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

ными заводами выпускаются карьерные автосамосвалы грузоподъем­ ностью 7, 12, 27, 40, 75 т и полуприцепы до 120 т.

Для успешного применения автомобильного транспорта необхо­ димы хорошие дороги. На уступах в карьере проводят простейшие- и улучшенные грунтовые или щебеночные дороги и только при сла­ бых грунтах делают'дороги из сборного железобетона. Главные постоянные автодороги при большом грузообороте — бетонные.'Ско­ рость движения автосамосвалов на уступных проездах в среднем около 10 км/ч, на главных дорогах — 18—25 км/ч.

На карьерах применяются леиточные конвейеры производитель­ ностью от 300 до 1000 м3/ч, а в отдельных случаях до 12 000 м3/ч. Ширина конвейерной ленты от 900 до 2200 мм, скорость ее движения от 2 до 5 м/сек.

Конвейерные ленты загружают через воронки-бункера с питате­ лями, предохраняющие ленту от ударов.

Применение конвейеров обеспечивает непрерывность транспорти­ рования и возможность перемещения материала под углом до 18°.

Размещение пустых пород в отвалах называется о т в а л о - о б р а з о в а н и е м . Опо осуществляется при помощи отвальных эк­ скаваторов, отвальных плугов, бульдозеров и другого оборудования.

При горизонтальных и пологих пластах перемещать породу вовнутренние отвалы могут непосредственно вскрышные экскаваторы с удлиненным рабочим оборудованием. В этом случае транспортиро­ вание и отвалообразование как самостоятельные процессы отсутствуют.

Кроме основных производственных процессов на карьере выпол­ няются в с п о м о г а т е л ь н ы е р а б о т ы : зачистка вскрытого полезного ископаемого, разделка тупиков н т. д.

Полезное ископаемое, отгружаемое потребителям, должно по своим качественным показателям соответствовать установленным требованиям. Уголь или руда, добываемые в забоях, не всегда отве­ чают этим требованиям, поэтому необходимо нх обогащение, а в не­ которых случаях — сортировка или усреднение.

Все перечисленные процессы взаимосвязаны и в совокупности составляют единую технологическую схему производства открытьиг горных работ. Значение отдельных производственных процессовъ изменяется в зависимости от горнотехнических условий месторо­ ждения.

В практике наибольшее распространение получили следующий технологические схемы экскаваторного способа разработки:

1) отбойка и погрузка одноковшовым экскаватором — транспор­ тирование в думпкарах — отвалообразование отвальным плугом или экскаватором;

. 2) отбойка и погрузка одноковшовым экскаватором — транс­ портирование автомобилями — отвалообразование бульдозерами;

3) выемка одноковшовым экскаватором с погрузкой горной массы через бункер-питатель на конвейер и конвейерное отвалообразо­ вание;

25

4)выемка одноковшовым экскаватором — гидравлическое тралс- V дортирование и отвалообразоваппе;

5)выемка и погрузка мыогочерпаковым экскаватором — транс­ портирование в думпкарах — отвалообразование абзетцером;

6)выемка роторным экскаватором — транспортирование кон­ сольным отвалообразователем;

7)выемка и погрузка одноковшовым экскаватором — транспор­ тирование автомобилями или по железной дороге — отвалообразова­ ние отвальным плугом или экскаватором;

8)выемка и погрузка одноковшовым экскаватором — транспор­ тирование автомобилями к дробилке — конвейерный подъем.

Основные технологические схемы гидравлического способа:

1) выемка гидромонитором — поступление горной массы в земле­ сос — гидротраиспортирование — осветление воды — поступление осветленной воды в водопровод;

2) выемка земснарядом — гидротранспортирование — гидравли­ ческое отвалообразование — осветление воды — поступление освет­ ленной воды в водопровод.

§3. Общие сведения о вскрытии, системах

итехнологических схемах открытой разработки

Вскрытие месторождения — проведение выработок, открыва ющих доступ от поверхности земли к месторождению и обеспечива­ ющих грузотранспортиую связь между рабочими горизонтами в карь­ ере и приемными пунктами на поверхности. Месторождения обычно вскрывают к а п и т а л ь н ы м и т р а н ш е я м и , открыва­ ющими доступ к пласту полезного ископаемого, и р а з р е з н ы м и т р а н ш е я м и , подготавливающими поле карьера к вскрышным и добычным работам. Благодаря капитальным траншеям создается возможность организации транспортирования вскрышных пород и угля с горизонтов разработки карьерного поля на поверхность в отвалы или на склады и на обогатительные фабрики. Разрезные траншеи создают фронт работ на добычных и вскрышных уступах-.

Капитальная траншея представляет собой наклонную открытую игорную выработку трапециевидного сечения (рис. 7).

Капитальная траншея, расположенная внутри карьера на его ‘борту, называется с ъ е з д о м и имеет только один борт.

Продолжением капитальных траншей на каждом уступе являются разрезные траншеи. Разрезные траншеи проводятся горизонтально шли с небольшим уклоном, обеспечивающим сток воды.

Траншеи могут проводиться различными средствами, нц чаще всего для этого применяют экскаваторы.

На рис. 7 показано развитие горных работ на горизонте, имеющем ютмѳтку —15 м. Вначале с поверхности на глубину 15 м проводится наклонная капитальная траншея 1, которая продолжается в виде горизонтальной разрезной траншеи 2 (рис. 7, а). Затем разрезную ■траншею проводят в обратном направлении (рис. 7, б) и таким обра-

126

зом формируют борт карьера иа данном горизонте (рис. 7, б, в, г). При отработке уступа капитальная траншея превращается в съезд 3 (рис. 7, г) длиной I.

Уклоны капитальных траншей и съездов зависят от вида транс­ порта и составляют при железнодорожном транспорте с паровой тягой 25°/оо> а с электровозной 40°/о<ъ при автомобильном транспорте

схемы разработки: бестранспортные, транспортно-отвальные, транс­ портные и комбинированные.

П р и б е с т р а н с п о р т н ы х и т р а н с п о р т н о - о т ­ в а л ь н ы х с х е м а х разработки пустая порода непосредственно* экскаваторами перемещается во внутренние отвалы, располага­ ющиеся в выработанном пространстве. Основные горноподготови­ тельные работы в этом случае заканчиваются к началу добычных: работ, так как месторождение отрабатывается сразу на всю мощность. Эти схемы разработки наиболее просты и экономичны, но применяются: только при неглубоком горизонтальном и пологом залегании пластов..

27

П р п т р а н с п о р т н ы х с х е м а х разработки порода вывозится иа внешние или (реже) внутренние отвалы. Горноподгото­ вительные работы при этом ведутся в течение всего времени раз­ работки. Эти схемы сложны и неэкономичны, но они получили широ­ кое распространение, так как могут применяться при любых усло­ виях залегания пластов.

К о м б и н и р о в а н II ы е с х е м ы разработки объединяют в себе признаки бестранспортных и транспортных схем: часть породы вывозится транспортом, а другая перемещается во внутренние отвалы экскаваторами пли отвалообразователями.

§ 4. Основные этапы строительства и эксплуатации карьера

Различают следующие этапы открытой разработки месторожд е- нпя: подготовка поверхности, осушепие месторождения и ограждение •его от воды, горно-капитальные работы в период строительства карьера, проведение подготовительных выработок, вскрышные п до- •бычные работы, рекультивация (восстановление) нарушенных земель­ ных площадей и поверхностей отвалов.

Подготовка поверхности месторождения заключается в вырубке леса и корчевке пней, отводе рек и ручьев за пределы карьерного поля, осушении озер и болот, сносе зданий и сооружений, переноске дорог п в удалении других естественных и искусственных препят­ ствий, затрудняющих или не допускающих ведение открытых горных работ.

Осушение месторождения создает условия для производительной л безаварийной работы оборудования при вскрытии и разработке месторождения. Насыщенные водой породы, будучи обнажены, теряют устойчивость в откосах. Это снижает производительность труда рабочих, препятствует применению мощного оборудования и способствует образованию оползней и обвалов.

Вода в карьер поступает из водоносных горизонтов месторожде­ ния, а также при дожде (ливневая) и при таянии снега (паводковая). Количество воды, поступающей в карьер, составляет от иесколышх кубометров до нескольких сотен, а иногда и тысяч кубометров в час.

Обводненность месторождения зависит от многих факторов. Основные из них — глубина карьера и гидрогеологичеркие условия залегания месторождения.

Различают следующие виды осушения: осушение поверхности карьерного поля, ограждение карьера от поверхностных вод, пред­ варительное и текущее осушение месторождения.

О с у ш е н и е н а н о с о в и о т в о д в о д ы с поверхности месторождения обычно осуществляются при помощи сети осушитель­ ных и дренажных капав.

О г р а ж д е н и е к а р ь е р а от п о в е р х н о с т н ы х в о д (ливневых, паводковых и проникающих из соседних водоемов) производится путем проведения нагорных канав по всему периметру карьера или со стороны возвышенной части карьерного поля.

28

П р е д в а р и т е л ь н о е о с у ш е н и е месторождения, пред­ назначенное для понижения уровня подземных вод и осушения уча­ стков, которые подлежат первоочередной разработке, производится путем бурения водопонижающих и водопоглощагощих скважин пли же проведением системы подземных дренажных выработок.

Т е к у щ е е и л и э к с п л у а т а ц и о н н о е осушение, осуществляемое одновременно с разработкой месторождения, со­ стоит в систематическом удалении воды, поступающей в карьер, при помощи открытого пли подземного водоотлива. В первом случае вода собирается в водосборник и откачивается насосами иа поверх­ ность, во втором — вода через специальные скважины поступает в систему подземных дреиажпых выработок и по стволу дренажной шахты подпимается иа поверхность. Первый способ обычно приме­ няется при небольшом притоке воды в карьер (до 100 м3/ч).

Горно-капитальные работы в период строительства карьера

включают проведение капитальных и разрезных траншей, а также удаление некоторого объема вскрышных пород для создания вскры­ тых запасов полезного ископаемого перед сдачей карьера в экс­ плуатацию.

Проведение подготовительных выработок в период эксплуатации, карьера необходимо при его углублении, т. е. при переходе горных работ на новые горизонты в случаях разработки крутых и наклон­ ных пластов. Подготовка нижележащего горизонта обычно состоит в проведении капитальной траншеи (съезда) на этот горизонт и в про­ ведении разрезной траншеи. При горизонтальпых или пологих пластах надобности в проведении подготовительных выработок обычно пет, так как месторождение отрабатывается сразу на всю мощность.

Вскрышные работы заключаются в удалении пустых пород, вмещающих полезное ископаемое, в результате чего обеспечивается доступ к нему.

Добычные работы представляют собой собственно извлечение полезного ископаемого и являются последним этапом открытой разработки месторождений.

Подготовка поверхности, работы по осушению, горно-капиталь­ ные и вскрышные работы начинают в последовательном порядке, а затем ведут параллельно, но с взаимным опережением в простран­ стве: подготовка поверхности и осушение месторождения опережают вскрышные работы, которые предшествуют добычным работам.

Последовательность развития горных работ в карьере для гори­ зонтальных и крутых пластов показана на рис. 8.

При горизонтальном залегании пластов (рис. 8, а) вначале с по­ верхности до кровли пласта проводят иаклоиную капитальную траншею 1. Затем проводят разрезиую траншею 2, один борт кото­ рой 3 разносят, освобождая площадку, ширина которой должна обеспечить размещение оборудования, возможность проведения раз­ резной траншеи по залежи и подготовку к выемке достаточного объема запасов полезного ископаемого. После проведения второй

29