Рис.42 Технология разработки горных пород комбайнами уступами малой высоты: а – фрезерным комбайном с погрузкой в автотранспорт, б – комбайном слоями на высоком уступе с погрузкой в штабель.
2.7 Технология отработки месторождений полезных ископаемых этапами под углами бортов этапа, равных углу погашения горных работ или близким к нему
Геологические условия месторождений со скальными породами в большинстве своем представляют собой наклонные и крутопадающие залежи рудных тел. Основные формы рудных тел — штокообразная или жильная и пластообразная.
В настоящее время для разработки месторождений применяются технологии, предусматривающие развитие горных работ под рабочими углами бортов карьера. Коэффициент вскрыши при этом по мере развития горных работ растет и, достигая предельной величины (при kт = kгр т.е. максимальном разносе бортов карьера) а следовательно энергозатрат, начинает уменьшаться при углублении в отстроенных бортах карьера под углами погашения. Особенно ощутим рост коэффициентов вскрыши в первый период эксплуатации карьера.
Стремление уменьшить текущий коэффициент вскрыши выражается сокращением ширины рабочей площадки, сдваиванием горизонтов для увеличения высоты уступа, применением панельной схемы отработки горизонтов с направлением развала внутри широкой заходки.
Однако все эти мероприятия, улучшая энергетические и экономические показатели, сохраняют в целом порядок разработки месторождений, а следовательно, в принципе и характер изменения коэффициента вскрыши.
Исследования показывают большую эффективность разработки месторождений этапами, которые позволяют снизить величину текущего коэффициента вскрыши в период отработки этапа (заштрихованная площадь рис. 44), а, следовательно, энергозатраты.
Глубина первого этапа определяется эффективностью работы одного вида транспорта (200-250 м), второго – комбинацией автомобильного в качестве сборочного транспорта и конвейерного магистрального по борту карьера, третьего – комбинацией автомобильного в качестве сборочного транспорта и конвейерного или грузоподъёмного магистрального в подземных вскрывающих выработках.
Время отработки каждого этапа в 15 – 20 лет соразмерно сроку модернизации оборудования и необходимостью перехода на новую технологию и вследствие этого реконструкцию карьера (Рис. 43).
Рис 43 Эффективность отработки крутопадающего месторождения этапами по глубине.
Оставленный объём вскрыши в первом этапе попадает в контуры второго этапа, но в тоже время часть вскрыши второго этапа переносится на период отработки третьего этапа. Учитывая время отработки этапа 15-20 лет вследствие совершенствования техники и технологии за это время переносимые объёмы вскрыши в следующие этапы, будут отработаны большой эффективностью.
Угол рабочего борта карьера в пределах этапа принимается из условия сохранения принятых элементов систем разработки. Угол откоса контура этапа могут быть равными углу погашения отработки месторождения (βmax) или, чтобы не останавливать работу по добыче полезного ископаемого в период перехода от одного этапа к другому, равному промежуточной величине между углом рабочего борта и погашения (Рис.44).
Рис.44 Углы откосов бортов карьера промежуточных этапов отработки: а – равными углу погашения в конце отработки месторождения, б – равными промежуточной величине между углом рабочего борта и погашения
В контуре каждого этапа вытянутого пластообразного месторождения направление фронта работ может совпадать с направлением простирания (Рис.45), для округлого в плане штокообразного крутопадающего месторождения - по периметру или по спирали (Рис.46 а, б).
Рис. 45. Разрез и план при технологии разработки этапами на вытянутом пластообразном месторождении
а
б.
Рис. 46. Разрез и план при технологии разработки этапами на крутопадающем штокообразном месторождении: а – с направление фронта работ по периметру, б - по спирали.
Этап может отрабатываться уступами любой высоты, начиная от нескольких десятков сантиметров, при отработке горных пород комбайнами, до любой технически возможной.
Ширина этапа на горизонте определяется высотой этапа и углом наклона залежи и бортов карьера (рис.45)
где П – производительность карьера по полезному ископаемому;
n – число добычных экскаваторов на каждом горизонте;
Q – эксплуатационная производительность добычного экскаватора;
β — угол наклона борта карьера, град.
Этапы отрабатываются последовательно. Причем при изменении плановой производственной мощности карьера возможно изменение параметров этапа в течение его отработки иди в момент перехода от одного этапа на другой.
Подготовка горных пород к выемке при комплексах из существующего оборудования производится сразу на всю ширину этапа.
Развал горной массы при взрыве направлен внутрь широкой заходки, т.е. по простиранию фронта работ (рис.47).
Рис.47 Технология отработки вытянутого по простиранию платообразного месторождения этапами
Откос уступа может быть любым. При вертикальном или крутом откосе для повышения устойчивости целесообразно производить контурное взрывание для оконтуривания взрывного блока в направлении расширения контура карьера.
Благодаря большой ширине этапа транспортные коммуникации при данной технологии можно располагать на безопасном расстоянии от откоса уступа.
Выемку разрыхленной горной массы от забоя можно проводить одним или несколькими экскаваторами, создавая мощный концентрированный поток горной массы с горизонтов. Концентрация горных работ на горизонте повышает эффективность разработки месторождений, вследствие сокращения числа рабочих технологических потоков на карьерах. Уменьшение количества потоков упрощает инженерное решение их размещений, упрощает организацию работ.
При переходе с одного этапа на другой объемы вскрышных работ увеличиваются, поэтому текущий коэффициент вскрыши при переходе с одного этапа на другой будет увеличиваться на постоянную величину. Соответственно этому график текущего коэффициента вскрыши при отработке этапа примет вид прямой, а для всего месторождения — ступенчатой.
Данная технология разработки дает возможность планировать ступенчатое изменение экономических показателей предприятия после добычи определенного количества полезного ископаемого.
Это дает возможность планировать и получать постоянную прибыль в течение отработки этапа. Разработка месторождений при данной технологии начинается с минимальных объемов вскрыши и, следовательно, с капитальными минимальными затратами. Разработка месторождения прекращается отработкой этапа, в котором текущий коэффициент вскрыши равен предельному по эффективности открытых горных работ.
Разработка месторождения этапами дает возможность перенести основную массу вскрышных работ на более поздние периоды отработки месторождения, что позволяет произвести эти работы новейшими типами оборудования, которые появятся в результате рассмотренных перспектив технического прогресса в механизации производственных процессов с более высокой производительностью и меньшими затратами.
При технологии разработки месторождений этапами эффективно применение грузопотоков с комбинированным транспортом, где в забойной части используется автомобильный транспорт.