Файл: Горные машины и оборудование вв е де н ие в с пе ци а льн о с ть.pdf

70 щадку 3 (рис. 3.4, в), ширина которой должна обеспечить размещение оборудования и возможность проведения разрезной траншеи по пласту.
После проведения второй капитальной траншеи 4, которая опускается на почву пласта, проводят разрезную траншею 5 по пласту, в результате создается фронт вскрышных и добычных работ.
Рис. 3.4. Развитие горных работ при вскрытии горизонтальной залежи
3.4. Главные параметры карьера
3.4.1. Границы открытых разработок (предельная глубина)
При выборе способа разработки на практике могут встречаться следующие случаи:
1.
Целесообразность разработки месторождения открытым способом очевидна (мощные горизонтальные и пологие залежи, распо- ложенные на небольшой глубине от поверхности);
2.
Целесообразность разработки месторождения подземным способом очевидна (маломощные залежи, расположенные на большой глубине от поверхности);

71 3.
Разработка месторождений возможна открытым или под- земным способом (мощные залежи при большой толще покрывающих вскрышных пород);
4.
Возможность применения комбинированной разработки ме- сторождений, т.е. разработки части (как правило, верхней) месторожде- ния открытым способом (залежи полезного ископаемого, выходящие непосредственно на поверхность, и крутые с большой глубиной паде- ния, реже – горизонтальные и пологие, прикрытые небольшой толщей наносов в долине и мощной толщей покрывающих пород в нагорной части), а остальной части – подземным способом.
В первом, втором и третьем случаях вопрос о разграничении спо- собов разработки отсутствует. Однако для оконтуривания карьерных полей (и участков) в первом и третьем случаях необходимо определять граничные коэффициенты вскрыши.
В четвертом случае должны быть установлены границы между открытыми и подземными работами.
Основным критерием при определении границ открытых разрабо- ток является граничный коэффициент вскрыши, на основе сравнения которого с другими видами коэффициента вскрыши определяется пре- дельная (конечная) глубина открытых работ и производится оконтури- вание карьерных полей. Наибольшее распространение в мировой прак- тике проектирования конечных границ карьеров получил метод, осно- ванный на сравнении граничного и контурного коэффициентов вскры- ши.
3.4.2. Виды коэффициента вскрыши
Для оценки пригодности месторождения к разработке открытым способом и определения экономически целесообразной глубины откры- тых работ, а также для планирования горных работ, расчета требуемого количества горнотранспортного оборудования на период эксплуатации и текущего планирования производственной себестоимости полезного ископаемого служит коэффициент вскрыши.
Под коэффициентом вскрыши k понимают количество вскрыш- ных пород, исчисляемое на единицу полезного ископаемого при разра- ботке открытым способом. Коэффициент вскрыши носит название весо- вого, если породы вскрыши и полезное ископаемое измеряются в тон- нах (т/т), и объемного, если они измеряются в кубических метрах
(м
3
/м
3
). Коэффициент вскрыши измеряют также отношением объема вскрышных пород к 1 т полезного ископаемого (м
3
/т).

72
В производственной практике, исследованиях и проектировании находят применение все три вида измерений коэффициента вскрыши.
Различают следующие виды коэффициента вскрыши: граничный, средний, контурный, текущий, слоевой, эксплуатационный, первона- чальный и плановый.
Граничный коэффициент вскрыши (k
гр
) – максимально допус- тимый по условию экономичности открытых разработок коэффициент вскрыши. По величине он соответствует объему вскрышных пород на единицу полезного ископаемого, который допустимо перемещать из массива в отвалы по условию экономичности открытых горных работ.
Граничный коэффициент вскрыши называют еще предельным, допус- тимым, экономически допустимым и иногда критическим, экономиче- ским, расчетным и т.п.
По величине граничного коэффициента k гр вскрыши устанавли- вают границы открытых горных работ.
Средний коэффициент вскрыши (k
ср
) – отношение объема вскрышных пород (м
3
) в конечных контурах карьера или его участка к объему полезного ископаемого (м
3
) в этих же контурах или на этом же участке.
Если значения объемов получены по материалам геолого- разведочных работ, то k ср называют геологическим.
В проектной практике рассчитывают действительные значения объема вскрышных пород в конечных контурах карьера и объемы по- лезного ископаемого за вычетом потерь; в этом случае k ср называют также промышленным.
Контурный коэффициент вскрыши (k
к
) – отношение объема вскрышных пород (м
3
), прирезаемых к карьеру при увеличении глубины его в процессе проектирования на один слой (уступ), к объему полезно- го ископаемого (м
3
) в этом слое (уступе).
При проектировании или исследовании карьеры расширяются обычно слоями, равными или кратными высоте уступа. В связи с этим контурный коэффициент вскрыши часто называют погоризонтным, при- горизонтным и иногда слоевым, горизонтальным. В проектной практике нередко пользуются линейными показателями контурного коэффициен- та вскрыши, определяемыми на каждом геологическом разрезе. В этом случае контурный коэффициент вскрыши называют линейным контур- ным.
Для наклонных и крутых залежей увеличение глубины карьера вызывает расширение его контуров по всем бортам; для горизонталь- ных и пологих залежей объемы вскрышных пород и полезных ископае-

73 мых прирезаются за счет увеличения размеров карьера в плане или только по отдельным бортам.
Величина контурного коэффициента вскрыши существенно зави- сит, в первую очередь, от глубины карьера, а также горизонтальной мощности залежи, ее угла падения, простирания залежи в пределах рас- сматриваемой глубины, угла наклона бортов карьера, рельеф поверхно- сти карьерного поля. При этом с увеличением глубины разработок ко- эффициент k к
, как правило, возрастает и на конечной глубине карьера, приравнивается к значению k гр
Текущий коэффициент вскрыши (k
т
) – отношение объема вскрышных пород (м
3
), фактически перемещаемых из массива в отвалы за какой-либо период времени (месяц, квартал, год), к фактически до- бываемому за этот же период времени объему полезного ископаемого
(м
3
).
Текущий коэффициент вскрыши характеризует принятый порядок развития горных работ на действующем или проектируемом предпри- ятии по месяцам, кварталам и годам, а также служит основанием для планирования производственной себестоимости полезного ископаемого.
Слоевой коэффициент вскрыши (k
с
) – отношение объема вскрышных пород (м
3
) в границах горизонтального слоя карьера к объ- ему полезного ископаемого (м
3
) в этом же слое.
Слой представляет собой часть объема горной массы между двумя смежными горизонтами работ в конечных контурах карьера. Обычно высоту слоя принимают равной высоте уступа.
Эксплуатационный коэффициент вскрыши (k
эк
) – расчетное отношение объема вскрышных пород к объему полезного ископаемого за определенный период эксплуатационных работ в карьере или на его участке. Если учесть объемы за весь период эксплуатации карьера, то этому соответствует средний эксплуатационный коэффициент вскрыши.
Средний эксплуатационный коэффициент вскрыши служит кри- терием для планирования горных работ и расчетов требуемого количе- ства горного и транспортного оборудования на период эксплуатации.
Значение среднего эксплуатационного коэффициента вскрыши резко отличается от значения среднего коэффициента вскрыши только при ограниченных размерах карьера в плане, большой мощности по- крывающих пород, а также при сравнительно больших объемах горно- капитальных работ, связанных с применением специального оборудова- ния (например, транспортно-отвальных мостов).
Первоначальный коэффициент вскрыши (k
пер
) – отношение объема вскрышных пород (м
3
), вынимаемых за период строительства

74 карьера, к общему объему извлекаемого полезного ископаемого (м
3
) в конечных контурах карьера.
Плановый коэффициент вскрыши (k
пл
) – используется при те- кущем планировании объемов вскрышных работ и производственной себестоимости полезного ископаемого С
тек
(руб.), когда в процессе про- изводства открытых горных работ погашаются затраты на вскрышные работы: в
тек пл и
тек тек
С
k
С
С


, где и
тек
С
–
текущая себестоимость добычи единицы полезного иско- паемого (без учета затрат на вскрышные работы), руб.; в
тек
С
–
текущая себестоимость единицы вскрышных работ, руб.
Плановый коэффициент вскрыши называют иногда стоимостным.
При выполнении запланированных объемов горных работ значение планового коэффициента вскрыши совпадают с значениями текущего коэффициента вскрыши.
3.5. Производительность карьера
Производственная деятельность карьеров характеризуется рядом показателей, среди которых важнейшими являются производственная мощность, производительность по полезному ископаемому, производи- тельность по вскрыше или производительность по горной массе.
Под производственной мощностью карьера следует понимать ут- вержденный в проекте постоянный на фиксированный период объем полезного ископаемого соответствующего качества, поставляемый по- требителю с определенной степенью равномерности.
Производственная мощность карьера является параметром, со- пряженным с потребителем (обогатительная фабрика, электростанция и др.) и пунктами сосредоточения добычных грузопотоков (станции при- мыкания к магистральным железным дорогам и др.).
Под производительностью карьера по полезному ископаемому подразумевается годовой объем полезного ископаемого, который может отличаться от производственной мощности в большую или меньшую сторону из-за изменения спроса, горнотехнических условий, ценовой политике и т.д.
Производительность карьера по вскрыше это годовой объем вскрышных пород, извлекаемых с целью обеспечения производствен- ной мощности.

75
Производительность по горной массе характеризует масштаб хо- зяйственной деятельности предприятия, численность трудящихся, еди- ничную мощность оборудования, потребление электроэнергии и других видов энергоносителей, а также степень экологического равновесия с окружающей средой.
3.6. Классификация систем открытой разработки
Системой открытой разработки называется определенный поря- док выполнения во времени и пространстве подготовительных, вскрышных и добычных работ на уступах рабочих горизонтов.
Существующие классификации систем разработки можно разде- лить на две группы:
1) по способу производства вскрышных работ и по способу переме- щения пород в отвалы;
2) в зависимости от порядка ведения вскрышных и добычных работ, направления подвигания забоя и способа вскрытия.
Принятая система разработки должна обеспечивать безопасную и экономичную комплексную разработку всех полезных ископаемых, полное извлечение запасов, охрану окружающей среды.
Наиболее распространенной является классификация, предложен- ная профессором Е.Ф. Шешко и академиком Н.В. Мельниковым – по направлению перемещения вскрышных пород на отвалы.
3.6.1. Бестранспортные системы разработки
Эти системы характеризуются тем, что породы вскрыши пе- ремещаются экскаваторами или отвалообразователями во внутренние отвалы. При системе разработки с непосредственной экскаваторной пе- ревалкой вскрыши перемещение породы из забоя до отвала производит- ся вскрышными экскаваторами, мехлопатами или драглайнами, которые одновременно являются также и отвальными экскаваторами.
При системе разработки с кратной экскаваторной перевалкой вскрыши (рис. 3.5) перемещение породы из забоя до отвала производит- ся вскрышными и отвальными экскаваторами, работающими совместно.
При системе разработки с перевалкой вскрыши отва- лообразователями (рис. 3.6) перемещение породы из забоя до отвала производится консольными отвалообразователями и транспортно- отвальными мостами. При всех бестранспортных системах порода пе- ремещается поперек фронта работ, то есть по кратчайшему расстоянию.
Поэтому эти системы просты и экономичны. Область применения —

76 при пологих углах падения пластов (до 12°) и не слишком большой мощности. Для этих систем характерна жесткая связь между вскрыш- ными и добычными работами, так как количество вскрываемых запасов ограничивается рабочими параметрами и мощностью вскрышных и от- вальных машин.
Рис. 3.5. Бестранспортная система разработки с кратной экскаваторной
перевалкой вскрыши
Рис. 3.6. Транспортно-отвальный мост

77
3.6.2. Транспортные системы разработки
Эти системы характеризуются перевозкой вскрышных пород при помощи транспортных средств (рис. 3.8).
Рис. 3.8. Транспортная система разработки с использованием автотранс-
портных средств
При системе разработки с перевозкой во внутренние отвалы поро- да перемещается на сравнительно короткое расстояние по пути с благо- приятным профилем, обычно без подъема в грузовом направлении.
Система с перевозкой породы на внешние отвалы характеризуется перемещением вскрыши на значительные расстояния: 2–4 км для авто- транспорта и до 10 км для железнодорожного транспорта. Порода пере- мещается на пути с подъемом в грузовом направлении.
Система с перевозкой породы частично на внутренние и частично на внешние отвалы имеет признаки первых двух систем этой группы.
Транспортные системы сложнее бестранспортных и менее эконо- мичны. Они могут применяться при любых условиях залегания место- рождения, поэтому получили широкое распространение. Здесь связь между подвиганием вскрышного и добычного фронта работ менее же- сткая и в зависимости от потребностей, можно вскрыть необходимое количество запасов.
3.6.3. Комбинированные системы разработки
Эти системы сочетают признаки бестранспортных и транс- портных систем разработки. По признаку относительного преобладания перевалки или перевозки выделяют систему с частичной перевозкой пустых пород во внутренние или внешние отвалы и систему с

78

79

80 частичной перевалкой пород во внутренние отвалы. Достоинства этой системы в том, что благодаря частичной перевозке породы, обычно с верхних уступов, расширяется возможность использования преиму- ществ бестранспортных систем разработки. Частичное применение пе- ревалки породы во внутренние отвалы, обычно с нижних уступов карь- ера, позволяет улучшить показатели транспортных систем разработки, так как транспорт с нижних уступов наиболее трудный.
Относительная сложность и экономичность комбинированных систем разработки зависят от доли участия перевозки и перевалки. Чем больше объем породы будет разрабатываться по бестранспортной сис- теме, тем экономичнее комбинированная система разработки.
3.7. Основные производственные процессы
3.7.1. Подготовка горных пород к выемке
Подготовка горных пород к выемке заключается в разрушении массива различными способами на куски, удобные для последующей выемки, погрузки и транспортирования. Рыхлые и мягкие породы могут разрабатываться непосредственно из массива экскаваторами или други- ми выемочными машинами. Подготовка полускальных пород ведется обычно навесными рыхлителями на тракторах тяжелого типа. Подго- товка к выемке скальных пород осуществляется посредством буро- взрывных работ, при этом кусковатость взорванных пород должна быть оптимальной.
Размеры максимально допустимого куска во взорванной горной массе определяются параметрами транспортных средств, дробилок и других приемных устройств, а также условиями работы оборудования.
Максимально допустимый линейный размер куска породы, м, ра- вен:
 для одноковшовых экскаваторов – l mах
< 0,8 (q)
1/3
;
 для транспортных средств – l mах
< 0,5 (Q)
1/3
;
 для конвейерного транспорта – l mах
< 0,5В
л
– 0,1;
 для дробилок – l mах
< 0,75 В
д
, где q – вместимость ковша экскаватора, м
3
;
Q – вместимость кузова автосамосвала или думпкара, м
3
;
В
л
– ширина конвейерной ленты, м;
В
д
– ширина приемного отверстия дробилки, м.