Dessadecor-nn.ru

Журнал Dessadecor-NN
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Допустимый угол откоса уступа

Схемы экскавации при ведении вскрышных работ высокими уступами

Под высокими уступами понимаются такие уступы, которые не могут быть отработаны на всю высоту за один проход экскаватора из-за ограниченности его рабочих параметров. Чаще всего разработка высоких уступов ведется с разделением их на подуступы. Иногда для разработки высоких уступов используют драглайны.

Высокие вскрышные уступы используют на угольных разрезах в следующих случаях:

1. для увеличения угла откоса рабочего борта разреза с целью снижения текущего коэффициента вскрыши;

2. при ведении горных работ в стесненных условиях, недостаточной ширине рабочих площадок;

3. для сокращения протяженности транспортных коммуникаций во вскрышной рабочей зоне;

4. при сложности или невозможности заведения железнодорожных путей на нижний вскрышной уступ и при его разработке с верхней погрузкой.

Схема разработки вскрышного уступа двумя подуступами соответственно с нижней и верхней погрузкой приведена на рис. 3.9. При разработке нижнего подуступа используется мехлопата с удлиненным рабочим оборудованием. Схема находит широкое применение на угольных разрезах. Ее использование рационально при сложности заведения железнодорожных путей на нижний подуступ и при работе в стесненных условиях при малой ширине рабочих площадок. В последнем случае суммарная ширина рабочих площадок подуступов получается меньше, чем соответствующая величина при независимой разработке уступов. Максмальная высота каждого подуступа определяется по известным формулам из условия возможности его отработки экскаваторами соответствующих марок. Максимальная высота уступа в мягких породах определяется как сумма высот подуступов:

где Hч.max — максимальная высота черпания мехлопаты, работающей на верхнем уступе, м;

Hp.max — максимальная высота разгрузки мехлопаты, работающей на нижнем подуступе, м;

hв — высота транспортного сосуда от кровли верхнего подуступа, м;

е = 0,5-0,7 — безопасный зазор между кузовом транспортного сосуда и ковшом в момент разгрузки, м.

где Qэ1 и Qэ2 — производительность экскаваторов, работающих соответственно на верхнем и нижнем подуступах, м3;

h1 и h2 — высоты соответственно верхнего и нижнего подуступов, м.

Полное использование рабочих параметров экскаваторов достигается при работе в комплексе на смежных подуступах экскаваторов ЭКГ-5 А и ЭКГ-4у или ЭКГ-8И и ЭКГ-6,Зу.

Ширина заходки мехлопаты, работающей на верхнем подуступе, определяется исходя из величины рабочих параметров экскаватора. На нижнем подуступе может быть принята такая же ширина заходки или же может быть увеличена по возможностям мехлопаты. Во втором случае уменьшается объем путепереукладочных работ, но ширина транспортной рабочей площадки должна быть увеличена.

Ширина транспортной рабочей площадки рассчитывается из выражения (см. рис. 3.9).

где A1 — ширина заходки на верхнем подуступе, м;

C2 = 3,5-4,5 — расстояние от нижней бровки уступа до оси железнодорожного пути, м;

C1 = 2,5 — расстояние от оси пути до полосы электроснабжения, м;

Пэ = 6 — полоса электроснабжения, м;

П = 6 — полоса для размещения дополнительного оборудования, м;

C4 = 2,5 — расстояние от полосы для дополнительного оборудования до оси пути, м;

C3 = 2,5 — расстояние от оси пути до полосы безопасности, м;

Bп — ширина полосы безопасности, м.

Схема разработки вскрышного уступа двумя подуступами со сбросом породы верхнего подуступа приведена на рис. 3.10. Такая схема может быть использована как при применении взрывного способа подготовки пород к выемке, так и при мягких породах. Использование схемы целесообразно для понижения высоты вскрышного уступа в случае, если экскаватор по своим рабочим параметрам не может разработать уступ на всю высоту. Тогда высота нижнего подуступа принимается максимальной по возможности экскаватора.

Схема со сбросом породы верхнего подуступа может быть применена в стесненных условиях ведения горных работ, а также для повышения угла откоса рабочего борта карьера.

При осуществлении этой схемы на одном участке фронта уступа последовательно выполняют следующие работы:

• разработка верхнего подуступа со сбросом пород на нижнюю площадку уступа;

• отгрузка пород из навала;

• разработка нижнего подуступа с отгрузкой пород.

При наличии на уступе одного экскаватора все эти работы выполняются последовательно. При двух экскаваторах возможно параллельное ведение работ за счет рассредоточения экскаваторов в плане. Один из экскаваторов ведет разработку верхнего подуступа, произведя последовательно сброс породы в навал и отгрузку ее из навала. Другой экскаватор разрабатывает нижний подуступ.

Для синхронного подвигания подуступов ширина заходки по целику на них должна быть одинакова. Высота верхнего подуступа и ширина заходки должны обеспечивать формирование навала требуемых размеров для его последующей отгрузки. Высота навала не должна превышать максимальной высоты черпания экскаватора, а ширина основания навала при его отгрузке на железнодорожный транспорт — ширины нормальной заходки. Исходя из этого высоту верхнего подуступа для заданной модели экскаватора можно определить из выражения:

где Hч — максимальная высота черпания экскаватора, работающего на отгрузке навала, м;

а — угол откоса нижнего подуступа, град.;

в — угол откоса пород в навале, град.;

А — ширина нормальной заходки экскаватора, м;

Kр — коэффициент разрыхления пород в навале.

При работе на уступе двух экскаваторов высоты подуступов должны быть согласованы по их производительности:

где h’ и h» — высота соответственно верхнего и нижнего подуступов, м;

Qc’ и Qп’ — производительность экскаватора соответственно при сбросе пород с верхнего подуступа и отгрузке навала;

Qэ» — производительность экскаватора при погрузке пород нижнего подуступа.

При работе на уступе двух экскаваторов требуется четкая организация работ, включающая определенную последовательность обуривания и взрывания блоков, а также расстановку экскаваторов по фронту работ.

Читать еще:  Устройство откосов смета тер

Ширина площадки верхнего подуступа (см. рис. 3.10)

где А — ширина заходки экскаватора, м;

Bп — ширина полосы безопасности, м;

C2 = 3,5-4,5 — расстояние от нижней бровки навала до оси железнодорожного пути, м;

C1 = 2,5 — расстояние от оси пути до полосы электроснабжения, м;

Пэ = 6 — полоса электроснабжения, м;

П = 6 — полоса для размещения дополнительного оборудования, м.

Схема разработки вскрышного уступа двумя подуступами с подвалкой породы драглайном с нижнего подуступа в забой мехлопаты показана на рис. 3.11. Схема применяется в мягких породах при работе в стесненных условиях и для увеличения угла откоса рабочего борта карьера.


где A1 — ширина заходки мехлопаты, м;

h2 — высота верхнего подуступа, м;

а — угол откоса верхнего подуступа, град.;

в — угол откоса пород в навале, град.;

Kр — коэффициент разрыхления пород в навале;

A2 — ширина заходки драглайна, м.

Равномерное подвигание подуступов легче обеспечивается при равной ширине заходок на подуступах. Однако при этом высота нижнего подуступа получается небольшой из-за малой вместимости заходки верхнего подуступа для размещения навала. Параметры навала ограничиваются шириной основания навала, которая не должна превышать ширины нормальной заходки. Так, при работе в комплексе экскаваторов ЭКГ-4у и ЭШ-10/70 (ЭШ-6/45) при равной ширине заходок по такой схеме можно отработать уступ высотой 18-20 м (высота нижнего подуступа 8 м), а при работе в комплексе экскаваторов ЭКГ-6,3у и ЭШ-10/70 (ЭШ-6/45) высота уступа может быть доведена до 25-30 м при высоте нижнего подуступа 10 м. Увеличение высоты нижнего подуступа при сохранении параметров навала за счет уменьшения ширины заходки драглайна приводит к нарушению равномерности подвигания фронта работ на подуступах и значительно усложняет организацию работ.

Недостатком данной схемы является переэкскавация части пород уступа, неполное использование производительности драглайна и его возможностей по глубине черпания, а также задалживание на, отгрузке навала мехлопаты с удлиненным оборудованием.

Увеличить высоту разрабатываемого драглайном вскрышного уступа возможно при погрузке породы через специальный бункер-перегружатель или с непосредственной погрузкой породы в средства железнодорожного транспорта. При работе по последней схеме заслуживает внимания применение специального устройства, разработанного ИГД им. А.А. Скочинского, позволяющего точно устанавливать ковш драглайна над транспортным сосудом и разгружать его в любой точке траектории движения ковша.

Перспективной является схема разработки высокого вскрышного уступа драглайном с отгрузкой вскрыши из навала, создаваемого на верхней площадке уступа. Такая схема приведена на рис. 3.12.

При работе по такой схеме высота разрабатываемого уступа может быть близка к величине максимальной глубины черпания драглайна. Однако при этом при рациональной ширине заходки драглайна параметры навала получаются большими, что вызывает трудности в работе экскаваторов при отгрузке навала. При отгрузке навала механическими лопатами такой навал не может быть отработан за один проход. Работа же несколькими заходками и связанная с этим пере-укладка путей значительно усложняет организацию работ. Кроме того, высота навала не должна превышать допустимую для работы при отгрузке навала. Поэтому ширина заходки драглайна должна выбираться исходя из получения параметров навала, позволяющих вести его отгрузку за один проход экскаватора и допустимой его высоты. Работу комплекса следует организовать таким образом, чтобы заходка драглайном разрабатывалась за несколько проходов с укладкой навала к постоянно уложенному пути при полном использовании радиуса разгрузки драглайна. После этого путь переносится в новое положение и начинается отработка следующей заходки.

Максимальная ширина заходки, вынимаемой драглайном при постоянном положении железнодорожного пути, может быть определена по формуле:

где Rр — максимальный радиус разгрузки драглайна, м;

В — ширина основания навала, м;

Cх — ширина хода драглайна, м.

Разработка заходки такой ширины должна осуществляться за несколько проходов драглайна вдоль фронта работ при постоянном положении погрузочного пути. Ширина вынимаемой ленты за один проход драглайна составит:

где В — ширина основания навала, м;

в — угол откоса навала, град.;

Hу — высота разрабатываемого уступа, м;

Kр — коэффициент разрыхления пород в навале.

Количество проходов драглайна при разработке заходки шириной А:

Способ заоткоски и отстройки нерабочего борта карьера

Владельцы патента RU 2246621:

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке наклонных и крутопадающих месторождений. Техническим результатом является создание равноустойчивого крутого борта по глубине карьера при снижении объемов вскрыши на всех этапах его заоткоски и отстройки. Для этого способ включает нарезку уступов с изменяющимися углами. Причем дифференцированные по глубине карьера углы откосов сдвоенных уступов образуют с учетом снижения параметров нарушений с глубиной месторождения, при естественной блочности верхних горизонтов и влияния массовых взрывов и выветривания пород с постепенным увеличением их крутизны до оформления вертикальных откосов сдвоенных уступов при доработке карьера, причем углы откосов уступов и участков борта на верхних горизонтах в скальных сильнотрещиноватых породах составляют 50-55°, среднетрещиноватых и трещиноватых — 70-60° и в малотрещиноватых породах могут составлять 80-85°, а участки борта высотой 60-90 м в глубокой части карьера с вертикальными сдвоенными уступами и предохранительными бермами 10 м имеют угол откоса 80-85°. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке наклонных и крутопадающих месторождений.

Известен способ заоткоски борта при отработке крутопадающих рудных тел, заключающийся в последовательной погоризонтной выемке вскрышных пород и полезного ископаемого и заоткоске уступов с глубиной под одинаковым углом, образуя плоский борт карьера (М.В.Васильев, К.М.Штукатуров, А.Ф.Ткачев. Железорудные карьеры. М.: Недра, 1982. — 262 с.).

Читать еще:  Чем сделать откосы зимой

Недостатком данного способа является то, что принимается одно значение угла откоса борта независимо от того, что геологоразведкой устанавливаются обычно две-три зоны по глубине месторождения, отличающиеся различной нарушенностью и трещиноватостью пород, как правило, снижающиеся с глубиной отработки месторождения. Завышение углов откоса борта в его верхней части приводит к преждевременному оползанию и обрушению участков борта, а занижение угла откоса в глубокой зоне малотрещиноватых и малонарушенных пород приводит к снижению глубины карьера. Кроме того, это приводит к автоматическому снижению ширины рабочей зоны карьера до минимальных значений, а в дне карьера до 15-30 м.

Известен способ отстройки борта при доработке кимберлитогого месторождения, заключающийся в том, что борт первоначально отстраивают промежуточной глубины с параметрами, допустимыми по устойчивости, а затем осуществляют погашение борта ниже промежуточного дна на этапе доработки массива полезного ископаемого в прибортовых целиках и заканчивают отстройку борта на этом участке сверхвысокими крутыми уступами под предельным углом погашения (А.С. №2180041 С2 Е 21 С 41/26 А.Н.Акишев, В.А.Бахтин, Н.К.Звонарев, Е.В.Бондаренко, М.В.Ганченко, опубл. 27.02.2002 Бюлл. №6).

Недостатком способа является то, что заоткоска и отстройка большей части борта осуществляются с параметрами, обеспечивающими их устойчивость, а при заоткоске нижней части борта под крутыми углами происходит подрезка борта, поскольку общий коэффициент запаса устойчивости меньше 1.3 (проект). Кроме того, накануне перед доработкой запасов коэффициент запаса может быть ниже значений в предельном состоянии и не исключены подвижки борта.

Помимо этого при сверхвысоких и крутых откосах уступов не гарантируется безопасность производства добычных работ при доработке карьера с небольшими запасами в целиках.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату является способ заоткоски и отстройки борта, включающий отстройку борта с откосом его, близко соответствующим профилю борта В.В.Соколовского (А.М.Демин, А.М.Иоффе, В.А.Зенкин Рациональный профиль борта карьера. Горн. инф. — аналит. бюлл — №1, 2002 г. — С.141-145). При этом профиле борта участки откоса в его верхней положе (до 20-25°), а затем следует постепенное их увеличение и в нижней на последнем участке их угол составляет 90°. Такой борт соответствует по форме “капле”, находящейся на потенциальной (наклонной) поверхности отрыва и связанной с ней сцеплением.

По методике ВНИМИ высота борта делится на 3 части, и в верхней части заоткоски участка борта осуществляется под углом 30-35° и более с крутыми углами в средней и нижней частях откоса борта.

Недостатком способов является то, что пологие углы откосов верхних участков бортов не соответствуют реальным условиям их устойчивости в скальных массивах. Такие откосы соответствуют откосам насыпных пород и близки к откосам отвалов.

Кроме того, пологие углы откосов в верхних участках борта приводят к большому ущербу при разработке месторождений открытым способом, поскольку параметры бортов карьеров на поверхности могут достигать 4-6 км и более и на этих участках предстоит разрабатывать большой объем дополнительной вскрыши.

Целью изобретения является создание равноустойчивого крутого борта по глубине карьера при снижении объемов вскрыши на всех этапах его заоткоски и отстройки.

Поставленная цель достигается тем, что способ заоткоски и отстройки борта карьера включает нарезку уступов с изменяющимися углами. Причем дифференцированные по глубине карьера углы откосов сдвоенных уступов образуют с учетом снижения параметров нарушений с глубиной месторождения, при естественной блочности верхних горизонтов и влияния массовых взрывов и выветривания пород с постепенным увеличением их крутизны до оформления вертикальных откосов сдвоенных уступов при доработке карьера, причем углы откосов уступов и участков борта на верхних горизонтах в скальных сильнотрещиноватых породах составляют 50-55°, среднетрещиноватых и трещиноватых — 70-60° и в малотрещиноватых породах могут составлять 80-85°, а участки борта высотой 60-90 м в глубокой части карьера с вертикальными сдвоенными уступами и предохранительными бермами 10 м имеют угол откоса 80-85°.

Особенностью создания устойчивых бортов в карьерах, особенно глубоких, является то, что отстройка верхних уступов и участков борта опережает формирование уступов в глубоких зонах на 20-30 лет и более.

В известных методах определения параметров бортов карьеров (метод ВНИМИ и др.) в расчет принимается ослабленная поверхность скольжения, по которой со временем при доработке карьера борт переходит в равновесное (предельное) состояние. Расчетные характеристики пород на сдвиг при этом редко превышают с учетом коэффициента запаса n3=1.3: угол внутреннего трения (ϕ=30-32°, а сцепление С=0,2-0,4 МПа. Определенные по ним параметры бортов карьеров глубиной Н=300-500 м (угол откоса борта αб), как правило, не превышают 42-45°.

Между тем по генезису образования (магматические) и структуре скальных пород особенно наклонные и крутопадающие рудные тела, работающие в откосе борта на срез (без выявленных крутоподсекающих бортов тектонических разрывов), месторождения могут быть разделены на типы: скальные малотрещиноватые, близкие к монолитным, скальные средне- и трещиноватые, сильнотрещиноватые. Сцепление пород в них отличается на порядок и более: от 0,3-0,5 МПа (при смещении блоков относительно друг друга) до 7-10 МПа (при работе пачек на срез).

Равноустойчивый оптимальный угол наклона уступов и борта карьера с глубиной месторождения необходимо определять с учетом:

— снижения трещиноватости и нарушенности пород с глубиной месторождения;

— влияния массовых взрывов в карьерах на разрушение (трещинообразование) приоткосного массива (на величину 100-140 диаметров заряда и более);

Читать еще:  Угол естественного откосам для удобрений

— влияния выветривания и гидрогеологии на устойчивость откосов уступов и приоткосного массива борта;

— влияние разгрузки массива;

— учет периода доработки карьера, когда горные работы под последними заоткошенными уступами не ведутся.

Снижение трещиноватости пород массивов с глубиной месторождения может быть

описано выражением вида

где А — постоянная;

Н — глубина карьера;

х — показатель степени.

Значения величин как постоянных А, так и х для месторождений, различны и подлежат определению.

Влияние массовых взрывов в карьере на нарушение приоткосных массивов определяется с учетом взрыва ВВ за весь срок эксплуатации карьера (в приоткосной зоне).

В общем виде клин сдвига в приоткосном массиве от взрыва ВВ условно может быть оформлен наклоном прямой к горизонтали под углом α1. Глубина распространения нарушений на поверхности от количества ВВ изменяется от 10-15 м (малотрещиноватый массив) до 100-120 м (сильнотрещиноватый массив), а от бровки откоса вблизи дна от 3-5 до 5-10 м.

Ширина зоны выветривания, которая должна приниматься в расчет при заоткоске уступов и участков борта, может изменяться от 1-2 м (малотрещиноватые, близкие к монолитным) до 8-10 м (сильнотрещиноватые массивы) за 20-25 лет их стояния.

Влияние разгрузки массива проявляется в большей степени в блочном трещиноватом массиве, особенно в период формирования клина сдвига.

Учет периода доработки карьера необходимо для того, чтобы произвести заоткоску уступов под максимально возможным углом вплоть до 90°, поскольку ведение работ под такими откосами непродолжительны и сдвижения откоса на таких участках бортов при минимальной нарушенности скальных пород невозможны.

Одновременный учет влияющих факторов предопределяет плавное изменение углов заоткоски уступов и участков борта с глубиной месторождения, а профиль откоса борта близок к выпуклому с постепенно изменяющейся геометрией и крутизной до вертикального участка вблизи дна карьера.

Крутизна отдельных участков борта может изменяться от 50-55° (верхние одинарные уступы в сильнотрещиноватых массивах), 70-60° — в трещиноватых массивах на средних горизонтах и до 80-85° в малотрещиноватых массивах на глубоких горизонтах при доработке карьера.

В таблице приведена классификация массивов пород по нарушенности и трещиноватости в соответствии с коэффициентами трещиноватости.

Таблица
Классификация породных массивов по трещиноватости и сцеплению пород
ПоказателиЕдиницы измеренияТипы массивов
малотрещиноватыетрещиноватыеинтенсивно трещиноватые
Коэффициент трещиноватостиЧисло трещин на 1 м кернадо 3-515-25свыше 25-30
СцеплениеМПа7-702-30,5-1

На фиг.1 приведен разрез месторождения с дифференцированными по глубине карьера углами откоса уступов борта.

На фиг.2а, 2б, 2в, 2 г, 2д приведены графики изменения величины сцепления и угла внутреннего трения породного материала по мере уменьшения его крупности d. При блоках размером 1 м более сцепление пород достигает 7-10 МПа, а угол внутреннего трения 45° и более.

Пример конкретного исполнения

Для Ньоркпахского месторождения апатито-нефелиновых руд, отрабатываемого одноименным карьером рудника “Восточный” ОАО “Апатит” на основе учета всех влияющих факторов, таких как большая нарушенность пород на верхних горизонтах (крупная блочность пород), влияние массовых взрывов в карьере, снижающих сцепление между блоками до минимальных значений и зоной распространения до 50-100 м, выветриванием пород на верхних горизонтах на ширину до 20-30 м за 20 лет работы карьера определены параметры устойчивых откосов уступов и участков борта до конца отработки месторождения карьером.

На средних и особенно нижних горизонтах ширина зоны нарушений постоянно снижается и составляет 5-10 м при отработке последнего горизонта.

Коэффициенты А и х, определяющие закономерность снижения коэффициента трещиноватости массива с глубиной, составили соответственно А=116, х=0,43. В соответствии с установленной зоной нарушений по глубине карьера (Нк=260-390 м) определены устойчивые углы откосов уступов и участков борта. Они составили на верхнем горизонте 50-55°, на последующих с увеличением до 60-70° (средние горизонты) и до 80-85° — на нижних, причем два последних сдвоенных уступа (участок борта Ну=60 м) имеют угол 90° (вертикальные сдвоенные уступы) с бермой 5-10 м для безопасности выполнения работ. Угол откоса борта на этом участке составит 78-80°.

По проекту угол откоса борта (плоский) 46-47°. По предлагаемому способу крутизна борта 56-57°, что обеспечивает снижение объема пород в бортах от разноса по сравнению с проектом до 35-38 млн.м 3 .

Для глубокого Коашвинского карьера рудника Восточный ОАО “Апатит” (Нк=600-800 м) участок борта в глубокой части карьера с минимальным нарушением законтурного массива определены три сдвоенных вертикальных уступа по 30 м с бермами шириной 5-10 м (участок борта Ну=90 м), угол откоса участка борта — 78-80°. На карьерах высота уступов h=15 м, щелеобразование производится бурением скважин диаметром 100-120 мм.

Способ заоткоски и отстройки борта карьера, включающий нарезку уступов с изменяющимися углами, отличающийся тем, что дифференцированные по глубине карьера углы откосов сдвоенных уступов образуют с учетом снижения параметров нарушений с глубиной месторождения при естественной блочности верхних горизонтов и влияния массовых взрывов и выветривания пород с постепенным увеличением их крутизны до оформления вертикальных откосов сдвоенных уступов при доработке карьера, причем углы откосов уступов и участков борта на верхних горизонтах в скальных сильнотрещиноватых породах составляют 50-55°, среднетрещиноватых и трещиноватых — 70-60° и в малотрещиноватых породах могут составлять 80-85°, а участки борта высотой 60-90 м в глубокой части карьера с вертикальными сдвоенными уступами и предохранительными бермами 10 м имеют угол откоса 80-85°.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector