8 страница

где k_рез—коэффициент резерва (1,25—1,75);

V_п—объем вскрышных пород, поступающих из карьера на отвал, м³ / сут.

ЭКСКАВАТОРНОЕ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕ

На крупных карьерах, разрабатывающих полускальные и скаль­ные горные породы с использованием железнодорожного тран­спорта, в качестве отвального оборудования широко применяют одноковшовые экскаваторы и драглайны . В этом случае процесс отвалообразования включает в себя прием и раз­мещение пород в отвальные уступы экскаваторами, перевод экскаватора на новую заходку, переукладку железнодорожного пути. При отвалообразовании механической лопатой уступ делят на два подуступа; на верхнем подуступе укладывают железно­дорожные пути, экскаватор устанавливают на промежуточном горизонте. Разгрузку породы из думпкаров осуществляют перед экскаватором, начиная с хвостового думпкара. Переукладку железнодорожного пути в новое положение ведут железнодо­рожными кранами с шагом передвижки 20—25 м. При пород пород экскаваторами ЭКГ-5 и ЭКГ-8И высота отвалов, расположенных на равнинной местности, достигает 25—30 м. Драглайны применяют при складировании мягких горных пород, которые имеют меньшее удельное давление на грунт и больший радиус действия. Это позволяет увеличить в соответ­ствии с линейными параметрами применяемых экскаваторов шаг переукладки железнодорожных путей и высоту отвала.

При заданной продолжительности обмена поездов, а также при установленной приемной способности отвального тупика в сутки выбирают тип и определяют параметры отвального экс­каватора по необходимой вместимости (м³) его ковша:

, м³

где f—коэффициент неравномерности работы отвального тупи­ка (0,85—0,95); n—число вагонов в составе поезда; V_д—вме­стимость кузова думпкара,м³; n_ц—число рабочих циклов экс­каватора в минуту; k_в—коэффициент экскавации; k_э—коэффи­циент использования экскаватора во времени.

К достоинствам экскаваторного отвалообразования относят: большую величину приемной способности отвального тупика; уменьшение трудоемкости путевых работ; возможность приме­нения более тяжелого (в сравнении с плужным способом) по­движного состава. Недостатками способа являются: большая стоимость отваль­ного оборудования; небольшой фронт разгрузки вагонов на от­вальном тупике, необходимость двукратной переэкскавации все­го объема вскрышных пород в забое и на отвале.

БУЛЬДОЗЕРНОЕ отвалообразованиЕ

Отвалообразование бульдозерами применяют обычно при дос­тавке породы в отвалы автосамосвалами. Отвалообразование включает в себя разгрузку породы из транспортных средств на отвальную площадку; перемещение породы под откос отвально­го уступа бульдозерами, устройство и содержание транспортных коммуникаций на отвале. В соответствии с правилами безопасности разгрузку породы из автосамосвалов производят по периферии отвального фрон­та на расстоянии 3—5 м от верхней бровки отвала, за возмож­ной призмой обрушения.

Высота бульдозерных отвалов, расположенных на равнинной местности, зависит от свойств складируемых пород и составля­ет 25—30 м для скальных пород, 15—20 м для песчаных, 10— 15 м для суглинков и глин.

Расчеты бульдозерных отвалов заключаются в определении общего числа рабочих и резервных участков па отвале, необхо­димых параметров применяемых па отвалах бульдозеров в зави­симости от суточного объема вскрышных работ, выполняемых на карьере. Бульдозерный способ отвалообразования отличается просто­той, дешевизной и высокой производительностью.

При автомобильном транспорте наибольшее распространение получил бульдозерный способ отвалообразования. Развитие отвала принимается периферийное, отвал - одноярусный. Высота отвала для полускальных пород согласно рекомендациям НТП составляет 40 м. В целях безопасности ведения работ ши­рина отвала должна быть не менее 100 м, а в пределах фронта разг­рузки автосамосвала предусматривается отсыпка предохранительного вала из породы высотой 0,8 м и шириной основания 2 м. Для ведения работ на отвале, учитывая технические характе­ристики принятой модели автосамосвала, выбираем модель бульдозера.

Техническая характеристика бульдозеров

Суточный вскрышной грузопоток карьера

, м³ / сут.

где А_в - годовая производительность карьера по вскрыше, м³ / год;

N^в _г - количество суток работы отвала в год.

Приемная способность 1 м длины отвального фронта

, м³

где V_а - вместимость кузова автосамосвала, м³ ; k_к = 1,5 - коэффициент кратности разгрузки; ш_к - ширина кузова автосамосвала, м.

Количество автосамосвалов разгружающихся на отвале в течение часа

, авт.

где n_см - число рабочих смен в сутки отвального цеха, смен; k_нер = 1,3 - коэффи­циент неравномерности работы; Т_см - продолжительность рабочей смены, ч; V_а - объем породы, перевозимой автосамосвалом за рейс, м³ ; k_ра = 1,4 - коэф­фициент разрыхления породы в кузове автосамосвала.

Количество одновременно разгружающихся на отвале автосамосвалов

, авт.

где t_ра = 60 с - продолжительность разгрузки автосамосвала на отвале;

t_мо = (60÷100) с - время на маневры автосамосвала при разгрузке отвале.

Длина фронта разгрузки

, м

где ш_п = 40 м - ширина полосы по фронту, занимаемой одним автосамосвалом при маневрировании, м.

Количество участков участков, на которых одновременно осуществляется разгрузка автосамосвалов

, уч.

где l_p = (60÷80) м - длина фронта одного разгрузочного участка, м.

Количество участков, находящихся в одновременной планировке

, уч.

Количество резервных участков

, уч.

Общая длина отвального фронта

, м

Сменная эксплуатационная производительность бульдозера ( в целике )

, м³/ смен.

где Т_см - продолжительность рабочей смены, ч; Т_пз = 0,6 ч - продолжительность подготовительно-заключительных операций; k_и = 0,8 - коэффициент использования бульдозера во времени; k_ро = 1,3 - коэффициент разрыхления отсыпанной породы; k_ук = 1,0 - коэффициент учитывающий уклон на участке работы; k_пт = (0,92÷0,97) - коэффициент учитывающий потери породы в процессе работы бульдозера; t_рц = (40÷60) с - продолжительность рабочего цикла бульдозера, с;

объем породы в плотном теле, перемещаемый отвалом бульдозера

, м³

где l_об - длина отвала бульдозера (паспортные данные), м; h_об - высота отвала бульдозера (паспортные данные), м; b = 30⁰ - угол естественного откоса породы, перемещаемой бульдозером.

Количество бульдозеров в работе

, бульд.

где G_о - объем вскрышного суточного грузопотока, м³ / сут.; Q_смб - производительность бульдозера, м³ / смен.; n_см - число рабочих смен в сутки отвального цеха, смен.

Инвентарный парк бульдозеров

, бульд.

где - ремонтный парк бульдозеров;

- резервный парк бульдозеров.

Полученные значения ремонтного, резервного и инвентарного парков бульдозеров округляем до целого в большую сторону.

ПРИМЕНЕНИЕ ОТВАЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

К отвальному оборудованию непрерывного действия относят многочерпаковые отвальные экскаваторы (абзетцеры), консоль­ные отвалообразователи и транспортно-отвальные мосты. Пере­численное оборудование применяют при разработке и склади­ровании мягких вскрышных пород.

При доставке вскрышных пород на отвалы средствами же­лезнодорожного транспорта на отвальных уступах (ярусах) ис­пользуют абзетцеры. Наибольшее распространение получили абзетцеры с разгрузочным ленточным конвейером. Эти экскаваторы позволяют отсыпать отвалы в два яруса с одной разгру­зочной площадки.

Консольные отвалообразователи применяют на внешних и внутренних отвалах при доставке породы конвейерным транс­портом. В этом случае оборудование отвала включает ленточ­ный конвейер, принимающий породу с магистрального конвейе­ра, и консольный ленточный отвалообразователь, с помощью которого поступающая с отвального конвейера порода отсыпа­ется в отвал.

Консольные отвалообразователи выпускают на шагающем и гусеничном ходу. Параметры отвалообразователя определяют высоту отвала и длину фронта отвальных работ. Транспортно-отвальные мосты применяют при внутреннем отвалообразовании в сочетании с роторными и многочерпаковыми цепными экскаваторами. Транспортно-отвальный мост — подвижная металлическая конструкция, установленная поперек карьерного поля и соеди­няющая вскрышные забои с внутренними отвалами. Мост состоит из забойной и отвальной ферм. На металличе­ской конструкции моста расположены ленточные конвейеры для транспортирования породы от экскаваторов в отвал. Транспорт­но-отвальные мосты обеспечивают высокую производительность вскрышных и отвальных участков на рудных карьерах и низкую себестоимость вскрыши.

Общим недостатком отвального оборудования непрерывного действия является ограниченная область их использования. Оборудование применяют при разработке пологих залежей. Породные отвалы должны иметь достаточную вместимость, нахо­диться на минимальном расстоянии от мест погрузки породы, располагаться на безрудных (безугольных) площадях, не препятствовать развитию горных работ в карьере и формироваться с учетом требо­ваний техники безопасности и экологии.

В комплекс отвальных работ входят разгрузка пород, планировка отвального уступа и формирование предохранитель­ного вала или размещение породы в отва­ле экскаватором, отвалообразователем, абзетцером, автосамосвалом и передвижка транспортных коммуникации в новое положение. Высота породных отвалов — один из наиболее значимых параметров, который характеризует их состояние и устойчи­вость. Высота равнинных отвалов на практике, как правило, меньше чем на­горных . Фактически высота отвалов может приближаться к предель­ной высоте устойчивой насыпи из данных пород, отличаясь от нее (с учетом коэффи­циента запаса устойчивости) на 20—30 % в меньшую сторону, что гарантирует ус­тойчивое состояние отвала.

Способы отвалообразования выбира­ются в зависимости от условий залегания рудного тела, рельефа поверхности, ха­рактеристики пород, климатических и микроклиматических особенностей райо­на .

Классификация отвалов по Н.В. Мельникову

РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ, НАРУШЕННЫХ ОТКРЫТЫМИ

ГОРНЫМИ РАБОТАМИ

После окончания открытой разработки месторождений полез­ных ископаемых значительная часть нарушенных земель может быть восстановлена для использования в народном хозяйстве. В соответствии с законодательством горные предприятия не позднее чем через год после завершения работ должны провести рекуль­тивацию (восстановление) нарушенных земель. Проектом ре­культивации предусматривают проведение комплекса горных, мелиоративных, сельскохозяйственных и гидротехнических ра­бот. Как правило, рекультивация нарушенных земель выполня­ется в три этапа.

На первом этапе выбирают способ рекультивации, определя­ют целевое использование земель, устанавливают требования к последующим этапам рекультивации и методы выполнения работ, составляют технико-экономические обоснования и рабо­чие проекты по рекультивации. На втором этапе производят горнотехническую рекультива­цию. Она включает формирование отвалов, выемку и складиро­вание плодородной почвы, придание откосам удобной формы, покрытие отвалов плодородным слоем, проведение мелиоратив­ных работ, строительство инженерных сооружений и т. п.

Третий этап включает агротехнические мероприятия, направленные на восстановление плодородия нарушенных земель, их озеленение, высаживание лесов, освоение водоемов. К наиболее трудоемким и дорогостоящим относят работы, выполняемые в период горнотехнической рекультивации.

Технологические схемы рекультивации подразделяют на группы с временным размещением плодородных грунтов на про­межуточных складах и их последующим использованием для рекультивации; с выполнением рекультивации одновременно с горными работами и отвалообразованием.

Первую схему используют чаще всего при формировании и последующей рекультивации внешних отвалов пустых пород Проведение рекультивации одновременно с горными работа­ми возможно при разработке пологих залежей с внутренним отвалообразованием. Порядок формирования отвалов пустых пород зависит от их плодородности. При одинаковой степени плодородности породы отрабатывают и укладывают в отвалы валовым способом. При различной степени плодородности пород для наиболее эффек­тивной подготовки отвалов к биологической рекультивации не­обходимы раздельная выемка и селективное отвалообразование с размещением токсичных пород на глубине не менее 1,5—3 м от поверхности. Отработанные пространства карьеров используют для раз­мещения вскрышных пород из соседних карьеров, для создания хвосто- и шламохранилищ.

НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ ВСКРЫВАЮЩИХ ВЫРАБОТОК

Основными вскрывающими выработками на карьерах являются капитальные и разрезные траншеи.

С помощью капитальных траншей осуществляют вскрытие карьерных полей. Их используют для связи рабочих горизонтов с поверхностью карьеров.

Разрезные траншеи выполняют на открытых разработках функции горно-подготовительных выработок (в период эксплуа­тации), с помощью которых производят подготовку уступов к разработке.

Капитальные траншеи—наклонные горные выработки. Разрезные траншеи являются продолжением капитальных тран­шей—горизонтальные выработки проходят на каждом рабочем горизонте.

В зависимости от места расположения капитальных траншей относительно проектного контура (границ) карьера их подраз­деляют на внешние, внутренние и комбиниро­ванные. Внешние траншеи располагают за пределами проектного контура карьера, внутренние—на его бортах, в пределах конту­ра карьера. В ряде случаев при разработке наклонных н кру­тых залежей применяют комбинированные капитальные тран­шеи, имеющие смешанное расположение (внешними траншеями вскрывают верхние уступы, а внутренними—нижние горизон­ты карьера).

При разработке нагорных месторождений в ряде случаев в качестве основных вскрывающих выработок могут применять штольни и тоннели, наклонные и вертикальные шахтные стволы. Несмотря на значительные капитальные затраты на проходку подземных горных выработок, их проведение и последующее использование обеспечивается значительное снижение эксплуа­тационных затрат, что способствует повышению эффективности разработки месторождения.

Вид и месторасположения вскрывающих выработок выбира­ются на основании технико-экономического сравнения ва­риантов.

К основным параметрам капитальных и разрезных траншей относятся продольный уклон, длина и размеры поперечного сече­ния. В зависимости от величины продольного уклона различают траншеи: наклонные (до 100—120 %₀ крутые (свыше 150 %₀ ). В наклонных траншеях применяют колесные виды транспорта (автомобильный н железнодорожный). Крутые траншеи оборудуют конвейерными, скиповыми и клетевыми подъемниками.

Размеры поперечного сечения капитальных траншей зависят от ширины дна, глубины н углов откосов бортов. Ширина дна траншей устанавливается в соответствии с правилами техниче­ской эксплуатации в зависимости от способа проходки, типа и размеров коммуникаций на дне траншеи. Углы откоса бортов траншеи зависят от физико-механических свойств горных пород и наличия транспортных коммуникаций па бортах траншеи.

Размеры разрезных траншей зависят от способа проведения и высоты подготавливаемого уступа. Углы откосов борта тран­шеи—от свойств разрабатываемых пород и обычно равны углам откоса рабочих уступов (60—80°).

Объемы горно-капитальных работ, включающие объемы ка­питальных и разрезных траншей, и объемы горно-капитальной вскрыши, выполняемые в период строительства карьера, могут достигать 35—40% от общего объема вскрышных работ в кон­туре карьера. Объем капитальных траншей зависит от формы и размеров поперечного сечения, величины уклона и рельефа земной поверхности. При равнинной поверхности объемы капи­тальных и разрезных траншей определяют по формулам проф. Е. Ф. Шешко как сумму объемов правильных геометрических фигур, составляющих эти траншеи.

Объем отдельной наклонной траншеи с вертикальным откосом определяют по формуле

, м³

где Н_т—конечная глубина траншеи, м; b—ширина дна тран­шеи,м;

a—угол откоса борта траншеи, градус; i—уклон тран­шеи.

Объем разрезной траншеи при постоянном ее сечении

, м³

где Н_у—высота подготавливаемого уступа, м;

a—угол откоса уступа, градус; L_тр—длина разрезной траншеи, м.