книги из ГПНТБ / Хныкин В.Ф. Гидровскрышные работы на карьерах горнорудной промышленности

р а ж а е т с я

в зависимости, представленной

на

рис. 8.

К а к видно

из

рис. 8, с увеличением расстояния эффективность образования

вруба

снижается, так как удельный вес этой операции в общем

объеме

работ увеличивается

от 50 до 90%.

Поскольку объем горных пород, р а з р у ш а е м ы х струей гидромо­

нитора,

при подрезке

уступа

составляет

незначительную

часть

общего

объема пород,

р а з р а б а т ы в а е м ы х

в

забое

гидравлическим

способом, а трудоемкость этой операции

(особенно

в породах

по­

вышенной

крепости)

очень

высокая, удельные расходы

напорной

воды и электроэнергии при под­

резке

имеют

высокие

значения.

Д л я

снижения

удельного

рас­

хода электроэнергии, а следова­

тельно,

и

уменьшения

стоимости

разработки

I

м 3

породы

гидрав­

лическим

способом

применяются

следующие

мероприятия:

сниже­

ние сопротивляемости

горных

по­

род гидравлическому разрушению

fO-i

15

ЗО

1,м

путем

применения

различных

ме­

тодов

предварительного

рыхле­

Рис. 8.

Зависимость

отношения

вре­

ния,

улучшение

гидродинамиче­

мени подрезки уступа к времени смы­

ских

свойств

струи

и

увеличение

ва обрушенной породы і] от расстоя­

ния между

насадкой

гидромонитора

ее дальнобойности

за

счет

совер­

и забоем при давлении воды

Шкгс/с.м2

шенствования

конструкций

гид­

ромониторов

и насадок, а

т а к ж е

троэнергии по

сравнению

с

размывом этих пород непосредствен­

но в массиве.

При размыве

пород с предварительным

рыхлением

давление воды

у насадки

гидромонитора может быть

снижено по

требуются более низкие

динамические давления

струи на

контакте

с породой, чем при размыве пород

в

массиве с созданием

вруба в

нижней части забоя . Во-вторых,

в

результате

предварительного

рыхления горных пород

(особенно

при применении механического

бою', что позволяет отказаться от применения повышенных

напоров

воды.

Вместе с тем применение предварительного рыхления пород вы­

зывает усложнение технологической

схемы ведения горных работ.

Д л я рыхления пород

перед размывом

требуется применение допол­

нительного горного

оборудования, а

т а к ж е выполнение

вспомога-

торами, определяющими

эффективность

предварительного рыхле­

ния горных пород на открытых разработках, являются

характери ­

стика

р а з р а б а т ы в а е м ы х

пород и стоимость электроэнергии.

В

практике открытых

горных разработок применяются спо­

собы

предварительного рыхления пород

с последующим

размывом

равлические.

•

К механическим

способам относятся предварительное рыхле­

ние

одноковшовыми

экскаваторами, драглайнами, роторными эк­

донасыщение горных пород

путем

введения

низконапорной воды

через специальные трубки с

верхней

площадки уступа или за счет

д в и ж е н и я безнапорного потока по

фронту

работ.

соб предварительного

рыхления с образованием отвалов разрых ­

ленной породы

на

верхней

п л о щ а д к е уступа (если

используется

драглайн)

или

на

подошве

уступа (в случае применения прямой

л о п а т ы ) .

Р а з р а б о т к а

пород

экскаватором совместно

с гидромони­

этого

способа

путем

техішко-зкономического сравнения с размы ­

вом пород

непосредственно в массиве [14]. В частности, было пока­

зано,

что

основными

факторами,

определяющими эффективность

предварительного рыхления, являются литологический

состав раз ­

р а б а т ы в а е м ы х

пород

и стоимость

электроэнергии. Д

л я условий

а — ш а г а ю щ и м

э к с к а в а т о р о м ;

б — к а р ь е р н ы м

э к с к а в а т о р о м ;

/ — э к с к а в а т о р ЭШ - 4/Ю

или ЭШ-10/60;

2 — о т в а л

п о р о д ы ; 3 — г и д р о м о н и т о р ; 4 — в о д о в о д ;

5 — з у м п ф ; В —

з е м л е с о с н а я у с т а н о

в к а ;

7 — п у л ь п о в о д ;

8 — э к с к а в а т о р

ЭКГ-4

или ЭКХ-6

к а з а л [15], что

производительность землесосной установки З Г М - 2 М

в этом

случае

больше,

чем

без

предварительного рыхления.

К а к

видно

из рис.

9, а,

ш

а г а ю щ и й экскаватор ЭШ-4/40 или

роду в забое и образует отвал разрыхленных

пород на

нижней пло­

щ а д к е уступа, гидромониторно-землесосная

установка

размывает

Н а б л ю д е н и я за работой гидроустановок,

ведущих гидровскрьіііі-

ные работы с предварительным

рыхлением

на Кедровском карьере,

показали, что эффективность

размыва отвала разрыхленных гли­

вания,

поскольку

эти дв а фактора

определяют

степень

уплотнения

горной

массы,

а следовательно,

и производительность

установ­

I 1

ки. Производительность

гидро­

1 1 1

1 1

1

1

1

1

мониторно-землесосной

уста­

11

ft

f

новки

при

размыве

отвалов

ш

разрыхленной

породы,

образо ­

1

ванных

экскаватором

ЭК.Г-4,

тТ

выше

(40,8 тыс. м 3 / м е с я ц ) , чем

при р а з м ы в е ЕЫСОКИХ

отвалов ,

создаваемых ш а г а ю щ и м и драг ­

л а й н а м и

ЭШ-4/40

(производи­

тельность 38,6 тыс. м 3 /месяц)

или

ЭШ-10/60

(32,7 тыс . м 3 /ме-

сяц) .

Р а з р ы х л е н н ы е

высокопла­

стичные

глинистые

породы

быстро

слеживаются

в

отва­

лах .

Практикой

установлено,

что

отвал

глинистых

пород,

создаваемый

экскаватором

Рис.

10. Технологическая схема

гид­

ЭШ-10/60, у ж е через 5—6 дней

ровскрышных

работ с

предваритель­

р а з м ы в а е т с я

не легче,

чем це­

ным

рыхлением

пород

шагающим

лик

этой

ж е породы.

экскаватором

на

Лебединском

Гидромониторная разработ ­

карьере

ка

плотных

глинистых

пород

юрского

происхождения

при непосредственном

размыве

пород

в

массиве на Лебединском

карьере К М А о к а з а л а с ь

малоэффективной,

ческой схемы гидровскрышных работ позволило в

значительной

степени снизить стоимость разработки

1 м 3 породы,

что видно из

сравнения стоимости

разработки 1 м 3

породы

(юрские глины), по­

лученной при разных

способах.

Особенностью описываемой технологической

схемы

было то, что

ш а г а ю щ и й экскаватор

ЭШ-14/90 с ковшом емкостью

14 м 3 , земле ­

Стоимость

разработки

1 м 3

п о р о д ы ,

р у б .

Экскаваторная

разработка

с применением

автомобильного

транспорта

1,1 —1,2

Экскаваторная,

разработка

с

применением

железнодорож­

ного транспорта

0,7—0,8

Гидравлическая

разработка

без

предварительного

рыхле­

1,2—1,35

ния пород

Гидравлическая

разработка

с

предварительным

экскава­

торным рыхлением пород

0,65—0,7

ленного

т р у д н о р а з м ы в а е м ы м н

юрскими глинами.

Порода

отсыпа­

л а с ь в конусообразный

отвал,

расположенный

на

расстоянии

50—60 м от землесосной установки, и подвергалась

размыву

гидро­

мониторной струей при давлении воды

перед

насадкой

8—9

кгс/см 2

(рис. 10).

Опыт

применения гидровскрышных

работ

с экскаваторным

рых­

лением

на Лебединском

карьере

показал, что в определенных

ус­

Физико-механические свойства горных пород

влияют

па

выбор

не только

способа выемки и разрушения горного

массива,

но

т а к ж е

и

способа

транспортирования р а з р а б а т ы в а е м ы х

пород

из

забоя .

Н а

Лебединском карьере в течение четырех лет д л я выполнения

суглинистыми породами небольшой влажности (12—18%),

исполь­

зовался роторный комплекс, который состоял из роторного

экска­

ватора

ЭРГ-350/1000,

системы

ленточных

конвейеров

(забойный,

бортовой,

наклонный,

магистральный

и отвальный)

шириной

ленты

1200 мм

и

скоростью

д в и ж е н и я

4,2

м/сек

и ш а г а ю щ е г о

отвало-

образователя .

О б щ а я

протяженность

конвейерных

линий

сос­

т а в л я л а

1,5—2

км, а длина

забойного

конвейера в различные

годы

изменялась от 640 до 980 м. В дальнейшем, по

мере отработки

верхних уступов карьера, была начата

р а з р а б о т к а н и ж е л е ж а щ е г о

горизонта,

представленного

меловыми

отложениями

влажностью

28—40%. Изменение

физико-механических

свойств

р а з р а б а т ы в а е ­

мых пород

практически не

повлияло

на

эффективность

процесса

ными

свойствами — под влиянием ударов

и вибраций переходит в

пластичное пастообразное

состояние, что

приводит к

налипанию

его на

конвейерные ленты,

узлы перегрузки, б а р а б а н ы

и

ролико-

опоры.

Эффективность использования роторного комплекса

на Л е -

бедйпском карьере резко снизилась, простой

из-за налипания мели

достигли 60% общего

времени простоев, в

2,5 раза уменьшилась

производительность

комплекса.

Вследствие изменения физико-механических

свойств р а з р а б а ­

тываемых меловых пород была применена

принципиально

новая

технологическая схема вскрышных работ с

использованием ротор­

ного экскаватора

и

гидромониторно-землесосной

установки

[16].

j L

_•

и І І І І І І І І І І ' Ц И Н Н И И

Т7ТТ17171717171717

О*

Рис. 11.

Технологическая

схема

вскрышных

работ на

Лебединском

карьере с

применением роторного

экскаватора и гидромониторно-земле­

сосной установки

tit

н і

Проведенные в

Н И И К М А исследования

показали,

что

время,

в которое начинают

проявляться тиксотропные

свойства

п е р е у в л а ж ­

вейерам . Критическая длина транспортирования переувлажненного

мела по ленточному конвейеру для условий Лебединского

карьера

составляет 1500 м. Р е з у л ь т а т ы у к а з а н н ы х исследований

были ис­

ных работ на

Лебединском карьере .

К а к видно

из рис. 11, при этой схеме применяется

следующее

оборудование:

роторный экскаватор / ЭРГ-350/1000 с

забойными

перегрузочными станциями

и отвалообразователем, применявшейся

д о 1966

г., в

новой

схеме

были использованы

только забойные

(длиной 1000

м) и бортовой (300 м) конвейеры с двумя перегру­

зочными

станциями .

Порода, р а з р а б а т ы в а е м а я

роторным экска -

ватором,

через забойный и бортовой конвейеры

подается в отвал,

где размывается струей гидромонитора.

Р а з м ы т а я

порода в

виде

пульпы

самотеком

поступает в зумпф

стационарного

землесоса

20Р-1ІМ,

откуда по трубопроводу

подается

в

гндроотвал.

Д л я

преодоления сопротивления в трубопроводе на трассе

пульповода

смонтирована землесосная станция второго подъема.

Пункт перегрузки породы представляет собой открытый забой

высотой

17 м, на

верхней

площадке

которого

размещен концевой

б а р а б а н

бортового

конвейера, а на

подошве

уступа

расположены

землесосная

установка

с

зумпфом

и гидромониторы.

Расстояние

м е ж д у зумпфом землесоса

и отвалом

горной породы,

разгружаемой

с бортового конвейера,

составляет

30—40 м. Н а откосе уступа

пунк­

та перегрузки

был установлен металлический экран дл я

улучшения

ксимальная емкость отвала породы в пункте

перегрузки составля ­

ла около 1,5

тыс. м 3 . Р а з м ы в отвала

породы

осуществлялся гидро­

мониторами

при напоре 70—90 м и

расходе

воды 2900—3200 м 3 /ч,

Объем вскрышных пород, тыс. м 3

1400

Общая

длина

транспортирования

породы, км

5,2

в том числе

гидротранспортом,

км

3,9

Производительность установки:

за

1 ч чистой

работы,

м3

706

среднемесячная, тыс. м 3

200

Среднегодовая

численность

трудящихся

66

Производительность труда рабочего, тыс. мэ /год

21,2

Коэффициенты

использования:

календарного

времени

года

0,23

времени сезона работы

0,36

Удельный расход

электроэнергии

на размыв

и

гидротранс­

портирование породы, квт-ч/м3

4,5—5,5

Удельный расход воды, м3 /м3

3,6—4,6

Стоимость разработки

1 м 3

породы,

руб

0,55

в том числе по размыву

и гидротранспортированню, руб. .

0,17

Совместная работа роторного экскаватора и гидромониторно-

землесосной установки

при

разработке

переувлажненных

полу­

скальных меловых пород второго горизонта

Лебединского

карьера

позволила

увеличить

в

1,4

раза

производительность

комплекса,

в 2,5 раза объем вскрышных работ за сезон, в 1,8 раза

коэффици­

ент использования рабочего времени, в 2,7

раза

производитель­

ность одного рабочего,

а т а к ж е

уменьшить

в 2

раза

стоимость

вскрышных

работ.

Б л а г о д а р я применению

гидромониторно-земле­

сосной установки капитальные затраты на

транспортное оборудо­

вание уменьшились

в 4,2

раза .

которая в дальнейшем подвергается

гидравлическому

разрушению

и размыву гидромониторной струей.

Д л я уменьшения

кусковатости

водительностью и

экономической эффективностью

р а з р а б а т ы в а т ь

и транспортировать

на

значительные расстояния

сильно нали ­

пающие тиксотропные

породы.

жениями

(в

основном глинистыми

суглинками

буровато - желтого

цвета мощностью до 15 м ) ,

р а з р а б а т ы в а л а с ь без

предварительного

рыхления.

В

дальнейшем

условия

применения

гидромеханизации

горизонт, который

был представлен плотными глинами.

Д л я

повышения

производительности

гидромониторно-землесос-

пых установок при

разработке плотных

глинистых пород

на

З ы р я ­

иовском карьере были проведены опыты

по предварительному

рых­

лению

породы различными способами — механическими,

с исполь-

зованием экскаватора — п р я м а я

лопата

СЭ-ЗУ, д р а г л а й н а

ЭШ-4/40,

бульдозеров Д-522

и буровзрывным . Исследованиями установлено,

что в условиях Зыряновского карьера

наилучшие технико-экономи­

ческие показатели

достигаются

при

предварительном

рыхлении

ной

конструкции з а р я д а показали т а к ж е , что в нижней части

р а з ­

рабатываемого уступа в этих условиях

порода

плохо рыхлится, а

в верхней части подвергается сильному разбросу

(до 40 м ) . П о э ­

тому

д л я

предварительного

рыхления

был принят котловой

спо­

соб

з а р я ж а н и я скважин . Д л я этого скважины

перебуривались

на

1,5—2 м ниже подошвы уступа и простреливались

з а р я д о м

В В ве­

сом

1,5—2

кг. З а т е м в образовавшийся

котел

у к л а д ы в а л с я

основ­

ной

з а р я д

весом 300—400

кг. В зависимости

от

обводненности

Опытным путем [17] было установлено оптимальное

расстоя­

ние м е ж д у с к в а ж и н а м и , равное 12 м. При, высоте уступа

15—20 м

боту двух гидромониторно-землесосных установок 20Р-11 в

тече­

ние 4—5 суток при трехсменной работе. Во время размыва

раз ­

зовался д л я

бурения

скважин в соседнем блоке.

В

тех

случаях,

когда

высота

уступа

не превышала 6—7 м, применяли

одновремен­

ное взрывание 3—-4

рядов скважин

с расстоянием

между

рядами

10 м и м е ж д у с к в а ж и н а м и 8 м.

После

п з р н в а н и я

наблюдалось

з н а ч и т е л ь н о е ' оползание

гор­

ных

пород

р а з р а б а т ы в а е м о г о

забоя

с заметными

нарушениями

монолитности

горного массива.

Д а л ь н е й ш а я гидравлическая

раз­

гидромомиторно-землесосных

установок

на

Зыряновском карьере

в 2,5—3,5 раза [17, 18].

Наибольший

объем

работ

по предварительному рыхлению был

выполнен в 1965 г. Основные показатели

этих работ приведены

ниже.

Число

пробуренных и взорванных скважин

для

предваритель­

ного

рыхления

глинистых

пород

196

Средняя глубина

скважины,

м

14,5

Объем

разрыхленной

породы,

тыс. м3

275

Выход

разрыхленной породы с 1 скважины,

м3

96,7

Общий

расход

ВВ, т

39,6

Удельный расход

ВВ, г/м3

144

Удельные затраты, связанные с применением

предварительного

рыхления

пород буровзрывным способом на Зыряновском

карьере,

составили 0,047 руб/м 3 .

Применение буровзрывного рыхления позволило снизить зат­

раты на

размыв породы

на

57% и удельный расход электроэнер ­

гии на 50%.

'

Ю ж н о - Л е б е д и н с к и й

к а р ь е р . В первый период строи­

тельства

и

эксплуатации

Южио - Лебединского

карьера

при вы­

лесосных снарядов . Пр и второй и третьей

схемах

использовались

гидромониторно-землесосные, установки.

Породы

р а з р у ш а л и с ь

ледующим

размывом .

И з рис.

12 видно,

что на первом,

втором

и третьем

уступах,

породы которых представлены плотными глинами

и полускаль-

пыми мело - мергельными отложениями, гидравлическое

р а з р у ш е ­

ние горного

массива

ведется с предварительным рыхлением буро­

взрывным способом.

Н а нижнем уступе, представленном

сеноман-

альбекими

песками,

гидравлический

размыв

забоя

осуществлял -