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

Величины Гр. т и Ту, рассчитанные по формулам (153) и (154) для различной длины фронта работ карьера, приведены в табл. 39 (при расчетах нормы выработки экскаваторов приняты по ЕНВ, автосамосвалы применяются грузоподъемностью 40 т).

Из сравнения данных этой таблицы с приведенным выше вре­ менем отработки верхнего добычного уступа (Т0 при работе на ав­ тотранспорт при использовании экскаваторов ЭКГ-4,6 и ЭКГ-8 со­ ставляет 200 и 150 дней) видно, что условие Т0^ Т У в этом случае обеспечивается при ГфР до 2 км даже при работе одного экскава­ тора на расширении траншеи; при Г ф Р = 2,5 км на расширении тран­ шеи необходимо применять два экскаватора.

Приведенные выше расчеты показывают возможность и целе­ сообразность достижения высоких темпов углубки карьеров при разработке крутых месторождений.

При подготовке нового нижележащего горизонта по рассмот­ ренным выше схемам и применении передовых форм организации труда по сетевым графикам возможно понижение горных работ на 20 м в год и более. Такое понижение возможно даже при работе на ж.-д. транспорт. Реальная возможность достижения высоких тем­ пов углубки карьеров обеспечивается тем, что в основу приведен­ ных расчетов были положены действующие в промышленности нормы выработки на экскаваторы, а также тем, что длины фронта работ на один экскаватор принимались не меньше минимально воз­ можных по условиям обеспечения нормальной работы экскаваторов

исредств транспорта на уступе.

Впримерах не рассматриваются затраты времени на вспомога­ тельные работы (взрывание, передвижка железнодорожных путей), но они не учитывались также и при расчете времени отработки верх­ него добычного уступа. Предполагается, что эти работы выполня­ ются в общевыходные дни (карьеры работают по прерывному ре­ жиму с одним или двумя нерабочими днями в неделю).

§4. Выбор длины фронта горных работ на один экскаватор

итемпов его развития

Втехнической литературе известны работы отдельных ученых, проектных и исследовательских институтов, в которых рассматрива­ лись вопросы определения длины фронта работ на один экскаватор.

Втабл. 40 приведены рекомендуемые в работах Центрогипрошахта [45 и 46], Гипроруды [8] и УкрНИИпроекта [44] значения длийы

фронта работ для различных типов экскаваторов в зависимости от горнотехнических условий разрабатываемых месторождений, систем разработки и типов применяемых транспортных средств. В этой таб­ лице данные Центрогипрошахта и УкрНИИпроекта приведены опти­ мальные, а Гипроруды — минимальные значения длины фронта ра­ бот на один экскаватор.

В приведенных выше рекомендациях обращает на себя внима­ ние широкий диапазон, в котором изменяется рекомендуемая

135

длина фронта, например по материалам Центрогипрошахта значе­ ния оптимальной величины колеблются в отдельных случаях более чем в 2 раза. Кроме того, имеются значительные расхождения в ре­ комендациях Центрогипрошахта и УкрНИИпроекта, например для роторного экскаватора ЭРГ-1600 при работе его на конвейерный транспорт оптимальная длина фронта работ на один экскаватор, рекомендуемая УкрНИИпроектом, в 2 раза меньше, чем по данным Центрогипрошахта.

Это, по нашему мнению, ставит под сомнение приводимые реко­ мендации и обусловливает необходимость разработки общей мето­ дики определения длины фронта работ на экскаватор.

Выбор длины фронта горных работ, приходящейся на один экскаватор или вскрышной комплекс

Величина АфР. у в общем случае не должна быть меньше ее мини­ мально допустимых значений (см. табл. 30, 32, 33, 35 и 36), но в то же время не должна значительно превышать их, так как с увели­ чением длины фронта работ на один экскаватор себестоимость до­ бычи 1 м3 горной массы будет повышаться, а производственная мощность горного предприятия уменьшаться.

При разработке горизонтальных и пологих залежей рациональ­ ная длина фронта Ь ф Р . у помимо указанных выше факторов будет определяться исходя из условия QB.г= Цд. г&в, где QB.г и QH.r — про­ изводственная мощность карьера соответственно по вскрыше и до­ быче, &в — коэффициент вскрыши. При транспортной системе раз­ работки месторождений значительной протяженности при этом дол­ жна обеспечиваться нормальная работа средств ж.-д. транспорта. Так, не рекомендуется установка на уступе более трех экскаваторов, особенно при маятниковом движении составов. При бестранспорт­ ной системе разработки крупных месторождений необходимо учиты­ вать экономический ущерб от снижения приемной способности внут­ ренних отвалов с уменьшением длины АфР. у и усложнения при этом общей организации работ на карьерах. Более детально этот вопрос рассматривается в главе V.

При разработке наклонных и крутых залежей величина АфР. у

на породных уступах определяется необходимыми объемами вскрышных работ исходя из возможной производственной мощно­ сти карьера по полезному ископаемому и режима его работы и мо­ жет превышать его минимально допустимые значения, особенно при разработке глубоких карьеров с большим числом породных уступов. В этом случае наиболее эффективная отработка месторождения, как это было впервые установлено В. В. Ржевским при исследова­ нии режимов горных работ на карьерах [38], а затем А. А. Арсентье­ вым [5], В. С. Хохряковым и Б. П. Юматовым, достигается при вы­ емке вскрыши по отдельным этапам (периодам) с усреднением ко­ эффициента вскрыши.

137

Для этих же месторождений при большой их протяженности (более 3 км) и применении ж.-д. транспорта величина Г ф Р .у на до­ бычных уступах рассчитывается из условия обеспечения неравен­ ства Г0< Г У, где Т0— длительность отработки верхнего добычного уступа и Ту — длительность подготовки нового нижележащего го­ ризонта. В этом случае длина фронта горных работ на экскаватор также может превышать ее минимально допустимые значения (см. табл. 30) и может определяться из выражения

формулам (144), (145), (156), (153) и (154).

Кроме того, при отработке наклонных и крутых месторождений производственная мощность карьера, а с ней и удельные значения длины фронта горных работ на экскаватор могут ограничиваться пропускной способностью вскрывающих траншей и применяемых транспортных средств, а также условиями обеспечения нормальной работы средств ж.-д. транспорта при разработке месторождений большой длины, когда уступ по расчетам должен отрабатываться более чем 3 экскаваторами.

Сравнивая данные табл. 30, 32, 33, 35 и 36, где приведены ми­ нимально возможные значения длины фронта горных работ на экс­ каватор (выемочный комплекс), с данными табл. 41, в которой пред­ ставлены фактические значения величины ГфР. у на действующих карьерах, можно сделать вывод, что фактические величины Г ф Р .у в большинстве случаев значительно превышают ее минимально до­ пустимые значения. Это приводит к низким темпам отработки мес­ торождений, недостаточному использованию возможных производ­ ственных мощностей карьеров и ухудшению показателей их работы.

Анализ отчетных данных показывает, что фактическая длина фронта на экскаватор на действующих железорудных и угольных карьерах колеблется в весьма широких пределах даже при отра­ ботке месторождений с примерно одинаковыми горно-геологиче­ скими условиями при применении однотипной горнотранспортной техники (см.табл.41).

Значительные изменения удельной длины фронта на экскава­ тор оказывают большое влияние на темпы отработки карьерных по­ лей и интенсивность разработки месторождений (табл. 42).

Скорость подвигания или понижения фронта горных работ на действующих железорудных и угольных карьерах изменялась также в большом диапазоне. Например, на карьерах Криворожского бас­

3560 м), скорость понижения горных работ составляла всего лишь 4 м/год.

138

При разработке горизонтальных месторождений (Ирша-Боро- динский и Михайловский карьеры) скорость подвигания фронта ра­ бот изменялась в больших пределах, причем горно-геологические условия этих месторождений примерно одинаковы и отработка по­ лей производилась однотипным горнотранспортным оборудованием. Различия в скорости подвигания фронта горных работ в данном случае объясняются разными длинами фронта работ на экскаватор, которые, как это видно из данных табл. 41, отличаются более чем в 5 раз.

Интенсивность отработки месторождений на действующих карь­ ерах, характеризуемая объемами добычи полезного ископаемого с единицы длины фронта горных работ, колебалась в широких пре­ делах. Наиболее низка она на карьерах с большой длиной фронта горных работ на экскаватор (Бочатский, Ирша-Бородинский и др.).

139

П р и м е ч а н и е . Показатели по действующим карьерам — средние за 1966—1970 гг.; фондоотдача — объем годовой добычи на 1 руб. основных фондов.

Самая высокая добыча с 1 км фронта работ была достигнута на же­ лезорудных карьерах Криворожского бассейна, где СфР. у не превы­ шает 500 м.

Возможные темпы развития фронта горных работ

Приведенные выше материалы дают возможность определить максимально возможные темпы развития фронта горных работ: скорость подвигания или понижения горных работ на глубину при разработке наклонных и крутых месторождений.

В табл. 43 приведены максимально возможные значения ип. фР, рассчитанные по формуле (142), для различных моделей экскава­ торов и средств транспорта при минимально возможных значениях длины фронта работ на экскаватор (или вскрышной комплекс).

Т а б л и ц а 43

Скорость подвигания фронта горных работ v n. фР

конвейеры

Максимально возможные скорости понижения горных работ vr. фР (в м/год), рассчитанные по формуле (143) для различных мо­ делей экскаваторов и средств транспорта при изменении длины фронта горных работ от 1,5 до 2,5 км, приведены в табл. 44.

Как видно из данных табл. 42, 43 и 44, фактически достигнутые на карьерах темпы развития горных работ намного меньше возмож­

141

ИКРУТЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

§1. Производственная мощность карьера как функция длины фронта горных работ

иудельных ее значений

Характерной особенностью разработки наклонных и крутых ме­ сторождений является применение транспортных средств для пере­ мещения вскрышных пород на внешние отвалы, причем в этом слу­ чае грузопотоки вскрышных и добычных работ объединены в об­ щих тупиковых съездах, применяемых чаще всего для вскрытия карьерных полей наклонных и крутых залежей.

Между производственной мощностью карьера, длиной фронта горных работ и удельным значением последнего (на один экскава­ тор) существуют следующие зависимости:

на вскрышных работах

(156)

на добычных работах

(157)

где ясм. в и лСм. д— число смен работы карьера в сутки соответст­ венно на вскрыше и добыче; NB и Мд — число дней работы карьера

на экскаватор соответственно на вскрыше и добыче; Нв. sj и Яв. Д}-—■ норма выработки экскаватора соответственно на вскрыше и добыче, м3/смену.

Производственная мощность карьера по полезному ископаемому должна соответствовать условию неравенства

(158)

где ka— коэффициент извлечения; kB— коэффициент вскрыши,

м3/м3.

143

Как видно из приведенных выше формул, производственная мощ­ ность карьера с увеличением длины его фронта работ и производи­ тельности экскаваторов # в. „ и # в. д увеличивается, в то время как увеличение удельного фронта работ Ь ф Р . у приводит к уменьшению величин Qr. в и Qr,д.

Для обеспечения высоких показателей разработки месторожде­ ний большей интенсивности отработки и высокой производственной мощности карьера и лучшего использования капитальных вложений длина фронта работ на один экскаватор должна приниматься воз­ можно меньшей, так как увеличение последней будет приводить к снижению производственной мощности карьера и увеличению се­ бестоимости выемки 1 м3 горной массы.

На величину удельного фронта работ основное влияние оказы­ вает модель экскаватора (точнее, его производительность Нв в и

отстает от повышения его производительности (см. табл. 30 и 32). Производственная мощность карьера, рассчитанная по форму­ лам (156) и (157), определяет максимально возможное ее значение (при использовании определенных типов и моделей горнотранспорт­

виям разрабатываемого месторождения), так как в этих формулах длина фронта работ на экскаватор принимается минимально воз­ можной.

Д л и н а ф р о н т а р а б о т к а р ь е р а определяется числом ус­ тупов и их средней длиной, которая зависит от размеров карьерного поля и глубины разработки Ну. Средняя длина фронта горных ра­ бот на уступе может быть рассчитана по формуле

стационарных тупиковых съездах) зависит от путевой схемы съезда, длины состава, высоты уступа, величины руководящего уклона пу­ тей, их числа в траншее и может быть определена из выражений:

144