ОТКРЫ́ТАЯ РАЗРАБО́ТКА МЕСТОРОЖДЕ́НИЙ
В книжной версии
Том 24. Москва, 2014, стр. 653
Скопировать библиографическую ссылку:
ОТКРЫ́ТАЯ РАЗРАБО́ ТКА МЕСТОРОЖД Е́НИЙ, способ добычи полезных ископаемых, при котором процессы выемки осуществляются на поверхности Земли (в открытых горных выработках – карьерах ). Характеризуется высокой степенью извлечения полезных ископаемых из недр, возможностью достижения бoльшей (по сравнению с шахтной добычей) производств. мощности предприятия. Гл. требования к О. р. м. – комплексное освоение всех ресурсов месторождения и охрана окружающей среды. По положению залежи полезного ископаемого относительно земной поверхности различают месторождения поверхностного (расположенные на поверхности или покрытые небольшими наносами), глубинного (значительно ниже господствующего уровня поверхности), нагорного (на возвышенности или склоне горы) и нагорно-глубинного (частично расположенные на горе или горном склоне) типов. Осн. горные выработки О. р. м. – капитальные траншеи, обеспечивающие доступ к полезному ископаемому, и разрезные траншеи, подготавливающие карьерное поле к вскрышным и добычным работам.
Источник
Процессы. Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых определяется технологией производства открытых горных работ
Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых определяется технологией производства открытых горных работ, под которой понимается совокупность основных производственных процессов, обеспечивающих безопасную и экономичную добычу полезных ископаемых.
В настоящее время применяют три основных способа открытой разработки: экскаваторный, гидравлический и комбинированный.
При первом применяют различные механические средства выемки и перемещения горных пород — экскаваторы, скреперы, колесный и конвейерный транспорт и др. При гидравлическом способе все основные производственные процессы осуществляют с помощью воды и специального оборудования — гидромониторов и землесосов. Комбинированный представляет собой различные сочетания экскаваторного и гидравлического способов открытой разработки.
Экскаваторный способ универсален, может применяться при разработке любых горных пород и поэтому наиболее широко распространен; гидравлический — применяют в основном при разработке мягких пород, легко поддающихся размыву водой.
При экскаваторном способе открытой разработки в общем случае выполняются следующие основные технологические процессы: 1) подготовка горных пород к выемке; 2) выемочно-погрузочные работы; 3) перемещение горной массы из забоев на поверхность; 4) отвальные работы для вскрышных пород и складские — для добытого полезного ископаемого.
Подготовка горных пород к выемке заключается главным образом в осушении уступа при сильной обводненности или рыхлении, если породы полускальные и скальные. Рыхление пород осуществляется в основном взрывным способом и значительно реже механическим или гидравлическим способами.
Выемку, погрузку и перемещение горных пород осуществляют с помощью экскаваторов, скреперов, бульдозеров, различных транспортных средств. При разработке мягких горных пород широко применяют высокопроизводительные многоковшовые экскаваторы, в скальных породах — одноковшовые экскаваторы. Полезное ископаемое грузят в транспортные сосуды — думпкары, автосамосвалы и др.; вскрышные породы могут перемещаться экскаватором непосредственно в отвал. К основным видам карьерного транспорта относят железнодорожный, автомобильный и конвейерный, а также комбинированный, представляющий различные их сочетания.
Полезное ископаемое транспортируют в приемные бункера обогатительных фабрик или на специальные склады, а вскрышные породы — в отвал. Для этой цели применяют одноковшовые или многоковшовые экскаваторы, отвальные плуги, бульдозеры и конвейерные отвалообразователи.
К основным технологическим процессам при гидравлическом способе открытой разработки относятся: 1) подготовка горных пород к размыву; 2) размыв горных пород; 3) транспортировка; 4) отвалообразование или складирование.
Подготовка пород к размыву обычно заключается в механическом их рыхлении экскаваторами или бульдозерами. Размывают горные породы, транспортируют их и укладывают в отвал с помощью гидромониторов и землесосов.
Все указанные выше технологические процессы тесно связаны между собой, выполняются в строго определенной последовательности и в совокупности составляют единый технологический процесс производства открытых горных работ. При разработке мягких пород предварительная подготовка их к выемке или размыву обычно не требуется и в этом случае технологическая схема открытой разработки значительно упрощается.
Стоимость выполнения отдельных производственных процессов открытой разработки различна и зависит от условий залегания полезного ископаемого, крепости горных пород, применяемого оборудования и организации работ. При разработке рудных месторождений, отличающихся в большинстве случаев высокой крепостью руд и вскрышных пород, стоимость подготовки к выемке составляет примерно 30—40%, выемки и погрузки 20—30%, транспортировки 30—40% и отвалообразования 5—10% от общей стоимости работ.
Источник
ЭТАПЫ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ
(Этапы открытой разработки месторождений, их содержание и назначение. Основные производственные процессы открытых горных работ, сущность, назначение и средства механизации)
Разработка МПИ открытым способом включает четыре этапа
Первый этап – подготовительный. Цель горных работ этого этапа – создать благоприятные условия для безаварийной и высокопроизводительной работы горного и транспортного оборудования.
Задачи этого периода:
– подготовка поверхности месторождения к горным работам;
– осушение месторождения и ограждение его от вод поверхностного стока.
Подготовка поверхности заключается в удалении естественных и искусственных препятствий, мешающих разработке месторождения. В этот период, обычно, требуется: — вырубить лес и кустарник, удалить торф и плодородный слой земли, отвести поверхностные воды, осушить водоемы, снести здания и сооружения на площади карьера, подготовить место для размещения отвалов пустых пород, подвести к карьеру железную и шоссейные дороги, линии электропередачи и водоснабжения, построить производственные, служебные и жилые помещения.
Осушение месторождения выполняют в целях придания большей устойчивости откосов уступов, предотвращения оползней пород в бортах карьера, создания благоприятных и безопасных условий для работы людей, машин и транспортных средств в карьере.
Второй этап – строительный. В этот период осуществляются работы по удалению покрывающих и вмещающих пород для обеспечения доступа к полезному ископаемому и систематического производства вскрышных и добычных работ. В этот период проводят капитальные и разрезные траншеи и создают устойчивый фронт добычных и вскрышных работ. Этот период иногда называют горно-капитальным так, как в этот период создаются основные фонды предприятия. Финансовые затраты этого периода носят название – первоначальные капитальные затраты. По окончании строительного периода карьер сдается в эксплуатацию и начинает функционировать как хозрасчетная производственная единица. При разработке крутопадающих месторождений, работы по подготовке новых горизонтов (проходка траншей, съездов), обеспечивающих транспортную связь вскрываемого горизонта с лежащими выше, также относятся к горно-капитальным.
Третий этап – эксплуатационный. Горные работы этого периода заключаются в систематическом удалении вскрышных пород в объемах обеспечивающих требуемую длину фронта очистных, и ведении очистные работ в объемах, соответствующих требованиям плана добычи по объему и качеству полезного ископаемого.
Четвертый этап – период погашения горных работ. Характеризуется постепенным завершением горных работ на вскрышных и добычных горизонтах в связи с погашением запасов, демонтажем горного оборудования и транспортных коммуникаций. В этот же период выполняются работы по рекультивации земель, нарушенных горными работами.
Во всех периодах работы карьера основными работами являются горно-капитальные, вскрышные и добычные работы. Целью этих работ является выемка определенного объема пород из массива, а содержание работ по выемке пород — рядом характерных производственных процессов выполнение которых требует определенной технологии и специальных средств механизации.
3.1. ОСНОВНЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЕ ПРОЦЕССЫ ОТКРЫТЫХ РАБОТ
Основными производственными процессами открытых горных работ являются:
— подготовка горных пород к выемке;
— перемещение горной массы;
— отвалообразование вскрышных пород;
— складирование добытого полезного ископаемого.
Процесс подготовки горных пород к выемке включает широкий перечень мероприятий, направленных на изменение естественного состояния горных пород с целью обеспечения эффективной их выемки. В практике открытых горных работ при подготовке горных пород к выемке наибольшее распространение нашел буровзрывной способ, предназначенный для отделения полускальных и скальных пород от массива и дробления их до кусков заданных размеров.
Выемочно-погрузочные операции предназначены для извлечения горной массы непосредственно из массива или из навала и погрузки их в транспортные средства. Выемка и погрузка обеспечивается одной машиной.
Процесс перемещения горной массы состоит в организации четкой и бесперебойной работы транспортных средств обеспечивающих своевременную перевозку значительных объемов в пределах карьера и за его пределами.
Отвалообразование вскрышных пород и складирование добытого полезного ископаемого заключается в приеме и размещении горной массы и полезного ископаемого на специально отведенных площадях при соблюдении безопасных условий труда и высокопроизводительной работы горного и транспортного оборудования.
3.2. СПОСОБЫ ПОДГОТОВКИ ГОРНЫХ ПОРОД К ВЫЕМКЕ
Подготовка горных пород к выемке проводится с целью создания технической возможности и наилучших условий для выполнения последующих процессов выемки и погрузки горной массы, транспортирования, отвалообра зования и переработки.
В зависимости от типа и состояния пород подготовка их к выемке может осуществляться: — предохранением от промерзания, оттаиванием, гидравлическим ослаблением или разупрочнением, — механическим или взрывным рыхлением мерзлых мягких и плотных пород, — механическим рыхлением или взрывание на сотрясение плотных пород, — взрывнм рыхлением скальных и полускальных пород.
3.2.1. ПРЕДОХРАНЕНИЕ ОТ ПРОМЕРЗАНИЯ И ОТТАИВАНИЕ ПОРОД
Подготовка горных пород к выемке в зимних условиях включает комплекс мероприятий по предотвращению промерзания пород, рыхление мерзлых пород и приведение их в талое состояние. Обычно карьерные мехлопаты с ковшом емкостью 4 м 3 могут разрабатывать без предварительного рыхления слой мерзлой породы мощностью 0,5-0,7. Бульдозерами, скреперами и цепными многоковшовыми экскаваторами в большинстве случаев невозможно или нерационально разрабатывать мерзлые породы без их предварительного рыхления.
Для предохранения от промерзанияприменяют: — вспашку; обычное (до 40-50 см) и глубокое (до 1- 1,3 м) рыхление; боронование на глубину до 20 см; утепление теплоизоляционными материалами, снеговым или искусственным ледовоздушним покровом; химическую обработку антикриогенами; специальные навесы и тепляки.
Оттаивание породосуществляют паром, горячей водой или газами, глубинным или поверхностным электрообогревом, поверхностным пожогом и т.п. При глубинном электрообогреве электроды размещают в шпурах, пробуренных на глубину промерзания на расстоянии 0,5-0,7 друг от друга и пропускают электрический ток. Расход эл. энергии на оттаивание 1 м 3 пород составляет от 8-10 до 20 кВт.ч. При поверхностном электрообогреве электроды в виде металлических полос или сетки располагают на поверхности оттаиваемого участка. Питание осуществляется от высокочастотного генератора.
При оттаивании применяют стальные трубы внутренним диаметром 19-22 мм и длиной 1,5-3 м, которые помешают в шпуры при расстоянии между ними 2-2,5 м или забивают в породу по мере её оттаивания. Продолжительность оттаивания 4-6 ч при расходе пара 24-27 кг на оттаивание 1 м 3 породы. Аналогично осуществляется оттаивание горячей и холодной водой. Паро- и гидрооттаивание широко применяют при разработке многолетнемёрзлых пород.
Сущность оттаивания поверхностным пожегом заключается в сжигании слоя угля, торфа или дров на поверхности мерзлых пород. Примерный расход на оттаивание 1 м 3 породы составляет: — уголь – 30-60 кг, торф – 120-140 кг, дрова – 0,14-0,17 м 3 . Применяют для оттайки глин в небольших объемах.
Химическая обработка хлористыми солями калия или натрия применяется для оттайки песчано-глинистых пород после их предварительной планировки и рыхления на глубину 20-30 см.
3.2.2. МЕХАНИЧЕСКОЕ РЫХЛЕНИЕ.
Предварительное механическое рыхление осуществляют прицепными или навесными рыхлителями, которые монтируются на мощном тракторе тягаче (Рис.4.1)
Рыхление массива производится параллельными смежными ходами рыхлителя. Расстояние С между смежными ходами определяется по условию обеспечения требуемой кусковатости и эффективной глубины hэ рыхления, которая меньше величины заглубления зуба hз , так как между смежными ходами в нижней части сечения образуются зоны неразрыхленной породы.
Величина заглубления рыхлителя hз у мощных рыхлителей может достигать 2 ¸ 2,5 м. Рыхлители могут иметь до 5 зубьев. Для подготовки плускальных применяют однозубчатые рыхлители, в плотных породах – многозубчатые.
Величина С находится в пределах 110-160 см. Для увеличения глубины hэ и обеспечения лучшей кусковатости горной массы применяют дополнительные перекрестные ходы. Расстояние между дополнительными ходами С ‘ = (1,2 ¸ 1,5)С. Угол наклона стенок борозды 40 ¸ 60 ° .
 |
Механическое рыхление эффективно при разработке пород с f = 1 ¸ 3 независимо от трещиноватости; с f = 4 ¸ 5 при сильной и средней трещиноватости, с f = 6 ¸ 8 при весьма сильной трещиноватости.
Часовая производительность рыхлителей в легкорыхлимых породах может достигать 1200 м 3 .
Рыхлители используют в комплексе со скреперами, бульдозерами и одноковшовыми погрузчиками, которые производят послойную выемку горной массы в слоистых горных массивах, например угольных пластов с удалением глинистых и слабых прослойков в отвал.
Рыхлители по мощности тягачей подразделяют на сверхмощные (мощность двигателя свыше 220 кВт), мощные (110 ¸ 220 кВт), средней мощности (58 ¸ 110 кВт), легкие (до 58 кВт) с тяговым усилием тракторов соответственно 300 и более, 200¸300, 130¸200 и до 130 кН (табл. 1 и 2)
Технические характеристики отечественных рыхлителей
| Показатель | Рыхлитель | ||||||
| ДП-26С | ДП-22С | ДП-9ВХЛ | ДП-10С | ДП-29АХЛ | ДЗ-141ХЛ | ДП-35УХЛ | |
| Базовый трактор | Т-130.1.Г-1 | Т-180КС | ДЭТ-250М | Т-330 | ТТ-330Р-1-01 | Т-500Р-1 | Т-50.01 |
| Мощность двигателя, кВт | |||||||
| Тяговый класс, кН | (100) | (150) | (250) | (350) | (750) | ||
| Число зубьев | 1;3 | 1;3 | |||||
| Расстояние между осями зубьев, мм | — | — | — | — | — | ||
| Ширина наконечника зуба, мм | 120-125 | 125-130 | |||||
| Глубина рыхления, мм | |||||||
| Угол рыхления, градус | 45-50 | 25-50 | 30-83 | ||||
| Масса рыхлительного оборудования, т | 1,4 | 3,1 | 3,9 | 5,4 | 6,6 | 7,0 | 12,7 |
Технические характеристики гусеничных бульдозеров с рыхлителем, фирма «Катерпиллер» США
Источник
