kuzmich_o_k_vidkriti_girnichi_roboti

— породних уступів і траншейне — видобувних (випадки, коли розкривні породи переміщаються у внутрішні відвали безпосередньо екскаваторами, стрічковими відвалоутворювачами чи транспортно-відвальними мостами); траншейне — породних уступів і безтраншейне — видобувних (випадки, коли корисна копалина, частіше вугілля, транспортується стрічковими конвеєрами без проведення траншей); породних уступів — траншеями, а видобувних — підземними виробками й ін.

7.8. Трасування виїзних траншей

Трасою капітальних траншей називають їх поздовжню ось. В залежності від положення траси відносно кінцевого контуру кар’єру розрізняють траси зовнішні, внутрішні й змішані. В останньому випадку верхні уступи кар’єру розкрити транше-

ями зовнішнього закладення, а нижні – траншеями внутрішнього закладення.

За терміном служби розрізняють траси стаціонарні (траси траншей зовнішнього закладення та траншей внутрішнього закладення, що розміщені на неробочому борті кар’єрів) та тимчасові (траси ковзних спусків).

Основними параметрами траси є її підйом, глибина закладення (різність висотних відміток початку та кінця траси), мінімальний радіус криволінійних ділянок, теоретична та дійсна довжина траси, кількість та конструкція пунктів примикання похилих дільниць до горизонтальних.

Просторове положення траси характеризується її поздовжнім профілем (проекція осі капітальних траншей на вертикальну поверхню) та планом шляху (проекція осі капітальних траншей на горизонтальну поверхню). Поздовжній профіль траси включає горизонтальні та похилі ділянки, а також ділянки сполучень між ними. Важливим елементом поздовжнього профілю траси є конструкція пункту примикання похилих ділянок до робочих горизонтів.

Відмінність можливих варіантів примикання визначається умовами зрушення транспортних засобів при їх змушеній зупинці.

У відповідності до цього розрізняють примикання на керівному підйомі, зм’якшеному підйомі, горизонтальних майданчиках (рис.7.13).

Рис. 7.13. Схема примикання капітальних траншей до робочих горизонтів на керівному підйомі (1), зм’якшеному (2), горизонтальній площадці (3)

У випадку примикання на керівному підйомі зупинка транспортних засобів виконується безпосередньо на ділянці з керівним підйомом. В силу цього питома сила опору руху в момент зрушення значно перевищує аналогічну силу при рівномірному русі на керівному підйомі. При такому поздовжньому профілі траси

70

Драглайни малих і середніх моделей можуть застосовуватися для навантаження породи в транспортні засоби, але при цьому їхня продуктивність нижче, ніж при перевалці у відвал, через утрату часу на установку ковша для розвантаження. При використанні драглайнів з конвеєрним чи гідравлічним транспортом у робочу схему включаються відвалоутворювач чи змішувальна установка з бункерами.

Грейферні екскаватори (рис.3.8) не одержали поширення на відкритих гірничих розробках, тому що виконавчий орган (грейферний ківш) може зачерпувати тільки сипучі породи, що досить рідко зустрічаються в кар'єрах і більш успішно розробляються іншими типами екскаваторів.

Баштові екс- Рис. 3.8. Грейферний екскаватор каватори (рис. 3.9)

складаються з головної і хвостової веж. Між ними перекинений несучий канат, по якому за допомогою тягового каната й каретки переміщується ківш.

Рис.3.9. Баштовий екскаватор: 1 – противага балансиру; 2 – підйомний канат; 3 – балансир; 4 – противага канату.

Продуктивність екскаваторів і інших землерийних машин виміряється обсягом гірських порід у масиві, що виймається в одиницю часу (годину, зміну, добу, місяць і рік). Розрізняють теоретичну, технічну й експлуатаційну продуктивність.

Теоретична продуктивність машин визначається з урахуванням повного використання їхніх конструктивних можливостей і підраховується за формулою

де tц – розрахункова тривалість циклу в конкретних умовах, с; kн – коефіцієнт наповнення ковша;

31

kр – коефіцієнт розпушення порід. Експлуатаційна продуктивність

де Т – тривалість зміни, г;

kв – коефіцієнт використання екскаватора у часі, kв = 0,75…0,90.

3.4.Виїмка й навантаження гірських порід багаточерпаковими екскаваторами

Багаточерпакові екскаватори для виїмки й навантаження порід на відкритих гірських розробках застосовуються рідше, ніж одноковшеві, тому що вони менш універсальні й можуть розробляти тільки легко екскавируємі породи.

Робочим органом ланцюгових екскаваторів є рама й ланцюг з черпаками. Кут нахилу рами змінюється за допомогою канатної підвіски. Ріжуче зусилля створюється за рахунок притиснення черпаків до вибою чи рамою під дією власної ваги й переміщення їх по вибої.

Ланцюгові багаточерпакові екскаватори (рис.3.10) бувають тільки нижнього, тільки верхнього чи нижнього й верхнього черпання послідовно (поворотні), а також комбіновані з двома незалежними черпаковими рамами для одночасного верхнього й нижнього черпання з нижнім навантаженням. Екскаватори відрізняються між собою деякими особливостями:

конструкцією виконавчого органа — із твердою простою, шарнірною й телескопічною рамою, а також з вільно провисаючим ланцюгом;

способом екскавації — подовжнього й поперечного черпання;

ходовим устаткуванням — на рейковому, гусеничному й пневмоколісному ході;

видом привода — електричним, дизельелектричним і дизельної;

поворотністю — неповоротні, неповно - й повноповоротні;

Рис.3.10. Багаточерпакові екскаватори: а – з жорсткою простою рамою; б – з

вільно провисаючим ланцюгом; в – з одношарнирною рамою; г – з багатошарнирною рамою

32

Безтраншейне розкриття розкривних уступів має місце при застосуванні транспортно-відвальних мостів і консольних відвалоутворювачів, а видобувних уступів — при перевалці корисної копалини на нижню площадку нижнього розкривного уступу та подальшим навантаженням його в транспортні засоби.

7.6. Розкриття підземними виробками

При розкритті підземними виробками (рис.7.12) транспортний зв'язок робочих горизонтів кар'єру з поверхнею здійснюється за допомогою стволів, тунелів, штолень чи рудоспусків.

Рис.7.12. Розкриття підземними виробками: а –вертикальним стволом; б – похилим стволом; в – рудоспусками та штольнею

При розкритті глибоких горизонтів кар'єрних полів стволами одночасно вирішується питання дренування й осушення гірських порід, при цьому на більшості глибоких кар'єрів дренажні виробки одночасно використовуються для визначення контуру покладу, якості й сортності корисної копалини. Розкриття штольнями і тунелями доцільно в умовах гористої місцевості, коли родовище чи частина його розташовані вище відміток основних наземних транспортних комунікацій.

Розкриття нагорних родовищ рудоспусками застосовується при розробці родовищ, що залягають у горах з ускладненою топографією місцевості (високі гори, велика крутість схилів), коли корисна копалина транспортується зверху вниз під дією гравітаційних сил. Для цього застосовують рудоспуски, що представляють собою вертикальну чи близьку до вертикалі підземну гірничу виробку, що має вихід у робочу зону нагорного кар'єру й призначену для спуска руди з кар'єру на горизонт відкотної штольні. Транспортування руди під дією сил гравітації за останнім часом одержує широке поширення при розробці більшості високогірних родовищ.

7.7. Комбіновані способи розкриття

Комбіноване розкриття є поєднання двох чи декількох способів розкриття й дозволяє в найбільшій мірі врахувати конкретні геологічні й гірничотехнічні умови залягання й розробки родовищ.

Варіанти комбінованого розкриття дуже різноманітні. Найбільш поширені наступні комбінації розкриття: верхніх уступів — зовнішніми траншеями, а нижніх — внутрішніми спіральними, пітливими чи тупиковими з'їздами; верхніх горизонтів — траншеєю зі спіральною трасою, а нижніх — тупиковими з'їздами; безтраншейне —

69

Рис. 7.11. Розкриття крутими траншеями

Переваги розкриття крутими траншеями — можливість підйому гірської маси зі значної глибини по найкоротшому шляху; мінімальний обсяг робіт при проходці траншей; можливість розташування траншей по найбільш стійких породах.

Недоліки — необхідність перетинання транспортних комунікацій на верхніх горизонтах, а при скіповому підйомі — розрив вантажопотоку, що вимагає перевантаження в кар'єрі й на поверхні. Незважаючи на це, розкриття крутими траншеями є одним з основних напрямків технічного прогресу в області відкритої розробки родовищ на великих глибинах.

Конвеєрні підйомні установки призначені для підйому дробленого матеріалу по траншеях з кутом нахилу 16— 180, тому перед завантаженням стрічкових конвеєрів крупнокусковаті скельні породи і руди необхідно дробити. У цьому випадку дробильна установка монтується в кар'єрі на робочому чи на концентраційному горизонті.

Розкриття крутими траншеями обладнаними автомобільними підйомниками, дозволяє транспортувати гірську масу з кар'єру по найкоротшому шляху до приймального пункту на поверхні без перевантажувальних робіт. Автосамоскиди піднімають за допомогою підйомної машини, що установлена на поверхні, і каната, що обладнаний причіпним чи штовхаючим пристроєм. Основна перевага цього способу розкриття — застосування тих самих засобів транспорту усередині кар'єру й на поверхні.

Автомобільні підйомники доцільно застосовувати при розробці родовищ з обмеженими розмірами в плані, але маючи значну глибину. Найбільш ефективна глибина підйому 100…200 м. Продуктивність підйомника при потужних автосамоскидах досягає 1—3 млн. т на рік.

Діючі скіпові підйомники мають вантажопідйомність 30…40т, продуктивність 5—10 млн. т у рік. Ведуться роботи по розробці багатоканатних підйомників вантажопідйомністю 75—120 і 200 т, продуктивність яких при підйомі з глибини 300— 400 м складе 12—20 млн. т на рік.

7.5. Безтраншейне розкриття кар'єрних полів

При безтраншейному розкритті передбачається здійснення транспортного зв'язку робочих горизонтів кар'єру з поверхнею без проведення на ці горизонти виробок, наприклад, розробка родовищ за допомогою кабельних кранів.

Застосовується безтраншейне розкриття також при розробці глибоких покладів без розносу лежачого боку, а на лежачому борті влаштовують конвеєрні чи похилі підйомники, обладнані великовантажними скіпами.

68

способом розвантаження — портальний і бічний.

Ланцюгові багаточерпакові екскаватори з шарнірною рамою й планувальними ланками, довжина яких змінюється від 2 до 6 м, використовуються для збирання гребенів і планування площадок. Планувальні ланки можуть установлюватися чи горизонтально по осі черпакової рами для її подовження. В екскаваторах нижнього черпання планувальна ланка розташовується наприкінці черпакової рами, а верхнього— на початку.

Екскаватори з твердою простою рамою застосовуються при валовій виїмці, із шарнірною — при роздільній, з вільно провисаючим ланцюгом — при розробці м'яких порід з включенням валунів.

Ланцюговими екскаваторами породи в уступі виймаються рівнобіжними західками, ширина яких залежить головним чином від типу вибою — подовжнього чи торцевого. Подовжній вибій застосовується при роботі ланцюгових екскаваторів на рейковому ході. Порода виймається одиночними (рис. 3.10, а) чи багаторядними (3.10, б) рівнобіжними стружками, а також трикутними стружками по віялу екскаватором з шарнірною рамою (рис. 3.10, б) і з твердою простою рамою (рис. 3.10, г).

Торцевий вибій характерний для ланцюгових поворотних екскаваторів на гусеничному ходу з верхньою й нижньою планувальними ланками. Порода виймається багаторядними серповидними стружками з однієї точки стояння екскаватора

(рис. 3.10, д, е).

Найбільш прогресивні багаточерпакові екскаватори — роторні (рис. 3.11). Вони бувають верхнього черпання (при глибині нижнього черпання не більше 0,5 діаметра ротора), верхнього й нижнього черпання з нижнім навантаженням.

Роторні екскаватори мають робочий орган у вигляді ротора колісного типу діаметром від 2,5 до 18 м з черпаками ємністю від 40 до 4000 м3 і

окружною швидкістю обертання ротора від 1 до 5 м/с.

Ротори за конструкцією розвантажувальної частини поділяються на камерні, безкамерні й напівкамерні. Тепер випускають переважно екскаватори з безкамерними роторами, тому що в них більший сектор розвантаження й вище швидкість обертання ротора, що забезпечує високу продуктивність за інших рівних умов. За технологічними ознаками ці екскаватори відрізняються між собою:

продуктивністю (по розпушеній породі) — малою (до 630 м3/г), серед-

ньою (630—2500 м3/г), високою (2500—5000 м3/г) і надпотужньою (більше 5000 м3/г);

питомим зусиллям копання (на 1 см довжини ріжучої крайки черпака чи на 1 см2 площі поперечного перерізу стружки) з нормальним зусиллям різання (4,5…7 кгс/см2 чи 50…90 кгс/см), з підвищеним зусиллям різання (8,5…14 кгс/см2 чи

120…210 кгс/см);

способом подачі ротора на вибій — з висувними й не висувними стрілами (за рахунок висування стріли й переміщення екскаватора);

типом ходового устаткування — на гусеничному, крокуючо-рейковому, рейково-гусеничному й рейковому ході;

33

типом розвантажувального пристрою — з розвантажувальною консоллю й зі сполучним мостом.

Розкривні роторні екскаватори продуктивністю 1000 м3/г і вище випускаються з комплектами конвеєрів і відвалоутворювачами й називаються комплексами гірничотранспортного устаткування безперервної дії. Гірська порода екскавирується ротором, при обертанні якого черпаки рухаються по окружності, наповняючи породою при зіткненні з вибоєм і розвантажуючи у верхньому положенні. Ротор може переміщатися у вертикальній площині поступально до вибою за допомогою ходового механізму чи механізму висування стріли, а також може обертатися навколо своєї осі й осі екскаватора.

Роторні екскаватори застосовуються на розкривних і видобувних роботах з коефіцієнтом міцності порід за шкалою проф. М. М. Протодьяконова не більше 3, а також для роздільної виїмки складних покладів. Основними для роботи роторних екскаваторів є схеми з наступним розташуванням вибою екскаватора:

з торця уступу — торцевий вибій верхнього черпання;

з укосу уступу з поворотом стріли ротора — фронтальний вибій;

з торця уступу — торцевий вибій верхнього й нижнього черпання.

Найбільше широко застосовується торцевий вибій, при якому екскаватор стоїть на місті, а стріла повертається щодо його осі на 90…1350. При такій схемі скорочуються обсяги робіт з пересування рейкової колії та втрати електроенергії на переміщення екскаватора.

3.5. Виїмка гірських порід землерійно-транспортними й іншими машинами

Скрепери й бульдозери виконують пошарову виїмку гірських порід у вибої, переміщення й розвантаження їх у відвал чи через спеціальний бункер вантажать на транспортні засоби.

Колісний скрепер (рис. 3.12) складається з ходового механізму зі зчіпним пристроєм, ковша й механізму управління. Ківш скрепера за допомогою механізму управління може переміщатися у вертика-

Рис.3.12. Колісний скрепер льній площині. При русі скрепера опущений ківш врізається

в ґрунт і наповняється. Товщина стружки, що зрізується, регулюється опусканням чи підняттям ріжучої

частини ковша. Після наповнення він піднімається в транспортне положення і скрепер переміщається до місця розвантаження.

Колісні скрепери за ємністю ковша бувають:

малої ємності — до 3 м8 (працюють з тракторами потужністю 35—50 к. с.); середньої ємності — від 3 до 6 м3 (трактори потужністю 40—80 к. с.); великої ємності

—від 6 до 45 м3 (трактори потужністю 80—500 к. с.);

за кількостю осей: одноосьові (у якості передньої опори використовується тягач); двоосьові;

за конструкцією ковша й способу розвантаження: цільносовкові — розвантажуються перекиданням вперед чи назад; совкові, у яких при розвантаженні піднімається передня заслінка, а днище з задньою стінкою відкидаються;

34

Спіральна траса примикає до робочих горизонтів звичайно на горизонтальних площадках, від яких починаються підготовчі, розкривні й видобувні роботи.

Перевагами способу розкриття спіральними з'їздами є безперервність руху транспортних засобів по капітальних траншеях без маневрів на площадках, за рахунок чого підвищується пропускна здатність траншей і продуктивність транспорту. Недоліки — необхідність виїмки основного обсягу розкривних порід у перший період роботи кар'єру, що різко збільшує термін і вартість будівництва; обмеженість області застосування — потрібна достатня развіданість родовища (без цього не можна установити контур кар'єру, по якому повинні закладатися траншеї зі спіральною трасою), стійкі борти кар'єру й розкриття великих родовищ з великою глибиною залягання.

При розкритті пітливими з'їздами (рис.7.10) капітальні траншеї розташовуються звичайно на лежачому боці кар'єру й складаються з відрізків, розташованих у взаємозворотних напрямках і з'єднаних між собою пітлями.

Рис. 7.10. Розкриття пітливими з’їздами

Переваги цього способу розкриття — можливість розміщення з'їздів у лежачому неробочому борті кар'єру; відсутність змін у напрямку, що сприяє підвищенню продуктивності й безпеки транспорту.

Недолік — необхідність виїмки додаткового обсягу розкриву для улаштування площадок.

7.4. Розкриття крутими траншеями

Розкриття внутрішніми крутими траншеями полягає у встановленні вантажотранспортного зв'язку між робочими горизонтами й поверхнею по крутих траншеях, у яких розміщаються похилі підйомники — канатні (скіпові й клітьові), канатноавтомобільні чи конвеєрні. Максимальні кути нахилу траси цих траншей відповідно рівні 45—600, 250 і 180. На рис. 7.11 показані варіанти розкриття крутими траншеями без розносу й з розносом борта кар'єру.

67

відпрацьовується, розсікається похилим діагональним з'їздом на дві частини й відпрацьовується двома уступами (рис.7.8, уступи 1— 2 і 3—4) перемінної висоти.

Переваги ковзних з'їздів

— можливість розвитку робіт у кар'єрі від центра до флангів, що забезпечує менший термін будівництва кар'єру, швидке введення в експлуатацію окремих горизонтів, відносно рівномірний розподіл обсягів робіт за роки експлуатації, можливість застосування з'їздів при будьяких умовах залягання родовищ. Недоліки періодичне переміщення колій на з'їздах,

що утруднює нормальну роботу кар'єру; подорожчання вартості виїмки гірської маси в тій частині уступу, що розсікається похилим з'їздом. Ці недоліки особливо відчутні при використанні залізничного транспорту. Тому при ковзних з'їздах частіше застосовують автотранспорт.

При розкритті спіральними з'їздами (рис.7.9) траса внутрішніх капітальних траншей розташовується на бортах кар'єру у вигляді просторової спіралі, що обгинає контур покладу.

Рис.7.9. Розкриття спіральними з’їздами

66

з телескопічним ковшем, у яких задня стінка при завантаженні знаходиться в крайньому задньому положенні, а при розвантаженні переміщається вперед і виштовхує породу з ковша через передню крайку;

за конструкцією механізму управління: тросові чи канатно-блокові; гідра-

влічні;

за зв'язком скрепера з тягачем: причіпні; напівпричіпні; самохідні.

Одноковшеві навантажувачі

(рис. 3.13) використовуються для виймально-навантажувальних, а в деяких випадках і транспортних (на невеликі відстані) робіт. У нашій країні випускаються навантажувачі вантажопідйомністю 2; 3,2 і 5 т, і передбачається випуск навантажувачів на 10, 15, 25 і 40 т. Для навантажувачів характерні мала металоємність, можливість навантажувати породу в автомобілі з малими динамічними навантаженнями, мобільність, здатність переміщатися у вибої й в кар'єрі з великою швидкістю, ви-

сока продуктивність в уступах Рис. 3.13. Одноковшевий навантажувач малої висоти (1—2 м).

3.6. Організація виймально-навантажувальних робіт

Організація виймально-навантажувальних робіт у кар'єрі розв’язується в просторі й в часі в масштабі блоку, уступу, кар'єру й в ув'язуванні з іншими виробничими процесами. При виїмці порід в уступі чи навантаженні гірської маси з розвалу екскаватор переміщається уздовж укосу уступу зі швидкістю

де Qе.зм — змінна продуктивність екскаватора, м3/зміну;

h — висота уступу, м; А — ширина західки, м.

Так як екскаватор є ведучою машиною в структурі комплексної механізації, то продуктивність і кількість бурових станків визначаються з умов забезпечення безперебійної роботи екскаватора в блоці.

Для досягнення необхідного посування фронту робіт з урахуванням розвитку гірничих робіт на уступі й збільшення навантаження на уступ його поділяють на блоки, кожен з яких відпрацьовується окремим екскаватором.

35

4. ПЕРЕМІЩЕННЯ КАР’ЄРНИХ ВАНТАЖІВ

4.1. Загальні відомості

Кар’єрний транспорт призначений для переміщення гірської маси (розкриття та корисної копалини) від вибою до пунктів розвантаження. Він є зв’язуючою ланкою у загальному технологічному процесі. Трудомісткість процесу транспортування вельми велика, а витрати на транспортування та допоміжні роботи, що пов’язані з ними, складають 45…50%, а в окремих випадках 65…70% загальних витрат на видобуток. Специфіка гірничих робіт обумовлюється наступними особливостями роботи кар’єрного транспорту:

значний обсяг та зосереджена (однобічна) направленість переміщення кар’єрних вантажів при відносно невеликій відстані транспортування;

періодичне посування транспортних комунікацій у зв’язку з постійною зміною положення пунктів навантаження та розвантаження гірської маси;

рух у вантажному напрямку здійснюється, як правило, з подоланням значних підйомів;

підвищена міцність та потужність двигунів транспортних машин, що викликано великою густиною, підвищеною міцністю, абразивністю, неоднорідною кусковатістю гірської маси.

Інтенсивність роботи кар’єрного транспорту характеризується вантажообігом кар’єру, який визначається кількістю вантажу (в кубічних метрах чи тонах), що переміщується в одиницю часу (година, зміна та ін.). Вантажообіг залежить від масштабу гірничих робіт, продуктивності виймально-навантажувальних машин. Основний обсяг у вантажообігу звичайно складає розкрив.

Вантажообіг (чи його частина), що характеризується стійким в часі напрямком переміщення, називається вантажопотоком. Вантажопотік є зосередженим, коли весь вантаж переміщується з кар’єру на поверхню в одному напрямку по одних транспортних комунікаціях та навпаки – розсередженим.

Розрізнюють наступні види кар’єрного транспорту:

перервний циклічної дії – залізничний з локомотивною тягою та кінцевим канатом, автомобільний, тракторний, кабельні крани, скіпові підйомники;

безперервний поточної дії – конвеєрний, гідравлічний, підвісні канатні дороги, залізничний з безкінцевим канатом;

комбінований – різні комбінації перервного та безперервного видів транс-

порту.

Вибір виду кар’єрного транспорту визначається сумарним впливом різних факторів: гірничо-геологічних умов родовища, вантажообігом, характером матеріалу, що переміщується, відстанню переміщення вантажів, кліматичними умовами, глибиною кар’єрів, терміном служби тощо.

За обсягом перевезення гірської маси на сучасних кар’єрах ведуча роль належить залізничному, автомобільному та конвеєрному транспорту.

4.2. Залізничний транспорт

Раціональна область використання:

на кар’єрах з великим річним вантажообігом (15 млн. т та більше);

при значній відстані транспортування (4 км та більше);

36

порід, розроблювальних значною кількістю (4…6) уступів. У цьому випадку одна група траншей звичайно призначається для розкривних уступів, друга — для видобувних, тобто розкривний і видобувний вантажопотоки розосереджені. Цьому способу характерні переваги розкриття окремими траншеями.

Розкриття родовищ загальними внутрішніми траншеями застосовують у глибоких кар'єрах, що розробляє родовища похилого й крутого падіння, а також залягають вище пануючої відмітки земної поверхні. Форма трас загальних внутрішніх траншей може бути простою й складною. Проста траса — прямолінійна чи криволінійна — можлива при розробці родовищ, що мають значні розміри за простягом при відносно невеликій глибині. Складна траса буває тупиковою, спіральною й пітливою.

Спосіб розкриття тупиковими внутрішніми траншеями (рис.7.7) най-

більш розповсюджений при розробці похилих і крутих родовищ правильної і неправильної форми з великою глибиною залягання.

При цьому нахилі з'їзди (траншеї), що розкривають окремі горизонти, розташовуються на одному з бортів кар'єру у взаємно зворотних напрямках. Кожен з'їзд закінчується горизонтальною тупиковою площадкою, що служить для зміни напрямку руху потягів і примикання колій робочих горизонтів. Найчастіше тупикові з'їзди розташовуються на лежачому боці родовища.

Рис.7.7. Розкриття внутрішньою загальною траншеєю з тупиковою трасою

Це дозволяє швидше почати видобуток корисної копалини на розкривному горизонті оскільки відстань від граничного положення борта до лежачого боку менше, ніж до висячого.

Якщо кут падіння рудного тіла дорівнює чи близький куту погашення борта кар'єру, то тупикові з'їзди розташовують на лежачому борті стаціонарно. Якщо ці кути різко відрізняються між собою чи тупиковими з'їздами розташовані з боку висячого борта кар'єру, то такі з'їзди найчастіше є ковзними, при розкритті якими уступ,

65

при глибині кар’єру до 150…250 м.

Переваги:

відрізняється надійністю роботи за будь-яких умов;

невеликим опором руху;

довгочасним терміном служби локомотивів та вагонів.

Недоліки:

незначні підйоми, що долаються поїздом;

великі радіуси закруглень;

великі капітальні витрати та витрати праці на утримання та ремонт рейкових колій;

великі обсяги гірничо-будівельних робіт;

довготермінові строки будівництва кар’єрів.

4.2.1. Характеристика колії та рухомого состава

Рейкова колія, як правило, стандартної ширини – 1524 мм. Кар’єрні колії бувають постійні (стаціонарні) та тимчасові.

Мінімальний радіус кривих визначається типом рухомого состава та шириною колії. Для стаціонарних кар’єрних колій нормальних радіус кривих дорівнює 200 м; для тимчасових колій – 110 …120 м.

Швидкість руху составів обмежується профілем та станом колії. На тимчасових коліях завантажені состави рухаються із швидкістю 15…20 , а порожні – до 30 км/г.

Підйом i колії визначається тангенсом кута α підйому та виражається десятиною дроби (в тисячних долях одиниці) чи в промілях (0,001=10/00).

Залізнична колія складається з нижньої та верхньої будови. Нижня будова – земляне полотно; верхня – баласт, шпали, рейки, рейкові скріплення. Баласт потрібен для рівномірного розподілення тиску та

Витрати баласту складають 600…1200 м3/км.

Шпали служать для кріплення рейки до них та передачі тиску від рухомого состава на баласт. Використовуються дерев’яні, залізобетонні та металічні шпали. Більш розповсюджені дерев’яні (соснові) шпали. Стандартна довжина шпали 270 см. Витрати шпал на 1 км колії в залежності від навантаження на вісь та інтенсивності руху составів знаходиться в межах 1440…2000.

Рейки служать для направлення коліс рухомого состава та передачі тиску на шпали. Використовуються на кар’єрах наступні типи рейки Р-38, Р-43, Р-50, Р-65 (із масою 1 м рейки відповідно:38,416; 43,567; 50,51; 64,91 кг). Стандартна довжина рейки 12,5 чи 25 м.

37

Тип рейки вибирається в залежності:

від навантаження на вісь рухомого состава;

призначення колії;

інтенсивності руху.

Рейки Р-38 використовуються при малій інтенсивності руху та навантаженні на вісь до 18,5 т; Р-43 – при навантаженні на вісь до 25 т, при навантаженні на вісь більше 28 т доцільно використовувати Р-65.

Рухомий состав залізничного транспорту складається з локомотивів та вагонів. Локомотиви – електровози, тепловози та тягові агрегати – характеризуються зчіпною вагою (вагою, що приходиться на ведучі осі).

Найбільш розповсюдження на кар’єрах є електровози. Вони мають пере-

ваги:

відносно високий к. к. д. (дорівнює 14…16%);

висока швидкість руху на керівному підйомі;

здатність подолання підйомів до 400/00;

постійна готовність до роботи;

просте обслуговування;

надійна робота в суворих кліматичних умовах.

Недоліки:

залежність від джерела енергії;

значні первинні капітальні витрати на будівництво контактної мережі та тягової підстанції.

Тепловози – локомотиви з двигунами внутрішнього згоряння. Вони мають

переваги:

високий к. к. д. (дорівнює 24…26%);

незалежність від джерел енергії;

не потребують спорудження підстанцій;

Недоліки:

суттєве зниження швидкості на підйомах;складність виконання ремонтів.

Тягові агрегати представляють поєднання електровоза управління, секції автономного живлення (дизельна секція) та декількох обмоторених думпкарів. Наявність обмоторених думпкарів у составі тягового агрегату значно підвищує зчіпну вагу, отже й корисну вагу состава (у 2…2,5 рази у порівнянні з електровозами) чи

керівний підйом (до 600/00).

Локомотиви характеризуються: зчіпною вагою, силою тяги, потужністю, тиском на вісь та проходимістю по кривих.

Зчіпною вагою Рзч локомотива називається частина його розрахункової

де n – загальна кількість осів локомотива; n′- кількість рухомих осів локо-

мотива.

У електровозів та тепловозів усі осі рухомі (осі, на які передається оберта-

льний момент від двигуна), тобто Рзч=Рр. Зчіпна вага локомотива є важливішою характеристикою, так як вона викликає силу зчеплення між рухомими колесами та

38

Число траншей і їхнє розташування визначають з таким розрахунком, щоб скоротити відстань транспортування, розосередити вантажопотоки й забезпечити найменший обсяг робіт з будівництва траншей.

Способи розкриття зовнішніми траншеями завдяки своїй простоті й надійності одержали широке поширення в практиці відкритих гірничих робіт. Дуже важливим моментом розкриття зовнішніми траншеями є стаціонарність їхнього положення; вони звичайно служать протягом усього терміну експлуатації кар'єру, що створює сприятливі умови для роботи кар'єрного транспорту.

При розкритті окремими зовнішніми траншеями (рис. 7.1) забезпечується доступ до кожного уступу, створюються сприятливі умови для організації гірничих робіт за рахунок закріплення за кожним уступом транспорту, розосередження вантажопотоків і незалежних виходів на поверхню. Однак при числі уступів понад 4 … 6 цей спосіб занадто складний і відрізняється великим обсягом гірничокапітальних робіт.

Перевагами цього способу розкриття — гарна забезпеченість вибоїв порожняком, скорочення відстаней транспортування порожняка, зменшені обсяги в'їзних траншів через більший ухил. Зовнішні парні траншеї також можуть бути окремими, груповими й загальними.

На потужних пластах корисної копалини й покриваючих розкривних порід (вугільні родовища) застосовують розкриття груповими зовнішніми траншеями (рис.7.2). Вантажопотоки породи й корисної копалини в цьому випадку розосереджені й мають незалежний вихід на денну поверхню, що дозволяє використовувати різні види транспорту на розкриві й видобутку.

Загальні зовнішні траншеї (рис.7.3) застосовують для розкриття положистих і похилих родовищ, розроблювальних невеликим числом (два-три) уступів. Перевагою такого способу розкриття є менший обсяг загальної траншеї в порівнянні з обсягом групових зовнішніх траншів, при такому ж числі уступів.

Розкриття родовищ зовнішніми парними траншеями (рис.7.4) застосовують для організації потокового руху транспорту при великому вантажообігу кар'єру. Порожняк тут проходить по траншеях з ухилом, більше керівного, а навантажені состави виїжджають з кар'єру по траншеях з підйомом, що не перевищує керівний.

7.3. Розкриття внутрішніми траншеями

При розкритті родовища внутрішніми траншеями обсяг гірничо-капітальних робіт менше, ніж при розкритті зовнішніми, за рахунок того, що частина обсягу траншеї входить в обсяг розкривних робіт. Значення цього фактора зростає з глибиною кар'єру.

По способу розміщення капітальні траншеї бувають: стаціонарні — на кінцевому контурі кар'єру й тимчасові — на робочому борті, що у процесі розробки переміщаються в просторі й часі (так звані «ковзні з'їзди»). Стаціонарне розміщення внутрішніх траншей переважніше через постійне їхнє положення, а тимчасове створює незручності в роботі кар'єрного транспорту через безупинний перенос траншей і значної трудомісткості з їх перебудови.

При розкритті окремими внутрішніми траншеями (рис.7.5) так само, як і при розкритті окремими зовнішніми, створюється відокремлений доступ до кожного уступу. Переваги й недоліки першого способу розкриття такі ж, як і другого.

Розкриття родовищ груповими внутрішніми траншеями (рис.7.6) засто-

совують при великій потужності пластів корисної копалини й покриваючих розкривних

63

7.2. Розкриття зовнішніми траншеями

При розробці горизонтальних, пологих пластових і пластоподібних родовищ глибина кар'єрів порівняно невелика, а їхні розміри в плані значні. Для розкриття таких кар'єрів звичайно застосовують зовнішні траншеї.

рейками та забезпечує перетворення зусиль на ободі рухомих коліс в силу тяги, необхідну для руху состава.

Сила F тяги та потужність Nл локомотива знаходяться в прямій залежності між собою, тобто

де v – швидкість руху, км/г. Розрізняють види сили тяги:

індикаторну Fі, тобто силу тяги на ободі рухомих коліс, що створюється двигуном локомотива;

дотичну Fк , тобто силу тяги на ободі рухомих коліс локомотива, яка для електровозів та тепловозів дорівнює індикаторної силі тяги за винятком втрат при роботі без навантаження;

упряжну силу тяги Fу , тобто силу тяги, яка прикладена до зчіпного крюка

йдорівнює дотичній силі тяги за винятком сили, що необхідна для переміщення самого локомотива;

зчіпну Fзч , тобто силу тяги, яка визначається за формулою

Fзч =10 Рзч ϕ, кН,

де Рзч – зчіпна вага локомотива, тс;

ϕ= 0.18…0,34 – коефіцієнт зчеплення рухомих коліс із рейками.

Зчіпна сила тяги є зовнішня сила. Вона направлена в бік руху й створюєть-

ся двигунами локомотива при взаємодії з реакцією опору рухомих коліс. Зчіпна сила тяги обмежує можливу величину тяги локомотива, що має місце при невеликих швидкостях руху.

4.2.2. Вагони

Вагони для перевезення гірської маси на кар’єрах використовують декілька типів. Корисні копалини транспортують у вагонах типу “гондола” вантажопідйомністю 60…90 т, “Хопер” вантажопідйомністю 60 т, та в основному в думпкарах – ваго- нах-самоскидах.

4.2.3. Принцип розрахунку корисної маси состава

Під корисною масою состава вважається маса вантажу, що перевозиться одним составом за один рейс. Корисна маса состава визначається за умов його рівномірного руху на ділянці шляху з максимальним підйомом при максимальному використанні тягових можливостей локомотива. Ці умови характеризуються рів-

ністю сили F тяги та сил Fопор опору руху. Максимальна сила тяги локомотива обмежується його зчіпною вагою та коефіцієнтом зчеплення. З тягової характе-

ристики локомотива (рис.4.2) витикає, що дотична сила Fд тяги хоча й зростає зі

39

Швидкість vр..м руху локомотива, що від-

повідає умовам Fд =Fзч, називається розрахунко- во-мінімальною. При русі зі швидкістю, що менше розрахунково-мінімальною, дотична сила тяги не може реалізуватися й виникає буксування коліс.

Швидкість vр.м складає 18...25 та 10...15 км/г відповідно для електровозів та тепловозів.

Сили опору руху состава виникають тільки в процесі руху та протилежні йому за напрямком. В залежності від причин виникнення цих сил розрізняють основний та додатковий опір руху.

Основний опір руху виникає із-за наявності тертя в підшипниках, тертя кочення та ковзання між колесами та рейками та опір повітряного середовища.

Останнє приймається в розрахунок при швидкості руху більше 40 км/г. Додатковий опір руху від нахилу колії виникає тільки на ділянках колії, що має нахил, та направлений в протилежний бік напрямку руху, при переміщенні состава на підйом (враховується зі знаком “плюс”) та за рухом состава при русі состава під похил (враховується зі знаком ”мінус”). Додатковий опір руху від кривизни колії виникає при проходженні составом кривих ділянок унаслідок тертя гребенів коліс об рейки.

Практично всі сили опору руху поїзда пропорційні масі рухомого состава. Тому в розрахунках зручно користуватися опором руху, віднесеним до одиниці маси поїзда. Сила опору руху поїзда визначається за формулою

де Qл,,Qп – маса відповідно локомотива та причіпної частини состава, т;

ωo1 ,ωo2 - основний та додатковий опір руху відповідно локомотива та вагонів,

кгс/т; ωi ,ωк - додатковий опір руху відповідно від похилу та кривих колії, кгс/т.

Основний питомий опір ωо руху різні для локомотива та вагонів та розраховується з емпіричних формул. У приблизних розрахунках можна приймати

ωo =ωo1 =ωo2 = 20...30 Н/т.

Тобто,

Питомий опір від похилу колії кількісно дорівнює величині похилу, що виражається числом тисячних. Наприклад, похил колії i = 250/00, тобто, ωi= 250 Н/т.

Питомий опір руху від кривизни колії залежить від радіуса R кривої і визначається з емпіричних формул:

на постійних коліях

40

7. РОЗКРИТТЯ КАР'ЄРНИХ ПОЛІВ

7.1. Класифікація способів розкриття

Задача розкриття кар'єрних полів полягає у встановленні раціональних транспортних комунікацій, що забезпечують високі техніко-економічні показники відкритої розробки.

Вибір способу розкриття залежить від рельєфу місцевості, елементів залягання родовища, інженерно-геологічних і гірничотехнічних умов. Перевагу віддають тому способу, що дозволяє швидше підготувати родовище до експлуатації, забезпечити необхідну пропускну здатність розкривних виробок, більш економічний і безпечний в експлуатації.

Розташування розкривних виробок багато в чому визначає головні параметри й техніко-економічні показники відкритих розробок. Розкривні виробки можуть бути стаціонарні, розташовані по проектному контурі кар'єру на неробочому борті; нестаціонарні, розташовані по проміжному контурі кар'єру на робочому борті (ковзні з'їзди). Другий варіант економічно вигідніше, вимагає мінімальних обсягів гірничокапітальних робіт, термінів будівництва й освоєння проектної потужності кар'єру, капітальних витрат. У кожному окремому випадку місце розташування розкривних виробок вибирають у результаті техніко-економічного порівняння варіантів.

Різні природні умови залягання родовищ корисних копалин і різноманітні транспортні засоби дозволяють застосовувати багато способів розкриття кар'єрних полів. Класифікують їх за наявностю, положенням, кількостю, призначенням й видом розкривних виробок (табл. 7.1).

Таблиця 7.1 - Класифікація схем розкриття кар'єрів