Бульдозерные системы вскрышных работ

Система определяет порядок ведения вскрышных выработок, что взаимосвязано с расположением забоя и отвалов и направлением их перемещения. Системы вскрышных работ классифицируют по трем признакам: последовательности перемещения забоя, направлению рабочего пути в заезде и расположению заезда на россыпи.

По порядку перемещения забоя необходимо различать системы с постоянным направлением его перемещения и системы с поблочным перемещением забоя; по направлению рабочего пути системы подразделяют с одинарным и сдвоенным заездом; по расположению заезда различают системы с параллельными, веерными и угловыми заездами.

При постоянном направлении перемещения вскрышные забои сосредотачивают на одном борту разреза, где концентрируют все вскрышные машины 6, 7 (рис. 28, а, сечение А — А). Забои при этом перемещаются в одном направлении, и вскрышные работы производят сразу на полную глубину. Концентрация забоев и машин обеспечивает быстрое перемещение вскрышных выработок, вследствие чего быстрее подготавливаются нижележащие запасы к добыче, что позволяет проводить вскрышные работы с меньшим опережением. Такая система предпочтительна при разработке месторождений с талыми породами, имеющими коэффициент крепости 0,5—1, когда не требуется предварительной подготовки пород к выемке.

При системах с поблочным перемещением забоев за машиной закрепляют площадь 0,5—5 га, на которой поддерживают несколько запасных забоев для предварительной подготовки пород к выемке. Так, при выемке пород повышенной крепости с коэффициентом крепости 1—3 запасные забои необходимы для рыхления пород тракторными рыхлителями. Во время разработки месторождений с мерзлыми породами, когда применяют слоевую выемку с естественной оттайкой, запасные площади для забоев необходимы для накопления за сутки оттаянных мерзлых пород в объеме, соответствующем производительности машин (рис. 28, б). При этом следует учитывать неравномерную глубину суточного оттаивания в зависимости от погодных условий (см. табл. 11).

Перемещать разжиженные торфа на льдистых россыпях малопроизводительно, бульдозеры в них вязнут. В таких условиях на каждый бульдозер приходится выделять большие площади (4—5 га), с тем чтобы породы смогли не только оттаять, но и были осушены. Для этого осенью проходят бульдозером осушающую (разрезную) водосточную канаву, которую постепенно углубляют по мере оттайки дна. Затем весной приступают к послойным вскрышным работам по мере оттайки торфов на площади, обеспечивающей полную загрузку бульдозера. При углублении вскрышных работ постоянно обеспечивается сток почвенных вод в канаву, однако при этом площадь вскрыши постепенно сокращается, поскольку скорость оттаивания пород возрастает. На определенной глубине, когда сток почвенных вод замедлится и бульдозер начнет вязнуть, его переводят на соседнюю площадь, и вскрышные работы вновь начинают с поверхности. На каждый бульдозер выделяют 3—4 таких забоя, на которых он поочередно работает, пока смежные не подсохнут.

При таком порядке ведения вскрышных работ удалось увеличить глубину вскрыши мерзлых торфов с естественной оттайкой на алмазных россыпях до 1,7 м за сезон и обеспечить более высокую производительность машин при выемке льдистых торфов. Однако при этом машины рассредотачиваются, вскрышные забои перемещаются более медленно и вскрышные работы начинают с большим опережением (3—6 лет).

При одинарных заездах бульдозером перемещают вал породы только в одном направлении, обратно бульдозер передвигается порожняком (см. рис. 28, а и 10, б, верхний план), поэтому за замкнутый заезд (оборот) бульдозером доставляют только один вал породы. При небольших расстояниях перемещения и при высоких задних скоростях движения такой порядок обеспечивает более высокую производительность машин, поэтому и получил наибольшее распространение.

В системах со сдвоенными (челночными) заездами у места разгрузки бульдозер разворачивают на 180° (см. рис. 10, б, нижний план) и при обратном движении вновь набирают бульдозером вал и перемещают его на противоположный борт разреза. За один оборот (замкнутый заезд) в этом случае доставляют бульдозером два вала породы. Системы со сдвоенными заездами имеет смысл применять при малых скоростях заднего хода и при больших расстояниях перемещения, когда время, затрачиваемое на разворот бульдозера, окупается сокращением времени холостого пробега и доставкой второго вала. На россыпных месторождениях системы сдвоенными заездами применяют редко.

При системах с параллельными заездами их проводят поперек или реже вдоль продольной оси россыпи; порядок выемки пород указан на рис. 28, а, положения 1—5. При этом поддерживают прямолинейность заездов, благодаря чему при вскрыше сплошными выездами протяженность сокращается до наименьших размеров, а производительность машин возрастает.

Технология вскрышных работ при системах с одинарными параллельными заездами наиболее проста, ходовая часть машин изнашивается меньше и при бульдозерах с большой задней скоростью достигается высокая производительность. Данная система получила широкое распространение на вскрышных работах.

Средние расстояния перемещения бульдозера в пределах разреза по вертикали и горизонтали при сплошных выездах и горизонтальной поверхности определяются уравнениями:

где Hc — среднее расстояние перемещения в разрезе по вертикали (высота подъема), м;

Bc — среднее расстояние перемещения в разрезе по горизонтали, м;

B1 = АВ + е — ширина разреза, с которой производится выдача торфов на один борт разреза; е = 0,5/1,5 м — запасная площадка, м;

А — часть ширины россыпи, с которой выдают торфа на один борт.

При неровной поверхности и кровле пласта средние расстояния перемещения рассчитывают графоаналитическим способом по теореме равенства произведения площади на расстояние перемещения (см. рис. 26, г). Для этого на профиле всю площадь сечения торфов подразделяют на простейшие фигуры и определяют их площади и расположение центра тяжести. Среднее расстояние перемещения подсчитывают по уравнению

где f1, ..., n — площадь простейшей фигуры, м2;

f — площадь сечения торфов по всему профилю, м2;

x1, ..., n — расстояние от борта разреза до центра тяжести простейшие фигуры, м.

При системах с веерными (радиальными) заездами (рис. 28, б, верх) предусматривается доставка пород к одному месту — отдельному выезду, канаве, котловану, поэтому заезды располагают веером. Веерные заезды в условиях доставки пород к определенной выработке вскрытия обеспечивают наименьшую длину заездов. По сравнению с параллельной системой длина таких заездов больше на 20-40%.

Системы с угловыми заездами (рис. 28, б, низ) отличаются тем, что заезд разделяется на две части, расположенные под углом друг к другу. Основной заезд размещают в борозде, по которой, как и при веерной системе, породы доставляют к месту расположения вскрывающей выработки. Сначала от выдачной канавы 4 проходят разрезную поперечную борозду 4; 5 глубиной 0,8 м, которой придают уклон для стока воды в сторону канавы. Выемку торфов производят продольными заездами 6, расположенными примерно под прямым углом к основной борозде, в которую и сбрасывают торфа для образования вала большого объема (4—8 м3). Этот большой вал и перемещают под уклон по борозде 4; 5, которую по мере выемки торфов углубляют. Общая протяженность заездов по сравнению с веерной увеличивается на 25 —40%. Данную систему применяют при разработке россыпей с льдисто-илистыми торфами, когда бульдозером по основной борозде возможно перемещать вал большого объема, благодаря чему производительность машин возрастает даже при несколько увеличенной длине заездов. Среднее расстояние перемещения бульдозера в пределах разреза при угловой системе вскрыши, одностороннем вскрытии и постоянной мощности торфов определяется по уравнению

где L — размер (длина крыла) отрабатываемой площади по восстанию или падению россыпи от оси вскрывающей выработки, м.

Предпочтение отдают системе вскрыши, при которой для выбранного способа вскрытия может быть достигнута наибольшая производительность бульдозера.

Ширина россыпи и другие величины, определяющие расстояние доставки, изменяются во время отработки россыпи, поэтому производительность бульдозера подсчитывают на среднее расстояние доставки. Во время работы бульдозеров расстояния доставки пород и порожнякового хода обычно равны, поэтому производительность удобнее вычислять не по полной длине замкнутого заезда, а по средней длине грузового хода.

Средняя длина грузового хода бульдозера lc при доставке торфов от забоя в отвал при параллельной системе (см. рис. 26) определяется по уравнению

где Bc — среднее расстояние перемещения бульдозера в пределах разреза, м;

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

dc — среднее расстояние перемещения бульдозера в пределах отвала, м;

lд = 2/3 м — средневзвешенное расстояние, учитывающее заезд

бульдозера вдоль борта при выемке прибортовой полосы.

Среднее расстояние перемещения бульдозера в пределах разреза Bс зависит от способа вскрытия, системы вскрышных работ, мощности торфов, ширины россыпи и определяется по уравнениям (39), (40) и (44).