Основы горного дела

На первом этапе развития отвала заполняют нижний ярус, состоящий из двух подуступов. Драглайн располагают на крове нижнего подуступа, на несколько метров ниже транспортного горизонта. Черпая породу из приемного бункера, он заполняет нижний подуступ. Верхний подуступ отсыпают с отставанием на одну заходку (не менее 1,5·Rр) или используют как резервную емкость для бульдозерного отвалообразования. Второй ярус отсыпают при обратном ходе экскаватора. При отсыпке отвала на косогоре угол откоса последнего составляет от 5є до 20є. Приемная способность отвала и параметры забоя зависят от линейных параметров драглайна, устойчивости пород и рельефа основания отвала. По данным В.С. Хохрякова, используя экскаваторы ЭШ-10/70, ЭШ-13/50 и автосамосвалы грузоподъемностью 55т, максимальная ширина заходки составляет 200-250м. Из-за большой ширины заходки отвальные автодороги могут быть построены близко к капитальным, а приемные устройства станут полустационарными (рис.6.8.). Это позволяет почти вдвое увеличить скорость движения автосамосвалов, снизить маневры при разгрузке и на 20-25% повысить производительность транспортных средств.

15.Поясните, каким образом формируют отвал с помощью консольных отвалообразователей

Наибольшее распространение при использовании ленточных конвейеров получило складирование пород консольными отвалообразователями. Они представляют собой самоходные установки на гусеничном или шагающе-рельсовом ходу с приемной и отвальной консолями, оснащенными ленточными конвейерами. Отвальная консоль соединена с поворотной платформой, что позволяет вести отсыпку многоярусных отвалов. Приемная консоль у отвалообразователей средней и большой производительности также поворотная относительно отвальной, что повышает маневренность машин. Ширина конвейерной ленты 1200-2800 мм, скорость ее движения 3-6 м/с. Для формирования отвалов с горизонтальной поверхностью разгрузочные консоли оборудуют короткими телескопическими конвейерами. Погрузка породы с отвального конвейера на приемную консоль отвалообразователя происходит через передвижные разгрузочные тележки. Укладку породы в отвал ведут в один или два подуступа. Во втором случае возрастает шаг переукладки конвейеров, и эффективнее используются параметры отвалообразователя. Сначала формируют нижний подуступ, причем отвалообразователь перемещается по ранее отсыпанному отвалу от натяжной станции конвейера к приводной. Отвальную консоль располагают горизонтально и отсыпают отвал впереди машины путем поворота отвальной консоли в горизонтальной плоскости (рис. 6.9).При этом ширина отвальной заходки

Аон = Lок +Еп +е - Сб, (6.28)

где Lок- длина отвальной консоли, м; Еп- расстояние от оси вращения отвалообразователя до оси пяты отвальной консоли, м; е - горизонтальное расстояние свободного перемещения породы от оси разгрузочного барабана до гребня отвала, м; Сб=5-7 - безопасное расстояние от оси хода машины до бровки отвала, м [29].

Величина е зависит от скорости движения ленты. В расчетах ее можно принимать равной 4-5 м (при длине консоли до 100 м) и 6-7 м (при длине консоли более 100 м).

16.Укажите особенности внедрения аэрогеотехнологических схем производства отвальных работ

Новым видом механизации отвальных работ являются аэростатно-канатные транспортные комплексы (см. п.5.18), в частности, аэростатно-канатные спуски (АКС). Основные технические решения, связанные с использованием аэростатно-канатных транспортных систем (АКТС) разработаны в ГУЦМиЗ (патенты 1776795, 2052115, авторы Буткин В.Д, Морин А.С.).

АКС предназначены для перемещения горной массы нисходящим грузопотоком на большие расстояния (без промежуточных опор - до 2,0-2,5 км). Сущность устройства и функционирования АКС заключается в возвратно-поступательном движении каретки 4 с закрепленным на ней аэростатом 3 и транспортной емкостью (или грейфером) 5 по направляющим канатам 2, натянутым между опорами 1, установленными на нижнем и верхнем горизонтах. Аэростат используют в АКС с целью облегчения транспортируемого груза (снижения нагрузки на канатную магистраль) и создания аэростатической силы тяги для подъема разгруженной емкости на верхний горизонт.

данным С.В. Капустиной, выявленные особенности АКС создают возможность в любых горно-геологических условиях (включая неустойчивые породы) размещать вскрышу во внутренних отвалах на всю глубину и по всему периметру карьера без внутрикарьерных путей и дорог, обеспечивая существенное снижение энерго- и ресурсоемкости. Определяющую роль при этом играет большой радиус действия АКС и возможность перемещения пород по кратчайшим надземным траекториям с использованием и частичной регенерацией гравитационной энергии нисходящих грузопотоков.

17.Сформулируйте особенности укладки железнодорожных путей на отвалах, позволяющие избежать опрокидывания локомотивосоставов

Железнодорожный путь должен быть уложен в соответствии с требованиями строительных норм и правил, действующих правил технической эксплуатации. Необходимо проводить его периодическую инструментальную проверку, своевременно очищать от просыпей и снега.Запрещается эксплуатация пути без балласта с отклонениями от номинальной ширины колеи, превышениями рельсов в кривых. Износ деталей стрелочных переводов не должен превышать предусмотренных допусков. Стрелочные переводы необходимо содержать в исправном состоянии, регулярно очищать от снега, мусора, кусков породы, чтобы избежать неплотного прилегания перьев (остряков), которое может привести к сходам локомотивосоставов. Как уже указывалось выше (п. 5.4), на перегоне допускается наличие только одного состава.Внешний рельс разгрузочного пути должен иметь превышение по отношению к внутреннему на 100-150мм. В конце разгрузочных тупиков устраивают упоры, выполняемые по проекту, утвержденному техническим руководителем карьера, имеющие исправные указатели путевого заграждения, освещаемые в темное время суток или покрытые светоотражающими материалами. Засыпку участка отвала от приямка до тупика при длине разгрузочных путей менее полуторной длины состава необходимо осуществлять соблюдая специальные меры безопасности, утвержденные техническим руководителем объекта открытых горных работ. Указатели путевого заграждения располагают со стороны машиниста локомотива и выносят от оси пути на расстояние не менее 2,5м и на высоту 1,5м. На разгрузочном тупике должен быть сигнальный знак «Остановка локомотива», устанавливаемый от места разгрузки на расстоянии наибольшей длины состава.

18. Перечислите преимущества использования вибротехники на отвалах

Весьма перспективным направлением в совершенствовании процесса отвалообразования может стать вибрационная техника.

Укладку породы в отвал по этой схеме производят с помощью вибрационного отвалообразователя 1, состоящего из виброплощадки 2, установленной под углом наклона 10-15° на металлической раме 5, опирающейся на салазки из полых труб 4. Отвалообразователь размещают на берме 5, создаваемой по всей длине отвального фронта. Ширина бермы и высота выемки зависят от габаритов отвалообразователя. Разгрузку породы из автосамосвалов производят непосредственно на виброплощадку отвалообразователя, к раме которой прикреплен откидной упорный башмак 6. С виброплощадки 2 горную массу перемещают вибропитателями 7 под откос отвального яруса.

Объем полосы отсыпки породы с одной стоянки отвалообразователя зависит от высоты отвального яруса, длины разгрузочной консоли виброплощадки, ширины движущегося потока породы и силы его напора. Передвигают отвалообразователь вдоль фронта работ с помощью бульдозера 8. Вслед за передвижением отвалообразователя производят планировку бермы и засыпку выемки на ширину отвальной заходки для подготовки обратного прохода отвалообразователя. С целью уменьшения простоев автосамосвалов в период передвижек отвалообразователя необходимо иметь в работе как минимум два комплекта отвалообразователей.

19.Укажите, каким образом можно исключить на отвалах аварии оборудования и несчастные случаи вследствие падения кусков породы

При размещении отвалов на косогорах предусматривают специальные меры, препятствующие сползанию отвалов, обеспечивающие отвод грунтовых, паводковых и дождевых вод.

Возможность отсыпки отвалов на заболоченных территориях определяют специальным проектом, предусматривающим необходимые меры безопасности отвальных работ. Недопустим сброс (сток) поверхностных и карьерных вод, складирование снега в породные отвалы, так как увлажнение пород ведет к снижению их устойчивости.При появлении признаков оползневых явлений работы по отвалообразованию должны быть прекращены до разработки и утверждения специальных мер безопасности. Работы прекращают в случае превышения регламентированных инструкциями по отвалообразованию скоростей деформации отвалов. Возобновление работ возможно только после положительных контрольных замеров скоростей деформации отвалов с письменного разрешения технического руководителя карьера.

20.Перечислите разновидности техногенных нарушений природной среды при открытом способе разработки

Все техногенные нарушения природной среды разделяют на ландшафтные (изменение рельефа местности, растительного и почвенного покрова) и экологические (нарушение условий жизнеобитання в пределах горного отвода и прилегающих к нему землях: изменение водного режима, загрязнение почв, воздушного и водного бассейнов). Исключение из сельскохозяйственного оборота плодородных земель приводит к недополучению значительного количества продовольственного сырья.

21.Опишите задачи и особенности технологии горнотехнической рекультивации отвалов

Рекультивация земель предусматривает комплекс горно-технических, инженерных, сельско- лесохозяйственных и других мероприятий, направленных на восстановление биологической продуктивности и хозяйственной ценности отработанных горными или иными работами земельных площадей, а также на улучшение состояния окружающей среды. Обеспечение требуемого качества рекультивированных земель - один из показателей технического и технологического совершенства горного производства, соответствия его современных экологическим требованиям и нормативам.

С учетом характера дальнейшего использования восстановленной территории рекультивация нарушенных земель может иметь сельско- лесо- водохозяйственное, рекреационное, санитарно-гигиеническое и строительное направление [41].

Решение проблемы рекультивации не означает простого увеличения сельскохозяйственных площадей. Задача состоит в том, чтобы не только восстановить нарушенные природные ландшафты, но и создать новые, лучшие, более рационально организованные.



22.Поясните сущность биологической рекультивации земель, нарушенных горными работами

Биологическую рекультивацию на землях, предназначенных для использования в сельском и лесном хозяйствах, осуществляют землепользователи за счет средств горных предприятий, проводивших разработку месторождений. На нее приходится 20-25% общих затрат на восстановление нарушенных территорий. Она включает комплекс работ по мелиорации и внесению удобрений с микроорганизмами, специальные севообороты, посадку деревьев икустарников (самый дешевый и простой способ биологического освоения нарушенных земель) и другие мероприятия, направленные на восстановление плодородия и хозяйственной ценности угодий.



7. Вскрытие карьерных полей

1.Поясните, когда целесообразно рассредоточение карьерных грузопотоков

Как указывалось ранее (см. п. 5.1), масштаб горных работ на карьере характеризует величина грузооборота, который формируют из элементарных грузопотоков, объединенных, в свою очередь, в общий грузопоток карьера. Его называют сосредоточенным, если все грузы перемещают из карьера на поверхность в одном направлении по единым транспортным коммуникациям, в противном случае он является рассредоточенным. Принцип формирования грузопотоков состоит в том, чтобы осуществить с минимальными затратами перемещение горной массы из забоев до пунктов приема грузов на поверхности.

2.Сформулируйте цель вскрытия месторождения, участка, горизонта

Вскрытие рабочих горизонтов осуществляют посредством сооружения специально предназначенных для этого выработок. По виду и способу образования можно выделить наземные, подземные и комбинированные выработки.

При добыче полезного ископаемого из-под воды в затопленном забое, осуществляя его отработку драгами, плавучими земснарядами и драглайнами, вскрытие осуществляют земляными сооружениями: плотинами, перемычками, насыпями, дамбами, каналами. В отдельных случаях, например, при использовании башенных экскаваторов и различных кранов, отработку месторождений и перемещение грузов могут производить без проведения вскрывающих выработок [4].

Наибольшее распространение на карьерах получили наземные вскрывающие выработки. К ним относят траншеи, полутраншеи и котлованы.

3.Перечислите открытые горные выработки и укажите их основные параметры

Вскрытие равнинных месторождений и смежных горизонтов карьера ведут траншеями полного трапециевидного профиля (рис. 7.2). Высотные месторождения вскрывают полутраншеями (рис. 7.2, в). Вскрывающие траншеи называют также и въездными. В процессе формирования рабочей зоны один борт внутренних траншей срабатывают, и они приобретают вид полутраншей (рис. 7.12). Если траншеи, вскрывающие каждый уступ, связаны в единую транспортную сеть, что встречается наиболее часто, то они представляют собой систему траншей. Внутренние траншеи, входящие в систему, непосредственно продолжают друг друга (рис. 7.4), а внешние составляют единый контур (рис. 7.1, а, б).съездов.

Основные параметры траншей и полутраншей: глубина заложения Нт, продольный уклон i, углы откоса бортов б, ширина по нижнему основанию (дну) bт, длина в плане Lт и горно-строительный объем V.

4.Дайте классификацию траншей по расположению относительно контуров карьера и количеству обслуживаемых уступов

Крутые траншеи обычно имеют внутренне заложение (рис.7.3). По расположению относительно борта карьера их подразделяют на поперченные и диагональные. Поперечные крутые траншеи (рис.7.3, а) применяют для скиповых подъемников, а диагональные (рис.7.3, б, в, г) служат для размещения конвейерных или автомобильных подъемников.



5.Укажите, как подразделяют траншеи по величине продольного уклона и степени стационарности

Продольный уклон устанавливают в зависимости от вида применяемого транспорта (табл. 5.1). По величине i въездные траншеи делят на наклонные, i = 3-12 %, предназначенные для железнодорожного и автомобильного транспорта, и крутые - для конвейерных и скиповых подъемников. Уклон крутых траншей в зависимости от типа подъемника достигает 18-60є. Углы откоса бортов зависят от свойствпород, степени их обводненности и срока службы выработки. При длительном сроке службы угол откоса ее бортов в мягких и полускальных породах не должен превышать углов их естественного откоса, составляя 34-45°, В скальных породах он изменяется от 60є до 80°.

6.Поясните, из каких соображений устанавливают ширину траншеи по нижнему основанию (дну)

Ширина по нижнему основанию должна обеспечивать безопасные зазоры между транспортными средствами и необходимую провозную способность, на которую влияет количество размещенных в траншее коммуникаций.Кроме того, bтсвязана со способом, схемой проходки, рабочими параметрами проходческого оборудования и может превысить ширину, необходимую по транспортным условиям. В этих случаях пройденную широкую въездную траншею сужают до необходимой величины в процессе подготовки горизонта.

7.Сформулируйте, в чем различие между вскрывающими и разрезными траншеями

Подготовка новых горизонтов к эксплуатации состоит в проведении горных выработок, обеспечивающих создание необходимого фронта добычных и вскрышных работ. Этой цели служат разрезные траншеи и разрезные котлованы (рис.7.12). Горизонт считают подготовленным, если на нем можно производить горные работы.

Траншейная подготовка характерна для разработки вытянутых месторождений с использованием железнодорожного, конвейерного, а иногда и автомобильного транспорта. От фланговой вскрывающей выработки разрезную траншею проходят к противоположному торцу карьера. При других вариантах расположения въездной траншеи подготовку горизонта сначала ведут на одном крыле карьерного поля, а затем на другом. В ходе проходки разрезной траншеи в обратном направлении подрабатывается один из бортов внутренней въездной траншеи, и она трансформируется в полутраншею - съезд (схема а). После завершения проходческих работ начинают разнос одного или обоих бортов разрезной траншеи.

Вскрывающие траншеи называют также и въездными. В процессе формирования рабочей зоны один борт внутренних траншей срабатывают, и они приобретают вид полутраншей Если траншеи, вскрывающие каждый уступ, связаны в единую транспортную сеть, что встречается наиболее часто, то они представляют собой систему траншей. Внутренние траншеи, входящие в систему, непосредственно продолжают друг друга, а внешние составляют единый контур.

8.Перечислите виды примыкания капитальных траншей и рабочим горизонтом и характер изменения при этом общей длины трассы вскрывающих выработок

Различают три вида примыкания капитальных траншей к рабочим горизонтам карьера: примыкание на руководящем подъеме, на смягченном подъеме и на горизонтальных площадках.

Примыкание на руководящем подъеме, когда незначительное смягчение подъема допускают лишь в местах пересечения путей, размещения стрелок и на кривых, обеспечивает наименьшую протяженность и минимальный горно-строительный объем системы траншей. Однако для движения поездов на таком продольном профиле необходимо увеличение мощности локомотивов на 10-15 %, так как при трогании с места после остановки на подъеме необходимо преодолевать дополнительное сопротивление движению. Для облегчения трогания и разгона составов, полезная масса которых определена из условия равномерного движения на руководящем подъеме, предусматривают уменьшение подъема капитальной траншеи до (0,60-0,65)·ipпри подходе к лежащему выше рабочему горизонту. Длина смягченного участка трассы lсмсоставляет 200-250 м. Общая длина трассы (м) в этом случае больше на величину

, (7.10)

где n- число смягченных участков; iсм- смягченный подъем, %.

Наиболее распространено примыкание на горизонтальных площадках: оно просто в конструктивном отношении, удобно при эксплуатации и подготовке новых горизонтов. Длина горизонтальной площадки lг(м) зависит от конструкции раздельных пунктов. При этом объем системы траншей остается тем же, что и в случае примыкания на руководящем подъеме, но возрастает длина трассы на величину ДLп = n·lг, происходит выполаживание борта карьера и увеличивается объем вскрыши в его контурах.

9.Дайте классификацию траншей по форме их трассы в плане

Траншеи	Транспорт
	железнодорожный	автомобильный
Внешние	1,1-1,2	-
Внутренние с примыканием на смягченном подъеме	1,2-1,3	-
Внутренние с примыканием на площадках	1,4-1,6	-
Внутренние с простой формой трассы	-	1,07-1,16
Внутренние петлевые автомобильные съезды	-	1,04-1,25
Внутренние петлевые съезды с внешней круговой кривой (серпантином)	-	1,4-1,7

Форму трассы в плане считают простой, если она не меняет своего направления по всей длине, и сложной, если она состоит из нескольких участков разного направления. Трассы внешних траншей всегда простые (рис. 7.1, а, б),а трассы внутренних траншей могут быть и простыми (рис. 7.1, г),и сложными (рис. 7.9).В последнем случае различают тупиковые (а), петлевые (б), спиральные (в) и комбинированные (г) системы траншей. Установление пространственного положения системы траншей называют трассированием. Основанием для трассирования служат положения бортов карьеров, изображаемых на плане изолиниями одинаковых высотных отметок с интервалом, равным высоте уступа. Обычно трассу вводят в контур карьера с его торца в пониженных местах рельефа местности, что сокращает объем горно-строительных работ. При выборе положения трассы учитывают также необходимость обеспечения устойчивоститех участков бортов, на которых она размещена, расположение станций и отвалов на поверхности и др. [30].

Обоснование формы трассы производят с учетом параметров залегания месторождения, размеров и конфигурации карьерного поля в плане, вида карьерного транспорта.

10.Что понимают под схемой вскрытия?

Поэтому в практике проектирования используют понятие: схема вскрытия, под которой понимают совокупность горных выработок и сооружений с транспортными коммуникациями, обеспечивающими грузотранспортную связь рабочих горизонтов с пунктами приема и перегрузки горной массы в карьере и на поверхности. Кроме того, к схеме вскрытия относят системы горных выработок с расположенными в них транспортными коммуникациями, связывающими горизонты карьера с промышленной площадкой, для хозяйственных и пассажирских перевозок.

11.Укажите способы вскрытия карьерных полей

Способ вскрытия	Сущность способа вскрытия	Условия применения
Отдельными траншеями (рис. 7.10)	Каждый уступ вскрывают независимой полутраншеей (траншеей)	Горизонтальные и пологие месторождения обычно при двух-трех уступах
Групповыми траншеями (рис. 7.11)	Группу уступов вскрывают системой зависимых траншей (полутраншей); разные группы уступов вскрыты независимо друг от друга	Глубокие горизонтальные и пологие месторождения при четырех-шести уступах. Верхние горизонты наклонных и крутопадающих месторождений
Общими траншеями (рис. 7.9, а, б, в)	Все уступы вскрывают одной общей системой траншей (полутраншей)	Глубокие месторождения любых типов. Форма трассы, как правило, сложная
Парными траншеями (рис. 7.1, в, г)	Каждый уступ, их группы или все уступы вскрыты двумя траншеями (полутраншеями)	Значительная мощность карьера, когда провозная способность одной траншеи не обеспечивает грузооборот карьера
Бестраншейный	Уступы вскрыты без проведения капитальных траншей (полутраншей)	Месторождения строительных материалов при использовании кабельных экскаваторов и кранов различных типов. Россыпные месторождения с драгами и гидравликами
Подземными выработками (рис. 10.4)	Уступы вскрыты подземными выработками	Глубокие карьеры
Комбинированный	Вскрытие осуществлено несколькими основными способами	Глубокие карьеры большой производительности с комбинированным транспортом

На выбор и формирование способа и схемы вскрытия карьерного поля, прежде всего, влияют природные факторы: рельеф поверхности карьера и прилегающей зоны, а также размеры, глубина, угол падения, форма залежи полезного ископаемого. В свою очередь, решения по вскрытию карьерных полей оказывают влияние на конструкцию конечных бортов, границы карьера и его параметры, порядок развития горных работ и график развития добычи; объем, стоимость горно-капитальных работ и продолжительность периода строительства карьера; эксплуатационные затраты на транспортирование и др. [20]. Поэтому в процессе оптимизации вариантов вскрытия месторождений необходимавзаимоувязка многих вопросов. Это классическая динамическая горно-экономическая задача с использованием соответствующих критериев оценки.

12.Назовите способы проходки траншей

Способы проходки траншей (по А.И. Арсентьеву)

Характер проходки	Забой	Применяемое выемочное оборудование	Применяемые виды транспорта
Без применения транспортных средств
На полное сечение	Торцовой	Одноковшовые экскаваторы - мехлопаты; драглайны; выемочно-транспортирующие машины	-
	Боковой	Драглайны, цепные, многоковшовые экскаваторы	-
С применением транспортных средств
На полное сечение	Торцовой	Мехлопаты, роторные экскаваторы, гидромониторы	Железнодорожный, автомобильный, конвейерный, гидравлический
	Боковой	Драглайны, цепные многоковшовые экскаваторы	То же
Послойная	Торцовой	Мехлопаты	Железнодорожный, автомобильный
	Боковой	Драглайны, цепные многоковшовые экскаваторы	Железнодорожный, автомобильный, конвейерный
Взрыв на выброс	-	Одноковшовые экскаваторы для придания траншее проектного профиля	Железнодорожный, автомобильный

12.Поясните принцип расчета параметров траншей при бестранспортном способе их проведения

Бестранспортный способ проведения траншей включает несколько вариантов. Траншею проходят сразу на все проектное сечение, породы складируют в постоянных или временных отвалах на одном или обоих бортах. Наибольшее распространение в качестве выемочно-погрузочного оборудования получили драглайны. В основу расчета параметров траншей по известным рабочим размерам экскаватора положено равенство объемов породы, извлекаемой из траншеи и укладываемой в отвал (рис. 7.14)В протяженных выработках объемная задача может быть с достаточной степенью точности заменена плоской:

So =КрST, (7.20)

где So- площадь поперечного сечения отвала, м2; Кр - коэффициент разрыхления пород; ST - площадь поперечного сечения траншеи, м2.

При перемещении драглайна вдоль оси траншеи и складировании породы в один отвал должны соблюдаться следующие условия:

Нч? h, (7.21)

Нр? Но, (7.22)

Rр?0,5bт +h·сtgб +с +Но·сtgво, (7.23)

где Нч,Но, Rр - соответственно, максимальные высота черпания, высота разгрузки и радиус разгрузки экскаватора, м; h - глубина траншеи, м; bт- ширина траншеи по дну, м; б- угол откоса бортов траншеи, град; с - расстояние от нижней бровки отвала до верхней, бровки траншеи, определяемое исходя из устойчивости пород (не менее ширины возможной призмы обрушения), м;во - угол откоса отвала; Но- высота отвала, найденная по формуле (7.24),м:

.

13.Сформулируйте достоинства и недостатки проходки траншей полным сечением с нижней погрузкой в средства железнодорожного транспорта

При выемке сплошным забоем с нижней погрузкой дляподачи к экскаватору железнодорожных вагонов в траншее укладывают один (рис. 7.15, а)или два погрузочных тупика. По мере подвигания забоя их наращивают звеньями относительно небольшой длины, которые затем периодически заменяют рельсами со стандартной длиной звена. Размеры мехлопат не позволяют одновременно загружать более одного думпкара. Поэтому состав расформировывают для повагонной подачи в забой. Обмен думпкаров осуществляют на специальном выставочном тупике, расположенном в траншее на расстоянии 100-300 м от забоя. Длина его зависит от числа вагонов в составе. Поездная бригада маневрирует гружеными и порожними вагонами: сначала состав порожняком (с локомотивом в хвосте) подают в забои и загружают последний вагон, затем локомотивосостав выходит из забоя, заводит груженый думпкар на выставочный тупик и отцепляет его. Оставшиеся вагоны снова подают на погрузку. Такие маневры повторяют до полной загрузки поезда. После выхода его на обменный пункт (разъезд) в забой направляют новый состав.



14.Поясните, с какой целью используют на проходке траншей экскаваторы с удлиненным рабочим оборудованием

Если используют железнодорожный транспорт, то рациональна схема с верхней погрузкой экскаваторами, имеющими удлиненное рабочее оборудование (рис. 4.5), а при достаточном количестве экскаваторов и оборудования для путеукладочных работ - послойное проведение. Эффективна также схема со спаренной работой экскаваторов (рис.7.15, б).

15.Охарактеризуйте особенности проведения траншей с использованием автотранспорта

При использовании автомобильного транспорта производительность экскаваторов в тупиковойзаходке лишь на 15-20% ниже, чем в сквозной. Схемы подачи автосамосвалов под погрузку -кольцевая или с тупиковым разворотом (рис.7.15, в, г).

16.Перечислите составляющие цикла проходческих работ в скальных породах

Полный цикл проходческих работ в скальных породах включает: бурение скважин, заряжание и взрывание, экскавацию, настилку железнодорожных путей, вторичное дробление негабаритных кусков.

17.Укажите, почему возрастает скорость проходки траншей при послойном их проведении с использованием железнодорожного транспорта

Для сокращения объемов выемки и увеличения скорости проходки необходимо вести взрывание блока разрезной траншеи широкой полосой и проводить ее в два приема. Если используют железнодорожный транспорт, то рациональна схема с верхней погрузкой экскаваторами, имеющими удлиненное рабочее оборудование (рис. 4.5), а при достаточном количестве экскаваторов и оборудования для путеукладочных работ - послойное проведение (см. рис. 7.17). Эффективна также схема со спаренной работой экскаваторов (рис.7.15, б).

18.Назовите особенности технологии взрывных работ при проходке траншей

Опыт работы железорудных карьеров Кривбасса показал, что для подготовки новых горизонтов целесообразно проходить временные вскрывающие выработки. В этом случае взрывные скважины обуривают на всю высоту уступа. Экскаватор проходит съезд с необходимым уклоном, оставляя в его подошве взорванную горную массу, которая убирается после окончания срока службы съезда. Подобная технология исключает дополнительное бурение и взрывные работы при ликвидации траншей.

19.Перечислите виды подземных вскрывающих выработок

Подземные вскрывающие выработки подразделяют на перепускные (рудо- и породоспуски) и транспортные (тоннели, штольни, наклонные и вертикальные стволы, квершлаги).

20.В каких случаях рабочие горизонты карьера вскрывают рудоспусками (рудоскатами)?

Перепускные выработки могут быть вертикальными или наклонными (65-80є). Наиболее распространены вертикальные рудоспуски круглого сечения. Как правило, их располагают внутри карьера, предпочтительно в центре тяжести рудной залежи.

Во избежание зависания диаметр рудоспуска принимают не менее четырех- и пятикратного размера максимального куска перепускаемой руды. С этой целью повышенные требования предъявляют к форме его поперечного сечения: в нем не должно быть выступов, пережимов и сужений. Установлено, что выступ в виде сегмента высотой, равной 8 % диаметра, останавливает перемещающийся при выпуске поток руды; при высоте сегмента, равной 5% диаметра, становится невозможным возобновление движения руды после перерыва в выпуске. Площадь поперечного сечения рудоспусков на действующих карьерах изменяется от 4,15 до 63,6 м2, а глубина - от 27 до 600 м. Годовая производительность рудоспуска колеблется от 0,5 до 10 млн.т., чаще всего, она не превышает 1 млн.т. при крупности перепускаемой горной массы до 400 мм. [38].

21.Укажите область применения крутых вскрывающих траншей

Крутые траншеи обычно имеют внутренне заложение. По расположению относительно борта карьера их подразделяют на поперченные и диагональные. Поперечные крутые траншеи применяют для скиповых подъемников, а диагональные служат для размещения конвейерных или автомобильных подъемников.

22.Перечислите основные вскрывающие выработки при разработке россыпей гидравлическим и дражным способами

Вскрытие первоначальным котлованом применяют при разработке россыпных месторождений гидравлическим и дражным способами (см. раздел 12). Его размеры зависят от параметров применяемого оборудования. При независимом выходе на поверхность с каждого горизонта объем наклонной траншеи внешнего заложения (м3), имеющую в поперечнике ступенчатую форму можно найти из выражения:

, (7.7)

где , , …, - высота вскрываемых траншеей уступов.

23.Какие гидротехнические сооружения используют для вскрытия месторождений заводнением?

Для вскрытия месторождений заводнением используют гидротехнические сооружения: плотины, перемычки, насыпи.

Плотина - подпорное сооружение, перегораживающее водоток с целью создания разностей уровней воды выше и ниже этого сооружения



8. Системы разработки и технологические

1.Дайте определение термина «система открытой разработки». Поясните, какие системы разработки называют сплошными, а какие - углубочными

Под системой разработки понимают определенный порядок производства горных работ в пределах карьерного поля или его участка. Она отражает принятые решения по формированию рабочей зоны карьера в пространстве и времени, соразмерному развитию горных работ на уступах, и должна обеспечить безопасную, планомерную и экономичную разработку месторождения, комплексное извлечение полезных ископаемых, охрану недр и окружающей среды.

При разработке горизонтальных и пологих месторождений рабочая зона карьера формируется в период строительства карьера, а в дальнейшем развивается в горизонтальном направлении. Такие системы разработки называют сплошными или системами разработки без углубки карьера.

Отработка наклонных и крутопадающих залежей характеризуется перемещением фронта работ в горизонтальном направлении и в глубину (по мере подготовки новых горизонтов). Такие системы разработки именуют углубочными.

2.Перечислите преимущества и недостатки продольного, поперечного и кольцевого размещения фронта работ уступов

Фронт работ уступов может быть ориентирован вдоль длинной и короткой осей карьерного поля, а также иметь кольцевую или эллипсовидную форму (рис. 8.1). Продольное расположение обеспечивает значительную протяженность фронта работ, создавая благоприятные условия для интенсивной отработки месторождения и раздельной выемки, но обусловливает значительный объем горно-капитальных работ. Его целесообразно применять при малой мощности покрывающих пород.

Поперечное размещение (вдоль короткой оси) фронта работ обеспечивает небольшие объемы горно-капитальных работ и протяженность транспортных коммуникаций, но создает определенные трудности по вскрытию новых уступов и эксплуатации дорожно-путевого хозяйства из-за частого его переустройства. Этот вариант наиболее эффективен при использовании автотранспорта и подготовке горизонтов котлованами, отличаясь высокой интенсивностью разработки.

Кольцевая или близкая к ней конфигурация уступов характерна для месторождений округлой формы. Она обеспечивает минимальные объемы горно-капитальных работ и высокие темпы углубки. но отличается переменной длиной фронта и транспортных коммуникаций на разных этапах разработки.

3.Опишите способы перемещения фронта работ уступов

Перемещение фронта работ может идти параллельно длинной или короткой оси карьерного поля с однобортовой или двухбортовой выемкой, по вееру, радиально от центра выемочного слоя к его границам или от периферии к центру.

4.Сформулируйте, что понимают под технологическими схемами

Оборудование, используемое для добычи полезного ископаемого и удаления вскрыши, образует единый комплекс машин и механизмов. Практически при любой системе разработки можно применять различные комплексы оборудования. В то же время параметры системы разработки (высота уступов, ширина рабочих площадок и др.) взаимосвязаны с рабочими параметрами, расположением, перемещением оборудования на уступах и, в свою очередь, влияют на эффективность его работы. Это две единые диалектические категории: система разработки отражает форму, а комплексная механизация - содержание технологии горных работ. Поэтому акад. В. В. Ржевский ввел понятие о технологических комплексах вскрышных и добычных работ как совокупности комплексов оборудования и технологических решений по вскрытию и системам разработки, совместно обеспечивающих безопасное, высокопроизводительное и экономичное выполнение горных работ в плановых объемах.

5.Укажите, что положено в основу классификаций систем разработки акад. Н. В. Мельникова и акад. В.В. Ржевского

Предложено много классификаций систем разработки их можно разделить на два основных типа, в которых основными классификационными признаками служат:

- направление подвигания забоев и конфигурация фронта работ (А. П. Зотов, С. М. Шорохов, Г. В. Секисов, В.В. Ржевский, А. И. Арсентьев и др.) [4];

- способ производства вскрышных работ и механизация выемки и доставки пород (Е. Ф. Шешко, Н. В. Мельников, П. Э. Зурков и др.) [25];

В первоначальном варианте (1951г.) классификации систем акад. Н.В. Мельникова (табл. 8.1) из рассмотрения выпали геометрические признаки систем и добычные работы. Вместе с тем, благодаря простоте и наглядности, она получила широкое распространение. В последнюю редакцию классификации (1982г.) включены дополнительные признаки: фронт работ, направление его развития, высота рабочей зоны и др. [25], что лишь усложнило ее и затруднило использование.

В основу классификации акад. В.В. Ржевского положен характер расположения и перемещения фронта работ (табл. 8.2). Она более прогрессивна, отражает сущность понятия о системе разработки, как определенном порядке развития горных работ.

В классификации акад. В.В. Ржевского не нашли отражения основные позиции Е.Ф. Шешко и Н.В. Мельникова. По этой причине она не получила столь широкого распространения.

Поясните, в каких условиях можно применять систему разработки «экскаватор - карьер».

Cистему разработки «экскаватор - карьер» применяют при горизонтальных либо пологих, ограниченной мощности, пластах или залежей (до 20-25 м), покрывающих породах мощностью до 25-30 м.

Сформулируйте, чем отличается транспортные технологические схемы от транспортно-отвальных.

Транспортно-отвальная	Вскрышные породы перемещают во внутренние отвалы при помощи передвижных транспортно-отвальных установок (транспортно-отвальных мостов или отвалообразователей)	Пласты горизонтальные или пологие; рыхлые, мягкие покрывающие породы	Многочерпаковые цепные или роторные экскаваторы и мехлопаты; транспортно-отвальные мосты и передвижные консольные отвалообразователи
Транспортная	Вскрышные породы средствами колесного транспорта перемещают на внутренние или внешние отвалы	Любая форма месторождения и любая крепость пород	Экскаваторы любых типов; рельсовый или автомобильный транспорт

6.Какая из систем разработки по классификации акад. Н.В. Мельникова является наиболее универсальной?

Проф. А.И. Арсеньевым предпринята попытка составить классификацию систем разработки [4], в которой были бы учтены наиболее интересные идеи А.П. Зотова, Е.Ф. Шешко, С.М. Шорохова, П.Э. Зуркова, Н.В. Мельникова, Г.В. Секисова, В.В.Ржевского. Кроме основных классификационных признаков (отработка уступов, направление перемещения фронта работ) приняты и дополнительные: расположение отвалов, характер отвалообразования, вид уступов, состояние забоя. В таком виде классификация стала универсальной, но более сложной к восприятию, чем предыдущие.

Однако ни одна классификация не может ухватить многообразия условий залегания месторождений, возможных конфигураций фронта и направлений его перемещения. Поэтому возникает необходимость описания сущности применяемой системы, разработки, используя комбинацию основных признаков, например, углубочная продольно-поперечная система разработки.

7.Перечислите основные элементы системы разработки

Основными элементами системы разработки являются: рабочие уступы, рабочие площадки, фронт работ уступа и карьера, рабочая зона карьера.

8.Укажите принципы, которыми следует руководствоваться при установлении высоты и углов откоса уступов

Уступ - один из важнейших элементов системы разработки. Главный его параметр - высота, оказывает влияние на интенсивность отработки месторождения, качество добываемого полезного ископаемого, срок строительства карьера, объем горно-капитальных работ, распределение объемов вскрыши во времени, безопасные условия работы горно-транспортного оборудования. Выбор оптимальной высоты уступа h (м) - одна из сложных горно-экономических задач, вследствие разнопланового характера взаимосвязи с перечисленными факторами. Например, но мере увеличения высоты уступа снижаются затраты на подготовку скальных пород к выемке и транспортирование взорванной горной массы. Одновременно возрастает вероятность образования «козырьков» и «нависей» в забоях, увеличиваются потери и разубоживание, уменьшается интенсивность разработки (см. п. 8.4). Поэтому сначала подбирают ряд возможных значений h, отвечающих требованиям безопасного ведения выемочно-погрузочных работ. Затем для каждой из них устанавливают производительность карьера, характер изменения во времени годовых объемов вскрыши, определяют экономический эффект с использованием традиционных критериев оценки. Вариант с наилучшими технико-экономическими показателями и разубоживания и будет соответствовать оптимальной высоте уступа.

Углы откоса уступов устанавливают исходя из обеспечения краткосрочной устойчивости пород рабочих и долгосрочной устойчивости нерабочих уступов.

9.Приведите зависимости для определения ширины рабочих площадок в мягких и скальных породах

Ширина рабочих площадок П, (м) зависит от рабочих размеров выемочно-погрузочных машин и параметров буровзрывных работ в скальных породах, вида карьерного транспорта, требуемой интенсивности движения (рис. 8.2).

В мягких и рыхлых породах, перемещаемых средствами транспорта (рис. 8.2, схема а)

П = А +с1 + Т + m + dв + л + д, (8.1)

при использовании буровзрывных работ (схема б):

П = В +с1 + Т + m + dв + л + д, (8.2)



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

где А - ширина экскаваторной заходки, м; с1 = 2,5-3,5 - расстояние от нижней бровки развала до транспортной полосы, м; Т - ширина транспортной полосы, м; m = 3,5 - расстояние от линии электропередач до кромки транспортной полосы, м; dв = 6-7 - ширина полосы для движения вспомогательного транспорта; л - ширина полосы готовых к выемке запасов, м; д - ширина возможной призмы обрушения (см. п. 3.10), м; В - ширина развала взорванной горной массы (см. п. 3.10), м.

При использовании автотранспорта dв = 0. Ширина транспортной полосы зависит от типа транспортных средств и числа путей (полос движения). Величина П варьирует в широких пределах [25].

Для уменьшения интервала времени между началом подготовки смежных горизонтов проходку въездной траншеи начинают при создании минимальной рабочей площадки, ширину которой находят по формулам (8.1) - (8.2) исключив из них полосы m, dв, л и уменьшив В за счет перехода на однорядное взрывание.

Ширина резервной полосы запасов, необходимой для бесперебойной работы на смежных уступах:

, (8.3)

где м - норматив обеспеченности запасами полезного ископаемого, мес.; Ар - годовая производительность карьера по полезному ископаемому, т; Lру - длина добычного фронта на уступе, м; nо - количество добычных уступов; гр - плотность полезного ископаемого, т/м3.

10.Дайте классификацию запасов по степени их подготовленности к добыче

По степени подготовленности различают запасы вскрытые, подготовленные и готовые к выемке. В горнотехнической литературе не существует единых определений этих понятий, поэтому приводим формулировки, установленные отраслевой инструкцией по учету и нормированию запасов на горнорудных предприятиях черной металлургии.

Вскрытыми считают запасы полезного ископаемого месторождения или части его из числа балансовых запасов, освобожденных от покрывающих пород или обнаженных вследствие естественных условий залегания, для разработки которых пройдена въездная траншея и выполнены горно-капитальные работы, предусмотренные проектом.

К подготовленным откосят часть вскрытых запасов с обнаженными верхней и боковой поверхностями, для разработки которых выполнены горно-подготовительные работы. Их можно извлечь при параллельном подвигании всех добычных уступов без производства вскрышных работ с сохранением нормальной ширины рабочей площадки.

Готовыми к выемке запасами считают часть подготовленных запасов, которые могут быть отработаны независимо от подвигания смежного верхнего уступа с оставлением при этом минимальной рабочей площадки.

Для железорудных карьеров при колесных видах транспорта и круглогодовом режиме работы обеспеченность готовыми к выемке запасами руды составляет не менее 2,5 месяцев работы карьера в нормальном режиме. Регламентированы также готовые к выемке объемы скальных пород: не менее 2,5 месяцев работы и рыхлых пород не менее 1,8 месяцев.

При проектировании карьеров по добыче цветных металлов в период работы с проектной мощностью норматив обеспеченности вскрытыми запасами составляет от 4,5 до 7,0 мес.; подготовленными - 3,9-2,0 мес.; готовыми к выемке - 1,5-1,0 мес.

Для угольных разрезов на момент сдачи карьера в эксплуатацию готовые к выемке запасы угля должны быть не менее:

- при круглогодовом режиме работы на вскрыше, а также при транспортных схемах разработки - двухмесячной производительности карьера в первый год эксплуатации;

- при круглогодовом режиме работы на вскрыше, а также при перевалке пород или при использовании консольных отвалообразователей - 15 суточной производительности карьера;

- при сезонном режиме работ на вскрыше готовые к выемке запасы должны обеспечивать работу карьера на весь период остановки вскрышных работ.

11.Поясните, как взаимосвязаны между собой угол откоса рабочего борта карьера и эксплуатационный коэффициент вскрыши

Угол откоса рабочего борта карьера не только характеризует положение его в пространстве, но и влияет на интенсивность разработки месторождения и величину эксплуатационного коэффициента вскрыши (Кт). При постоянной ширине рабочих площадок:

. (8.4)

С увеличением ц возрастает эксплуатационный коэффициент вскрыши Кт, и наоборот. Если ц = const, то Кт ? const, а при ц ? const Kт = const. Таким образом, изменяя высоту и ширину рабочих площадок, можно регулировать соотношение объемов вскрышных и добычных работ, а, следовательно, и годовые эксплуатационные расходы. Это обстоятельство учитывают при выборе h и П.

Сформулируйте принципы определения количества одновременно разрабатываемых добычных уступов при сплошных и углубочных системах разработки.

Количество одновременно разрабатываемых добычных уступов на месторождениях сравнительно правильной формы можно рассчитать аналитически. При разработке горизонтальных и пологих залежей

no = hв/h, (8.5)

здесь hв - вертикальная мощность залежи, м.

Для продольных систем разработки в условиях наклонных и крутопадающих залежей величину nо можно найти по формуле Э. К. Граудина [4]

, (8.6)

где mр - горизонтальная мощность залежи, м; bрт - ширина разрезной траншеи (ее учитывают, если подготовка горизонтов ведется по залежи), м; д - угол падения залежи, град. Знак «плюс» в знаменателе - принимают при развитии работ от лежачего бока к висячему, знак «минус» - при развитии от висячего бока к лежачему.

При неправильной форме рудного тела no?const. Если необходимо поддерживать в работе постоянное число добычных уступов, то варьируют ширину рабочих площадок и расстояние lо между траншейными забоями на смежных горизонтах (п. 7.5).

Для поперечных систем разработки [4]:

, (8.7)

где Lр - длина залежи по простиранию, м; bрк - ширина разрезного котлована, м; Пg - ширина рабочей площадки по простиранию, м.

, (8.8)

здесь Пmin - минимальная ширина рабочей площадки, учитывающая ширину развала, размещение транспортной полосы и буровых станков (обычно Пmin = 60-80 м), м; Qэг - годовая производительность добычного экскаватора, м3; nб - количество добычных экскаваторов, работающих на одном уступе, ед.

nб = mр / lб, (8.9)

здесь lб - длина экскаваторного блока, м.

12.Перечислите основные показатели интенсивности отработки месторождения

Годовое понижение горных работ и годовое подвигание фронта называют показателями интенсивности разработки месторождения, определяющими возможную производительность карьера. Для принятого варианта подготовки горизонтов



.

Подвигание фронта работ в пределах экскаваторного блока

.

13.Поясните, каким образом обеспечивают соразмерность развития рабочей зоны карьера

горный месторождение ископаемое минеральный

Наличие закономерностей, определяющих соразмерность и цикличность в развитии горных работ, ведет к следующим важнейшим последствиям:

- при отработке уступов необходимо следить за изменением ширины рабочих площадок и своевременным подвиганием верхних уступов, так как сужение площадок приводит к нарушению работы карьера и снижению его производительности;

- для поддержания работоспособности карьера нужно постоянно возобновлять объемы взорванной горной массы, резервы готовых к выемке запасов, фронт добычных и вскрышных работ и др.

14.Укажите, как можно определить величину годового понижения горных работ и годового подвигания фронта

Годовое понижение горных работ достигает 4-16,7 м/год при использовании железнодорожного транспорта и 15-20 м/год (максимальная скорость углубки 30-55 м/год) при погрузке в автосамосвалы.

Интенсивность отработки горизонтальных и пологих залежей характеризует возможное годовое подвигание фронта работ. Поэтому



Ар.в = Sв ·Угу·Кр.и·Кн.и ·гр, (8.17)

где Ар.в - технически возможная годовая производительность карьера по полезному ископаемому, т; Sв - средняя площадь вертикального поперечного сечения залежи, м2; Кр.и - коэффициент рудоносности (учитывают только при разработке сложноструктурных месторождений); Кн.и - коэффициент извлечения полезного ископаемого из недр, отражающий неизбежные потери полезного ископаемого и примешивание пустых пород.

Величина Угу, по данным Центрогипрошахта, равна: при транспортной системе разработки - 60-250 м/год (обычно 80-150 м/год); при бестранспортной в скальных породах - 100-150 м/год; в рыхлых породах - 150- 300 м/год; при транспортно-отвальной системе разработки - 400-500 м/год [25].

Коэффициент рудоносности представляет отношение площадей (объемов) руды и рудной зоны и может составлять от 0,3 до 1 в зависимости от строения залежи.

Интенсивность отработки наклонных и крутых месторождений характеризует годовое понижение горных работ, тогда технически возможная производительность карьера:

Ар.в= Sр·ho ·Кр.и·Кн.и ·гр, (8.18)

здесь Sр - средняя площадь горизонтального сечения залежи, м2.

В практике проектирования Ар.в зачастую устанавливают и по условиям расстановки экскаваторов:

.



15.Перечислите факторы, влияющие на технически возможную годовую производительность карьера

Технически возможную производительность карьера устанавливают по возможной интенсивности развития горных работ. Интенсивность отработки горизонтальных и пологих залежей характеризует возможное годовое подвигание фронта работ:

Ар.в = Sв ·Угу·Кр.и·Кн.и ·гр,

Интенсивность отработки наклонных и крутых месторождений характеризует годовое понижение горных работ, тогда технически возможная производительность карьера:

Ар.в= Sр·ho ·Кр.и·Кн.и ·гр,

16.Поясните, как устанавливают необходимую н экономически целесообразную производительность карьера

При заданной производительности обогатительной фабрики или металлургического завода необходимая годовая мощность карьера по руде (т)

, (8.15)

или

, (8.16)



где Ак и Ам - производительность обогатительной фабрики по концентрату и металлургического завода по металлу, т; б, в, д - содержание полезного компонента, соответственно, в добытой рудной массе, концентрате и металле, %; ек, ем - коэффициент извлечения полезного компонента в концентрат и металл, д. ед.

Для угольных и сланцевых разрезов необходимую величину Ар, определяют, исходя из потребности в топливе.

Экономически целесообразная производительность карьера обеспечивает получение наилучших технико-экономических показателей. Ее обосновывают путем анализа графиков режима горных работ для разных вариантов производительности карьера по полезному ископаемому. При этом используют критерии оценки динамических горно-экономических задач: чистый дисконтированный доход, индекс доходности инвестиций, внутренняя норма доходности инвестиций, срок окупаемости инвестиций [11].