книги из ГПНТБ / Добыча и переработка серных руд Роздольского месторождения

ности пород вышележащих ярусов. Учитывая это, угол откоса в ниж­ нем ярусе можно принимать больше угла скатывания (см. кривую 5 на рис. 24). Тем самым только на Роздольских карьерах годовой объем переэкскавации породы можно уменьшить на 700—800 тыс. м3.

Выводы

1. Вскрытие закономерностей строения массива вскрышных по­ род и причины деформаций откосов позволяет прогнозировать ополз­ невые явления в бортах и уступах Предкарпатских серных карьеров и применять дифференцированный, соответствующий строению мас­ сива расчет их параметров. Для расчета рекомендуются схемы

Г.Л. Фисенко.

2.Устойчивость отвалов должна определяться с учетом техно­ логии отвалообразования. Горнотехнические факторы предпочти­ тельнее учитывать при определении прочностных показателей. Рас­ чет отвальных откосов рекомендуется вести по допустимым каса­

тельным напряжениям или методом В. Феллениуса в сочетании с разработанным приемом построения откосов выпуклой формы, позволяющим существенно увеличить приемную емкость отвалов, сократить объем переэкскавации и дальность транспортирования пород вскрыши.

3. Для повышения устойчивости бортов и отвалов рекомендуются мероприятия, учитывающие специфические особенности карьеров: отвод поверхностных и грунтовых вод системой водосточных канав, создание в основании отвалов дренирующего слоя с системой дре­ нажных канав и насосных установок, отсыпка отвалов из оптималь­ ных смесей пород.

§3. ВЫБОР СПОСОБА ВСКРЫТИЯ

ИСИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ КАРЬЕРОВ

Особенности залегания и разработки месторождения

Горные работы на карьерах Роздольского месторождения ведутся с 1956 года. За период 1956—1971 г. разработано свыше 100 млн. м3 вскрыши, а с учетом переэкскавации общий объем выполненных работ, включая добычу руды, составил примерно 170 млн. м3. Гор­ няки за это время накопили немалый опыт работы в сложных горногеологических условиях.

Чем же отличается Роздольское месторождение от других место­ рождений и в чем сложность его разработки?

Основными характерными особенностями залегания рудного тела и горнотехнических условий эксплуатации Роздольского месторо­ ждения являются:

сравнительно небольшие площади карьерных полей, имеющих

ния (рис. 26). Объем горно-капитальных работ был определен в коли­ честве 4,5 млн. м3. Расположение и большое количество вскрывающих месторождение выработок проектировалось с целью ограждения карьера от внешнего притока подземных вод по известняковому водоносному горизонту. Три въезда, из которых два фланговых и один центральный, были предусмотрены для организации поточ­ ного движения автотранспорта при вывозке руды. Кроме того, при такой схеме вскрытия создавались идеальные условия для бестранс-

\

стве, так как все лишние объемы подлежали удалению за пределы карьера в период строительства.

Проект предусматривал усложненную бестранспортную систему раз­ работки с чередованием вскрышных и добычных работ по участкам. В проекте основные парамерты горных выработок (углы откосов уступов и отвалов, высота уступов, предельная высота отвалов) принимались по справочным данным, а они, как правило, не соот­ ветствовали свойствам пород Роздольского месторождения. Недо­ оценка изучения пород вскрышной толщи привела в период стро­ ительства карьеров к непредвиденным трудностям. При проходке

емого уступа. Кроме того, пришлось искать пути осушения пере­ увлажненных грунтов, плохо отдающих воду, уменьшать нагрузку на борта уступов и принимать другие меры (подготовка трасс шага­ ния, отвод поверхностных вод), позволяющие вести вскрышные работы шагающими экскаваторами.

После изменения проектных параметров траншей совместная под­ готовка Южного и Центрального участков оказалась практически невозможной, так как только по Южному участку объем горно-капи­ тальных работ возрос до 13 млн. м3, а с учетом переэкскавации — до 17 млн. м3. На Центральном участке, где мощность вскрыши составила около 40 м, объем этот оказался еще более значительным и ввод в эксплуатацию карьера затянулся бы на несколько лет. В связи с этим было решено построить карьер в контурах одного Южного участка, а на отработку центрального участка составить новый проект с учетом физико-механических свойств пород вскрыши и накопленного опыта работы на Южном участке.

Вскрытие и отработка Южного карьера

Принципиально схема вскрытия и система разработки Южного карьера в стадии рабочих чертежей осталась той же, что и в проект­ ном задании, хотя количество въездных траншей сократилось с трех до двух, разрезных — с пяти до трех. Строительство капитальных въездных и разрезных траншей производилось шагающими экскава­ торами ЭІІІ-14/75 с размещением вскрыши за контуром карьера. Однако из-за возникших оползней бортов и необходимости выполаживать откосы значительно увеличился объем переэкскавации. На сопряжении Южной и Западной разрезных траншей, где глубина вскрыши достигала 40 м, коэффициент переэкскавации превысил 3, а ширина бермы между внешними отвалами и верхней бровкой уступа была увеличена до 40—50 м. Принятые проектные параметры горных выработок для Южного карьера тоже не полностью соответствовали характеристике и условиям залегания пород данного участка (по про­ екту угол откоса уступа а = 30°, фактически он составлял 20—22°). В связи с возросшим объемом горнокапитальных работ сдача карь­ ера в эксплуатацию в намеченный срок оказалась под угрозой срыва. Работники комбината (И. А. Иванников, С. И. Чепурных) разрабо­ тали новый вариант вскрытия Южного карьера (рис. 27), в соответ­ ствии с которым разрезная траншея по руде проходилась не по запад­ ному контуру карьера, а в его центре, где мощность вскрыши мини­ мальная (10—12 м), а мощность рудного пласта максимальная. Замена Западной разрезной траншеи продольной траншеей позво­ лила приблизить сроки сдачи карьера в эксплуатацию, уменьшить объем горнокапитальных работ и обеспечила досрочный ввод карь­ ера в эксплуатацию.

Параллельно с эксплуатацией Восточного подучастка карьера завершалась проходка Западной разрезной траншеи по вскрыше и руде. Эти работы уже велись за счет эксплуатационных затрат. Сроки освоения проектной мощности карьера благодаря изменен­ ной схеме вскрытия были сокращены на 2,5 года.

Ко времени окончания проходки Западной разрезной траншеи (1962 г.) Восточный подучасток был уже на одну треть отработан. Оба подучастка отрабатывались с запада на восток по усложненной бестранспортной системе. На Во­ сточном подучастке использова­ лись два шагающих экскаватора:

ЭІП-14/75—на вскрыше и ЭШ-4/40— на переэкскавации. На Западном подучастке один экскаватор ЭПІ14/75 производил одновременно вскрышу и переэкскавацию. Тре­ тий экскаватор ЭІП-14/75 после полного окоитуривания Южного карьера (по руде) использовался на строительстве Центрального и Северного карьеров, а также для возведения дамб гидроотвалов.

По мере продпигания Восточ­ ного подучастка от центра к восточ­ ному контуру карьера и Западного подучастка — от западного кон­ тура к центру происходило пе­ рераспределение объемов вскрыши и готовящихся запасов руды в каждой заходке в пользу Запад­ ного подучастка. Благодаря этому

обеспечивалась достаточно равномерная работа карьера.

При эксплуатации Южного карьера достигнуты сравнительно высокие технико-экономические показатели, что объясняется благо­ приятными горнотехническими факторами (небольшая мощность вскрыши, значительная мощность рудного пласта), так и хорошей организацией труда и, в первую очередь, деятельностью рационалнзаторов и передовиков производства.

Система разработки Центрального карьера

Проектное задание, разработанное институтом УкрНИИпроект* предусматривало несколько вариантов системы разработки и вскрьг тин Центрального карьера. В результате технико-экономических сравнений как наиболее рациональный и экономичный принят вари­ ант расширения существующей Центральной разрезной траншеи. Основное его преимущество заключалось в использовании уже построенной для Южного карьера Центральной въездной траншеи,

чем существенно снижался объем горно-капитальных работ. Практи­ чески разрезная траншея по руде уже существовала. На долю горно­ капитальных работ оставалось нарезать рабочие площадки на усту­ пах для размещения оборудования и создать некоторый объем гото­ вых к выемке запасов руды к моменту ввода карьера в эксплуатацию. Объем горнокапитальных работ по принятому варианту вскрытия составил 5,5 млн. м3, из которых 3 млн. м3 четвертичных отложений подлежали разработке способом гидромеханизации и 2,5 млн. м3 — экскаваторами ЭКГ-4,6 на автотранспорт.

Для Центрального карьера в проекте рассмотрены два варианта комбинированной системы разработки: транспортная (роторный экскаватор ЭРГ-400 с конвейером) на уступах в четвертичных отло­ жениях и транспортно-отвальная для нижележащих третичных глин.

По второму варианту четвертичные отложения отрабатываются способом гидромеханизации, а третичные глины — по бестранспорт­ ной схеме с использованием экскаваторов ЭШ-14/75 и ЭНІ-8/60. В качестве основного варианта для передовых уступов была принята комплексная гидромеханизация, для основных уступов — транс­ портно-отвальная система разработки с использованием роторного экскаватора ЭРГ-400 и отвалообразователя ОШ-4500/180. Сочетание экскаватора и отвалообразователя для разных по производитель­ ности и параметрам комплексов принято в связи с тем, что параметры отвалообразователя ОШ-1500/125 (радиус разгрузки) были недоста­ точными, а производительность роторного экскаватора ЭРГ-1600 (3000 м3/ч) для Центрального карьера оказалась слишком вы­ сокой.

От бестранспортной системы разработки отказались из-за малого фронта работ (700—800 м) и невозможности обеспечить необходи­ мое количество готовых к выемке запасов.

В дальнейшем, на стадии рабочих чертежей (институт Львовгорхимпроект), транспортно-отвальная система разработки была заме­ нена транспортной с использованием оборудования, применявшегося на горно-капитальных работах — экскаваторов ЭКГ-4,6 с автосамосвалами МАЗ-525. Отказ от транспортно-отвальной системы вызван тем, что, во-первых, предусмотренное оборудование не могло быть поставлено заводами-изготовителями в необходимые сроки; во-вторых, оно требовало конструктивной доработки (сочленения разных по типу и параметрам комплексов). Несмотря на отказ про­ ектного института от применения бестранспортной системы, послед­ няя частично применялась на Центральном карьере в период эксплуа­ тации, но в общем объеме вскрышных работ на карьере она зани­ мала небольшое место. Распределение объемов вскрыши приведено

втабл. 11.

Втечение 1967—1968 гг. на восточном фланге карьера был испы­ тан конвейерный транспорт по схеме: экскаватор ЭКГ-4,6 с удли­ ненным оборудованием — бункер перегружатель — забойный и ма­ гистральный конвейеры — полустационарный звеньевой отвалообразователь. Опыт показал, что в условиях Роздольских карьеров

возможно применение конвейерного транспорта при некотором изменении конструкций конвейеров и отвалообразователя.

Более сложные горнотехнические условия Центрального карьера (большая общая мощность вскрыши, меньшая мощность рудного пласта и др.) вызвали некоторое ухудшение технико-экономиче­ ских показателей по сравнению с достигнутыми на Южном карьере.

Выбор рационального способа разработки Северного карьера

Основными факторами, оказавшими влияние на порядок вскры­ тия Северного карьера, были: конфигурация и распределение вскрыши; гипсометрия кровли и почвы рудного тела.

Вскрытие Северного участка вдоль южной границы карьерного поля оказалось настолько очевидным, что другие варианты в про­ екте не рассматривались (рис. 28). Такая простота выбора схемы вскрытия объясняется тем, что вдоль южного контура Северного участка залегает минимальная мощность вскрыши и проходит граница с Центральным участком. Объем горно-капитальных работ при этом варианте вскрытия составил 26,5 млн. м3.

По аналогии с Центральным карьером для устава в четвертич­ ных отложениях принят вариант комплексной гидромеханизации. На наш взгляд, трудно было найти более приемлемый «сухой» спо­ соб разработки переувлажненных супесей и суглинков мощностью 18 м и более, которые практически не поддавались осушению из-за низкого коэффициента водоотдачи. Тем не менее в период строи­ тельства карьера, из-за отставания гидромеханизации, разработка части вскрыши четвертичных отложений производилась экскава­ торами ЭКГ-4,6 с автомобильным транспортом. При этом во время отработки высоких уступов использовался эффект самообрушения. Однако недостаточная управляемость оползневыми явлениями уве­ личивала объем горно-капитальных работ, а укладка оползневых

пород во внешние бульдозерные отвалы вызывала значительные затруднения вследствие низкой устойчивости самих отвалов и не­ значительной несущей способности пород. Повышение устойчивости отвалов достигалось путем укладки в отвал смеси четвертичных супесей и суглинков с третичными глинами. Все эти недостатки отпадали при использовании гидромеханизации для разработки четвертичных отложений; стоимость 1 м3 грунта в этом случае со­ ставляет 40—43 коп вместо 55—60 коп при разработке их экскава­ торами ЭКГ—4,6 на автотранспорт.

место расположения капитального выезда из разрезной траншеи. При транспортно-отвальной системе разработки выездная траншея устраивалась на восточном фланге карьера вблизи дробильных корпусов. В случае бестранспортной системы разработки выезд предполагалось разместить в центре разрезной траншеи. Этот выезд делил карьер на два блока, в каждом из которых попеременно про­ изводились вскрышные и добычные работы. При варианте бестран­ спортной системы разработки с одним центральным выездом увели­ чивалась дальность транспортировки руды на 1,8 км по сравнению с восточным выездом, и экскаватору ЭШ-14/75 после каждого пере­ хода с одного блока на другой пришлось бы пересыпать выезд­ ную траншею по руде, что останавливало бы всю добычу руды из карьера. По этим причинам институт Госгорхимпроект отклонил вариант бестранспортной системы и рекомендовал транспортно­ отвальную систему разработки, которая была одобрена комбинатом и принята при утверждении проектного задания. Однако, ввиду снижения мощности карьера примерно на 25% (из-за ограниченности

запасов), вместо транспортно-отвальной системы разработки институт Львовгорхимпроект разработал новый вариант услож­ ненной бестранспортной системы разработки с двумя выездами (рис. 29). Один из выездов оставался на восточном фланге, второй — устраивался в центре карьера, но не по внешней траншее, как в пер­ вом варианте, а по нерабочему борту. Вместо экскаватора ЭІП-25/100 для отработки вскрыши применили экскаватор ЭПІ-14/75, в вместо ЭШ-14/75 на переэкскавации — ЭШ-10/60. Использование второго выезда по руде позволяло частично ликвидировать одно из узких мест первоначального варианта бестранспортной системы разработки. Однако в данном варианте системы разработки оставались узкие места: а) необходимость во время перехода экскаватора ЭШ-10/60 с одного блока на другой пересыпать траншею, оставляемую в отвалах для вывозки руды; б) отсутствие резерва в производительности принятого оборудования, что могло нарушить ритмичную работу карьера в отдельные периоды; в) небольшой удельный вес вскрыши, отраба­ тываемый по бестранспортной системе, который составлял 20% общего объема вскрыши и 30% вскрыши по третичным породам.

Работники комбината разработали и предложили другой вариант вскрытия и системы отработки Северного карьера, согласно кото­ рому второй выезд по руде переносится с центра в сторону запад­ ного фланга на 300 м, фронт работ по основному вскрышному уступу и по руде делится на два самостоятельных участка — Восточный основной и Западный вспомогательный, последний имеет меньшую длину (рис. 30). На Восточном участке задалживается экскаватор ЭШ-14/75 на вскрыше и ЭШ-10/60 на переэкскавации. На Западном участке работает второй экскаватор ЭШ-14/75, производящий одно­ временно вскрышу и переэкскавацию. При данной схеме исклю­ чается пересыпка выезда по руде отвальным экскаватором ЭШ-10/60, увеличивается высота отрабатываемого уступа с 20 до 28—30 м и возрастают общие объемы вскрыши, разрабатываемой по бестран­ спортной схеме, в 1,5 раза. Помимо улучшения эксплуатацион­ ных показателей работы, независимость отработки обоих участков позволила сократить объем горно-капитальных работ более чем на 2 млн. м3. Это было достигнуто за счет того, что разрезная тран­ шея по руде к моменту сдачи карьера в эксплуатацию была пройдена только на Восточном участке, где фронт работ обеспечивал в первый год эксплуатации добычу руды без Западного участка. Подготовка к добыче Западного участка с проходкой разрезной траншеи по руде осуществлена в течение первого года эксплуатации. Это поз­ волило ускорить почти на полгода ввод в эксплуатацию Северного карьера с меньшими капитальными затратами и меньшим количеством горнотранспортного оборудования. За счет внедрения предложенного варианта отработки Северного карьера при строительстве получена экономия около 1 млн. руб., а ежегодная экономия при эксплуа­ тации составила более 200 тыс. рублей.