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

Поскольку спиральные Съезды надлежит укладывать по стацио­ нарной трассе, для вскрытия н и ж н и х горизонтов необходимо верх­ ние горизонты отрабатывать до предельного контура. Поэтому при вскрытии спиральными съездами горные работы ведут одно­ временно не более чем на двух-трех горизонтах, причем на одном горизонте заканчиваются работы, на втором иормальпо развиваются, а третий горизонт находится в подготовке.

Основным достоинством способа вскрытия месторождений спи­ ральными съездами является непрерывность движения поездов по капитальным транщеям, без маневров на площадках, благодаря чему достигается высокая производительность транспорта и увеличива­ ется пропускная способность траншеи.

К недостаткам этого способа вскрытия относятся: необходимость выемки основного объема вскрышных пород в первый период работы карьера п ограниченность области применения. Неравномерное распределение объемов вскрышных работ требует большого коли­ чества оборудования н рабочей силы во время строительства карьера и в первые годы его эксплуатации. В связи с этим срок строительства карьера и его стоимость получаются чрезмерно большими. Влияние этого недостатка может быть несколько уменьшено, если верхние горизонты будут вскрыты внешней траншеей.

Спиральные съезды применяют для вскрытия обширных место­ рождений, когда спиральная трасса может быть вписана в контур карьера. При небольшой ширине карьера в плане вскрытие спираль­ ными съездами, особенно при железнодорожном транспорте, непри­ менимо.

Применять спиральные съезды можно лишь при устойчивых бортах карьера. Если на одном из его бортов встречаются неустой­ чивые породы, то в случае их сдвижения (оползни, обвалы) могут быть нарушены постоянные пути на съездах и будет остановлена работа всего карьера.

Одним из условий применения способа вскрытия месторождений спиральными съездами является достаточная разведанность место­ рождения. Без этого нельзя с необходимой точностью установить предельный контур карьера, по которому должны закладываться траншеи со спиральной трассой.

Спиральными съездами обычно вскрывают месторождения при большой глубине залегания полезного ископаемого и с большими промышленными запасами, например штокообразные и очень мощные пластовые залежи.

В Советском Союзе вскрытие спиральными съездами применено на Коунрадском карьере.

§ 6. Вскрытие петлевыми съездами

При этом способе вскрытия трасса капитальных траншей распола­ гается обычно на лежачем боку карьера и состоит из отрезков, расположенных во взаимообратиых направлениях и соединенных

194

между собой петлями (рис. 98). Петли укладываются на площадках, ширина которых должна быть не менее двух радиусов кривых, т. е. 300—500 м при железнодорожном транспорте и 40—50 м при автомо­ бильном.

Рпс. 98. Вскрытие петлевыми съездами

Петлевые съезды целесообразно применять при автомобильном транспорте, при котором необходима небольшая ширина площадки (30—50 м) и ее можно разместить даже на крутых бортах карьера.

ность условий применения; необ­ ходимость выемки дополнительного объема вскрыши для устройства

площадок.

Вскрытие петлевыми железнодорожными съездами применяют при разработке глубоких месторождений с углом падения пластов не более 30°, когда на лежачем боку могут быть размещены пло­ щадки для устройства петель, при достаточной устойчивости пород

лежачего бока месторождения. При автомобильном транспорте пет­ левые съезды заменяют соответствующие им тупиковые съезды.

Петлевыми железнодорожными съездами вскрыты породные уступы Коркинского угольного разреза.

Петля, соединяющая прямые отрезки трассы, может иметь форму круговой кривой (рис. 99) или серпантины с внешней кривой. Длина круговой кривой bed составляет 50—90 м, но она может быть применена лишь на пологих склонах с углами откоса 5—7°.

Рпс. 100. Петлевой съезд (серпантина с односторонним прнмынапнем)

На бортах карьеров обычно используются серпантины длиной egk = = 120 ч- 150 м, которые состоят из вспомогательных кривых ef и hk с уклоном 60—80°/00 и основной кривой fgh, расположенной па площадке, а при отсутствии примыкания — на уклоне 40—45°/00.

На рпс. 100 показана серпантина с односторонним примыканием на горизонте.

§ 7. Вскрытие на косогоре

На косогоре месторождения вскрывают полутраншеями, причем форма трассы съездов зависит от высотного положения рабочих гори­

Чтобы трасса полутраншеи была стационарной и имела минималь­ ную длину, ее располагают как можно ближе к границам карьера. В этом случае она имеет внешнее заложение и сложную тупиковую или петлевую форму. Расположение месторождения на косогоре позволяет иметь независимые отвалы для каждого уступа или группы уступов за контурами карьера. Несмотря на то что эти отвалы являются внешними, расстояние транспортирования породы при этом будет минимальным. Кроме того, перевозка породы и полезного иско-

196

паемого при разработке такого месторождения производится обычно под уклон, что позволяет применять рекуперацию энергии при элек­ тротяге и дает ряд других преимуществ.

230м

Рис. 101. Вскрытие иагориого карьера внешними петлевыми съездами

§ 8. Вскрытие крутыми траншеями

Крутые траншеи проводят с поверхности до рабочих или кон­ центрационных горизонтов карьера. Такие траншеи оборудуют конвейерными или скиповыми подъемниками, углы наклона трассы которых соответственно равны 18 и 37 —45°.

Траншеи обычно располагают на нерабочем борту или в торцах карьера с таким расчетом, чтобы в процессе разработки месторожде­ ния их не перемещать. Иногда, при поочередной разработке место­ рождения, крутые траншеи дѳлаютвременными (сроком на 8—12 лет), после чего их перемещают в новое положение.

Объем крутых траншей обычно невелик, так как угол их наклона равен или близок углу погашения борта карьера. Подъем горной массы из карьера осуществляется по наикратчайшему пути и с мини­ мальными затратами.

В последнее время в качестве средства транспорта в крутых траншеях все большее распространение получают скиповые подъем­ ники (главным образом при разработке глубоких горизонтов). Скипо­ вые подъемники современной конструкции являются высокопроизво­ дительным видом карьерного транспорта. Их целесообразно приме­ нять при разработке наклонных и крутых месторождений для подъема горной массы с глубины более 100 м.

Косновным преимуществам скиповых подъемников по сравнению

сконвейерными относятся: больший угол подъема трассы, который

доходит до 45°; возможность подъема скальных пород без их предва­ рительного рыхления; независимость работы подъемника от клима­ тических условий. Кроме того, большим достоинством скиповых подъемников является возможность раздельного транспортирования

197

одним подъемником вскрышных пород п различных сортов полезного ископаемого.

Основные недостатки скиповых подъемников: разрыв грузо­ потока, требующий двойной перегрузки в карьере и на поверхности, а также необходимость пересечения транспортных коммуникаций на верхних горизонтах.

Рис. 102. Схема вскрытия СарбапскоГо железорудного карьера с применением скиповых подъемников грузоподъемностью 120 т

Действующие скиповые подъемники имеют грузоподъемность 30—45 т, производительность 5—10 млн. т в год. Ведутся работы над созданием подъемников грузоподъемностью 75—120 и 200 т с многоканатным или ленточным (конструкции ІО. И. Мелентьева) тяговым органом, производительность которых при подъеме с глу­ бины 300—400 м составит 12—20 млн. т в год.

На рис. 102 показана схема вскрытия Сарбайского железоруд­ ного карьера с одновременным использованием железнодорожного транспорта и скиповых подъемников грузоподъемностью 120 т.

Первый в СССР скиповой подъемник грузоподъемностью 40 т был построен на Сибайском карьере для подъема горной массы с глу­ бины от 180 до 430 м. Производительность подъемника 7,2 млн. т

198

в год, скорость подъема скипов 8,3 м/сек. Ширина траншеи”понизу 14,5 м, угол наклона трассы 39°. Объем горно-капитальных работ на проведении траншеи 72 тыс. м3. Загрузка скипов происходит непо­ средственно из автосамосвалов. На поверхности горная масса перегру­ жается через бункер в думпкары.

Конвейерные подъемники осуществляют подъем (под углом 16— 18°) только дробленого материала, поэтому перед загрузкой ленточ­ ных конвейеров крупнокусковые скальные породы и руды необхо­ димо дробить. Дробильная установка монтируется на рабочем или на концентрационном горизонте.

Достоинства конвейерных подъемников: поточность процесса доставки горной массы на участках подъема по борту карьера и на поверхности, что составляет в условиях глубоких карьеров преиму­ щественную часть длины транспортирования; возможность обеспе­ чения практически любой производительности транспорта вследствие непрерывности транспортного потока; невысокий и равномерный расход электроэнергии; низкая трудоемкость и стоимость подъема; возможность полной автоматизации подъема; высокий коэффициент использования подъемной установки во времени; обюпечение рит­ мичной работы дробильных устройств и обогатительных фабрик.

К недостаткам конвейеров относятся: необходимость предвари­ тельного дробления полускальных и скальных руд и пород в карьере; сложность подготовки новых горизонтов и перемещения на новые горизонты дробильно-грохотных устройств; высокие капитальные затраты на оборудование конвейерного подъемника.

Использование мощных скиповых подъемников грузоподъем­ ностью до 200 т, а также конвейеризация карьерного транспорта при разработке месторождений с мягкими породами и рудами и место­ рождений скального типа с крепкими рудами и породами являются основными направлениями технического прогресса в области откры­ той разработки месторождений на больших глубинах.

Приемно-погрузочные площадки скиповых и конвейерных подъем­ ников устраивают на концентрационных горизонтах, объединяющих группы рабочих уступов, на которых ведутся работы по разносу бортов карьера (в каждой группе объединяется до четырех-пяти уступов). В пределах одной группы уступов горную массу перевозят с рабочих горизонтов на концентрационный автосамосвалами, до­ ставляющими ее к погрузочному устройству подъемника.

Группирование уступов позволяет рассредоточивать в карьере грузопотоки на отдельные ветви меньших размеров, каждая из кото­ рых направляется к отдельному наклонному подъемнику. При этом улучшается организация работы, а в глубоких карьерах упрощается также и подготовка новых горизонтов.

Устройство новых концентрационных горизонтов не вызывает особых затруднений благодаря применению внутри карьера маневрен­ ного автомобильного транспорта, а оборудование погрузочных площадок возможно производить независимо от работы подъем­ ника.

199

§ 9. Вскрытие подземными выработками

При вскрытии подземными выработками транспортная связь ра­ бочих горизонтов карьера с поверхностью осуществляется при по­ мощи штолен, тоннелей, стволов шахт или рудоспусков. Этот способ вскрытия применяют в тех случаях, когда проведение подземных выработок экономичнее, чем проведение капитальных траншеи.

Рпс. 103. Вскрытие Коркинского буроугольного ме­ сторождения наклонными стволами и петлевыми железнодорожными съездами:

1 — грузо-людские стволы; 2 — грузовые стволы; а — сорти­ ровка; 4 — эстакада

Тоннель может быть применен для вскрытия глубоких горизон­ тов месторождения, чтобы избежать проведения капитальных тран­ шей в неустойчивых породах верхних горизонтов. Вскрытие верти­ кальными и наклонными стволами применяют при разработке глубоких месторождений, когда нецелесообразно транспортировать

I горную массу из карьера ленточными конвейерами, скиповыми или клетевыми подъемниками. Если проведение крутых траншей по каким-либо причинам вызывает значительные трудности, то подъем­ ники устанавливают в стволах.

Наклонными стволами, расположенными в лежачем боку место­ рождения, вскрыты угольные уступы Коркинского месторождения (рис. 103). Два параллельных ствола пройдены в восточной части карьера, два — в западной. Один из каждой пары наклонных ство­ лов оборудован мощным ленточным конвейером КРУ-900 для подъема

200

угля, а другой — грузо-людским подъемником для доставки людей, материалов и запасных частей.

Такая схема позволила избежать пересечения конвейеров с же­ лезнодорожными путями и создала транспортный выход, не зави­ сящий от устойчивости борта карьера.

Рудоспуски применяют для перенуска руды с рабочих горизонтов нагорного карьера на горизонт откаточной штольни при углах наклона рудоспуска 55—90° и вертикальном расстоянии перепуска до.600 м. Рудоспуски обычно имеют круглую, редко прямоугольную форму сечения диаметром до 6 м, а иногда и более. Производитель­ ность рудоспусков достигает 3000 т/ч и более, срок существования — около 15 лет. Их обычно применяют на карьерах с годовой произ­ водственной мощностью более 5 млн. т руды. Известны карьеры, годовая производственная мощность которых при наличии рудо­ спусков превышает 30 млн. т.

Р. С. Пермякова, Л. X. Агурицева, Ю. И. Анистратова й др.). Рудоспуск состоит из устья, ствола, аккумулирующей части

(бункера) и люкового устройства. Перекрывание выпускных отвер­ стий и регулирование потока материала осуществляются при по­ мощи затворов.

Для наблюдения за движением руды или ликвидации рудных пробок параллельно рудоспуску проводят контрольные восстающие, которые через 10—12 м соединяют с рудоспуском смотровыми ходками.

Рудоспуски бывают вертикальные, наклонные, ступенчатые, зигзагообразные и комбинированные. Для гашения кинетической энергии перепускаемой руды наиболее часто применяют комбини­ рованные рудоспуски. По отношению к контурам карьерного поля рудоспуски могут быть внутренними и внешними.

§ 10. Комбинированное вскрытие

Комбинированное вскрытие представляет собой сочетание двух или нескольких способов вскрытия, рассмотренных выше. Приме­ нение комбинированных способов позволяет в наибольшей мере учесть конкретные условия залегания и размеры месторождения.

Варианты комбинированного вскрытия месторождений весьма разнообразны. Наиболее распространенными из них являются: вскрытие верхних горизонтов, имеющих наибольший объем пустых пород, внешними траншеями, а нижних горизонтов — спиральными, петлевыми или тупиковыми съездами (рис. 104); вскрытие верхних горизонтов — траншеей со спиральной трассой, а нижних гори­ зонтов — тупиковыми съездами; бестраншейное вскрытие породных и траншейное вскрытие добычных уступов; вскрытиепородных уступов траншеями, а уступов полезного ископаемого — подзем­ ными выработками и др.

201

При разработке наклонных и крутых месторождений (в отличие от горизонтальных и пологих) горные работы развиваются не только в плане, но и на глубину, и высота рабочей зоны, т. е. число одно­ временно разрабатываемых уступов, в процессе эксплуатации изме­ няется. Горно-подготовительные работы ведутся в течение всего срока существования карьера, их относительный объем на каждом нижележащем горизонте увеличивается. С понижением горных работ длина уступов сокращается, а расстояние транспортирования внутри карьера увеличивается, что приводит к увеличению транспортных расходов, достигающих 60—70% общей себестоимости добычи по­ лезного ископаемого на этих месторождениях.

Наклонные и крутые месторождения разрабатывают в основном с параллельным развитием фронта работ, а при вскрытии спираль­ ными съездами — с веерным перемещением.

Наибольшее распространение получили следующие системы раз­ работки (по классификации В. В. Ржевского): продольная одно­ бортовая; продольная двухбортовая; поперечная однобортовая; по­ перечная двухбортовая; веерная рассредоточенная.

В конкретных условиях выбор наиболее эффективной системы разработки производят на основе сравнения объемов горно-капи­ тальных и подготовительных работ, внутрикарьерного расстояния откатки, протяженности фронта работ карьера и вида применяемого транспорта.

§ 2. Характеристика элементов систем разработки

Основные элементы систем разработки — высота уступа, ширина рабочей площадки, длина фронта работ и экскаваторных блоков, интенсивность горных работ.

Высота уступа зависит от типа погрузочного оборудования

ирациональности его использования, физико-механических свойств разрабатываемых пород. Высота уступа должна определяться таким образом, чтобы обеспечивались минимальные затраты на вскрышные

идобычные работы и, что самое главное, безопасность горных работ.

При выборе высоты уступа учитывают способ выемки горной массы. При валовой выемке высоту уступа принимают максимально допустимой по высоте черпания погрузочного оборудования и но ПТЭ. При разработке мягких связных пород, не требующих рыхле­ ния буровзрывным способом, высота уступа принимается равной высоте черпания экскаватора, а при разработке разрыхленных скальных пород высота уступа не должна превышать высоты чер­ пания более чем в 1,5 раза.

При раздельной выемке ценного полезного ископаемого высоту уступа уменьшают. Это позволяет снизить потери и разубоживаниё полезного ископаемого. Однако желательно, чтобы она была не мень­ ше 2/3 высоты расположения напорного вала экскаватора, так. как при меньшей высоте уступа снижается производительность экска­ ватора вследствие неполного заполнения ковша при черпании.

203

I