Бульдозерные отвалы при бульдозерно-скреперном способе разработки

15.06.2018
Отвалы торфов могут быть размещены в различных местах — на бортах разреза, в выработанном пространстве, в русле речки и во временных отвалах на отрабатываемых площадях россыпи.

Место расположения отвалов выбирают исходя из того, чтобы вскрышные машины использовались наиболее целесообразно и развивали наибольшую производительность при наименьшей себестоимости вскрышных работ, а также чтобы вскрышные и добычные работы взаимно не мешали друг другу, т. о. обеспечивался бы нормальный запас подготовленных для выемки песков.

При разработке узких или россыпей средней ширины отвалы обычно располагают только на бортах разреза (см. рис. 3). В выработанном пространстве торфа размещают на широких россыпях (см. рис. 21), когда по ширине россыпь отрабатывают двумя — четырьмя отдельными полосами. На берегу речки отвалы располагают в том случае, если расстояние перемещения торфов небольшое и если водный поток, подмывая основание отвала, достаточно мощный, чтобы сносить торфа. При этом необходимо, чтобы нижележащие действующие разрезы и площади с промышленными запасами не заиливались, а засоренная вода не попадала в речки, имеющие общее народнохозяйственное значение. Благодаря этому увеличивается емкость отвала при небольших расстояниях перемещения. На очень широких россыпях часть торфов приходится размещать во временные отвалы на отрабатываемых площадях, что позволяет поддерживать высокую производительность бульдозеров. Когда торфа подсохнут, из временных отвалов их перемещают за границу россыпи в конечные бортовые отвалы. Такая перевалка торфов должна быть обоснована экономическим расчетом.

Во избежание оползней бортов разрезов отвалы следует располагать за пределами площади обрушения уступа, т. е. не ближе 1—6 м от границы, определяемой углом естественного откоса пород борта.

На плохо разведанных россыпях границу подсчета запасов определяют весьма приближенно. В первые годы освоения россыпей в удаленных районах устанавливают повышенное бортовое содержание. В этих условиях может возникнуть необходимость расширить в последующие годы разработку россыпи за пределы границы подсчета запасов. Отвалы в таких случаях размещают на расстоянии 15—20 м от борта разреза.

На основании изложенного расстояние между основаниями откосов бортов разреза и отвала должно удовлетворять уравнению
Бульдозерные отвалы при бульдозерно-скреперном способе разработки

где р — расстояние от основания борта разреза до основания отвала, м;

с = 0/20 м — ширина запасной площадки, м;

l — длина выезда (горизонтальная проекция), м;

m — протяженность выезда в пределах разреза, м.

Если граница россыпи разведана достаточно точно, а торфа в отвалах устойчивы, то ширину запасной площадки следует принимать наименьших размеров, поскольку при этом сокращается средняя длина заезда. Заезд еще более сокращается, если одновременно используют внутренние выезды.

При равномерном наращивании отвала вслед за передвижением вскрышного забоя площадь поперечного сечения отвала равна сумме площадей (поперечного сечения слоя торфов по ширине россыпи и дополнительного сечения от разноса бортов и проведения выработок вскрытия), умноженной на коэффициент разрыхления. Исходя из этого, площадь поперечного сечения отвала при размещении торфов с части россыпи шириной равной B1 (рис. 26, в) определяется уравнением (принято, что граница площади в средней части россыпи определяется вертикальной осевой линией)

где S — площадь поперечного сечения отвала, м2;

р — коэффициент разрыхления торфов в отвале;

T — мощность торфов, м;

B1 — ширина части россыпи, с которой торфа поступают в отвал, м;

е = 0,5/1,5 — запасная площадка, м;

ов = ctg вв — коэффициент заложения откоса борта разреза;

вв — угол временного откоса борта разреза, град;

Wр — объем выработок вскрытия по одному борту разреза, м3;

L — длина россыпи, на протяжении которой объем выработок вскрытия равен Wp, м.

При расположении отвалов на обоих бортах разреза для определения сечения двух отвалов необходимо вместо величины B1+е (в круглых скобках) подставить величину В+2е (В — полная ширина россыпи), а второй и третий члены увеличить в два раза.

Необходимо учитывать осадку торфов в отвалах, которая происходит в течение 2—3 месяцев. Величина осадки в основном зависит от льдистости торфов. Так, при илистых торфах с льдистостью 20% осадка отвала достигает 16%.

Разгрузку пород на отвале производят сбрасыванием вала под откос или прижиманием вала к ранее доставленной породе или же на ходу под бульдозер. После этого переключают бульдозер на задний ход и перемещают его обратно в забой.

Внешние очертания бульдозерных отвалов во многом зависят от способа вскрытия, определяющего места выезда бульдозера из разреза. При сплошных выездах сечение отвалов близко к треугольнику. Откосу отвала, обращенного в сторону разреза, придают уклон, соответствующий расчетному уклону выезда.

Размеры отвала (ширина его основания и высота) зависят не только от площади его поперечного сечения, но и в значительной части от наклона поверхности, на которой размещают отвал (располагают ли отвал на горизонтальной поверхности или эта поверхность имеет подъем или уклон).

Высота отвала определяется уравнением

где I2 — подъем или уклон поверхности в месте расположения отвала;

i = tg P — подъем выезда и откоса отвала, обращенного в сторону разреза;

iз = tg b — уклон заднего откоса отвала.

При размещении отвала на подъеме в сторону увала для членов с двойным знаком необходимо принимать верхние знаки, т. е. в числителе плюс, а в знаменателе минус, а при расположении на уклоне в сторону долины — нижние знаки.

Ширина основания отвала в этом случае определяется уравнением:

Торфа укладывают в отвалы слоевым способом или сбрасыванием с гребня.

Слоевой способ (рис. 26, а) заключается в том, что торфа укладывают слоями параллельно основанию. Доставляемые валы породы могут быть уложены в отдельные кучи 4; 5; 6 или же их плотно прижимают друг к другу 7; 9; 11. От этого изменяется средняя высота укладываемого слоя от 0,5 до 1,5 м, а следовательно и продолжительность высыхания торфов. При увлажненных, малоустойчивых торфах укладывать кучи начинают с наиболее удаленной от разреза части отвала тонкими слоями, причем стремятся следующий вышележащий слой укладывать через возможно больший промежуток времени, чтобы торфа в нижележащем слое высохли и уплотнились. Если торфа устойчивы, их укладывают наиболее плотно, прижимая отдельные кучи друг к другу, причем укладку в смежных вышележащих слоях производят в различных направлениях, например во втором слое кучи укладывают от разреза к задней части отвала 12; 14; 16, с тем чтобы машина передвигалась по выровненной поверхности и уменьшились работы по разравниванию. Верхнюю часть гребня 2; 17; 18 образуют при недостаточности места для укладки, когда необходимо полностью использовать емкость отвала. При избытке места этот гребень не отсыпают, и отвал в верхней части сохраняет небольшую площадку.

Среднее расстояние перемещения бульдозера в пределах отвала dс и средняя высота подъема hс в этом способе укладки определяются расположением центра тяжести треугольника 1; 2; 3 (рис. 26, а) по уравнениям:

При расположении отвала на подъеме перед вторым членом числителя следует принимать знак плюс, а на уклоне — знак минус.

Среднее расстояние горизонтального перемещения машины в пределах отвала при этом способе несколько возрастает. Чтобы производительность бульдозера не снижалась, после подъема машины на верхнюю поверхность вал торфов оставляют и его перемещают в следующий заезд, сдваивая объемы двух валов.

Слоевой способ укладки применяют в основном при влажных торфах, когда отвалы неустойчивы или при необходимости уменьшить среднюю высоту подъема бульдозера в пределах отвала.

При укладке торфов способом сбрасывания с гребня (рис. 26, 6) откос отвала сразу образуют с предельным подъемом. Вал доставляют бульдозером к верхнему гребню отвала к точке 2, сбрасывают под откос, и порода скатывается вниз.

Среднее расстояние перемещения определяется расположением точки 4, которую находят из равенства площадей 1; 4; 5 и 2; 3; 5; 4. Для этих условий отвалообразования средние расстояния вертикального и горизонтального перемещения бульдозера hc и dc в пределах отвала определяются уравнениями:

Способ укладки со сбрасыванием пород с гребня используют при устойчивых торфах. Его применение связано с некоторым сокращением горизонтального расстояния перемещения и увеличением средней высоты подъема бульдозера в пределах отвала. Однако при этом возрастает порожняковая скорость вследствие выдержанности уклона на протяжении всего спуска с отвала в разрез.

Угол заднего откоса отвала b = 30—50°, для укрупненных расчетов его принимают равным 45°.

При вскрытии косыми выездами (см. рис. 16) угол между продольной осью россыпи и выездом л = 30—50°. Ширина основания отвала в плоскости косого выезда dк из схемы определяется по уравнению

Расстояние перемещения бульдозера в пределах отвала возрастает, и величину dк следует учитывать при расчете среднего расстояния перемещения.

В последнее время бульдозерным отвалам начали придавать трапециевидное сечение при слоевой укладке торфов (рис. 27, а). Это вызвано тем, что средняя высота подъема бульдозера уменьшается и этим несколько сокращает продолжительность среднего грузового хода. Однако скорость порожнякового хода при этом снижается. Поэтому целесообразность использования таких отвалов должна устанавливаться при комплексном учете продолжительности как грузового, так и порожнякового хода.

Размеры трапециевидного отвала определяются уравнениями И.С. Шаповаловой.

Высота отвала

где А, е, е — угловые коэффициенты;

u = d1/h = 0,3-0,5 — коэффициент ширины верхней площадки; меньшие значения принимают для бульдозеров мощностью 100 л. с.;

d1 — ширина верхней площадки, м.

Верхние знаки применяют при расположении отвала на подъеме, нижние на уклоне. При горизонтальной поверхности I2 = O, е = 0.

Ширина отвала определяется в этом случае следующими уравнениями:

При вскрытии россыпи отдельными выездами торфа укладывают в отвал на поверхности в непосредственной близости от выхода выезда. Чтобы расстояние перемещения было наименьшее, торфа размещают по радиусу (рис. 27, б), и отвал в плане приобретает очертания сектора. Наиболее часто отвал располагают в направлении падения долины, что позволяет разместить в нем несколько больший объем торфов при одном и том же радиусе и высоте подъема бульдозера. Укладывают торфа сбрасыванием с гребня или слоями. К основным размерам отвала, определяющим его емкость, относятся наибольший радиус d, центральный угол сектора ф и наклон поверхности I2 в месте расположения отвала. По И.С. Шаповаловой, между радиусом отвала d, его высотой h и объемом W имеется взаимосвязь:

Емкость отвала W определяется по уравнению

где A, e, A', e', е, u, л — угловые коэффициенты;

Ф — центральный угол разворота отвала, град. Коэффициенты А' и е' подсчитывают по приведенным выше уравнениям, A и e с заменой i величиной I2.

Для упрощения уравнения сокращена малая величина е3, которая входит со знаком плюс в последнюю скобку третьего члена.

При расположении отвала на подъеме у членов с двойными знаками необходимо принимать верхние знаки, а при расположении на уклоне — нижние. На горизонтальной поверхности I2 = 0, е = 0.

На широких россыпях при вскрытии отдельными полосами торфа из средних полос размещают в отвалы, располагаемые в выработанном пространстве (рис. 27, в), производительность бульдозера при этом возрастает. Основные размеры отвала рассчитываются по уравнениям И. С. Шаповаловой:

Высота отвала

где А, e, e — угловые коэффициенты.

Верхние знаки перед членами следует применять при расположении отвалов на подъеме, а нижние — на уклоне. На горизонтальной поверхности I2 = 0, e = 0.

При подъеме поверхности до I2 < 0,1 третий член уравнения под корнем по сравнению с первыми мал, поэтому им можно пренебречь.

Ширина основания отвала в этом случае

Отвал заваливает пласт Р, поэтому торфа с площади 1; 2; 3; 4 будут разубоживать пески или же необходима их перевалка.

Площадь перевалки определяется уравнением

где d2 — ширина площадки на дне разреза, м.

Коэффициент e определяется по уравнению ?, но с заменой уклона i на i1. Последний равен i1 = tg b1, где b1 = b + (2/4°) — временный угол откоса отвала.

При расположении отвала на волнистой поверхности основные размеры его точнее определять графически.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: