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

В первом случае экскаватор и мост имеют одну общую ходовую тележку; во втором случае соединительные передаточные фермы укрепляются на экскаваторах и на забойной опоре моста шарнирно, благодаря чему обеспечивается некоторая независимость движения экскаватора и моста.

При втором способе соединения транспортно-отвальный мост может обслуживать одновременно несколько (чаще два) вскрышных экскаваторов. Порода от экскаватора поступает на конвейеры соеди­ нительных ферм, затем — на главный конвейер моста, который пере­ мещает ее в отвал.

Во время работы экскаваторы и мост передвигаются вдоль вскрыш­ ных уступов, по мере отработки которых производится передвижка путей и, следовательно, поперечная передвижка моста.

Таким образом, транспортно-отвальный мост совместно с много­ черпаковыми экскаваторами обеспечивает непрерывность экскавации, транспортирования и отвалообразоваипя. Благодаря большой произ­ водительности установки и поточности производства при транспортно­ отвальных мостах достигаются высокие технико-экономические показатели.

Основными рабочими размерами транспортно-отвального моста, определяющими параметры систем разработки, являются:

пролетное строение моста, илп расстояние между опорами мо­ стов, ограничивающее поперечные размеры карьера и, следовательно, определяющее величину вскрытых запасов полезного ископаемого. Это расстояние у существующих мостов колеблется от 50 до 250 м; длина отвальной консоли и высота отсыпки, определяющие размеры отвала, а следовательно, и мощность вскрыши, которую можно отрабатывать при помощи моста. У современных мостов длина отвальной консоли составляет 90—170 м, что обеспечивает отсыпку

отвала высотой 25—75 м.

Дальность перемещения породы от забоя до отвала транспортно­ отвальными мостами существующих конструкций составляет 200— 500 м.

Параметры системы разработки зависят также .от способа рас­ положения опор моста, его пространственной подвижности, способа перемещения фронта работ и от других факторов.

Отвальная опора у большинства транспортно-отвальных мостов устанавливается на колесной тележке, передвигающейся по рельсо­ вым путям, и может располагаться на передовом отвале, на угольном пласте или на прослойке породы.

Передовой уступ отвала отсыпается с главного конвейера моста через специальную течку и служит основанием отвальной опоры. Высота передового уступа отвала зависит от физико-механических свойств пород, отсыпаемых в отвал, и обычно не превышает 5—10 м.

Горизонтальная подвижность, т. е. возможность увеличивать длину моста, достигается устройством телескопической фермы (рис. 85) или размещением забойной опоры на специальных салазках, которые могут перемещаться поперек фронта работ. Горизонтальная

4

подвижность у некоторых современных конструкций отвальных мо­ стов составляет от 10 до 40 м. Она позволяет при необходимости увеличивать ширину полосы вскрытого полезного ископаемого для создания зимнего запаса и допускает колебания в расстоянии между отвальной и вскрышной опорами.

Вертикальная подвижность моста, т. е. возможность изменять разницу между отметками отвальной п забойной опор, составляет от ±1 до ± 9 м.

Она необходима в связи с изменениями отметок кровли пласта, мощности полезного ископаемого и т. п.

Рпс. 85.’ Телескопический транспортно-отвальный мост:

а — раздвинутый; б — сдвинутый

Угловая подвижность, т. е. поворот моста в горизонтальной плоскости на 15—25° от среднего положения, облегчает отработку вскрышных уступов у границ карьерного поля (отработку тупиков). Обычно конструкции транспортно-отвальных мостов позволяют преодолевать подъемы пути в продольном направлении от 10 до

20°/оо.

Мост опирается на три шаровые пяты, из которых одна располо­ жена на забойной стороне, а две другие — на отвальной. Это обеспе­ чивает достаточную его устойчивость. При большой ветровой на­ грузке (скорость ветра больше 15 м/сек) мост останавливают и заякоривают на забойной стороне путем скрепления с подмостовыми рельсами.

Масса мостов колеблется от 1700 до 9500 т.

Рельсовые пути, на которые устанавливается мост, передвигаются

175

путепередізигателямн непрерывного действия, обычно встроенными в ходовые тележки моста.

Установленная мощность двигателей моста составляет от 200 до 9000 квт.

На транспортно-отвальных мостах обычно применяют конвейер­ ные ленты шириной от 1 до 2,2 м, скорость их движения от 2 до 7,5 м/сек.

Годовая производительность транспортно-отвальных мостов в за­ висимости от их конструкции и других условий изменяется от 2— 3 до 20—30 млн. м3, или от 0,5 до 5,5 тыс. м3/ч.

Транспортно-отвальные мосты могут применяться при разработке горизонтальных пластов и залежей с выдержанной мощностью, не превышающей 15—20 м, в рыхлых породах. Погрузка породы на транспортно-отвальный мост производится многочерпаковыми или роторными экскаваторами.

Одним из главных условий успешного применения мостов явля­ ется достаточная устойчивость внутренних отвалов, которая обеспе­ чивается осушением как вскрышных пород, так и отвалов.

Транспортно-отвальные мосты экономически выгодно применять лпшь при больших запасах полезного ископаемого на разрабатыва­ емом участке и при большом масштабе работ.

Основными достоинствами транспортно-отвальных мостов явля­ ются :

1)высокая производительность установки;

2)большая производительность труда рабочих, доходящая до 250—300 м3 в смену;

3)нпзкая себестоимость выемки 1 м3 вскрыши и, следовательно, добычи 1 т полезного ископаемого, что позволяет эффективно разра­ батывать с применением транспортно-отвальных мостов месторожде­ ния с коэффициентом вскрыши до 16—20 м3/т.

Недостатки их: ограниченность условий применения; громозд­ кость оборудования и дороговизна установки; большой объем капи­ тальных работ по образованию разрезной траншеи (перед пуском моста), достигающий в отдельных случаях 25—30 млн. м3 (для этих работ приходится организовывать временный мощный железнодо­ рожный транспорт, надобность в котором отпадает в период нормаль­ ной эксплуатации моста); сезонность работы (при температуре ниже —10° С мосты уже не используются).

Основными параметрами системы разработки при использовании транспортно-отвальных мостов являются: наибольшая допустимая

высота вскрышного уступа, отрабатываемого на мост; вели­ чина запасов полезного ископаемого, подготов'ленного к зимней добыче; способ перемещения фронта работ и способ отработки торцов карьера.

Наибольшая высота вскрышного уступа определяется исходя из возможного размещения породы в отвале. При этом учитывают протяженность вскрышного и отвального фронта работ, которая может изменяться неодинаково.

•176

Мощность вскрыши на месторождениях часто колеблется вслед­ ствие изменения рельефа поверхности. Так как высота вскрышного уступа, отрабатываемого на мост, должна быть постоянной, то верхнюю часть вскрыши, как правило, отрабатывают с применением железнодорожного транспорта.

При определении величины запасов, подготовленных для добычи в зимнее время, учитывают производственную мощность карьера, длину фронта и длительность нерабочего сезона. Продолжительность

При транспортно-отвальной схеме наиболее сложной является отработка торцов карьера. Если с мостом работают полноповорот­ ные экскаваторы, расположенные на одной осп с ним, то отработка тупиков производится обычным способом (рис. 86, б). Если же мост работает с неповоротными экскаваторами или с поворотными экскаваторами, расположенными с противоположной стороны отра­ батываемого тупика (рис. 86, а), то для разделки тупиков в торцах карьера проводят передовые траншеи одноковшовыми экскаваторами с вывозкой породы железнодорожным или автомобильным транс­ портом.

Транспортно-отвальные мосты получили наибольшее распростра­ нение при разработке буроугольных месторождений в ГДР и ФРГ, где условия благоприятны для их применения (рыхлые породы,

провском угольном, а также на железорудных карьерах Крыма. Как правило, при транспортно-отвальных мостах пласт полезного

ископаемого разрабатывают двумя подуступами с одним транспорт­ ным горизонтом на промежуточной площадке.

Применяют такую схему в связи с тем, что ввиду неровной поверхностп почвы и кровли пласта размещение откаточных путей на ннх затруднено.

На вновь построенных буроугольных карьерах ГДР для разра­ ботки пластов мощностью 8—15 м при мощности вскрыши 50—80 м используют стандартные транспортно-отвальные мосты для разра­ ботки вскрыши мощностью 32—34 и 45 м. Отвальная опора устана­ вливается на передовом отвале, забойная — на вскрышном под­ уступе.

Параметры мостов приведены в табл. 19. Для обеспечения нуж­

углю на фронт работ в 2,5—3,5 км устанавливают два транспортно­ отвальных моста, которые совместно перемещают до 70 млн. м3 вскрышных пород в год.

Транспортно-отвальные мосты, помимо хороших технико-эко­ номических показателей, обеспечивают устойчивую работу и воз­ можность высокой степени автоматизации.

Зимний перерыв в работе мостов используют для капитального ремонта всех механизмов установки.

178

§ 6. Технологическая схема разработки с применением башенных экскаваторов

Башенные (кабельные) экскаваторы (рис. 87) производят черпание породы в забое, ее транспортирование и разгрузку. Их можно при­ менять для добычи полезного ископаемого и для вскрышных работ.

Ковш башенного экскаватора (емкость от 2 до 12 м3) имеет вер­ тикальные стенки с днищем, снабженным со стороны зева зубьями.

Башенные экскаваторы большой мощности снабжены двумя па­ раллельно расположенными несущими канатами, но которым пере­ мещаются двухколейные каретки. Диаметр несущего каната зависит

размеров, физико-механических свойств пород и необходимой про­ изводительности.

Принцип работы башенного экскаватора заключается в том, что тележка с ковшом, перемещаясь по несущим канатам, опускается на забой при опускании всей системы канатов — несущих и тяговых. Достигнув забоя, тележка» с ковшом перемещается по нему под воздействием тягового каната подобно ковшу драглайна. После запол­ нения ковша вся система канатов поднимается, и тележка с ковшом под воздействием тягового каната перемещается к месту разгрузки.

Башенные экскаваторы делают 20—30 рабочих циклов в течение часа работы.

Годовая производительность башенных экскаваторов на вскрыш­ ных работах при 500 рабочих сменах в зависимости от емкости ковша составляет:

Расход электроэнергии на добычу 1 м3 горной массы при помощи башенного экскаватора составляет 0,5—0,75 квт • ч. Срок службы канатов определяется по объему горной массы, добытой экскавато­ ром, п составляет: несущего каната — 500—550 тыс. м3, тягового — 250 тыс м3 п разгрузочного — 350 тыс. м3 горной массы. Производи­

К положительным сторонам использования башенных экскаваторов следует отнести также большую маневренность всей установки, позволяющую относительно легко переключать экскаваторы с до­ бычных работ на вскрышные н наоборот; возможность применения при любой конфигурации месторождения, а также при разработке месторождений с большими притоками воды в карьер.

Недостатки их: ограниченная возможность использования (только на мягких породах) ввиду относительно низкой производительности, сезонность работы. В СССР башенные экскаваторы распростране­ ния не получили.

§ 7. Технологические схемы разработки с перевозкой породы во внутренние отвалы

Эти схемы, так же как перевалка породы во внутренние отвалы, применяют при разработке горизонтальных п пологих месторожде­ ний, когда полезное ископаемое вынимают сразу на всю мощность, в результате чего создается выработанное пространство, пригодное

V\-/.Внут ренние рт валь')

Рпс. 88. Технологическпе схемы разработки с перевозкой породы во внутрен­ ние отвалы при параллельном перемещеппп фронта работ

для размещения внутренних отвалов. Обычно транспортное переме­ щение породы во внутренние отвалы применяют при разработке месторождений большой мощности, когда параметры вскрышных экскаваторов недостаточны для перевалки породы в выработанное пространство.

180

'i'i'L LIL ilU LLI'LLLIJZJ

Y

Рис. 89. Разработка с перевозкой породы по внутренние отвалы при веерном перемещении фронта работ:

— прав карьера; б — поперечный профиль по карьеру; 1 — вскрышные экскаваторы; 2 — добычные экскаваторы 3 — отваль­ ные экскаваторы (абзетцеры); -I — забойные пути; 5 — отвальные пути

Одним из главных условий успешного применения данной схемы является достаточная устойчивость внутренних отвалов, которая обеспечивается надлежащим осушением вскрышных пород‘и дрена­ жем пород в основании отвалов. Для этого при разработке обводнен­ ных месторождений более водопроницаемые породы (песок, гравий) надлежит размещать в основании отвалов, а менее водопроница­ емые (глинистые породы) — выше их.

Для осушения отвалов в подстилающих породах иногда уклады­ вают дренажные трубы для выведения воды в выработанное про­ странство, откуда она откачивается насосами.

6

Рпс. 90. Технологическая схема разработки с перемещением породы во внут­ ренние отвалы конвейерным транспортером:

1 — вскрышной комплекс на передовом уступе; 2 — экскаваторы; 3 — отвалообразователь; ■і — передвижные забойные и отвальные конвейеры; 5 — стационарный соединительный кон­ вейер; в — погрузочное устройство

Перемещение фронта работ может быть веерным или параллель­ ным. Первое принимается обычно при выемке вскрыши и полезного ископаемого многочерпаковыми экскаваторами, второе — при работе на вскрышных и добычных уступах одноковшовых экскаваторов.

При параллельном перемещении фронта работ вскрышные уступы могут соединяться с отвальными по одному из торцов карьера (рис. 88). В этом случае транспортный горизонт на отвале распола­ гают на одном уровне со вскрышным или ниже его, чем обеспечивается уклон путей в грузовом направлении и подъем в порожняковом. Расстояние транспортирования здесь наименьшее. В результате

182

перевозка породы во внутренние отвалы оказывается более экономич­ ной, чем на внешние.

На поверхность для экипировки и ремонта поезда выезжают по специальной траншее с большим подъемом путей.

При веерном перемещении фронта работ вскрышные и отвальные пути соединяются через поворотный пункт, который располагается на поверхности (рис. 89). Расстояние транспортирования породы при этом небольшое, но имеется подъем путей в грузовом направле­ нии. В этом случае для улучшения профиля пути стремятся исполь­ зовать рельеф местности и располагают соединительные пути пово­ ротного пункта на пониженных участках поверхности.

Для рассредоточения грузопотоков породные и добычные пути пересекаются на разных уровнях при помощи путепровода. Высоту уступов и ширину площадок устанавливают в зависимости от рабо­ чих размеров оборудования, вида транспорта и физико-механических свойств пород. Количество вскрытых запасов полезного ископаемого не ограничивается условиями схемы разработки и устанавливается по действующим нормативам. Производственная мощность карьера при этой схеме, особенно при использовании многочерпаковыхэкскаваторов, может достигать очень больших значений — несколь­ ких миллионов тонн в год. Подвигание фронта работ достигает 150—200 м в год.

Схема разработки с перевозкой породы во внутренние отвалы при веерном перемещении фронта работ получила наиболее широкое распространение на буроугольных карьерах в ГДР и ФРГ.

В настоящее время все большее распространение получает поточ­ ная технология — применение роторных экскаваторов и конвейер­ ного транспорта. Пустая порода из карьера может перемещаться конвейерами во внутренние или внешние отвалы. Укладка породы в отвал может производиться абзетцерамп или консольными отвалообразователями (рис. 90).

Г л а в а IV

ВСКРЫТИЕ НАКЛОННЫХ II КРУТЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

§1. Горнотехнические условия открытой разработки наклонных

икрутых месторождений

Отличительные особенности горнотехнических условий разра­ ботки открытым способом наклонных и крутых месторождений, определяющие способы их вскрытия и системы разработки, заклю­ чаются в следующем:

1. Месторождения эти — глубинного пли нагорного типа, пред­ ставлены они пластами, пластообразными или сложными залежами наклонного (от 8—10 до 25—30°) и крутого (более 25—30°) падения

183-