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

различной мощности, во многих случаях с нечетко выраженными контактами и границами между различными типами и сортами по­ лезного ископаемого, а также между рудами и пустой породой.

Породы вскрыши обычно скальные, верхний слой мощностью 5—10 м, а иногда до 60—100 м представлен слабыми породами. Рельеф местности ровный, холмистый или в виде косогора.

Коэффициенты вскрыши колеблются от 0,5—1 до 10—15 м3/м3. 2. По мере отработки месторождения горные работы опускаются вниз со скоростью от 5—7 до 15—20 м в год. В результате пониже­ ния горных работ увеличивается глубина карьера, происходит фор­ мирование рабочих и нерабочих бортов карьера, увеличивается дальность транспортирования, изменяется рабочая зона — число рабочих уступов возрастает до 10—15, а затем, в период доработки,

сокращается.

3. Производственная мощность по полезному ископаемому и вскрыше и объемы грузоперевозок являются величинами перемен­ ными и обычно в течение основного периода разработки возра­ стающими.

4. Вскрытие обычно осуществляется внутренними траншеями со сложной формой трассы, расположеннРй на нерабочих бортах карьера.

Работа по вскрытию ведется в течение всего времени разработки: на каждом горизонте обычно проводят подготовительные выработки (разрезные траншеи), удлиняют и совершенствуют систему капиталь­ ных п временных съездов.

Если при разработке горизонтальных месторождений вскрывают сразу все горизонты и работы по вскрытию заканчиваются в период строительства карьера, то здесь они продолжаются до конца разра­ ботки месторождения.

5.Технологические схемы — транспортные. Горнотранспортное оборудование — цикличное (одноковшовые экскаваторы, автомобиль­ ный или железнодорожный транспорт и др.) нли поточно-цикличное. Большая роль принадлежит буровзрывному рыхлению скальных пород и крепких руд. Из-за отсутствия выработанного пространства отвалы располагаются вне карьера и требуют значительных пло­ щадей.

6.Большое значение имеют устойчивость бортов, вентиляция глубоких карьеров, транспортирование горной массы с глубоких горизонтов.

§2. Трасса капитальных траншей

Трассой траншеи называется ее продольная ось, направление и положение которой установлены в профиле и в плане.

Профиль трассы — это проекция ее продольной оси на вертикаль­ ную плоскость. Основными параметрами профиля трассы траншеи являются величина руководящего подъема, длина отдельных эле­ ментов трассы и коэффициент развития трассы.

Ш

План трассы траншеи — это проекция ее продольной оси на гори­ зонтальную плоскость. План трассы состоит из пряных и кривых участков.

лями, кривыми или тупиками, соответственно с этим траншеи назы­ вают петлевыми, спиральными или тупиковыми.

Продольный профиль трассы состоит из горизонтальных и наклон­ ных отрезков прямых участков трассы на борту карьера и участков

между двумя уступами является наименьшим путевым участком.

сматриваются посты.

Различают примыкание на руководящем подъеме, примыкание на смягченном подъеме и примыкание на площадках.

Примыкание на площадках наиболее удобно, так как при этом упрощается проведение траншей на нижележащие горизонты и не-' требуется резерва сцепного веса локомотива, необходимого для трогания поезда с места на руководящем подъеме. Поэтому несмотря на то, что примыкание на горизонтальных площадках вызывает увеличе­ ние длины трассы, оно пользуется наибольшим распространением,, особенно в тех случаях, когда трасса траншеи может быть размещена в границах карьерного поля.

Примыкание на смягченном подъеме применяется в более стес­ ненных условиях размещения капитальных траншей, когда устрой­ ство площадок для примыкания затруднено.

Примыкание на руководящем подъеме применяется лишь в исклю­ чительных случаях, главным образом при вскрытии глубоких гори­ зонтов карьера, где вследствие ограниченной площади трасса должна иметь минимальную длину.

Длина участков примыкания при железнодорожном транспорте принимается обычно равной 150—250 м. При автомобильном транс­ порте длина их зависит главным образом от радиуса разворота

185.

автосамосвала н ширины транспортной площади и составляет 40—

При этом необходимо учитывать, что в отдельных случаях длина траншей увеличивается из-за необходимости иметь площадки при­ мыкания длиной L n и из-за уменьшения уклона трассы на кривых.

Длина отрезков трассы между двумя смежными горизонтами при высоте уступа 10—15 м обычно составляет 300—600 м для железно­ дорожного транспорта п 190—200 м для автомобильного.

Общая длина трассы капитальных траншей измеряется на плане трассы или ориентировочно рассчитывается по формуле

учитывает приращение длины трассы из-за бмягчения уклона на кривых и за счет участков примыкания.

Коэффициент развития трассы (см. рис. 91) определяется как от­ ношение действительной длины трассы к теоретической:

L'Y

где Ья — действительная длина трассы.

Коэффициент развития трассы в зависимости от формы трассы и вида примыкания составляет:

Минимальный радиус кривых железнодорожных путей не должен превышать 100 м при электрической и 150 м при паровой ляге. Мини­ мальные радиусы поворота автодорог должны быть не менее 20 м.

186

§ 3. Вскрытие тупиковыми съездами

Способ вскрытия тупиковыми внутренними траншеями является наиболее распространенным при разработке наклонных и крутых месторождений с большой глубиной залегания.

При этом способе наклонные съезды, вскрывающие отдельные горизонты, располагаются на одном из бортов карьера во взаимно

Рпс. 92. Вскрытие тупиковыми съездами

обратных направлениях (рис. 92). Съезды оканчиваются горизон­ тальными тупиковыми площадками, которые служат для перемены направления движения поездов и примыкания путей рабочих гори­ зонтов. Чаще всего тупиковые съезды располагают на лежачем боку месторождения, так как это позволяет быстрее начать добычу полез­ ного ископаемого на вскрываемом горизонте, поскольку расстояние от предельного положения борта до лежачего бока меньше, чем до ви­ сячего.

Тупиковые съезды могут быть стационарными и скользящими. Если угол падения пласта равен или близок углу погашения борта

187

карьера, то тупиковые съезды располагают на лежачем боку и они »в этом случае являются стационарными. Если же угол падения пласта больше угла погашения борта карьера, а также при расположении тупиковых съездов в висячем борту карьера тупиковые съезды чаще являются скользящими.

Подготовка нового горизонта состоит в проведении наклонной

цразрезной траншей. Проведение наклонной траншеи начинается

сгоризонтальной площадки верхнего горизонта и заканчивается на нижнем горизонте. Разрезная траншея чаще всего проводится в ле­ жачем боку пласта. Иногда, чтобы быстрее подойти к полезному

Рас. 93. Схема подготовки нового горизонта при вскрытии тупиковыми съездамп

ископаемому п начать добычу на новом горизонте, проводят соеди­ нительную — диагональную траншею от лежачего к висячему боку залежи (рис. 93). Кроме диагональной проводят разрезные траншеи по породам висячего и лежачего боков, которые позволяют вести параллельно работы по добыче и вскрытию как в висячем, так и в лежачем борту карьера.

Чтобы избежать разубоживания полезного ископаемого пустыми породами, выемку полезного ископаемого иногда ведут от висячего к лежачему боку залежи.

При вскрытии тупиковыми съездами в зависимости от условий залегания месторождения и необходимой пропускной способности траншей применяют различные схемы путевого развития.

Простые тупиковые съезды (рис. 94, а) применяют при одном пути. Длина тупиковой площадки при этой схеме наименьшая, так как представляет собой сумму длины поезда Ьпз и длины стрелоч­ ного перевода до контрольного столбика Lc:

L T . П “ -£ гп З Т ~ Lc.1 М '

•188

Длина поезда определяется выражением

L n 3 ~ МІп ~Ь Д>Мі

где /л — длина локомотива, м; п — число вагонов в составе; lD— длина вагона, м; 13 — 10 — 15 ы — запас длины на неточность уста­ новки поезда.

Длина стрелочного перевода широкой колеи равна 38—42 м.

Съезды с размиповочными тупиками (рис. 94, б) применяют при -одном пути и при встречном движении поездов. Такая схема путе­ вого развития позволяет изменять направление движения и осущест­ влять разминовку встречных поездов.

Длина горизонтальной площадки при с

.этой схеме ЬТ п составит

-'Т. П ’ :L„а -J- 2Ьс-

Рассмотренные схемы путевого раз­ вития тупиковых съездов имеют не­ большую пропускную способность и поэтому применяются на карьерах не­ большой производственной мощности. Их достоинством является относительно небольшая длина горизонтальных ту­ пиковых площадок и простая схема путей.

При вскрытии тупиковыми съездами глубоких карьеров со значительными •объемами перевозок рекомендуются •схемы путевого развития с телескопическим развитием путей или с двумя съездами на борту карьера.

Схема тупикового съезда с телескопическим развитием путей

(рис. 94, в) требует оставления больших горизонтальных площадок, но обеспечивает высокую пропускную способность.

Наименьшая длина карьерного поля, при которой возможно при­ менение простых тупиковых съездов, составляет 700—800 м, а при ■сложных схемах путевого развития 1900—1500 м. Достоинствами способа вскрытия тупиковыми съездами являются: возможность их применения при разработке месторождений с различными условиями залегания; простота подготовки й ввода в эксплуатацию новых рабо­ чих горизонтов; при достаточной ширине карьерного поля возмож­ ность одновременной отработки большого числа рабочих горизонтов; возможность размещения капитальных траншей на бортах карьера, что не требует выполнения значительных горно-капитальных работ; большая пропускная способность, особенно при телескопической ■схеме развития путей.

Если простые тупиковые съезды обеспечивают объем-перевозок до 16—20 млн. т в год, то двухпутные съезды с телескопическим

189

развитием путей, с двумя съездами на борту карьера или со ступен­ чатыми съездами могут обеспечить перевозку до 35—70 млн. т в год.

К недостаткам способа вскрытия тупиковыми съездами относятся: необходимость перемены направления движения поездов на площад­ ках, что вызывает потери времени на маневры поездов, увеличивает продолжительность пх рейса; значительная длина (от 200 до 550 м) горизонтальных площадок в пунктах примыкания рабочих горизон­ тов, что увеличивает дальность транспортирования и общую длину

Рпс. 95. Скользящий съезд

путей. Для обеспечения большой провозной способности капитальных траншей требуется сложное развитие путей.

Вскрытие тупиковыми съездами наиболее широко распростра­ нено на рудных и нерудных карьерах (Высокогорский железоруд­ ный, Баженовские асбестовые и др.).

§ 4. Вскрытие скользящими съездами

При вскрытии скользящими съездами отрабатываемый уступ рассекается наклонным диагональным съездом на две части (рис. 95) и разрабатывается уступами 1—2 и 3—4 переменной высоты.

Уклон скользящего съезда должен рассчитываться по условию трогания состава с места; обычно он на 30% меньше определенного по условию равномерного движения.

Наименьшая длина наклонной части съезда при высоте уступа 10 м составляет 660 м, а с учетом тупиков, стрелочных переводов и криволинейной части — около 1000 м. Следовательно, скользящие съезды могут применяться практически лишь при длине фронта работ более 800—1000 м.

Ширина наклонной части съезда определяется как минимальная ширина рабочей площадки, исходя из размещения экскаватора, раз­ вала породы после взрыва и железнодорожного пути. При одновре­

190

менной отработке более одного горизонта число путей на скользящем съезде обычно принимается не менее двух.

Достоинства скользящих съездов: возможность развития работ в карьере от центра к флангам, что обеспечивает меньший срок строи­ тельства карьера, быстрый ввод в эксплуатацию отдельных горизон­ тов, относительно равномерное распределение объемов вскрышных работ по годам эксплуатации; возможность применения при любых

вскрышного уступа перевалива­ ются в выработанное простран­ ство. В этом случае трассу тран­ шей, вскрывающих породные уступы, нельзя сделать стацио­ нарной, расположив ее на лежа­ чем боку месторождения, так как это будет препятствовать

внутреннему отвалообразованию. Поэтому верхние вскрышные уступы вскрывают стационарными внешними траншеями, а нижние, за исключением последнего, разрабатываемого по бестранспортной схеме, вскрывают скользящими съездами;

при разработке крутых и наклонных сближенных пластов. При вскрытии таких пластов стационарными внутренними траншеями их следовало бы заложить по предельному контуру карьера в пунктах 1 пли 2, указанных на рис. 96, а. Располагать траншею на висячем боку (пункт 1) нецелесообразно, так как при этом срок строитель­ ства карьера будет длительным и объемы вскрышных работ будут нерационально распределены по годам эксплуатации.

191

Разработка месторождения со стороны лежачего бока дает воз­ можность произвести вскрытие стационарными внутренними тран­ шеями, обеспечивает небольшой срок строительства п наилучшее распределение объемов вскрышных работ по годам, но не позволяет производить раздельную выемку полезного ископаемого и пустых пород, так как при подвигании фронта работ от лежачего бока к ви­ сячему неизбежно будет происходить разубоживание полезного ископаемого.

Поэтому крутые и наклонные пласты сложного строения целесо­ образно вскрывать скользящими съездами и начинать работы в пунк­ те 3, т. е. со стороны висячего бока залежи, что благоприятствует раздельной выемке полезного ископаемого и пустых пород, требует небольшого объема горно-капитальных работ, обеспечивает быстрый ввод карьера в эксплуатацию и лучший, чем в первом варианте, график режима горных работ (рис. 96, е). В этом случае по мере углубления горных работ скользящие съезды при достижении ими предельного контура карьера будут принимать стационарное поло­ жение (рис. 96, б).

При дальнейшем углублении карьера число горизонтов со ста­ ционарными съездами будет увеличиваться. Таким образом, в дан­ ном слушав трассу внутренних траншей можно рассматривать как стационарную, конечный отрезок которой является скользящим.

Основными недостатками скользящих съездов являются: периоди­ ческое перемещение пустей на съездах, что затрудняет нормальную производственную деятельность карьера; удорожание стоимости выемки горной массы в той части уступа, которая рассекается на­ клонным съездом.

Недостатки скользящих съездов в большей степени проявляются при железнодорожном транспорте. При автомобильном транспорте эти съезды не вызывают больших затруднений в работе и поэтому находят широкое применение.

При железнодорожном транспорте скользящие съезды целесо­ образно применять лишь при прямой или тупиковой трассе, так как перенос петель и кривых рельсовых путей требует больших и слож­ ных работ.

При автомобильном транспорте применение петлевой и спираль­ ной скользящей трассы является обычным явлением. Переустрой­ ство трассы в этом случае не требует остановки эксплуатационных работ, как это имеет место при железнодорожном транспорте.

§ 5. Вскрытие спиральными съездами

При вскрытии месторождения спиральными съездами трасса внутренних капитальных траншей располагается на бортах карьера в виде пространственной спирали, огибающей контур залежи (рис. 97). Спиральная трасса примыкает к рабочим горизонтам обычно на горизонтальных площадках, от которых на каждом горизонте начинаются подготовительные, добычные и вскрышные работы.

192

При железнодорожном транспорте наклонную часть спиральной трассы траншеи надлежит укладывать сразу в стационарное положе­ ние ввиду сложности переноски пути.

Вскрытие горизонтов производится следующим образом.- Наклонную часть траншеи проводят обычно по предельному

контуру карьера до отметки рабочего горизонта. Затем трасса траншеи переходит в горизонтальную часть в виде разрезной траншеи. После проведения разрезной траншеи начинают выемочные работы. При этом их направление и объем зависят от размеров месторождения,

Рис. 97. Вскрытие спиральными съездами

конфигурации залежи и производственной мощности карьера. Перемещение фронта работ обычно веерное, поворотным пунктом веера является место соединения горизонтальных забойных путей с наклонными путями капитальной траншеи. Когда в результате ведения горных работ на вскрытом горизонте освободится площадь, достаточная для размещения новой траншеи, начинают вскрывать последующий горизонт. Для этого на вскрытом горизонте оставляют горизонтальную площадку длиной 200—250 м и начинают проводить следующую наклонную траншею, которая тоже располагается гто предельному контуру карьера (на данном горизонте). Таким образом, подготовительные работы на каждом горизонте состоят в проведенпи наклонного съезда и горизонтальной разрезной траншеи, которая берет начало с горизонтальной площадки. По мере углубления гор­ ных работ трасса траншеи приобретает форму спирали.