где L1 – расстояние перемещения породы объемом S1 из забоя в промежуточный отвал, м,
L2 – расстояние перемещение породы объемом S2 из забоя в основной отвал, м,
L3 – расстояние переэкскавации породы объемом S3 из промежуточного отвала в основной, м.
Транспорто-отвальная система разработки (Б)
Технологическая схема разработки, с перемещением вскрыши в выработанное пространство роторным экскаватором с консольным отвалообразователем (Б-3)..
В данной технологической схеме энергозатраты совершается при перемещении породы по транспортерным лентам роторного экскаватора на расстояние Lз и отвалообразователя на расстояние Lо (м).
Транспортная система разработки (Г)
Технологическая схема разработки с перевозкой вскрыши во внутренние отвалы (Г-5).
Технология разработки предусматривает отработку пород вскрыши многочерпаковыми экскаваторами с погрузкой в железнодорожный транспорт. Перемещение пород вскрыши осуществляется по фронту работ на расстояние Lф (м), по торцевой части карьера на расстояние Lт (м) и по отвалам на расстояние Lо (м).
Энергозатраты суммируется из затрат при подъеме пород с нижнего уступа на высоту hч (м) и затрат при перемещении пород в отвал на расстояния Lф, Lт, Lо.
Технологическая схема разработки с перевозкой вскрыши на внешние отвалы (Г – 6)
Энергозатраты в технологии разработки месторождения с перевозкой вскрыши на внешние отвалы в крепких породах состоят из затрат по процессам вскрышных технологических потоков: бурение взрывных скважин, взрывное дробления массива, экскавации, перемещения по транспортным коммуникациям и отвалообразования..
Энергозатраты при бурении (Дж/кг)
.
Энергозатраты при взрывном дроблении массива (Дж/кг)
Энергозатраты при механическом рыхлении массива (Дж/кг)
Энергозатраты при экскавации (Дж/кг)
Энергозатраты при транспортировании (Дж/кг)
.
Энергозатраты при бульдозерном отвалообразовании (Дж/кг)
Суммарные энергозатраты по добычному технологическому потоку
А = Аб + Ав.д. + Аэ + Ат +Ао.
В эти формулы входят следующие параметры:
- предел прочности горной породы при одноосном сжатии, Па,
В - ширина ковша выемочно-погрузочной машины, м;
- диаметр частиц продуктов разрушения при бурении, мм;
Е - модуль упругости, Па;
- плотность породы, т/м3; табл. 1,4;
h - высота уступа, м;
- глубина перебура, м,
- угол откоса уступа, градус;
с - расстояние первого ряда скважин от верхней бровки уступа, м;
а - расстояние между скважинами, м,
b - расстояние между рядами скважин, м,
- коэффициент динамичности;
- средний размер отдельностей в массиве, мм;
- коэффициент разрыхления горной массы в развале ;
hp - высота развала горной массы в забое, м;
kc - удельное сопротивление породы копанию, Н/м2 ;
- высота черпания экскаватора, м;
- коэффициент разрыхления горной массы в ковше;
- скорость перемещения горной массы к месту разгрузки, м/с;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
hразгр.- высота разгрузки горной породы от уровня стояния выемочно-погрузочной машины, м;
- средняя скорость перемещения горной массы в технологическом потоке, м/с;
- основное сопротивление движению транспорта, Н/кН;
L - расстояние перемещения горной массы в технологическом потоке, м;
H - высота подъема горной массы в процессе перемещения средствами транспорта в технологическом потоке (разность отметок пункта погрузки и пункта разгрузки горной массы), м.
f1 – динамический коэффициент трения породы о породу на отвале;
f2 = 0,4-0,6 - динамический коэффициент трения породы о металл;
i – уклон поверхности отвала в тысячных;
lo –расстояние перемещения породы на отвале, м.
Комбинированная система разработки (Д)
Технологическая схема комбинированной разработки с перевалкой вскрыши в выработанное пространство мехлопатой и перевозкой вскрыши во внутренние отвалы железнодорожным транспортом
Энергозатраты суммируется из затрат на разработку с применением многочерпаковых экскаваторов с перевозкой породы железнодорожным транспортом и затрат на перевалку механической лопатой.
Сравнительный анализ технологий вскрышных работ показал, что энергозатраты перевалки и перемещения вскрыши в выработанное пространство на много меньше перевозки вскрыши во внутренние и тем более во внешние отвалы (рис.19).
Рис.19 Расчётные схемы энергозатрат вскрышных работ на карьерах
При разработке горизонтальных пластовых месторождений наименьшие энергозатраты достигаются при использовании технологических схем с перевалкой вскрыши в выработанное пространство с засыпкой части пласта полезного ископаемого и переэкскавацией вскрыши во внутреннем отвале (схемы 1. 2).
В следующих технологических схемах энергозатраты увеличиваются в следующей последовательности:
с простой перевалкой вскрыши в выработанное пространство, с расположением вскрышного оборудования на нижней, верхней площадках или на промежуточных вскрышных горизонтах (схемы 3, 4, 5),
с перемещением пород вскрыши в отвал консольными отвалообразователями при разработке уступов роторными экскаваторами (схема 6), а также перевалкой и переэкскавацией одним драглайном, расположенным на промежуточном отвале при разработке горизонтальных месторождений (схема 7).
Технологические схемы с перевозкой пород вскрыши во внутренние или внешние отвалы средствами транспортирования по величине энергозатрат намного превосходят технологические схемы с простой или многократной перевалкой, поскольку энергозатраты прямо пропорциональны расстоянию перемещения пород от забоя до отвала.
Графически увеличение энергозатрат в зависимости от технологических параметров представлено на рис.20.
В технологических схемах разработки с перевалкой вскрыши в выработанное пространство, с расположением вскрышного оборудования на нижней площадке вскрышного уступа энергозатраты растут с увеличением высоты добычного и вскрышного уступа.
Аналогичная закономерность наблюдается:
в технологических схемах разработки с перевалкой вскрыши в выработанное пространство, с расположением вскрышного оборудования на промежуточном вскрышном горизонте с увеличением высоты нижнего подуступа,
Рис 20 Зависимости энергозатрат во вскрышных работах от параметров технологии.
в технологических схемах разработки с перевалкой вскрыши в выработанное пространство с засыпкой части пласта полезного ископаемого и переэкскавацией во внутреннем отвале (рис.17 г и д), а также в схемах с перевалкой и переэкскавацией вскрыши одним драглайном, расположенном на промежуточном отвале (рис, 17 е) с увеличением высоты вскрышного уступа.
2.5 Энергетическая оценка технологии добычных работ
Энергетическим показателем оценки технологии добычных работ, т.е. части системы разработки, являться совершаемая работа в технологических процессах по добыче полезного ископаемого.
Количественно эта работа, выражаемая в энергозатратах при разработке полезного ископаемого, зависит от его свойств, применяемого оборудования и параметров трассы перемещения.
Трасса пути полезного ископаемого включает перемещение вдоль фронта работ в рабочей зоне карьера, далее по транспортным коммуникациям наклонных вскрывающих выработок и по участку на поверхности от карьера до пункта приёма груза.
При разработке нагорных месторождений трасса перемещения полезного ископаемого зависит от горно-геологических и топографических условий. По рабочему горизонту трасса горизонтальная, далее в карьере по вскрывающим выработкам с уклоном или вертикальная.