Смешанные способы вскрытия россыпных месторождений при бульдозерно-скреперном способе разработки
Независимое вскрытие отдельных горизонтов. Выработки вскрытия проходят к двум или трем горизонтам россыпи, создавая независимую транспортную связь между ними и поверхностью (рис. 22).
Каждый горизонт может быть вскрыт одним из рассмотренных ранее основных способов. Верхний горизонт обычно вскрывают сплошными или отдельными выездами или способом без выработок. Нижний горизонт вскрывают котлованом, а при скреперной разработке также и отдельными выездами. Проведение независимых выработок вскрытия к отдельным горизонтам предопределяет разработку россыпи двумя или тремя уступами, причем верхние уступы отрабатывают с опережением нижних.
При наличии торфов основание верхнего горизонта располагают на 0,1—0,4 м выше кровли пласта песков и выемку торфов производят в отдельном уступе. Нижний уступ, сложенный в основном из песков, отрабатывают независимо от верхнего. Таким образом, данный способ вскрытия предопределяет проведение предварительной вскрыши торфов.
При большой мощности торфов основание верхнего уступа иногда располагают на 1—2,5 м выше кровли пласта песков. От этого пески разубоживаются, и количество металла, намываемого установкой, за сутки уменьшается. Однако затраты на вскрышу торфов с нижних горизонтов в отдельных случаях могут уменьшиться. Кроме того, несколько увеличивается извлечение металла из россыпи от промывки торфов, если они содержат металл. Целесообразность располагать основание верхнего уступа торфов значительно выше кровли пласта песков должна быть проверена экономическими расчетами. Удешевить вскрышу с глубоких горизонтов обычно более выгодно путем перехода на котлованное вскрытие с использованием для выдачи только торфов гидравлического или конвейерного транспорта.
Когда торфа имеют мощность более 6—8 м или когда с поверхности они представлены растительным слоем или мерзлыми тонкозернистыми илами, а ниже находятся торфа из речников, выгоднее их отрабатывать двумя отдельными уступами с проведением независимых выработок вскрытия к каждому из них (см. рис. 3). На верхнем уступе целесообразно использовать бульдозеры, имеющие лучшую проходимость, и применять вскрытие сплошными выездами. Для второго уступа, представленного крупнозернистыми торфами, выгоднее применять колесные скреперы со вскрытием горизонта отдельными выездами или бульдозеры со вскрытием без выработок или со вскрытием котлованом с конвейерным или гидравлическим транспортом. В этом случае вся россыпь отрабатывается тремя отдельными уступами. При таком способе вскрытия улучшается использование вскрышных машин.
Места расположения выездов следует увязывать с расположением отвалов торфов.
При наличии торфов независимое вскрытие отдельных горизонтов применяют на россыпях глубиной от 1,5 до 16 м, поскольку этим предопределяется проведение предварительной вскрыши торфов. Предварительная вскрыша удешевляет выемку пород верхнего уступа, а также удешевляет и улучшает промывку песков, поступающих с нижнего уступа, так как резко сокращается разубоживанию песков. На россыпях с равномерным распределением металла независимое вскрытие двух горизонтов применяют тогда, когда мощность их превышает 3—5 м.
Способ независимого вскрытия отдельных горизонтов россыпи является наиболее распространенным.
Прочие способы вскрытия. Условия залегания и ширина россыпи обычно меняются на всем ее протяжении, поэтому отдельные площади с определенными условиями залегания пласта целесообразно разрабатывать различными способами вскрытия. Переход от одного способа к другому, если это не требует дополнительного горнотранспортного оборудования, осуществляется довольно быстро без добавочных капиталовложений. Например, россыпи шириной более 250 м отрабатывают комбинированными, способами вскрытия — отдельными продольными полосами шириной по 80—100 м (см. рис. 21).
Верхний горизонт торфов вскрывают способом без выработок в сочетании со сплошными выездами. Для этого вначале отрабатывают первую правую деляну-полосу, имеющую наименьшую мощность торфов, со вскрытием горизонта сплошными выездами и с расположением отвалов торфов вдоль борта разреза. После этого на этой деляне пласт песков отрабатывают с применением вскрытия котлованом. На следующей полосе верхний горизонт вскрывают способом без выработок, перемещая торфа в выработанное пространство правой полосы. Это позволяет разместить значительную часть торфов в отвалы, перемещая их на небольшое расстояние под уклон.
После выемки песков во второй полосе работы производят в том же порядке. На последней левой полосе вскрытие горизонта торфов производят с левой стороны сплошными выездами с размещением их в отвалы на бортах разреза, а с правой перемещают в выработанное пространство и с этой стороны выработок вскрытия не проводят. Такие комбинированные способы вскрытия обеспечивают большую производительность вскрышных машин. Их применяют для разработки широких террасовых и маловодных пойменных россыпей.
К тождественным комбинированным способам вскрытия следует относить способ вскрытия отдельными блоками (см. рис. 40). Площадь россыпи подразделяют на отдельные выемочные деляны-блоки, размеры которых определяются расположением котлованов и бункеров в пласте песков. Отработку блоков производят с небольшим опережением, чтобы торфа перемещать на наименьшее расстояние. Для этого к каждому блоку применяют разные способы вскрытия — сплошными выездами, без выработок и другие и располагают торфа в выработанном пространстве ближайшего блока или на ближайшем борту разреза. Благодаря этому вскрышные работы становятся дешевле, поскольку производительность бульдозера возрастает. Однако для производительного использования машин необходимо строго выдерживать расчетный график выполнения подготовительных, вскрышных и добычных работ и необходима достаточная точность разведочных данных.
Источник
Условия применения бульдозерно-скреперного способа разработки
Бульдозерно-скреперный способ разработки наиболее распространен на Колыме и в Якутии, где россыпи залегают в вечной мерзлоте. В этих районах используют послойную выемку мерзлых пород по мере их естественного оттаивания без дополнительных затрат на рыхление. Поэтому, в отличие от других способов разработки, себестоимость бульдозерно-скреперной добычи на мерзлых россыпях мало отличается от себестоимости добычи на талых россыпях.
Наиболее целесообразно данный способ применять для разработки ключевых, террасовых россыпей и маловодных отдельных площадей пойменных россыпей с ограниченными запасами при глубине россыпи до 9—12 м.
Предельный коэффициент вскрыши значительно выше существующего эксплуатационного и для арктических условий близок к 5, а в центральных районах Колымы увеличивается до 12, что примерно соответствует глубине россыпи 17 м.
Легкость переброски оборудования позволяет применять бульдозеры для разработки площадей с запасами на 0,5—1 год работы, если вблизи имеются другие площади, на которых может быть в дальнейшем использовано оборудование в течение нормального срока погашения.
В действительности бульдозерами в сочетании с экскаваторами были отработаны большие вечномерзлые пойменные россыпи. Это объясняется в основном тем, что данный способ требует небольших капиталовложений на приобретение оборудования. He требуется также строить электростанции большой мощности.
В зависимости от размеров россыпи в разрезе находится в работе от одной до шести промывных установок, и годовая производственная мощность разреза по пескам составляет 50—500 тыс. м3, а по горной массе 150—1800 тыс. м3.
На талых россыпях бульдозеры и скреперы в основном применяют на вскрышных работах. Успешно применять скреперы можно тогда, когда торфа сложены из устойчивых пород, свободно выдерживающих вес скрепера в течение теплого периода года.
Бульдозерно-скреперный способ на талых россыпях используют для полной разработки на вскрышных и добычных работах только на сухих и маловодных месторождениях при глубине залегания пласта до 4—8 м и при малых запасах (500—1000 тыс. м3).
Источник
Скреперный способ вскрышных работ при бульдозерно-скреперном способе разработки
Технология скреперного способа вскрышных работ во многом тождественна бульдозерным работам.
Выемка пород. Ковш с приподнятой заслонкой при движении скрепера на первой скорости опускают на забой, подрезают стружку, которая поступает в ковш (рис. 29, а). Вначале стружка перемещается по днищу ковша 1 к задней стенке, затем выжимается в верхнюю часть ковша 2. Сопротивление перемещению стружки увеличивается, она начинает разрушаться, что приводит к образованию переднего вала 3, отчего увеличивается сопротивление стружки сжатию и она продолжает поступать в ковш. В сыпучих породах возможность поступления породы в ковш уменьшается, поэтому затрудняется заполнение задней части ковша. Закрывающая заслонка отсекает часть породы вала 3, который образуется впереди ковша. Этим увеличивают коэффициент заполнения ковша, поэтому до поднятия ковша необходимо сначала опустить заслонку. Длина пути загрузки ковша изменяется от 10 до 50 м. Когда ковш заполняется недостаточно, для увеличения захвата породы при закрывании заслонки иногда укрепляют боковые щитки 4. Лучше всего ковш заполняется в породах средней крепости, когда не требуется больших усилий на подрезку, а отделенная стружка обладает достаточной сопротивляемостью сжатию, что облегчает проталкивание ее внутрь ковша.
Выемку пород колесными скреперами производят следующими основными способами: смежными горизонтальными стружками, гребенчатыми стружками, с рыхлением, с толкачом, наклонными стружками.
При выемке смежными горизонтальными стружками породу подрезают слоями толщиной 10—20 см в порядке 1, а, 1, б, а затем и полосы 2, 3, 4 (рис. 30, а). После этого переходят к выемке нижележащих слоев. Для лучшего заполнения ковша целесообразно подрезать более толстую стружку, но не следует допускать пробуксовку гусениц. При этом способе выемку пород можно производить раздельно по слоям залегания. Полностью заполнить большой ковш таким способом сложно, а времени на заполнение требуется много. Способ выемки смежными горизонтальными стружками применяют для выемки пород II категории, несыпучих пород I категории, залегающих прослойками малой толщины или пластами мощностью до 1—1,5 м, или когда необходима раздельная (послойная) выемка пород. Этот способ распространен на мерзлых россыпях для выемки пород летом по мере их оттаивания. Производительная работа возможна при талом слое не менее 5—7 см. Данные заполнения ковша емкостью 6—10 м3 для рассматриваемого способа приведены в табл. 12.
Во время выемки гребенчатыми стружками (рис. 30, б) между отдельно подрезаемыми стружками оставляют целики шириной 1—1,5 м. Вследствие этого подрезаемая стружка приобретает гребенчатое очертание и в средней части она вдвое толще. Поступление такой стружки в ковш облегчается. Благодаря этому коэффициент заполнения ковша увеличивается на 10—15%, а время загрузки сокращается на 10—20% по сравнению с предыдущим способом. Для удобства передвижения трактора ширина гребня должна быть меньше ширины просвета между гусеницами трактора. Этот способ применяют для выемки пород II и III категории.
При выемке с рыхлением (рис. 30, в) породы предварительно разрыхляют тракторным рыхлителем или корчевателем. Способы рыхления такие же, что и при бульдозерной выемке. Глубина рыхления 15—40 см, при этом стремятся не переизмельчать породу, а ограничиваться прохождением борозд, облегчающих подрезку стружки. Выемку с рыхлением обычно применяют для пород IV-V категории, иногда и III. Загрузка ковша после этого облегчается, и коэффициент заполнения увеличивается.
Выемка пород с толкачом (рис. 30, г) основана на том, что дополнительный трактор во время заполнения ковша подталкивает скрепер. Впереди трактора-толкача устанавливают таран, которым он упирается в буфер, укрепленный на задней раме скрепера. Часто для этих целей используют бульдозер, с поднятым ножом. При этом во избежание порчи баллонов скрепера удлиняют буфер или же укрепляют на нем старый баллон. Выемку с толкачом применяют в породах III—IV категории. Использование толкача позволяет подрезать более толстую стружку и тем самым на 15—20% увеличивать коэффициент заполнения и сокращать время загрузки, достигая загрузки ковша с шапкой. Один толкач может обслужить от трех до пяти скреперов. При этом способе простои скрепера увеличиваются на 1—5%, так как неизбежны потери времени на ожидание толкача, по этому организация процесса выемки несколько усложняется. Этот способ широко применяют при работе самоходных скреперов.
При выемке наклонными стружками ковш заполняют на забое с уклоном 0,08—0,15 во время спуска скрепера в разрез (рис. 30, д). Это позволяет подрезать более толстую стружку и полнее заполнить ковш. Кроме того, увеличивается вал породы, образующийся впереди ковша, а следовательно возрастает и объем породы, захватываемой заслонкой.
Уклон забоя выбирают на основании наблюдений. Выемка пород может производиться смежными или гребенчатыми стружками, при этом породы из отдельных прослойков смешиваются. Время и путь на загрузку при этом способе сокращаются, а заполнение ковша увеличивается в несыпучих породах на 10—15% по сравнению с выемкой горизонтальными стружками. Выемка наклонными стружками применяется на талых россыпях, сложенных из пород II и III категории при мощности отрабатываемого уступа более 1,5 м.
Весной выемку пород скреперами начинают после оттайки мерзлоты на глубину не менее 5 см; для ускорения оттайки породы рыхлят. Осенью во время заморозков следует разрыхлять мерзлую корку. На взорванных мерзлых кусковатых или валунчатых породах скреперы с ковшом емкостью до 15 м3 работают плохо, для этих условий необходимы скреперы с ковшом емкостью 35 м3.
Образование отвалов. Торфа, доставленные в отвалы, высыпают слоем 10—30 см, в зависимости от высоты подъема ковша во время движения скрепера. Отсыпку пород при разгрузке можно производить на верхней поверхности отвала или на его откосе.
На поверхности отвала (см. рис. 29, б) породу обычно укладывают горизонтальными слоями. Наклон днища в этом случае не превышает 65°, что замедляет опоражнивание ковша и требует повышенного расхода мощности на опрокидывание днища. Для разгрузки ковша с вязкими породами такой наклон недостаточен, и приходится днище встряхивать. По этим причинам при перемещении по рыхлой поверхности нужно переключить скорость на вторую, а иногда и на первую передачу. Протяженность пути разгрузки составляет 5—25 м, а продолжительность ее в зависимости от вязкости пород составляет 0,3—0,6 мин. Данный способ укладки целесообразно применять во время первоначального образования отвала, когда нужно быстро нарастить его высоту или когда необходима послойная укладка породы с одновременным уплотнением, например при возведении плотин.
При разгрузке породы на откосе (см. рис. 29, в) скрепер движется под уклон 14—25°. Это позволяет производить разгрузку ковша без снижения скорости движения скрепера. Кроме того, увеличивается угол наклона ковша почти до 90°. Благодаря этому разгрузка ускоряется и занимает 0,15—0,3 мин. Данный способ укладки наиболее распространен.
Разгрузка вязких глинистых пород затруднена, поскольку во время заполнения в задней части ковша породы настолько плотно прижимаются к стенкам, что не вываливаются из ковша во время подъема днища. Вследствие этого снижается использование емкости ковша и увеличиваются простои машины на его очистку, и работа скрепера становится малопроизводительной.
Внешние очертания отвала зависят от способа вскрытия, предопределяющего место выезда скрепера на поверхность. При вскрытии сплошными выездами отвал в сечении представляет треугольник (см. рис. 26, а и б), у которого откос в сторону разреза имеет наибольший расчетный подъем i, а в заднем откосе выдерживают угол b, допускающий возможность спуска скрепера, т. е. не более 25°. Размеры этих отвалов рассчитывают так же, как и бульдозерные отвалы. Если вскрытие производят отдельными выездами, выезд продолжают на отвале, пока не будет достигнута необходимая высота, а затем отвал наращивают как вдоль, так и в сторону разреза (рис. 31), вследствие чего в сечении отвал приобретает очертания трапеции. Высота отвала h определяется по уравнениям (см. задачник):
где А, e е, т — угловые коэффициенты;
Д — длина скрепера с трактором, м.
Верхние знаки следует применять для случаев расположения отвала на подъеме, нижние — на уклоне. При горизонтальной поверхности I2 = 0 и е = 0.
Ширина основания отвала в этом случае определяется по уравнению
Системы вскрышных работ. Порядок ведения вскрышных выработок взаимосвязан с расположением забоя и отвала торфов и направлением их перемещения. Все это предопределяет расположение скреперного заезда и направление рабочего пути движения машин в заезде. По направлению рабочего пути в заезде системы подразделяют на одинарные (односторонние) и сдвоенные (челночные, двухсторонние). Расположение заезда влияет на его очертания (форму) и по этому признаку различают системы с кольцевым, петлевым и заездом восьмеркой.
При одинарных системах (рис. 32, а, б, в) за полный заезд (оборот, цикл) из забоя к месту разгрузки доставляют один ковш. В этом случае относительный пробег скрепера в пределах разреза на широких россыпях будет наименьшим при относительно постоянной протяженности пробега на поверхности. Однако на один доставленный ковш приходится производить наибольшее число поворотов скрепера (не менее четырех). Поэтому одинарную систему выгоднее применять на россыпях средней и большой ширины, т. е. более 60 м. Длина заезда во время отработки площади изменяется от наименьшей во время выемки вдоль борта у выезда и до наибольшей при выемке в средней части или у противоположного борта разреза. Одинарным системам свойственна простота работ при значительной неравномерности производительности машин. Эти системы применяют как при одностороннем, так и при двухстороннем вскрытии.
При сдвоенных системах (рис. 32, г, д, е) за замкнутый заезд скрепером доставляют два ковша. Для ее применения необходимо проходить выработки вскрытия и размещать отвалы на обоих бортах разреза. Скрепер спускают в разрез по одному борту, во время переезда поперек россыпи наполняют ковш, выезжают на поверхность уже по противоположному борту, на котором и разгружают ковш. После разгрузки скрепер вновь спускают в разрез, второй раз наполняют ковш, а разгружают в отвал на поверхности у борта, по которому его вначале спустили в разрез. При таком порядке вдвое сокращается число разворотов скрепера, приходящееся на один доставленный ковш. Протяженность заездов достаточно постоянная и изменяется в небольших пределах, однако пробег скрепера непосредственно в разрезе значительно возрастает. По этим причинам сдвоенные системы более выгодно применять на более узких россыпях шириной менее 60—100 м, особенно при вскрытии сплошными выездами.
где Lв = 0,5 (lм + lб) — средняя протяженность пути перемещения скрепера в пределах разреза вдоль падения россыпи, м;
lм, lб — соответственно путь скрепера по падению россыпи при самом коротком заезде и при самом длинном заезде, м;
р — расстояние перемещения от основания разреза до основания отвала, м;
Bс — средняя протяженность пути поперек россыпи, м;
dс — среднее расстояние перемещения поперек отвала, м;
n — коэффициент заезда; при одинарно-кольцевой системе n = 1, при сдвоенно-кольцевой n = 2.
Средняя протяженность пути перемещения скрепера в пределах разреза вдоль падения россыпи Lв (см. рис. 33, а) зависит от способа вскрытия и выемки пород. Уравнения для определения этого расстояния приведены в табл. 13.
Средняя протяженность пути поперек россыпи при одинарных системах определяется так же, как и при бульдозерных заездах. При сдвоенных системах Bс = В + 2е.
Производительность скрепера зависит от состояния пути, поэтому необходимо выравнивать его поверхность, отводить дождевые и подземные воды. Путь выравнивают бульдозером или скрепером.
На 6—7 работающих скреперов для выполнения этих вспомогательных работ прикрепляют один бульдозер, которым выравнивают выезды и съезды в разрез, проводят разрезные и осушающие канавы, насыпают через канавы переезды, предварительно прокладывая в них трубы диаметром 400—500 мм для пропуска воды, удаляют верхний растительный слой и разваловывают отвалы. Объем всех этих работ обычно 3—4% от объема всех вскрышных работ.
Источник
