Dessadecor-nn.ru

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

Углы откоса рабочего уступа

Элементы и параметры карьера

Месторождение или его часть, разрабатываемую одним карьером, называют карьерным полем. Карьерное поле является объемной геометрической фигурой, характеризуемой размерами в плане и глубиной: оно входит в состав земельного отвода карьера, в пределах которого размещаются также удаленные и карьера вскрышные породы промышленная площадка и другие производственные сооружения.

Как уже отмечалось, разработку горных пород в карьере ведут слоями с опережением в плане верхними слоями нижних. Обычно слои горизонтальны (рис 1.1, а). Иногда пологую залежь разрабатывают наклонными слоями (рис. 1.1, б и в), а крутую – крутыми слоями (рис. 1.1, г).

В общем случае слой является более широким понятием чем уступ. Уступ – это отдельно разрабатываемая часть слоя горных пород, имеющая форму ступени. В наиболее распространенных условиях разработки горизонтальными и наклонными слоями соответственно горизонтальные и наклонные уступы совпадают с ними и имеют ту же высоту (мощность слоя) и размеры в плане. При большой высоте горизонтального слоя (до 50-100 м) его можно разрабатывать и наклонными уступами (рис. 1.1, д). Крутые слои могут разрабатываться горизонтальными уступами (рис. 1.1, г)

Рисунок 1.1 Типовые схемы слоев и уступов:

Нс – высота (толщина) слоя; Ну – высота уступа

Каждый уступ характеризуется высотной отметкой, соответствующей горизонту расположения на нем транспортных коммуникаций. Отметки уступов могут быть абсолютными (относительно уровня моря) или, реже, условные (относительно постоянного пункта на поверхности). У горизонтальных уступов отметки постоянные, а у наклонных – переменные.

Горизонтальные или наклонные поверхности уступа, ограничивающие его по высоте, называют нижней и верхней площадками (рис. 1.2), а наклонную поверхность, ограничивающую уступ со стороны выработанного пространства,- откосом уступа. Углом откоса уступа называют угол, образованный поверхностью откоса уступа и горизонтальной плоскостью, а линии пересечения откоса с верхней и нижними площадками – соответственно верхней и нижней бровками.

Рисунок 1.2 Элементы уступа:

1 и 2 – нижняя и верхняя площадки соответственно; 3 – фронтальный откос уступа; 4 и 5 – верхняя и нижняя бровки соответственно; 6 – места сооружения транспортных коммуникаций; Lфу1 и Lфу2 – длина фронта работ соответственно первого и второго уступов; Ну1 и Ну2 – высота первого и второго уступов соответственно.

Различают рабочие и нерабочие уступы. На рабочих уступах производится выемка пород или полезного ископаемого. Если на площадке располагается оборудование, необходимое для разработки уступа, она называется рабочей площадкой.

Часто уступы разделяют на подуступы (рис. 1.3), которые разрабатываются разным выемочным оборудованием или одним и тем же оборудованием последовательно или одновременно, но имеют единые для уступа транспортные пути.

Рисунок 1.3 Схемы разработки подуступов:

а – одновременно разными экскаваторами; б – последовательно одним экскаватором; в – одновременно двумя экскаваторами; Ну – высота уступа; Ну1 и Ну2 – высота соответственно первого и второго подуступов.

Часть уступа по его длине, подготовленная для разработки, называется фронтом работ уступа, которая измеряется его протяженностью Lф.у. Фронт работ уступа может быть прямолинейным или криволинейным в плане, а протяженность его остается постоянной или изменяется, что зависит в первую очередь от формы и размеров разрабатываемой залежи. Подготовка фронта заключается главным образом в подводе транспортных и энергетических коммуникаций для обеспечения работы оборудования на уступе.

В результате выемки пород происходит отработка уступа. В подавляющем большинстве случаев в карьере одновременно разрабатывается несколько уступов, происходит их подвигание, а часто и создание новых уступов по глубине карьера. Ступенчатые боковые поверхности, образованные откосами и площадками уступов и ограничивающие выработанное пространство, называются бортами карьера (рис. 1.4)

Борт, представленный рабочими уступами, называют рабочим бортом карьера. Линия, ограничивающая карьер на уровне земной поверхности, является верхним контуром карьера, а линия ограничивающая дно (подошву) карьера, его нижним контуром. При производстве горных работ положение рабочего борта, верхнего и нижнего контуров карьера меняется в пространстве. Постепенно отдельные уступы, начиная сверху, достигают конечных контуров (границ) карьера. К моменту погашения (окончания) открытых работ им соответствуют конечная глубина и конечные размеры карьера в плане (рис. 1.4). Откосы уступов нерабочих бортов карьера, на которых горные работы не производятся, разделяются бермами (площадками) транспортными и предохранительными.

Угол между линией, нормальной к простиранию борта и соединяющей верхний и нижний контуры, и горизонталью называется углом откоса борта карьера (рабочего или нерабочего). Величина его зависит от высоты уступов и ширины их площадок и находится в пределах: рабочего борта 7 — 17° (иногда до 23 — 27°), нерабочего борта 25 — 53°.

Совокупность уступов, находящихся в одновременной разработке, называется рабочей зоной карьера. Положение рабочей зоны определяется отметками нижних площадок верхнего и нижнего (на данный момент времени) рабочих уступов карьера (см. рис. 1.4). Длина фронта горных работ карьера представляет собой суммарную протяженность фронтов горных работ всех рабочих уступов.

Рисунок 1.4 Принципиальная схема открытой разработки залежей:

а – горизонтальных; б – наклонных; в – крутых; 1 – выработанное пространство; 2 и 3 – внутренние и внешние отвалы; 4 и 5 – рабочий и нерабочий борта; 6 – конечный контур карьера; 7 – бермы; І, ІІ, ІІІ, ІV – nоследовательность развития работ на уступах; Нр.з – высота рабочей зоны; Нк – конечная глубина карьера; р. — угол откоса рабочего борта; н – угол откоса нерабочего борта; нл— угол откоса нерабочего борта по лежачему боку; нв — угол откоса нерабочего борта по висячему боку.

Для введения в разработку нового уступа необходимо создать транспортный доступ к нему и первоначальный фронт работ с соответствующей рабочей площадкой.

Для расположения транспортных коммуникаций, по которым будет осуществляться транспортирование горной массы нового уступа на поверхность или вышележащие уступы, необходимо вскрыть уступ, т. е. провести с поверхности или вышележащего уступа специальные (вскрывающие) горные выработки. Эти выработки в большинстве случаев соединяют пункты, расположенные на разных высотных отметках (если вскрывают один уступ, то разница в высотных отметках равна высоте уступа), и поэтому имеют определенный уклон i. При сооружении вскрывающие выработки обычно имеют близкое к трапецеидальному или треугольному сечению и называются соответственно капитальными траншеями и полутраншеями (рис .1.5, в и г)

Для создания начального фронта работ на вскрышном уступе (нарезки уступа) необходимо провести от вскрывающей горизонтальную (реже с небольшим уклоном для стока воды) горную выработку значительной протяженности по сравнению с размерами трапецеидального (треугольного) сечения – разрезную траншею или разрезной котлован, Длина и ширина которого имеют один порядок измерения (рис. 1.5, в и г).

Рисунок 1.5 Схемы горно-подготовительных выработок:

1 и 2 – соответственно капитальные траншеи и полутраншеи; 3,4 и 5 – соответственно разрезные траншеи и котлован; — угол откоса борта траншеи; b – ширина подошвы траншеи; стрелками показано направление развития гонных работ.

Главные параметры карьера следующие:

1. Конечная глубина, которая при разработке наклонных и крутых залежей определяет возможную производственную мощность карьера, размеры его на поверхности, общий объем извлекаемой горной массы. Для горизонтальных и пологих залежей конечная глубина определяется природными условиями и изменяется незначительно за весь период разработки. Конечная глубина устанавливается при проектировании карьера. Современные карьеры имеют глубину от нескольких до 400 м. Проектами предусматривается возможность открытых разработок до глубины 700-900 м.

2. Размеры карьера по поверхности по простиранию и вкрест простирания залежи определяется размерами залежи, дна карьера, глубины и угла откосов бортов. Они устанавливаются графически или аналитически. Форма карьера в плане обычно близка к овальной. Длина карьера изменяется от сотен метров до 8 км, а ширина в зависимости от типа месторождения – до 4 км.

3. Размеры дна карьера устанавливаются оконтуриванием разрабатываемой залежи на отметке конечной глубины карьера. Минимальные размеры дна карьера определяются условиями безопасности выемки и погрузки пород на нижнем уступе (при ширине не менее 20 м, по длине не менее 50-100 м).

4. Углы откосов бортов карьера определяются условиями устойчивости пород прибортового массива и размещении транспортных коммуникаций. Их применяют более крутыми для уменьшения объема вскрышных работ.

5. Общий объем горной массы в контурах карьера является важнейшим показателем определяющими производственную мощность предприятия, срок его существования и др.

При равнинном рельефе поверхности достаточно точно общий объем горной масс V= Sд Hк + Pд Hк 2 ctg ср+1π/3Нк 3 ctg ср,

Где Sд – площадь дна карьера, м 2 ; Нк – глубина карьера, м; Рд – периметр дна карьера, м; ср — усредненный угол откоса ортов, градус.

Площадь, форма контура и периметр дна карьера в первую очередь зависят от размеров и конфигурации залежи. Дну карьера придается по возможности округленная форма с целью повышения устойчивости бортов и уменьшения объема извлекаемых вскрышных пород.

6. Запасы полезного ископаемого в контурах карьера – важнейший показатель, определяющий возможный масштаб добычи, срок существования карьера и экономические результаты разработки. Запасы в пределах каждого уступа (горизонта) и карьерного поля в целом устанавливаются при разведке месторождения, а затем утоняются и пересчитываются в контурах карьера при проектировании и эксплуатации его в соответствии с установленными и периодически изменяющимися кондициями на полезное ископаемое.

Дата добавления: 2016-10-07 ; просмотров: 15692 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Условия рациональной работы карьерных самосвалов

Вопрос правильного установления высоты уступов является одним из важных для обеспечения эффективной работы карьерных экскаваторов. При определении высоты уступов принимаются во внимание многие конкретные особенности и факторы: условия залегания и свойства вынимаемых горных пород; необходимая интенсивность отработки месторождения; календарный план вскрышных работ; требуемое качество выдаваемого, из карьера полезного ископаемого; параметры буро-взрывных работ; условия работы экскаваторов и условия транспортирования пород.

Основным условием правильного выбора высоты уступа является устойчивость последнего в процессе работы карьера, обеспечивающая безопасность ведения горных работ. Углы откоса рабочих уступов в процессе эксплуатации зависят от характера пород, принятых способов отработки уступов и параметров буровзрывных работ. Учитывается также возможность работы экскаваторов с углами откосов рабочего уступа, соответствующими траектории движения ковша.

Читать еще:  Дренажная канава укрепление откосов

Высота уступов, определенная по условиям устойчивости, в подавляющем большин-стве случаев получается большей, чем это необходимо исходя из других факторов.

Важно при установлении высоты и отметок уступов учитывать условия залегания горных пород. Желательно, чтобы уступ был сложен однородными горными породами и в добычном уступе было как можно меньше пустых пород, а во вскрышном – полезного ископаемого. Отметки кровли и подошвы уступов по возможности должны совпадать с контактами различных пород. Должна также учитываться возможность их селективной выемки.

Мощность наносов, покрывающих полезную толщу, определяет как высоту, так и отметки верхних уступов. Мощность горизонтально залегающего пласта учитывается при установлении высоты добычных уступов. Ошибки в определении отметки подошвы уступов оказывают негативное воздействие на работу карьера.

Высота уступа существенно влияет на скорость подвигания экскаваторных забоев, фронта работ и на сроки вскрытия и подготовки новых горизонтов.
Скорость подвигания заходки Vз и рабочего фронта уступа VФ

, м/мес. (1)

, м/год (2)

где L – длина фронта работ на добычном горизонте, м; h – высота уступа, м; Q – эксплуатационная производительность экскаватора, м 3 /мес.; A – ширина заходки экскаватора, м.

Следовательно, с увеличением высоты уступа уменьшается скорость подвигания фронта работ.

Объем работ по вскрытию и подготовке горизонта пропорционален соответственно кубу и квадрату высоты уступа. Значит, при увеличении высоты уступа значительно увеличивается объем траншейных работ и, следовательно, увеличиваются сроки подготовки новых горизонтов.

С другой стороны, достижимая скорость углубки карьера определяется механизацией и организацией горных работ при вскрытии и подготовке новых горизонтов. Высота уступов существенно влияет на скорость углубки карьера. При уменьшении высоты уступов с 20 до 10 м, т. е. в два раза, достижимая скорость углубки увеличивается в полтора раза.

Для сокращения величины капитальных вложений и срока их окупаемости важно сократить период строительства карьера и сроки освоения производственной мощности. Поэтому целесообразно высоту верхних уступов принимать небольшой, что обеспечит более интенсивное развитие работ в первый период эксплуатации, а ниже, когда карьер перейдет к нормальной работе, высота уступов может быть увеличена.

При установлении высоты уступов необходимо иметь в виду, что она влияет на годовые объемы вскрышных работ и текущий коэффициент вскрыши – с уменьшением высоты уступов увеличивается коэффициент вскрыши при разработке карьеров.

В зависимости от высоты уступов изменяются объемы теряемой руды и примешиваемой пустой породы. Потери и разубоживание прямо пропорциональны высоте уступов, и если известны допустимые уровни потерь и разубоживания, то есть возможность правильно выбрать высоту уступов.

Между высотой уступа и параметрами буровзрывных работ существует тесная взаимосвязь. С увеличением высоты уступа (при применении вертикальных скважин и угла откоса уступа меньше 90°) увеличивается сопротивление по подошве.

Метод наклонных скважин, параллельных откосу рабочего уступа, позволяет резко увеличить высоту уступа без изменения диаме-тра скважин. От параметров буровзрывных работ и высоты уступа зависят размеры развала породы после взрыва и выход негабаритных кусков. Эти показатели значительно влияют на эффективность работы экскаваторов.

В некоторых случаях при трещиноватых породах бурить глубокие скважины затруднительно из-за застревания бурового ин-струмента в скважине. В этом случае нужно принимать небольшую высоту уступов. Исследования показали, что с увеличением высоты уступа себестоимость 1 м 3 взорванной горной массы снижается.

Условия работы экскаваторов являются одним из главнейших факторов, влияющих на высоту уступа. Прежде всего, высота уступа должна обеспечивать наполнение ковшей экскаваторов, а поэтому она не принимается меньше 2/3 высоты расположения напорного вала механической лопаты.

Максимальная высота уступа в нескальных породах ограничивается условием безопасности работы экскаватора от падающих кусков породы. Поэтому, в соответствии с Едиными правилами безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом (ПБ 03-498-02), рекомендуется принимать высоту уступа не больше высоты черпания экскаватора.

Выбор модели экскаватора для ведения добычных и вскрышных работ осуществляется с учетом физико-механических свойств горных пород, заданной высоты уступа и установленной высоты развала.
При черпании горных пород из развала взорванной горной массы высота развала (НР) должна быть увязана с высотой черпания экскаватора (H max ), рис. 1.

Рис. 1. Параметры забоя экскаватора-мехлопаты

Величина высоты развала Hp должна отвечать условиям

,где Ннв – высота расположения напорного вала экскаватора, м; Нmax – максимальная высота черпания экскаватора, м.

Высота расположения напорного вала экскаватора

При разработке горных пород открытым способом применяется многорядное короткозамедленное взрывание (КЗВ). Высота развала взорванных пород при КЗВ в зависимости от количества рядов скважин, схемы инициирования взрывной сети и условий взрывания HР = (0,7-1,2)h. Высота развала может превышать высоту уступа при производстве взрывных работ в зажатой среде (с подпорной стенкой), специальных схемах инициирования зарядов взрывчатых веществ (врубовой, порядной и др.), взрывах на выброс, каскадном взрывании смежных по высоте блоков и др.

Ширина экскаваторной заходки

, м (3)

где RУ – радиус черпания экскаватора на уровне стояния, м.

Ширина развала породы после взрыва В, для обеспечения наилучшего использования экскаватора, должна содержать целое число заходок А экскаватора, т. е.

В = nА , м (4)

где n – число заходок (n = 1; 2 или 3).

, м (5)

где С – коэффициент, учитывающий ширину развала (С = 1,0-3,0).

Ширина развала (от линии первого ряда скважин)

, м (6)

где h – высота уступа, м; q – удельный расход ВВ, кг/м 3 ; W – линия сопротивления по подошве, м.

С увеличением высоты уступов до h = 15 м себестоимость экскавации снижается, затем стабилизируется, а начиная с 20 м – повышается (рис. 2). Применительно к одному типу экскаваторов с увеличением высоты уступа себестоимость экскавации снижается.

Рис. 2. График зависимости удельных затрат на экскавацию от высоты уступа для различных типоразмеров экскаваторов.

1 – емкость ковша Е = 2 м 3 ; 2 – Е = 2,5 м 3 ; 3 – Е = 5 м 3 ; 4 – Е = 8 м 3 ; 5 – Е = 10 м 3 ; 6 – Е = 12 м 3 ; 7 – Е = 14 м 3 ; 8 – Е = 20 м 3 .

С точки зрения наилучшей организации транспорта в карьере целесообразнее принимать уступы большей высоты. При этом сокращается число горизонтов в карьере и уменьшается объем путевых работ. Только в случае коротких карьеров высота уступа ограничивается возможной длиной наклонных съездов. Для всех рассмотренных карьеров с увеличением высоты уступов себестоимость транспортирования снижается.

В настоящее время на большинстве карьеров приняты уступы высотой 12×15 м для экскаваторов с ковшами емкостью 5×10 м 3 .

В последнее время на ряде крупных карьеров высота уступов принята 17 м для экскаваторов с ковшами емкостью 10 м 3 и более. Так, на крупнейшем карьере мраморизованного известняка компании Nordkalk, расположенном в г. Лаппеенранта (Финляндия), глубиной 150 м применяются 15-метровые уступы, а уступы в конечном положении сдваиваются до 30 м. На карьере используется транспортная система разработки поперечными заходками с углубкой, рис. 3. Конечная глубина карьера может достичь 300 м, с последующим переходом на подземную разработку месторождения.
Таким образом, при проектировании процессов открытых горных работ и выборе выемочно-погрузочного оборудования допустимо превышение высоты развала над высотой черпания экскаватора на 20% (без разработки специальных мер по понижению высоты развала), то есть высота черпания может быть ниже высоты забоя максимум в 1,2 раза.

Рис. 3. Карьер мраморизованного известняка компании Nordkalk (фото автора)

Длительный опыт эксплуатации экскаваторов ЭКГ-8И и ЭКГ-10 с высотой черпания 13,5 м на карьерах, имеющих высоту рабочих уступов 15 м, свидетельствует об их соответствии горнотехническим условиям разработки.
Некоторые предприятия приобретают экскаваторы ЭКГ с удлинённым рабочим оборудованием для работы с погрузкой горной массы выше стояния экскаватора или для специфических условий разработки, но их доля незначительна.

Рассмотрение основных факторов, влияющих на высоту уступов, показало, что их влияние противоречиво. Для повышения экономической эффективности технологических процессов следует стремиться к увеличению высоты уступов.

Фомин С.И., Иванов В.В., СПГГИ (ТУ),
Донченко Т.В., ОМЗ

Формирование и разнос нерабочих и временно нерабочих бортов карьера

При подходе горных работ к конечному контуру карьера или границе временно нерабочего борта (целика) производят погашение уступов и формирование нерабочего или временно нерабочего борта. При этом конструкция борта определяется проектом с учетом устойчивости пород, размещения на борту необходимых транспортных коммуникаций и оставлением предохранительных берм.

Согласно ЕПБ при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом при погашении уступов должны оставляться предохранительные бермы шириной не менее одной трети расстояний по вертикали между смежными бермами. Бермы должны оставляться не реже чем через каждые три уступа. При погашении уступов должен соблюдаться общий угол наклона борта карьера, установленный проектом.

Предельные углы откоса нерабочих уступов (углы устойчивости) устанавливаются проектом или по данным маркшейдерских наблюдений. При постановке уступа в конечное положение стремятся предохранить структуру массива от разрушения. Поэтому в приконтурной зоне буровзрывные работы в скальных и полускальных породах ведут в особом режиме, предохраняя массив от разрушения. Как в скальных, так и в мягких породах технология погашения уступов должна обеспечивать придание откосу уступа заданного угла.

При постановке уступов в конечное положение может быть использовано работающее на карьере оборудование. При большом объеме работ по заоткоске уступов на крупных карьерах приобретают специальное оборудование, к которому относят экскаваторы с небольшой вместимостью ковша, буровые станки наклонного бурения с малым диаметром скважин.

Пример заоткоски уступа в мягких породах драглайном ЭО-5111Б с вместимостью ковша 1,2 м3 и длиной стрелы 15 м на Лебединском карьере приведен на рис. 11.11. При заоткоске угол откоса уступа должен быть выположен с 55° до 37°. Драглайн размещается на подуступе, площадка которого образуется частично за счет отработки верхнего подуступа и насыпи пород, возводимой драглайном. Сзади себя драглайн убирает породы нижнего подуступа, окончательно формируя откос нерабочего уступа, с отгрузкой пород в железнодорожные составы, подаваемые по пути, уложенному на нижней площадке уступа. Таким образом, заоткоска ведется по схеме с частичной переэкскавацией пород.

Читать еще:  Чем укрепить откосов реки

Буровзрывные работы при постановке уступов в конечное положение ведут методами контурной отбойки и предварительного щелеобразования. Сущность метода контурной отбойки заключается в обуривании приконтурного массива пород по сгущенной сетке скважин и взрывании рассредоточенных зарядов BB с уменьшенным расходом BB для снижения нарушения законтурного массива породы. При методе предварительного щелеобразования по контуру уступа бурятся скважины, опережающие взрывание которых создает экран, защищающий законтурный массив при последующем взрывании.

При методе контурной отбойки по рекомендации наилучшие показатели получают при диаметре контурных скважин 75-125 мм. Расстояние между скважинами принимается а=16 dс, а сопротивление по подошве уступа W = 20 dс, где dс — диаметр скважин. Величина заряда BB определяется по плотности заряжания (р’) в зависимости от крепости пород и вместимости скважин (р) из выражения р’ = (0,09-0,13)р. Заряд выполняется в виде гирлянд из патронированного BB, причем расстояние между патронами должно обеспечивать необходимую плотность заряжания. Для упрощения процесса заряжания скважин возможно использование комбинированного заряда, представляющего смесь BB c легким материалом (типа пенополистерола). Результаты взрывания во многом зависят от точности выполнения проекта бурения. Так, отклонение скважин от проектного расположения не допускается более 0,15 м. Взрывание производится с забойкой скважин.

При методе предварительного щелеобразования скважин щели бурят по контуру на расстоянии a = (8-10) dс для средних и прочных пород соответственно. Взрывание производят без забойки скважин, с опережением. Плотность заряжания принимается как и при методе контурной отбойки.

Буровзрывные работы при отработке приконтактного массива при установке уступа в конечное положение на Лебединском карьере ведут с использованием штатных буровых станков СБШ-250 или специально приобретенных для заоткоски станков СБУ-100. На рис. 11.12 приведена схема буровзрывных работ при сдваивании 15-ти метровых уступов с использованием скважин диаметром 250 мм. В приконтактной зоне сетка скважин сгущается, снижается удельный расход BB, который не должен превышать 0,75 кг/м3. Применяют конструкцию заряда BB с воздушными промежутками. Схема инициирования зарядов BB диагональная с интервалами замедления между взрывами серий зарядов BB 15-35 мс.

Для предохранения откоса уступа на этом же карьере практикуют взрывание в приконтурном массиве с созданием предохранительной щели (рис. 11.13). Скважины предохранительной щели диаметром 100-110 мм бурят по контуру откоса нерабочего борта уступа на расстоянии 1,4 м. Скважины для рыхления приконтурного массива диаметром 250 мм бурят по сетке 6×6 м. Причем, в последнем ряду скважин снижают величину перебура скважины до 1 м и за счет конструкции заряда с воздушными промежутками снижают массу заряда ВВ. В скважины щели помещают заряды BB в виде гирлянд, используя для них патроны аммонита N6 или N6 ЖВ диаметром 30 мм. Расстояние между зарядами BB в гирлянде не более 0,5 м при вместимости BB в скважине 1-1,3 кг/м. В первую очередь мгновенно взрываются заряды щели и с интервалом 50 мс по диагональной схеме взрываются заряды скважин на рыхление массива.

На карьерах Кривого Рога для уменьшения объема буровзрывных работ при создании временно нерабочего борта карьера предложено заоткоску уступов производить при чередовании глубоких и коротких скважин, показанную на рис. 11.14. Глубокие наклонные скважины бурят параллельно откосу уступа на всю его высоту с учетом перебура на расстоянии между ними, равном величине сопротивления по подошве уступа. 2 короткие скважины забуривают между ними на глубину 1/3 или 1/4 высоты уступа соответственно в крепких и более слабых породах. В глубоких скважинах заряжают их донную часть, а короткие заряжают удлиненными зарядами в виде гирлянд. Коммутация зарядов ведется таким образом, чтобы в первую очередь взрывались короткие скважины, а глубокие взрывают с интервалом в 10 мс. Взрыв зарядов коротких скважин обеспечивают развитие магистральных трещин в верхней части уступа вдоль плоскости оконтуривания, а взрыв зарядов глубоких скважин обеспечивает разрушение отбиваемого массива в плоскости оконтуривания и по подошве уступа.

Конструкция временно нерабочих бортов должна обеспечивать наряду с наибольшим безопасным углом откоса борта возможность последующего его разноса с наибольшей интенсивностью при расконсервации. Поэтому на временно нерабочих бортах редко идут на объединение смежных уступов.

где H — высота уступа, м;

Rк — радиус вращения кузова экскаватора, м;

bx — ширина хода экскаватора, м;

с=1 м — зазор безопасности, м;

Z — ширина призмы возможного обрушения, м;

Ац — ширина взрываемого блока, м.

При оставлении таких площадок на временно нерабочем борту расконсервацию борта, как правило, ведут последовательно с верхних уступов. Причем, при взрывании развал горной массы не размещается на ней, а частично сбрасывается на нижележащие уступы, что усложняет ведение горных работ.

С целью интенсификации горных работ, при расконсервации временно нерабочего борта, в его конструкции предусматривают устройство через 1-2 уступа площадок увеличенной ширины. Ширина таких площадок b2 должна быть достаточной для размещения на ней развала горных пород после взрыва (В), то есть удовлетворять условию:

где Ra — радиус разворота автосамосвала, м;

la и ba — соответственно длина и ширина автосамосвала, м.

При разносе борта карьера наиболее эффективно вести горные работы с использованием автомобильного транспорта и работе экскаваторов в тупиковом забое. Мобильность автотранспорта позволяет за счет устройства временных съездов быстро подключать в работу новые уступы, вести разнос борта с двух флангов во встречном направлении. Это обеспечивает быстрый ввод в работу оборудования и сокращение сроков разноса борта. Поэтому на карьерах, использующих в качестве основного железнодорожный транспорт, часто разнос бортов производят с использованием автосамосвалов, с переводом горизонтов на железнодорожный транспорт после достижения нормальной ширины рабочих площадок.

При использовании на разносе бортов железнодорожного транспорта интенсивность горных работ значительно ниже. В этом случае применяют схемы со сбросом пород на нижележащие уступы, схемы с верхней погрузкой, а в отдельных случаях и схемы с погрузкой в тупиковом забое.

При разносе бортов карьера величина подвигания горных работ на рудных уступах по высоте борта различна. Наибольшее подвигание требуется на верхних уступах, скорость подвигания которых и быстрота включения в работу нижних уступов во многом определяют срок разноса борта и организацию работ по его разносу. В зависимости от конструкции временно нерабочего борта и технологии работ по его разносу возможны две принципиальные схемы организации работ, показанные на рис. 11.16.

При схеме а разнос временно нерабочего борта начинается с верхнего уступа, на котором создается рабочая площадка нормальной ширины. Последовательно в работу подключают нижележащие уступы. Разнос борта ведется до достижения бортом на всю высоту угла откоса вр, равного углу откоса рабочего борта. Схема обеспечивает благоприятные условия для горного и транспортного оборудования, работающего при рабочих площадках нормальной ширины. Однако, скорость разноса борта относительно невелика из-за запаздывания включения в работу нижних уступов. Схема применяется при крутых углах временно нерабочего борта вн, когда узкие бермы на временно нерабочем борту не позволяют начинать работу по разносу борта сразу на нескольких уступах.

Схема б предполагает начало и дальнейшее ведение работ по его разносу по всей высоте временно нерабочего борта. Скорость подвигания фронта работ уступов по высоте борта различная с приоритетом подвигания верхних уступов. Ширина рабочих площадок на разносимом борту постепенно увеличивается к концу разноса борта, достигая нормальной ширины. Схема применяется при относительно небольших углах временно нерабочего борта вн, конструкция которого предусматривает чередование узких и широких площадок и позволяет начать работы по разносу временно нерабочего борта сразу по всей его высоте. В качестве иллюстрации на рис. 11.17 показана последовательность ведения горных работ по разносу временно нерабочего борта по схеме б.

Сущцость открытых горных работ и условия их применения

Открытыми горными работами называется ком­плекс работ, при котором все производственные процессы, необходи­мые для извлечения полезного ископаемого из недр земли, совер­шаются на поверхности.

В результате производства открытых горных работ в земной коре образуются открытые горные выработки, которые, в отличие от подземных, примыкают непосредственно к земной поверх­ности и поэтому имеют незамкнутый контур поперечного сечения. Совокупность открытых горных выработок, служащих для раз­работки месторождения полезного ископаемого, называют к а р ь е —ро м. Также карьером называют горное предприятие, осуществля­ющее разработку месторождения открытым способом. Таким образом, понятие «карьер» имеет два значения — техническое и администра­тивно-хозяйственное. В угольной промышленности карьеры обычно называют разрезами, а на россыпных месторождениях — при­исками.

Месторождение или его часть, разрабатываемые одним карьером, называют карьерным полем. В процессе горных работ по­верхность карьерного поля полностью нарушается и в толще земной коры образуется поверхность выработанного простран­ства. Глубина выработанного пространства при разработке мощ­ных месторождений может достигать нескольких сотен метров.

При производстве открытых горных работ различают вскрышные и добычные работы. Под вскрышными работами пони­мают совокупность производственных процессов по выемке и удале­нию пустых пород, покрывающих и вмещающих полезное ископаемое. Добычными работами называют совокупность производ­ственных процессов по извлечению полезного ископаемого из недр земли. Объем вскрышных работ на современных карьерах обычно значительно превышает объем добычных. Годовые объемы удаляе­мой на карьерах породы иногда превосходят объемы добычи в 10— 20 раз и более. Необходимость удаления значительных масс

Читать еще:  Расход клея для гкл для откосов

вмещающих и покрывающих пород является основной техноло­гической и экономической особенностью открытых разработок.

При современной технике открытым способом можно разрабаты­вать месторождения твердых полезных ископаемых любой формы, расположенные ниже или выше господствующего уровня земной поверхности, при любой крепости горных пород. Основным усло­вием при выборе открытого способа разработки является возмож­ность получения лучших технико-экономических показателей, чем при подземных работах.

Основные понятия, элементы и параметры карьера

При разработке месторождений открытым способом горные по­роды в пределах контуров карьера разделяют на отдельные гори­зонтальные слои. Каждый верхний слой разрабатывают с опереже­нием по отношению к нижнему, в результате чего карьер приобре­тает уступную форму (рис. 81).

Рис. 81. Элементы и параметры карьера: 12 и з4 —[верхний и нижний конечные контуры карьера; 1з и 2—4 — конечные контуры бортов карьера; 15 и 2—б — нерабочие борта карьера; 57 — рабочий борт карьера; в—7 — подошва карьера; S — нераоочие уступы; 9 — рабочие уступы; 10 — откосы уступов; 11 — рабочие площадки; 12 — бер­мы; 13 — заходки; 14 — траншея; is — горизонты карьера; Н — конечная глубина карьера; а — угол откоса рабочего борта карьера; β1 β2— углы отко­сов нерабочих бортов карьера

Часть толщи горных пород в карьере, имею­щую рабочую поверхность в форме ступени и раз­рабатываемую самостоя­тельными средствами вы­емки и транспорта, называ­ют уступом (рис. 82, а). Часть уступа по его вы­соте, разрабатываемую са­мостоятельными средства­ми выемки, но обслужи­ваемую транспортом, об­щим для всего уступа, называют подуступом (рис. 82, б).

Уступ имеет площадки, откос и бровки (рис. 83). Плошадкой уступа называют горизонтальную поверх­ность, ограничивающую уступ по высоте; различают нижнюю и верх­нюю площадки уступа. Откосом уступа называют наклон­
ную поверхность, ограничивающую уступ со стороны выработан­
ного пространства. Уг.ол между откосом уступа и горизонтальной
плоскостью называют углом откоса уступа. Линии пе­
ресечения откоса уступа с его верхней и нижней площадками назы­вают соответственно верхней и нижней, бровкамиуступа.

Поверхность уступа, являющаяся непосредственным объектом горных работ и перемещающаяся в результате ведения этих работ,

называется з а б о е м у с т у п а. Забоем служит торец уступа, а иногда его откос.

Уступ разрабатывают последовательными параллельными полосами, называемыми з а х о д к а м и. Часть заходки по ее длине, разрабатываемую самостоятельными блоком (рис. 84). Разделение заходки на блоки позволяет отра­ботку уступа вести одновременно несколькими забоями.

Площадка уступа, на которой располагают выемочное оборудова­ние, предназначенное для разра­ботки этого уступа, называют р а-бочей пло щ а д к о й ус­тупа.

Часть уступа по его длине, под­готовленная для разработки, на­зывается фронтом работ уступа. Подготовка фронта

Рис. 82. Уступы и подуступы: h — высота уступа; hit h„ — высота под-уступов; 1,2, з — транспортный горизонт.

работ заключается главным образом в подводе транспортных путей и линий электропередач. Суммарная протяженность фронтов работ уступов составляет фронт работ карьера.

Каждому уступу присваивается высотная отметка, обычно соот­ветствующая горизонту расположения транспортных путей уступа.

Отметки применяют абсолютные, относительно уровня моря, или условные, относительно принято­го пункта на поверхности. Пло­щадку уступа, характеризуемую высотной отметкой, называют го­ризонтом.

Рис. 83. Элементы уступа: 1,2 — нижняя и верхняя площадки ус­тупа; з — откос уступа; 4,5 — нижняя и верхняя бровки уступа; в — забой; 7 и 8 — направление подвигапия забоя и фронта работ; а — угол откоса уступа.

Боковые поверхности, ограни­чивающие карьер, называют бор­тами карьера. Они явля­ются совокупностью откосов и пло­щадок отдельных уступов. Борт карьера, на котором производят горные работы, называют рабо­чим бортом, в противном слу­чае его называют нерабочим. Соответственно уступы, составля­ющие рабочий борт карьера, называют рабочими, уступы на нерабо­чем борту карьера — нерабочими.

Нижнюю, обычно горизонтальную поверхность, называют по­дошвой карьера.

Линию пересечения бортов карьера с поверхностью называют верхним контуром, а с подошвой карьера — нижним контуром карьера. Положение верхнего и нижнего

контуров карьера при производстве горных работ меняется. Контуры, достигнутые к моменту погашения открытых горных работ, называют конечными контурами карьера. Им соответствуют конечные размеры карьера.

Условную поверхность, проходящую через верхний и нижний контуры карьера, называют общим откосом борта карьера. Условную поверхность, проходящую через нижние бровки верхнего и нижнего рабочих уступов, называют откосом

рабочего борта карьера. Углом откоса борта карьера называют угол между откосом борта и горизонтальной плоскостью. Горизонтальные площадки на нерабочем борту карьера назы­вают бермами. Различают транспортные и предохра-

нительные бермы. Транспортные бермы служат для разме­щения транспортных путей, по которым осуществляется грузо-транспортная связь между рабочими площадками в карьере и по­верхностью. Предохранительные бермы предназна­чены для повышения устойчивости борта карьера и для задержания осыпающихся кусков породы.

Доступ с поверхности к рабочим уступам карьера и подготовка отдельных уступов к разработке осуществляют путем проведения

въездных и разрезных траншей — открытых горных выработок обычно трапециевидного сечения и значительной длины (рис. 85). Наклонная траншея, служащая для транспортной связи поверх­ности с рабочими уступами карьера, называется капитальной, ее называют также въездной. Горизонтальная траншея, предназначенная для создания первоначального фронта работ на уступе, называется разрезной. Разрезные траншеи являются продолжением капитальных. При расположении капитальной тран­шеи внутри карьера один из бортов ее отрабатывается, и траншея приобретает форму съезда.

Основными параметрами карьера являются: конечная глубина карьера, размеры карьера по простиранию и вкрест простирания на уровне поверхности и по подошве, углы откосов нерабочих бор­тов, запасы полезного ископаемого и общий объем горной породы в контурах карьера.

Конечная глубина для горизонтальных и пологопада-ющих залежей определяется природными условиями — глубиной залегания пласта полезного ископаемого. Для наклонных и крутых залежей конечную глубину обычно устанавливают при проектиро­вании карьера на основе технико-экономических расчетов. Глубина современных карьеров достигает 300—400 м; проектируются карь­еры глубиной до 700—900 м.

Размеры карьера по подошве устанавливают при оконтуривании залежи на отметке, соответствующей конечной глубине карьера. Минимальные размеры карьера по подошве при­нимают из условий безопасной выемки пород с нижнего уступа: по ширине — не менее 20 м, по длине — не менее 50—100 м._ Раз­меры карьера на уровне поверхности зависят от размеров по подошве, конечной глубины карьера и углов откосов его бортов. Длина карь­еров поверху достигает 3—5 км, ширина 2—4 км и более.

Углы откосов нерабочих бортов карьера устанавливают из усло­вий устойчивости пород, слагающих борт, и возможности размеще­ния на борту карьера транспортных и предохранительных берм. При уменьшении углов откосов нерабочих бортов увеличивается объем вскрышных работ. Поэтому их стремятся принимать более крутыми.

Запасы полезного ископаемого и общий объем горной породы в контурах карьера определяют производственную мощность карьера, срок его суще­ствования и основные технико-экономические показатели открытой разработки.

По положению относительно земной поверхности различают залежи:

горизонтальные (пологие) с углом наклона до 10° (рис. 86, а, б). Такие условия залегания характерны для месторождений угля, марганца и других полезных ископаемых оса­дочного происхождения (буроугольные месторождения Украины, месторождения Никопольского марганцевого бассейна, Керченское

железорудное месторождение и др.). Подобные месторождения обыч­но полностью разрабатывают открытым способом.

Наклонные (с углом падения от 10 до 30°) и крутые (с углом падения более 30°) залежи (рис. 86, в, г) широко распро­странены среди железорудных месторождений, месторождений руд цветных металлов, угля и других полезных ископаемых. При раз­работке наклонных залежей вскрышные породы удаляют только

Рис 86. Основные типы месторождений и возможные схемы карьеров.

состороны висячего бока (рис. 86, в). При разработке крутопада­ющих залежей вскрышные породы удаляют как со стороны висячего, так и со стороны лежачего боков залежи (рис. 86, а).

Особенностью наклонных и крутых залежей является значитель­ное увеличение объема вскрышных пород при увеличении глубины карьера. Поэтому разработку таких месторождений иногда произ­водят комбинированным способом — верхняя часть месторождения разрабатывается открытым способом, нижняя — подземным.

Штокообразные залежи в виде массивных рудных тел неправильной формы (рис. 86, д) часто встречаются среди место­рождений руд черных и цветных металлов и неметаллических по­лезных ископаемых. К таким месторождениям можно отнести Высо­когорское, Гороблагодатское, Коунрадское и др.

Залежи в виде антиклинальных (рис. 86, е) и синклинальных (рис. 86, ж) складок нередко встре­чаются среди угольных месторождений.

Залежи на возвышенности (рис. 86, з) или з а-лежи высотно-глубинного типа (рис. 86, и), верх­няя часть которых находится на возвышенности, а нижняя — ниже-уровня земной поверхности, встречаются в гористой местности. В качестве примера таких залежей можно привести Магнитогор­ское и Бакальское железорудные месторождения, Хибинское месторождение апатитов и др

Рис. 87. Принципиальные схемы открытой разработки:1 — направление подвигания горных работ; г — выработанное пространство; 3 — внутренние отва­лы; 49 — последовательность развития горных работ.

Весьма слож­ные залежи, со­стоящие из большого чис­ла гнезд или свиты пла­стов, иногда сильно нару­шенной тектоническими нарушениями (рис. 86, к). Такие залежи распростра­нены среди рудных и уголь­ных месторождений.

При разработке гори­зонтальных и пологих за­лежей полезных ископае­мых горные работы по до­
стижению конечной глуби­ны карьера подвигают в
горизонтальном направле­нии, и породы вскрыши
размещают во внутренниеотвалы в выработанном
пространстве карьера (рис. 87, а), что значительно упрощает организацию и уменьшает стоимость вскрышных работ. При разработке залежей других типов наряду с подвиганием горных работ в горизонтальном направлении непрерывно ведут работы по углубке карьера (рис. 87,б). Это не позволяет использовать выработанное пространство карьера для размещения вскрышных пород и их размещают во внешние отвалы за пределами карьерного поля.

Дата добавления: 2015-07-14 ; просмотров: 3568 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector