Кузьміч О.К. Відкриті гірничі роботи

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 6.6. Безтранспортний спосіб проведення траншей

також средньощільними й напівскельними, що володіють стійкістю лише при додат-

ковому навантаженні бортів траншеї відвалами й виключаючими можливість зсуву.

Комбіновані способи застосовуються для проведення широких траншей

повного перетину. Найбільш розповсюдженим є варіант, коли драглайн працює за

безтранспортною

схемою, а мехлопата - за транспортною; драглайн, працюючи з

випередженням, виймає породу з однієї частини перетину траншеї й укладає її у від-

вал, розташований на борті, порода з другої частини розробляється мехлопатою й

вантажиться в поїзди, колія для яких укладається в тій частині траншеї, де породи

попередньо вийняті драглайном. Комбіновані способи проведення траншей високо-

продуктивні й економічні. Спеціальні підривні способи застосовують в умовах, що

допускають масові вибухи на викид і скидання.

Швидкість проведення капітальних і розрізних траншей у цих випадках зале-

жить від прийнятого способу й організації буровибухових робіт. Гарні результати ви-

ходять при використанні врубових схем і короткоуповільненого підривання - після

збирання породи профіль ґрунту не відрізняється від проектного. Заряди, звичайно,

розміщують у свердловинах і підземних камерах, пройдених із шурфів і штолень. Для

вибухових способів проведення траншей характерні значні витрати вибухових речо-

вин і висока вартість прохідницьких робіт.

До спеціальних способів проведення траншей відносяться ті, при яких засто-

совуються колісні скрепери, бульдозери

й гідромеханізація. Колісні скрепери викори-

стовують для м'яких порід, при невеликих обсягах робіт і коротких відстаней транс-

портування в зовнішні відвали. Бульдозери застосовують при нарізці напівтраншей

на косогорах, коли є можливість організувати відвал поблизу виїмки порід. Гідроме-

ханізований спосіб застосовують при проведенні траншей по м'яких і легкорозмивних

породах у

сприятливих кліматичних і топографічних умовах, при наявності електро-

енергії і достатньої кількості води.

700

Н/т; ( 4.6 )

на тимчасових коліях

1300

Н/т. ( 4.7 )

Таким чином, умови рівномірного руху поїзда на керівному похилі може

бути виражено у вигляді

(

)

(

)

кiоплзч

QQP

⋅

10 ( 4.8 )

чи

(

)

(

)

.10

кроплзч

iQQP

⋅

( 4.9 )

Так як маса причіпної частини поїзда визначається саме масою

кожного

вагона, масою

вантажу у ньому та кількістю n вагонів в поїзді, то рівняння ( 4.9)

приймає вигляд

(

)

[

]

(

)

.10

кpовтлзч

iqqnQP

⋅

( 4.10 )

Тоді корисна маса поїзда

вт

кpо

зч

вв

qnQ

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

⋅

=⋅=

ωω

т ( 4.11 )

Схеми колійного розвитку на уступі будують у залежності від числа пра-

цюючих на уступі екскаваторів — звичайно одного чи двох. При одному екскаваторі

застосовують наступні схеми вибійних колій: одноколійну, одноколійну з перенос-

ним тупиком, одноколійну з переносним роз'їздом, двоколійну зі з'їздами.

Одноколійна тупикова схема з роз'їздом на

початку колій (рис.4.3, а) є най-

простішою. При такій схемі полегшується переукладання й перенесення колій. Од-

нак зі збільшенням довжини фронту уступу час обміну составів зростає, тому схема

застосовується при невеликій довжині колій.

Рис.4.3. Схеми вибійних колій при роботі одного екскаватора

При одноколійній схемі з переносним тупиком (рис.4.3, б) обмін составів

відбувається безпосередньо на уступі, що поліпшує використання екскаваторів.

Одноколійна схема з переносним роз'їздом (рис.4.3, в) практично виключає

простої екскаватора. Обмін потягів тут, як і в попередній схемі, виконується на

уступі. Іноді замість роз'їзду на уступі укладають дві колії (

рис.4.3, г). Недолік цих

схем — ускладнюється перенос колії.

Використання на уступі двох екскаваторів ускладнює схему забійних колій.

Звичайно в таких випадках застосовують одноколійну схему з тупиками для кожно-

го екскаватора (рис.4.4,

а) й двоколійну зі з'їздами (рис.4.4, б). Одноколійною схе-

мою користуються при східчастих вибоях, двоколійною — при прямолінійних. Одно-

колійна схема дозволяє забезпечити безперервність навантаження.

Найбільш ефективна форма руху потягів — робота з графіка, яким керу-

ється диспетчер у процесі роботи.

4.3. Автомобільний транспорт

Автомобільний транспорт використовують у кар’єрах обмежених розмірами

в плані, при швидкому посуванні фронту робіт, складних гірничо-геологічних умов,

коли потребується селективна виїмка корисної копалини.

Область використання автомобільного транспорту:

∗ відстань транспортування вантажів від 0.5 до 5 км;

∗ продуктивністю кар’єрів до 10 млн. гірської породи на рік.

∗ при розробці родовищ із складними гірничотехнічними умовами необхід-

ності селективної виїмки корисної копалини;

∗ при розробці кар’єрів з великим терміном служби;

∗ при малій та середній потужності родовищ корисних копалин;

∗ у період будівництва кар’єрів, при проведенні виїзних та розрізних тран-

шей.

Переваги автомобільного транспорту:

∗ маневреність;

∗

автономність живлення;

18—20% (для автосамос-

кидів КрАЗ-256 вона скла-

дає 20—22 м, для БелАЗ-

540 —18—19 м).

При безтранс-

портному способі, коли

застосовуються мехлопа-

ти з подовженим робочим

устаткуванням, породи

відвантажуються на один

чи обох бортів траншеї

(рис.6.6,

а). Цей спосіб

застосуємо для неглибо-

ких траншей. При викори-

станні драглайнів глибина

й ширина траншей можуть

бути значно збільшені за

рахунок його великого

радіуса й висоти розван-

таження (рис.6.6, б).

При проведенні

траншей за безтранспорт-

ній схемі ефективне вико-

ристання крокуючих екс-

каваторів з великими ро-

бочими розмірами. На

кар'

єрах з м'якими поро-

дами при нарізці капіталь-

них і розрізних траншей

використовують одноков-

шеві,

багато черпакові, ланцюгові й

роторні екскаватори.

Глибокі траншеї про-

ходять пошаровою виїмкою

мехлопатами й драглайнами

(рис.6.6, в). Мехлопати виби-

рають породу й відвантажують

її на борт траншеї, а драглайни

переекскавирують у відвал.

Безтранспортні способи прове-

дення траншей найбільше про-

дуктивні й економічні.

Вони незалежні від

виду транспортних засобів,

забезпечують високу продукти-

вність екскаваторів і високі

темпи проведення. Однак об-

ласть їхнього застосування

обмежується м'якими порода-

ми,а

Рис.4.4. Схеми вибійних колій при роботі на уступі двох екскаваторів

Рис. 6.4.Схеми проведення траншей з наванта-

женням у залізничний транспорт

Рис. 6.5. Схеми подачі автосамоскидів під

навантаження

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

тпт

,м

, ( 6.1 )

де h

– кінцева глибина траншеї, м;

– ширина підошви траншеї, м;

α - кут укосу борта траншеї, град;

i – похил траншеї,

Обсяг одиночної похилої напівтраншеї

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−=

пп

ψψ

, ( 6.2 )

де h – різниця відміток початку та кінця напівтраншеї,

- висота підривання (борта) напівтраншеї, м;

αβ

ctgctg −

( 6.3 )

- кут укосу косогору, град.

Обсяг розрізної траншеї в звичайних умовах визначається як обсяг прямої

призми, у підошві якої лежить трапеція,

()

lhctghbV

ттптр

+= м

, ( 6.4 )

де l – довжина траншеї, м.

Обсяг загальної чи групової траншеї зовнішнього закладення (рис.6.3)

()

,...

232

−

++++

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

ппп

HHH

bп

Нb

, ( 6.5 )

де n – кількість горизонтів в траншеї;

,Н

та Н

– глибина горизонту в траншеї, м.

6.2. Способи проведення траншей

Траншеї проводять транспортним, безтранспортним, комбінованим і спеціа-

льними способами.

Найбільше поширення одержали транспортні способи, оскільки вони мо-

жуть бути застосовані на будь-яких породах і дозволяють використовувати екскава-

тори і транспортні засоби, що експлуатуються в кар'єрі. Для форсованого проведен-

ня

траншей застосовують автотранспорт навіть у тих випадках, коли для експлуата-

ційних робіт намічене використання іншого виду транспорту. При цьому гірську масу з

траншеї виймають суцільним вибоєм (на повний перетин траншеї) чи пошарово.

При проведенні траншеї на повний перетин транспортні засоби розміщають

на підошві траншеї чи на її борті (рис. 6.4). Застосовують три схеми подачі автоса-

москидів під навантаження: кільцеву, тупикову й тупикову з нішами (рис.6.5). При

кільцевій схемі досягається найбільш ефективне використання екскаваторів (коефіці-

єнт використання 0,75—0,90) і автотранспорту, але трохи збільшується ширина тра-

ншеї понизу і, отже, обсяг прохідницьких робіт. При тупиковій схемі коефіцієнт вико-

ристання екскаваторів менше (0,5—0,8), але ширина траншів понизу

знижується на

∗ великі підйоми, що долає автотранспорт (до 80…100

);

∗ невеликі радіуси повороту (до 15…20 м);

∗ незначні простої екскаваторів із-за відсутності порожняка.

Недоліки автотранспорту:

∗ складність організації ремонтного господарства;

∗ велика зношеність автопокришок;

∗ важкі умови експлуатації взимку;

∗ низький к. к. д. (до 20 %);

∗ порівняльна висока собівартість перевезень 1 т вантажу, яка сягає

50…60% у собівартості одиниці видобутої продукції

та значно зростаюча при збі-

льшенні відстані транспортування.

Ефективність роботи автотранспорту на кар’єрах залежить від якості та

стану доріг, їх відповідності типам автомобілів, що використовуються.

З умов експлуатації дороги поділяють на стаціонарні (постійні) та тимча-

сові (короткого терміну дії). Стаціонарні дороги будують у капітальних траншеях, на

поверхні, на з’єднувальних транспортних бермах. Вони мають краще покриття та

двосмуговий рух.

Тимчасові дороги прокладають у межах зони ведення гірничих та відваль-

них робіт на уступах та відвалах та періодично переміщують вслід за посуванням

фронту робіт.

Ширина проїжджої частини автодороги повинна забезпечити необхідну

пропускну здатність та безпечність руху автосамоскидів. Вона залежить від габари-

тів

а рухомого состава (ширини автосамоскидів по скатах коліс), швидкості v (км/г)

руху та кількості транспортних смуг, ширини

у запобіжної смуги та зазору х = 2у між

кузовами зустрічних автосамоскидів (

у = 0,5 + 0,005 v, м). Визначається

з формул:

при односмуговому русі

= а + 2 у, м; (4.12)

при двосмуговому русі

=2 (а + у) + х, м.(4.13)

Рухомий состав включає автомобілі-самоскиди, тягачі з напівпричепами

й причепами (автопоїзда). Переважне застосування одержали автосамоскиди, ку-

зов яких витримує удари шматків чи породи корисної копалини при навантаженні,

має козирок, що охороняє кабіну водія (рис.4.5).

Тягачі з напівпричепами складаються з колісного автотягача з укороченою

рамою, що має спеціальний опорно-зчіпний (сідельний

) пристрій, і сідельного на-

півпричепа, що несе вантаж. Напівпричепи можуть бути з донним, заднім і бічним

розвантаженням. Основна перевага тягачів з напівпричепами в порівнянні з авто-

самоскидами такої ж потужності у тому, що вони мають у 1,5—2 рази більшу ван-

тажопідйомність. Однак при одній і тієї ж потужності двигуна базового автосамос-

кида це приводить до зниження питомої потужності та погіршення тягово-

динамічних якостей машини.

Для підвищення коефіцієнта використання автомашин велике значення

мають правильна організація під'їзду і раціональна установка машин у вибої. З цією

Рис.4.5. Великовантажні кар’єрні автомобілі

метою автомашини необхідно подавати до вибою безупинно, скорочуючи час на

маневри.

Розрізняють декіль-

ка видів під'їздів: наскрізні

за кільцевою схемою

(рис.4.6,

а) при однобічному

русі машин на уступі; з пет-

льовим розворотом (рис.4.6,

б); при зустрічному русі ма-

шин на уступах і з тупико-

вим розворотом (рис.4.6, в,

г) у стиснутих умовах.

Схема з наскрізним

під'їздом найбільш вигідна,

тому що не вимагає розво-

роту машин при наванта-

женні, а робоча

площадка

має меншу ширину. Автома-

шини встановлюють під на-

вантаження так, щоб кут

повороту чи екскаватора

відстань пересування нава-

нтажувача були найменши-

ми.

Установку машин у

вибої застосовують одиноч-

ну чи спарену. Одиночна

установка автомашин пара-

лельно осі вибою і з частко-

вим розворотом (рис.4.7, а)

практикується звичайно у

вузьких західках. Спарена двостороння установка (рис.4.7, б) сприяє скороченню

простоїв екскаватора, але використовується тільки в широких вибоях при щільній

та рівній підошві. Спарена однобічна установка (рис.4.7, в) ще в більшому ступені

забезпечує безперервність роботи екскаватора (навантажувача), однак при цьому

ускладнюються маневри встановлених поруч двох машин.

4.4.

Конвеєрний транспорт

Область використання конвеєрного транспорту:

∗ на кар’єрах великої потужності (від 20…30 до 100 млн. т гірської маси

на рік;

∗ у районах із помірним кліматом.

Конвеєрний транспорт вельми перспективний. Він забезпечує:

∗ поточність (безперервність) переміщення вантажів;

∗ має використання при крутих кутах нахилу (17…19

);

∗ практично має необмежену продуктивність;

∗ дозволяє найбільш повно використовувати екскаватори.

понизу залежить від способу проведення, а

глибина дорівнює висоті підготовлюваного

уступу. Кути укосів бортів траншеї залежать

від міцності порід і звичайно дорівнюють кутам

укосу робочих уступів (60—80

Спеціальні траншеї служать для го-

сподарських з'їздів (обслуговування робочих

уступів кар'єру), водовідливу й дренажу.

Обсяги гірничо-будівельних робіт, що

виконуються у період будівництва кар'єру, при

глибокому заляганні рудного тіла можуть сяга-

ти 40% і вище від загального обсягу робіт з

розкриву в кінцевих межах кар'єру.

При рівнинній

поверхні обсяги капіта-

льних і розрізних траншей підраховуються як

обсяги чи сума обсягів правильних геометрич-

них тіл.

Обсяг одиночної похилої траншеї (при горизонтальній поверхні) визначають

за формулою

Рис.4.6. Схеми під’ізду автосамоскидів до екска-

ваторів

Рис.4.7. Схеми установки автосамоскидів під на-

вантаження

Рис. 6.1. Капітальна (виїзна) траншея

Рис. 6.2. Розрізна траншея

Рис. 6.3. Схема до розра-

хунку загальної зовнішній

капітальної траншеї

Кількість составів із породами розкриву, яка може бути розвантажена між двома пе-

ресуваннями відвального обладнання.

Тривалість роботи тупика відвалу між пересуванням відвального обладнан-

ня

⋅

( 5.9 )

де

n – кількість думпкарів у составі; v

– місткість кузова думпкара, м

Тривалість роботи тупика відвалу між пересуванням відвального обладнан-

ня

чд

⋅

( 5.10 )

де t

– тривалість обміну поїздів, г; t

– час розвантаження состава, г; T

– час

роботи відвального тупика за добу, г; k

– коефіцієнт використання тупика в часі.

Обсяг породи розкриву, який може бути прийнято одним тупиком гідровідва-

лу за добу

= V

/Т, м

за добу.

Необхідна кількість тупиків гідровідвалу для приймання порід розкриття, що

виймається за добу

= V

доб

, тупиків,

де

доб

– обсяг породи розкриття, що виймається за добу, м

6. ВІДКРИТІ ГІРНИЧІ ВИРОБКИ Й СПОСОБИ ЇХ ПРОВЕДЕННЯ

6.1. Відкриті гірничі виробки

При відкритій розробці родовище розкривається в основному траншеями

— відкритими гірничими виробками трапецієподібного перетину. Траншеї, що прово-

дяться по косогорі, мають у поперечному перерізі форму трикутника - напівтран-

шеями. В залежності від призначення розрізняють капітальні, розрізні й спеціальні

(допоміжні) траншеї

. Капітальні траншеї (рис.6.1) призначені для безпосереднього

транспортного зв'язку поверхні з розроблювальним родовищем чи його частиною. У

цих траншеях розміщають рейкові колії, автодороги чи стаціонарні транспортні уста-

новки. Вони звичайно служать протягом усього терміну експлуатації кар'єру чи його

частини. Основними параметрами траншеї є її ширина понизу, подовжній ухил,

довжина,

кут укосу бортів і будівельний обсяг. В залежності від величини подовжньо-

го ухилу розрізняють похилі (до 120—150

) і

круті (понад 150

) траншеї. Останні

обладнаються підйомниками (скіповими, клітьовими, конвеєрними тощо).

Розміри поперечного перерізу капітальних траншей визначаються їхньою

глибиною, кутом укосів бортів і шириною підошви (видом транспортного устаткуван-

ня). При конвеєрному транспорті поперечний переріз траншеї найменший. Кути уко-

сів і ширина траншей вибираються відповідно до правил технічної експлуатації в за-

лежності від кількості шляхів і фізико-механічних властивостей порід, відповідно до

типу й розмірів виймально-навантажувального й транспортного устаткування.

Розрізні траншеї (рис.6.2) є продовженням капітальних. Вони проводяться

на кожному уступі для створення первісного фронту розкривних і видобувних робіт,

що починаються з розносу одного чи обох бортів розрізний траншеї. Її ширина

Недоліки конвеєрного транспорту

∗ жорсткі вимоги, що пред’являються до крупнисті та однорідності матеріа-

лу, що переміщується;

∗ залежність роботи конвеєра від природних умов;

∗ порівняльна висока вартість експлуатації, в основному із-за високої вар-

тості та низької стійкості конвеєрних стрічок.

Технологічні схеми конвеєрних установок на кар’єрах визначаються: гір-

ничо-геологічними умовами; виробничою потужністю кар’єру; відстанню транспор-

тування гірської маси до пункту розвантаження (рис. 4.8).

До складу технологічної схеми входять наступні конвеєрні установки: ви-

бійні; зборні; підйомні; бункерні; магістральні; відвальні.

Вибійні конвеєри призначені для транспортування гірської маси від екска-

ватора до збірного чи підйомного конвеєра та встановлюються на робочій площад-

ці уступу.

Збірні приймають вантаж від декілька вибійних конвеєрів та транспорту-

ють його до підйомного конвеєра. Вибійні та збірні конвеєри бувають самохідними

чи переміщуються кранами, тракторами.

Підйомні конвеєри приймають вантаж від збірних та вибійних та транспор-

тують його на поверхню. Їх установлюють стаціонарно на відкритому повітрі чи в

закритих галереях.

Магістральні конвеєри призначені для транспортування вантажів на ве-

ликі відстані. Складаються вони з декілька стаціонарних послідовно встановлених

конвеєрів.

Продуктивність стрічкового конвеєра визначається за формулою

к.тех

=3600 F v k

, м

, ( 4.14 )

де F – площа поперечного перерізу породи, що розміщена на стрічці, м

;

v – швидкість руху стрічки, м/с;

– коефіцієнт завантаження стрічки, k

= 0,8…1,0.

Рис. 4.8. Схеми

озташ

вання конвеє

ів

4.5. Комбінований транспорт

Комбінований транспорт використовується, звичайно, на глибоких

кар’єрах. На рудних кар’єрах частіше всього зустрічаються наступні типи транспор-

ту:

∗ автомобільного із залізничним чи скіповим підйомом;

∗ автомобільного в кар’єрі та залізничного на поверхні, автомобільного з

рудоспусками в кар’єрі та залізничного на поверхні.

В комбінованих

схемах, звичайно, виділяють три ланки:

∗ транспорт у межах кар’єру;

∗ підйом на поверхню;

∗ транспорт на поверхні до пунктів розвантаження.

Для глибоких потужних кар’єрів та кар’єрів з обмеженими розмірами в пла-

ні при значній глибині доцільно комбінація автотранспорту зі скіповим підйомом.

Основні переваги цієї схеми:

∗

можливість підйому гірської маси по траншеях із великим кутом нахилу;

∗ значно скорочуються обсяги гірничо-капітальних робіт;

∗ дозволяє скоротити експлуатаційні витрати.

Недоліки цієї схеми:

∗ подвійне перевантаження матеріалів, що транспортуються, в кар’єрі та на

поверхні.

Скіпи завантажують безпосередньо з автосамоскидів. Швидкість руху ски-

пів до 8,5 м/с, а

кут нахилу траси до 45

Комбінація автотранспорту зі стрічковими конвеєрами – одна з перспекти-

вних. В цьому випадку вантаж всередині кар’єру переміщується автотранспортом, а

потому перевантажується на конвеєрний підйомник через бункер місткістю у 2…3

рази більше місткості автосамоскида. При надходженні з вибоїв крупнокусковатої

скельної породи перед конвеєрним підйомником споруджують дробильну установ-

ку.

Комбінація авто-

мобільного транспорту

із залізничним частіше

всього зустрічається

при розробці глибоких

горизонтів кар’єрів або

при великої швидкості

поглиблення гірничих

робіт у період будівни-

цтва. У цьому випадку

використовується ви-

сока маневреність ав-

томобільного транспо-

рту та висока потуж-

ність залізничного.

Процес утворення відвалів значно спрощується та удосконалюється при

використанні сучасних відвалоутворювачів на рухомому ході замість багаточерпа-

кових екскаваторів та заміні залізничного транспорту конвеєрним.

Консольні стрічкові відвалоутворювачі використовують в основному в по-

єднанні з конвеєрним транспортом. Основні параметри консольних відвалоутво-

рювачів – їх продуктивність, вага та довжина відвальної консолі. Зі збільшенням

довжини

консолі зростає прийомна здатність відвалу, скорочується фронт робіт,

збільшується вага консольного відвалоутворювача.

Переваги консольних відвалоутворювачів, що працюють у комплексі з

конвеєрним транспортом та багаточерпаковими розкривними екскаваторами:

∗ створення поточної технології робіт, які порівняльна легко можуть бути

повністю автоматизовані від вибою до відвалу включно;

∗ відрізняється простотою та економічністю, високою продуктивністю

праці;

∗ максимальною прийомною здатністю відвалу.

5.6. Гідравлічне відвалоутворення

На гідравлічних відвалах породу, що звалена під укіс, розмивають струме-

нем води, яка поступає під тиском із магістрального трубопроводу. Розмита порода

у вигляді пульпи стікає в понижені місця відвалу.

При рейковому транспорті розрізняють відвали з гідрозмивом, коли поро-

да, яка розвантажена в прийомний бункер, переміщується під тиском води, що по-

ступає

по трубах.

Гідровідвалоутворення при використанні залізничного та автомобільного

транспорту має переваги:

∗ простота, висока продуктивністю праці робітників;

∗ незначні витрати на пересування відвального обладнання;

∗ невеликі капітальні витрати на обладнання;

∗ низька собівартість робіт.

Недоліки гідровідвалоутворення:

∗ область використання обмежена м’якими, легкозмивними породами;

∗ сезонність роботи (тільки в теплий

час року);

∗ потреба у великих майданчиках;

∗ значна потреба води.

Прийомна здатність гідравлічного відвалу між змінним пересуванням об-

ладнання

()

αα

tgtgk

kНL

вф

−⋅⋅

⋅⋅

( 5.8 )

де

– довжина фронту розвантаження на гідровідвалі, м;

– висота гідровідвалу, м;

k – коефіцієнт заповнення ємності відвалу: k = 0,5…0,95;

– коефіцієнт розпушення породи у відвалі: k

= 1,03…1,10;

- кут похилу підошви відвалу, град;

– мінімальний кут похилу поверхні відвалу, град.

Рис.4.9. Схеми перевантажувальних пунктів при ком-

бінованому транспорті: а – при безпосередньому пе-

ревантаженні в думпкари; б – при утворенні проміж-

ного складу

зм

– тривалість зміни, г;

– коефіцієнт використання бульдозера в часі;

– тривалість одного рейсу бульдозера, хв.

Середня довжина відвальної дільниці визначається за формулою

L =

м. ( 5.6 )

Потрібна кількість робочих відвальних дільниць при бульдозерному від-

валоутворенні

бб

зм

⋅

( 5.7 )

де

зм

– обсяг розкриву, що розміщується в один відвал за зміну, м

/зм;

– кількість бульдозерів, що працюють на відвалі.

5.5. Використання відвальних багаточерпакових екскаваторів та

консольних відвалоутворювачів

Відвальні багаточерпакові екс-

каватори-абзетцери рис.5.9)

забезпечують найбільш високі

техніко-економічні показники

при роботі на м’яких породах та

в сприятливих кліматичних

умовах. Технологія відвалоут-

ворення абзетцерами склада-

ється з: черпання породи, що

розвантажена;

переміщення її

до відвалу; планування відва-

лу; пересування рейкової колії.

Абзетцери випускають для роботи із залізничним та конвеєрним транспор-

том. В першому випадку порода з вагонів розвантажується в прийомну канаву (бун-

кер), яка розташована нижче рівня рейкової колії. Черпаковою рамою чи роторним

колесом порода з канави перевантажується на конвеєр, що відсипає її нижче чи ви-

ще горизонту встановлення екскаватора. При цьому розвантажувальна консоль мо-

же повертатися в горизонтальній та вертикальній площині на деякий кут. При конве-

єрному транспорті порода поступає на прийомний конвеєр абзетцеру через пересув-

ний бункер.

Пересувають рейкові колії на абзетцерних відвалах колієпересувачами без-

перервної дії.

Переваги абзетцерного відвалоутворення:

∗ допустимість їх установлення на порівняльно великій відстані від бровки

укосу відвалу, за межами можливих оповзнів, що дозволяє значний час працювати

без переукладання рейкової колії;

∗ велика висота відвалів (до 90 м) та більше та велика прийомна здатність;

∗ висока продуктивність.

5. ВІДВАЛЬНІ РОБОТИ

5.1. Загальні відомості

Технологічний процес прийому та розміщення порід розкриву та неконди-

ційної корисної копалини, що видаляються при відкритій розробці родовища, нази-

вається відвалоутворенням, а насип, що утворюється в результаті відвальних ро-

біт, - відвалом. Технічні споруди та засоби відвалоутворення складають відвальне

господарство кар’єру.

Відвал розкривних порід представляє геометричне тіло у вигляді неправи-

льної усіченої піраміди. Він характеризується наступними параметрами: висотою та

кількістю уступів (ярусів); кутом укосу уступів; прийомною здатністю; довжиною та

способом переміщення відвального фронту робіт.

Обсяг відвальних робіт, звичайно, в декілька разів більше обсягу корисних

копалини, що видобувається. Витрати на відвалоутворення складають 12…15%

витрат на розкривні роботи та на ньому зайнято 25…30% штату робітників розкрив-

них дільниць.

Тому удосконалюванню відвалоутворення, вибору раціонального способу

відвалоутворення для того чи іншого кар'єру, визначенню раціональних параметрів

відвалів приділяється велике значення і присвячене багато досліджень. Великий

внесок у розвиток технології, механізації й організації відвальних робіт зроблений

ученими: докторами техн

. наук П. Е. Зурковим, І. І. Руским, Н. Н. Мельниковим, кан-

дидатами техн. наук Е. П. Дороненко, А. Я. Єлькиним, Н. И. Федорякиним, В. А.

Карельських, гірничими інженерами М. П. Тутовим, Н. Ф. Сандригайло й ін.

Тепер роботи з розміщення породи на відвалі майже цілком механізовані,

за винятком деяких допоміжних операцій.

Можлива висота відвального уступу залежить від фізико-механічних влас-

тивостей порід, що складується, та порід, що лежать у підошві відвалу, а також від

засобів механізації відвальних робіт. Збільшення висоти відвалу веде до зменшен-

ня площ, що займають відвали, обсягів колійних робіт та до збільшення продуктив-

ності відвального обладнання. Кількість

відвальних уступів визначається в залеж-

ності від площі, що відродиться під відвал, та загального обсягу розкривних порід.

Кут укосу відвальних уступів, звичайно, дорівнює куту природного укосу

порід, що розміщуються у відвалі. Він залежить від фізико-механічних властивостей

порід, їх ступеню розпушення та вологості.

Прийомна здатність відвалу дорівнює обсягу породи, яку

можна розмістити

на даній площі

відвалу при його максимальному заповненні та визначається за

формулою

() ()

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

+⋅−=

∑∑∑

ввввввв

ctghctghPhS

απα

, ( 5.1 )

де

= 0,8…0,9 – коефіцієнт, що враховує нерівномірності відсипки породи у від-

вал;

= 1,1…1,2 – коефіцієнт, що враховує розпушення породи у відвалі; h

– висо-

та уступу відвалу, м; Р

– периметр площі підошви відвалу, м;

– кут укосу уступу

відвалу, град.

Рис. 5.9. Схема відвалоутворення з викорис-

танням абзетцера

Відвали повинні відповідати вимогам: достатньому вмісту гірської породи;

знаходитися на мінімальній відстані від місць навантаження породи; не заважати

розвитку експлуатаційних робіт.

Відвали розділяються: за розміщенням відносно контуру кар’єру (внутрішні

та зовнішні); за типом робочого обладнання (плужні, екскаваторні, абзетцерні, бу-

льдозерні, конвеєрні, гідравлічні); за стаціонарністю (тимчасові та постійні).

Засоби

меха-

нізації відвальних робіт

вибирають із враху-

ванням топографічних,

гірничо-геологічних, лі-

матичних та організа-

ційно-технічних факто-

рів, а також вони без-

посередньо пов’язані з

видом транспорту та

механізацією виймання

розкриву.

При рівнинному рельєфі місцевості будівництво відвалів полягає в утво-

ренні насипів екскаваторами, колісними скреперами, бульдозерами й іншими ма-

шинами. При сприятливому рельєфі місцевості (яри, балки, косогори) відвали роб-

лять з меншими витратами й за короткі терміни (рис.5.1, а, б). Застосування меха-

нічних лопат на відсипанні первісного насипу відвала можливо при будь-яких поро-

дах (рис.5.1, в, г, д, е). Драглайном, багаточерпаковим екскаватором і скрепером

такий насип створюється тільки з м'яких порід і може бути зведений відсипанням

породи з автосамоскидів, що привозять її від проходки виїзних і

розрізних траншей.

У цьому випадку звичайно використовують бульдозери.

В залежно-

сті від схеми пере-

сування залізнич-

них колій розрізня-

ють схеми розвитку

відвалів з віяловим,

паралельним і кри-

волінійним перемі-

щенням фронту

(рис.5.2).

5.2. Технологія плужного відвалоутворення

Технологія плужного відвалоутворення включає:

∗ розвантаження породи із думпкарів;

∗ профілювання укосу відвалу;

∗ планування полотна для рейкової колії;

∗ переміщення колії.

Усі операції виконуються послідовно. Порода, що доставлена з кар’єру у

думпкарах, розвантажується безпосередньо під укіс уступу, при цьому частина її

(50…60%) скочується вниз, а частина залишається на відвальній

бровці (рис.5.3 ).

Порода, що залишилася, зштовхується під укіс відвальними плугами (рис.5.4).

великій висоті відвалу. Крім того,

даний варіант усуває основні недо-

ліки плужного та екскаваторного

відвалоутворення. У цьому випадку

породу з думпкарів розвантажують

на спеціальний відвальний майдан-

чик, що розташований на 1,5…2,0 м

нижче рейкової колії. Мінімальна

ширина робочого майданчика пови-

нна бути достатньою для розвороту

бульдозера (3…7 м), максимальна –

(30 м та більше) – в залежності від

технічних, технологічних та економі-

чних факторів (рис.5.8).

Переваги бульдозерного

способу відвалоутворення:

∗ найбільш простий, деше-

вий та продуктивний;

∗ бульдозер служить не тільки відваль-

ною машиною, але використовується одночасно

для ремонту й будівництва кар’єрних та відва-

льних доріг;

∗ швидкість будівництва відвалів;

∗ мобільність відвального обладнання

Недоліки бульдозерного відвалоутво-

рення:

∗ залежність роботи від властивостей

розкривних порід;

∗ залежність від кліматичних умов;

• підвищене зношення гуми при русі

самоскидів на відвалі;

∗ великі витрати палива.

Прийомна здатність бульдозерного від-

валу на 1 м його довжини

ка

⋅

/м, ( 5.4 )

де

– місткість кузова автосамоскида, м

;

– коефіцієнт кратності розвантаження

по ширині самоскида (для БелАЗ-540, КрАЗ-256

і МАЗ-503 відповідно дорівнює 1,5; 2,5 і 3,0); b – ширина кузова автосамоскида,

м.

Продуктивність бульдозера за зміну по переміщенню порід на відвалі

чзм

kТЕ

⋅⋅⋅

,зміну, ( 5.5 )

де

Е – обсяг породи, що переміщується за один рейс, м

;

Рис.5.2. Схеми розвитку фронту відвальних робіт:

а – паралельна; б – віялова; в - криволінійна

Рис. 5.1. Схеми утво-

рення відвалів

Рис. 5.7. Схема бульдозерного відвалоут-

ворення при автотранспорті

Рис.5.8. Схема роботи буль-

дозера при залізничному

транспо

ті

– радіус розвантаження екскаватора, м.

5.4. Технологія бульдозерного відвалоутворення

Бульдозерне відвалоутворення використовують звичайно при доставці

породи до відвалу великовантажними автосамоскидами, тракторними причепами

чи, що менше зустрічається, залізничним транспортом. Відвалоутворення включає

дві операції:

∗ розвантаження породи з транспортних засобів на відвальну площадку;

∗ переміщення породи під укіс відвалу.

Крім того

, при використанні автомобільного транспорту на відвалі періоди-

чно виконують роботи з планування відвальної бровки, улаштування, ремонту та

обслуговуванню автодоріг.

На відвалі споруджують головну та тимчасову автодороги. Самоскиди роз-

вертаються на тимчасовій дорозі та заднім ходом під’їздять до місця розвантажен-

ня – на 1…1,5 м від бровки відвалу. Сплановану бульдозером поверхню відвалу

укатують катками, особливо в місцях руху транспорту, та по мірі посування фронту

відсипання дорожня смуга перевлаштовується. Кількість бульдозерів для плану-

вання та скидання породи визначається обсягом розкриву, що розміщується у від-

валі, та продуктивністю бульдозерів.

За умов безпеки на краю бровки відвалу необхідно постійно підтримувати

породний валик висотою 0,5…0,8 м та завширшки 2,5 м. Крім того, у слабких поро-

дах укладають обмежуючий дерев’яний чи металічний брус, який утримується дво-

ма канатами, що кріпляться дротом до труб, що забити в масив відвального уступу.

Це дозволяє збільшити довжину каната та переміщувати брус по мірі переміщення

бровки відвалу. Майданчик бульдозерного відвалу повинен мати по всьому фронту

розвантаження похил до 3

у бік відвалу. При роботі ніччю відвальна бровка освіт-

люється прожекторами.

За сприятливих умов розміщення відвали з автомобільним транспортом

можуть працювати без бульдозерів. Так, наприклад, на Дашкесанському залізоруд-

ному кар’єрі, де висота відвалів, що утворюються в ущелині, сягає 250 м, відвальні

роботи полягають лише в розвантаженні автосамоскидів, які перед цьому

закріп-

ляють тросом. Бульдозер використовують тільки для планування автодороги.

Продуктивність бульдозерів на відвалах залежить від їх розмірів та потуж-

ності, відстані транспортування та властивостей порід, типа та конструкції бульдо-

зерного лемеша. Потужні бульдозери Д-385 на базі трактора ДЕТ-250 при транспо-

ртуванні скельних порід на відстань 10 м переміщують 2100 м

за зміну, а на 25 м -

–810 м

. При м’яких породах продуктивність бульдозерів зростає на 25…30%.

Висота відвального уступу залежить від стійкості порід, гірничотехнічних та

гідрогеологічних умов та складають 20…40 м. Відвал складається з трьох ділянок

рівної довжини по фронту розвантаження (рис.5.7). Загальна довжина розвантажу-

вального, планованого та резервного майданчиків коливається від 100 до 500 м та

визначається кількістю самоскидів, що

працюють одночасно.

Відвалоутворення бульдозерами при залізничному транспорті ще не

знайшло використання.

Однак практика показує, що продуктивність відвального тупика, обладна-

ного бульдозером Д-385А, також , як при роботі екскаватора ЕКГ-4,6. Інші показни-

ки також краще: капітальні витрати у 3 рази менше, експлуатаційні витрати нижче

на 40…50%, час розвантаження состава скорочується вдвічі.

Використання

такої схеми відвалоутворення економічно вигідно при

Продуктивність відвальних плугів 300…500 м

/г. Думпкари можна розван-

тажувати одночасно усім составом при допомозі центрального пневматичного уп-

равління, що знаходиться на локомотиві, групами чи поодинці.

Операцію по розвантаженню со-

ставів та послідуючу планування відва-

льним плугом повторюють 4…8 рази,

після чого уздовж відвальної колії утво-

рюється площадка завширшки 3,5 м. По-

дальша робота з прийому породи

стає

неможливою. Колію переміщують ближче

до бровки відвального уступу та всі опе-

рації повторюються. Оскільки відвальні

породи дають усадку й протягом розван-

таження породи виникає поступове про-

сідання рейкової колії, перед його пере-

міщенням виконується планування відва-

льної бровки таким чином, щоб вона була

на 0,3…0,5 м вище рівня рейкової колії.

Крок переміщення складає 4…5 м. Пере-

міщують рейкову колію спеціальними

машинами.

Основні переваги плужних відва-

лів: порівняльна невеликі капітальні витрати; універсальність використання (породи

будь-якої міцності); задовільні економічні показники.

Недоліки плужних відвалів: невелика висота відвального уступу (10…15 м у

м’яких породах, 15…20 м у скельних); обмеженість умовами безпеки розвантажен-

ня вагонів безпосередньо у бровки укосу; мала відстань переміщення рейкової ко-

лії; висока трудомісткість колійних робіт; складність організації відвальних робіт.

Прийомна здатність тупика плужного відвалу між двома суміжними пере-

міщеннями рейкової колії

LHc

⋅⋅

, ( 5.2 )

де

с – відстань переміщення рейкової колії, м;

– висота відвалу, м;

L – довжина відвального тупика, м;

– коефіцієнт остаточного розпушення породи у відвалі; k

=1,06…1,15.

Відстань переміщення рейкової колії у тупику плужного відвалу с=а – b,

м, де а – максимальний виліт головного лемеша відвального плуга від осі колії, м;

b – безпечна відстань між осі колії до верхньої бровки відвального ярусу, м.

Рис.5.3.

Плужне від-

валоутво-

рення

Рис. 5.4. Схема роботи відвального

плуга

5.3. Технологія відвалоутворення одноковшевими екскаваторами

Відвалоутворення одноковшевими екскаваторами включає три основні

операції, що виконуються послідовно: саме відвалоутворення; переведення екска-

ватора на нову західку ; переукладення рейкової колії.

Відвалоутворення в даному випадку

полягає в екскавації породи, що розванта-

жується з думпкарів та укладанні її у від-

вал. Розкривні породи з одного-двох думп

карів розвантажують у прийомну яму від-

вального екскаватора (рис.5.5 ), який пере-

вантажує її у трьох напрямках: уперед по

ходу; під укіс відвалу та назад (за екскава-

тор) по ширині відвальної західки на

0,5…1,0 м вище рівня розташування рей-

кової колії. Екскаватор установлюється ни-

жче рівня рейкової колії на проміжному го-

ризонті

. При такому розташуванні екскава-

тора машиністу добре видно верхній підус-

туп відвалу, що дає змогу дотримуватися

правильності його відсипання. В місці

укладення рейкової колії попередньо буль-

дозером виконується планування поверхні

відвалу.

Після розвантаження породи укіс

уступу приймає прямолінійний профіль із

кутом, що наближається до кута природно-

го укосу.

Відсипання відвалу

по фронту вико-

нують паралельними західками. Після від-

сипання західки на всю довжину відвально-

го тупика рейкові колії переукладають у но-

ве положення.

Відстань переукладення колії при відвалоутворенні екскаваторами ЕКГ-4

та ЕКГ-4,6 - 20…24 м. Термін роботи відвального тупика між переукладаннями

рейкової колії складає 3…6 міс. Річна продуктивність ЕКГ-4 на відвалах – 1…2

млн.м

. Оптимальна висота відвалів, що розміщені на рівнині – 15…30 м. Висота

верхнього підуступу відвалу 4…6 м, нижнього – 10…25 м. Врешті-решт вона зале-

жить від фізико-механічних властивостей порід, що складуються. Оптимальна дов-

жина відвальних тупиків – 1500…2000 м.

Переваги використання механічних лопат на відвалах:

∗ більш висока (у 1,5…2,0 рази), ніж при плужному відвалоутворенні, про-

дуктивність

праці за рахунок меншої трудомісткості переміщення ланками;

∗ більш висока (у 2…3 рази) потужність відвального тупика;

∗ можливість (завдяки меншій кількості переукладання) баластування колії

та використання за рахунок цього потужного рухомого состава;

∗ збільшується швидкість поїздів, знижується аварійність із-за несправних

колій;

∗ скорочується термін будівництва нових відвалів.

Недоліки використання механічних лопат на відвалах:

∗ великі капвкладення, що пов’язані з використанням для переєкскавації

породи великої ціни машин – екскаваторів.

На окремих кар’єрах для механізації відвальних робіт використовують екс-

каватори-драглайни. Технологія відвалоутворення драглайнами при доставці поро-

ди залізничним транспортом мало чим відрізняється від технології відвалоутворен-

ня механічними лопатами

У практиці, в залежності від

умов, використовують різні схеми

відвалоутворення. Звичайно, драг-

лайн установлюють на висоті 8…10

м, породу з думпкарів розвантажу-

ють у прийомну яму глибиною 5…6

м, завширшки та завдовжки 25…35

м. Розміри відвалу визначаються

радіусами черпання та розванта-

ження екскаватора: звичайна висота

відвалів – 20…40 м, ширина –

120…150 м (рис. 5.6). Прийомна

місткість 1 м

відвалу сягає

2000…3000 м

та більше.

Драглайни використовують

на відвалах, що характеризуються

наявністю зсувних явищ, при транс-

портуванні м’яких, середньої та ни-

жче середньої міцності порід заліз-

ничним транспортом.

Переваги використання

драглайнів:

∗ підвищення безпеки робо-

ти екскаватора внаслідок меншого,

ніж у механічної лопати, питомого тиску на ґрунт та розташування екскаватора на

значній

відстані від бровки укосу;

∗ збільшення відстані переукладання до 40…60 м та більше;

∗ досягнення стійкої висоти відвалу й відповідно зменшення обсягів колій-

них робіт.

Недоліки використання драглайнів:

∗ продуктивність драглайна на відвалі нижче в порівнянні з механічною ло-

патою;

∗ значні капітальні витрати;

∗ великі витрати енергії на черпання, переміщення та

підйом породи.

LНс

⋅⋅

′

= м

, ( 5.3 )

де c

′

- відстань переукладання колії, м.

Відстань переукладання рейкової колії на відвалі:

pч

RRc +

≈

′

м,

де

– радіус черпання екскаватора, м;

Рис. 5.5. Схема роботи мехлопати

на відвалі

Рис. 5.6. Схема роботи драглайна

ЕШ-6/60 на відвалі