Кузьміч О.К. Відкриті гірничі роботи

Подождите немного. Документ загружается.

— породних уступів і траншейне — видобувних (випадки, коли розкривні породи пе-

реміщаються у внутрішні відвали безпосередньо екскаваторами, стрічковими відва-

лоутворювачами чи транспортно-відвальними мостами); траншейне — породних

уступів і безтраншейне — видобувних (випадки, коли корисна копалина, частіше ву-

гілля, 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 зовніш-

нього 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 ви-

сотних відміток початку та кінця траси), мінімальний радіус криволінійних ділянок,

теоретична та дійсна довжина траси, кількість та конструкція пунктів

примикання по-

хилих дільниць до горизонтальних.

Просторове положення траси характеризується її поздовжнім профілем

(проекція осі капітальних траншей на вертикальну поверхню) та планом шляху (прое-

кція осі капітальних траншей на горизонтальну поверхню). Поздовжній профіль траси

включає горизонтальні та похилі ділянки, а також ділянки сполучень між ними. Важ-

ливим елементом поздовжнього профілю траси є конструкція пункту примикання по-

хилих ділянок до робочих горизонтів.

Відмінність можливих варіантів примикання визначається умовами зру-

шення 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 керівно-

му 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 си-

ла опору руху в момент зрушення значно перевищує аналогічну силу при рівномір-

ному русі

на керівному підйомі. При такому поздовжньому профілі траси

Драглайни малих і середніх моделей можуть застосовуватися для наван-

таження породи в транспортні засоби, але при цьому їхня продуктивність нижче,

ніж при перевалці у відвал, через утрату часу на установку ковша для розванта-

ження. При використанні драглайнів з конвеєрним чи гідравлічним транспортом у

робочу схему включаються відвалоутворювач чи змішувальна установка

з бунке-

рами.

Грейферні екскаватори

(рис.3.8) не одержали поширення на

відкритих гірничих розробках, тому що

виконавчий орган (грейферний ківш)

може зачерпувати тільки сипучі поро-

ди, що досить рідко зустрічаються в

кар'єрах і більш успішно розробля-

ються іншими типами екскаваторів.

Баштові екс-

каватори (рис. 3.9)

складаються з головної

і хвостової веж

. Між

ними перекинений не-

сучий канат, по якому

за допомогою тягового

каната й каретки пере-

міщується ківш.

Продуктивність екскаваторів і інших землерийних машин виміряється обся-

гом 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

,60

3600

тц

⋅⋅=

⋅

= м

/г, ( 3.3 )

де

ц.т

– теоретична тривалість циклу, с;

Е – ємність ковша екскаватора, м

;

n – розрахункова кількість циклів на хвилину.

Технічна продуктивність

3600

pц

техн

kЕ

⋅

⋅⋅

/г, ( 3.4 )

де t

– розрахункова тривалість циклу в конкретних умовах, с;

– коефіцієнт наповнення ковша;

Рис. 3.8. Г

ей

ний екскавато

Рис.3.9. Баштовий екскаватор: 1 – противага балансиру; 2 – підйомний

канат; 3 – балансир; 4 – противага канату.

Безтраншейне розкриття розкривних уступів має місце при застосуванні

транспортно-відвальних мостів і консольних відвалоутворювачів, а видобувних усту-

пів — 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 робо-

чих 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 ту-

нелями доцільно в умовах гористої місцевості, коли родовище чи частина його роз-

ташовані 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 на-

ступні 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 —

– коефіцієнт розпушення порід.

Експлуатаційна продуктивність

3600

pц

вн

kTkЕ

⋅

⋅⋅⋅⋅

за зміну, ( 3.5 )

де Т – тривалість зміни, г;

– коефіцієнт використання екскаватора у часі, k

= 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 уні-

версальні 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 створю-

ється 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 нижньо-

го, тільки верхнього чи нижнього й верхнього черпання послідовно (поворотні), а та-

кож комбіновані з двома незалежними черпаковими

рамами для одночасного верх-

нього й нижнього черпання з нижнім навантаженням. Екскаватори відрізняються між

собою деякими особливостями:

∗ конструкцією виконав-

чого органа — із твердою

простою, шарнірною й те-

лескопічною рамою, а також

з вільно провисаючим лан-

цюгом;

∗ способом екскавації —

подовжнього й поперечного

черпання;

∗ ходовим устаткуван-

ням — на рейковому,

гусе-

ничному й пневмоколісному

ході;

∗ видом привода — еле-

ктричним, дизель-

електричним і дизельної;

∗ поворотністю — непо-

воротні, неповно - й повно-

поворотні;

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

вільно провисаючим ланцюгом; в – з одношарнирною рамою; г – з багатошар-

нирною рамою

Переваги розкриття крутими траншеями — можливість підйому гірської ма-

си 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 переван-

таження в кар'єрі й на поверхні. Незважаючи на це, розкриття крутими траншеями є

одним з основних напрямків технічного прогресу в області відкритої розробки родо-

вищ на великих глибинах.

Конвеєрні підйомні установки призначені для підйому дробленого мате-

ріалу по траншеях з кутом нахилу 16— 18

, 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 го-

ризонті.

Розкриття крутими траншеями обладнаними автомобільними підйомни-

ками, дозволяє транспортувати гірську масу з кар'єру по найкоротшому шляху до

приймального пункту на поверхні без перевантажувальних робіт. Автосамоскиди під-

німають за допомогою підйомної машини, що установлена на поверхні, і каната, що

обладнаний причіпним чи штовхаючим пристроєм. Основна перевага цього спосо-

бу 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 автосамоски-

дах досягає 1—3 млн. т на рік.

Діючі скіпові підйомники мають вантажопідйомність 30…40т, продуктив-

ність 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 виро-

бок, наприклад, розробка родовищ за допомогою кабельних кранів.

Застосовується безтраншейне розкриття також при розробці глибоких по-

кладів без розносу лежачого боку

, а на лежачому борті влаштовують конвеєрні чи

похилі підйомники, обладнані великовантажними скіпами.

∗ способом розвантаження — портальний і бічний.

Ланцюгові багаточерпакові екскаватори з шарнірною рамою й плануваль-

ними ланками, довжина яких змінюється від 2 до 6 м, використовуються для зби-

рання гребенів і планування площадок. Планувальні ланки можуть установлювати-

ся чи горизонтально по осі черпакової рами для її подовження. В екскаваторах ни-

жнього 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 за-

хідками, 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 екскава-

тором 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 вийма-

ється багаторядними серповидними стружками з однієї

точки стояння екскаватора

(рис. 3.10, д, е).

Найбільш прогресивні бага-

точерпакові екскаватори — роторні

(рис. 3.11). Вони бувають верхнього

черпання (при глибині нижнього чер-

пання не більше 0,5 діаметра ротора),

верхнього й нижнього черпання з ни-

жнім навантаженням.

Роторні екскаватори мають

робочий орган у вигляді ротора коліс-

ного типу діаметром від 2,5 до 18 м з

черпаками ємністю від 40 до 4000 м

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

Ротори за конструкцією розвантажувальної частини поділяються на камер-

ні, безкамерні й напівкамерні. Тепер випускають переважно екскаватори з безка-

мерними роторами, тому що в них більший сектор розвантаження й вище швид-

кість 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 м

/г), серед-

ньою (630—2500 м

/г), високою (2500—5000 м

/г) і надпотужньою (більше 5000

/г);

∗ питомим зусиллям копання (на 1 см довжини ріжучої крайки черпака чи

на 1 см

площі поперечного перерізу стружки) з нормальним зусиллям різання

(4,5…7 кгс/см

чи 50…90 кгс/см), з підвищеним зусиллям різання (8,5…14 кгс/см

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;

Рис. 3.11. Рото

ний екскавато

Рис. 7.11. Розкриття крутими траншеями

∗ типом розвантажувального пристрою — з розвантажувальною консоллю й

зі сполучним мостом.

Розкривні роторні екскаватори продуктивністю 1000 м

/г і вище випускаються

з комплектами конвеєрів і відвалоутворювачами й називаються комплексами гірни-

чотранспортного устаткування безперервної дії. Гірська порода екскавирується рото-

ром, при обертанні якого черпаки рухаються по окружності, наповняючи породою при

зіткненні з вибоєм і розвантажуючи у верхньому положенні. Ротор може переміщати-

ся у вертикальній площині поступально до вибою

за допомогою ходового механізму

чи механізму висування стріли, а також може обертатися навколо своєї осі й осі екс-

каватора.

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 екс

каваторів 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…135

. При такій схемі скорочу-

ються обсяги робіт з пересування рейкової колії та втрати електроенергії на перемі-

щення 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 пристро-

єм, ковша й механізму управ-

ління. Ківш скрепера за допо-

могою механізму управління

може переміщатися у вертика-

льній площині. При русі скре-

пера 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 скре-

пер переміщається до місця розвантаження.

Колісні скрепери за ємністю ковша бувають:

∗ малої ємності — до 3 м

(працюють з тракторами потужністю 35—50 к. с.);

середньої ємності — від 3 до 6 м

(трактори потужністю 40—80 к. с.); великої ємності

— від 6 до 45 м

(трактори потужністю 80—500 к. с.);

∗ за кількостю осей: одноосьові (у якості передньої опори використовується

тягач); двоосьові;

∗ за конструкцією ковша й способу розвантаження: цільносовкові — розван-

тажуються перекиданням вперед чи назад; совкові, у яких при розвантаженні підні-

мається передня заслінка, а днище з задньою стінкою відкидаються;

Спіральна траса примикає до робочих горизонтів звичайно на горизонталь-

них 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 раху-

нок чого підвищується пропускна здатність траншей і продуктивність транспорту. Не-

доліки — 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 уста-

новити 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 розташо-

вуються 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 проду-

ктивності й безпеки транспорту.

Недолік — необхідність виїмки додаткового обсягу розкриву для улаштування

площадок.

7.4. Розкриття крутими траншеями

Розкриття внутрішніми крутими траншеями полягає у встановленні вантажо-

транспортного зв'язку між робочими горизонтами й поверхнею по крутих траншеях, у

яких розміщаються похилі підйомники — канатні (скіпові й клітьові), канатно-

автомобільні чи конвеєрні. Максимальні кути нахилу траси цих траншей відповідно

рівні 45—60

, 25

і 18

. На рис. 7.11 показані варіанти розкриття крутими траншеями

без розносу й з розносом борта кар'єру.

Рис.3.12. Колісний скрепер

відпрацьовується, розсікається похилим діагональним з'їздом на дві частини й від-

працьовується 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 флан-

гів, що забезпечує менший

термін будівництва кар'єру,

швидке введення в експлуа-

тацію окремих горизонтів,

відносно рівномірний

розпо-

діл обсягів робіт за роки екс-

плуатації, можливість за-

стосування з'їздів при будь-

яких умовах залягання родо-

вищ. 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 застосо-

вують 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.

з телескопічним ковшем, у яких задня стінка при завантаженні знаходиться в край-

ньому задньому положенні, а при розвантаженні переміщається вперед і виштов-

хує 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 наван-

тажувачі 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 автомо-

білі з малими динамічними нава-

нтаженнями, мобільність, здат-

ність переміщатися у вибої й в

кар'єрі з великою швидкістю, ви-

сока продуктивність в уступах

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 вироб-

ничими процесами. При виїмці порід в уступі чи навантаженні гірської маси з роз-

валу екскаватор переміщається уздовж укосу уступу зі швидкістю

змінум

hА

змe

⋅

( 3.6 )

де Q

е.зм

— змінна продуктивність екскаватора, м

/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 розви-

тку гірничих робіт на уступі й збільшення навантаження

на уступ його поділяють на

блоки, кожен з яких відпрацьовується окремим екскаватором.

Рис. 3.13. Одноковшевий навантажувач

Рис.7.8. Ковзний з’їзд

Рис.7.9. Розкриття спіральними з’їздами

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 транс- портування ве-

льми велика, а витрати на транспортування та допоміжні роботи, що пов’язані з ни-

ми, складають 45…50%, а в окремих випадках 65…70% загальних витрат на видобу-

ток. 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 змі

ною положення пунктів навантаження та розвантаження гірської маси;

∗ рух у вантажному напрямку здійснюється, як правило, з подоланням знач-

них підйомів;

∗ підвищена міцність та потужність двигунів транспортних машин, що викли-

кано великою густиною, підвищеною міцністю, абразивністю, неоднорідною кускова-

тістю гірської маси.

Інтенсивність роботи кар’єрного транспорту характеризується вантажообі-

гом

кар’єру, який визначається кількістю вантажу (в кубічних метрах чи тонах), що

переміщується в одиницю часу (година, зміна та ін.). Вантажообіг залежить від мас-

штабу гірничих робіт, продуктивності виймально-навантажувальних машин. Основ-

ний обсяг у вантажообігу звичайно складає розкрив.

Вантажообіг (чи його частина), що характеризується стійким в часі напрям-

ком 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 до-

роги, 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, глиби-

ною кар’єрів,

терміном служби тощо.

За обсягом перевезення гірської маси на сучасних кар’єрах ведуча роль на-

лежить 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);

порід, розроблювальних значною кількістю (4…6) уступів. У цьому випадку одна гру-

па траншей звичайно призначається для розкривних уступів, друга — для видобув-

них, 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 заля-

гають вище пануючої відмітки земної поверхні. Форма трас загальних внутрішніх

траншей може бути простою й складною. Проста траса — прямолінійна чи криво-

лінійна — 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 непра-

вильної форми з великою глибиною залягання.

При цьому нахилі з'їзди (траншеї), що розкривають окремі горизонти, розта-

шовуються 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 роз-

ташовуються 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,

Рис.7.3. Розкриття зовнішньою Рис.7.4. Розкриття зовнішними парними

загальною траншеєю траншеями

Рис.7.5. Розкриття внутрішніми Рис.7.6. Розкриття внутрішніми групо-

окремими траншеями вими траншеями

∗ 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

рей-

кових 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 шири-

ною 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 тимча-

сових коліях завантажені состави рухаються із швидкістю 15…20 , а порожні – до 30

км/г.

Підйом

i колії визначається тангенсом кута

підйому та виражається де-

сятиною дроби (в тисячних долях одиниці) чи в промілях (0,001=1

Залізнична колія скла-

дається з нижньої та верхньої

будови. Нижня будова – земляне

полотно; верхня – баласт, шпа-

ли, рейки, рейкові скріплення.

Баласт потрібен для рівномірно-

го розподілення тиску та

зм’якшення ударів від рухомого

состава на земляне полотно.

Матеріалом баласту є галька та

гравій. Товщина баластного ша-

ру повинна бути 15…20 та

25…40 см відповідно на тимча-

сових та стаціонарних коліях.

Витрати баласту складають 600…1200 м

/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 інтенсив-

ності 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.

Рис.4.1. Схема будови рейкової колії:

1 – земляне полотно; 2 – баласт; 3 – шпа-

ла; 4 – підкладка; 5 – рейка; 6 – водовідвідна

канавка; 7 – ширина колії.

Тип рейки вибирається в залежності:

∗ від навантаження на вісь рухомого состава;

∗ призначення колії;

∗ інтенсивності руху.

Рейки Р-38 використовуються при малій інтенсивності руху та навантажен-

ні 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 – характеризують-

ся 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 40

;

∗ 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. На-

явність 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 60

Локомотиви характеризуються: зчіпною вагою, силою тяги, потужністю, ти-

ском на вісь та проходимістю по кривих.

Зчіпною вагою

зч

локомотива називається частина його розрахункової

ваги

, що приходиться на рухомі осі

зч

′

⋅

( 4.1 )

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

зч

=Р

. Зчіпна вага локомотива є важливішою

характеристикою, так як вона викликає силу зчеплення між рухомими колесами та

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;

во-

ни звичайно служать протягом усього терміну експлуатації кар'єру, що створює спри-

ятливі 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 ванта-

жопотоків і незалежних виходів на поверхню. Однак при числі уступів понад 4 … 6

цей спосіб занадто складний і відрізняється великим обсягом гірничокапітальних ро-

біт.

Перевагами цього способу розкриття — гарна забезпеченість вибоїв порож-

няком, 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

положис-

тих і похилих родовищ, розроблювальних невеликим числом (два-три) уступів. Пере-

вагою 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) застосову-

ють для організації потокового руху транспорту при великому вантажообігу кар'

єру.

Порожняк тут проходить по траншеях з ухилом, більше керівного, а навантажені сос-

тави 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 тран-

шеї входить в обсяг розкривних робіт. Значення цього фактора зростає з глибиною

кар'єру.

По способу розміщення капітальні траншеї бувають: стаціонарні — на кін-

цевому 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 ство-

рює 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

Продовження табл. 7.1

Б. Підземний

В.Безтраншейний

Г. Комбінований

горизонтальними виробками (тунелями, штольнями);

похилими виробками (похилими стволами, скатами, похили-

ми тунелями);

вертикальними виробками (вертикальними стволами, рудо-

спусками);

системою підземних (горизонтальних, похилих, вертикаль-

них) виробок;

всіх уступів (з використанням кабель-кранів тощо);

розкривних уступів (з використанням транспортно-

відвальних мостів

, консольних відвалоутворювачів тощо);

видобувних уступів (з перевалкрю корисної копалини на

майданчику розкривних уступів тощо)

поєднання різних варіантів траншейного, підземного та безт-

раншейного способів

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 та-

ких 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 N

локомотива знаходяться в прямій залежності

між собою, тобто

..,

270

ск

⋅

= ( 4.2 )

чи

367

кВт

⋅

= ( 4.3 )

де

v – швидкість руху, км/г.

Розрізняють види сили тяги:

∗ індикаторну

, тобто силу тяги на ободі рухомих коліс, що створюється

двигуном локомотива;

∗ дотичну

, 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

, тобто силу тяги, яка прикладена до зчіпного крюка

й дорівнює дотичній силі тяги за винятком сили, що необхідна для переміщення

самого локомотива;

∗ зчіпну

зч

, тобто силу тяги, яка визначається за формулою

,10

⋅

зчзч

РF кН,

де Р

зч

– зчіпна вага локомотива, тс;

= 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 си-

ла 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” вантажопідйомніс-

тю 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 F

опор

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

тяги хоча й зростає зі

Рис. 7.1. Розкриття зовнішніми

окремими траншеями

Рис. 7.2. Розкриття зовнішніми групо-

вими траншеями

зменшенням швидкості руху, однак її максимальне значення обмежується величи-

ною зчіпної сили F

зч

тяги.

Швидкість

р..м

руху локомотива, що від-

повідає умовам

зч

, називається розрахунко-

во-мінімальною. При русі зі швидкістю, що менше

розрахунково-мінімальною, дотична сила тяги не

може реалізуватися й виникає буксування коліс.

Швидкість

р.м

складає 18...25 та 10...15 км/г від-

повідно для електровозів та тепловозів.

Сили опору руху состава виникають тіль-

ки в процесі руху та протилежні йому за напрям-

ком. В залежності від причин виникнення цих сил

розрізняють основний та додатковий опір руху.

Основний опір руху виникає із-за наявно-

сті тертя в підшипниках,

тертя кочення та ковзан-

ня між колесами та рейками та опір повітряного

середовища.

Останнє приймається в розрахунок при швидкості руху більше 40 км/г. До-

датковий опір руху від нахилу колії виникає тільки на ділянках колії, що має нахил,

та направлений в протилежний бік напрямку руху, при переміщенні состава на під-

йом (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 ма-

си поїзда. Сила опору руху поїзда визначається за формулою

(

)

(

)

кiопкioлопор

QQF

ωωωωωω

+±++±=

Н ( 4.4 )

де

,,Q

– маса відповідно локомотива та причіпної частини состава, т;

ωω

- основний та додатковий опір руху відповідно локомотива та вагонів,

кгс/т;

кi

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

Основний питомий опір

руху різні для локомотива та вагонів та розра-

ховується з емпіричних формул. У приблизних розрахунках можна приймати

30...20

===

ooo

ωωω

Н/т.

Тобто,

()

(

)

кiоплопор

QQF

⋅

+= Н. ( 4.5 )

Питомий опір від похилу колії кількісно дорівнює величині похилу, що ви-

ражається числом тисячних. Наприклад, похил колії

i = 25

, тобто,

= 250 Н/т.

Питомий опір руху від кривизни колії залежить від радіуса

R кривої і ви-

значається з емпіричних формул:

на постійних коліях

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 заля-

гання родовища, інженерно-геологічних і гірничотехнічних умов. Перевагу віддають

тому способу, що дозволяє швидше підготувати

родовище до експлуатації, забезпе-

чити необхідну пропускну здатність розкривних виробок, більш економічний і безпеч-

ний в експлуатації.

Розташування розкривних виробок багато в чому визначає головні парамет-

ри й техніко-економічні показники відкритих розробок. Розкривні виробки можуть бути

стаціонарні, розташовані по проектному контурі кар'єру на неробочому борті; неста-

ціонарні, розташовані по проміжному контурі кар'єру на робочому борті (ковзні з'їзди).

Другий варіант економічно вигідніше, вимагає мінімальних обсягів гірничо-

капітальних робіт, термінів будівництва й освоєння проектної потужності кар'єру, ка-

пітальних витрат. У кожному окремому випадку місце розташування розкривних ви-

робок 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

Класифікаційні ознаки поділу

Спосіб розкриття

За місцем розташування

траншей та стационарності

За напрямком

руху

За кількістю роз-

кривних уступів

А. Траншейний

1.Похилими

траншеями

1. Зовнішними ста-

ционарними

2. Внутришніми:

стационарними;

напівстационарними;

ковзними

одинарними

парними

одинарними

парними

окремими

груповими

загальними

окремими

груповими

загальними

окремими

парними

загальними

окремими

груповими

загальними

2.Крутими

траншеями

Обладнані підйомниками:

конвеєрними;

безклітьовими з тягачами;

клітьовими;

скіповими

Рис.4.2. Тягова харак-

теристика локомотива