Энергозатраты при разработке вскрышного забоя зависит от применяемого оборудования.
В технологии разработки вскрыши драглайнами с переэкскавацией в выработанном пространстве, выделяются следующие участки кинематики перемещения породы (рис.18). Участок перемещения при подъеме породы до уровня стояния драглайна и участок перемещения из забоя в промежуточный отвал (1), участок перемещения при подъеме породы в результате черпания из промежуточного отвала и участок переэкскавации породы в основной отвал (2)
Рис. 18 Кинематическая схема перемещения пород вскрыши при технологии разработки перевалкой и переэкскавацией в выработанном пространстве.
При разработке горизонтального или пологопадающего пластолбразного месторождения с перевозкой вскрыши на внешние отвалы кинематическая схема перемещения пород вскрыши колесным транспортом состоит из участков от забоя вдоль фронта работ, затем по торцевой части карьера и по наклонной внешней траншеи.
При разработке слабонаклонного пластового месторождения, когда угол падения залежи превышает уклоны, преодолеваемые транспортом, кинематическая схема перемещения горной массы имеет более сложный вид. Перемещение пород вскрыши осуществляется от забоя вдоль фронта работ, далее по торцевой части карьера. В отвальной зоне траектория перемещения может состоять из нескольких участков. В простом случае это прямолинейное перемещение по отвалу. Но возможны более сложные траектории подобные тем, которые имеют место во вскрышной зоне карьера.
В общем случае для описания траектории перемещения вскрышных пород необходимо знание всех параметров трассы и технологических параметров карьера. В рабочей зоне карьера перемещение вдоль фронта работ, далее по транспортным коммуникациям вскрышного или добычного горизонта. Для выезда на участок перемещения по капитальной трассе необходимо преодолеть участки по наклонным съездам и по вышележащим горизонтам карьера, наклонной траншее и далее по поверхности до отвалов. На отвале возможны различные траектории перемещения, которые зависят от технологии отвалообразования.
При разработке нагорных месторождений траектория перемещения горных пород весьма зависит от горно-геологических условий. Технология разработки так же строго подчинена природным условиям. При этом возможны участки перемещения с одного горизонта на нижележащий горизонт по наклонным транспортным бермам. Траектория перемещения вдоль фронта работ, как правило, криволинейна.
Энергетическая оценка технологии вскрышных работ производится на 1 м подвигания вскрышного забоя при мощности пласта полезного ископаемого h, мощности вскрыши H, углы откоса добычного и вскрышного уступов соответственно и , угол откоса отвала , ширина заходки В, плотность породы . Вскрышное оборудование устанавливается на минимальном расстоянии до верхней бровки уступа с учетом бермы обрушения. Расстояние между нижней бровкой добычного уступа и нижней бровкой откоса отвала z.
Бестранспортная система разработки (А).
Технологическая схема разработки с перевалкой вскрыши выработанное пространство механической лопатой с расположением на кровле пласта полезного ископаемого (А-1)
.
Перемещение породы осуществляется из забоя во внутренний отвал. При разработке забоя экскаватор экскавирует породу у подошвы вскрышного уступа и перемещает ковш на высоту hч (м) до полного его наполнения. Далее порода перемещается в отвал на расстояние L (м). При этом может происходить подъем породы относительно точки, где происходит полное наполнение ковша.
Энергозатраты суммируются из затрат на черпание породы в забое и затрат на перемещение породы в отвал. В соответствии с теоретической формулой энергозатраты на 1 м подвигания забоя составят
где Н – высота вскрышного уступа, м,
L – расстояние перемещения породы в отвал, м,
а – ускорение, м/с2.
,
где Δh = ho – (h + hч), м – высота подъема породы.
Технологическая схема разработки с перевалкой вскрыши выработанное пространство драглайном с расположением на кровле вскрышного уступа.
Энергозатраты совершается при подъеме породы по всей высоте вскрышного уступа h (м) и при перемещении породы из забоя в отвал на расстояние L (м). При перемещении возможен подъем породы относительно уровня стояния драглайна.
Энергозатраты суммируются из затрат на черпание породы в забое и энергозатрат на перемещение породы в отвал.
Угол определяется из соотношения , где Δh = ho – h, м.
Технологическая схема разработки с перевалкой вскрыши в выработанное пространство драглайном с расположением на промежуточном вскрышном горизонте.
Энергозатраты совершается при подъеме породы на нижней части вскрышного уступа hн (м) и при перемещении всей породы из забоя в отвал на расстояние L (м). При отработке верхней части вскрышного уступа порода перемещается вниз до уровня стояния драглайна. Объем породы, отрабатываемый при нижнем черпании, составляет часть от общего объема пород.
При перемещении возможен подъем породы относительно уровня стояния драглайна. Энергозатраты суммируются из затрат на черпание породы в забое и затрат на перемещение породы в отвал.
Технологическая схема разработки с перевалкой вскрыши в выработанное пространство механической лопатой с засыпкой части пласта полезного ископаемого и переэкскавацией вскрыши во внутреннем отвале драглайном (А-2).
В данной технологической схеме работа энергозатраты совершается при подъеме породы на высоту полного наполнения ковша экскаватора hч (м) и при перемещении породы из забоя в отвал на расстояние L1 (м), а так же при переэкскавации породы на перемещении L2 (м). При перемещении породы из забоя вскрышного уступа возможен подъем породы относительно уровня стояния драглайна.
Энергозатраты суммируются из затрат на черпание породы в забое и затрат на перемещение породы в отвал и на отвале.
где S – объем переэкскавации (на 1 м подвигания), м3.
Технологическая схема разработки с перевалкой вскрыши в ыработанное пространство драглайном с засыпкой части пласта полезного ископаемого и переэкскавацией вскрыши во внутреннем отвале.
Энергозатраты совершается при подъеме породы по всей высоте вскрышного уступа h (м) и при перемещении породы из забоя в отвал на расстояние L1 (м), а так же при переэкскавации породы на перемещении L2 (м). При перемещении породы из забоя вскрышного уступа возможен подъем породы относительно уровня стояния драглайна.
Энергозатраты суммируются из затрат на черпание породы в забое и затрат на перемещение породы в отвал и на отвале.
где S – объем переэкскавации (на 1 м подвигания), м3.
Технологическая схема разработки с перевалкой и переэкскавацией вскрыши одним драглайном расположенном на промежуточном отвале.
Энергозатраты совершается при подъеме породы по нижнему вскрышному подуступу на высоту hч (м), при перемещении породы из забоя в отвал на расстояние L1 (м) и L2 (м), а так же при переэкскавации породы из промежуточного отвала в основной на расстояние L3 (м). Энергозатраты при верхнем черпании не учитываются, так как при этом порода перемещается вниз. При перемещении породы из забоя вскрышного уступа возможен подъем породы относительно уровня стояния драглайна.
Энергозатраты суммируются из затрат на черпание породы на нижнем подуступе в забое, на перемещение из забоя в промежуточный и основной отвал, на перемещение породы в основной отвал из промежуточного отвала.