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...



Основные способы вскрытия россыпей при гидравлическом способе разработки

16.06.2018
Общие положения. Для размещения гидравлического оборудования на эксплуатационном горизонте и для транспортирования песков к промывной установке проходят выработки вскрытия. К таким выработкам относятся выносные канавы и штольни, по которым перемещают размытые породы на поверхность, а также котлованы, в которых устанавливают оборудование для выемки и подъема песков. На гидравлических разработках применяют следующие основные способы вскрытия: 1) выносной канавой, 2) штольней, 3) котлованом, 4) бортовое вскрытие, 5) канавой и котлованом, 6) независимое вскрытие горизонтов россыпи. Первые четыре способа относятся к основным, остальные являются смешанными и представляют различные сочетания предыдущих.

Выработки вскрытия взаимосвязаны с видом транспорта, применяемого для перемещения песков. Так, при вскрытии канавой и штольней размытые пески перемещаются самотеком. При всех других способах вскрытия пески поднимают на определенную высоту землесосом, водоструйным насосом и другим оборудованием, т. е. используется напорный гидравлический транспорт.

Способ вскрытия предопределяет главнейшие особенности технологии всего процесса разработки россыпи гидравлическим способом.

Вскрытие выносной канавой. Для того чтобы обеспечить доступ к пласту и выдать размытые пески на поверхность к промывной установке, а хвосты в отвалы, проходят выносную канаву 1; 2; 3 (рис. 106) с уклоном i = 0,015—0,04, достаточным для самотечного перемещения размытых пород. Затем приступают к нарезным и добычным работам, и канава используется для выдачи пород с площади вскрытия 4; 5; 6; 7. По мере продвижения очистных работ в плотике проходят ответвления канавы 2; 10; 11 и 2; 12. Вскрытие вышележащей площади россыпи производят второй выносной канавой, в которую поступают пески с площади 6; 7; 8; 9.

Отметку выхода выносной канавы на увале (точка 1) устанавливают так, чтобы канаву можно было подвести к плотику в наиболее удаленной или низко расположенной площади (точки 10 или 12), а также чтобы породы, отработанные на всей площади, могли самотеком размещаться в отвалах поймы долины. Таким образом, на расположение отметки устья канавы влияет величина поперечного и продольного уклонов плотика россыпи. Когда эти уклоны значительно превышают необходимые для самотечного транспорта, то выносную канаву проходят по плотику с небольшим углублением, чтобы поток не расплывался.

Если уклоны плотика близки к предельной величине самотечного перемещения, канаву углубляют в плотик с таким расчетом, чтобы ее ответвление подходило к плотику в нижней части площади, т. е. к точке 10. При меньших уклонах плотика неизбежна значительная углубка канавы, которая тем больше, чем меньше уклоны плотика и чем больше размеры площадки L, отрабатываемой этой канавой. Так, при разработке широких россыпей, расположенных на увалах далеко от поймы, выносные канавы иногда углубляют в плотик на 4—5 м.

Канаву 1; 11 целесообразно располагать в таком месте, чтобы по условиям проведения ответвлений 10; 13 и 12; 13 глубина ее была одинаковой. Расстояние L1 от нижней границы россыпи до оси канавы определяется уравнением
Основные способы вскрытия россыпей при гидравлическом способе разработки

где L — длина площади вскрытия выносной канавы, м;

i — уклон выносной канавы;

I1 — продольный уклон увала.

Глубина выносной канавы h1 в точке 13 определяется уравнением

где h — наименьшая допускаемая глубина канавы в наиболее удаленной точке, например в точке 10, м.

Для успешного самотечного перемещения размытых пород необходимо, чтобы плотик около забоя имел уклоны не менее 0,015—0,02. Тогда не требуется значительных затрат на проходку забойных канав и больших расходов напорной воды на перемещение песков. При меньших уклонах неизбежен повышенный расход воды на перемещение, поэтому стремятся, чтобы поверхность смыва по плотику имела уклон не менее 0,007.

Внешняя выносная канава, расположенная за бортом разреза (отрезок 1; 2), имеет длину 10—300 м и зависит от расположения россыпи на увале. На отдельных россыпях эта канава может и отсутствовать, т. е. выработок вскрытия не нужно проходить, тогда описываемый способ переходит в способ вскрытия без выработок. Длина внутренних выносных канав, расположенных в пределах разреза, зависит от ширины россыпи; на узких россыпях их длина уменьшается до 40 м, а на широких увалах достигает 1,5 км. Расстояние между смежными выносными канавами, когда длина внешней ее части мала, принимают равным двойной ширине заходки, но не менее 40 м. При значительной длине внешних выносных канав для уменьшения объемов работ по их проходке стремятся по возможности объединять несколько внешних канав в одну. Объединение внешних выносных канав увеличивает длину внутренних ответвлений, поэтому расстояние между выносными канавами устанавливают, сопоставляя ряд вариантов. На больших россыпях, когда длина внешней части выносной канавы достигала 300 м, а внутренней превышала 1 км, расстояние между выносными канавами доходило до 0,6—1 км. Выносные канавы стремятся располагать в низинах, чтобы облегчить подход к площади с наиболее низкими отметками плотика.

На рис. 107 показан порядок проходки всей выносной канавы, которую проходят и углубляют постепенно. Так, до начала очистной выемки проходят часть канавы 1. Углубку выносной канавы а в плотик осуществляют по мере перемещения забоя во время отработки площади А. В дальнейшем, чтобы обеспечить доступ к площади Б, выносную канаву 2 углубляют, причем эти работы производят зимой. Углубку канавы б в плотик производят уже во время отработки площади Б. Для обеспечения доступа к площади В зимой производят новую углубку выносной канавы 3 и т. д.

Вскрытие канавой обеспечивает высокопроизводительную разработку россыпи, поскольку породы перемещаются самотеком и затраты на транспортирование очень малы. Для использования этого способа необходимо, чтобы вблизи россыпи имелась низина достаточной емкости, в которую можно самотеком разместить хвосты. Поэтому данный способ вскрытия наиболее широко применяют для разработки террасовых россыпей, расположенных достаточно высоко относительно поймы. В этих условиях затраты на проходку выносных канав обычно невелики, а использование дешевого и производительного транспорта пород во время разработки обеспечивает низкую себестоимость добычи. Вскрытие канавой можно также применять для разработки ключевых россыпей с крутым продольным уклоном.

Если ключ впадает в долину реки с большим превышением над поверхностью поймы, то хвосты можно разместить самотеком в долине этой реки. В этом случае достаточно, если продольные уклоны ключевой россыпи будут равны 0,02—0,03 (см. рис. 107). В пределах разреза эту выносную канаву проходят во время отработки россыпи по линии низших отметок плотика. Если уклон плотика недостаточен, то канаву углубляют в плотик или же устанавливают лоток, по которому пески отводят к промывной установке. При отсутствии вблизи ключевой россыпи низины вскрытие канавой можно применить, если продольные уклоны плотика больше 0,05—0,07. Место для отвалов создается за счет того, что канаву проходят с уклоном, меньшим уклона долины, а во время эксплуатации промывную установку переносят в разрез, и отвалы размещают в выработанном пространстве. Выносную канаву используют только для отвода из разреза воды и мелкозернистых хвостов. Для ключевых россыпей этот способ вскрытия целесообразно применять при небольшой глубине и малой каменистости пород, когда отвалы в разрезе получаются невысокими.

Вскрытие штольней. При этом способе проходят штольню 1; 2 (рис. 108) к плотику россыпи с наиболее низкими отметками. Штольня должна иметь уклон, достаточный для самотечного перемещения размытых пород. От нее проходят восстающую выработку 2; 3.

В штольне устанавливают сплотки, а в верхнем ее конце щиты, которые направляют размытые породы, поступающие с восстающей выработки. Штольню закрепляют неполными рамами, а восстающую — сплошной венцовой крепью. В основании восстающей устраивают подушку из крупных камней. Первоначальный разрез образуется благодаря размыву пород с поверхности вокруг восстающей выработки, при этом разбирают по мере углубки венцовую крепь. В дальнейшем штольню используют для выдачи размытых песков к промывной установке.

Этот способ имеет ограниченное распространение, он применялся для разработки мощной террасовой россыпи, когда объем работ по проходке выносной канавы был большой и проходить штольню с восстающей оказывалось дешевле.

Вскрытие котлованом. Котлован проходят в месте наиболее низкого расположения плотика (рис. 109). Сначала в котловане устанавливают землесос или водоструйный насос, а затем после расширения котлована устанавливают мониторы. По борту котлована прокладывают подъемную трубу для выдачи песков на поверхность к промывной установке, которую обычно располагают вблизи котлована. Высота подъема песков изменяется от 4 до 50 м в зависимости от мощности россыпи и высоты расположения промывной установки.

После того как забой удалился на 40—150 м, землесос перестанавливают ближе к нему. В новых местах проходят для землесоса только приямок в плотике и наращивают подъемный трубопровод. При неровном плотике приямки стремятся располагать в западениях плотика, для чего предварительно производят разведку щупом по 10-метровой сетке. Пески выдают на поверхность по пескопроводу к месту первоначального расположения промывной установки. Землесос передвигают до тех пор, пока не будет использовано все пространство у промывной установки для размещения хвостов в отвал. Кроме того, возможность передвижки ограничивается манометрическим напором землесоса, поскольку удлинение пескопровода увеличивает сопротивление, и трубопровод начинает запрессовываться. Длина площади вскрытия по восстанию россыпи, отрабатываемой с одной установки подъемного пескопровода и шлюза для землесосного подъема, составляет 70—300 м, а для водоструйных насосов 40—150 м. Расстояние самотечного перемещения песков от забоя при этом способе вскрытия можно сократить до 30—40 м и тем самым обеспечить выгонку песков даже при уклонах плотика 0,002.

На нешироких россыпях промывную установку обычно располагают на борту разреза с таким расчетом, чтобы можно было использовать выработанное пространство для размещения хвостов и этим уменьшить высоту шлюза и подъема песков. При размещении хвостов в выработанном пространстве необходимо, чтобы отработанная вода не стекала обратно в разрез. При вскрытии котлованом неизбежен подъем размытых пород, на что необходимо затрачивать значительное количество электроэнергии или напорной воды. Поэтому транспортирование пород при этом способе вскрытия стоит дорого.

Способ вскрытия котлованом применяют для разработки россыпей в сложных условиях залегания, например для месторождений, вблизи которых нет низин для размещения хвостов или когда плотик расположен ниже поверхности земли. Таким образом, за счет некоторой большей стоимости транспортирования песков при вскрытии котлованом можно использовать гидравлический способ для разработки ключевых, пойменных россыпей или увальных и террасовых с низко расположенным или неровным плотиком. Вскрытие котлованом широко распространено на россыпях.

На осадочных и угольных месторождениях, имеющих мощные наносы, вскрышные работы часто производят в два уступа. На верхнем, сложенном из песчанистых пород, применяют гидравлическую вскрышу, а на нижнем, где в основном залегают глинистые породы повышенной крепости, — экскаваторную вскрышу с одноковшовыми или роторными экскаваторами. В таких условиях вскрытие верхнего горизонта, отрабатываемого гидравлическими работами, производят углубленным котлованом (рис. 110). Котлован углубляют в породы второго уступа так, чтобы уровень воды в нем был ниже поверхности смыва верхнего уступа на h = 4—7 м. Размытые породы от гидромониторов перемещаются самотеком по почвенным канавам, которые вначале проходят напорной струей, а затем углубляют водным потоком. Уклон канавы по мере удаления забоя уменьшается, но он не должен быть меньше допускаемого по условиям самотечного транспорта пород. Уклон канавы и величина углубки котлована определяют наибольшее расстояние удаления забоя от котлована, а следовательно и общую длину блока, который может быть отработан с одной установки землесоса. Эта длина составляет 400—600 м и определяется по уравнению

где bк — ширина котлована, м;

h — глубина котлована от поверхности смыва до уровня воды в котловане, м.

Для увеличения времени работы землесоса до следующей перестановки котлован располагают несколько ближе, в сторону смежной заходки, чтобы подавать породы в него из двух заходок. В таких случаях землесос перестанавливают только через 1—2 года его работы. После отработки заходки на полную длину блока мониторы переносят в забой 14; 17 и проходят опережающую выработку 14; 15; 16; 17, из которой нарезают два новых забоя и отрабатывают смежную заходку, направляя размытые породы в прежний котлован. Поверхность смыва вскрышного уступа приобретает уклон в сторону канавы, поэтому между смежными заходками образуется целик, высота которого 2—4 м. Целик предотвращает сток воды из гидравлических забоев и приямка землесоса в нижележащий экскаваторный уступ.

При вскрытии углубленным котлованом увеличивается использование землесосов и гидромониторов, поскольку землесос переносят редко, кроме того, сокращаются расходы на перестановку. Увеличение высоты подъема и расхода электроэнергии незначительно, поэтому во многих случаях этот способ вскрытия является одним из наиболее экономичных.

Бортовое вскрытие. Выдачу пород из разреза на поверхность осуществляют струей гидромонитора по выположенному борту разреза (см. рис. 96, а). Торфа размещают в отвалы, расположенные на поверхности вдоль разреза. В отвалы поднимают галю и валуны, а тонкозернистые частицы сносятся потоком обратно в разрез и их отводят по выносной канаве. Расход напорной воды при бортовом вскрытии выше, чем при очистной выемке, в 2—5 раз. Бортовой способ применяют главным образом для вскрытия уступа торфов мощностью не более 1,5—2 м. Он выгоден, когда вдоль одного из бортов разреза имеется низина, в которой удобно размещать торфа. Главным преимуществом данного способа вскрытия является простота общей технологии работ. Его целесообразно применять при естественном напоре и особенно весной, когда водозаводная канава подводит избыточное количество воды.

Вскрытие россыпей можно осуществлять также смешанными способами, представляющими сочетание рассмотренных выше способов. К основным смешанным способам относятся: 1) вскрытие канавой и котлованом; 2) независимым вскрытие нескольких горизонтов; 3) независимым вскрытие отдельных заходок.

Вскрытие канавой и котлованом. При этом способе к месту с наиболее низкими отметками плотика проходят (к одному горизонту) одновременно выносную канаву и котлован (рис. 111). В котловане располагают подъемно-промывные установки, например понуро-шлюзовую, водометный грохот или золотомойку, с помощью которых промывают пески и поднимают крупнозернистую часть хвостов для размещения в отвал. Мелкозернистые хвосты направляют в выносную канаву 2, поэтому ее проходят с уклонами, значительно меньшими, чем при вскрытии только одной выносной канавой. При этом способе вскрытия напорная вода расходуется только для подъема камней на высоту 2—7 м. Отвалы вначале размещают в котловане, а после передвижки подъемной установки в положение 3 и 4 — в выработанном пространстве. Размеры заходки по восстанию, отрабатываемой с одной установки подъемно-промывного устройства, ограничиваются емкостью галечного отвала. Обычно длина ее от 25 до 50 м.

Данный способ вскрытия в основном применяют для разработки ключевых россыпей с продольным уклоном от 0,01 до 0,04, а также для разработки низко расположенных увальных или террасовых россыпей. С уменьшением каменистости пород и глубины россыпи расширяется область целесообразного применения этого способа, поскольку объем галечных отвалов получается небольшой и передвигать промывную установку приходится реже.

Независимое вскрытие нескольких горизонтов. Выработки проводят к двум или трем горизонтам, т. е. к плотику и к промежуточным горизонтам, расположенным в средней части насосных отложений. Каждый уступ отрабатывают независимо с опережением верхнего уступа по отношению к нижнему (рис. 112). Вскрытие нижнего уступа обычно производят котлованом (значительно реже — канавой и котлованом) и отрабатывают этот уступ гидравлическим способом. На верхних уступах применяют гидравлическое оборудование, если породы металлоносны, или бульдозеры другие горные машины, если они представлены торфами. При отработке верхнего уступа гидравлическим способом его вскрытие может быть осуществлено выносной канавой, бортовым способом и реже котлованом. Независимый способ вскрытия двух горизонтов имеет несколько разновидностей, которые различают по виду выработок вскрытия, применяемых на каждом уступе.

Опережение отработки отдельных уступов зависит от условий залегания россыпи, распределения металла в породах и принятой технологии работ. Так, при равномерном распределении металла в породах всех уступов опережение обычно выдерживают от 1 года до 3 лет. Если в верхних уступах находятся торфа, то опережение составляет 3—6 месяцев. При размещении торфов, в выработанном пространстве опережение выдерживать 0,5—3 месяца, так как значительное опережение осложняет вскрышные работы; если уменьшение опережения содействует значительному повышению производительности вскрышных работ и снижает их стоимость, то при небольшой мощности торфов опережение сокращают до 10 дней.

При равномерном распределении металла в породах россыпи независимое вскрытие двух горизонтов применяют для разработки увальных и террасовых россыпей глубиной более 4—6 м в случаях, когда отработка двумя самостоятельными уступами уменьшит среднюю себестоимость добычи и увеличит производительность труда. Этот способ применяют, например, при невысоком расположении плотика относительно поймы, когда самотеком в отвалах может быть размещена только часть хвостов, или при неровном плотике с глубокими западениями. В таких условиях горизонт основания верхнего уступа определяется возможностью самотечного размещения хвостов в отвалах поймы или же выбирается по верхним отметкам плотика до начала его глубоких западений. Пески, залегающие ниже этого горизонта, отрабатывают отдельным уступом с применением вскрытия котлованом. На россыпях глубиной 20—40 м вскрытие каждого уступа может быть осуществлено котлованом.

При наличии торфов независимое вскрытие горизонтов применяют для самых разнообразных условий залегация россыпей, так как при отдельной отработке верхнего уступа торфов общие затраты уменьшаются, поскольку торфа направляют прямо в отвал, минуя промывку. Независимое вскрытие позволяет использовать бульдозеры, скреперы, экскаваторы, что в ряде случаев уменьшает стоимость вскрышных работ по сравнению с гидравлической вскрышей. При применении гидравлической вскрыши наряду с гидравлической добычей независимое вскрытие россыпи позволяет лучше использовать водные ресурсы. Так, вскрышные работы на верхнем уступе лучше производить весной, когда вода имеется в избытке. Необходимо также учитывать, что при этом облегчается отработка мерзлых россыпей с естественной оттайкой.

Область целесообразного применения независимого вскрытия расширяется: по мере увеличения мощности торфов и возможности использования для большего объема пород наиболее производительных способов вскрыши; с увеличением разницы между себестоимостью гидравлической добычи и промывки песков и вскрышных работ. Независимое вскрытие получает все большее распространение, поскольку создаются лучшие условия для раздельной выемки песков. Разубоживание снижается в 2—10 раз, сокращаются расходы, связанные с транспортированием песков и торфов во время разработки.

На рис. 113 изображено независимое вскрытие двух горизонтов широкой террасовой россыпи. По ширине россыпь отрабатывалась не менее чем тремя самостоятельными полосами (делянами) шириной 50-80 м.

Верхний уступ был представлен торфами, и при применении бульдозеров вскрытие этого уступа осуществлялось смешанным способом — сплошными выездами для первой бортовой полосы, а средних полос — без выработок с размещением торфов в выработанном пространстве.

При использовании на верхнем уступе гидравлических вскрышных работ вскрытие первой бортовой полосы проводится бортовым способом с размещением отвалов торфов вдоль борта разреза, а остальных полос — способом без выработок с укладкой отвалов в выработанном пространстве.

Вскрытие нижнего горизонта песков производится котлованом. Опережение в отработке верхнего уступа по отношению к добычному при этом способе вскрытия зависит в основном от длины россыпи и обычно не может быть большим. Независимое вскрытие, сочетающее способы без выработок и с котлованом, обеспечивает высокую производительность бульдозерного вскрышного оборудования и низкую стоимость вскрышных работ при значительной мощности торфов, вследствие чего себестоимость добычи снижается.

Независимое вскрытие трех горизонтов применяли при разработке алмазоносных террасовых россыпей глубиной 12—18 м, из которых 6—10 м составляли торфа. Вскрыша торфов осуществлялась двумя уступами, каждый из них имел независимые выработки вскрытия. Вскрытие верхнего уступа мощностью около 2,5 м производилось сплошными выездами, торфа отрабатывались бульдозерами и размещались в отвалы по бортам разреза. Второй уступ торфов мощностью 5—8 м вскрывали отдельными бортовыми выездами и отрабатывали экскаватором типа механическая лопата с вывозкой торфов автосамосвалами во внешние отвалы. На третьем добычном уступе использовали вскрытие котлованом и отрабатывали его гидравлическим способом с подъемом песков землесосом.

Независимое вскрытие трех горизонтов применяют при разработке глубоких и средней мощности россыпей, когда торфа резко меняют свои свойства (крепость и устойчивость).

Независимое вскрытие отдельных заходок. Этот способ применяют на россыпях, имеющих торфа небольшой мощности. Разработку всей россыпи осуществляют двумя уступами, подразделяя по ширине на отдельные три, реже на две полосы (заходки) I, II и III (рис. 114). В верхний уступ выделяют торфа, бортовые заходки проводят с опережением и при бульдозерной вскрыше, выдачу производят по сплошным выездам. При гидравлической вскрыше проходят небольшие канавы в сторону поймы для перемещения торфов. На средних заходках и бортовых, отрабатываемых позднее, опережающих выработок вскрытия не проходят, и торфа размещают в выработанном пространстве. К нижнему уступу проводят канаву и котлован или только котлован. Пески на промывную установку поднимают по грохоту, струей гидромонитора водоструйным насосом или другими подъемными устройствами.

Ширина заходок (полос) в основном зависит от применяемого на добычном уступе подъемного оборудования, предопределяющего емкость отвала, а также от системы разработки. В заходках (см. рис. 114) на плотике размещены три передвижные золотомойки и ширина заходок составляет 30—60 м, а длина по восстанию россыпи 30—120 м. Заходки наименьшей длины применяют при использовании понуро-шлюзовых и других простейших подъемных устройств. При вскрытии нижнего уступа котлованом с подъемом песков водоструйным насосом длину заходки выдерживают равной 60 м, а при использовании передвижных золотомоек — увеличивают до 85 м.

Верхний уступ торфов отрабатывают с опережением по отношению к нижнему уступу на одну заходку так, чтобы торфа в выработанное пространство перемещались по кратчайшим расстояниям после того, как на соседней заходке полностью или частично будет закончена выемка и зачистка плотика. Поэтому опережение по времени отработки верхнего уступа торфов относительно нижнего не превышает продолжительности выемки и зачистки песков на площади заходки, т. е. 10—30 суток.

Независимое вскрытие отдельными заходками применяют на россыпях при мощности торфов 2—4 м и ширине россыпи более 60— 80 м. В таких условиях для средних заходок верхнего уступа используют наиболее производительный способ вскрытия без выработок с небольшим расстоянием перемещения торфов в отвалы. Таким образом, за счет поблочной отработки торфов с малым опережением можно сократить расход напорной воды и снизить общие затраты на разработку. Малое опережение отработки верхнего уступа осложняет технологию разработки из-за тесной взаимозависимости работ на вскрышном и добычном уступах и необходимости часто перестанавливать подъемное и промывное оборудование. Поэтому при независимом вскрытии отдельными заходками следует применять легкие шлюзы и подъемное оборудование, однако лучше передвижные золотомойки, которые не требуют больших затрат на перестановку, а также иметь запасные вскрышные и добычные забои с установленным в них оборудованием.

На россыпях большой длины условия залегания пласта меняются. В таких случаях может оказаться целесообразным для разработки отдельных площадей применить различные способы вскрытия. Так, на террасовой россыпи с высоким расположением плотика может оказаться целесообразным использовать способ вскрытия канавами, а с понижением отметок плотика перейти на независимое вскрытие двух горизонтов или на вскрытие канавой и котлованом, а в отдельных случаях — на вскрытие только котлованом. Важно правильно выбрать способ вскрытия для отдельных площадей со своеобразными условиями залегания, поскольку этим можно повысить производительность разреза и снизить себестоимость добычи.