20.07.2018
В ходе возведения частного жилого здания и разработке интерьера, необходимо принимать во внимание все требования, которые...


20.07.2018
Биметаллическими радиаторами называют батареи, созданные из нескольких сплавов: стального и алюминиевого. Сталь применяют с целью...


19.07.2018
Гибка металла, в особенности, листового, считается технологичной процедурой, в ходе которой из прокатного листа можно получить ту...


18.07.2018
Металлические изделия самой разной функциональности для краткости называются метизы. Группа охватывает широчайший ассортимент,...


18.07.2018
Сегодня на рынке выбор покрытий для пола является попросту колоссальным, среди самых востребованных вариантов следует отметить...


17.07.2018
Инверсионная крыша является «кровлей наоборот». Если говорить простыми словами, то основным её отличием, сравнивая со стандартной...



Общие положения и основные способы вскрытия россыпных месторождений при бульдозерно-скреперном способе разработки

15.06.2018
Выдача торфов и песков из разреза на поверхность производится бульдозерами, скреперами, водоструйными насосами, конвейерами или специальными подъемными устройствами, в зависимости от чего видоизменяются вскрывающие выработки. Выезды для бульдозеров и скреперов прокладывают по борту разреза или по траншеям, для установки подъемных устройств проходят котлованы и траншеи.

Классифицируют способы вскрытия по типу проходимых выработок. Способ вскрытия предопределяет главнейшие особенности всего процесса разработки россыпи, осуществляемой бульдозерами или скреперами. Он обусловливает не только необходимое для подъема оборудование, но и места выдачи на поверхность торфов и песков и общий порядок перемещения как торфов, так и песков на поверхность.

В зависимости от условий разработки отвалы торфов могут размещаться на поверхности или в выработанном пространстве. Расположение места выдачи торфов должно обеспечивать наиболее производительное использование вскрышного оборудования. От этого видоизменяется транспортная связь с горизонтом, а следовательно и способ вскрытия этого горизонта.

Бункер для приема песков может быть размещен на плотике в разрезе или на поверхности россыпи. Место его расположения выбирают с таким расчетом, чтобы себестоимость добычи песков была наименьшая. В зависимости от места расположения бункера видоизменяется транспортная связь с промывной установкой и способ вскрытия добычного горизонта.

Различают следующие основные способы вскрытия россыпи: сплошным выездом, косыми выездами, отдельными выездами, канавами, котлованом, без выработок, независимым вскрытием горизонтов, комбинированным способом вскрытия.

Вскрытие сплошным выездом (взвозом). Борт разреза во время разработки на всем протяжении выполаживают (рис. 15, а) для выезда по нему машин на поверхность. При использовании бульдозеров мощностью 100—130 л. с. подъем г выдерживают в пределах 0,18—0,22 (10—12°), для более мощных (180—250 л. с.) увеличивают до 0,25—0,30, а для бульдозеров мощностью 385 л. с. и до 0,35— 0,4 (20—22°). Для скреперов подъем принимают от 0,12 до 0,18. По сплошному выезду машины могут выезжать из разреза в любом месте, вследствие чего сокращается расстояние перемещения пород. Однако длина заезда значительна, поэтому производительность машин низка и постепенно снижается с увеличением глубины разработок. Кроме того, для выполаживания борта разреза проводят дополнительные работы по выемке торфов за пределами границы россыпи, объем которых резко увеличивается с увеличением мощности отрабатываемого горизонта. Поэтому способ вскрытия сплошным выездом применяют в основном для вскрытия горизонтов торфов мощностью до 3—4 м при размещении отвалов торфов на бортах разреза.

Дополнительный объем работ по выполаживанию одного борта разреза [сечение 1; 2; 3 (см. рис. 15, а)] на 1 м длины разреза определяется уравнением

где Wp — дополнительный объем работ по выполаживанию борта разреза, м3;

i = tg b — подъем выезда;

I2 = tg а2 — подъем увала;

iв = tg вв — откос борта разреза;

вв — временный угол откоса, град;

H — мощность вскрываемого горизонта, м.

Знак минус следует применять при проведении выезда в сторону подъема увала, плюс — в сторону уклона поверхности.

Если добычу песков производят сразу после вскрыши торфов, срок поддержания борта разреза небольшой, поэтому угол вв принимают несколько больше угла естественного откоса.

Для уменьшения объема работ по разносу бортов при мощности торфов более 1,5 м целесообразно значительную часть выезда располагать в пределах разреза (рис. 16, б). Часть торфов, оставленную для выезда 2; 3; 4, вынимают после отработки всего горизонта торфов до линии 3; 5, расстояние перемещения для этого объема несколько возрастает. Однако применение внутренних выездов сокращает среднюю протяженность заезда для основного объема торфов.

Сплошной выезд может быть расположен по одному, двум или всем бортам разреза. Для увеличения производительности машин обычно устраивают двусторонние сплошные выезды, если на бортах разреза имеются удобные места для отвалов.

Данный способ применяют преимущественно для вскрытия горизонтов, сложенных из торфов.

Вскрытие косыми выездами (взвозами). Вначале производят вскрытие сплошным выездом (см. рис. 15, а). В дальнейшем устраивают косые — ступенчатые выезды в направлении падения россыпи (рис. 16, а). При косых выездах представляется возможным увеличить угол откоса отвала в сторону разреза до 25—35°, т. е. примерно в два раза больше, чем при сплошных выездах.

Величина подъема откоса отвала в направлении к разрезу i1 = tg b1 зависит от расположения косого выезда и его наибольшее значение определяется уравнением
Общие положения и основные способы вскрытия россыпных месторождений при бульдозерно-скреперном способе разработки

где i — подъем в направлении выезда бульдозера;

I1 — уклон долины по падению;

Л — угол между косым выездом и осью россыпи по падению, град.

Подъем поверхности в направлении косого выезда Iк зависит от уклона россыпи по ее падению I1 и от подъема поверхности в сторону увала I2. Величина Iк (см. рис. 16, 6) определяется по уравнению

Поверхность россыпи в направлении косого выезда при положительном значении Iк повышается, а при отрицательном понижается.

Длина косого выезда определяется по уравнениям:

где lк — длина косого выезда, горизонтальная проекция, м;

h, h1 — соответственно высота отвала относительно нижнего основания и в месте расположения верхнего гребня, м (см. рис. 16, б).

Знак минус следует принимать, когда поверхность в направлении косого выезда имеет подъем, а плюс — при уклоне.

Угол между косым выездом и осью россыпи по падению К выдерживают в пределах 30—50°. С уменьшением этого угла представляется возможным уложить отвалы с более крутыми углами откоса.

Вскрытие косыми выездами применяют в тяжелых условиях отвалообразования, когда отвалы торфов приходится размещать на ограниченных площадях или увалы имеют значительный подъем. Протяженность выезда в этих условиях увеличивается, поэтому производительность машин несколько снижается.

Вскрытие отдельными выездами (взвозами). Первый выезд устраивают в нижней части россыпи в особой траншее, которая постепенно углубляется до плотика. После образования разреза по его бортам (см. рис. 15, б) от поверхности и до основания отрабатываемого горизонта через каждые 20—150 м прокладывают дополнительные выезды. При применении бульдозеров это расстояние составляет 20—40 м. Для скреперной вскрыши расстояние между выездами должно быть больше суммы удвоенной длины скреперного состава и длины пути наполнения ковша. С увеличением расстояния между выездами увеличивается длина заезда, поэтому дополнительные выезды целесообразно проходить, если затраты на их устройство окупятся за счет снижения себестоимости от увеличения производительности машин.

Расстояние между выездами, при котором себестоимость скреперной вскрыши с учетом затрат на устройство выезда будет наименьшая, определяется уравнением

где L — расстояние между выездами, м;

Wв — объем выезда, м3;

lп — часть протяженности заезда, не зависящая от расстояния между выездами, м; lg = 2 (0,5AВ + е + р + dc);

F — поперечное сечение части разреза, с которой торфа будут выдаваться по выезду, м2.

Выезды устраивают в местах, требующих наименьшего объема работ по их проходке и обеспечивающих удобное расположение отвалов для торфов или мест для разгрузки песков.

Выезды могут быть пройдены как вдоль борта разреза по падению (рис. 17, б), что позволяет уменьшить высоту подъема, так и перпендикулярно ему (рис. 17, а). Перпендикулярный выезд устраивают при небольшой мощности уступа. В этом случае основную часть располагают в разрезе, и пески под выездом отрабатывают тогда, когда в нем отпадает необходимость.

Вскрытие отдельными выездами применяют главным образом при разработке россыпей колесными скреперами. Для заполнения ковша породой скрепер должен спуститься на дно разреза, вследствие чего увеличивается средняя высота подъема машин. Данный способ широко применяют для отработки верхнего горизонта россыпи, представленного торфами при мощности более 3 м, и расположении отвалов на бортах разреза. Для вскрытия добычного горизонта его применяют при разработке россыпей скреперами с равномерным распределением металла в отложениях и мощности до 2—4 м и в случаях, когда бункера для приема песков целесообразно располагать на поверхности.

При использовании бульдозеров отдельные выезды применяют значительно реже, когда мощность уступа более 3 м.

Отдельные выезды для одностороннего движения машин проходят шириной 5 м, подъем их такой же, как и сплошных.

Длину выездов и объем проходческих работ при рабочем проектировании подсчитывают по маркшейдерским планам. Для укрупненных расчетов длину выезда (см. рис. 17, а, б) рассчитывают по уравнению

где l — длина выезда, м;

H — мощность отрабатываемого горизонта, м;

i = tg в — подъем выезда;

I = tg а — подъем или уклон поверхности в направлении проведения выезда.

Если выезд проводят в направлении падения долины, то перед I ставится знак плюс. Знак минус принимают, когда выезд проходят в сторону подъема поверхности.

При устройстве выезда в траншее объем ее определяют по уравнению объема сложного клина:

где W — объем траншеи, м3;

b — ширина основания траншеи, м; a = ctg вр — коэффициент заложения борта траншеи;

вр — угол откоса борта траншеи, град.

В зависимости от крепости наносных отложений и устойчивости откосов угол вр = 35/50°.

Дополнительный выезд, который проходят по борту разреза (рис. 17, б), имеет сложные очертания, его объем W определяют упрощенным уравнением:

где b — ширина выезда, м;

l — длина выезда, м;

m — длина площадки подхода, м;

o1 = ctg вв — коэффициент заложения временного угла откоса борта разреза;

вв — временный угол откоса борта разреза, град.

Временный угол откоса борта разреза вв = 45/75°, т. е. на

10—25° больше угла естественного откоса борта при продолжительном стоянии. Длину площадки подхода m принимают в 1,5—2 раза больше длины скреперного состава.

Вскрытие канавами. При разработке террасовых россыпей или ключевых с крутым падением, сложенных из илистых мерзлых пород с повышенным содержанием льда (25—30%), выдачу торфов бульдозерами на поверхность в отвалы производят по канавам (рис. 18). Канавы имеют небольшой уклон (0,005—0,008), достаточный для естественного стока почвенных вод. Вследствие большой льдистости после оттайки илистые торфа сильно разжижаются, поэтому перемещение их на подъем затруднено. Такие торфа выгоднее перемещать по канавам, несмотря на то что для проходки их производят большие объемы работ.

Канаву начинают проходить от увала в последовательности 1; 3; 5; 7 (рис. 18, а) такой шириной, чтобы в своем основании она получилась на 0,5 м больше длины ножа бульдозера. Располагают канавы поперек долины на расстоянии 80—120 м.

На ключевых россыпях канаву проходят по падению долины (рис. 18, б), длина ее значительная и во многом зависит от мощности торфов. По канаве перемещают разжиженные торфа на 300—1000 м, а в конце ее их обычно сбрасывают в речку. Ширина канавы в этом случае несколько больше двойной длины ножа для того, чтобы торфа можно было перемещать двумя спаренными бульдозерами. Каждый бульдозер по канаве в состоянии перемещать вал разжиженных торфов значительного объема (4—12 м3).

Торфа сильно разжижаются после углубки вскрышных выработок на глубину более 1 м. Поэтому вначале торфа выдают на поверхность по слошным выездам в отвалы, расположенные вдоль бортов разреза, и только после углубки выработок переходят на выдачу торфов по канаве. Данный способ имеет небольшое распространение, применяют его для вскрытия горизонтов, сложенных из льдистых торфов, и когда россыпь не была предварительно осушена.

Вскрытие котлованом. Для разработки определенной площади проходят котлован, в котором устанавливают бункер 1 для приема пород (рис. 19). Выдачу торфов или песков из бункера на поверхность производят ленточным конвейером 2 (рис. 19, а), водоструйным насосом 3 (гидроэлеватором, рис. 19, б) или землесосом.

При этом способе вскрытия бульдозеры и скреперы работают только в разрезе. Вследствие этого резко сокращается длина заездов и отсутствуют подъемы, благодаря чему производительность машин увеличивается, кроме того, не нужно разносить борта разреза. Для выезда машин на поверхность с целью проведения ремонтов и заправки горючим устраивают один выезд. Вскрытие котлованом преимущественно применяют на добычных, реже на вскрышных уступах.

При вскрытии добычного горизонта котлован с бункером 1 (рис. 19, а, справа) располагают около того борта разреза, у которого можно наиболее производительно использовать добычное и промывочное оборудование и этим сократить затраты на добычу песков. Чтобы достигнуть равномерной производительности машин (при крутых уклонах россыпи (более I1 > 0,02), котлован целесообразно размещать несколько ниже центра тяжести отрабатываемого объема пласта песков, уничтожая тем самым влияние уклона долины на производительность бульдозера. В таких случаях крыло отрабатываемой площади ниже котлована и не превышает 0,4—0,48 расстояния между бункерами.

Необходимую длину крыла по восстанию можно установить, пользуясь уравнениями (8) и (9), в которых учитывается влияние уклона и расстояние доставки на производительность машин. При выборе места расположения котлована с подъемом песков ленточным конвейером необходимо стремиться соблюдать следующие основные требования. Пески в бункер следует подавать более сухими, для этого котлован располагают у борта с более высоким плотиком, а водосборную канаву — у борта с более низким плотиком, что улучшит осушение песков. Котлован связан конвейером 2 с промывной установкой 3, поэтому котлован следует располагать около мест, позволяющих использовать под отвалы низины, чтобы возможно было уложить наибольшее количество хвостов без передвижки промывной установки. При этом затраты на водоснабжение должны быть небольшие.

Расстояние между смежными котлованами влияет на длину заездов, производительность и число добычных машин (обычно одна — две), которые подают пески в бункер. С уменьшением расстояния производительность машин увеличивается, но одновременно возрастают удельные расходы на проходку котлованов и переноску бункеров, подъемников и промывных установок, а также увеличиваются простои всего оборудования. Расстояние между котлованами устанавливают исходя из наименьших затрат на разработку.

На узких россыпях ширина отрабатываемой площади равняется полной ширине или половине ширины россыпи. Поэтому расстояние между бункерами определяет общую площадь, а также и длину крыльев выше и ниже бункера. При выборе этих размеров необходимо учитывать еще и следующие: объем оттаиваемых песков за сутки должен обеспечивать полную загрузку бульдозеров; при принятых размерах крыльев бульдозеры должны полностью загрузить промывную установку; полная загрузка промывной установки может быть обеспечена применением разного числа и разной производительности бульдозеров, в зависимости от чего меняется протяженность крыльев; при одновременной подаче песков в один бункер двумя бульдозерами производительность каждого из них снижается на 15-20%.

При добыче песков бульдозерами бункера располагают на расстоянии 160—240 м. На промывные установки наибольшей производительности пески подают из двух котлованов по двум конвейерам.

Когда емкость отвалов не используется, целесообразно пески подавать на промывную установку по дополнительному ленточному конвейеру или пескопроводу (см. рис. 22, низ).

Если породы подают скреперами, расстояние между котлованами увеличивают до 400—600 м.

При подъеме песков гидравлическим транспортом котлован располагают в наиболее низкой части плотика и его углубляют в плотик, чтобы облегчить сток. В котловане устанавливают бункер 1 (см. рис. 19, б, справа) с решеткой, расположенной на 0,3-0,5 м ниже поверхности плотика. Рядом располагают монитор 2, напорной струей которого размывают доставленные пески. Для уменьшения глубины котлована и упрощения обслуживания в последнее время высоту бункера (рис. 20) снизили с 1,4 до 0,6 м. В этом случае применяют наиболее простое бункерное, насосное и обогатительное оборудование, уход за которым прост, а ремонт несложен.

Землесосный подъем используют при мощности пластов 4—10 м, когда перестанавливать землесос приходится редко, а расстояние перемещения значительно. В этом случае используют сложные промывные установки.

На россыпях, хорошо осушенных, с мелким золотом распространен способ вскрытия котлованом с конвейерным подъемом. Котлован проходят так, чтобы решетка бункера была установлена над поверхностью плотика примерно на 1 м и при бульдозерной доставке котлован углубляют в плотик на 1—1,5 м. При доставке песков скреперами и для деревянного бункера глубина котлована достигает 2,5 м.

В последнее время вскрытие котлованом начали применять и на вскрышных уступах в случаях, когда мощность торфов значительна или когда торфа содержат много ила и льда.

При большой мощности торфов (8—14 м) с нижних горизонтов приходится перемещать торфа в отвалы на значительные расстояния, вследствие чего производительность бульдозеров резко снижается. В этих условиях торфа, расположенные от поверхности ниже 4—5 м и имеющие нормальную влажность, выгоднее выдавать на поверхность ленточными конвейерами, применяя для этих горизонтов вскрытие котлованов. Вскрытие вышерасположенной толщи торфов производят сплошными или отдельными выездами 5 и 6 (см. рис. 19, а). Бункер (рис. 19, а, слева) для приема торфов устанавливают в котловане возможно меньшей глубины или даже на поверхности основания верхнего уступа, но с тем чтобы подъем торфов к бункеру 7; 8 с наиболее низких горизонтов не превышал 2—3 м.

Торфа из насыпи, окружающей бункер, и расположенные под бункером, перемещают к бортам разреза, а частично подают на промывку вместе с песками. Ленточным конвейером 2 через лоток торфа передают на поворотно-звенный отвалообразователь 4, которым их укладывают в кольцевые отвалы. Объем отвалов значителен, число звеньев в отвалообразователе достигает 4—7. Длина выемочных блоков 120—240 м. При переходе от способа вскрытия сплошными выездами на горизонтах от 5 до 11 м от поверхности на способ вскрытия котлованом суточная производительность бульдозера мощностью 100 л. с. увеличилась до 570 м3, т. е. в 2,6 раза; объем вскрыши уменьшился за счет увеличения углов откоса бортов разреза на 10%, а время на проведение вскрышных работ сократилось в 1,8 раза.

Мерзлые торфа, содержащие илы и свыше 25% льда, после оттайки сильно разжижаются и их трудно перемещать бульдозерами на подъем. В таких условиях и при мощности торфов 3—8 м выгоднее применять вскрытие котлованом с выдачей торфов на поверхность гидравлическим транспортом, в частности с помощью водоструйных насосов-элеваторов (рис. 19, б, слева). Этот способ вскрытия применяют для отработки нижней толщи торфов, а вскрытие верхней толщи на глубину от поверхности до 2—3 м производят сплошными выездами.

Приемный бункер и водоструйный насос применяют стандартные от промывных установок ГПШ и ГЭП. Бункер устанавливают в котловане 1. Рядом с ним располагают гидромонитор 2 для размыва торфов. Подъемный трубопровод 3 укладывают на рамные стойки 4 и выводят над поверхностью на высоту 6—10 м. Выпуск его отводят в сторону от разреза на 30—100 м за оградительную насыпь 5. При выемке торфов с нижних горизонтов, содержащих металл, вместо горизонтального трубопровода на поверхности устанавливают шлюз 7, на котором улавливают дополнительный металл. От бункера проходят бульдозером борозды 6 с рыхлением или ускоренной оттай-кой с пленочным покрытием, для того чтобы можно было перемещать по ним разжиженные торфа объемом до 2—3 м3 и этим повысить производительность бульдозеров.

Для того чтобы обеспечить оттайку торфов в нужном объеме на один бульдозер устанавливают два бункера. Суточная их производительность достигает 600—850 м3, т. е. увеличивается в 4—8 раз по сравнению со способом вскрытия сплошными выездами, а объем вскрыши сокращается за счет большей крутизны бортов. Этот способ выгоден тогда, когда торфа содержат мало гали, вследствие чего хвосты размещаются в отвал самотеком. При наличии гали на отвале ее разгребают бульдозером.

Металлический бункер под конвейер для бульдозерной добычи показан на рис. 20, а. Он снабжен каретчатым питателем 1, привод которого вынесен вверх, благодаря чему бункер имеет небольшую высоту, затрудняющую образование сводов. Сверху бункер перекрыт легкими колосниками с зазором 40 см. Задвижкой 2 изменяют толщину выходящего слоя песков. У бункеров для скреперной разгрузки (см. рис. 20, б) верхняя колосниковая решетка 2 приспособлена для прохода по ней трактора, она расположена на нижней решетке 1 из прочных швеллеров. Бункер при гидравлическом подъеме имеет наиболее простое устройство.

Объем котлована в зависимости от его размеров и мощности отрабатываемого пласта составляет 4—100 м3; при высоте уступа 4 м увеличивается до 300 м3. При большой высоте уступа предпочитают его отрабатывать в несколько слоев мощностью 3 м, при этом в каждом слое проходят котлован. Котлованы чаще всего проходят зимой с помощью буровзрывных работ мелкошпуровым способом слоями мощностью около 1 м. Уборку взорванных пород производят бульдозером или канатным скрепером. Глубокие котлованы обуривают скважинами на полную глубину с применением короткозамедленного взрывания.

Почвенные воды из заглубленного в плотик котлована при подъеме песков конвейерами откачивают центробежным насосом с диаметром напорного фланца 50 мм.

Вскрытие котлованом наиболее распространено при отработке добычных уступов, сложенных песками. На вскрышных уступах его только начинают применять.

Вскрытие без выработок. При этом способе вскрывающих выработок для перемещения пород не проводят, а добытые породы выдаю из разреза экскаватором-драглайном и реже грейферным экскаватором с ковшом емкостью 1—2 м3 и длиной стрелы 18—25 м. Это оборудование располагают на поверхности (см. рис. 18, в). Доставленные бульдозером к борту разреза торфа отгружают экскаватором в отвалы, располагаемые вдоль разреза, а пески могут выдавать и грузить в самосвалы. Длина заезда бульдозера сокращается, поскольку экскаватор передвигают вслед за бульдозерным забоем, а подъемы на пути движения бульдозера отсутствуют. Экскаватор производит выемку уже разрыхленных торфов, поэтому бульдозеры и экскаваторы имеют высокую производительность. Технология разработки в этом случае наиболее проста.

Вскрытие без выработок в основном применяют на верхних горизонтах россыпей, представленных мерзлыми торфами мощностью 4—10 м, когда для выемки торфов используют бульдозеры. При наличии вблизи разрабатываемых площадей низины или выработанного пространства вскрытие верхнего горизонта этим способом применяют без использования экскаватора и без подъема пород. В таких условиях торфа перемещают в отвалы бульдозером под уклон, и вскрышные работы обходятся дешево. На рис. 21 показана схема разработки россыпи при вскрытии верхнего горизонта комбинированным способом: средней части без выработок, а бортовых сплошными выездами.