4.4. Параметры горнотранспортных систем

Основными элементами горнотранспортных систем являются рабочие уступы, выемочные панели и заходки, рабочие, транспортные и нерабочие площадки, вскрывающие выработки, разрезные траншеи и котлованы. К пара­метрам систем относятся высота и угол откоса рабочих уступов, ширина вые­мочных заходок п панелей, ширина рабочих и транспортных площадок, угол откоса рабочего борта, длина экскаваторных блоков, длина добычного и вскрышного фронта работ, а также количество рабочих уступов, вскрывающих выработок и транспортных выходов из карьера.

Высота уступа определяется проектом с учетом физико-механических свойств горных пород, а также горнотехнических условий их залегания и долж­на отвечать безопасному проведению горных работ в соответствии с "Правила­ми безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых откры­тым способом". Для мягких пород она не должна превышать максимальную высоту черпания или копания экскаватора. При отработке мелкотрещиноватых пород и руд с применением взрывных работ допускается увеличение в полтора раза высоты забоя по сравнению с максимальной высотой черпания экскавато­ра.

Увеличение высоты уступа позволяет сократить количество рабочих го­ризонтов в карьере, вследствие чего увеличивается угол откоса бортов, что приводит к уменьшению объема выемки пород вскрыши, длины транспортных коммуникаций, затрат на их строительство и поддержание. Оптимальная высо­та уступа устанавливается из условия обеспечения максимальной концентрации выемочно-погрузочных работ и минимальных затрат на буровзрывные, экска­ваторные и транспортные процессы в карьере, а также на вскрытие и подготов­ку новых горизонтов к эксплуатации. При разработке сложных залежей, требу­ющих раздельной выемки, высота уступа определяется горнотехническими условиями и, как правило, не превышает 10- 15 м. Минимальная высота уступа должна обеспечивать наполнение ковша за одно черпание.

Фронт работ на уступе должен обеспечивать подвигание горногранс- портного оборудования в нужном направлении для выемки горной массы в не­обходимых объемах. Относительно простирания залежей полезных ископаемых фронт работ &іожет быть продольным (рис. 1.64, а), поперечным (рис. 1.64, б) или концентричным (рис. 1.64, в, г). Суммарная длина фронтов работ на усту­пах составляет фронт работ карьера.

Продольный фронт карьера имеет значительную длину и относительно малую скорость подвигания (30 - 60 м/год). При этом создаются благоприятные условия для раздельной разработки разновидностей горных пород на уступах, образования значительных запасов подготовленных к выемке полезных ископа­емых и интенсивности их добычи. Но такое ориентирование фронта связано с большим объемом горноподготовительных работ. Оно целесообразно на карье­рах с относительно небольшой мощностью покрывающих пород и эксплуата­цией железнодорожных поездов и ленточных конвейеров.

Рис. 1.64. Схемы размещения фронта горных работ в контурах карьерного поля

Поперечный фронт карьера имеет относительно малую длину и боль­шую скорость подвигания (60 - 200 м/год). Резервы наращивания производ­ственной мощности и создание значительных запасов подготовленных к выем­ке полезных ископаемых ограничены. Тем не менее, объемы горно­подготовительных работ небольшие, что обеспечивает темп углубки до 10-20 м/год и больше. Такая ориентация фронта целесообразна при разработке круто- падаюших месторождений полезных ископаемых с использованием автомо­бильного транспорта в забоях.

Концентричный фронт карьера характеризуется длиной на каждом уступе, которая изменяется на протяжении всего периода эксплуатации. Фронт работ по полезным ископаемым ограничен 3-5 нижними уступами. Однако такое ориентирование фронта обеспечивает минимальные объемы горноподго­товительных и вскрышных работ и высокий темп углубки. Оно практикуется на глубоких карьерах с использованием автомобильного и редко - железнодорож­ного транспорта в забоях.

При использовании колесного транспорта горная масса после погрузки перемещается вдоль фронта работ к транспортному выходу из уступа. При этом возможен тупиковый фронт, при котором движение транспортных средств осуществляется в обратном направлении (рис. 1.65).

Рис. 1.65. Схемы перемещения горной масс на уступе: а - тупиковый фронт; б - сквозной фронт

На уступе эксплуатируется только один общий транспортный выход для подачи порожних и груженых автосамосвалов или железнодорожных поездов. Такой фронт характеризуется рабочими площадками с минимальной шириной (40 - 50 м).

Сквозной фронт обеспечивает поточное движение транспорта, при кото­ром на уступе эксплуатируют два и больше специализированных транспортных выхода: отдельно для подачи порожних и нагруженных средств для перемеще­ния горной массы. Такой фронт получил наибольшее применение при автомо­бильном транспорте на небольших карьерах и железнодорожный - на больших.

Уступ отрабатывается полосами породного массива вдоль фронта работ, которые за (по Ржевскому В.В. называются панелями. Вдоль уступа могут одно­временно разрабатываться одна (рис. 1.66, а) или несколько панелей (рис. I. 66, б). По мере их отработки перемещается рабочий фронт уступа, переносятся транспортные коммуникации для обслуживания выемочно-погрузочного обору­дования. Панель характеризуется высотой h (м), длиной /„ (м) и шириной в„(м).

Рис. 1.66. Схемы формирования панелей на уступе: 1 - экскаватор; 2 - железнодорожный путь; 3 - автосамосвал; I, II - продольные за- ходки; III - VI - третья-шестая

Часть панели, которая отводится для разработки одной выемочной маши­ной, называется блоком панели, например, экскаваторный блок. В пределах панели могут одновременно эксплуатироваться один или несколько таких бло­ков длиной 1_б„ (м) (рис. 1. 66, б). Блоки панели, в свою очередь, могут разде­ляться на рабочие блоки, в пределах каждого из которых выполняется один из технологических процессов, например, бурение взрывных скважин, подготовка и проведение взрывов, выемочные работы (рис. 1.66, в).

Выемка пород в каждом блоке выполняется полосами, которые называ­ются заходками. При разработке мягких пород заходки совмещаются по ши­рине с блоками панелей (рис. 1.66, а, б). Блоки панелей и заходки в зависимости от ориентирования относительно фронта уступа могут быть продольными, по­перечными и диагональными (рис. 1.67). Продольные блоки панели и заходки используют при всех видах транспорта, поперечные - обычно при автомобиль­ном и конвейерном.

Рис. 1.67. Схемы ориентирования блоков панелей и захолок на уступе: а - продольное; б -поперечное; в - диагональное

Ширина выемочной заходки но целику в_э(м) в мягких породах уста­навливается из условий максимального использования рабочих размеров экска­ватора и технологии горных работ на уступе. В скальных породах ширина вые­мочных заходок определяется по формуле

где R,, у, Rp.max - радиусы черпания на уровне установки и максимальной раз­грузки, м.

Ширина блока панели в_б„ (м) скальных пород (рис. 1.68), связана (по Анистратову IO. И.) соотношением с шириной развала пород разрушенных взрывом в буровом блоке шириной в_г> (м):

где Кр - коэффициент разрыхления пород в развале; h_v и - высота уступа в

'ga_y ■ tgP

целике и после взрыва, м; ip - эмпирическии коэффициент; <р = -.—^: г; a_v,

(iga-tgP)

Р - угол откоса уступа в целике и развала пород после взрыва, град. Максимальная высота развала определяется из выражения

Ширима рабочей площадки в,, (м) определяется в соответствии с физи­ко-механическими качествами горных пород, рабочими параметрами выемоч­но-погрузочного и транспортного оборудования, а также организацией работ на уступе. При сквозном фронте работ на уступах скальных пород с применением буровзрывных работ минимальная ширина рабочей площадки в_рс (см. рис. 1.68) устанавливается по формуле

вр.с= вр.п + C+T+Z;

- при тупиковом фронте

вр.т ~ Z,

где С - необходимый зазор между развалом и транспортной полосой шириной 7"(м) или значением призмы обрушения Z (м);

Рис. 1.68. Схема для расчета ширины рабочих площадок: а - при сквозном фронте работ; б - при тупиковом

Как в период строительства, так и в период эксплуатации карьера одно­временно разрабатываются несколько уступов - по породам вскрыши и полез­ным ископаемым. Каждый из них имеет рабочий фронт и нерабочий - ту часть уступа, в пределах которой длительное время выемка пород не ведется. Каж­дый нижележащий уступ отделяется от вышележащего площадками: транс­портными и безопасности (предохранительными). Такие площадки обязательны как в рабочей части, так и в нерабочих частях фронта уступа. Между рабочими фронтами уступов по высоте обязательно оставляют рабочие площадки, шири­на и длина которых устанавливается проектом.