Раздельная выемка мехлопатами

Раздельная выемка в массиве или развале взорванных пород может быть простой или сложной. Простая раздельная выемка применяется в простых забоях однородных или разнородных заходок. Сложная выемка производится в сложных забоях.

Способы простой раздельной выемки разделяются на следующие группы, связанные с созданием: однородных панелей (в общем случае) или непосредственно однородных заходок (при мягких породах); однородных заходок по развалу после взрывания разнородных блоков; простых забоев в разнородных заходках.

Однородные панели, взрываемые блоки и заходки при горизонтальном и пологом (α 5°)залегании пластов мощностью mп > 2 м получаются путем выделения подуступов по каждому пласту и породному прослою. Погрузка нижняя или верхняя, если позволяют параметры обычной мехлопаты. При маломощных горизонтальных и пологих пластах (mп = 0.5 – 2 м) часто выемку экскаватором в первой заходке ведут с промежуточным штабелированием горной массы (иногда двух- и трехкратном), которую отгружают при отработке второй-третьей заходки (рис. 19.4, а). В этих же условиях, а также при наклонном падении пластов в ряде случаев полезное ископаемое и вскрышные породы перемещают и складируют в штабели бульдозерами, а и штабелей погрузка производится мехлопатой(рис. 19.4, б).

Раздельная выемка пластов пологого падения при α > 5° чаще всего ведется двумя-тремя заходками по высоте уступа с опережающей отработкой верхних заходок и смещением их в плане (рис. 19.4, в).

При наклонном и крутом падении маломощных пластообразных залежей применяется несколько способов создания однородных заходок со стороны висячего бока залежей для уменьшения потерь и разубоживания полезного ископаемого.

Раздельная выемка путем создания однородных продольных сквозных заходок непосредственно в массиве или после взрывания однородных блоков отдельно по полезному ископаемому и породе возможна при отработке уступа со стороны висячего бока пласта и в направлении заходок по простиранию пласта (рис. 19.4, г).

Взрывные скважины (если производится взрывание) располагают по контакту залежи с вмещающими породами или только в последних. В первом случае при согласном направлении падения трещин и линии откоса уступа после выемки пустых пород происходит обрушение пласта, заоткошенного под углом его падения (45 - 90°), и длина экскаваторного блока должна быть резко сокращена. При опережающем взрывании только породных блоков повышается устойчивость висячего бока пласта.

Рисунок 19.4 Схемы простой раздельной выемки:

1`, 1``, 2`, 2`` - последовательность выемки; І, ІІ – порядок выемки заходок в плане на пологих платах

При отработке уступа со стороны лежачего бока пласта однородные заходки по породе и полезному ископаемому могут быть созданы путем проходки опережающей разрезной траншеи по вмещающим породам со стороны висячего бока пласта (рис. 19.4, д). Проходка такой траншеи осуществляется прямой мехлопатой или драглайном; может быть использована и обратная лопата.

Если фронт работ уступа не совпадает с простиранием пласта, в пределах добычного блока могут применяться диагональные однородные заходки (рис. 19.4, е) или фронт работ искривляется соответственно залеганию пластов. Диагональные заходки и опережающие траншеи возможны при широких площадках уступа.

Однородные заходки по развалу создаются после взрывания разнородных и сложноразнородных блоков, если выделить однородные панели, блоки и заходки по

целику затруднительно или невозможно; при этом желательно разделение полезного ископаемого в процессе взрывания (см. лекцию №11).

При взрывании разнородных блоков и выемке развала на всю высоту применяются узкие, нормальные или переменой ширины однородные заходки (рис. 19.4, ж). Минимальная ширина заходки при железнодорожном транспорте из условия безопасности разгрузки Ау. min = (0.6 – 0.8)Rч.у.

В ряде случаев подготовку горизонта ведут широкой разрезной траншеей с включением в ее контур маломощного пласта. После взрывания разнородного траншейного блока производится опережающая выемка породы и отработка полезного ископаемого отдельной продольной или короткими поперечными заходками (рис. 19.4, з).

При взрывании сложноразнороднвх блоков и размещения полезного ископаемого и породы в разных частях развала по высоте производится разделение развала на два-три подуступа, которые отрабатываются отдельными однородными заходками (рис. 19.4, и)

Выемка в простых забоях разнородных заходок возможна как из массива, так и из развала. При разработке наклонных и крутых маломощных пластов все способы этой группы сводятся к выемке простым забоем со стороны висячего бока пласта.

При расположении фронта работ уступа вкрест простирания пласта или свиты пластов и подвигании забоя со стороны висячего бока производится попеременная выемка полезного ископаемого и пород в процессе отработки нормальной продольной заходки.

При диагональном расположении фронта работ относительно простирания пласта и подвигании забоя со стороны висячего бока, выемку стремятся вести в широкой продольной заходке (рис. 19.4, к). Если при тех же условиях вскрышной забой подходит к пласту со стороны лежачего бока, для простой раздельной выемке необходимо создать дополнительный забой со стороны висячего бока пласта (рис. 19.4, л), для чего осуществляется холостой перегон экскаватора, нарезка «кармана» с висячего бока пласта, выемка угля, последующая выемка породы у лежачего бока и, после второго перегона экскаватора, отработка оставшейся части заходки.

Выборочная выемка отдельных участков разнородных заходок в массиве или развале чаще всего производится продольным (фронтальным) забоем или комбинацией торцевого и продольного забоев (рис. 19.4, м). Такой способ простой раздельной выемки типичен при разработке сложноструктурных рудных залежей.

Сложная раздельная выемка производится в сложных забоях. Здесь сортировка (обособленная выемка и погрузка) осуществляется только по ширине забоя (сложная сортировка), в то время как при простой раздельной выемке сортировку или вообще не ведут (однородная заходка), или ведут только по длине заходки (разнородная заходка).

Способы простой сортировки определяют порядок отработки забоя по ширине. При вмещающих мягких и плотных породах может производится опережающая траншейная отработка маломощного пласта в контуре забоя на величину максимального радиуса черпания экскаватора (рис. 19.5, а). После этого на такую же длину отрабатываются участки забоя по вмещающим породам, а затем цикл повторяется. Такая схема выемки тонких пластов целесообразна при нарезке уступа со стороны лежачего бока залежи, применении автотранспорта и отсутствии взрывных работ. При этом огранивающим фактором является минимальный угол падения пластов по условиям черпания и устойчивости вмещающих пород.

Простая сортировка возможна и в развале (рис. 19.5, б), если достигнуто минимальное нарушение структуры массива при крутом залегании пластообразных маломощных залежей или направленное расположение полезных компонентов в развале (при взрывании на сотрясание, с подпорной стенкой, различных методов взрыворазделения и т. д.).

Основные способы сложной сортировки: раздельное черпание, управляемое обрушение и комбинированные. Сложная сортировка выполняется в развале и реже в массиве.

Рисунок 19.5 Схемы простой сортировки:

1`, 1``, 2`, 2``- порядок выемки участков забоя

Раздельное черпание достигается регулированием толщины стружки и степени наполнения ковша и начинается обычно с верхней части забоя (рис. 19.6, а). Этот способ применяют при отработке невысоких забоев в сыпучих породах (Нз < Нч) с преимущественным разделением разнотипных компонентов по высоте забоя.

Рисунок 19.6 Схемы сложной сортировки

Управляемое обрушение производится подработкой нижней части забоя в порядке, зависящим от расположения полезного ископаемо в развале. Чаще всего в нижней части забоя в шахматном порядке создают лоткообразные выемки, в которых обрушают горную массу из верхней части забоя, отгружают ее и заем отрабатывают выступы между выемками (рис. 19.6, б) Этот способ в основном применяют в связных и связносыпучих породах при сравнительно однородной руде в верхней части забоя.

Комбинированные способы, применяемые в забоях со сложной перемежаемостью руды и породы, представляют собой сочетания раздельного черпания с управляемым обрушением или одного из этих способов со способами простой раздельной выемки или простой сортировки (выделением подуступов на отдельных участках заходки отрабатываемой узкими заходками, траншейной выемкой отдельных участков развала), а также с сортировкой по фракциям, выделением разнотипных и разносортных полезных ископаемых и пустой породы с временным обособлением складированием в виде конусообразных штабелей в призабойном пространстве.

Время ожидания транспортных средств используют для предварительной полготовки и сортировки гонной массы в забое.

Специальными методами при сложной сортировке являются:

- черпание стружками различной толщины – толстой(0.9 – 1.2 м и 1.2 – 1.5 м при Е = 4 – 8 м³), тонкой (0.15 – 0.4 м), переменной (0.15 – 0.8 м); черпание в верхней и средней частях забоя; черпание отдельными ковшами, попеременное черпание пород различной трудности экскавации:

- обрушение подработкой, обрушение через открытый ковш, в закрытый ковш, на заполненный ковш пятой ковша и др.

Потери и разубоживание полезного ископаемого при простой раздельной выемке происходят при зачистке, из-за несовпадения траектории черпания ковша экскаватора с контактами залежи и вмещающими породами, а также при разгрузке.

Средняя толщина защищаемого слоя составляет (0.15 – 0.2 м). Несовпадение траектории черпания с контактами залежи (рис. 19.7) обуславливает потери или разубоживание полезного ископаемого, величина которых зависит от мощности и угла падения залежи, типа экскаватора и конструкции его рабочего оборудования, высоты уступа. Потери снижаются с увеличением угла падения пласта, но это снижение ограничено величиной угла откоса по условиям его временной устойчивости.

Рисунок 19.7 Схема к определению потерь и разубоживания полезного ископаемого: 1 – пустая порода; 2 – потерянное полезное ископаемое; 3 – полезное ископаемое, подлежащее выемке.

Кондиционное качество добытого полезного ископаемого при сложной раздельной выемке достигается: правильным выбором способа, приемов сортировки и порядка отработки забоя, тщательной подготовкой забоя к взрыву, взрыворазделением компонентов, установкой экскаватора возможно ближе к забою.

Потери и разубоживание полезного ископаемого уменьшаются при использовании мехлопат с небольшой емкостью ковша (до 4 – 5 м³), применении поворотных ковшей, уменьшении высоты уступа и выделении подуступов. При автомобильном транспорте достаточно просто создаются однородные заходки и существенно расширяется область применения способов простой раздельной выемки. При сложной раздельной выемке применение автомобильного транспорта облегчает и улучшает сортировку горной массы, позволяя наиболее выгодно установить экскаватор в забое, исключить или ограничить промежуточное штабелирование.

В целом раздельная выемка сложноструктурных залежей повышает качество добываемого полезного ископаемого и снижает его потери, но усложняет организацию подготовки и выемки, снижает производительность экскаватора, повышает себестоимость добычи. При выемке полезного ископаемого с внутризабойной сортировкой различают производительность экскаватора по отгрузке и сортировке. И та и другая зависит от степени перемешивания в развале отдельно извлекаемых компонентов.