Файл: Хохряков, В. С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых учебник.pdf

По мере развития открытой разработки рудных месторождений и увеличения числа карьеров на наклонных и крутых месторожде­ ниях с различными условиями залегания и отрабатываемых различ­ ными техническими средствами все более ощущалась необходимость разработки классификации, учитывающей условия таких место­ рождений и обобщающей практику открытой разработки последних десятилетий.

Современная классификация систем открытой разработки создана чл.-корр. АН СССР В. В. Ржевским в 1967—1968 гг. (табл. 17).

В основу ее положены классификационные признаки, определя­ ющие порядок ведения подготовительных и очистных работ в про­ странстве и во времени, а именно: расположение фроита работ

вплане, направление выемки пустых пород и полезного ископаемого

вплане, место расположения отвалов, перемещение рабочей зоны по мере отработки месторождения, угол наклона слоя.

По классификации В. В. Ржевского все системы разделены на две группы: Г — для горизонтальных и пологих месторождений и К — для крутых и наклонных залежей. Для первой группы харак­ терна постоянная или медленно и мало изменяющаяся рабочая зона, для второй — переменная (рис. 76).

Каждая группа в зависимости от расположения фронта работ в плане делится на четыре подгруппы: продольные системы — Д, поперечные — П, веерные — В и кольцевые — К. В зависимости от направления выемки продольные п поперечные системы могут быть однобортовыми или двухбортовымп, веерные — центральными или рассредоточенными, кольцевые — центральными или периферийными.

Кроме того, системы характеризуются местом расположения отвалов (внутренние и внешние) и направлением выемки в профиле (горизонтальными, наклонными и л и крутыми слоями).

На рис. 76 схематично показаны некоторые из наиболее рас­ пространенных систем разработки горизонтальных и пологих место­ рождений (группа Г) и крутых и цаклопиых месторождений (группа К). В группе Г выделены следующие системы: продольная однобортовая с внутренними отвалами, слабопеременной рабочей зоной, отрабатываемой в верхней части горизонтальными, в ниж­ ней — наклонньши слоями; поперечная двухбортовая с внешними отвалами, постоянной рабочей зоной, отрабатываемой горизонталь­ ными слоями; веерная центральная с внутренними отвалами с по­ стоянной рабочей зоной, отрабатываемой горизонтальными слоями (отличается от веерной рассредоточенной тем, что в последнем случае поворотный пункт в течение отработки месторождения периодически переносится, вследствие чего карьерное поле разделяется на ряд последовательно отрабатываемых секторов); кольцевая периферий­ ная с внутренними отвалами и слабо переменной рабочей зоной, отрабатываемой горизонтальными слоями. Здесь горные работы начинаются с периферии карьерного поля и перемещаются к его центру, а при кольцевой центральной, наоборот, — от центра к гра­ ницам.

158

В группе К выделены следующие системы: продольная двух­ бортовая с внешними отвалами и переменной рабочей зоной, отра­ батываемой горизонтальными слоями; поперечная однобортовая с внешними отвалами и переменной рабочей зоной, отрабатываемой горизонтальными слоями; кольцевая центральная с внешними отва­ лами и переменной рабочей зоной, отрабатываемой горизонтальными слоями.

§ 2. Технологические схемы разработки е экскаваторной перевалкой вскрыши в выработанное пространство

Схемы разработки с экскаваторной перевалкой вскрыши в выра­ ботанное пространство очень экономичны, так как пустые породы перемещаются по кратчайшему пути без помощи транспортных средств. Они дол/Кны применяться, как правило, во всех случаях, когда это возможно по условиям залегания, т. е. при горизонтальном или пологом залегании месторождения (обычно до 10—12°) и при ограниченной мощности залежи (обычно до 20—30 м) и вскрыши (обычно до 40—45 м).

Технологические схемы с экскаваторной перевалкой вскрыши применимы также при разработке выходов наклонных и крутых залежей.

Способ укладки породы во внутренние отвалы при этих схемах зависит от мощности пласта полезного ископаемого и угла его паде­ ния, высоты вскрышного уступа, а также от рабочих размеров вскрышных экскаваторов. По этому признаку бестранспортные схемы открытой разработки разделяются на схемы разработки с непосред­ ственной перевалкой вскрыши в выработанное пространство, или простые бестранспортные схемы, и схемы с кратной перевалкой вскрыши в выработанное пространство, или усложненные бестранс­ портные схемы с переэкскавацией породы на отвалах.

Простая бестранспортная схема разработки. Эта схема в зави­ симости от типа экскаватора и его расположения включает следующие схемы экскавации:

при разработке вскрыши одним уступом — схему экскавации механической лопатой и драглайиом;

при разработке вскрыши двумя уступами — схему экскавации двумя драглайнами и драглайном и механической лопатой.

С х е м а э к с к а в а ц и и механической лопатой при раз­ работке вскрыши одним уступом (рис. 77). Механическая лопата, расположенная на кровле пласта, сваливает породу в выработанное пространство, вскрывая полосу полезного ископаемого. Вслед за подвиганием породного уступа производятся зачистка кровли пласта и выемка полезного ископаемого. Добыча полезного ископаемого обычно осуществляется механическими лопатами с погрузкой в кон­ вейерный, автомобильный и реже железнодорожный транспорт. Транспортные пути могут быть расположены на почве или на кровле пласта. Более рациональным является расположение транспортной

159

площадки па кровле пласта, так как последняя обычно представляет собой относительно ровную, осушенную поверхность, устройство транспортных коммуникаций на которой не требует больших затрат.

Если транспортная площадка располагается на почве пласта, расстояние а между иижпнми бровками отвала и добычного уступа должно обеспечить размеще­

ние транспортных путей. Механическую лопату

устанавливают на кровле пласта полезного ископаемого таким образом, чтобы обеспе­ чить наибольшую дальность перемещения вскрышных по­ род в выработанное простран­ ство, т. е. как можно ближе к выработанному простран­ ству. Расстояние от оси ма-. шины до верхней бровки пласта полезного ископаемого может быть определено по формуле

Если транспортная площадка располагается на кровле пласта, то наименьшее расстояние между породным и добычным уступами равно

Іо ~ Б -f- Т, м,

где Т — ширина транспортной площадки, определяемая видом транспорта.

160

При расчете бестранспортных схем разработки обычно поль­ зуются зависимостями, которые устанавливаются из условпя равен­ ства объемов вскрышной заходкп 1—2—3—4 и емкости внутреннего отвала 1 '—2'—3 '—4' (см. рис. 77), т. е.

V2 = kVlt

где Ѵп — емкость внутреннего отвала на единицу длины фронта; к — остаточный коэффициент разрыхления породы в отвале; Ѵх — объем породы во вскрышной заходке на единицу длины фронта.

Объем породы во вскрышной заходке и емкость отвала зависят от высоты и ширины заходки, т. е-

Ѵ ^ А Н - V, = A ( h 0- ± tgß) .

Произведя замену в предыдущей формуле, получим

A ( h 0- ^ t g $ ) = kAH,

или после преобразования

>’о — 4 - tgß

Высота внутреннего отвала h0 в случае применения на бестранс­ портной вскрыше механической лопаты, выраженная через высоту разгрузки экскаватора Нр и мощность пласта h,

k0 = h-\- Б ѵ,

а через радиус разгрузки і?р

h0 = (Rp— h —А ctg а — а) tgß.

При заданных рабочих размерах экскаватора наибольшая допу­ стимая высота вскрышного уступа составит:

в зависимости от высоты разгрузки экскаватора

t f ^ ( t f p + Ä - 4 t g ß ) | , м;

I

в зависимости от радиуса разгрузки экскаватора

Если высота вскрышного уступа может быть принята меньше максимальной, то ширину заходки целесообразно принимать как можно большей, однако она не должна превышать 1,5 радиуса чер­ пания экскаватора на уровне стояния. По этому условию максималь­ ная ширина заходки для экскаваторов ЭВГ-6 и ЭВГ-15 составит около 30 м.

Наибольшая высота вскрышного уступа, разрабатываемого по простой бестранспортной системе, для экскаватора ЭВГ-15 при ширине заходкн 20 м и мощности пласта 5 и 10 м составит соответ­ ственно 11,2 и 12,3 м.

С х е м а э к с к а в а ц и и д р а г л а й н о м п р и р а з ­ р а б о т к е в с к р ы ш и о д н и м у с т у п о м (рис. 78). При этой схеме драглайн располагается на верхней площадке вскрышного уступа и смещен от бровки до­ бычного уступа на большее рас­ стояние, чем механическая ло­ пата. Расстояние от оси драг­ лайна до верхней бровки добыч­

ного уступа равно

Наибольшая высота вскрышного уступа, которую можно раз­ рабатывать по этой схеме шагающим драглайном ЭПІ-15/90 при ширине заходки 20 м и мощности пласта полезного ископаемого от 5 до 10 м, составляет 25—20 м.

С х е м а э к с к а в а ц и и д р а г л а й н о м п р и р а з ­ р а б о т к е в с к р ы ш и д в у м я п о д у с т у п а м и позво­ ляет при тех же рабочих размерах драглайна разрабатывать боль­ шую мощность вскрыши. Эта схема может быть применена только при использовании мощных драглайнов (с емкостью ковша более 6—8 м3), которые могут вести разработку уступов выше уровня стояния. Однако высота верхнего подуступа не должна быть более 0,3—0,4 высоты разгрузки драглайна.

162