книги из ГПНТБ / Хохряков, В. С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых учебник

Объем Ѵ2 при известной мощности пласта и заданных размерах заходки зависит до определенных пределов от ширины призабойного пространства.

Из рис. 79 видно, что часть породы, сваленной вскрышным экска­ ватором, располагается в контуре новой отвальной заходки и по­ этому не подлежит переэкскавации (объем F 3), а другая часть переэкскавируется отвальным экскаватором. Объем переэкскавируемой породы будет тем больше, чем шире призабойная полоса.

Таким образом, отвальный экскаватор не только освобождает добычной уступ от навалов породы, но и подготовляет в выработан­ ном пространстве место для приема породы из следующей заходки.

Высота вскрышного уступа при этой схеме разработки зависит, кроме того, от схемы экскавации, степени подвалки пласта полезного ископаемого, мощности угольного пласта, рабочих размеров экска­ ваторов и других факторов.

Различают схемы работ с частичной подвалкой угольного пласта, с полной подвалкой и с завалкой угольного пласта.

Наибольшая высота вскрышного уступа рассчитывается по фор­ мулам или определяется путем графических построений. В послед­ нем случае вычерчивают в масштабе поперечные сечения и находят в зависимости от рабочих параметров экскаваторов объем породы, подлежащей переэкскавации.

Таким же путем при заданной высоте вскрышного уступа могут быть найдены требуемые рабочие размеры экскаваторов.

При решении этих задач необходимо соблюдать условия

F 2s s F , + F 4+ Ve.

Формулы для расчета параметров усложненной бестранспортной схемы разработки приводятся в справочной литературе.

Тип драглайна для переэкскавации породы выбирают с учетом производительности вскрышного экскаватора, коэффициента пере­ экскавации и высоты первичного отвала.

Линейные параметры экскаватора определяют чаще всего гра­ фически.

К о э ф ф и ц и е н т о м п е р е э к с к а в а ц и и называется отношение объема переэкскавируемой породы Упер к объему свален­ ной породы Ѵѵ Его значение определяется по формуле

Как правило, коэффициент переэкскавации меньше единицы. Однако при наличии оползней внутренних отвалов он может быть и больше единицы.

Коэффициент переэкскавации является важным показателем для оценки усложненной бестранспортной схемы разработки.

165

Основное преимущество усложненных бестранспортных схем по сравнению с простыми состоит в том, что их применение позволяет при относительно большой мощности пласта отрабатывать по бес­ транспортной схеме вскрышные уступы значительной высоты.

Основными недостатками этих схем, так же как и простых бес­ транспортных, являются жесткая зависимость между вскрышными и добычными работами и ограниченные объемы вскрытых запасов полезного ископаемого.

Рис. 80. Схема «экскаватор — карьер»:

1 — самоходный бункер-перегружатель; 2 — магистральный ленточный конвейер; з — ЛЭП

Схемы экскавации при усложненной бестранспортной разработке разнообразны. Онп различаются типами экскаваторов, применяемых на вскрыше, их взаимной расстановкой и размещением породы по

акад. Н. В. Мельниковым. Вскрышные и добычные работы в этом случае выполняются поочередно одним драглайном. Вскрыша раз­ мещается в выработанном пространстве, а полезное ископаемое отгру­ жается в транспортные средства через самоходный бункер-перегру­ жатель или размещается временно на кровле вскрышного уступа, откуда грузится в автосамосвалы.

Основное достоинство схемы — снижение объема горно-капиталь­ ных работ и сроков строительства карьера.

§ 3. Порядок отработан вскрышных и добычных блоков при экскаваторной перевалке вскрыши

При экскаваторной перевалке вскрыши в пределах карьерного поля применяют один или два комплекта взаимно связанных вскрыш­ ных и добычных машин. При простых схемах в комплект входят один вскрышной и один-два добычных экскаватора, а также обору­

166

дование для транспортирования полезного ископаемого, в усложнен­ ных схемах к ним добавляются один-два отвальных экскаватора.

В зависимости от мощности пласта полезного ископаемого и вы­ соты вскрышного уступа, модели оборудования и вида транспорта возможны различные варианты порядка отработки вскрышных п добычных блоков и взаимной увязки во времени и пространстве

l 6

гих, наименьший объем горно-капитальных и подготовительных работ, наименьшие затраты на приобретение оборудования. При оценке вариантов следует иметь в виду, что основным оборудованием явля­ ются вскрышной, а также отвальный экскаваторы, как наиболее дорогостоящие; к ним подбираются соответствующие добычные эк­ скаваторы и другое оборудование.

I схема. Разработка одним блоком с одной фланговой капитальной траншеей. Здесь рабочий ход предусматривается только в одном на­ правлении (рис. 81, I, а). Вскрышной экскаватор работает впереди добычного с опережением, величина которого регламентируется условиями безопасности. После отработки заходки оба экскаватора

167

холостым ходом возвращаются в исходное положение: вскрышной экскаватор — по кровле, а добычной — по почве пласта. Между вскрышной и добычной заходками оставляется берма, ширина кото­ рой Б достаточна для обратного холостого прохода вскрышного экскаватора (рис. 81, I, б).

Достоинства схемы в том, что исключаются простои экскаваторов в тупиках заходок, возможно создать большие запасы вскрытого полезного ископаемого, невелик объем горно-капитальпых работ.

Недостатки ее: длительные холостые переходы экскаваторов, потребность во вскрышном экскаваторе с большим радиусом раз­ грузки, большой объем подготовительных работ на создание пере­ довой ниши Н (см. рис. 81, I, б). Необходимость большого радиуса разгрузки обусловлена тем, что порода из вскрышной заходкн экскавируется в выработанное пространство через берму Б, ширина которой должна быть достаточной для обратного холостого хода вскрышного экскаватора. Передовая ниша Н часто создается до­ полнительными техническими средствами, например дополнитель­ ным экскаватором с вывозкой породы через капитальную траншею или драглайном с размещением породы за контуром поля. Все это требует больших затрат и делает схему неэкономичной. Создание пере­ довой ниши вскрышным экскаватором и размещение породы в от­ вальной заходке бывает невозможным, так как в этом крыле распо­ ложена капитальная траншея.

Основные недостатки этой схемы (необходимость в берме большой ширины и трудности в создании передовой ниши) устраняются, если в качестве вскрышного экскаватора используется драглайн,

пока не будет создано необходимое опережение новой вскрышной заходки. Транспортирование полезного ископаемого осуществляется попеременно через фланговые траншеи.

Основное достоинство этой схемы заключается в том, что берма между вскрышным и добычным уступами, оставляемая здесь лишь из условий безопасности работы, в добычном забое имеет небольшую ширину. Вследствие этого, здесь требуется вскрышной экскаватор с меньшим радиусом разгрузки, чем при первой схеме. Кроме того, при этой схеме исключаются холостые переходы экскаваторов (рис. 81,

II, б).

Недостатки этой схемы: большие,простои экскаваторов, которые лишь частично используются для профилактических ремонтов; жесткая зависимость между работой вскрышных и добычных экска­

468

ваторов; минимальный размер вскрытых запасов полезного ископа­ емого; неизбежные трудности в отработке тупиков и создании пере­ довых ниш. С уменьшением длины карьерного поля влияние недо­ статков увеличивается: чем короче фронт работ, тем больше время простоев оборудования, тем больше затраты средств и потери времени, связанные с переходом на работу в новой заходке.

II I схема. Разработка двумя блоками с одной центральной капи­ тальной траншеей. При этой схеме вскрышные и добычные работы ведут попеременно в разных блоках, начиная их от середины карьер­ ного поля (рис. 81, III, а, б). За время отработки вскрышной заходкп

на одном крыле полностью вынимают вскрытые запасы полезного ископаемого на другом крыле. Затем вскрышной экскаватор возвра­ щается от фланга к середине фронта по вскрытому целику полезного ископаемого и начинает вскрышные работы на другом крыле, а добычной экскаватор производит выемку вскрытых запасов первого крыла фронта. Простои экскаваторов при этой схеме сводятся к ми­ нимуму, размер вскрытых запасов достаточно велик, работа вскрыш­ ного и добычного экскаваторов относительно независима. Однако сохраняются холостые переходы экскаваторов, возникают затрудт нения при работе в середине фронта, периодически приходится изменять направление грузопотока полезного ископаемого. Создание центральной траншеи для выдачи полезного ископаемого упрощает организацию транспорта, но ведет к усложнению перевалочных работ на участке проведения траншеи из-за уменьшения длины отвального фронта.

В практике встречаются и другие схемы отработки: двумя бло­ ками с двумя фланговыми траншеями (рис. 81, ІѴ)\ с тремя тран­ шеями, из которых одна — центральная — расположена в выра­ ботанном пространстве; с двумя блоками и центральной передовой траншеей, расположенной на вскрышном уступе, и др.

Эффективность схем может быть оценена сравнением затрат на приобретение оборудования, на горно-капитальные работы, на перестройку комплекта оборудования для работы в новой заходке, а также по величине простоев и затрат времени на холостые пере­ ходы (прежде всего вскрышного экскаватора).

Коэффициент использования экскаваторов во времени опреде­ ляется соотношением

,Тр

к“- т р+тп ‘ -

где Тр — время работы при выемке заходки длиной L, высотой Н , шириной А; ТП— время простоев и холостых переходов при выемке одной заходки.

При суточной производительности экскаватора П э коэффициент его полезного использования1

169

170

Расчет параметров отвалообразователя производится для условий типичного, а также наиболее трудного участков карьерного поля.

Потребная длина консоли, например для схемы, показанной па рис. 82,

ширина призабойной полосы, м; 3 — ширина полосы зимних запа­ сов, м; Б — безопасное расстояние между отвалообразователем и бровкой добычного уступа после отработки зимних запасов, м.

Зимние запасы полезного ископаемого создаются за счет опере­

отвалообразователь к концу летнего сезона находится на наиболь­ шем удалении от вскрышного уступа (рис. 83, а). После оконча­ ния работ он перемещается ближе к вскрышному фронту на расстоя­ ние Т (рис. 83, б), освобождая тем самым вскрытые запасы для зим­ ней отработки. Недостаток этой схемы состоит в том, что выработан­ ное пространство используется не полностью.

Зимние запасы обычно рассчитывают на основе планов горных работ к концу и началу сезона.

Сложность отработки торцовых участков связана с тем, что длина отвального фронта здесь меньше, чем вскрышного, и размещение породы с участка длиной 300 450 м требует увеличения вы­ соты отвала. На практике применяют различные способы отработки тупиков, в том числе прибегают к искривлению фронта работ на тор­ цовом участке, отрабатывают тупики с выдачей породы дополнитель­ ными средствами транспорта и др.

Достоинства схем с перевалкой вскрыши консольными отвалог образователями — простая организация работ и высокая эффектив­ ность.

В условиях Никопольского марганцевого бассейна и ЧасовЯрского месторождения огнеупорных глин (Донбасс), где консольные

172

отвалообразователи получили наибольшее распространение, они являются наиболее экономичным способом механизации горных работ.

К основным недостаткам этого способа относятся ограничен­ ность условий применения и сезонность работы, так как транспорти­ рование ленточными конвейерами мерзлых пород в зимнее время затруднительно.

Эффективность технологической схемы с консольными отвалообразователями снижается в том случае, когда необходима раздель­ ная отработка различных слоев горных пород, слагающих вскрышной уступ, по условиям рекультивации отвалов.

§5. Технологические схемы разработки

сприменением траиепортно-отвальных мостов

Транспортно-отвальный мост представляет собой передвигаю­ щуюся металлическую конструкцию, установленную в карьере по­ перек фронта работ, соединяющую вскрышные забои с внутренними отвалами по кратчайшему расстоянию. Мост-состоит из главной,

Рис. 84. Схема транспортио-отвалыюго моста:

а — расположение отвальной опоры на отвале; б — то же, на угле; 1, 2,3 — соответственно главная, забойная н отвальная фермы; 4,5 — соответственно забойная и отвальная опоры; в — передаточный мост; 7 — вскрышные экскаваторы; S — добычные экскаваторы

забойной и отвальной ферм, которые соединены в единую несущую конструкцию, смонтированную на двух опорах — забойной и отваль­ ной (рис. 84). Опоры имеют рельсовые или гусеничные тележки, благодаря которым мост перемещается во время работы вдоль фронта работ со скоростью около 6 м/мин. На фермах моста расположены

с мостом жестко (встраиваются в него) или чаще при помощи соеди­ нительных передаточных ферм, на которых установлены конвейеры.

173