Основы Горного Производства. Калиниченко О. И., Зыбинский П. В., Хохуля А. В. Основы горного производства

• Название: Калиниченко О. И., Зыбинский П. В., Хохуля А. В. Основы горного производства
• Анкор: Основы Горного Производства.pdf
• Дата: 17.12.2017
• Размер: 18.24 Mb.
• Имя файла: Основы Горного Производства.pdf
• Тип: Документы; #11927
• страница: 13 из 21

2.12. Основы открытой разработки полезных ископаемых
При открытом способе добычи все горные работы проводят в откры- тых горных выработках непосредственно с земной поверхности и включают два основных вида работ – вскрышные и добычные. Вскрышные работы за- ключают в удалении пустых пород для обеспечения доступа к полезному ископаемому с целью дальнейшей его добычи. В результате вскрышных ра- бот образуется карьер.
Вскрышные и добычные работы ведутся совместно, причем вскрыш- ные несколько опережают добычные работы во времени и пространстве.
Отличительные признаки открытых горных работ: добыча произво- дится лишь после удаления пустых пород; размеры открытых горных выра- боток по всем направлениям значительны, что позволяет применять мощное оборудование больших размеров; удаление пустых пород и добыча полез- ного ископаемого производится в основном экскаваторным способом; гор- нотранспортное оборудование характеризуется большими размерами и вы- сокой производительностью.
Открытым способом разрабатываются месторождения полезных ис- копаемых любой формы, залегающих в разнообразных природных услови- ях.
Месторождение при открытой разработке делят на горизонтальные или наклонные слои, которые отрабатывают с опережением верхними слоя- ми нижних. Поэтому борта карьера, т.е. его боковые поверхности, имеют ступенчатую или уступную форму.
Уступом называется часть толщи пород, имеющая рабочую поверх- ность в форме ступени и разрабатываемая самостоятельными средствами выемки, погрузки и транспорта (рис. 2.176). Обычно высота уступа прини- мается не менее высоты черпания экскаватора и на большинстве карьеров составляет 10-15 м, а иногда достигает 20-40 м.
Различают рабочие и нерабочие уступы. На рабочих уступах произво- дится выемка пород или добыча полезного ископаемого. Уступ имеет ниж-
нюю и верхнюю площадки, откос и бровки.

170
Откосом уступа называется наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства. Линии пересечения откоса уступа с его верхней и нижней площадками называются верхней и нижней
бровками.
Горизонтальные поверхности рабочего уступа, ограничивающие его по высоте, называют нижней и верхней площадками. Площадка, на которой расположено оборудование для разработки, называется рабочей площадкой.
Ширина рабочих площадок составляет 40-70 м и более. Если площадка сво- бодна, ее называют нерабочей.
Угол наклона уступа
 к горизонтальной плоскости называется углом
откоса уступа. Угол откоса рабочих уступов обычно равен 65-80
о
, а нера- бочих – 45…60
о
.
Уступ разрабатывают последовательными параллельными полосами –
заходками шириной 10-20 м с применением или без применения буро- взрывных работ. Торец заходки называется забоем. Часть заходки по ее длине, подготовленная для разработки, называется фронтом работ уступа.
Боковые поверхности, ограничивающие карьер и его выработанное пространства, называют бортом карьера.
В ходе разработки месторождения открытым способом можно выде- лить четыре периода: подготовительный, строительный, эксплуатацион-
ный, заключительный.
Рис. 2.176. Основные элементы уступа

171
Подготовительный период включает работы по подготовке месторо- ждения, осушению и ограждению от вод поверхностного стока.
В строительный период входят работы по созданию начального фронта вскрышных работ, строительство транспортных коммуникаций.
Эксплуатационный период охватывает горные работы по вскрыше и добыче.
Заключительный период – это работы по рекультивации нарушенных горными работами земель.
Подготовка пород к выемке заключается в разрушении массива раз- личными способами на куски, удобные для последующей выемки, погрузки и транспортирования. Рыхлые и мягкие породы могут разрабатываться не- посредственно из массива экскаваторами или другими выемочными маши- нами. Подготовка полускальных пород ведется обычно навесными рыхли- телями на тракторах тяжелого типа. Подготовка к выемке скальных пород осуществляется посредством буровзрывных работ, при этом кусковатость взорванных пород должна быть оптимальной.
Буровзрывные работы – это комплекс бурения и взрывания скважин- ных зарядов. Бурение скважин на уступе осуществляется в один, два или три ряда при помощи станков вращательного или ударно-вращательного действия, которые подразделяются на шнековые и шарошечные. Станки шнекового бурения типа СБШ и СБР применяют, в основном, на разрезах для бурения по углю. Станки шарошечного бурения используются при бу- рении скальных пород, и имеют в качестве рабочего органа вращающиеся шарошечные долота.
Бурение скважин осуществляется вертикально или наклонно глуби- ной 25-60 м.
Выемка и погрузка горных пород – отделение от массива мягкой или предварительно разрыхленной крепкой породы с последующей погрузкой в транспортные средства или непосредственно в отвал.
В качестве основных средств механизации используются экскавато- ры, в этом случае выемка и погрузка сливаются в один процесс – выемочно- погрузочные работы.
Экскаватор – самоходная машина цикличного или непрерывного действия. Они могут быть одноковшовые и многоковшовые. Экскаваторы цикличного действия (одноковшовые) (рис. 2.176) последовательно выпол- няют операции копания и перемещения горной массы в ковше, поворачива- ясь вокруг своей оси.
К многоковшовым экскаваторам непрерывного действия относятся роторные машины (рис. 2.177), которые производят выемку и погрузку гор- ной массы в результате перемещения ковшей по круговой траектории. Та- кие экскаваторы имеют рабочий орган в виде роторного колеса диаметром до 18 м с ковшами, установленными на конце стрелы. Число ковшей на ро- торе до 12, а емкость ковшей от 0,3 до 8 м
3
.

172
Из экскаваторов с канатной связью широкое применение имеют драг- лайны. Драглайн – это шагающий экскаватор, использующиеся на карьерах для перевалки пород вскрыши в выработанное пространство, из забоев, рас- положенных как ниже, так и выше горизонта установки экскаватора (рис.
2.178). Вместимость ковша шагающего драглайна достигает 120 м
3
при длине стрелы до 125 м.
Рис. 2.177. Роторный экскаватор
Рис. 2.178. Шагающий экскаватор Драглайн
При открытой разработке в карьерах с относительно малым объемом работ (до 3 млн. т) и расстоянии транспортирования до 500 м в качестве ос- новного выемочно-погрузочного оборудования используются скреперы и одноковшовые погрузчики. Одноковшовый погрузчик представляет собой

173
колесное шасси с опускающейся стрелой, на конце которой шарнирно за- креплен ковш. После загрузки ковша погрузчик отъезжает от породного развала на расстояние, достаточное для подъезда автосамосвала под ковш погрузчика. После разгрузки ковша автосамосвал отъезжает; освобождая погрузчику проезд к забою для наполнения ковша.
Карьерный транспорт – это комплекс средств перемещения горной массы от забоев до пунктов разгрузки. Он является связывающим звеном в общем технологическом процессе открытой разработки месторождения.
На открытых горных работах используются почти все известные ви- ды и технические средства перемещения грузов. Наибольшее распростране- ние получил железнодорожный, автомобильный и конвейерный транспорт.
В ограниченных объемах применяются скиповые подъемники, канатно- подвесные дороги, гидравлические трубопроводы, конвейерные поезда, вертолеты и др.
Средствами железнодорожного транспорта являются рельсовые пу- ти и подвижной состав. Рельсовые пути на карьерах бывают стационарными и временными, периодически перемещаемыми вслед за подвиганием фронта работ на уступах. Технологический подвижной состав состоит из локомоти- вов и вагонов. В качестве локомотивов применяются, в основном, электро- возы и тепловозы. Глубина применения железнодорожного транспорта не превышает 300-350 м.
Подвижный состав в виде карьерного автотранспорта представлен автосамосвалами и полуприцепами. Наибольшее применение при транспор- тировании вскрыши получили автосамосвалы типа БелАЗ грузоподъемно- стью 40, 75, 110 и 180 т. Для транспортирования угля применяются углево- зы – самосвалы типа БелАЗ грузоподъемностью 40 и 105 т и полуприцепы углевозы БелАЗ грузоподъемностью 120 т, с донной разгрузкой.
Для передвижения автоамосвалов в карьере сооружаются стационар- ные и временные дороги. Стационарные автодороги строятся в капитальных траншеях, на поверхности и соединительных транспортных бермах на дли- тельный срок, имеют дорожное покрытие. Временные автодороги, соору- жаемые на уступах и отвалах, периодически перемещаются вслед за подви- ганием фронта работ и, как правило, не имеют дорожного покрытия.
Конвейерный транспорт (рис. 2.179) применяется преимущественно для перемещения мягких пород и угля, а также мелкораздробленных скаль- ных пород. При проведении открытых горных работ, наибольшее примене- нии получили ленточные конвейеры с шириной ленты от 1 до 3,6 м и скоро- стью движения до 6 м/с.
Комбинированный транспорт – при нем последовательно использу- ются для перемещения одного и того же груза различные виды транспорта.
Наибольшее распространение получила комбинация автомобильного и же- лезнодорожного транспорта, при которой горная масса доставляется из за- боев автотранспортом до перегрузочных пунктов, а затем железнодорож-

174
ным на поверхность до отвалов. Этот вид комбинации эффективен на ниж- них уступах при глубине до 150 м.
Комбинация автомобильного транспорта с конвейерным, применяется для глубоких горизонтов карьера, расположенных ниже 150 м от поверхно- сти. Здесь горная масса выдается на поверхность по кратчайшему пути (рис.
2.180).
Рис. 2.180. Схема комбинированного транспорта в карьере
Рис. 2.179. Конвейерный транспорт

175
На высокогорных карьерах, где спуск горной массы при перепаде вы- сот 200-800 м другими средствами затруднен, применяется комбинация ав- томобильного транспорта с рудоспусками или подвесными канатными до- рогами..
Отвалообразование - технологический процесс размещения пустых пород, удаляемых при разработке месторождения открытым способом. От- валообразование вскрышных работ производится на специально отведен- ных для этих целей площадках, называемых отвалами. Отвалы в комплексе с техническими устройствами, средствами механизации составляют отваль- ное хозяйство карьеров.
Отвалы бывают внутренние и внешние. Внутренние отвалы распола- гаются в выработанном пространстве карьера, внешние – за его пределами.
Внутренние отвалы возможны при разработке месторождения с углом паде- ния до 12
о
. Для перемещения породы во внутренние отвалы применяют драглайны и механические лопаты.
Внешнее отвалообразование применяется при разработке наклонных и крутонаклонных месторождений. Для складирования пород при транспор- тировании их на внешние отвалы используются механические лопаты, драг- лайны, бульдозеры и др.
В качестве отвалообразующего механизма при доставке породы на отвалы автомобильным транспортом применяются бульдозеры, а в благо- приятных условиях (например, при наличии глубокие оврагов и балок) при- меняют драглайны.
Отвалообразование при конвейерном транспорте осуществляется консольными ленточными отвалообазователями-перегружателями, которые ведут прием, транспортирование и укладку породы в отвал (рис. 2.181). От- валообразователи имеют достаточно внушительную длину консоли (до 225
м) и обеспечивают высоту отсыпки породы до 90 м. Производительность отвалообразователей достигает 12000 м
3
/ч.
Рис. 2.181. Отвалообразование с помощью перегружателя-отвалообразователя
при конвейерном транспорте

176
Вопросы и темы модульного контроля знаний. Література для
самоподготовки
1. Общие сведения о месторождениях полезных ископаемых.
1.1. Общие понятия и определения: месторождение; полезное иско- паемое; полезных ископаемые по видам физического состояния, фор- ме тел и промышленному использованию.
1.2. Понятия о залежах и месторождениях нефти и газа.
1.3. Общие понятия о запасах и ресурсах полезных ископаемых
1.4. Степень изученности и категории запасов полезных ископаемых.
2.Основы механики и виды разрушения горных пород.
2.1. Горные породы как объект воздействия горными выработками и скважинами (горная порода, породный массив, породный образец); горные породы по степени связности.
2.2. Физические свойства горных пород.
2.3. Механические свойства и технологические параметры пород.
2.4. Виды разрушения горных пород.
3. Основы горной технологической системы.
3.1.Классификация горных выработок.
3.2. Виды, назначение и специфика проведения горно-разведочных выработок.
3.3. Открытые горные выработки.
3.4. Подземные вертикальные горные выработки.
3.5. Подземные горизонтальны горные выработки.
3.6. Подземные наклонные горные выработки.
3.7.Околостольный двор и камерные выработки.
3.9. Элементы и параметры горных выработок.
3.10. Горные предприятия.
4. Разрушение горного массива. Методы и способы разрушения пород.
4.1.Структура и принцип действия отбойного молотка.
4.2. Для чего предназначены и основные элементы горного комбайна.
4.3. Для чего предназначены и принцип работы струговой установки?
4.4. Для чего предназначены и принцип работы бурошнековой уста- новки?.
4.5. Общая характеристика взрывного способа отбойки породы. Спо- собы и методы взрывных работ при проведении выработок.
4.6. Способы бурения шпуров. Область применения основных спосо- бов бурения.
4.7. Типы привода бурильных машин.
4.8. Приведите общие сведения о ручных электросверлах. Принципи- альное устройство электросверла. Виды механизмов и приспособле- ний, применяемые при бурении различными видами сверл.
4.9. Принципиальная схема бурения шпуров колонковыми сверлами.

177 4.10. Инструмент для бурения шпуров вращательным способом
(штанги, резцы).
4.11. Механизм разрушения пород при вращательном бурении шпу- ров.
4.12. Структурная схема и принцип работы перфораторов для ударно- поворотного бурения шпуров.
4.13. Переносные, колонковые и телескопные перфораторы. Виды механизмов и приспособлений, применяемых при бурении различны- ми видами перфораторов.
4.14. Инструмент, применяемый при бурении шпуров ударно- поворотным способом.
4.15. Механизм разрушения пород при ударно - поворотном бурении шпуров.
4.16. Область применения и особенности конструкции установок для бурения шпуров.
5. Уборка породы в горных выработках (общие понятия: погрузка породы,
транспортировка и откатка, спуск, подъем, рудничный транспорт).
5.1. Признаки деления и типы породопогрузочных машин.
5.2. Процесс погрузки породы погрузочными машинами периодиче- ского и непрерывного действия.
5.3. Назначение и основные элементы перегружателя.
5.4. Скреперные установки. Условия и технология погрузки породы скреперными установками.
5.5. Схема размещения, конструктивные особенности и технология погрузки породы грейферными пневмопогрузчиками в вертикальных горных выработках.
5.6. Погрузка породы в стволах с использованием стволовых погру- зочных машин типа КС-2у/40.
5.7. Устройства разминовок и организация работ в горизонтальных выработках при обменных операциях.
5.8. Виды, технологические схемы и оборудование для доставки по- роды в горизонтальных и наклонных выработках.
5.9. Устройство рельсового пути. Схемы рельсовых переводов. На- значение и конструктивные особенности временных рельсовых путей в призабойной зоне.
5.10. Средства и технология подъема породы при проходке шурфов.
5.11. Состав и назначение элементов подъемной установки при про- ведении стволов.
5.12. Устройство, типы и условия применения подъемных сосудов для уборки породы в вертикальных горных выработках.
5.12. Состав и конструктивные особенности оборудования для клете- вого подъема.
5.13. Организация работ в забое ствола при подъеме породы бадьями.

178
6. Крепление горных выработок.
6.1. Горное давление. Виды проявления горного давления.
6.2. Оценка напряженного состояния пород на контуре горизонталь- ной горной выработки.
6.3. Оценка напряженного состояния пород на контуре вертикальной горной выработки.
6.4. Расчет горного давления при проведении горизонтальных горных выработок.
6.5. Особенности расчета горного давления при проведении наклон- ных горных выработок.
6.6. Расчет горного давления при проведении вертикальных горных выработок.
6.7. Материалы, которые могут использоваться для изготовления кре- пи горных выработок. Основные требования к крепежным материа- лам.
6.8. Типы, и конструктивные элементы постоянных крепей горизон- тальных горных выработок.
6.9. Условия применения податливой крепи. Область применения и конструктивные особенности арочных металлических и шарнирных крепей.
6.10. Бетонные смеси для возведения монолитной крепи выработок.
6.11. Область применения и особенности возведения набрызг- бетонной крепи.
6.12. Область применения и конструкция сборной железобетонной крепи.
6.13. Область применения анкерной крепи. Группы анкеров по конст- рукции, используемому материалу и принципу возведения.
6.13. Комбинированные крепи с использованием анкеров для крепле- ния горизонтальных и наклонных выработок.
6.14. Конструкции и технология возведения временной крепи гори- зонтальных и наклонных горных выработок.
6.15. Особенности исполнения конструкции крепи наклонных горных выработок.
6.16. Деревянная крепь вертикальных горных выработок. Область применения, конструкции и способы возведения.
6.17. Монолитная бетонная крепь вертикальных горных выработок.
6.18. Тюбинговая крепь, процесс возведения тюбинговой крепи в стволах.
7. Вентиляция горных выработок.
7.1. Условия образования и ПДК ядовитых газов и пыли в рудничном воздухе подземных горных выработок.
7.2. Контроль состава рудничной атмосферы. Периодичность контро- ля.

179 7.3. Способы и схемы проветривания шахт.
7.4. Схемы проветривания тупиковых выработок.
7.5. Схемы и способы проветривания шурфов и стволов шахт.
7.5. Факторы, по которым производится расчет расхода воздуха для проветривания выработок.
7.6. Выбор вентилятора местного проветривания выработок.
8. Водоотлив при проходке горных выработок.
8.1. Область применения и технология бадъевого водоотлива при проходке вертикальных горных выработок.
8.2. Схемы проходческого водоотлива при проведении вертикальных горных выработок с помощью насосов.
8.3. Способы уменьшения водопритока в забой ствола и улавливание воды при проведении наклонных выработок.
8.4. Стационарный водоотлив. Схемы водоотлива на шахтах.
9. Освещение горных выработок.
9.1. Характеристики освещения горных выработок.
9.2. Нормы освещенности подземных объектов.
9.3. Особенности применения сетевых и переносных светильников.
10. Разработка месторождений.
10.1. Общая характеристика подземного способа разработки место- рождений.
10.2. Открытая разработка полезных ископаемых (вскрышные и до- бычные работы, основные элементы карьерного уступа, периоды раз- работки месторождения, оборудование для выемки, погрузки и пере- мещения горной породы)