Грузопотоки и система вскрытия рабочих горизонтов Исполнитель

Цель занятия: показать по схеме формирование грузопотоков и ознакомить студентов с их основными видами.

План:

1. Формирование грузопотоков.
2. Понятие о способе, схеме и системе вскрытия рабочих горизонтов карьера.
3. Вскрытие рабочих горизонтов.

{spoiler=Продолжать Читать}

Виды грузопотоков

Каждый выемочный слой в общем случае может быть пред­ставлен:

вскрышными породами (скальными, полускальными, плот­ными или мягкими);

некондиционными и забалансовыми полезными ископаемыми, складируемыми в отдельные отвалы для использования в по­следующие периоды;

полезными ископаемыми, в которых согласно плановым за­даниям выделяют типы и сорта для раздельного транспортиро­вания и использования.

Поток грузов определенного качества, характеризуемый сравнительно устойчивым (во времени) направлением и опре­деленным объемом перевозок в единицу времени (смену или сутки), называется  элементарным   грузопотоком.

 Если породы в забое однородны (простой забой), то от него начинается один элементарный грузопоток; от сложного забоя (при разнородных породах и раздельной выемке) начинаются два или три элементарных грузопотока. Таким образом, число элементарных грузопотоков на уступе зависит от числа забоев и способа выемки пород в них и оно обычно больше числа действующих забоев.

Элементарные грузопотоки могут различаться по своим на­правлениям (рис. 6.3, а и б), а также по виду транспорта (см. рис. 6.3, б), транспортных коммуникаций (рис. 6.3, в)или мо­делей одного вида карьерного транспорта. Например, элемен­тарные породный и рудный грузопотоки от сложного рудного забоя при использовании автотранспорта и одной автодороги часто различаются лишь перемещением руды и породы в раз­ных автосамосвалах одного и того же типоразмера (рис. 6.3, г).При использовании конвейерного транспорта в таких условиях уже требуются отдельные конвейеры, т. е. элементарные грузо­потоки различаются транспортными коммуникациями и сред­ствами (см. рис. 6.3, в).

Рис. 6.3. Схемы элементарных грузопотоков:

1 -вскрышных  пород;   2 - полезного   ископаемого;   3 - попере­менно пустых пород и полезного ископаемого.

Элементарные грузопотоки из забоев при однородных поро­дах в целях сокращения их числа стремятся объединить в один грузопоток с уступа (рис. 6.4). По тому же принципу объединяют грузопотоки уступов в однородные грузопотоки группы  или  всех   уступов  карьера   (рис. 6.5, а и г).

Рис. 6.4. Схема     грузопотоков с уступа:

1 - вскрышных     пород; 2- полезного ископаемого.

Группа соединяющихся элементарных грузопотоков, имеющих общие коммуникации, образует сходящийся грузопоток (см. рис. 6.4 и 6.5, а).Общий грузопоток карьера или его уча­стка, разделяющийся затем на отдельные грузопотоки, называ­ется расходящимся грузопотоком (рис. 6.5, б).Раз­деляются в основном грузопотоки вскрышных пород и полезного ископаемого, реже — разнородных пород и редко — однородных пород.

Общий грузопоток, образованный сходящимися вначале эле­ментарными грузопотоками, а затем (чаще на поверхности) рас­ходящимися, называют сложным грузопотоком (рис. 6.5, в).Если по пути следования грузов имеются перегрузочные или сортировочные пункты, грузопоток называют комбинированным. В практике открытых разработок преобладают сложные и ком­бинированные грузопотоки.

Если грузопотоки состоят из разнородных пород, их назы­вают разнородными грузопотоками.

Общий грузопоток карьера называют сосредоточенным, если составляющие его грузопотоки перемещаются по одним выходным транспортным коммуникациям из карьера (см. рис. 6.5, а),и рассредоточенным (см. рис. 6.5, г),если грузопотоки перемещаются по различным коммуникациям.

Сокращение числа грузопотоков в карьере позволяет эконо­мичнее использовать оборудование, улучшить качество дорог, а также сократить число вскрывающих выработок и затраты на их сооружение.

Несколько грузопотоков в карьере могут быть:

независимыми друг от друга, если работа комплекса оборудования, обслуживающего данный грузопоток (от его на­чала до конца), не зависит от работы оборудования, обслужи­вающего другие грузопотоки, и оборудование строго закреплено за определенным грузопотоком;

зависимыми друг от друга, если необходимо периодически перераспределить оборудование, в частности транспортные сред­ства, по смежным грузопотокам для более полного его исполь­зования; такое перераспределение производится диспетчерской службой;

жестко зависимыми, если диспетчерская служба по­стоянно, в соответствии с графиком, изменяет загрузку обору­дования, перераспределяет оборудование и регулирует объемы элементарных грузопотоков (например, для достижения нуж­ного усреднения полезного ископаемого, поступающего из карь­ера на обогатительную фабрику).

Рис. 6.5. Схемы грузо­потоков из карьера:

1-вскрышных пород; 2 - полезного ископаемого; 3 - попеременно пустых пород и   полезного  ископаемого.

Наиболее распространены зависимые грузопотоки. Грузопо­токи организационно объединяют воедино все процессы: подго­товку пород к выемке, их выемку и погрузку, перемещение, отвалообразование и складирование. Четкое функционирование грузопотоков предопределяет экономичность ведения горных ра­бот и эффективность использования оборудования.

Понятие о способе, схеме и системе вскрытия рабочих горизонтов карьера

Вскрытие рабочих горизонтов осуществляется для обеспече­ния сформированных на уступах грузопотоков транспортными коммуникациями, позволяющими перемещать грузы с рабочих горизонтов до пунктов приема на поверхности или на проме­жуточных горизонтах. Вскрывающие выработки начинаются с поверхности или с уже вскрытого промежуточного рабочего горизонта и заканчиваются на отметке рабочей площадки вскрываемого горизонта.

Способ вскрытия определяется рядом признаков, в первую очередь видом вскрывающих выработок.

В отдельных случаях (использование башенных экскавато­ров и кабельных кранов) разработка всего месторождения и перемещение карьерных грузов производятся без проведения вскрывающих выработок. Возможно создание транспортного до­ступа к отдельным рабочим горизонтам карьера и при отсут­ствии вскрывающих выработок: например, при перевозках вскрышных пород на погоризонтные отвалы карьеров нагорного или нагорно-глубинного вида, при использовании конвейеров, расположенных на нерабочем борту, и т. д. Такой способ вскры­тия называется бестраншейным.

В большинстве случаев рабочие горизонты карьера вскры­вают капитальными траншеями или полутран­шеями. Реже осуществляется вскрытие подземными выработками (наклонными и вертикальными стволами, штольнями, тоннелями), а также комбинированным спо­собом.

Траншеи, предназначенные для движения колесных транс­портных  средств   (железнодорожный  и  автомобильный транспорт), должны быть наклонными; траншеи, оборудуемые подъемниками, - крутыми.

В зависимости от числа уступов (один, группа или все ус­тупы карьера), обслуживаемых траншеями с общей трассой, различают соответственно отдельные, групповые и об­щие траншеи  (см. табл. 7.1).

Внешние траншеи бывают стационарными или полустационарными. Внутренние траншеи могут быть стационарными (расположены на нерабочих бортах карьера), полустационар­ными, временными и скользящими. Временные и полустационар­ные внутренние траншеи на рабочих бортах карьера применяют для уменьшения объемов горно-капитальных работ и при пере­распределении во времени объемов вскрышных работ.

Таблица   7.3. Классификация способов вскрытия

На рабочем горизонте, вскрытом одной (одинарной) ка­питальной выработкой, чаще всего применяется маятниковое (возвратное) движение транспортных средств. Если рабочий горизонт вскрыт двумя выработками (грузовой и порожняковой), то обеспечивается сквозное движение транспортных средств на уступах и в этом случае повышается использование горного обо­рудования во времени, в результате чего компенсируется уве­личение затрат на сооружение вскрывающих выработок. Такие выработки называют парными, они могут иметь внешнее или внутреннее заложение и состоять из пары отдельных, груп­повых или общих траншей или полутраншей. Соответственно выделяются одинарные и парные трассы. Парные траншеи и трассы применяют в основном в неглубоких карьерах с интенсивным грузооборотом.

В соответствии с указанными главными признаками разде­ления капитальных траншей в табл. 7.3 приводится классифи­кация основных способов вскрытия, построенная на основе классификации                     проф. Е.Ф. Шешко.

При вскрытии горизонтов, расположенных ниже господ­ствующего уровня земной поверхности, продольный профиль капитальных траншей характеризуется подъемом в направлении движения груженых транспортных средств, а при вскрытии го­ризонтов, расположенных выше господствующего уровня зем­ной поверхности,— подъемом в направлении движения порож­них транспортных сосудов. По расположению вскрывающих вы­работок относительно карьерного поля и залежи различают вскрытие фланговыми и центральными траншеями (или подземными выработками), вскрытие со стороны лежа­чего или висячего бока залежи, а также с торца карьера.

Вскрытие рабочих горизонтов.

Бестраншейное   вскрытие характерно:

при разработке месторождений с использованием башенных экскаваторов и канатных скреперов;

для вскрышных горизонтов при использовании комплексов оборудования ВО, ЭО, ВКО и ЭКО при внутреннем отвалообразовании (рис. 22.1, б, ви е), а также для добычных горизон­тов при использовании межуступных перегружателей — кон­вейерных мостов;

при нарезке передовых уступов в результате повышения рельефа поверхности, транспортный доступ к которым осущест­вляется непосредственно с поверхности (см. рис. 22.1, в);

при использовании бульдозерных и скреперных комплексов, если движение машин на подъем (спуск) осуществляется по выположенному откосу уступа;

в случаях применения гидромеханизированных и дражных комплексов оборудования.

Внешние отдельные траншеи типичны для вскры­тия:

одного добычного горизонта при разработке горизонтальных (см. рис. 22.1, б, в, ги н) и пологих залежей, если угол падения последних b не превышает допустимого подъема iдля приня­того вида транспорта (tgb≤i) (рис. 22.1,о);

одного вскрышного горизонта при использовании скрепер­ных и бульдозерных комплексов;

одного-двух вскрышных горизонтов при автомобильном или конвейерном транспорте и внешнем отвалообразовании (рис. 22.1, г);

одного вскрышного горизонта при железнодорожном транс­порте и другом виде транспорта на добычных работах.

Внешние групповые траншеи в аналогичных усло­виях применяют для вскрытия:

двух (реже более) добычных горизонтов;

всех вскрышных горизонтов при использовании железнодо­рожного, а на добычных работах — конвейерного, автомобиль­ного или железнодорожного (при рассредоточении вскрышного и добычного грузопотоков)   транспорта, когда tgb≤i;

группы верхних вскрышных горизонтов при железнодорож­ном транспорте, когда нижний вскрышной уступ отрабатывают с применением экскаваторно-отвального комплекса, а добыч­ной — другим видом транспорта.

Внешние общие траншеи применяют для вскрытия горизонтальных пологих (tgb≤i) залежей при использовании железнодорожного транспорта (рис. 22.1, а).

Внутренние траншеи часто применяют для вскрытия всех или группы верхних вскрышных горизонтов при автомо­бильном транспорте (рис. 22.1, д, е, н и п).

Траншеи смешанного заложения (внешние и внут­ренние) типичны для вскрытия пологих месторождений при ис­пользовании железнодорожного транспорта (рис. 22.1, ж, з, и, к, л, м, ои п).Нередко они применяются при разработке гори­зонтальных и пологих залежей ограниченных размеров с ис­пользованием автомобильного транспорта.

Рис. 22.1. Способы вскрытия горизонтальных и пологих залежей.

На рабочие горизонты, где применяется железнодорожный и конвейерный транспорт, а также комплексы ВО и ЭО,как пра­вило, проводят вспомогательные автомобильные съезды (см. рис. 22.1, в).

Схемы вскрывающих трасс для горизонтальных и пологих залежей различаются: видами применяемых вскрывающих вы­работок; числом рабочих горизонтов, вскрываемых общей трас­сой; числом траншей, имеющих разные трассы; местоположе­нием внешних и внутренних траншей относительно контура карьерного поля (рабочий и нерабочий продольный или торцо­вый борт, внутренние отвалы, комбинации их); формой трасс траншей и числом горизонтов, вскрываемых прямым отрезком трассы.

Конкретные способы вскрытия характеризуются сочетанием указанных выше факторов, принимаемых с учетом горно-геологических и горно-технических условий на начало, на отдельные этапы и окончание разработки месторождения. Поэтому эти способы вскрытия индивидуальны и практически не повторяют друг друга.

При разработке горизонтальных и пологих залежей основ­ные группы схем вскрывающих трасс различаются положением оси вскрывающих выработок относительно контура карьера.

Вскрытие с применением одной фланговой внешней общей траншеи типично для одинарного тупикового фронта припро­дольнойоднобортовой и веерной системах разработки и исполь­зовании комплексов ЭЖО и ЭЖР. Две фланговые траншеи ха­рактерны при сквозном одинарном и сдвоенном тупиковом фронте горных работ (рис. 22.1, а). Одной центральной траншеей в некоторых случаях вскрываются россыпи и месторождения строительных горных пород при использовании автотранспорта и подготовке горизонтов разрезными траншеями или котлова­нами.

Внешние групповые и отдельные траншеи применяются при отработке всей или нижней части толщи вскрышных пород на горизонтальных месторождениях комплексами оборудования ЭО и ВО как при продольной (см. рис. 22.1, б и в), так и при веерной (рис. 22.2) системах разработки. Число траншей (одна, две или три) зависит от размеров карьерного поля.

Рис. 22.2. Схема вскрытия и конструкция поворотного пункта при веерной системе и использовании комплексов ВО, ВЖО и ВЖР

Отдельные и групповые внешние траншеи применяются при разработке месторождений небольших размеров в плане и по глубине (россыпей, строительных горных пород) при использо­вании скреперов, погрузчиков, автотранспорта, реже — конвей­ерного транспорта (см. рис. 22.1, г).

Схемы вскрывающих трасс внутреннего за­ложения широко применяются в период строительства карье­ров при работе комплексов ЭАО. Траншеи в основном группо­вые или общие; применяются и временные съезды, размещае­мые на рабочем борту карьера (см. рис. 22.1, д). При перевалке пород нижнего вскрышного уступа в выработанное простран­ство вскрытие добычного горизонта при автотранспорте в ряде случаев осуществляется с использованием внутренних полуста­ционарных съездов по торцовым бортам карьера (см. рис. 22.1, е).

Трассы     смешанного     (внешнего    и    внутреннего) заложения применяются при разработке пологих за­лежей (tgb>i), в первую очередь при использовании железно­дорожного транспорта на вскрышных работах.

Общие одна или две фланговые траншеи смешанного зало­жения характерны при перевозках всей горной массы железно­дорожным транспортом соответственно при одинарном тупико­вом или одинарном сквозном и сдвоенном тупиковом фронте горных работ (см. рис. 22.1, ж, з и и).

При внешнем отвалообразовании внутренняя часть трассы обычно расположена на продольном нерабочем борту карьера. Форма внутренней трассы при одной траншее — тупиковая мно­гоступенчатая (см. рис. 22.1, ж). Одноступенчатая тупиковая трасса характеризуется устройством тупиков на каждом гори­зонте, а многоступенчатая (поступательно-тупиковая) - устрой­ством тупиков через пгоризонтов

где L_к.ср — средняя длина карьера, м; l_т — длина участка трас­сы при вскрытии одного горизонта, м; К_у— коэффициент удли­нения простой внутренней трассы при примыкании на пло­щадках.

При перемещении вскрышных пород во внутренние отвалы трасса часто располагается в торце карьера и нижней части продольного нерабочего борта, свободного от отвалов (см. рис. 22.1, з). Нередко нижняя часть внутренней трассы размеща­ется на рабочем борту карьера (см. рис. 22.1, и).

При формировании внутренних многоярусных отвалов с ча­стичной перевалкой и перевозкой пород железнодорожным транспортом внутренняя часть трассы размещается обычно в торце и на рабочем борту карьера (см. рис. 22.1, к).При раз­мещении в выработанном пространстве только бестранспортных отвалов верхняя часть внутренней трассы устраивается на этих же отвалах (см. рис. 22.1, л).Применяются обычно одна-две фланговые групповые траншеи.

На очень мощных карьерах большой протяженности вскры­тие вскрышных горизонтов может быть осуществлено двумя фланговыми траншеями с размещением внутренней части трассы в торце и на рабочем борту карьера, а добычных гори­зонтов — центральной траншеей смешанного заложения с одной или двумя внутренними трассами (см. рис. 22.1, м).Вскрытие одной общей центральной траншеей при колесном транспорте применяется редко в связи с увеличением пробега транспортных средств по горизонтам по сравнению с фланговым вскрытием.

Схемы с параллельным использованием вскрывающих трасс внешнего, внутреннего и смешанного заложения применяются при:

вскрытии добычного и вскрышного горизонтов соответст­венно внешней и внутренней отдельными траншеями (см. рис. 22.1, к), что характерно для многих россыпей и месторожде­ний по добыче строительных горных пород;

вскрытии вскрышных горизонтов фланговыми траншеями смешанного заложения, а добычных горизонтов внешними цен­тральными (одной или несколькими). Это характерно при ис­пользовании железнодорожного и конвейерного транспорта со­ответственно на вскрышных и добычных работах (см. рис. 22.1, о);

вскрытии, когда на вскрышных работах применяют одновре­менно железнодорожный и автомобильный транспорт (см. рис. 22.1, п).

Схемы этой группы широко применяются при использовании на карьере как различных, так и одного вида транспорта для сокращения расстояния транспортирования горной массы, уско­рения вскрытия и подготовки горизонтов и т. д.

Системы вскрывающих трасс при разработке горизонталь­ных и пологих (tgp^t) месторождений часто адекватны схе­мам вскрывающих трасс (из-за неизменности вскрытия в тече­ние срока эксплуатации карьера).

При вскрытии внутренними траншеями со скользящей или полустационарной трассой система вскрывающих трасс харак­теризуется регулярным изменением положения вскрывающих выработок в плане. Нередко изменяется положение только ча­сти вскрывающих выработок. Периоды неизменного положения отдельных траншей составляют от трех-четырех месяцев до не­скольких лет.

Более динамичны в целом системы вскрывающих трасс по­логих месторождений, когда tgb>i. Внешние отрезки их, как правило, остаются неизменными. При расположении внутрен­ней части трассы на продольном нерабочем борту карьера она постепенно углубляется при проведении новых полутраншей и устройства тупиков или петлевых соединений. Нижняя часть внутренней трассы при расположении на торцовом борту карьера и продольном нерабочем борту (при перемещении по­род во внутренние отвалы железнодорожным транспортом) яв­ляется полустационарной. Наряду с переносом тупиковых съез­дов на нижних горизонтах с увеличением ширины карьера лик­видируется часть тупиковых соединений на средних по глубине вскрышных горизонтах. С глубиной карьера трасса вскрываю­щих выработок в целом усложняется: увеличиваются число поворотов трассы и длина ее части, расположенной на рабочем борту карьера; сокращается число уступов, вскрываемых пря­мым отрезком трассы. Одновременно уменьшается возможное число траншей для вскрытия нижних горизонтов.

Опорные слова: бестраншейное вскрытие, внешние отдельные траншеи, внешние групповые траншеи, внешние общие траншеи, внутренние траншеи, траншеи смешанного заложения, схемы вскрывающих трасс, внутреннее заложение, смешанное заложение, параллельное использование вскрывающих трасс.выработка, траншея, полутраншея, капитальная, разрезная, внешние, внутренние, отдельные, групповые, общие, парные, стационарные, скользящие (временные), наклонные, крутые, способ вскрытия, вскрытие подземными выработками, комбинированный способ

Контрольные вопросы:

1. Назовите признаки разделения капитальных траншей.
2. Какой способ вскрытия называется бестраншейным?
3. Назовите способы вскрытия.
4. При каких случаях применяют внешние отдельные траншеи?
5. При каких случаях применяют схемы с параллельным использованием вскрывающих трасс?
6. Что предопределяет необходимость формирования грузопотоков?

Литература:

1. Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. М., «Недра», 1982.

2. Открытые горные работы. Справочник. Трубецкой К.Н., Потапов М.Г., Виницкий К.Е. и др./М., Горное бюро, 1994, 590 с.

3. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. М., «Недра», 1980, 631 с.

4. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Технология и комплексная механизация. М., «НЕДРА», 1985.

5. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. Изд. 2. М., «НЕДРА», 1975.

6. Симкин Б.А. Технология и процессы открытых горных работ. М., Недра, 1970.

7. Теория и практика открытых разработок. Изд. 2. Под общей ред. Н.В. Мельникова. М., Недра , 1979.

{/spoilers}