

При работе с применением автотранспорта условия подготовки нижележащего горизонта значительно упрощаются, а время Ту со­ кращается, так как в этом случае ускоряется ввод в работу допол­ нительных экскаваторов для проведения разрезной траншеи и ее расширения.

Время подготовки нового горизонта здесь также будет опреде­

Рис. 47. Схема подготовки нового горизонта при применении авто­ транспорта

Время проведения наклонной траншеи Г„. т рассчитывается по формуле (144), но его численное значение будет значительно мень­ шим, чем при применении ж.-д. транспорта, так как величина руко­ водящего уклона траншеи в несколько раз больше, чем при ж.-д. транспорте.

Время проведения разрезной траншеи Гр, т в данном случае (при работе двух экскаваторов ЭКГ-4,6 или ЭКГ-8) можно определить по формуле

При использовании автотранспорта экскаваторы можно вводить в работу по расширению траншеи до необходимых размеров Вп при отходе транспортных экскаваторов от наклонной траншеи на рас­ стояние 200—300 м (рис. 47).

В зависимости от числа экскаваторов, работающих на расшире­ нии траншеи, время Тр определяется по формуле

134