Технологические особенности нагорных карьеров

Технологические особенности нагорных карьеров

Содержание:

1. 
   Введение.
   
2. 
   Горно-геологические условия, основные грузопотоки, системы разработки, технологические комплексы и схемы.
   
3. 
   Транспортные схемы, способы и схемы вскрытия.
   
4. 
   Особенности технологических схем с гравитационным, колесным и комбинированным видами транспорта.
   
5. 
   Заключение.
   
6. 
   Список литературы.
   

Введение
Добыча полезных ископаемых подземным способом характеризуется значительной трудоемкостью работ. Внедрение комплексной механизации на подземных рудниках и шахтах повышает производительность труда, требует высокого профессионального уровня рабочих.

Работу машин необходимо рассматривать в тесной связи с технологией производства. При выборе технологической схемы и средств механизации учитываются горно-геологические и производственно-технические условия.
Одним из определяющих условий выбора бурового оборудования является крепость пород. При выборе погрузочно-доставочных комплексов учитывают протяженность выработок, связь с очистными забоями, способы выдачи породы на поверхность.
Проходческий комплекс должен иметь высокую надежность в работе, соответствовать размерам выработок, быть безопасным при работе, развивать необходимую производительность и соответствовать параметрам других машин и комплексов.

Горно-геологические условия, основные грузопотоки, системы разработки, технологические комплексы и схемы.

Принципы: 1) в комплекс оборудования должны входить только машины, паспортные характеристики которых соответствуют горно-технологическим характеристикам пород при выполнении каждого процесса; 2) комплекс оборудования должен соответствовать климатическим и горно-геологическим условиям разработки; 3) комплекс оборудования должен соответствовать принятым системам разработки и вскрытия, размерам и форме карьера, его мощности, сроку строительства и эксплуатации; 4) чем меньшее число действующих машин и механизмов входит в комплекс, тем надежнее, производительнее и экономичнее его работа; 5) отдельные машины и механизмы комплекса по своим параметрам должны соответствовать друг другу (быть типовыми серийными, чтобы была возможность замены); 6) комплексы по возможности следует обеспечивать машинами и механизмами непрерывного действия; 7) следует по возможности отдавать предпочтение одной мощной машине взамен нескольких машин меньшей мощности; 8) при комплексной механизации тяжелый ручной труд должен быть вытеснен не только из основных, но и вспомогательных процессов. При наличии выемочно-погрузочного оборудования непрерывного действия комплексы оборудования называются выемочными, а при выемочно-погрузочном оборудовании цикличного действия – экскаваторными.

Классификация комплексов оборудования: 1) ВО (выемочно-отвальные) включают роторные и цепные экскаваторы, консольные отвалообразователи или транспортно-отвальные мосты; 2) ЭО (экскаваторно-отвальные) вскрышные мехлопаты или драглайны, используемые для перевалки вскрышных пород в выработанное пространство. СО (скреперного оборудования); 3) ВТО (выемочно-транспортно-отвальные) многоковшовые экскаваторы, ж/д или конвеер или гидротранспорт, консольные отвалобразователи; 4) ЭТО (экскаваторно-транспортно-отвальный); 5) ВТР и ЭТР (выемочно(экскаваторно)-транспортно-разгрузочные).
Комплексы оборудования разделяются на звенья: 1) ЗПВ - звено подготовки пород к выемке; 2) ЗВП - звено выемки и погрузки; 3) ЗТ - звено транспорта: ЗНТ - непрерывного, ЗЦТ - звено циклического; 4) ЗОС - звено отвалообразования и складирования; 5) ЗПС - звено промежуточного складирования и перегрузки; 6) ЗПП - звено первичной переработки. В зависимости от системы разработки и мощности грузопотока выбирается комплекс оборудования.
Связь параметров систем разработки и комплексов оборудования характеризуется тремя основными технологиче­скими схемами. При схеме, показанной на рис.а, заходка уступа явля­ется составным элементом рабочей площадки вышележащего уступа. Текущие вскрытые запасы уступа, помимо его высоты, определяются шириной заходки и опережением забоя вышеле­жащего уступа. Такая схема в основном применяется при ис­пользовании комплексов оборудования ЭО и ВО и определяет жесткую взаимозависимость вскрышных и добычных комплек­сов. Жесткая зависимость между подвиганием забоев и фронта работ смежных уступов сказывается при сезонном ведении вскрышных работ, когда в теплое время года необходимо, чтобы скорость подвигания вскрышных забоев и фронта работ была больше, чем скорость подвигания добычных забоев и фронта. При схеме, показанной на рис.б, заходка уступа не вхо­дит в состав площадки вышележащего уступа, ширина которой определяется из условия размещения горного и транспортного оборудования и вспомогательных коммуникаций. Текущие вскрытые запасы определяются шириной заходки и длиной фронта его работ. Такая схема обусловливает менее жесткую зависимость работы оборудования на смежных уступах по срав­нению со схемой на рис. а и поэтому часто используется при эксплуатации комплексов ВО и ЭО. При схеме, показанной на рис.в, текущие вскрытые за­пасы горной массы уступа включают дополнительно по сравне­нию со схемой на рис.б объем резервной полосы, оставляе­мой в результате расширения рабочей площадки вышележа­щего уступа. На вскрышных уступах ширина резервной полосы обычно равна принятой ширине заходки, а на добычных она может быть и больше. Схема на рис.в позволяет обеспечить независимость работы оборудования на отдельных уступах и повысить его производительность.

Вскрытие и подготовка рабочих горизонтов. Вскрывающие и подготовительные выработки, их классификация, способы вскрытия рабочих горизонтов. Конструкции и параметры внешних и внутренних наклонных и крутых капитальных траншей и полутраншей, скользящих съездов.

Вскрытие месторождения — проведение горных выработок (траншей, шахтных стволов, буровых скважин и др.), открывающих доступ с поверхности к залежам полезных ископаемых в недрах. В зависимости от принимаемого способа разработки различают открытое, подземное и комбинированное вскрытие месторождения.
Открытое вскрытие месторождения осуществляется с помощью капитальных траншей и полутраншей (наклонных и крутых) и разрезных траншей (горизонтальных), реже подземными горными выработками (рудоспусками, штольнями, стволами и наклонными тоннелями). В отдельных случаях производят бестраншейное вскрытие месторождения (с помощью башенных экскаваторов и кабельных кранов, а также землесосных снарядов). Траншеи используются для вскрытия месторождений в равнинной местности, полутраншеи — в холмистой.

В зависимости от расположения вскрывающей выработки относительно контура карьерного поля, числа обслуживаемых горизонтов, назначения и стационарности вскрытие производят капитальными траншеями (полутраншеями) внешнего или внутреннего заложения, отдельными, групповыми или общими, одинарными или парными, стационарными или скользящими. Продольный уклон траншеи устанавливается в зависимости от вида карьерного транспорта. При железнодорожном транспорте с тепловозной и электровозной тягой уклон принимается равным соответственно 20—30 и 30— 40 %о (промиле 1/1000), при автомобильном транспорте — 60— 100%о, при конвейерном транспорте — до 17—19°, при скиповом подъеме — от 19 до 90°.
Вскрытие месторождения внешними траншеями (рис. 1, а) и полутраншеями, располагаемыми за контуром карьерного поля, ограничивается двумя-тремя горизонтами, т.к. объём горно-строительных работ по их проведению добавляется к объёму горных работ, выполняемых внутри карьерного поля. Работы по проведению внутренних траншей (рис. 1, б), которые располагаются внутри карьерного поля, составляют часть общего объёма горных работ; затраты на горно-строительные работы сокращаются. Однако их использование усложняет трассу, ведёт к некоторому увеличению расходов на транспортирование горной массы в процессе эксплуатации карьера.
Вскрытие месторождения отдельными траншеями, когда каждый уступ вскрывается независимой траншеей, применяется при большой производственной мощности карьера, как правило, на горизонтальных и пологих залежах полезных ископаемых. Такое вскрытие упрощает транспортные подступы, рассредоточивает грузопотоки и способствует уменьшению расходов на транспортирование горной породы. Недостаток этого способа вскрытия месторождения — значительный объём горнокапитальных работ.

При вскрытии месторождения общими траншеями а) или полутраншеями грузотранспортная связь всех забоев с пунктами приёма горной массы на поверхности осуществляется через одну траншею. Основное достоинство этого вида вскрытия месторождения — относительно небольшой объём работы по проведению вскрывающей выработки (по сравнению с вскрытием месторождения отдельными траншеями), особенно при большой глубине вскрываемой зоны и значительном числе вскрываемых горизонтов; недостаток — усложнение схемы транспортных коммуникаций и связанное с этим увеличение эксплуатационных расходов на транспорт.

Вскрытие месторождения групповыми траншеями производится при необходимости разделения грузопотоков. В этом случае каждая траншея обслуживает группу горизонтов. Вскрытие месторождения этим способом наиболее эффективно при наличии различных по природным свойствам зон карьерного поля; по достоинствам и недостаткам занимает промежуточное место между вскрытием месторождения отдельными и общими траншеями.

При вскрытии месторождения парными траншеями (рис. 2) для создания поточного движения транспорта один, группа или все уступы вскрывают двумя (в отличие от вскрытия месторождения одинарными траншеями, в которых движение транспорта осуществляется в обоих направлениях) траншеями внешнего или внутреннего заложения. При этом порожний и гружёный транспорт разделяются по направлениям, производится его поточная подача под погрузку.



К стационарным относят траншеи, располагаемые за контуром или на нерабочем борту карьера. Скользящие траншеи, часто применяемые при вскрытии месторождения крутых залежей, располагаются в рабочей зоне карьера и по мере развития горных работ перемещаются в сторону предельного контура карьера. Здесь они, при отработке соответствующего горизонта, переходят в продолжение стационарной траншеи. Вскрытие горизонтов скользящими траншеями наиболее распространено при автомобильном транспорте; осуществляется с минимальными затратами времени.

Схема вскрытия карьера тупиковыми сьездами

Транспортные схемы, способы и схемы вскрытия.

На карьерах для перемещения горной массы и хозяйственно-технических грузов используются различные виды карьерного транспорта, из которых основными являются железнодорожный, автомобильный и конвейерный. Выбор рационального вида карьерного транспорта для конкретных условий определяется физико-техническими и химическими свойствами разрабатываемых пород, условиями залегания полезного ископаемого, климатом, грузооборотом и расстоянием транспортирования, типом и параметрами погрузочного оборудования, сроком существования карьера и др.

Для специфических условий работы транспорта на карьерах наиболее характерными показателями его технических возможностей является экономически целесообразный максимальный преодолеваемый подъем и минимальный радиус кривых. Эти показатели внекоторой степени определяют объемы горно-капитальных работ и возможность положения транспортных коммуникаций в пределах границ карьерного поля. Рациональная область применения различных видов карьерного транспорта зависит от их технических и технологических параметров и условий залегания месторождений.
Железнодорожный транспорт целесообразно применять на карьерах с большим годовым грузооборотом (25 млн. т и более) при значительной длине транспортирования (4 км и более). К основным достоинствам железнодорожного транспорта следует отнести небольшой расход энергии, возможность обеспечения практически любой величины грузооборота при любом расстоянии перевозок, возможность применения автоматизированной системы управления (АСУ), надежность работы в различных климатических и горно-геологических условиях и относительно небольшие затраты на 1 т . км перевозок (в 4-6 раз меньше по сравнению с автомобильным и конвейерным).
По сравнению с другими видами карьерного транспорта железнодорожный требует наибольших радиусов кривых (100-120 м), значи-тельной протяженности фронта работ (500-600 м) и допускает минимальные подъемы пути (40-60 0/00)' Эти условия обеспечиваются при больших размерах карьера в плане. При железнодорожном транспорте относительно велики объемы горно-капитальных работ, капитальные затраты, затраты на содержание транспортных коммуникаций и их эксплуатацию и наиболее сложная организация движения.
Автомобильный транспорт применяется главным образом на карьерах с небольшим годовым грузооборотом (15-20 млн. т) при расстоянии транспортирования до 4-5 км. С появлением автосамосвалов большой грузоподъемности (75-180 т и более) их применение стало эффективны при годовом грузообороте 50-60 млн. т и более. Автотранспорт широко применяется на железорудных карьерах и карьерах цветной металлургии. По сравнению с железнодорожным транспортом он обладает большой гибкостью и маневренностью. Его особенно эффективно применяют в период строительства карьеров, при интенсивной разработке месторождений с большой скоростью продвигания забоев и высоком темпе углубки горных работ. Отсутствие рельсовых путей и контактной сети, менее жесткие требования к плану и профилю автомобильных дорог (допустимый радиус кривых составляет 15-25 м, а подъем 80-100 /00) обеспечивает уменьшение объема горно-капитальных работ, сроков и затрат на строительство карьеров. К недостаткам этого вида транспорта относятся резкое снижение эффективности при увеличении расстояния транспортирования, зависимость от климатических условий, высокая стоимость большегрузных автосамосвалов, большие эксплуатационные затраты и, как следствие, высокие затраты на транспортирование 1 т горной массы.
Конвейерный транспорт (ленточные конвейеры) применяется на карьерах для перемещения горной массы в рыхлом и раздробленном (размер кусков до 400 мм) состоянии. Широкий диапазон изменения производительности карьерных установок (до 15000 мЗ/ '1) позволяет применять их на карьерах с различным грузооборотом. Достоинствами карьерного транспорта являются возможность преодоления подъемов до 18° и поточность перемещения грузов. Последнее обеспечивает возможность полной автоматизации процесса транспортирования и позволяет более эффективно использовать погрузочное оборудование. Широкое применение ленточных конвейеров ограничивается быстрым износом конвейерной ленты, жесткими требованиями к размерам транспортируемых кусков горной массы и способу погрузки. Эффективность конвейерного транспорта снижается при низких температурах и большой влажности транспортируемой горной массы. Конвейерный транспорт целесообразно применять на карьерах С мягкими породами при годовом грузообороте 2 млн. т И более. С увеличением мощности грузопотоков эффективность использования конвейеров повышается. Наиболее эффективное расстояние перемещения горной массы конвейерным транспортом составляет 4-6 и 10-15 км и более соответственно на равнинной и пересеченной местности. Конвейерный транспорт весьма перспективен (особенно в комбинации с автомобильным и железнодорожным). В настоящее время создаются специальные конвейеры для транспортирования скальных пород при крупности кусков более 1000 мм, которые позволят значительно расширить область применения конвейерного транспорта.

Особенности технологических схем с гравитационным, колесным и комбинированным видами транспорта.

Для лучшего использования достоинств различных видов карьерного транспорта в больших по размерам и глубоких карьерах часто бывает целесообразно использовать сочетания тех из них, применение которых в конкретных условиях даст максимальный экономический эффект. Различные виды транспорта могут применяться как независимо один от другого, так и в комбинации, при которой перемещение одной и той же породы из забоя до отвала (склада, фабрики) осуществляется двумя или большим числом видов транспорта.

Независимое использование в карьерах различных видов транспорта обусловлено необходимостью обслуживания рассредоточенных грузопотоков. Характерными примерами независимого применения различных видов транспорта являются: перевозка вскрышных пород железнодорожным транспортом, а полезного ископаемого автомобильным; перевозка вскрышных пород железнодорожным или автомобильным транспортом, а полезного ископаемого комбинированным; перевозка вскрышных пород и полезного ископаемого несколькими самостоятельными видами транспорта и т. д.
Для комбинированного транспорта характерна необходимость устройства перегрузочных пунктов, что усложняет общую технологию и организацию работ.
Комбинация железнодорожного и автомобильного транспорта целесообразна при глубине карьера свыше 70 – 100 м и достигнутом при этом расстоянии перевозок железнодорожным транспортом в 3 – 3,5 км. Глубокие горизонты вскрываются стационарными, полустационарными, скользящими или временными внутренними траншеями. По этим траншеям автомобильный транспорт движется до перегрузочного пункта, откуда горная масса перемещается в железнодорожных вагонах к пунктам складирования или на переработку.
Перегрузочные пункты могут располагаться на дне, на борту или на поверхности карьера. При расположении перегрузочного пункта на дне (или на нижних горизонтах) карьера расстояние автомобильной откатки не превышает 500 – 800 м; расстояние железнодорожной откатки — 8 – 10 км и более. По мере углубления горных работ перегрузочный пункт располагают на борту карьера и дальность автомобильной откатки увеличивается. Поэтому перегрузочный пункт периодически через 1,5 – 2 года переносится вниз на 20 – 30 м вслед за развитием горных работ в глубину, увеличивая тем самым расстояние железнодорожной откатки. При расположении перегрузочного пункта на борту карьера горная масса к нему доставляется как с группы ниже лежащих горизонтов, так и с нескольких рабочих горизонтов, находящихся выше уровня расположения перегрузочного пункта. Дальность перевозок автотранспортом при этом увеличивается (до 1,5 км), но улучшаются условия эксплуатации самосвалов, движущихся с грузом под уклон к перегрузочному пункту, а расстояние перевозок железнодорожным транспортом сокращается. Перегрузочный пункт переносится в новое положение через 5 – 7 лет эксплуатации.
В карьерах небольшой глубины (до 100 – 150 м) комбинированный автомобильно-железнодорожный транспорт может применяться при устройстве перегрузочного пункта на поверхности вблизи верхнего контура карьерного поля. Такое расположение перегрузочного пункта целесообразно также в тех случаях, когда дальность перемещения горной массы на поверхности может достигать 10 км и более.
Особенностями комбинации автомобильного и конвейерного транспорта являются наличие дробильных или грохотильных агрегатов или конвейерных установок специального типа. Конвейерные установки специального типа оборудуются пластинчатыми, ленточно-колесными и другими конвейерами. Транспортируемая по ним крупнокусковая порода не подвергается дроблению или грохочению. Назначение дробильных (щековые или конусные дробилки) и грохотильных агрегатов заключается в том, чтобы взорванная горная масса, поступающая на конвейер, была равномерно раздроблена и размер отдельных кусков не превышал допустимые.
Автомобильно-конвейерный транспорт может применяться в карьерах различной протяженности и глубины в основном для перевозки полезного ископаемого. Подъемные конвейеры при этом могут располагаться на нерабочих бортах, в торцах карьера или в наклонных стволах.
По мере углубления горных работ увеличивается дальность автомобильной откатки, в связи с чем дробильно-грохотильные агрегаты периодически переносятся в новое положение, а конвейерные подъемники наращиваются.
Таким образом, при автомобильно-конвейерном транспорте также устраиваются перегрузочные пункты: на поверхности, на борту или на дне карьера. Комбинация автомобильного в забоях и конвейерного транспорта для подъема горной массы позволяет уменьшить объемы горно-капитальных и подготовительных работ, снизить протяженность транспортных коммуникаций, интенсифицировать отработку горизонтов и углубочные работы.
Параметры забоя (ширина, высота и длина), расположение и число экскаваторов рассчитываются применительно к автомобильному транспорту. Расчет параметров конвейерных подъемников и их числа производится исходя из мощности грузопотоков и их возможного числа. В случае если при ограниченных размерах карьера в плане и значительной его глубине (более 100 – 150 м) экономически выгодно крупнокусковую руду дробить на поверхности, а вскрышную породу не дробить вообще, целесообразно применение комбинации забойного автотранспорта со скиповым подъемом.
Звеном, ограничивающим производительность автомобильно-скипового транспорта, является перегрузочный пункт.
При разработке обводненных пород, обладающих тиксотропными свойствами (разжижение пород под действием динамических нагрузок), в отдельных случаях целесообразно применение комбинированного конвейерно-гидравлического транспорта. Сочетание роторного экскаватора, конвейерного и гидравлического транспорта в условиях сезонной работы позволяет обеспечить высокую производительность всех звеньев комплекса и поточность технологической схемы.
По схеме комбинированного конвейерно-гидравлического транспорта разрабатывались тиксотропные мела Лебединского карьера КМА (рис. 9.21).

При этом общая длина конвейеров и число перегрузок были сокращены настолько, чтобы избежать проявления тиксотропных свойств мела и связанного с этим налипания на конвейерную ленту.
Работа по этой технологической схеме позволила в 2,5 раза увеличить производительность роторного комплекса и снизить затраты на разработку 1 м³ вскрышных пород.
Заключение
В горной отрасли промышленными предприятиями являются производственные объединения, шахты (рудники), разрезы (карье­ры), обогатительные и брикетные фабрики, ремонтно-механические (рудоремонтные) заводы, мастерские и пр. Основными звенья­ми горнодобывающей промышленности являются шахты (рудни­ки) и разрезы (карьеры).
Горнодобывающие предприятия, помимо того, что они, как пра­вило, расположены в малообжитых, географически удаленных от поставщиков и потребителей их продукции районах и поэтому не­сут значительные дополнительные расходы на поддержание жилищно-бытовых условий своих работников, имеют ряд специфиче­ских для них особенностей, влияющих на технико-экономические показатели работы горного предприятия. В их числе:
Предметом труда для предприятий горной промышленности является не сырье и основные материалы, поставляемые со стороны, а полезное ископаемое, извлекаемое из недр земли этим предприятием. Величина наличия запасов, качество полезного ископаемого, глубина его залегания, мощность пластов, условия залегания и возможная технология извлечения полезного ископаемого предопределены при­родой и для каждого предприятия различны. Результатом этого является различная себестоимость добычи полезного ископаемого - даже в условиях одинакового способа разработки (подземного или открытого) она может разниться в несколько раз. Причем ценность извлекаемого полезного ископаемого практически не связана с величиной этих издержек. Эта особенность горнодобывающего производства существен­но усложняет оценку эффективности работы коллектива горного предприятия и в условиях рыночной экономики требует использо­вания селективного подхода при планировании извлечения отдель­ных пластов и залежей.