Курс лекций + тест вопросы Технология и КМ ОГР. Конспект лекций По дисциплине Технология и комплексная механизация открытых горных работ Специальности 130403 Открытые горные работы
 Скачать 2.88 Mb.
|
|
Раздел 4. Лекция 7. Вскрытие и подготовка рабочих горизонтов. Вскрывающие и подготовительные выработки, их классификации, способы вскрытия рабочих горизонтов. Контрольные вопросы. 1.Сформулируйте цель вскрытия месторождения, участка, горизонта. 2.Укажите как подразделяют траншеи по степени их стационарности. 3.Сформулируйте, в чем различие между вскрывающими и разрезными траншеями. 4.Перечислте все виды примыкания капитальных траншей к рабочим горизонтам. 5.Что понимают под схемой вскрытия. 6.Укажите способы вскрытия карьерных полей. Вскрытие рабочих горизонтов при открытой разработке осуществляется в первую очередь с целью создания условий для выдачи добываемого полезного ископаемого. Но добычные работы сопряжены, как правило, с удалением значительных объемов пустых пород, перемещение которых к месту складирования должно быть обеспечено соответствующим вскрытием. Поэтому в деятельности карьера вскрытие рабочих горизонтов играет важную роль и оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели предприятия. Выбор рациональных вариантов вскрытия осуществляется рассмотрением тех или иных сторон данной проблемы: объемов проходческих работ и видов вскрывающих выработок (траншеи, стволы, штольни), глубины заложения внешних траншей, количества горных выработок, места расположения внешних и внутренних траншей, формы трассы внутренних траншей, стационарности вскрывающих выработок, перехода от вскрытия траншеями к подземным выработкам, применения специального оборудования или создания сооружений для перемещения грузов. Вскрытие рабочих горизонтов осуществляется посредством проведения специальных горных выработок. Непосредственной целью вскрытия является обеспечение сформированных на уступах грузопотоков транспортными коммуникациями, позволяющими перемещать грузы с рабочих горизонтов на поверхность или на промежуточные горизонты. 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 разработка всего месторождения и перемещение карьерных грузов производится без проведения вскрывающих выработок: при использовании башенных экскаваторов, кабельных кранов и т. п. Чаще возможен транспортный доступ к отдельным рабочим горизонтам карьера при отсутствии вскрывающих выработок: при перевозках вскрышных пород на погоризонтные отвалы карьеров нагорного или нагорно-глубинного вида, при возможности транспортного доступа к горизонтам непосредственно с поверхности, имеющей слабонаклонный рельеф и т. д. способ вскрытия называется бестраншейным. В большинстве случаев рабочие горизонты карьера вскрывают капитальными траншеями или полутраншеями. Реже осуществляется вскрытие подземными выработками (наклонными и вертикальными стволами со штольнями, тоннелями а также комбинированным способом. Капитальные траншеи и полутраншеи различаются:
Траншеи, предназначенные для движения колесных транспортных средств (железнодорожный и автомобильный транспорт), являются 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. Внешние траншеи стационарны или полустационарны. Внутренние траншеи могут быть стационарными (расположены на нерабочих бортах карьера), полустационарными и временными. К временному и полустационарному расположению внутренних траншей на рабочих бортах карьера прибегают для уменьшения объемов горно-капитальных работ и перераспределении во времени объемов вскрышных работ. На рабочем горизонте, вскрытом одной (одинарной) капитальной траншеей, чаще всего применяется маятниковое (возвратное) движение транспортных средств. Если рабочий горизонт вскрыт двумя траншеями (грузовой и порожняковой), то обеспечивается сквозное движение транспортных средств на уступах и в ряде случаев повышение степени использования горного обору дования во времени, чем компенсируется увеличение затрат на сооружение вскрывающих выработок. Такие траншеи называют парными, они могут иметь внешнее или внутреннее заложение и состоять из пары отдельных, групповых или общих траншей. 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. 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 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. Схема вскрытия — это совокупность всех вскрывающих горных выработок, - обеспечивающих в данный период времени грузотранспортную связь рабочих горизонтов карьера с сооружениями для приема и перегрузки горной массы в карьере и на поверхности. Схема вскрытия характеризуется видом, числом и пространственным положением вскрывающих выработок при определенном положении горных работ, или, иначе, при развитии горных работ в любой календарный период строительства и эксплуатации карьера. В общем случае одна схема вскрытия функционирует в течение определенной части (этапа вскрытия) срока существования карьера и практически реализует на данном этапе в конкретных горно-геологических и горнотехнических условиях определенный способ или комбинацию способов вскрытия рабочих горизонтов карьера. При сплошных системах разработки горизонтальных месторождений создание схемы вскрытия заканчивается с вводом карьера в эксплуатацию или, чаще, с освоением производственной мощности карьера по полезному ископаемому. После этого данная схема вскрытия при устойчивых грузопотоках действует обычно до окончания отработки карьерного поля или, по крайней мере, до периода реконструкции карьера. При углубочных системах разработки пологих, наклонных и крутопадающих месторождений за относительно короткий срок, измеряемый несколькими годами или даже месяцами, изменяются положение рабочей зоны карьера по высоте и размеры ее в плане. Это связано с введением в разработку новых выемочных слоев, изменением расстановки основного выемочно-погрузочного обору дования, что обусловливает техническую необходимость или целесообразность формирования новых и перераспределения существующих элементарных и уступных грузопотоков и, следовательно, изменения и развития схемы вскрытия. Изменения схем вскрытия заключаются в проведении наклонной траншеи на новом нижнем горизонте (рис. 4.6, а, б), увеличении или сокращении числа вскрывающих выработок на горизонтах (рис. 4.6, в), создании новых траншей (съездов) вместо старых (рис. 4.6, г), устройстве вскрывающих выработок иного типа при замене одного вида транспорта другим (рис. 4.6, д) и т. д.  Порядок и последовательность создания и изменения (развития) схем вскрытия за период существования карьера, обеспечивающие вскрытие рабочих горизонтов до его конечной глубины, называется системой вскрытия. Система вскрытия характеризует совокупность конкретного применения способа или комбинации способов вскрытия рабочих горизонтов в пространстве карьерного поля за период раз работки месторождения в целом. Варианты способов, схем вскрытия и системы вскрытия в целом оцениваются по видам, числу и объему вскрывающих выработок, затратам на их проведение и обустройство, по продолжительности строительства карьера и подготовки отдельного горизонта, по расстоянию транспортирования, расходам на транспорт, использованию выработок для осушения, водоотлива или проветривания карьера, а в некоторых случаях—для разведки месторождения или подготовки к последующей подземной разработке. При выборе способа, схем и системы вскрытия определяющее значение имеют: рельеф поверхности, размеры карьера в плане и по глубине, система разработки и ее параметры, грузооборот карьера и его разделение на грузопотоки, элементы залегания пластов и рудных тел, пространственное положение различных сортов полезного ископаемого. От принятой системы вскрытия зависят объемы горно-капитальных работ и горно-подготовительных работ в период эксплуатации, календарный план подготовки и разработки залежей на различных горизонтах, показатели использования горного и транспортного оборудования в период эксплуатации. Способ и система вскрытия связаны с системой разработки. Иными словами, применение определенной системы разработки, как правило, связано с возможным использованием ограниченного числа или даже одного способа вскрытия и ограничением числа технически возможных и экономически целесообразных вариантов системы вскрытия. На возможности выбора способа, схем и системы вскрытия влияет не только сама система разработки, но и ее параметры: высота и число рабочих уступов, длина фронта работ уступов, положение рабочей зоны карьера, требуемая интенсивность ведения отдельных видов горных работ и т. д. В сложных условиях разработки при большом числе горизонтов, неправильных контурах и -сложной форме залежей, перемежаемости типов и сортов полезного ископаемого и пустых пород на одном и том же горизонте, разных физико-технических характеристик пород применяются сложные комбинации способов вскрытия карьерных полей, зачастую основанные на использовании нескольких видов транспорта. Еще раз следует подчеркнуть, что при выборе способа, схем и системы вскрытия и расположения подъездных путей и автодорог, связывающих карьерные коммуникации с путями и дорогами общего назначения, необходимо обязательно учитывать возможное или требуемое перемещение контуров карьера (по этапам) за период его существования. Объем отдельной наклонной траншеи V горизонтальной поверхности и конечной глубине Н, ширине дна b и углах откоса бортов траншеи α определяется суммой объемов правильных геометрических фигур, составляющих траншею (рис. 2.2, а):      Если объем траншеи определяется с учетом разноса торцовой части (при уклонах более 4О0/00 то следует суммировать объемы А + 2В + В + 2Е. В этом случае  Разрезные траншеи или котлованы проводят на каждом уступе с тем, чтобы создать первоначальный фронт горных работ. Они обычно являются продолжением вскрывающих наклонных траншей. Разрезные траншеи имеют небольшой продольный уклон (3-5%) для отвода воды с уступа. Разрезные траншеи могут проводиться по залежи полезного ископаемого, по породам висячего или лежачего бока залежи на всю длину уступа или только часть ее. Разрезная траншея должна иметь такую ширину по дну b, чтобы обеспечивались безопасность движения транспортных средств и размещение проходческого оборудования, а также возможность выемки экскаватором первой заходки. При погрузке экскавируемой породы карьерными мехлопатами в транспортные средства схемы проведения траншей различаются в первую очередь по способам их проведения и погрузки. Основные способы проведения: сплошным торцовым забоем и послойное проведение торцовыми забоями. Погрузка может быть нижней или верхней. При скреперно-бульдозерной разработке различают следующие способы вскрытия россыпи: 1) сплошным выездом; 2) от дельными выездами; З) котлованом; 4) без выработок; 5) независимое вскрытие двух горизонтов; 6) независимое вскрытие трех горизонтов; 7)комбинированные способы вскрытия. При экскаваторно-транспортной разработке различают: 1) независимый способ вскрытия россыпи; 2) независимый способ вскрытия двух горизонтов; З) без выработок; 4) котлованом. При гидравлической разработке россыпей применяют следующие способы вскрытия: 1) выносной канавой; 2) штольней; З) котлованом; 4) бортовое вскрытие; 5) канавой и котлованом; 6) независимое вскрытие; 7) смешанные способы вскрытия. При дражной разработке различают способы вскрытия: 1) котлованом; 2) плотинами и перемычками; З) смешанные способы вскрытия. Схема вскрывающих трасс - это совокупность трасс всех вскрывающих выработок, обеспечивающих в данный период времени грузотранспортную связь рабочих горизонтов карьера с сооружениями для приема и перегрузки горной массы в карь ере и на поверхности; Схема вскрытия характеризуется видом, числом и пространственным положением трасс вскрывающих выработок при определенном положении горных работ, или, иначе, при развитии горных работ в любой календарный период строительства и эксплуатации карьера. Лекция 8. Трассы вскрывающих выработок, их элементы, формы и параметры. Конструкции и параметры пунктов примыкания к горизонтам. Контрольные вопросы. 1. Что называется трассой капитальной траншеи. 2. Назовите основные параметры трассы. 3. Перечислите способы примыкания капитальных траншей к рабочим горизонтам. 4. Перечислите варианты расположения трасс в контурах карьера. 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:
Горизонтальная проекция трассы является планом пути, а вертикальная ее проекция — продольным профилем пути. Путь в плане состоит из прямолинейных и криволинейных участков, а в профиле — из горизонтальных и наклонных участков, а также сопрягающих участков между ними, обеспечивающих необходимую плавность переходов. Трассирование заключается в установлении на плане и в профиле оси транспортного пути. В последнем случае верхние уступы карьера вскрыты траншеями внешнего заложения, а нижние - траншеями внутреннего заложения (рис. 6.9). По сроку службы различают трассы стационарные (трассы траншей внешнего и внутреннего заложения, расположенных на нерабочем борту карьера) и временные (трассы скользящих съездов). Основными параметрами трассы являются: величина ее руководящего подъема, глубина заложения (разность высотных отметок начала и конца трассы), 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 (проекция оси капитальной траншеи на вертикальную плоскость) и планом (проекции оси капитальной траншеи на горизонтальную плоскость). 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 соответствии с этим различают примыкание на руководящем подъеме, смягченном подъеме, горизонтальных площадках (рис. 6.10).  В случае примыкания на руководящем вынужденная остановка транспортных средств происходит непосредственно на участке с руководящем подъемом. Удельная сила 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, составляющий 60- 65% от руководящего) длина смягченного участка трассы составляет 200-250 м. Это обеспечивает трогание и разгон локомотивосостава без увеличения мощности локомотива. 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. Различают теоретическую и действительную длину трассы капитальной траншеи. Действительная длина трассы (всегда больше теоретической из-за наличия участков примыкания). Трассы капитальных траншей в плане разделяются на простые и сложные (рис. 6.11). 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:
Капитальные траншеи внешнего заложения всегда имеют простую форму трассы. 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.  Карьерные автодороги разделяются на основные — между приемными пунктами полезного ископаемого или отвалами и рабочими горизонтами карьера и соединительные — по рабочим горизонтам и отвальным уступам. Основные автодороги располагают в системе траншей, на поверхности и на въездах на отвалы. Дороги состоят из участков, различающихся положением и характеристиками: уклоном, шириной, радиусом закругления и типом дорожной одежды, что характерно для отдельных зон карьерного поля. |