Классификация систем разработки на карьерах

#В настоящее время имеется несколько классификаций.

Классификация проф. Е. Ф. Шешко. Основной признак этой классификации — способ перемещения пустых пород. ПО этому признаку все системы разделяются на три основные группы: бестранспортные, транспортные и комбинированные. Каждая группа, в свою очередь, подразделяется: - бестранспортные — на три системы по способу перемещения пустых пород во внутренние отвалы (с непосредственной перевалкой экскаваторами, с кратной перевалкой экскаваторами, с перевалкой отвалообразователями); -транспортные — на три системы по направлению перевозки пустых пород транспортными средствами (с перевозкой во внутренние отвалы, с перевозкой на внешние отвалы, с частичной перевозкой во внутренние и частично на внешние отвалы); - комбинированные — на две системы по преобладанию способа перевалки или перевозки пустых пород (с преобладанием перевалки во внутренние отвалы, с преобладанием перевозки во внутренние или на внешние отвалы).

Классификация акад. Н. В. Мельникова. Определяющий классификационный признак тот же, что и в предыдущей Классификации. По этому признаку все системы разделены на пять основных групп: бестранспортные; транспортно-отвальные (в нее входят системы с перемещением пустых пород во внутренние отвалы посредством консольных отвалообразователей и транспортно-отвальных мостов); специальные (в нее входят системы с перевалкой пустых пород кабель-кранами, башенными экскаваторами или с удалением пород средствами гидромеханизации или колесными скреперами); транспортные и комбинированные.

Классификация акад. В. В. Ржевского. Основана на нескольких классификационных признаках, к которым относятся: - изменение рабочей зоны в процессе отработки месторождения; - вид фронта работ; - направление выемки вскрыши и добычи полезного ископаемого в плане и в профиле; взаиморасположение рабочей зоны и отвалов. По этим признакам все системы разделены на две группы: Г (для горизонтальных или пологих залежей) и К (для крутых или наклонных), которые в свою очередь подразделяются каждая на четыре системы (продольные и поперечные однобортные или двубортные; веерные центральные или рассредоточенные; кольцевые центральные или периферийные). В определение системы включаются также данные об угле наклона слоя выемки, вертикальное перемещение фронта (углубочные и безуглубочные), а также, внешнее или внутреннее расположение отвалов.

Известны также классификация проф. А. И. Арсентьева, проф. М. Г. Новожилова и другие.

Для более детального рассмотрения основных систем разработки принимаем несколько упрощенную классификацию по способу перемещения вскрышных пород в отвалы (табл. 7.1).

Таблица 7.1

Классификация систем разработки по Е.Ф.Шешко

Класс	Группа	Характерные признаки
I. Бестранспортные	А. Простая	Экскаваторы выполняют все операции по разработке: выем­ку, перевалку пустой породы во внутренние отвалы
	Б. С кратной перевалкой
II. Транспортно-отвальные	A. С применением консольных отвалообразователей	Выемочно-погрузочные работы производятся многочерпаковыми экскаваторами; удаление пустых пород во внутренние отвалы — консольными от-валообразователями, или транспортно-отвальными мостами, или башенными экскаваторами
	Б. С применением транспортно-отвальных мостов
	B. С применением башенных экскаваторов
III. Специальные		Системы с перевалкой пустых пород кабель-кранами, башенными экскаваторами или с удалением пород средствами гидромеханизации или колесными скреперами
IV. Транспортные	A. С перевозкой породы во внутренние отвалы	Все погрузочные работы производятся экскаваторами, а транспортирование — локомотивами или средствами безрельсового транспорта во внешние. или во внутренние отвалы
	Б. С перевозкой породы на внешние отвалы
	B. С перевозкой породы на внешние и во внутренние отвалы
V. Комбинированные	А. С сочетанием I и III классов	Толщу вскрышных пород делят по вертикали на две зоны. Верхнюю разрабатывают экскаваторами с погрузкой породы в думпкары или автомашины, с транспортированием на внешние отвалы. Породы нижней зоны переваливают непосредственно в отвал вскрышными экскаваторами, транспортно-отвальными мостами или консольными отвалообразователями
	Б. С сочетанием II и III классов

 

 

Бестранспортные и транспортно-отвальные системы разработки на карьерах.

БЕСТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ (а. transportless mining system, direct overcasting system; н. transport-loses Abbauverfahren, transportloses System; ф. systeme d`exploitation sans transport; и. explotacion sin transporte) — способ ведения открытых горных работ, при котором вскрышные породы перемещаются во внутренний отвалэкскаваторами. Применяется, как правило, при разработке горизонтальных и пологих (до 12°) пластовых (мощностью обычно до 30 м) залежей полезных ископаемых Внедрение бестранспортной системы разработки в СССР началось в 1942-45 (Н. В. Мельников, А. С. Чернегов, М. М. Соколовский, А. М. Шарков и др.).

Выделяют две разновидности бестранспортной системы разработки: классическую (основную), при которой вскрышные и добычные работы технологически, технически и организационно обособлены, и "экскаватор-карьер", где они объединены. В классической бестранспортной системе разработки схемы вскрышных работ делятся на простые и усложнённые. Простые схемы — без перевалки вскрышных пород (без вторичного отвала) применяются на участках и месторождениях с мощностью пустых пород не более 15-30 м, усложнённые — с одной или несколько перевалками части или всего объёма первичного отвала (со вторичным отвалом) при мощности пустых породне более 30-40 м. При большей мощности по бестранспортной системе разработки отрабатывают только нижний (основной) уступ, а верхние (передовые) — с использованием транспортной, транспортно-отвальной или специальной систем разработки. В усложнённых схемах за счёт перевалки вскрышных пород во вторичный отвал по всему фронту работ освобождается полоса выработанного пространства, на которую из последующей вскрышной заходки отсыпается первичный отвал.

Различают усложнённые схемы вскрышных работ с обычным первичным отвалом и предотвалом. В первом случае вскрышные и отвальные работы технологически и технически обособлены, во втором вскрышные работы на нижнемуступе или подуступе и первичная перевалка пустых пород технологически и технически объединены.

ТРАНСПОРТНО-ОТВАЛЬНАЯ СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ (а. stripping system with соnveyor bridges; н. Abbau mit Abraumfцrderbrucken, Abraumforderbrucken technologie; ф. methode de deсоuverture avec pont roulant; и. sistema de fenefiсо соn transporte de rocas por transportadores) — порядок производства горных работ на карьерах, при котором весь или часть объёма вскрышной толщи перемещают ввыработанное пространство с помощью транспортно-отвальных мостов или консольных отвалообразователей. Впервые начала применяться с 20-30-х гг. 20 в. на карьерах Германии, в CCCP получила распространение с конца 40-х — начала 50-х гг.

Область применения транспортно-отвальной системы разработки ограничивается мягкими горными породами, горизонтальными или слабонаклонными месторождениями с мощностью пласта полезных ископаемых до 20-25 м, сроком службы карьера не менее 15-20 лет. Высота рабочего уступа зависит от параметров выемочно-погрузочного и отвалообразующего оборудования, мощности пласта и устойчивости внутренних отвалов. В зависимости от состава применяемого комплекса (см. Комплекс машин непрерывного действия) высота уступа достигает: при использовании отвалообразователей — 45 м; транспортно-отвальных мостов — 70 м. Транспортно-отвальная система разработки послебестранспортной системы разработки является самой экономичной, поэтому высоту уступа стремятся принять максимально возможной.

 

Транспортные системы разработки на карьерах.

#

Транспортные системы разработки получили наибольшее распро­странение на карьерах, так как их можно применять при са­мых разнообразных горно-геологических условиях залегания месторождений.

Различают технологические схемы транспортной системы разработки с при­менением железнодорожного, автомобиль­ного, конвейерного и комбинированного транспорта.

Системы разработки с железнодорожным транс­портом применении как при внешних, так и внутренних отвалах пустых пород. Расстояние транспортирования вскрыши достигает 10—15 км и более.

Производственная мощность карьеров может быть высокой, величина ее обычно ограничивается провозной способностью вскрывающих траншей. Мощность локо­мотивов, тип и грузоподъемность ваго­нов для транспортирования горной массы, ширину колеи, тип рельсов выбирают в зависимости от масштаба работ и размеров перевозок. Тип и мощность экскавато­ров, в свою очередь, зависят от масшта­бов работ и физико-механических свойств пород. Основные элементы системы разра­ботки: высоту уступа, ширину заходки, длину блока, длину фронта работ, углы откосов рабочих уступов и другие уста­ навливают с учетом горно-геологических и технических условий разработки место­рождений.

На рис. 187 показан вариант транс­портной системы с вывозкой породы на внешние отвалы при разработке одноков­шовыми экскаваторами горизонтального пласта, покрытого относи­тельно небольшой толщей пород. При наличии мягких пород здесь могут быть использованы многоковшовые экскаваторы.

Транспортные системы разработки с вывозкой по­роды на внешние отвалы широко применяют в усло­виях разработки пластов и залежей с наклонным и крутым падением (рис. 188). Карьеры при этом могут иметь глубину разработки 500 м и более.

Породные и добычные уступы разрабатывают по­следовательно в нисходя­щем порядке. На каждом новом горизонте (уступе)
проводят въездную и разрезную траншеи. Развитие фронта работ обычно параллельное. В одновремен­еной разработке находится
несколько уступов, что достигается вскрытие месторождения внутренними траншеями сложной формы.

При многоуступной разработке карьера обеспечивается независимость производства вскрышных и добычных работ и возможность создания значительных запасов вскры­того полезного ископае­момого.

Система разработки с внутренними отвалами заключается в том, что вскрышу перевозят в думп­карах на внутренние от­валы и размещают в выра­ботанном пространстве карьера. Применяют эту систему при разработке пласта полезного ископае­мого на полную его мощ­ность.

Если по каким-либо причинам вся порода не может быть размещена во внутренних отвалах, применяют систему разработки с перевозкой породы на внешние и внутренние отвалы.

Системы разработки с автомобильным транспортом (рис. 189) применяют при разработке залежей с ограниченными размерами в плане, а также крутопадающих штокообразных месторождений со значительной глубиной залегания, при разработке месторождений сложной конфигурации и необходи­мости селективной добычи и других случаях.

При этой системе породу в автомобили грузят механическими лопатами и реже драглайнами. Эффективность работы экскаваторов и транспорта в значительной степени зависит от принятой схемы

 

При работе механических лопат и драглайнов применяют нижнюю и верхнюю погрузку автомашин; наиболее производительной яв­ляется нижняя погрузка с расположением -автомобилей на одном уровне с экскаватором. Верхняя погрузка целесообразна при неболь­шой высоте уступов и хорошей площадке для подъезда машин, при­меняется она в основном при проходке траншей. По сравнению с си­стемами разработки с железнодорожным транспортом, при автотранс­порте появляется возможность концентрации выемочно-погрузочных работ за счет сокращения в два—три раза протяженности экскаватор­ного фронта работ. При этом производительность экскаваторов увели­чивается на 20—25% благодаря уменьшению простоев в ожидании автосамосвалов. Темп углубления горных работ при такой организа­ции выполнения выемочно-погрузочных операций увеличивается до 30 м/год. Кроме того, применение автотранспорта допускает вскрытие месторождения временными съездами, что обеспечивает его раз­работку с минимальным текущим коэффициентом вскрыши.

Системы разработок и с конвейерным транс­портом применяют в основном при разработке мягких пород вскрыши, обычно на угольных карьерах. В настоящее время ведутся работы по изысканию возможностей применения конвейерного транс­порта на карьерах со скальными породами.

Породу, разрабатываемую многоковшовыми, а иногда и одноковшо­выми экскаваторами, перегружают на ленточные конвейеры, которые транспортируют ее из карьера в отвалы. Здесь ее размещают консоль­ными отвалообразователями. Размеры вскрышных и отвальных заходок, высота уступа и другие элементы системы определяются пара­метрами забойных экскаваторов и отвалообразователей, требуемой интенсивностью разработки и физико-механическими свойствами пород.

Системы разработки с применением ком­бинированного транспорта возможны в различных вариантах и являются наиболее перспективными.

 

 

Комбинированные системы разработки на карьерах.

# Комбинированные системы разработки представляют собой сочета­ние бестранспортных, транспортных и транспортно-отвальных систем. Их применяют на месторождениях, на которых вся вскрыша не может быть отработана по одной, наиболее экономичной системе — бес­транспортной или транспортно-отвальной. При этом толщу вскрыш­ных пород разбивают на две зоны с таким расчетом, чтобы нижнюю зону можно было разрабатывать по бестранспортной или транспортно-отвальной системе, а верхнюю — по транспортной системе. Усред­ненные технико-экономические показатели при комбинированной системе получаются лучше, чем при одной транспортной:

С = С₀V₀ + C_цV_п \V₀ + V_п, руб/м³

 

где С — себестоимость вскрышных работ при комбинированной

системе разработки, руб/м³; С₀, С_п — себестоимость разработки вскрыши соответственно ниж­ней зоны (основной уступ) и верхней зоны (передовой уступ), руб/м³; V₀, V_n — объем вскрышных пород соответственно на основном и передовом уступе, м³. Верхняя зона вскрышных пород, разрабатываемая по транспорт­ной системе, может иметь два или несколько уступов.