Основные технологические процессы на разрезе "Томусинский"

Lк.т.=1000Hк.т./iк.т.

Строительный объем капитальных траншей достигает сотен тысяч кубометров. От объема траншеи зависят механизация, технология и срок ее проведения. В зависимости от места заложения капитальной траншеи относительно конечного контура карьера различают капитальные траншеи внешнего заложения и капитальные траншеи внутреннего заложения (рис. 2.3). Траншеи внешнего заложения располагаются за конечными контурами карьера. Траншеи внутреннего заложения располагаются в контурах карьера. Капитальная траншея внутреннего заложения располагается на рабочем или нерабочем борту карьера. С началом разноса вскрытого ею горизонта ее поперечное сечение приобретает нессиметричную форму. При расположении траншеи внутреннего заложения на рабочем борту карьера она систематически перемещается вместе с бортом и называется скользящим съездом. Разрезные траншеи - горизонтальные открытые горные выработки (редко с продольным уклоном 5-10 °/00 для стока воды с горизонта к водосборнику), предназначенные для подготовки вскрытых горизонтов к разработке, т.е. для создания фронта работ на уступах. Разработка уступа начинается с разноса одного или обоих бортов разрезной траншеи. Поэтому разрезная траншея - это временная горная выработка, которая существует только до начала отработки уступа.

Рисунок 2.3 - Схемы капитальных траншей:

а - отдельная капитальная траншея внешнего заложения; б - капитальная траншея внутреннего заложения до проведения разрезной траншеи уступа; в - то же, после проведения разрезной траншеи; 1 - капитальная траншея; 2 - разрезная траншея; 3 - конечный контур карьера

Разрезная траншея является продолжением капитальной траншеи, вскрывающей данный рабочий горизонт, и проводится внутри контуров карьера (рис. 2.4). При разработке крутых залежей разрезные траншеи проводятся обычно в направлении, параллельном простиранию залежи. Глубина и длина разрезной траншеи, как правило, соответствуют высоте и длине подготавливаемого к разработке уступа. Ширина основания разрезной траншеи определяется из условия нормального расположения горного и транспортного оборудования при выемке первой заходки после проведения траншеи. Угол откоса ее бортов принимается равным углу откоса рабочих уступов в соответствии с физико-техническими характеристиками пород. Если один из бортов разрезной траншеи является частью нерабочего борта карьера, то угол откоса этого борта принимается равным углу откоса нерабочего уступа. Объем (м³) разрезной траншеи определяется по формуле:

Vр.т. =Sр.т. Lр.т. , (2.1.)

где: S - площадь поперечного сечения разрезной траншеи, м2; Lр.т. - длина разрезной траншеи, м.

Рисунок 2.4 - Общий вид (а) и план (б) капитальной и разрезной траншеи:

1─2- разрезная траншея;

2─3- капитальная траншея;

4 – контур карьерного поля.

При разносе одного борта разрезной траншеи (траншея располагается по контуру карьера), площадь ее поперечного сечения определяется по формуле:

Sр.т.=1/2Hр.т.(2Bр.т.+Нр.т(ctgαр.т.р.+ctgαр.т.н.)) ,

где: Нр.т. - глубина разрезной траншеи, м;

Вр.т. - ширина основания разрезной траншеи, м;

αр.т.р.αр.т.н – соответственно угол откоса рабочего и нерабочего ботов разрезной траншеи , градусы.

При разносе двух бортов (траншея располагается внутри контура карьера)

Sр.т. =(Вр.т. + Нр.т. ctgαр.т.р.) (2.2)

Число уступов на современных карьерах достигает 15 и более. Совокупность капитальных траншей, обеспечивающая вскрытие всех рабочих горизонтов карьера, называется системой капитальных траншей. В зависимости от пространственного расположения капитальных траншей, входящих в систему, и наличия технологической связи между ними различают системы отдельных, общих и групповых капитальных траншей при различном их заложении.

В случае вскрытия карьерного поля системой отдельных капитальных траншей каждый рабочий горизонт карьера вскрывается отдельной капитальной траншеей, не имеющей связей с другими капитальными траншеями системы (рис. 2.5). Грузопотоки в этом случае рассредоточены.

При вскрытии карьерного поля системой общих капитальных траншей грузопотоки сосредоточены по направлению (рис. 2.6). Характерным признаком общности системы капитальных траншей при их внешнем заложении является общее поперечное сечение траншей ступенчатой формы. Характерным признаком общности системы капитальных траншей при их внутреннем заложении является сосредоточение грузопотоков со всех лежащих ниже горизонтов в капитальной траншее лежащего выше горизонта.

Рисунок 2.5 – Система отдельных капитальных траншей внешнего (а) и внутреннего (б) заложения

Рисунок 2.6 – система общих капитальных траншей внешнего (а) и внутреннего (б) заложения

При вскрытии карьерного поля системой групповых капитальных траншей все уступы карьера разбиваются на несколько групп по качественному или другому признаку (например, группа вскрышных уступов и группа добычных уступов). Каждая группа уступов вскрывается своей системой общих капитальных траншей. Общие траншеи, вскрывающие группу уступов, между собой не связаны. Вскрытие карьерного поля системой групповых капитальных траншей объединяет признаки вскрытия отдельными и общими капитальными траншеями и занимает между ними промежуточное положение. В случае необходимости при любой системе капитальных траншей можно осуществить и парное вскрытие, предусматривающее сквозной фронт горных работ на уступах. В этом случае на вскрываемых горизонтах одна вскрывающая траншея служит для подачи порожних транспортных средств, а вторая -для транспортирования горной массы.

2.3 Классификация способов вскрытия

Основным способом вскрытия рабочих горизонтов карьера является вскрытие с применением капитальных траншей. Вскрытие с применением подземных горных выработок или вскрытие без применения горных выработок (бестраншейное вскрытие) в современной практике открытых горных разработок занимает подчиненное место.

Большая роль в создании теоретических основ вскрытия карьерных полей принадлежит профессору Московского горного института Е.Ф. Шешко. В 40-х годах им была разработана первая научно обоснованная классификация способов вскрытия, которая в той или иной степени явилась основой для классификаций других авторов. В последние десятилетия значительная роль в дальнейшем развитии теории вскрытия карьерных полей и решения практических вопросов вскрытия большинства современных мощных карьеров принадлежит акад. В.В. Ржевскому. В табл. 2.2 приведена классификация способов вскрытия акад. В.В. Ржевского, построенная на основе классификации проф. Е.Ф. Шешко.

2.3.1 Трасса капитальных траншей

Трассой капитальной траншеи называется ее продольная ось, положение которой установлено в пространстве. В зависимости от положения трассы капитальной траншеи относительно конечного контура карьера различают трассы внешние, внутренние и смешанные. В последнем случае верхние уступы карьера вскрыты траншеями внешнего заложения, а нижние – траншеями внутреннего заложения (рис. 2.7).

По сроку службы различают трассы стационарные и временные. Основными параметрами трассы являются величина ее подъема, глубина ее заложения, минимальный радиус криволинейных участков, теоретическая и действительная длина трассы, число и конструкция пунктов примыкания наклонных участков к горизонтальным.

Положение трассы капитальной траншеи в пространстве характеризуется ее продольным профилем и планом.

Продольный профиль трассы включает горизонтальные и наклонные участки, а также участки сопряжения между ними.

Важным элементом продольного профиля трассы является конструкция пункта примыкания наклонных участков к рабочим горизонтам. Различие возможных вариантов примыкания определяется условиями трогания транспортных средств при их вынужденной остановке.

В соответствие с этим различают примыкание на руководящем подъеме, смягченном подъеме, горизонтальных площадках (рис.2.8).

Таблица 2.2 – признаки и способы вскрытия

Рисунок 2.7 - Общий вид (а) и план (б) трассы капитальной траншеи смешанного заложения.

Рисунок 2.8 - Способы примыкания капитальных траншей к рабочим горизонтам: подъеме (1), смягченном подъеме (2), горизонтальной площадке(3).

В случае примыкания на руководящем подъеме вынужденная остановка транспортных средств происходит непосредственно на участке с руководящем подъемом. Удельная сала сопротивления движению в момент трогания в этом случае значительно превышает аналогичную силу при равномерном движении по руководящему подъему. При таком продольном профиле трассы для обеспечения трогания с места после остановки требуется увеличение сцепного веса локомотива на 10-50%. Однако в этом случае обеспечиваются минимальная длина трассы и минимальный объем системы капитальных траншей.

При примыкании на смягченном подъеме в верхней части капитальной траншеи (при ее подходе к лежащему выше рабочему горизонту) устраивается участок определенной длины, имеющий меньший подъем, чем руководящий (смягченный подъем iCM, составляющий 60-65 % от руководящего). Длина LCM смягченного участка трассы составляет 200-250 м. Это обеспечивает трогание и разгон локомотивосостава без увеличения мощности локомотива. Длина трассы в этом случае увеличится на величину (м), определяемую по формуле:

∆Lт=nLсм(1- iсм/iр) 2.3.

где п - число смягченных участков.

Объем системы капитальных траншей в этом случае также несколько увеличится.

Примыкание на горизонтальной площадке не вызывает увеличения объема капитальных траншей (по сравнению с объемом при примыкании на руководящем подъеме), но длина трассы увеличивается на величину:

∆Lр=nln 2.4.

где Ln = 200-250 - длина участка примыкания, м.

Различают теоретическую и действительную длину трассы капитальной траншеи.

Теоретическая длина трассы (м) определяется по формуле

Lт.т = (HH – Hk) /tg αr = (HH – Hk) 1000/iT

где HH, Hk - отметки начала и конца трассы соответственно, м;

αr – угол подъема трассы, градусы;

iT – величина подъема трассы, 0/00.

Действительная длина трассы (всегда больше теоретической из-за наличия участков примыкания) определяется по формуле

LТ.Д = LТ.Тky,

где ky – коэффициент удлинения (развития) трассы.

Значения коэффициентов удлинения трассы характеризуется следующими данными

Условия примыкания ky

На руководящем подъеме……………………………………..1-1,2

На смягченном подъеме……………………………………….1,2-1,3

На горизонтальных площадках………………………………..1,4-1,6

Трассы капитальных траншей в плане разделяются на простые и сложные (рис. 2.9.). Трасса капитальной траншеи называется простой, если она имеет одно направление. Трасса, состоящая из нескольких участков, имеющих разное направление, называется сложной. В зависимости от положения этих участков в контуре карьера и способа их соединения различают форму трассы тупиковую, петлевую, спиральную и комбинированную. Капитальные траншеи внешнего заложения всегда имеют простую форму трассы. При вскрытии карьерного поля капитальными траншеями внутреннего заложения форма трассы зависит от соотношения длины L6 борта карьера, предназначенного для размещения трассы, и ее действительной длины LТ.Д. Если

LТ.Д. ≤ L6,, трасса имеет простую форму, если Lт.д. >Lб, трасса имеет сложную форму. К основным факторам, определяющим выбор формы трассы, относятся условия залегания полезного ископаемого, рельеф поверхности, размеры карьерного поля в плане, вид карьерного транспорта. Тупиковая форма трассы применяется в основном при железнодорожном транспорте, петлевая - при автотранспорте.

Рисунок 2.9 - формы трасс капитальных траншей:

а - петлевая; б - тупиковая; в - спиральная; 1 - петля; 2 – тупик

2.4 Фактора влияния на способ вскрытия

Вскрытие карьерного поля является одной из наиболее сложных задач открытой разработки месторождений, от правильного решения которой в значительной степени зависят технико-экономические показатели работы карьера. При обосновании способа вскрытия руководствуются следующими соображениями: принятый способ должен обеспечить минимальные затраты на транспортирование вскрыши и полезного ископаемого, минимальный объем горно-капитальных работ и рациональное распределение объемов вскрышных пород за весь срок отработки карьерного поля (максимальный объем вскрышных работ должен выполняться, как правило, в более поздние годы). При сопоставлении нескольких вариантов способов вскрытия оптимальный вариант определяется минимумом затрат на строительство карьера и на его эксплуатацию в начальный период (в первые 10-15 лет).

Применительно к способам вскрытия, приведенным в табл. 2.1, ниже рассмотрены типичные условия их применения при разработке горизонтальных, пологих, наклонных и крутых месторождений.

Характерной особенностью карьеров, разрабатывающих горизонтальные и пологие месторождения (угол падения залежи ≤10۫), является их небольшая глубина и значительные размеры в плане. Во многих случаях такие месторождения разрабатываются с перевалкой всей вскрыши в выработанное пространство либо только ее части (нижние вскрышные горизонты). Вскрытие таких карьерных полей осуществляется комбинированным способом - бестраншейное вскрытие вскрышных уступов (отрабатываемых с перевалкой) и вскрытие добычных горизонтов с применением капитальных траншей (одной фланговой капитальной траншеей, двумя фланговыми, центральной или сочетанием центральной и фланговыми). При разработке горизонтальных месторождений с перемещением вскрыши на внешние отвалы вскрытие карьерных полей в этом случае может осуществляться системой отдельных, общих и групповых капитальных траншей.

Вскрытие системой отдельных капитальных траншей внешнего заложения (см. рис. 2.6.) применяется при незначительной глубине карьеров (2-3 уступа) и целесообразности рассредоточения грузопотоков. Отдельные капитальные траншеи небольшой глубины имеют незначительный объем, возможность рассредоточения грузопотоков обеспечивает простую организацию работ и высокую производительность карьера.

Вскрытие системой общих капитальных траншей внешнего заложения (см. рис. 2.5.) применяется также при 2-3 вскрываемых уступах и отсутствии необходимости рассредоточения грузопотоков (величина грузооборота небольшая, грузопотоки вскрыши и полезного ископаемого на поверхности совпадают по направлению). Основным преимуществом этого способа по сравнению с предыдущим является несколько меньший объем системы капитальных траншей. Этот способ вскрытия применяется и при большей глубине карьеров (4-8 уступов), однако в этом случае капитальные траншеи имеют внутреннее и смешанное заложение (верхние 2-3 уступа вскрываются траншеями внешнего заложения). Вскрытие системой групповых капитальных траншей применяется при 4-6 уступах. Одна группа траншей обычно обслуживает вскрышные уступы, а вторая - добычные, чем создается рассредоточение вскрышного и добычного грузопотоков.

Вскрытие горизонтальных месторождений в основном осуществляется при фланговом или центральном расположении капитальных траншей. Центральное расположение капитальных траншей в сочетании с фланговым применяется при большой длине карьерного поля, что позволяет разделить карьер на два участка и вести работы в них независимо друг от друга.

Особенностями карьеров, разрабатывающих наклонные и крутые месторождения глубинного типа, являются значительная конечная глубина (100-150 м и более), постепенное (по мере развития горных работ) увеличение глубины карьера и числа вскрываемых уступов, непостоянство объемов грузопотоков, перемещение горной массы за контуры карьера (вскрыша перемещается на внешние отвалы, а полезное ископаемое - на склады или на фабрики), наличие скальных и полускальных пород, обеспечивающих высокую устойчивость бортов. Такие месторождения, как правило, вскрываются системой общих или групповых капитальных траншей внутреннего или смешанного заложения, а в отдельных случаях - подземными выработками. В зависимости от угла падения залежи трасса капитальных траншей (ее внутренняя часть) является стационарной или нестационарной (скользящей). При разработке наклонных залежей с углом падения, близким к значениям угла откоса нерабочего борта карьера, трасса капитальной траншеи обычно закладывается со стороны лежачего бока залежи на нерабочем борту карьера в его конечном положении и является стационарной. В случае разработки крутых залежей (угол падения >35°) трасса капитальных траншей (ее внутренняя часть) является скользящей, так как она располагается на одном или двух рабочих бортах карьера. После достижения уступами своего конечного положения участки трассы капитальной траншеи в пределах этих уступов становятся стационарными. Использование скользящих трасс (скользящих съездов) обеспечивает минимальные объемы горнокапитальных работ, однако при этом возникают дополнительные эксплуатационные трудности. На скользящих трассах величина подъема уменьшается на 35 % по сравнению с руководящим подъемом. Ширина скользящего съезда устанавливается из условия расположения на нем экскаватора, развала взорванной породы и путей.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12