Аэротехнология при производстве отвальных работ

Новым видом механизации отвальных работ являются аэростатно-канатные транспортные комплексы (см. п. 5.18), в частности, аэростатно-канатные спуски (АКС). Основные технические решения, связанные с использованием аэростатно-канатных транспортных систем (АКТС) разработаны в ГУЦМиЗ (патенты 1776795, 2052115, авторы Буткин В.Д, Морин А.С.). Принципиальная схема внутреннего отвалообразования с помощью АКС при отработке пологого месторождения приведена на рис. 6.13.

АКС предназначены для перемещения горной массы нисходящим грузопотоком на большие расстояния (без промежуточных опор – до 2,0–2,5 км). Сущность устройства и функционирования АКС заключается в возвратно-поступательном движении каретки 4 с закрепленным на ней аэростатом 3 и транспортной емкостью (или грейфером) 5 по направляющим канатам 2, натянутым между опорами 1, установленными на нижнем и верхнем горизонтах. Аэростат используют в АКС с целью облегчения транспортируемого груза (снижения нагрузки на канатную магистраль) и создания аэростатической силы тяги для подъема разгруженной емкости на верхний горизонт.

Благодаря аэростатической подвеске груза, требуемое натяжение канатной магистрали, число и диаметр канатов могут быть существенно уменьшены. Тем самым облегчена масса опор, которые станут передвижными или полустационарными, конструкция канатной дороги становится более облегченной, быстро возводимой и мобильной. Увеличиваются также грузоподъемность, скорость движения, длина безопорного пролета; уменьшается стрела провеса магистрали.

По данным С.В. Капустиной, выявленные особенности АКС создают возможность в любых горно-геологических условиях (включая неустойчивые породы) размещать вскрышу во внутренних отвалах на всю глубину и по всему периметру карьера без внутрикарьерных путей и дорог, обеспечивая существенное снижение энерго- и ресурсоемкости. Определяющую роль при этом играет большой радиус действия АКС и возможность перемещения пород по кратчайшим надземным траекториям с использованием и частичной регенерацией гравитационной энергии нисходящих грузопотоков.

Для расширения технологических возможностей и повышения производительности АКС в ГУЦМиЗ разработан новый способ транспортирования горной массы, реализуемой двухмагистральным АКС (рис. 6.14) с одним пунктом погрузки и двумя пунктами разгрузки на одном или двух уровнях.

Разработана также еще одна модификация двухмагистрального АКС с разверткой магистралей под углами в вертикальной плоскости с двумя пунктами погрузки (рис.6.15).

Выявлена возможность создания эффективных технологических схем с комбинированным АКТС (рис.6.16). При отработке месторождений группой карьеров, граничащих между собой и разделенных небольшим межкарьерным целиком, вскрыша с нижних горизонтов действующих карьеров может быть доставлена аэростатно-канатным подъемником (АКП), магистраль которого ориентирована по нормали к нерабочему борту. Поднятую на поверхность целика транспортную емкость перецепляют от АКП к аэростатно-канатному спуску, действующему в зоне погашенного карьера.

Использование таких комбинированных аэростатно-канатных систем позволит исключить внешний технологический транспорт и многократно сократить дальность транспортировки, что существенно скажется на эффективности технологической схемы отработки месторождения в целом.

Технико-экономическая оценка предлагаемых схем выполнена применительно к условиям Изыхского, Черногорского и Березовского угольных разрезов. К примеру, на Изыхском месторождении, отрабатываемом группой близкорасположенных карьерных полей, на период 2001-2050 г.г. предусмотрено разместить в погашенном карьерном поле №3 железнодорожную (77,10 млн. м³) и автотранспортную (32,46 млн. м³) вскрышу с карьерного поля №2 и резервного поля.

В этих условиях целесообразно использовать одно- или двухмагистральный АКС-40/350 (грузоподъемностью 40 т и длиной магистрали 350 м) в комбинации с автотранспортом. При этом по сравнению с традиционной схемой, расчетная величина ЧДД вырастет в 2,6 раза, а индекс доходности – в 5 раз. Удельные энергозатраты (кВтч/м³) будут уменьшены в 3 раза, а площадь восстановленных земель вырастет на 56,5 га.

При использовании АКС может быть достигнут высокий природовосстановительный эффект, так как процесс рекультивации земель, нарушенных открытыми горными работами, ускоряется в несколько раз и становится регулируемым и контролируемым.