 |
7.2. Вскрытие месторождений
|
|
|
|
Вскрытие месторождений производится въездными траншеями, а подготовка — разрезными. Основные параметры траншеи (длина, ширина понизу, уклон, угол откоса бортов) зависят от назначения траншеи, проходческого оборудования, глубины вскрываемого горизонта и физико-механических свойств пород.
Длина траншеи L, максимальная глубина Н и уклон i = tga связаны отношением L = H/i.
Угол a показывает наклон дна траншеи к горизонтальной плоскости. Уклон определяется видом транспорта; средние его значения находятся в следующих пределах: для железнодорожного транспорта 0, 025—0, 05, для автотранспорта 0, 06—0, 15, для конвейерного транспорта 0, 25—0, 33, для скиповых подъемников 0, 5—1.
Минимальная ширина траншеи понизу также зависит от вида транспорта и числа путей и составляет для железнодорожного транспорта 8—16 м, для автотранспорта 6—44 м. Ширина траншеи должна быть увязана с параметрами проходческого оборудования. Разрезная траншея проходится горизонтально или с уклоном 0, 003—0, 005 для стока воды. Ширина разрезной траншеи принимается из условия размещения в ней взорванной массы при последующей отработке одного из бортов траншеи, а затем приводится в соответствие с рабочими параметрами экскаватора. Обычно ширина разрезных траншей составляет 20—30 м. Траншеи, располагаемые на косогоре, часто не имеют второго борта, поэтому их называют п о л у т р а н ш е я м и.
Траншеи могут располагаться в пустых породах и в рудном теле. В первом случае породу располагают на бортах траншеи или вывозят в отвалы. По этому признаку выделяют две группы способов проходки траншей — бестранспортные и транспортные.
Бестранспортные способы проходки траншей применяют, если борта траншеи при
|
|
|
дальнейшей разработке месторождения не будут отрабатываться и, следовательно, не потребуется повторного удаления породы с бортов.
Рис. 7. 2. Проходка траншеи бестранспортным способом драглайном (а) и сплошным забоем с нижней (б, в)
Проходка траншеи драглайном по бестранспортному способу показана на рис. 7. 2, а. Максимально возможные размеры траншеи b и h определяются рабочими параметрами экскаватора и физико-механическими свойствами пород. Между отвалом и верхней бровкой борта траншеи должна оставляться площадка (берма) безопасности, ширина которой с зависит от устойчивости пород и глубины траншеи. Иногда породы располагают на одном борту траншеи. В этом случае экскаватор смещен к одному из бортов. Широкие траншеи экскаватор проходит за два хода, размещая породу вначале с одной стороны траншеи, а затем — с другой. В необходимых случаях на проходке применяют два драглайна; Прямую механическую лопату при бестранспортных способах проходки траншей применяют редко, так как использование в этом случае даже вскрышных экскаваторов не позволяет пройти траншеи необходимых размеров.
Бестранспортные способы проходки траншей наиболее производительны и экономичны.
Коэффициент использования экскаватора при этом достигает 0, 8—0, 85.
Транспортные способы проходки траншей могут применяться в самых разнообразных условиях. Наиболее распространена проходка траншеи сплошным забоем с нижней погрузкой, Она используется как в мягких, так и скальных породах, при их погрузке в средства как автомобильного, так и железнодорожного транспорта.
На рис. 7. 2, б — схема проходки траншеи с п л о ш н ы м з а б о ем с н и ж н е й п о г р у з к о й породы в железнодорожные вагоны. После окончания бурения станками 2 нескольких рядов (5—10) скважин 4 и их взрывания горная масса экскаватором 3 грузится в вагон
|
|
|
1. Так как забой тупиковый, то экскаватором можно загрузить только один вагон, после чего состав отводится от забоя за стрелку 5 (рис. 7. 2, в) и электровоз подает вагоны в тупик 6, где груженый вагон отцепляют и состав вновь подают к экскаватору. После загрузки очередного вагона цикл повторяется. Полностью загруженный состав отводят из траншеи, подавая затем к экскаватору порожний состав. Одновременно производят обуривание следующего участка траншеи. Выносной тупик по мере проходки траншеи переносят ближе к забою. В последнее время взрывание пород осуществляют на участках траншей значительной длины (сотни метров). Это позволяет уменьшить число взрывов и соответственно увеличить производительность экскаваторов и буровых станков.
Достоинством данного способа проходки траншеи является использование экскаваторов с нормальным рабочим оборудованием. Однако низкий коэффициент использования экскаватора (0, 3—0, 4), вызываемый сложными маневрами транспорта, не позволяет обеспечить высокую
скорость проходки траншей. Применение автотранспорта при подобной схеме на 20—30 % снижает простои экскаватора и позволяет довести скорость проходки до 150—180 м/мес. При достаточной ширине траншеи автосамосвал разворачивается вблизи забоя. В бортах узких траншей для разворота через каждые 50—60 м устраивают ниши.
Коэффициент использования экскаватора и скорость проходки можно повысить, если вести проходку траншей с п л о ш н ы м з а б о ем с в е р х н е й п о г р у з к о й породы вскрышным экскаватором (рис. 7. 3, а). Рельсовый путь укладывают на одном из бортов траншеи и при загрузке вагонов состав не расцепляют. Такой способ дает хорошие показатели при проходке траншей по породам не выше средней крепости (скорость проходки до 150 — 250 м/мес). При скальных породах высокой крепости производительность вскрышных экскаваторов снижается.
П о с л о й н ы й с п о с о б проходки (рис. 7. 3, б) сочетает достоинства обоих транспортных способов, обеспечивая верхнюю погрузку при использовании прямых механических лопат с нормальным рабочим оборудованием. При этом способе сечение траншеи делят на ряд заходок, которые проходят последовательно. На рис. 7. 3, б показан момент проходки второй заходки. Экскаватор расположен на почве второй заходки, транспортные средства — на почве первой.
|
|
|
Рис. 7. 3. Схемы проходки траншеи сплошным забоем с верхней погрузкой (а) и послойной (б)
При проходке каждого последующего слоя траншеи транспортный путь располагают на почве предыдущей заходки. Высота слоя зависит от максимальной высоты разгрузки экскаватора Яр и высоты транспортных средств h. Для экскаватора ЭКГ-4, 6 при использовании стандартных думпкаров максимальная высота слоя составляет 3—3, 3 м.
Послойный способ обеспечивает высокую скорость проходки траншей, особенно в мягких породах (до 150—200м/мес). Однако большой объем путевых работ и сложность проведения буровзрывных работ ограничивают область его применения. Проходка разрезной траншеи послойным способом по условиям транспорта возможна только одновременно с проходкой въездной траншеи.
Траншеи можно проходить многоковшовыми экскаваторами, колесными скреперами, гидромеханизацией и методом взрыва на выброс, однако в связи с ограниченной областью применения этих способов они в данном курсе не рассматриваются.
По расположению траншей различают следующие способы вскрытия: внешними (когда траншеи располагают за предельным контуром карьера) и внутренними (когда траншеи размещены внутри контуров карьера) траншеями.
Вскрытие траншеями внешними применяют для отработки пологих неглубоко залегающих месторождений, иногда для верхних горизонтов крутопадающих залежей.
При в с к р ы т и и о т д е л ь н ы м и внешними т р а н ш е я м и каждый горизонт месторождения вскрывается обособленной траншеей. Такой способ обеспечивает независимость транспортирования породы с каждого горизонта, но характеризуется высоким объемом проходческих работ, так как с увеличением глубины вскрываемого горизонта объем траншей резко возрастает. По этой причине отдельными траншеями вскрывают не более двух-трех уступов. В некоторых условиях (например, на косогоре) число вскрываемых горизонтов может быть увеличено, так как в этом случае объем выработок (полутраншей) уменьшается.
|
|
|
Рис. 7. 4. Вскрытие групповыми внешними траншеями (а) и съездами с горизонта на горизонт (б)
Для уменьшения объема горно-капитальных работ применяют в с к р ы т и е г р у п п о в ы м и в н е ш н и м и т р а н ш е я м и (рис. 7. 4, а). Каждая траншея, вскрывающая нижележащий горизонт, проходится внутри траншеи верхнего горизонта. Число уступов, вскрываемых групповыми траншеями, достигает 5—6. При этом одна группа траншей может вскрывать породные горизонты, другая — добычные. Вскрытие групповыми траншеями обеспечивает независимость транспорта руды или породы с каждого горизонта.
При вскрытии внутренними траншеями при отработке вскрываемых ими горизонтов внутренние борта траншей отрабатываются и вдоль уступов остаются съезды 1 с горизонта на горизонт (рис. 7. 4, б). На планах линии 2 пересечения съезда с площадками уступов не показывают, так как уклоны съездов невелики и переход наклонной поверхности съезда в горизонтальную незаметен.
Вскрытие внутренними траншеями позволяет значительно сократить объемы выемки пород вследствие расположения траншеи внутри контуров карьера. Внутренние траншеи (съезды) могут быть отдельными для каждого горизонта и общими для всех (или группы) горизонтов. Так как при вскрытии общими траншеями каждый съезд обслуживает все нижележащие горизонты, то чем выше съезд, тем более напряженным будет движение по нему транспортных средств. При разработке на косогоре положение, меняется: самым напряженным будет движение на нижнем съезде. Вскрытие общими внутренними траншеями имеет широкое распространение при разработке карьеров глубиной до 300—400 м.
Внутренние общие съезды бывают прямыми, тупиковыми, спиральными и петлевыми.
П р я м ы е с ъ е з д ы располагаются на одном борту карьера по прямой линии, каждый последующий съезд является продолжением предыдущего. Число вскрываемых горизонтов зависит от длины карьера и длины одного съезда, не превышая обычно 3—5.
При т у п и к о в ы х с ъ е з д а х (рис. 7. 5, а) вскрывающие траншеи располагают на нерабочем борту карьера во взаимно обратных направлениях. Каждый съезд 1 на рабочем горизонте заканчивается тупиковой площадкой 2, на которой состав при спуске или подъеме
меняет направление своего движения. На схеме карьера показано пять горизонтов: два верхних из них отработаны, третий (породный) и четвертый (рудный) находятся в стадии отработки, на пятый горизонт проходится въездная траншея. При последующей разработке пятого горизонта правый борт траншеи отработают и съезд на этот горизонт будет иметь такой же вид, как съезды на предыдущие горизонты. На каждом съезде укладывают один или два рельсовых пути. Пропускная способность двухпутных съездов в 2—2, 5 раза выше, чем однопутных.
|
|
|
Рис. 7. 5. Вскрытие тупиковыми (а) и спиральными (б) съездами
Достоинства вскрытия тупиковыми съездами: возможность размещения съездов на одном борту, широкая область применения. Недостаток: низкая средняя скорость движения поездов вследствие больших затрат времени на маневры подвижного состава на тупиковых площадках.
При вскрытии с п и р а л ь н ы м и с ъ е з д а м и последние располагают в виде спирали по рабочему и нерабочему бортам карьера (рис. 7. 5, б). Между съездами имеются горизонтальные площадки, на которых устраивают разминовки.
На каждом рабочем горизонте спиральная трасса траншей имеет горизонтальную площадку - пункт примыкания, от которого проводят разрезную траншею горизонта и развивают внутри-карьерные откаточные пути. После полной отработки горизонта пункт его примыкания к спирали ликвидируют и переносят на следующий, нижележащий горизонт. Вскрытие спиральными съездами позволяет упростить маневры транспорта и тем самым увеличить его производительность. Однако потребность больших радиусов закруглений железнодорожных путей (150—200 м) ограничивает область применения этого способа вскрытия. При использовании автомобильного транспорта, допускающего крутые уклоны и малые радиусы закруглений (25—30 м), возможно вскрытие спиральными съездами месторождений небольших размеров.
В связи с расположением спиральной трассы траншей по периметру карьера в начальный период его разработки приходится вынимать основные объемы вскрыши. Число рабочих
горизонтов ограничивается числом уступов в пределах самого нижнего витка спирали. Чем круче съезды, тем большее число уступов можно отрабатывать одновременно: при железнодорожном транспорте оно равно 3—4, при автомобильном 6—8. При автомобильном транспорте с целью расположения съездов только на нерабочем борту карьера применяют вскрытие п е т л е в ы м и с ъ е з д а м и. В этом случае съезды на соседних горизонтах располагают во взаимно противоположных направлениях, а на горизонтальных участках между съездами устраивают площадки шириной 50—60 м для разворота автотранспорта.
Рис. 7. 6. Схема скипового наклонного подъемника: 1 – скипы; 2 – бункер; 3 – дозатор; 4 – вагон (автосамосвал); 5 – копре; 6 – подъемная установка; 7 – рельсовые пути для скипов
С увеличением глубины карьеров возрастает длина транспортирования горной массы с нижних горизонтов, достигая в глубоких карьерах 8—10 км. Суммарную длину транспортирования можно сократить путем применения вскрытия к р у т ы м и т р а н ш е я м и (с уклоном 15—60°). Крутые траншеи оборудуют конвейерами (при уклоне 18—20°) или скиповыми и клетевыми подъемниками.
Схема с к и п о в о г о подъемника приведена на рис. 7. 6. Грузоподъемность скипов достигает 30—40 т. Руду по рабочим горизонтам до погрузочного бункера доставляют чаще всего автотранспортом.
В последнее время этот способ получает все большее распространение, особенно при разработке глубоких горизонтов. Клетевые подъемники применяют для подъема и спуска одиночных вагонов или автосамосвалов грузоподъемностью 25—50 т.
В некоторых случаях подъемные установки сооружают в наклонных стволах, расположенных на определенном расстоянии от бортов карьера. В общем случае их применение экономически выгодно при глубине карьеров не менее 200—250 м.
Сложная конфигурация рудных залежей часто не позволяет использовать какой-либо один вариант вскрытия, поэтому применяют к о м б и н и р о в а н н ы е с п о с о б ы (например, сочетание внешних траншей для верхних горизонтов и внутренних для нижних или спиральных съездов для верхних и тупиковых для нижних). Способ вскрытия при открытых работах тесно связан с системой разработки, поэтому некоторое вопросы вскрытия будут освещены при изложении систем разработки.
|
|
|
