Сучасна технологія відкритої розробки селективного видобування вапняку


+38(093) 982-93-65
proect.karier@gmail.com

ПРОЕКТУВАННЯ КАР’ЄРІВ

І МАРКШЕЙДЕРСЬКІ РОБОТИ

Сучасна технологія відкритої розробки селективного видобування вапняку без буро-вибухових робіт.

 

 

Селективна розробка родовищ вапняку, яка здійснюється за допомогою кар’єрних комбайнів Wirtgen, забезпечує високу щоденну продуктивність без буро-вибухових робіт.

Високопродуктивні кар’єрні комбайни Wirtgen забезпечують зниження виробничих витрат, подрібнюють матеріал до фракції заданого розміру і оптимально вписуються і існуючу інфраструктуру кар’єру.

Однією з основних переваг технології відкритої розробки з допомогою кар’єрних комбайнів порівняно з застосуванням буро вибухових робіт є можливість навантаження вапняку на вантажний транспорт безпосередньо по високопродуктивному навантажувальному конвеєру. На практиці використовують і інші варіанти відвантаження. Наприклад, якщо потрібен матеріал для тимчасового зміцнення укосів, кар’єрні комбайни зсипають зрізаний вапняк в сторону у відвал. Перевагою такого способу є також те, що процес різання здійснюють цілковито незалежно від навантаження на вантажний транспорт.

Відвантаження матеріалу може здійснюватися також в вигляді породних валиків з вапняку, що викладаються позаду кар’єрного комбайна без застосування окремого навантажувального конвеєра.

Застосування сучасних кар’єрних комбайнів в технології високотехнологічних методів видобутку, дає змогу видобувати вапняк без буро-вибухових робіт дбайливим до навколишнього середовища способом.

Використання кар’єрних комбайнів при  видобутку вапняку забезпечує значне зниження впливу на навколишнє середовище в місцях видобутку і при цьому підвищує безпеку робіт на кар’єрі та якість виїмки корисної копалини з надр.

Кар’єрні комбайни залишають після себе точні, стабільні укоси і рівні, добре придатні для проїзду площі.

Комбайни Wirtgen 2100 SM і Wirtgen 2200 SM відрізняються високою мобільністю і можливістю роботи в обмежених умовах.

Основною технологічною особливістю цього сучасного способу для відкритої розробки обладнання, є те, що забоєм  служить не уступ (при традиційній технології), а поверхня горизонтальної або слабо похилої площадки, де здійснюється тонкошарова виїмка.

мал.1 Схема розвитку гірничих робіт при 
відпрацюванні горизонту і одночасною побудовую
з'їзду при застосуванні комбайна Wirtgen

Виходячи з технічних і технологічних особливостей кар’єрних комбайнів можна виділити наступні принципові технологічні схеми відпрацювання шару (забою):

1. поточні схеми з неперервним фрезеруванням;

2. циклічні схеми:

   - човникова з зворотнім холостим ходом;

   - з розворотом в кінці робочого ходу і фрезеруванням в зворотному напрямку.

Параметром, який визначає необхідність переходу з поточних схем на циклічні, є мінімальний радіус, при якому виконується фрезерування. Наприклад, вказаний радіус складає приблизно 6-8 значень ширини робочого органу або 13-17 м при застосуванні комбайну Wirtgen 2200 SM.

мал.2 Фрагмент побудови з'їзду шириною умовно в 3
проходи комбайну.

Таким чином, при наявності площадок шириною до 50 м або зменшенні ширини робочої площадки до вказаних значень необхідно застосовувати циклічні схеми роботи, при цьому область застосування кожної з них визначається довжиною фронту гірничих робіт.

При транспортній схемі розробки з транспортуванням розкривних порід автотранспортом у зовнішні або внутрішні відвали з веденням гірничих робіт крупними блоками (ділянками) або невеликими кар’єрами, застосовується схема роботи кар’єрного комбайна по формі близької до концентричного еліпсу з розвитком гірничих робіт від флангів до центру.

На мал.1. показана схема розвитку гірничих робіт при відпрацюванні горизонту з відміткою – 8 м з одночасною проходкою автотранспортного з’їзду.

Масив відпрацьовується тонкими шарами, товщина або потужність яких залежить від можливої ​​глибини фрезерування, яка визначається властивостями міцності гірських порід і типорозміром комбайна. Після закінчення відпрацювання шару обраної потужності по всій площі блоку, ділянки або всього кар'єру, починається розробка наступного шару, розташованого нижче. Початок зазначених робіт в точці «0», з поступовим переміщенням цієї точки вниз по утвореному з'їзду. Таким чином, створення з'їзду на наступні горизонти передбачено здійснювати в ході розробки. На рис. 2 наводиться фрагмент відбудови з'їзду при роботі комбайна шарами по 0.25 м. З'їзд створюється шляхом поступового опускання робочого органу на забій в даному випадку на відстані 2.5 м. Після цього в межах всього кар'єрного поля або блоку повністю відпрацьовується розкритий шар. Берми і укоси уступів формуються автоматично в процесі роботи комбайна при відпрацюванні кожного наступного шару. Шар (горизонт) відпрацьовується (див. Рис. 1) концентричними проходами (з 3 до 9) по потокової технології з переходом на циклічні схеми роботи (з 10 по 18).

У загальному вигляді відпрацювання шару при циклічних схемах роботи повинна проводитися з попередньо пройдених врубових виробок, мінімальна ширина яких визначається габаритами і робочими параметрами комбайна. Наприклад, при човниковій схемі ця величина вимірюється відстанню від передньої кромки робочого органу до кінця задньої гусениці плюс 1.5-2 м.

мал.3 Технологічна схема відпрацювання шару з безперервним
переміщенням комбайна. 

Для комбайнів моделі 2100 SM і 2200 SM ширина врубової виробки повинна бути збільшена на довжину автосамоскиду і може становити близько 15 метрів.

Схема, що характеризується безперервним рухом по рухомій петлі з витками постійного розміру і відстанню між двома суміжними проходами рівних двом радіусам повороту, наведена на мал.3.

У загальному вигляді перші кілька проходів (на малюнку показано три проходи I-III) здійснюються по периметру блоку по поточній схемі і процес фрезерування по якій починає перериватися тільки тоді, коли радіуси повороту при одночасному фрезеруванні зменшуються до мінімально можливих значень (6-8 розмірів ширини барабана). Мінімальна ширина врубової виробки повинна дорівнювати одному радіусу повороту і половині бази комбайна.

мал.4 Послідовність проходів комбайну при відпрацюванні
шару в блоці з довжиною фронту робіт до 150м.

Потім по коротким сторонам блоку виконуються по три проходи (IV-VI та VII-IX) з кожного боку - по човниковій схемі. Параметром, що визначає мінімальну ширину блоку в даному випадку, є відстань кратна радіусу повороту комбайна. Виходячи з цього на решті після виконання врубової виробки, яка дорівнює трьом смугам (I-III), ширині блоку повинно розміщуватись 12 проходів, які відпрацьовуються комбайном за шість циклів. При цьому один робочий цикл при відпрацюванні шару включає:

- заїзд комбайну з врубової виробки в центр блоку на смугу 1;

- фрезерування смуги;

- поворот в протилежній врубовій виробці;

- заїзд на смугу 2 і її фрезерування в зворотньому напрямку;

- розворот в початковій врубовій виробці і заїзд на смугу 3, після чого цикли і послідовність відпрацювання повторюються. 

При короткому фронті робіт (100-150 м) краще човникова схема роботи (мал. 4), так як час на поворот комбайну в кінці робочого ходу більше, ніж час зворотного ходу. В цьому випадку врубові виробки в торцях блоку споруджуються в процесі поточного відпрацювання (мінімально 3 проходи), потім, виходячи з переднього розташування розвантажувального конвеєра, рекомендується наступна організація робіт.

мал.5 Схема роботи комбайну при відпрацюванні блоку
з довжиною фронту робіт більше 100м.

Вихідна позиція комбайна приймається в одному з торців гірничої ділянки (блоку). У протилежному торці ширина врубової виробки збільшується приблизно на ширину, рівну довжині комбайна і автосамоскида. На малюнку показано 14 проходів, здійснюваних за човниковою схемою. Решта проходів (з 15 по 24) здійснюються також за човниковою схемою роботи.

Робочий цикл при відпрацюванні шару включає:

- заїзд комбайна з врубової виробки на смугу 15;

- фрезерування цієї смуги до в'їзду в протилежну врубову виробку;

- повернення назад на транспортній швидкості (40-50 м/хв) у вихідне положення, після чого цикли повторюються.

При більшому фронті гірничих робіт доцільна схема з розворотом і фрезеруванням в зворотному напрямку (мал. 5). У цьому випадку ширина врубових виробок повинна забезпечувати безупинний розворот комбайна при мінімальному радіусі повороту. Для цих цілей перші три проходи (мінімально) здійснюються за потоковою схемою. Потім приступають до проходки врубових виробок, для чого перпендикулярно довгій осі блоку виконуються проходи з IV по IX і з X по XV за човниковою схемою, після чого послідовно з 1 по 12 прохід здійснюються за схемою з розворотом і розвитком фронту гірничих робіт від флангу до флангу. При цьому робочий цикл при відпрацюванні шару включає:

- заїзд комбайна з врубової виробки на смугу;

- фрезерування смуги;

- поворот в протилежній врубовій виробці (мал. 5а);

- заїзд на наступну смугу (рис. 5b) і її фрезерування в зворотному напрямку, після чого цикли повторюються.

мал.6 Робота комбайна в умовах відпрацювання родовища блоками.

Слід зазначити, що на наведених схемах дані можливі варіанти організації робіт при застосуванні комбайнів Surface Miner, які доцільно використовувати при розробці конкретних технологічних схем.

При транспортних системах розробки при відпрацюванні горизонтальних і слабо похилих (до 5-7°) покладів можлива організація одного або декількох підуступів висотою, рівній потужності шару корисної копалини або прошарок порожніх порід, які послідовно відпрацьовуються. Залежно від конкретних умов відпрацювання може відбуватися відповідно до схем і організацією гірничих робіт, наведеними на мал. 1, 3-5.

В умовах безтранспортної системи розробки ширина розкривної і відповідно видобувної заходки визначається лінійними параметрами розкривного екскаватора-драглайна і потужністю порід і становить, як правило, 30-50 м. Крім цього, продуктивність розкривних машин і інтенсивність відпрацювання видобувного забою повинні відповідати один одному. Виходячи з цих умов, вважаємо за доцільне розподіл видобувної заходки по фронту на блоки довжиною близько 150 метрів і, відповідно, застосування човникової схеми роботи комбайна. Зазначений параметр повинен уточнюватися в кожному конкретному випадку залежно від гірничотехнічних умов розробки. На мал. 6 наводиться схема роботи комбайна з автосамоскидом при розробці блоку довжиною близько 150 м. При зазначеної організації робіт не потрібно створення врубових виробок.

Робота комбайна на похилих забоях-майданчиках по падінню пластів дозволяє розробляти кожен технологічний шар (корисна копалина або прошарок) окремо, практично без втрат і збіднення. З огляду на, що комбайни Wirtgen Surface Miner здатні без зниження продуктивності працювати на поздовжніх ухилах до 20°, застосування типу автосамоскиду або інших механізмів в комплексі з комбайнами буде визначаться можливостями цього транспорту долати ті чи інші підйоми. Так обмеженням застосування звичайних автосамоскидів є підйоми до 10% (5-6°), повнопривідних - до 40% (близько 20°), колісних навантажувачів - до 20% (11-12° С).

При відпрацюванні горизонтальних і слабо похилих (до 5-6°) покладів можлива організація одного або декількох підуступів висотою, рівній потужності шару корисної копалини або прошарків порід іншої якості, які послідовно відпрацьовуються. У цих умовах спільно з комбайнами застосовуються звичайні автосамоскиди.

Як зазначалося вище, основною технологічною особливістю цього принципово нового для відкритої розробки обладнання, є те, що забоєм служить не уступ (при традиційній технології), а поверхня горизонтальної або слабо-похилої площадки, де здійснюється тонкошарова виїмка.

мал.7 Схема роботи комбайну при встановленні борту
кар'єру в кінцеве положення
1 - бортова плита; h - потужність фрезерного шару; l - ширина
сходинки; а- формуємий кут укосу уступу.

У цьому випадку на кордоні робочої зони (межа робочого блоку при блоковому відпрацюванні або у кінцевого контуру розрізу) утворюється укіс, який має вигляд сходів (мал. 7), розміри яких визначаються конструкцією і параметрами комбайна.

Так, для комбайнів типу 2200 SM, висота сходинки (h), що дорівнює потужності фрезерованого шару, що в більшій мірі визначається конкретними фізико-механічними властивостями порід, що розробляються, може становити 30-35 см, а ширина сходинки (l), що визначається товщиною бічної плити , 12-15 см. Таким чином, кут укосу уступу, що утворюється при пошаровій розробці, може становити 65-70 °.

Одночасно необхідно стежити за тим, щоб вертикальний укіс і майданчик попередньої сходинки були повністю вільні від просипу, що забезпечує вільне просування бічній плити впритул до цього укосу і сприяє зниженню ширини сходинки. Це дозволить також (при необхідності) збільшити кут утвореного укосу уступу.

Коли гірничотехнічні умови розроблюваних родовищ дозволяють погашати уступи при більш крутих кутах нахилу, зазначені вище роботи можуть виконуватися при знятій бічній плиті.

мал.8 Можлива організація роботи комбайну на межі
робочої зони.

На мал. 8 наводиться можлива організація гірничих робіт при роботі комбайна в прибортовій зоні. Відпрацювання ведеться шарами 20 см. Після відпрацювання трьох-чотирьох шарів, на краю укосу уступу утворюється цілик, руйнування якого виробляється іншими засобами. Гірнича маса, або забирається комбайном при відпрацюванні наступної групи шарів після попереднього планування бульдозером, або скидається вниз до підніжжя уступу для подальшого відвантаження екскаватором або колісним навантажувачем.

В умовах, коли вибухові роботи заборонені або обмежені, при приведенні уступів в кінцеве положення для відпрацювання утворених ціликів можливе застосування гідромолотів.