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

электропередач. Обычно одновременно в работе находится несколько уступов.

Боковые поверхности, ограничивающие карьер и его вырабо­ танное пространство, называют бортом карьера (рис. 6). Если на нем ведутся горные работы, то он называется рабочим бортом. Рабочий борт карьера постепенно перемещается, приближаясь к промежу­ точным или к конечным контурам (границам) карьера.

Борт карьера или его отдельные участки (см. рис. 6), контуры которых совпадают с конечными контурами карьера, называются нерабочими. На нерабочем борту горные работы не ведутся, но могут располагаться транспортные съезды.

Уступы, составляющие нерабочий борт карьера, называются нерабочими. Они разделяются площадками: транспортными, пре­ дохранительными, а также площадками очистки.

Транспортные площадки служат для расположения транспортных путей, связывающих рабочие площадки в карьере с поверхностью. Ширина транспортных площадок 10—15 м.

Предохранительные площадки предназначены для повышения устойчивости борта и для задержания кусков породы, обрушающнхся при выветривании уступов. Ширина этих площадок 3—5 м.

Площадки очистки — это расширенные (до 7—10 м) предохра­ нительные площадки, которые оставляют через три-четыре уступа и на которых бульдозерами, небольшими экскаваторами, погруз­ чиками и автосамосвалами производится периодическая очистка борта от осыпающейся породы.

По мере отработки уступов рабочий борт становится нерабочим, а рабочие площадки становятся предохранительными или площад­ ками очистки.

Угол между линией, соединяющей верхнюю бровку верхнего уступа с нижней бровкой нижнего уступа, и горизонталью назы­ вается углом откоса рабочего или нерабочего борта карьера. Угол откоса рабочего борта обычно составляет 7—15°, нерабочего — 35-45°.

Форма карьера (в плане) обычно близка к овальной, длина карь­ еров составляет от 0,5 до 5 км и иногда больше, ширина — до 2—4 км. Глубина современных карьеров — от нескольких десятков метров до 300—400 м. В проектах и перспективных технико-экономических расчетах конечная глубина карьеров достигает 700—900 м.

Общий объем пустых пород и полезного ископаемого в карьере (объем горной массы) в зависимости от размеров карьера колеблется от нескольких десятков тысяч до сотен миллионов кубометров.

При равнинном рельефе поверхности объем карьера приближенно определяется по формуле

V = SpHK+ { PHI ctg уср + ~ m ctg 2уср, м3,

где S д — площадь дна карьера, м2; Пк — глубина карьера, м; Р — периметр дна, м; уср — усредненный угол откоса бортов, градус.

20

Пространство, образующееся после извлечения полезного иско­ паемого в результате очистных работ, называется выработанным пространством.

Насыпь пустых пород, удаляемых при разработке месторождения, называется породным отвалом.

Отвалы могут располагаться в выработанном пространстве плн на поверхности вне контура карьера. В первом случае их называют

внутренними (см. рис. 6, б), во втором — внешними.

§ 2. Схемы п средства механизации открытых горных работ

Развитие открытого способа разработки основано на широкой механизации работ. Степень и вид механизации определяют ие только экономические результаты работ, но и глубину и другие параметры карьера, его производственную мощность, способ вскрытия и систему разработки. По мере совершенствования механизации облегчается труд рабочих, повышается его производительность, снижаются затраты на добычу 1 т полезного ископаемого и вследствие этого повышается экономичность открытого способа добычи.

Совершенствование механизации происходит по принципу от простого к сложному, от механизации отдельных операций к меха­ низации всего технологического процесса. В настоящее время на открытых горных работах осуществляется комплексная механизация, т. е. полная механизация не только основных операций, но и вспомо­ гательных работ. Основная черта комплексной механизации — ра­ циональное сочетание числа, мощности и рабочих размеров машин в смежных операциях технологического процесса. Такое сочетание их устанавливают с учетом размеров машин, их мощности, а также стоимостных п экономических характеристик. Схемы комплексной механизации, т. е. сочетание механизмов и машин, определяются способом ведения горных работ, крепостью пород, масштабом горных работ, условиями залегания месторождения.

Крепость пород определяет способ ведения горных работ, а сле­ довательно, и вид механизации. Так, в крепких породах необходимо применять буровзрывное рыхление, в рыхлых можно использовать мощные и экономичные машины поточного действия — роторные экскаваторы и конвейерный транспорт и т. д.

Масштаб работ определяет прежде всего мощность и размеры используемого оборудования. Так, на карьерах значительных раз­ меров с рыхлыми породами для вскрышных работ целесообразно использовать мощные драглайны или отвалообразователи, а на не­ больших карьерах более экономично применять землеройно-транс­

портные машины и колесные скреперы.

Условия залегания и прежде всего угол падения, мощность

иглубина залегания пласта определяют место расположения отвалов

итем самым выбор схемы механизации.

Исходя из этих условий, а также учитывая другие факторы, выбирают схемы комплексной механизации. При этом руковод­

.22

ствуются основными принципами механизации открытых горных, работ, сформулированными акад. Н. В. Мельниковым.

1. Принцип поточного производства. Основанные на этом прин­ ципе схемы механизации обеспечивают непрерывность перемещения горной массы от забоя до приемного пункта на поверхности. В этом случае достигаются наиболее полная механизация всех операций, наибольшее использование всех механизмов во времени, лучшие экономические показатели и возможность полной автоматизации. Данный принцип используется при экскаваторном и гидравлическом способах выемки рыхлых пород. При экскаваторном способе осно­ вными механизмами являются миогочерпаковые экскаваторы, тран­ спортно-отвальные мосты, консольные отвалообразователи и лен­ точные конвейеры.

2. Принцип совмещения операций. В этом случае операции по выемке, транспортированию и укладке породы в отвал осущест­ вляются одной машиной — экскаватором, погрузчиком, скрепером или бульдозером. Благодаря этому достигаются высокие экономи­ ческие показатели. Данный принцип используется при бесстранспортных системах разработки.

3. Принцип независимости операций. В схемах механизации, основанных на этом принципе, каждая операция выполняется само­ стоятельной машиной, например погрузка — экскаватором, транс­ портирование — в думпкарах, отвалообразование — отвальным экс­ каватором. Технологическая схема состоит из отдельных звеньев, каждое из которых связано со смежными звеньями. Производительпая и экономичиая работа обеспечивается при условии отсутствии простоев, вызываемых неувязкой в работе смежных звеньев. Принцип независимости операций наиболее универсален и распространен. Особенно широко он применяется при механизации горных работ- в крепких скальных породах.

Наиболее распространены схемы механизации открытой разра­ ботки, основанные на экскаваторном и гидравлическом способах, ведения горных работ.

Схемы механизации экскаваторного способа разработки склады­ ваются из механизации отдельных операций: отбойки и рыхления, погрузки, транспортирования и отвалообразовалия.

О т б о й к а заключается в отделении породы (или полезного иско­ паемого) от массива с одновременным ее рыхлением. Мягкие породы отбивают непосредственно органами рабочих машин (ковшом экска­ ватора и т. п.). Для отбойки и рыхления скальных пород применяютбуровзрывные работы.

При этом в массиве пробуривают скважины диаметром от 110 до 300 мм и глубиной 12—30 м, в которых размещают ВВ.

Скважины бурят станками вращательного, шарошечного, пневмоударного, ударно-канатного или огневого бурения. Скорость буре­ ния — от 3—4 до 50—60 м/смену. ■

Вкачестве ВВ используют аммониты, игдани'ты, зериогранулиты

идр. Масса заряда ВВ в скважине составляет от 30—50 до 500—

2&

600 кг и более. Удельный расход ВВ изменяется от 0,1 до 0,7 кг на 1 м3 горной породы.

Буровзрывные работы на карьерах должны обеспечить: получение необходимого количества взорванной породы или угля (руды) в ку­ сках, не превышающих определенного размера, запас взорванной горной массы, необходимый для бесперебойной работы экскаваторов, н установленный по высоте и ширине навал взорванной массы.

Удельный вес буровзрывных работ в общей себестоимости добычи открытым способом при разработке скальных руд и пород составляет в среднем около 20%, а по отдельным карьерам достигает 30%.

П о г р у з к а (и л и э к с к а в а ц и я) заключается в пере­ мещении разрыхленных пород или полезного ископаемого из забоя в транспортные средства. Обычно операцию эту выполняют экскава­ торами. При выемке мягких и сыпучих пород, не требующих пред­ варительного рыхления, отбойка и погрузка совмещаются в одном процессе.

На карьерах применяют одноковшовые экскаваторы — механи­ ческие лопаты и драглайны с емкостью ковша от 1—2 до 35—100 м3, а также многочерпаковые экскаваторы — роторные и цепные. Наи­ более распространены механические лопаты на гусеничном ходу с емкостью ковша 5—8 м3. Этп экскаваторы используют для погрузки горной массы в железнодорожные вагоны и автосамосвалы. Произ­ водительность их составляет 1—2 млн. м3 в год.

Шагающие драглайны, имеющие стрелу длиной от 40 до 150 м, обычно используют для перевалки пустых пород во внутренние отвалы II для проведения траншей.

Роторные экскаваторы применяют для экскавации рыхлых пород.

лями п конвейерами. Реже применяются скиповые подъемники, гидравлический транспорт, подвесные канатные дороги.

При железнодорожном транспорте используются саморазгружающиеся вагоны-думпкары грузоподъемностью 80—180 т, а в качестве локомотивов — электровозы и тепловозы, реже паровозы. Ширина колеи нормальная, т. е. 1524 мм, максимальный допустимый уклон путей 40°/ 00, радиус поворота путей 180—200 м, минимальный — 100 м.

Укладка новых железнодорожных путей и переукладка уступных и отвальных путей производятся звеньями при помощи железно­ дорожных кранов или путепередвигателей.

Автомобильный транспорт в условиях карьеров имеет определен­ ные преимущества по сравнению с железнодорожным: большую маневренность, способность преодолевать значительные подъемы (до 150°/00) и возможность вести работу на меньших радиусах (12— -50 м). Основными средствами автомобильного транспорта являются автосамосвалы и тягачи с полуприцепами и прицепами. Отечествен­

24