книги из ГПНТБ / Горное дело учеб. пособие для горных техникумов

мощными одноковшовыми экскаваторами, консольными отвалообразователями пли транспортно-отвальными мостами. В этих случаях отпадает надобность в траншеях, связывающих вскрышные уступы с поверхностью. Траншеи с поверхности проводят только до рабочих горизонтов при добыче полезного ископаемого.

Сочетание траншейного вскрытия породных уступов и бестран­ шейного — добычных уступов применяют при разработке мощных буроугольных пластов пологого падения, когда породные уступы вскрывают траншеями, а угольные соединяют с поверхностью лен­ точными конвейерами. При пологих нерабочих бортах карьеров установка подъемных ленточных конвейеров не требует проведения траншей.

Комбинация т р а н ш е й н о г о в с к р ы т и я с п о д з е м - н ы м бывает целесообразна в глубоких карьерах, разрабатывающих мощные крутопадающпе месторождения полезных ископаемых, рас­ положенные выше господствующей поверхности.

В этом случае породу транспортируют по траншеям и складируют на косогорах, а руду — по подземным выработкам до господству­ ющей поверхности.

§8. Запасы полезного ископаемого и степень их подготовленности

квыемке открытым способом

вглаве I учебника.

Вс к р ы т ы м и называют запасы в уступах, обнаженные вскрыш­ ными работами от покрывающих пород (за исключением зачистки),

Рис. 178. Схема разделения запасов по-степени их подготовленности к выемке:

і — вскрытые; 2 — готовые к выемке; з — подготов­ ленные к зачистке

у

к которым имеется транспортный доступ и которые могут быть отра­ ботаны без нарушения технологической схемы — с сохранением на уступах необходимых углов откосов и минимальных рабочих пло­ щадок для размещения основного оборудования.

рых произведена (или не требуется) зачистка, п о д г о т о в л е н ­ н ы м и к з а ч и с т к е — запасы из числа вскрытых, не зачищен-

ные от породы, оставшейся после вскрышных работ из-за неровности пласта, от балластировки пути, подвалки уступов при переэкскава­ ции и т. д. ^

Схема разделения запасов по степени их подготовленности к вы­ емке показана на рис. 178. Под размером С на рисунке понимают ми­ нимально возможную ширину рабочей площадки, позволяющей вести горные работы без нарушения принятой технологии; ее рассчитывают для каждого конкретного случая в соответствии с прршятым горным и транспортным оборудованием.

Г л а в а X X I I

СИСТЕМЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

§ 1. Классификация систем открытой разработки

месторождений

Системой открытой разработки месторождений называют устано­ вленный порядок выполнения комплекса подготовительных, вскрыш­ ных и добычных работ, обеспечивающих выемку запасов полезного ископаемого.

Рациональная система разработки должна обеспечивать добычу полезного ископаемого в объеме, соответствующем государственному плану; максимальное его извлечение из недр; высокую производи­ тельность труда и экономичность при максимальной безопасности работ.

Системы открытой разработки классифицируют по способу транс­ портирования вскрышных пород в отвалы, способу производства вскрышных работ и типу применяемого горнотранспортного оборудо­ вания (табл. 36)

§ 2. Элементы системы разработки

Основными элементами разработки являются: высота уступа, ширина рабочей площадки, длина блока, длина и подвигаиие фронта работ, уход работ на глубину.

В ы с о т у у с т у п а проектируют с учетом безопасности веде­ ния горных работ, физико-механических свойств разрабатываемых пород, типа горного и транспортного оборудования, необходимой производственной мощности карьера и других факторов.

Увеличение высоты уступа сокращает число рабочих уступов в карьере, в результате чего уменьшается длина транспортных коммуникаций, снижается стоимость их строительства и содержания;

и берм погашення, что ведет к уменьшению объемов вскрыши соот­ ветственно в первый период работы и вообще в карьере.

Недостатки высоких уступов: повышение опасности ведения работ из-за возможности оползней и обрушений; уменьшение производи­ тельности карьера вследствие сокращения числа рабочих уступов.

Способ выемки горных пород оказывает влияние на выбор высоты уступа. При раздельной выемке высоту уступа устанавливают мень­ шей, чем при валовой выемке.

В общем случае высота уступа определяется типом и рабочими размерами экскаваторов. При разработке мягких пород, не требу­ ющих взрывных работ, высота уступа не должна превышать макси­ мальной высоты черпания экскаватора. При разработке сыпучих и хорошо разрыхленных буровзрывными работами крепких пород, не образующих нависей, высота уступа механической лопаты может превышать высоту черпания экскаватора, но не более чем в полтора раза.

Оптимальная высота уступа обеспечивает минимальные затраты на разработку месторождения при безопасном ведении горных работ.

/ср — коэффициент разрыхления породы; т|' — отношение линии наименьшего сопроти­

вления первого ряда скважин к высоте уступа (0,55 - 0,70);

і] — отношение расстояния между рядами сква­ жин к линии наименьшего сопротивления (0,75-0,85).

Распространенная высота уступов на карьерах при применении механических лопат составляет 10—15, реже 30 м; драглайнов 10—25, реже 40 м; многоковшовых экскаваторов верхнего черпания 10—20, реже 30 м; нижнего черпания 10—30, реже 40 м.

Различают, минимальную и нормальную ширину рабочей пло­ щадки. М и н и м а л ь н а я ш и р и н а р а б о ч е й п л о щ а д к и должна обеспечить безопасную работу горного оборудования, опре­ деляется в основном размерами принятых экскаваторов, видом карь­

Ширина транспортной полосы при одноколейном рельсовом пути составляет 3 м; при двухколейном 7,5—15 м, в зависимости от ши­ рины междупутья. При использовании электровозной откатки транс­ портная полоса должна включать полосу для установки контактной сети. При автомобильном транспорте ширина транспортной полосы определяется количеством и шириной полос движения, обычно она равна 3—8 м.

Ширина развала х в большинстве случаев определяется опытным путем; она зависит от высоты уступа, физико-механических свойствпород, параметров буровзрывных работ и других факторов. При вы­ соте 10—15. м величина развала обычно составляет 20—25 м.

Минимальная ширина рабочих площадок составляет в скальных породах 40—50 м.

Ширина рабочих площадок на добычных уступах должна быть в среднем нормальной, а на всех уступах не меньше минимальной. Средняя ширина нормальной рабочей площадки добычного уступа

Нормальная ширина рабочих площадок скальных уступов при железнодорожном транспорте 60—80 м.

б8

Рис. ISO. Схемы перемещения фронта работ.

При разработке мягких пород многоковшовыми экскаваторами ширина рабочей площадки может быть 100 м и более.

Д л и н а б л о к а определяется главным образом интенсив­ ностью разработки, высотой уступа и возможностью бесперебойного обеспечения забоев транспортом.

При максимальной интенсивности разработки необходимо стре­ миться уменьшать длину блока (с целью ввода в работу большего количества экскаваторов). Однако уменьшение длины блока ограни­ чивается возможностью бесперебойного обеспечения забоев транспор­

При малой высоте уступов нецелесообразно уменьшать длину блока. В этом случае увеличивается количество передвижек экскава­ тора и объем путевых или дорожных работ.

Блоки составляют фронт работ в карьере. Длина вскрышного фронта карьера представляет суммарную длину блоков вскрышных уступов, длина добычного фронта — суммарную длину блоков добыч­ ных уступов.

Фронт вскрышных и. добычных работ карьера в процессе разра­ ботки непрерывно перемещается к его предельным контурам.

(я) происходит при отработке уступов заходки постоянной ширины; веерное перемещение (б) — при отработке уступов заходками непо­ стоянной ширины (при работе одного экскаватора) или заходками постоянной ширины, но при различной длине экскаваторных блоков (при работе нескольких экскаваторов). Смешанное подвигание фронта

со скальными породами и применению железнодорожного транспорта, более высокие — карьерам с мягкими породами и транспортирова­ нию ленточными конвейерами или автомобилями.

§ 3. Бестранспортные' системы разработки

При бестранспортных системах разработки породы экскавируют, переваливают в выработанное пространство и размещают на внутрен­ нем отвале вскрышными экскаваторами без применения транспорт­ ных средств. Бестранспортные системы применяют обычно при раз­ работке горизонтальных или слабонаклонных (под углом 5—10) пластов.

Бестранспортные системы просты в организационном отношении, •отличаются низкой стоимостью работ, высокой производительностью труда.

П р о с т а я б е с т р а н с п о р т н а я с и с т е м а разработки включает несколько схем экскавации. При использовании механиче­ ской лопаты экскаватор устанавливают на кровле пласта полезного ископаемого и разрабатывают всю толщу покрывающих пород одним уступом (рис. 182). Вслед за подвиганием породного уступа добы­ вают полезное ископаемое.

Расчет данной схемы заключается в выборе рабочих размеров вскрышных экскаваторов в зависимости от мощности покрывающих пород. При этом пользуются зависимостями, которые устанавливают из условия равенства объемов выхода породы из вскрышной заходки Vx и навала породы в отвале V2.

Выход породы с единицы длины фронта работ

Допустимую мощность вскрыши определяют в зависимости от радиуса разгрузки экскаватора, мощности пласта полезного ископа­ емого и ширины заходки.

При использовании драглайна для непосредственной перевалки пустых пород в выработанное пространство его можно располагать на кровле вскрышного уступа или на промежуточном горизонте (рис. 183).

В развернутом виде формулы для определения допустимой высоты

где Ъ — расстояние от оси вскрышного драглайна до верхней бровки

размеры вскрышных экскаваторов недостаточны для окончательного размещения пород в выработанном пространстве, на внутреннем от­ вале устанавливают вспомогательный драглайн. Экскаватор при пере­ валке породы освобождает добычной уступ от навала породы и подго­ тавливает в выработанном пространстве место для размещения по­ роды из очередной заходки.

Коэффициент переэкскавацйи представляет собой отношение объема переэкскавируемых пород к общему объему пустых пород, складируемых во внутренних отвалах.

Объем переэкскавации породы с единицы длины отвальной за­ ходки

где h — мощность пласта полезного ископаемого, м.

Схему с кратной перевалкой породы в отвал применяют в тех же условиях, что и с непосредственной перевалкой, но при большей мощ­ ности покрывающих пород и пласта полезного ископаемого. Пласт ископаемого разрабатываютобычно одним уступом механической лопатой. Карьерное поле вскрывают преимущественно комбинирован­ ным способом: бестраншейным — породные уступы и траншейным — добычные.

Основные достоинства систем с экскаваторной перевалкой породы в отвал: низкая стоимость вскрышных работ, обусловленная отсут­ ствием затрат на их транспортирование; высокая производительность оборудования; простая организация работ. Недостатки: жесткая вза­ имосвязь между вскрышными и добычными работами; невозможность создания больших запасов полезного ископаемого, готовых к выемке; ограниченная область применения.

§ 4. Транспортно-отвальные системы разработки

При транспортно-отвальных системах разработки для перемеще­ ния мягкой вскрыши из экскаваторных забоев во внутренние отвалы применяют специальные отвалообразователи. К ним относят консоль­

с о л ь н ы х о т в а л о о б р а з о в а т е л е й целесообразны при разработке горизонтальных, или слабонаклонных пластов полезных ископаемых (бурых углей, огнеупорных глин, фосфоритов, желе­ зистых и марганцевых руд и др.). Их применяют в случаях, когда размеры экскаваторов недостаточны для непосредственной перевалки вскрыши во внутренние отвалы. Вскрышной экскаватор грузит пус­ тую породу в бункер отвалообразователя, откуда она поступает на ленту конвейера и сбрасывается в выработанное пространство. По мере отработки забоя отвалообразователь перемещается вслед за вскрышным экскаватором. Вскрытую часть полезного ископаемого зачищают, а затем извлекают добычным экскаватором.

Практика показывает, что наибольшая эффективность системы достигается при использовании отвалообразователей на шагающем и шагающе-рельсовом ходу, работающих в сочетании с роторными экскаваторами (табл. 37).