Відвалоутворення розкривних порід при відкритому способі розробки

Відвал - штучна насип, що утворюється в результаті складування розкривних порід, називається відвалом, а сукупність виробничих операцій з прийому та розміщення розкривних порід на відвалі - відвальними роботами. Технологія, механізація та організація відвальних робіт становлять сутність і зміст процесу відвалоутворення.

Відвал розкривних порід являє собою геометричне тіло у вигляді неправильної усіченої піраміди. він характеризується наступними параметрами: висотою і числом ярусів (уступів), кутом укосу уступів, приймальні здатністю, довжиною і способом переміщення відвального фронту робіт.

Можлива висота відвального уступу залежить в основному від фізико-механічних властивостей складованих порід і порід, що лежать в основі відвалу, а також від засобів механізації відвальних робіт.

Кут укосу відвальних уступів зазвичай дорівнює куту природного укосу порід, що розміщуються у відвалі. Він залежить від фізико-механічних властивостей порід, їх ступеня розпушення і вологості.

Приймальна здатність відвалу дорівнює обсягу породи, який можна розмістити на даній площі So відвалу при його максимальному заповненні. Приймальна здатність відвалу (в цілику) на рівнинній місцевості визначається за формулою

, м³ (7.1)

де К_н =0,8-0,9 коэффициент, учитывающий неравномерность отсыпки породы в отвал;

К_р =1,1 – 1,2 – коэффициент, учитывающий разрыхление породы в отвале;

h₀ – высота уступа отвала, м;

Р₀ – периметр площади основания отвала, м;

a₀ – угол откоса уступа отвала, град.

Довжина фронту відвальних робіт дорівнює сумі довжин окремих ділянок (тупиків), на які розбивається периметр відвалу. Розбивка фронту відвальних робіт на тупики дозволяє розосередити по фронту основні та підготовчі роботи при отвалообразовании. Довжина окремого глухого кута залежить в основному від прийнятого способу механізації відвальних робіт, площі відвалу та обсягу розкривних порід, що розміщуються у відвалі.

Спосіб переміщення фронту відвальних робіт визначає схему розвитку відвалів в плані. Розрізняють три способи розвитку відвальних робіт: паралельний, віяловий і прямолінійний.

Процес відвалоутворення включає зведення первинних насипів, розвантаження і складування розкривних порід, планування поверхні відвалу і переміщень транспортних комунікацій на відвалі.

Основные геометрические параметры Отвала: площадь, высота и угол откоса.

Вибір місця розташування відвалів

В залежності від місця розташування відвалу по відношенню до кінцевого контуру кар'єра розрізняють внутрішні відвали, розташовувані у виробленому просторі, і зовнішні відвали, розташовувані за кінцевим контуром кар'єра. Використання внутрішніх відвалів дозволяє скоротити відстань переміщення вскриші і не відчужувати додаткові площі під відвали, скорочуючи тим самим обсяги рекультивації земель. Однак створення внутрішніх відвалів можливо, коли розробляється родовище представлено горизонтальною або похилою покладом, виймаємо на всю потужність.

Зовнішні відвали створюються, як правило, при розробці похилих і крутих родовищ, коли кінцеве положення підошви кар'єра формується тільки в кінці його відпрацювання. У початковий період розробки горизонтальної або пологої поклади, коли створюється вироблений простір кар'єру, розкривні породи також вивозять на зовнішні відвали.

У разі розробки горизонтальних або пологих родовищ, що мають значну потужність (40-50 і більше м), одночасно створюються як внутрішні, так і зовнішні відвали. Вскришу нижніх уступів складують на внутрішніх відвалах, а вскришу верхніх - на зовнішніх.

Відвалоутворення при залізничному транспорті

Екскаваторні відвалоутворення при використанні на кар'єрах залізничного транспорту є провідним (на його частку припадає 85 - 90%). Робота відвальних екскаваторів полягає в екскавації породи, перевантажуються з думпкарів, і укладання її у відвал. При використанні мехлопати відвальний уступ підрозділяється на два подуступа. Мехлопати розміщується на покрівлі нижнього подуступа, на яку здійснюється розвантаження породи з думпкарів. Транспортні шляхи розташовуються на покрівлі верхнього подуступа. Для зручності прийому та подальшої екскавації породи з думпкарів екскаватор на кроле нижнього подуступа утворює спеціальну ємність (канаву) довжиною, що дорівнює полуторної або подвійній довжині думпкара і глибиною 0,8 - 1,0 м. Склад на відвал посувається вагонами вперед. У приймальну ємність, як правило, думпкари розвантажуються по черзі. Укладання екскаватором породи у відвал проводиться в трьох напрямках: вперед по ходу в нижній подуступ, по ходу (по фронту відвального уступу) під укіс нижнього подуступа і назад в верхній подуступ.

В залежності від фізико-механічних характеристик порід застосовують, укладаються у відвал, і порід підстави відвалу застосовують дві схеми організації роботи екскаватора на відвалі.

1. Якщо складовані породи і породи підстави відвалу стійкі, укладання проводиться одночасно в верхній і нижній подуступи відвалу. Після заповнення відвальної заходки екскаватор повертається в початкове положення і починає відсипання нової заходки.

2. У разі слабостійких порід при прямому ході екскаватора (від обмінного пункту до тупику) проводиться відсипання тільки нижнього подуступа. При зворотному ході екскаватор укладає породу в верхній подуступ. При цьому підвищується стійкість відвалу, так як екскаватор при зворотному ході рухається по ущільненої породи нижнього подуступа, що зводить до мінімуму можливість зсувних явищ.

Раціональна висота відвального уступу змінюється в широких межах і становить на рівнині 15-30 м, а в гористій місцевості - 70 м і більше.

Крок переукладання відвальних шляхів залежить від лінійних параметрів екскаватора і визначається за формулою

A₀=(R_ч+R_p)К_п (7.2)

де Rч і Rp - відповідно радіус черпання і розвантаження екскаватора, м; Кп = 0,85 - 0,9 коефіцієнт використання лінійних параметрів екскаватора.

1. Приемная способность отвального тупика (по объему и в целике) между двумя переукладками пути

, м³ (7.3)

2. Продолжительность t_р.т работы отвального тупика между двумя переукладками пути

, сут (7.4)

де V_c – суточная приемная способность (по объему в целике) отвального тупика, м³

V_c = n_cnq_гр, м³ (7.5)

де n_c – число составов, которые могут разгружаться в сутки;

nq_гр – объем вскрыши (в целике), перевозимый одним составом, м³;

(7.6)

де f=0,85-0,95 – коэффициент, учитывающий неравномерность работы отвала;

Т_с – число часов работы тупика в сутки;

t_o – время обмена поезда на отвале, ч;

t_p – время разгрузки поезда, ч;

, ч (7.7)

де L_о – расстояние от обменного пункта до середины отвального тупика;

v_о.ср – средняя скорость движения поезда по отвальным путям, км/ч;

t - время на связь, ч;

t_p=nt_в, ч (7.8)

де n – число думпкаров в составе;

t_в – время разгрузки думпкара, ч;

3. Число отвальных тупиков в работе

(7.9)

де V_в.с – среднесуточный объем вскрыши, поступающей на отвал, м³;

4. Число тупиков в отвале

де tп.т - тривалість переукладання шляху на відвальних тупиків, ч.

Продуктивність мехлопати на відвалі, як правило, в 1,2-1,3 рази вище, їх продуктивності на кар'єрі, що пояснюється більш високим значенням коефіцієнта екскавації і коефіцієнта використання екскаваторів в часі на відвалі (0,7-0,8 замість 0, 5-0,6). Використання мехлопати на відвалах можливо при складуванні порід будь-якої категорії фортеці. Для складування м'яких і дрібно роздроблених напівскельних і скельних порід широко застосовуються драглайни.

Плужне відвалоутворення передувало екскаваторного, але через свою низьку продуктивність було в основному замінене останнім. В даний час плужне відвалоутворення знаходить застосування на кар'єрах з невеликим обсягом розкривних робіт в умовах скельних порід, що допускають висоту уступів більше 15 м, при наявності великої кількості тупиків, розташованих на різних горизонтах. Процес плужного відвалоутворення включає виконання наступних операцій: розвантаження породи з думпкарів під укіс відвального уступу, профілювання укосу уступу (оранка), планування поверхні відвалу для шляху і пересувку шляху.

Довжина відвального тупика при Плужному отвалообразовании коливається в межах 0,5 - 2,5 км. Висота уступів плугових відвалів становить 15-25 м і обмежується їх стійкістю. Інші параметри плужного відвалоутворення розраховуються аналогічно параметрам екскаваторного відвалоутворення.

Перевагою плужного відвалоутворення є використання недорогого і простого у правлінні обладнання, що забезпечує швидке розвантаження складів.

Недоліки плугових відвалів - мала приймальня здатність відвального тупика, велике число резервних тупиків, малий крок пересувки шляхів, складність відсипання м'яких порід.

Абзетцерне відвалоутворення. Процес відвалоутворення за допомогою абзетцерів включає розвантаження думпкарів в приймальню траншею, розташовану на поверхні відвалу, черпання породи з траншеї, переміщення породи у відвал, планування поверхні відвалу і пересувку шляхів. Абзетцер являє собою повноповоротний багатоковшовий екскаватор, який має розвантажувальну консоль з стрічковим конвеєром. Відвальний уступ насипається двома подуступамі. Абзетцер, приймальня траншея і шлях розташовуються в цьому випадку на покрівлі нижнього подуступа. Висота абзетцерного відвалу досягає 90 м. Висота верхнього подуступа 30 - 35 м, висота нижнього подуступа 40 - 55 м. Планування поверхні відвалу після його заповнення виробляють або плануючої рамою абзетцера, або бульдозером. Шляхи відвальних екскаваторів зазвичай многорельсовие, тому їх пересувають путепередвігателямі безперервної дії. Ширина відвальної заходки залежить від довжини відвальної консолі і кута її нахилу і становить 40 - 60 м. Довжина відвального тупика визначається за умовою забезпечення безперервності роботи абзетцера і становить 1 - 2 км. Технічна продуктивність абзетцерів становить 2000 - 7000 м3 / ч.

Бульдозерне відвалоутворення. У зв'язку з впровадженням бульдозерів потужністю 300 к.с. і більше на кар'єрах з залізничним транспортом почали застосовувати бульдозерне відвалоутворення. При цьому способі відвалоутворення відвальний уступ розділяється на два подуступа. Порода розвантажується на покрівлю нижнього подуступа (транспортні шляхи розташовуються на покрівлі верхнього подуступа) і бульдозерами переміщується до його укосу. Нижній подуступ відсипається у напрямку до глухого кута. Верхній подуступ відсипав навпаки. Висота верхнього подуступа приймається такою, щоб розвантажена з думпкара порода була нижче рівня дороги, т.е повинна бути в межах 1,5 - 2,5 м. Відстань від зовнішнього кінця шпал до верхньої бровки верхнього подуступа повинно бути не менше 1 м. Висота нижнього подуступа приймається за умовою стійкості його укосу. Раціональна довжина відвального тупика становить 1,5 - 2,0 км.

Відвалоутворення при автотранспорті.

При транспортуванні розкриву на відвал автосамоскидами застосовується бульдозерне відвалоутворення. Процес відвалоутворення в цьому випадку включає розвантаження автосамоскидів на верхній площадці відвального уступу, переміщення порід під укіс уступу, ремонт та утримання автодоріг.

Автосамоскиди можуть розвантажуватися периферійним і майданних способом. У першому випадку автосамоскиди розвантажуються по фронту робіт прямо під укіс (при стійких відвалах) або на відстані 3-5 м від укосу. Потім порода бульдозерами переміщається під укіс. При майданному способі автосамоскиди розвантажуються по всій площі відвалу. поверхня відвалу планується бульдозерами а потім укочується катками. Після цього відсипається наступний шар, і т.д.

На великих кар'єрах з метою поліпшення організації відвальних робіт розвантаження й планування здійснюються на різних дільницях. Ширина ділянки 60-80 м. Площа S0 відвалу, довжина Lф.р фронту розвантаження, число Nо.р відвальних ділянок, які одночасно перебувають під розвантаженням, довжина Lф.о відвального фронту, число nб бульдозерів визначаються за наступними формулами

, м (7.11)

де V_в – объем вскрыши, подлежащий размещению в отвале, м³;

К_р =1,1-1,2 остаточный коэффициент разрыхления пород в отвале;

Н_о – высота отвала, м;

К_о – коэффициент, учитывающий использование площади отвала.

L_ф.р=N_аl_п, м (7.12)

де l_п =18-20 м – ширина полосы по фронту, занимаемая автосамосвалом;

N_а – число одновременно разгружающихся самосвалов.

(7.13)

де N_ч – число автосамосвалов, разгружающихся на отвале в течение часа;

t_р.м – продолжительность разгрузки и маневрирования автосамосвала, мин;

(7.14)

де П_к.ч – часовая производительность карьера по вскрыше, м³;

К_нер =1,25-1,5 коэффициент неравномерности работы карьера;

V_a – объем вскрыши, провозимый автосамосвалом за 1 час, м³;

(7.15)

L_ф.о =(60-80)N_y (7.16)

де N_y – общее число участков;

N_y=N_o.p+N_о.п+N_o (7.20)

де N_o.p,N_о.п – число отвальных участков, находящихся одновременно в работе и планировке соответственно;

N_o =(0,5-1) N_o.p – число резервных участков.

N_б=N_б.рК_ин (7.21)

де N_б.р – число рабочих бульдозеров;

К_ин = 1,3-1,4 коэффициент инвентарного парка бульдозеров;

(7.22)

де: V_б – сменный объем бульдозерных работ, м³;

П_б – сменная производительность бульдозера, м³;

V_б=П_к.чТ_смК_з (7.23)

де: Т_см – продолжительность смены, ч;

К_з =0,5-0,7 коэффициент заваленности отвала породой.

Відвалоутворення при конвеєрному транспорті

При транспортуванні розкриву стрічковими конвеєрами відвалоутворення, як правило, здійснюється консольними стрічковими отвалообразователямі. Консольний отвалообразователямі являє собою одноопорного металеву ферму, змонтовану на поворотній платформі, що має самостійний хід. На кар'єрах країни найбільшого поширення набули відвалоутворювачі на кроку і рейково-кроку ходу типу ОШ-650/75, ОШ-4500/87, ОШР-5000/95, ОШР-1250/220 де О - отвалообразователямі, Ш - крокуючий, ШР - крокоючі -рейковий, годинна продуктивність у розпушеному гірничій масі (м3) / радіус розвантаження. Застосовуються також відвалоутворювачі на гусеничному ходу виробництва колишньої НДР і ФРН. Процес відвалоутворення з використанням консольних стрічкових відвалоутворювачів включає наступні основні операції: приймання, транспортування і укладання породи у відвал, планування поверхні відвалу і пересувку стрічкових конвеєрів. Технологічне відвальних обладнання включає магістральний конвеєр, відвальний стрічковий конвеєр і консольний стрічковий отвалообразователямі, який приймає породу з стрічкового відвалоутворювача і відсипає її у відвал. Для перевантаження породи з магістрального конвеєра на відвальний застосовують пересувні розвантажувальні пристрої. З метою збільшення приймальної здатності відвалу між отвалообразователямі і відвальних конвеєром встановлюють стрічкові перевантажувачі. Породу у відвали можна сипати в один і в два яруси. У разі двоярусного відвалу спочатку відсипається нижній ярус, а при зворотному ході (без пересувки конвеєрів) - верхній. Відвальна заходки відсипається шляхом повороту відвальної консолі в горизонтальній площині.

При використанні консольних стрічкових відвалоутворювачів фронт робіт може розвиватися як по віялової, струм і по паралельній схемами. Поверхня відвалів планується бульдозерами, а відвальні стрічкові конвеєри переміщаються турнодозерамі. Висота відвалу, утвореного консольними стрічковими отвалообразователямі, залежить від фізико-механічних властивостей порід і лінійних параметрів відвалоутворювача і становить при двох'ярусної відсипанні 50-60 і 35-40 м відповідно для сухих і вологих пухких порід. Ширина відвальної заходки залежить від лінійних параметрів відвалоутворювача і стійкості порід і визначається за формулою

А_о=L_ст-b, м (7.24)

де: Lст - виліт стріли відвалоутворювача, м;

b - безпечну відстань від осі відвалоутворювача до верхньої бровки відвального

уступу, м.

Використання консольних відвалоутворювачів в комплекті з стрічковими конвеєрами та багатоківшевими екскаваторами дозволяє здійснити автоматизацію виробництва розкривних робіт.

Поиск по сайту: