Технология гидровскрышных работ с раскройкой карьерного поля на карты

28.12.2016

На основании проведенного исследования автором предлагается к рассмотрению новая технология отработки месторождения (карьерного поля) с разбивкой карьерного поля на отдельные карты разработки, которые можно рассматривать как «выемочные единицы». Число карт разработки в пределах карьерного поля может достигать нескольких единиц в зависимости от размеров карьерного поля в плане и карт разработки, а также производственной мощности предприятия. Карты могут отрабатываться последовательно или параллельно при различном, в случае необходимости, направлении развития фронта горных работ. Размеры карт разработки в плане рассматриваются во взаимосвязи с режимом работы предприятия, рационального использования средств гидрооборудования, мощностью разрабатываемой вскрышной толщи, а также с установленной производительностью предприятия по полезному ископаемому. Разработку месторождения желательно начинать с карт с наиболее благоприятными горно-геологическими условиями. В качестве экономического критерия очередности отработки карт может служить коэффициент вскрыши.
Исходя из рабочих параметров (ширина заходки, шаг передвижки гидромониторов и забойных грунтовых насосов и т. д.) серийно выпускаемых и перспективных средств гидромеханизации и группы разрабатываемой породы, можно проследить, как изменяются размеры карт в плане.
Размеры карт в плане в зависимости от типа применяемого оборудования, мощности разрабатываемой вскрышной толщи и группы разрабатываемого фунта могут быть 300х300, 400х400, 500x500, 600x600, 700x700, 800x800, 900x900, 1000x1000 м.
Число гидромониторно-землесосных комплексов, необходимых для отработки полного объема вскрышной породы одной карты за один сезон, определяется из минимально допустимой ширины заходки гидроустановки, объема пород в пределах карты, типа грунтового насоса и группы разрабатываемого грунта.
После окончания работ на вскрыше эксплуатируемой карты гидроустановки демонтируются и перемещаются на очередную карту, где производятся горно-строительные работы по созданию котлована, для размещения и монтажа средств гидромеханизации. Эти виды работ выполняются штатом рабочих гидроучастка в оставшийся период года. В этот период года производятся также необходимые работы по ремонту гидрооборудования и поворачивание труб.
Добычные работы рекомендуется производить с использованием экскаваторов цикличного (типа ЭКГ, ЭГ) или непрерывного (типа ЭРГ) действия в комплексе с автомобильным или конвейерным транспортом и пунктом перегрузки, в случае необходимости — с использованием другого вида транспорта (например, железнодорожного).
Так, например, запасы карт размером 400х400 м при изменении мощности полезного ископаемого от 9,1 до 16 м изменяются в пределах 1800—3200 тыс. м (для условий Чулымского участка разреза Назаровский). При использовании на добыче экскаваторов марки ЭКГ-8И, с погрузкой в автомобильный транспорт, необходимо иметь 1—2 экскаватора. Только в этом случае можно будет замывать выработанное пространство карты с началом сезона гидромеханизации. В противном случае это можно будет осуществлять после начала сезона гидромеханизации, т. е. с некоторым опозданием.
Число одновременно разрабатываемых карт для каждого конкретного случая и будет зависеть от годовой производственной мощности предприятия Qк, т, размера карт по дну ахb, м, и средней мощности полезного ископаемого т, м, в пределах карт:
Технология гидровскрышных работ с раскройкой карьерного поля на карты

Учитывая, что каждая карта карьерного поля может иметь разное значение m, суммарная производительность Qк, т/год, необходимого числа карт определится из равенства:
Технология гидровскрышных работ с раскройкой карьерного поля на карты

где а и b — соответственно длина и ширина карты понизу.
Отработку карты во времени и пространстве можно представить пятью этапами (рис. 7.39).
Последовательность отработки карт необходимо устанавливать таким образом, чтобы можно было устраивать гидроотвалы в выработанных пространствах отработанных карт с намывом их до необходимого уровня и без сооружения дорогостоящих и ответственных гидротехнических сооружений (дамб первичного и последующего обвалования).
Технология гидровскрышных работ с раскройкой карьерного поля на карты
Технология гидровскрышных работ с раскройкой карьерного поля на карты

Объем вскрышных работ первоначальной карты, вероятно, необходимо выполнять экскаваторным способом с размещением вскрыши на временном внешнем отвале с последующей ее гидроукладкой в резервах выработанных пространств отработанных карт. В некоторых случаях, например в условиях разреза Назаровский, где имеются выработанные пространства, отработка первоначальной карты может происходить с использованием средств гидромеханизации.
Так как вскрытые и готовые к выемке запасы полезного ископаемого отдельных карт могут отрабатываться за срок более чем один сезон, то для внедрения предлагаемой технологии гидромеханизации с внутренним гидроотвалообразованием необходимо иметь резерв выработанных пространств в пределах рассматриваемого карьерного поля или в других местах вне данного контура карьера. Если таких резервов может и не быть, то запасы карт должны быть отработаны строго за время демонтажных и ремонтных работ средств гидромеханизации.
Этап I. Проведение горно-строительных работ с целью создания фронта работ на гидровскрыше

Этот вид работ может выполняться экскаватором-драглайном или бульдозером с размещением вскрышной породы на борту устраиваемой выработки. В дальнейшем эта порода будет смыта совместно с породой, разрабатываемой в массиве уступа, Вскрытие поля карты относительно ее контура может осуществляться траншеей как внутреннего, так и внешнего заложения. Уклон траншеи в случае использования на добычных работах автомобильного транспорта может быть i = 0,08/0,1.
Этап II. Создание вскрытых и готовых к выемке запасов полезного ископаемого

Объемы готовых к выемке запасов полезного ископаемого будут зависеть от размеров карты в плане и мощности полезного ископаемого. Необходимо отметить, что добычные работы могут осуществляться как последовательно, так и параллельно с гидровскрышными работами. Параллельное ведение добычных работ (в случае необходимости) возможно только при создании определенного опережения (не менее чем 50 м) на вскрышном уступе.
Этап III. Производство добычных работ

Добыча полезного ископаемого может производиться экскаваторами-мехлопатами, драглайнами и роторными. При этом возможно наличие разгрузочных устройств на поверхности или у потребителя. Согласно технологической классификации комплексов оборудования В.В. Ржевского на добычных работах возможно применение комплексов ВКР, ЭКР, ЭАР.
Этап IV. Организация намыва гидроотвала в выработанном пространстве

С учетом сезонности режима работы гидроразмыва годовой объем гидровскрышных работ будет зависеть от мощности вскрышной толщи и размеров карты разработки в плане.
Особенностью гидроотвала, расположенного в выработанном пространстве карты, является отсутствие дамб первичного и последующего обвалования. В этом случае исключается необходимость устройства дамб обвалования и имеется возможность намыва грунтов любого грансостава и обеспечения безопасности при производстве горных работ. Возможно, что в некоторых случаях возникнет необходимость устройства гидроотвала с конечной отметкой намыва выше отметки дневной поверхности карты. Тогда в этом случае, после полного намыва выработанного пространства карты, потребуется возведение дамб обвалования гидроотвала. По степени ответственности гидроотвал, с учетом места его расположения, относится к III классу.
Рассматриваемый гидроотвал намывается, как правило, по одноярусной схеме. Намыв гидроотвала может производиться с одной, двух, трех и четырех сторон сразу на полную высоту путем перемещения трубопроводов от бортов карты в сторону пруда-отстойника. Число сторон намыва гидроотвала будет зависеть от размеров карт разработки в плане и расхода гидросмеси.
Способ укладки грунта в гидроотвал следует принимать безэстакадный. Он характеризуется простотой применения. Гидросмесь при этом способе подается в гидроотвал с помощью раструбных труб, укладываемых вдоль фронта намыва. Желательно организацию намыва производить таким образом, чтобы пруд-отстойник оттеснялся в сторону вскрывающей траншеи. Это обеспечит облегчение организации полной откачки воды из замытой карты. Подача воды из пруда-отстойника в забой к гидромониторам осуществляется плавучими насосными станциями. В этом случае водоосветление будет иметь особое значение для расчета и организации водоснабжения.
С учетом создания вынужденных стесненных условий для осветления воды предъявляются особые требования к регулированию параметров пруда-отстойника.
Для обеспечения нормальной работы на карте разработки объем воды в пруде-отстойнике должен обеспечить ее определенный запас. Обычно при проектировании гидроотвалов принимают 8—15-дневный запас воды, что является не совсем обоснованным. Из практики известно, что большой запас воды в пруде-отстойнике приводит к определенным трудностям; увеличиваются размеры разжиженного ядра, уменьшаются размеры упорной призмы, повышается опасность возникновения оползней откосов гидроотвала и т. д. Поэтому необходимо стремиться к минимальному, но достаточному объему пруда-отстойника.
На основании проведенных исследований фракционного состава частиц в воде на Раздольских гидроотвалах выявлено, что в оборотной воде находятся частицы размером менее 0,05 мм (грунты представлены супесями и суглинками, которые содержат: 14—18 % глинистых частиц размером менее 0,005 мм; 55—67 % пылеватых частиц размером 0,05—0,005 мм; 15—30 % песчаных частиц размером 0,25—0,05 мм). Мутность воды меняется в пределах 0,1—5 г/л. Причем эта мутность имела место при объеме пруда, меньшем первоначального его объема в 15 раз,
На основании этих наблюдений и данных литературных источников делается вывод, что допустимая мутность воды при оборотном водоснабжении должна быть не более 5 г/л. Такую мутность воды можно обеспечить при 2—3-дневном запасе воды в пруде-отстойнике, а не при 15-дневном, как это часто принимается в проекте.
Необходимо иметь в виду, что разрабатываемые и замываемые карты должны быть отделены друг от друга целиком (еще не разрабатываемыми картами или уже замытыми картами). В противном случае надо будет оставлять целики, что приведет к потере определенного количества полезного ископаемого.
Этап V. Окончание намыва гидроотвала в выработанном пространстве карты

После окончания замыва выработанного пространства карты вода из пруда-отстойника откачивается плавучей насосной станцией в выработанное пространство очередной карты. При полном замыве выработанного пространства создаются стесненные условия для осаждения частиц (глинистых) с минимальной гидравлической крупностью. В этих случаях с точки зрения экономичной работы рабочих органов насосов и водоводов желательно применять принудительное осаждение взвешенных частиц. На наш взгляд, одним из наиболее эффективных из известных способов осветления оборотной воды является электрофорез, сущность которого описана в работе. После окончания замыва выработанного пространства карты ее поверхность практически подготовлена к рекультивационным работам.
Календарный график производства горных работ на картах приведен в табл. 7.13 (применительно к Кузбассу и Красноярскому краю). Пример разбивки карьерного поля на карты показан на рис. 7.40 для условий Чулымского участка Назаровского разреза.
Технология гидровскрышных работ с раскройкой карьерного поля на карты
Технология гидровскрышных работ с раскройкой карьерного поля на карты
Технология гидровскрышных работ с раскройкой карьерного поля на карты

Технология гидровскрышных работ с раскройкой карьерного поля на карты