Файл: 2. механизация горных работ.doc

Геологической основой для горно-геометрического анализа карьерного поля и построения графика режима горных работ служит типичное поперечное сечение залежи в границах карьерного поля.

На поперечное сечение залежи наносят конечные контуры карьера. Затем на каждом горизонте отработки разреза вычерчивают положение основания разрезной траншеи. Далее из крайних точек основания разрезной траншеи проводятся линии откосов рабочих бортов карьера до пересечения с дневной поверхностью карьерного поля или откосом нерабочего борта карьера, а затем отстраивается положение рабочих площадок.

Данные погоризонтных извлекаемых объемов вскрышных пород и полезного ископаемого представлены в табл. 1.5.

Таблица 1.5

Погоризонтные объемы вскрыши и полезного ископаемого

Горизонт отработки	Промышленные запасы угля, тыс. т	Объем вскрыши, тыс. м3	Коэффициент вскрыши,м3/т
+ 335 м	1 960	17 444	8,9
+ 320 м	2 210	15 470	7,0
+ 305 м	2 450	17 885	7,3
+ 290 м	2 370	17 775	7,5
+ 275 м	2 610	20 358	7,8
+ 260 м	2 630	22 881	8,7
+ 245 м	2 520	20 664	8,2
+ 230 м	2 250	17 775	7,9
+ 215 м	2 370	17 301	7,3
+ 200 м	2 280	15 276	6,7

По данным табл. 1.5 был построен график режима горных работ (рис 1.1).



Рисунок 1.1. График режима горных работ

---

Так как при планировании горных работ все технико-экономические расчеты деятельности горного предприятия выполняются исходя не из погоризонтных, а из календарных объёмов, то возникает необходимость построения календарного графика приуроченного к годам существования разреза.

Таким образом, из графика режима горных работ получаем календарный план (табл. 1.6) и календарный график ведения горных работ (рис. 1.2).

Таблица 1.6

Наименование показателей	Период отработки, года										Итого
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Добыча, тыс.т	1000	2000	3000	3000	3000	3000	3000	3000	1500	1150	23650
Вскрыша, тыс.м3	8900	15824	21549	22379	23760	25715	24225	22500	10272	7705	182829
Горная масса, тыс.м3	9614	17253	23692	24522	25903	27858	26368	24643	11343	8526	199722
Коэффициент вскрыши, м3/т	8,9	7,9	7,2	7,5	7,9	8,6	8,1	7,5	6,8	6,7	7,7

Календарный план ведения горных работ

---

Рисунок 1.2. Календарный график ведения горных работ

1.3.2 Сведения о схеме вскрытия

Вскрытие участка Черемшанский осуществляется 4 траншеями внутреннего заложения, расположенными на юго-западном борту карьера. Посредством 3 северных траншей осуществляется грузотранспортная связь между забоями и отвалами вскрышных пород. Через южную траншею производится транспортирование добытого угля до погрузочного комплекса.

Вскрытие новых горизонтов производится капитальной траншеей, с последующей проходкой разрезной траншеи со стороны висячего бока пласта. При этом грузотранспортная связь вскрытого горизонта с вышележащим осуществляется посредством капитальной траншеи.

Грузотранспортная связь между горизонтами карьера обеспечивается посредством систем скользящих съездов, расположенных на рабочих юго-западном и северо-восточном бортах.

Вскрытие карьера осуществляется на всю длину карьерного поля с постепенным развитием горных работ в плане и в глубину.

С целью обеспечения минимального коэффициента вскрыши горные работы сконцентрированы на пластах 2 и 4 по всей длине участка. Углубка горных работ производится по этим пластам.

1.3.3 Режим работы предприятия

Режим работы принят в соответствии с требованиями «Временных норм технологического проектирования угольных и сланцевых шахт (ВНТП 2-92)» Москва, 1993 г. и проектом отработки участка.

Режим работы на основных процессах (добыча угля, подготовка и выемка вскрышных пород): 354 дней в году в 2 смены продолжительностью по 11 часов каждая.

Режим работы вспомогательных служб – 250 рабочих дней в году, в две смены продолжительностью по 11 часов.

Взрывные работы предусматривается проводить в дневное время суток.

1.3.4 Сведения о расположении отвалов и технологии отвалообразования, выбор вида оборудования для отвалообразования

Насыпи горных пород, которые образуются при добыче угля называются отвалом. Отвалы бывают внешние и внутренние. Если отвалы располагаются в выработанном пространстве внутри контура карьера, их называют внутренними.
При разработке горных пород на разрезе используются технологии внутреннего отвалообразования. Внутренние отвалы наносят меньше урона окружающей природе.

Выемка вскрышных пород на разрезе осуществляется экскаваторами ЭШ-13/50, P&H-2300XPA, ЭКГ-5А, Komatsu PC3000, Komatsu PC1250. Выемка угля на разрезе будет осуществляется экскаваторами ЭКГ-5А, Komatsu PC800, Komatsu PC1250. Транспортирование вскрышных пород на отвалы предусматривается осуществлять автосамосвалами БелАЗ-7547, БелАЗ-7555B, БелАЗ-75131 и БелАЗ-7530. Транспортирование угля на угольный склад осуществляется автосамосвалами БелАЗ-7555D.

Выемка коренных вскрышных пород производится с их предварительным рыхлением буровзрывным способом. При бурении скважин используются буровые станки Ingersoll-Rand DML и 3СБШ-200-60. Взрывные работы на разрезе будет производить подрядная организация – ОАО «Знамя». В качестве взрывчатых веществ приняты Эмульсолит А-20, П и Гранулит-УП.

1.4 Рекультивация

Общая площадь земель участка «Черемшанский» составляет 1904,0 га, из них подлежат рекультивации 113,3 га горизонтальных площадей и 194,0 га
наклонных.

Почвенный покров ненарушенных территорий участка «Черемшанский» представлен высокоплодородными почвами: черноземами выщелоченными и оподзоленными, луговыми оподзоленными почвами.

Почва имеет слабокислую реакцию среды почвенного раствора
кислотность верхних почвенных горизонтов варьирует от рН 5,2 ед, до рН 5,7
ед.

Содержание гумуса в гумусово-аккумулятивных горизонтах (А) почв на участке «Черемшанский» высокое и варьирует по почвам от 8,5 до 10,5% и согласно классификации и диагностики почв Западной Сибири почвы
относится к высокогумусным и тучным его разновидностям. При варьировании гумуса по почвенным горизонтам, отмечается резкое его процентное содержание и снижается с глубиной в переходных горизонтах, что обуславливает высокую степень минерализации и подвижности гумусовых веществ в почве. По своему составу гумус относится к типу – фульватно-гуматный или гуматный.

Тяжелые по гранулометрическому составу черноземы выщелоченные и
оподзоленные, луговые оподзоленные почвы характеризуются очень высокой
емкостью поглощения в гумусово-аккумулятивных горизонтах.
Гидролитическая кислотность почв, обусловленная наличием в почвенном
поглощающем комплексе ионов водорода и алюминия в гумусовых горизонтах почв (А+АВ). Доля водорода в составе поглощенных оснований кальция и магния, судя по гидролитической кислотности — имеет средние значения.

Согласно проведенным расчетам все почвы участка «Черемшанский»
имеют высокую степень насыщенности почв основаниями (V%) которая в
гумусово-аккумулятивных горизонтах (А) изменяется от V% - 87,6 – 93,1%.
Обеспеченность почв и растений элементами питания – нитратным азотом,
подвижным фосфором и обменным калием характеризуется как средняя и
повышенная. Содержание Р2О5 варьирует от 38 до 76 мг/кг, а К2О от 70 до 155 мг/кг.

Почвы обладают высоким почвенным плодородием.
Содержание в почве тяжелых металлов (подвижные формы) и
обеспеченность почвы микроэлементами: свинцом, кадмием, медью, цинком,
марганцем, никелем, кобальтом, железом, хромом в гумусово-аккумулятивных горизонтах почв участка не превышает значения ОДК (ПДК) тяжелых металлов в почве, в мг/кг.

Почвы на участке в отношении микробиологических, санитарно-
паразитологических показателей не превышают допустимый уровень
загрязнения и характеризуются как чистые и соответствуют СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы».

Согласно техническим условиям на проведение рекультивации земель
участка «Черемшанский» биологическую рекультивацию горизонтальных и
наклонных поверхностей отвалов необходимо произвести по санитарно-
гигиеническому и лесохозяйственному направлению.
Санитарно-гигиеническое направление осуществляется с целью
биологической консервации нарушенных земель, оказывающих отрицательное воздействие на окружающую среду, для восстановления плодородия посредством улучшения агрофизических, агрохимических, биохимических и других свойств почвы.

Санитарно-гигиеническое направление рекультивации предполагает
создание корнеобитаемого слоя, благоприятного для роста и развития
защитных насаждений. При этом насаждения могут быть как травянистого, так и древесно-кустарникового состава.

На этапе биологической рекультивации на наклонной площади
предусматривается залужение многолетними травами методом гидропосева, а на горизонтальных поверхностях обработка почвы и посев многолетних трав осуществляется сельскохозяйственной техникой. Этот путь восстановления рекультивируемых земель является очень перспективным, так как под влиянием многолетних трав происходит улучшение как физических, так и агрохимических свойств почвы. В состав травосмеси включены: люцерна гибридная, кострец безостый и овсяница луговая.

Противоэрозионная эффективность многолетних трав зависит от их
видового состава, густоты травостоя, характера развития корневой системы
растений, мощности дернины и ее состояния. Особенно надежно защищают
почву бобово-злаковые травосмеси, создающие густой надземный покров,
разветвленную корневую систему и способствующие образованию хорошей
структуры почвы. Кроме того, корневая система, особенно бобовых трав,
обогащает почву азотом, фосфором, калием и кальцием.
При создании противоэрозионного озеленения в виде плотного дернового
слоя на рекультивируемых участках: используются наиболее перспективные
виды растений, эколого-биологические свойства которых соответствуют
почвенно-климатическим условиям местности; травосмеси должны полностью закрывать поверхность почвы, быть стойкими к биологическому старению даже в позднем возрасте; проявлять минимальные требования к уходу, устойчивость к болезням и вредителям, достаточную морозоустойчивость, способность самообновляться без помощи или с минимальным участием человека.

В лесостепи Кемеровской области на естественных угодьях высокой
продуктивностью отличаются тройные травосмеси, состоящие из люцерны,
овсяницы, пырея или костреца. Люцерна, обогащая почву доступным азотом,
способствует развитию пырея и овсяницы луговой, которые, вытесняя люцерну, создают на поверхности почвы прочную дернину.

В первый год биологического этапа рекультивации горизонтальных
поверхностей нарушенных земель на участке полевые работы включают
предпосевную подготовку почвы и посев семян полевых культур.
Ранневесеннее боронование проводят для рыхления поверхности почвы
(до 10 см), выравнивания, разрушения комков, почвенной корки и уничтожения сорняков. Боронование проводят ранней весной после схода снега.

Интенсивное таяние приводит к образованию почвенной корки, которая имеет множество капилляров. По капиллярам вода подходит к поверхности корки и испаряется.

С целью создания предпосевного ложе, перед посевом, применяют
предпосевную культивацию на глубину 2-3 см культиватором навесного типа, который предназначен для предпосевной сплошной обработки почвы.
На горизонтальных поверхностях посев трав осуществляется сеялкой
луговых трав, которая предназначена для рядового и разбросного посева
крупных и мелких семян многолетних бобовых и злаковых трав и их смесей на сенокосах и пастбищах. Оптимальная глубина заделки семян трав при посеве 2- 3 см. Посев производится в весенний период (май), ориентируясь на погодно-климатические условия места расположения объекта.

Лес обеспечивает благоприятные условия жизни населения, устойчивую экологическую обстановку. Сохранение и возобновление лесов является гарантией сохранения биоразнообразия – одной из главных составляющих устойчивого развития.

Рост древесных культур обуславливается не столько методом их создания, сколько сильно различающейся исходной густотой.
Густота посадки в практике лесоразведения влияет на процессы
восстановления плодородия нарушенных земель, на рост древесных пород, их производительность, технологию последующих лесохозяйственных работ;
нередко исключает их дополнения и позволяет сократить уходы за лесными
культурами, способствует ускорению формирования плодородного верхнего
горизонта почвы.

Для рекультивации необходимо производить загущенные посадки
деревьев и кустарников, что обусловлено неблагоприятными условиями для
роста и развития культур, следствием чего является низкая приживаемость
растений.

Основным критерием подбора деревьев в этом случае является в первую очередь соответствие условиям места произрастания. Только виды растений, отвечающие местным условиям, могут успешно развиваться и оказаться жизнеспособными на длительный период. Подбор видов деревьев зависит также от внешнего вида ландшафта. Следовательно, подбор видов деревьев производится как с учетом соответствия их условиям произрастания с целью обеспечения оптимального роста, так и с учетом картины ландшафта. Все работы по проведению посадки деревьев следует проводить с привлечением специализированных организаций.

Под лесохозяйственную рекультивацию, согласно техническим условиям, отводятся 20,4 га по периметру участка рекультивации.
На всей территории, подлежащей рекультивации, одновременно с посевом,
вносятся минеральные удобрения.

Согласно ГОСТ 17.5.1.02-85 «Классификация нарушенных земель для
рекультивации», земли санитарно-гигиенического направления рекультивации используются для создания участков природоохранного назначения, а при лесохозяйственном направлении - лесонасаждений общего хозяйственного и полезащитного назначения, лесопитомников.

Новый способ восстановления степной растительности на отвалах испытывают на экспериментальном полигоне угольного разреза «Виноградовский». Здесь впервые в Кузбассе начали применять механизированный метод рекультивации. Над перспективным проектом совместно работают угольщики и учёные.

Прицепной измельчитель перерабатывает рулоны сена, скошенные в ковыльной степи в региональном ботаническом заказнике «Бачатские сопки». Полученная травяно-семенная смесь с помощью выдувателя разбрасывается на 20 метров. Семена попадают на слой потенциально плодородных суглинков, привезённых на отвал.

«Для того чтобы восстанавливать разнообразие флоры, нужны различные семена. Их не выделяют из сена, — пояснил доктор биологических наук, заведующей лабораторией экологической оценки и управления биоразнообразием Кузбасского ботанического сада Юрий Манаков. – К тому же, размельчённая трава создаёт на поверхности почвы более благоприятные экологические условия по увлажнению, температуре, освещённости, тем самым создавая определённую защиту для семян. Потом этот слой травы перегнивает и создаёт питательные вещества».

По словам Манакова, главная особенность проекта в том, что на отвалах разреза «Вингорадовский» будет воссоздаваться степная растительность, которая здесь была изначально, до эксплуатации этих земель человеком. Поэтому было решено отказаться от традиционной рекультивации с использованием облепихи и сосны.

На испытательном полигоне также используют уникальное удобрение на торфяной основе, разработанное учёными Томского сельскохозяйственного института. Новый препарат должен увеличить приживаемость семян. В целом, процент прорастания и площадь охвата расширятся, а сроки рекультивации уменьшатся и составят три года.

Планируется, что новый механизированный метод восстановления степной растительности на отвалах будет применяться на всех участках разреза «Виноградовский».

2 МЕХАНИЗАЦИЯ ГОРНЫХ РАБОТ
Выбор горного оборудования для ведения буровых, добычных, вскрышных, отвальных и вспомогательных работ осуществляется на основе комплексного анализа следующих факторов:

1. Природно-геологических и гидрогеологических условий месторождения, физико-механических свойств пород (буримость, взрываемость и др.), климатических условий района. Месторождение характеризуется относительно сложным геологическим строением. На участке Черемшанский отрабатываются 26 пластов общей мощностью более 136 м. Падение пластов крутое − 65°-88°, в среднем около 70°. Обводненность месторождения в целом сравнительно невысокая. Площадь участка находится на юго-западном склоне Караканского хребта.

Абсолютные отметки дневной поверхности в пределах участка изменяются от +280 м до +420 м.

2. Технологических и технических условий – глубина карьерного поля и срок разреза, производственная мощность предприятия по добыче и вскрыше, интенсивность ведения работ, расстояния перемещения карьерных грузов, предполагаемые способ вскрытия и система разработки. Размеры карьерного поля участка Черемшанский составляют: длина − 1,6 км, ширина − 1,2 км, высота − до 200 м.

Срок службы разреза составляет 10 лет. Производственная мощность предприятия принята 3000 тыс.т угля в год.

3. Организационных мероприятий − наличие трудовых и энергетических ресурсов, сроки поставки и монтажа оборудования, сроки строительства разреза, транспортных и энергетических систем.

4. Экономических факторов − намечаемый уровень производительности труда и себестоимости полезного ископаемого, затраты на 1м³ вскрыши и рентабельность, допустимые амортизационные условия и капитальные затраты.

2.1 Механизация выемочно-погрузочных работ

2.1.1 Выбор и обоснование средств механизации выемочно-погрузочных работ

Выбор горного оборудования для ведения буровых, вскрышных, добычных и отвальных работ осуществляется на основе комплексного анализа следующих факторов:

• природных – геологические и гидрогеологические условия месторождения, физико-механические свойства пород (буримость, взрываемость, экскавируемость и др.), климатические условия района (рельеф поверхности);

• технологических и технических – глубина карьера и срок его службы, производственная мощность предприятия по добыче и вскрыше, интенсивность разработки, расстояния перемещения карьерных грузов, предполагаемые способ вскрытия и система разработки и др.;

• организационных – наличие трудовых и энергетических ресурсов, сроки поставки и монтажа оборудования, сроки строительства разреза, транспортных и энергетических систем;

• экономических – намечаемый уровень производительности труда и себестоимости полезного ископаемого, затраты на 1 м³ вскрыши и рентабельность, допускаемые капитальные затраты и условия их амортизации.

Технико-экономические показатели использования карьерных экскаваторов при транспортной системе разработки зависят от степени соответствия экскаватора условиям месторождения и комплекса горнотранспортного оборудования. Для производства вскрышных работ на участке Черемшанский используются следующие типы экскавационных машин:

• 
  Шагающий экскаватор ЭШ-13/50
  

• 
  прямая механическая лопата ЭКГ-5А;
  
• 
  прямая механическая лопата P&H 2300 XPA;
  
• 
  обратная гидравлическая лопата Komatsu PC3000.
  

Для ведения добычных работ применяют гидравлические экскаваторы обратного действия Komatsu PC1250.

Выбранное оборудование наиболее четко согласуется с принятыми на разрезе параметрами системы разработки, производственной мощностью разреза, что обеспечивает наиболее производительную работу оборудования.

Краткая техническая характеристика экскавационного оборудования представлена в табл. 2.1-2.3

Таблица 2.1

---

Технические характеристики механических экскаваторов

Наименование показателей	ЭКГ-5А	P&H 2300 XPA
Вместимость ковша, м3	5,2	25,0
Наибольшая радиус черпания, м	14,5	21,5
Наибольший высота черпания, м	10,3	15,4
Наибольший радиус разгрузки, м	12,7	17,0
Наибольший высота разгрузки, м	6,7	8,5
Радиус черпания на уровне установки экскаватора, м	9,0	17,0
Теоретическая продолжительность цикла, с	25	30
Масса экскаватора, т	196	775
Общий вид		INCLUDEPICTURE "http://www.minepro.com/new/images2006/crc-shovel.jpg" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://www.minepro.com/new/images2006/crc-shovel.jpg" \* MERGEFORMATINET

Таблица 2.2

Технические характеристики гидравлических экскаваторов

Наименование показателей	Komatsu PC3000	Komatsu PC1250
Вместимость ковша, м3	15,0	5,0
Наибольшая глубина черпания, м	7,8	10,4
Наибольший радиус черпания, м	15,5	16,3
Максимальная высота черпания, м	12,0	13,5
Наибольший радиус выгрузки, м	10,0	11,0
Наибольший радиус черпания на уровне стояния, м	14,9	16,0
Теоретическая продолжительность цикла, с	30	25
Масса экскаватора, т	253	109
Общий вид

---

Продолжение таблицы 2.2

	Komatsu PC400	Komatsu PC300
Вместимость ковша, м3	1,8	1,6
Наибольшая глубина черпания, м	7,3	7,4
Наибольший радиус черпания, м	11,5	11,1
Максимальная высота черпания, м	10,3	10,2
Наибольший радиус выгрузки, м	7,0	7,0
Наибольший радиус черпания на уровне стояния, м	11,2	10,9
Общий вид

Таблица 2.3

Технические характеристики драглайна

Наименование показателей	ЭШ-13/50
1	2
Вместимость ковша, м3	13,0
Наибольшая глубина черпания, м	21,0
Наибольший радиус черпания, м	46,5
1	2
Наибольший радиус выгрузки, м	46,5
Наибольшая высота выгрузки, м	20,5
Общий вид

2.1.2 Расчет производительности и потребного парка экскаваторов

Расчет производительности экскаваторно-транспортных комплексов выполнен в соответствии с «Едиными нормами выработки на открытые горные работы для предприятий горнодобывающей промышленности. Экскавация и транспортирование».

---