Способы вскрытия котлованом

Вскрытие котлованом в пойме. В этом случае для установки драги (рис. 131) в пойме долины проходят котлован. Котлован образует первоначальный разрез, из которого драга должна перейти к добычным работам. Расположение днища понтона драги в котловане зависит от уровня воды в долине. Поэтому драга может подойти только к площадям с достаточной по условиям осадки понтона подводной глубиной россыпи, а также пройти по площади с невысоким надводным бортом, определяемым размерами отвального оборудования драги.

Наименьшая подводная глубина россыпи H1м, при которой обеспечивается доступ по условиям осадки понтона, определяется по уравнению (148), принимая h и zд равными нулю.

Работы по вскрытию в основном сводятся к проходке котлована, а на россыпях глубиной свыше 10 м и к проходке драгой наклонной углубочной выработки 1; 2; 3; 4.

Затраты на вскрытие россыпи этим способом небольшие.

Драгой разрабатывают всю толщу россыпи независимо от содержания металла, что упрощает технологию разработки. Наряду с этим необходимо учитывать, что производить драгой выемку торфов не всегда целесообразно, так как обогатительное оборудование в этом случае загружается пустой породой.

Этот способ создания доступа целесообразно применять на россыпях: с равномерным распределением металла или с металлоносными пропластками, близко расположенными к поверхности; с заболоченной поверхностью; глубоких или средней глубины; с небольшим подъемом плотика и поверхности в сторону увалов долины и не имеющих на поверхности высоких отвалов, а также для разработки русловых россыпей.

Для установки драги проходят вспомогательный и главный котлованы (см. рис. 131). Во вспомогательном котловане собирают на деревянном помосте (стапеле) только понтон, размеры его устанавливают, обеспечивая с каждой стороны понтона зазор 3—4 м. Глубина его относительно уровня воды в реке hк' должна быть достаточной для всплытия собранных частей драги и определяется уравнением

где e = 0,18—0,22 — коэффициент веса понтона относительно веса драги;

Ф — полная осадка понтона драги, м;

г = 1—1,2 — высота городков настила (стапеля);

е = 0,5—0,7 — запасная высота, м.

Размеры главного котлована должны обеспечить свободное маневрирование драги при переходе ее к добычным работам, а также возможность поворота понтона во время сборки драги, его размеры связаны с размерами драги уравнениями:

где lк — длина котлована, м;

bк — ширина котлована, м;

Д — длина понтона, м;

Ш — ширина понтона, м;

К — длина кормовых колод, м; еб = 3—5 — зазор между понтоном и бортом разреза, м.

Глубину главного котлована hк относительно уровня воды в реке определяют по уравнению (149), при этом принимают полную осадку понтона, т. е. е = 1, г = 0, а запасную высоту увеличивают до е = 1—1,7 м.

Для драг с черпаками емкостью 250 л котлован проходят длиной 60—65 м и шириной 45—50 м. Дну котлована придают уклон для стока воды к приямку водоотливного насоса.

Размеры углубочной выработки зависят от глубины россыпи и уклона дна проходимой выработки. Проходка выработки осложнена из-за недостатка места для размещения мелкозернистых хвостов (эфелей), поэтому приходится придавать небольшие уклоны дну выработки. Так, при проведении ее в одном направлений, исходя из размещения эфелей, уклоны дна не превышают 0,1—0,14. Для увеличения уклона Дна на корме драги устанавливают хвостовой гидромонитор для отбрасывания эфелей, удлиняют кормовые колоды или предварительно углубляют котлован драгой, размещая отвалы по трем сторонам котлована. Поэтому размеры котлована должны допускать маневрирование в эти стороны. В последнем случае удается увеличить уклон дна до 0,2—0,25. Длина углубочной выработки уменьшается, если верхнюю часть россыпи предварительно снять до уровня почвенных вод.

Для крупных драг объем котлована достигал 50 тыс. м3. Кроме того, драгой проходили углубочную выработку объемом 200—300 тыс. м3.

Котлованы проходят гидравлическим способом, экскаваторами, бульдозерами, скреперами и драгой. Распространен гидравлический способ проходки с попутной добычей металла. Стоимость 1 м3 проходки составляет 60—80 коп. без учета стоимости попутно полученного металла. Котлованы проходят экскаватором с ковшом емкостью 0,6—1 м3. Породы отвозят в автосамосвалах, стоимость проходки 0,5—1,2 руб/м3. При глубине котлована менее 3 м его проходят также бульдозером. При проходке котлована экскаватором или скрепером водоотлив осуществляют 75—150-миллиметровыми центробежными насосами.

Отвалы размещают на таком расстоянии, чтобы они не мешали сборке драги, и их используют для создания насыпи со стороны реки, чтобы предотвратить затопление сборочной площадки во время половодья.

Котлованы можно проходить драгой, ранее установленной и работающей на россыпи. В этом случае драгой отрабатывают площадь двумя смежными забоями (рис. 132). В том месте, где должен быть котлован, прекращают выемку в одном (правом) забое и переходят на отработку только второго забоя. При этом образуется котлован 1; 2; 3; 4, который отгораживают от выработанного пространства перемычками 7; 5 и 3; 4.

Для установки драги целесообразно использовать старый разрез. Его отгораживают перемычками от реки, откачивают воду и подчищают дно и борта.

Вскрытие котлованом с глубокой задиркой плотика. Драгу устанавливают, как и в предыдущем способе, т. е. в котловане и располагают на горизонтах, определяемых уровнем воды в реке. Для обеспечения доступа к площадям с возвышенным плотиком драгой производят задирку плотика глубиной до 0,4—1,8 м (рис. 133) на площади 1; 2; 3 или 4; 5; 6. Задирку скального плотика можно производить черпаками драги, так как с поверхности он разрушен. Плотик может быть представлен дресвой на глубину до 0,5—1 м. Такой плотик может быть подработан драгой с черпаками любой емкости. Наряду с этим встречается россыпь, плотик которой с поверхности разрушен слабо и с трудом поддается выемке даже драгами с черпаками емкостью 380 л.

При задирке плотика коэффициент наполнения черпаков nн обычно менее 0,3, а при выемке плотика повышенной крепости уменьшается до 0,03. Поэтому производительность драги при задирке плотика снижается и при крепком плотике составляла в течение многих лет лишь 40% от достигнутой после перехода на вскрытие плотинами.

На россыпях, где плотик не содержит полезного ископаемого, глубокая задирка разубоживает пески. При задирке крепкого плотика быстро изнашиваются черпаковая цепь, черпаковая рама и другие части драги. В отдельных случаях черпаковая цепь из марганцовистой стали с черпаками емкостью 210 л изнашивалась за лето. Поэтому при глубокой задирке плотика затраты на ремонт драги увеличиваются в 1,5—2,5 раза, возрастает расход электроэнергии и себестоимость добычи.

Основным преимуществом данного способа является его простота и возможность обеспечить доступ драги к площадям с возвышенным плотиком без сооружения плотины или перемычек. Драга сама создает нужные зазоры между днищем понтона и дном разреза. Простота данного способа при создании доступа способствует широкому его применению. Его следует применять на россыпях с разрушенным трещиноватым плотиком, содержащим в трещинах металл, и на россыпях с широкой поймой долины без сужений, имеющих небольшие площади с возвышенным и разрушенным плотиком, или в сочетании с другими способами, например с использованием плотин или перемычек.

Необходимая глубина задирки для обеспечения доступа zд определяется по уравнению (148), принимая h = 0.

Целесообразность применения способа вскрытия котлованом с глубокой задиркой плотика можно установить сравнением технико-экономических показателей работы драги. Для этого необходимо определить объем работ по глубокой задирке для создания доступа, учесть снижение производительности драги, разубоживание и увеличение себестоимости добычи 1 м3 песков и 1 г металла. При сопоставлениях удобно пользоваться не только абсолютными значениями этих величин, но важно также знать и их относительное изменение.

Относительные технико-экономические показатели при работе драги с глубокой задиркой удобно определять в следующем порядке. Выемка скального плотика драгой весьма трудоемка и за время выемки 1 м3 плотика можно добыть драгой от 3 до 10 м3 песков. Отношение производительности драги при выемке наносных отложений к производительности при глубокой задирке плотика равно коэффициенту трудоемкости выемки плотика. Исходя из уравнения (141), коэффициент трудоемкости выемки плотика

где Q, Qз — производительность драги при выемке наносных отложений и плотика для тщательной его зачистки; производительность во время глубокой задирки, м3/ч;

nн, nн' — соответственно средний коэффициент наполнения черпака при выемке наносных отложений россыпи и плотика только для тщательной его зачистки; коэффициент наполнения при глубокой задирке плотика для обеспечения доступа;

р, р' — соответственно средний коэффициент разрыхления при выемке наносных отложений и плотика только для более тщательной его зачистки; коэффициент разрыхления при глубокой задирке плотика для обеспечения доступа.

Относительный объем работ при глубокой задирке определяют коэффициентом задирки ез, который равен отношению суммы, состоящей из мощности россыпи и глубины всей задирки плотика, к сумме мощности россыпи и глубины задирки, необходимой только для зачистки плотика:

Средняя относительная производительность драги б при отработке площади с глубокой задиркой зависит от коэффициента трудоемкости выемки плотика v и от коэффициента задирки и определяется по уравнению

где Qм — средняя производительность драги на площади с глубокой задиркой плотика по горной массе, м3 в целике.

Относительное снижение содержания металла в добываемой горной массе определяется по уравнению (234). Относительную годовую добычу металла на площади с глубокой задиркой плотика (без учета изменения числа рабочих дней в году) можно определить по уравнению (235).

Стоимость среднесуточного и часового содержания драги при глубокой задирке плотика возрастает вследствие повышения расходов на ремонт и электроэнергию. Себестоимость выемки плотика при глубокой задирке определяют, учитывая снижение производительности и большие затраты на содержание драги, а себестоимость металла учитывают еще и снижением содержания.

Наибольшие дополнительные затраты по задирке плотика на 1 м3 запасов будут при отработке наиболее труднодоступных блоков, имеющих наибольший коэффициент задирки для обеспечения доступа езб. На основании этих данных устанавливают целесообразность включения труднодоступных блоков в промышленные запасы.

Вскрытие котлованом на увале. При этом способе вскрытия драгу устанавливают в котловане 1 (рис. 134, а), пройденном на увале, где плотик и поверхность россыпи расположены выше уровня воды в пойме долины. Вода в дражный разрез из поймы подается насосом или по водозаводной канаве. Горизонт расположения драги определяется уровнем воды в дражном разрезе. На россыпях с пологим увалом драга может быть заведена на увал при движении левым ходом по падению. Одновременно с этим драгой заводят на увал и воду, поступающую из речки по боковым протокам разреза.

Данным способом можно разрабатывать россыпи, расположенные выше поймы, без сооружения крупных плотин, перемычек и без глубокой задирки плотика. Для этого необходимо, чтобы поверхность и породы увала позволяли удерживать воду в разрезе на высоком уровне. Вода в разрез должна подаваться в таком же количестве, как и при разработке безводных россыпей.

Когда воду и драгу заводят на увал ходом по падению долины, дополнительные затраты на подачу воды отсутствуют, но работа драги усложняется вследствие большой засоренности воды в разрезе и необходимости зимой убирать из него шугу. Если пойменная часть россыпи отработана, то при применении этого способа необходимо оставлять целик 2; 3; 4; 5 (см. рис. 134, а) шириной 10—20 м. Отработка этого целика драгой усложняется. Поэтому данный способ целесообразно применять на таких россыпях, где пойменная и увальная части не соединяются и расположенная между ними непромышленная полоса может быть использована в качестве целика.

Способ вскрытия котлованом на увале применяется для разработки увальных и террасовых россыпей, расположенных в широких долинах.

Вскрытие котлованом с водопонижающей канавой. Драгу устанавливают в котловане 1 (рис. 134, б). После того как драгой углубятся до плотика, проводят водопонижающую канаву 2 и при отработке россыпи по восстанию применяют продольно-смежную систему разработки с отсыпкой дражных отвалов на одну сторону, чтобы с противоположной стороны поддерживалась боковая протока 3; 4; 5 значительных размеров. Наличие канавы и протоки позволяет постепенно снизить уровень воды по сравнению с естественным горизонтом на величину Hп, которая на отдельных россыпях достигает 10 м. Этим обеспечивается возможность доступа драги к глубоко залегающим пескам и отработки глубоких россыпей с подводной глубиной, значительно превышающей глубину черпания стандартных драг.

Уравнение для определения понижения Hп уровня воды в разрезе по отношению к уровню воды в реке в общем виде:

где l, Lп — длина соответственно водопонижающей канавы и водопонижающей протоки, м;

I1, iк, iп — уклоны соответственно долины, дна канавы и дна протоки;

h1п, h2п — глубина воды в протоке соответственно у нижнего конца участка водопонижения, у дражного разреза или в головной части водопонижающей канавы, м;

hp = 0,15—0,4 — перепад уровня в месте сопряжения разреза с протокой или канавой, м;

hу = 0,3—0,5 — подпор уровня валом породы, который образуется при выемке, м.

При отработке россыпи по восстанию вода из протоки может быть выведена непосредственно в реку, в таком случае канава отсутствует, т. е. l = 0; кроме того, вал породы по борту разреза не подпирает воду, поэтому следует принимать hy = 0. Необходимый уклон дна протоки iп обеспечивается путем соответствующей укладки отвалов в дражном разрезе с соблюдением необходимой ширины протоки. Размеры протоки и канавы рассчитывают на пропуск воды и поддержание нужного уклона дна и поверхности воды в протоке. При этом уклон водной поверхности в протоке i = 0,0007—0,001. Этим обеспечивают понижение уровня воды на протяжении одного километра на 3—5 м. Во время разработки россыпи по падению необходимо проводить водопонижающую канаву через всю площадь, требующую водопонижения, а протока для понижения воды не используется, т. е. Lп = 0. Вследствие понижения уровня воды образуется высокий надводный борт, его отрабатывают экскаватором в отдельный уступ с независимым его вскрытием. Если все же ожидается подпирание кормы нижними, эфельными отвалами, то возможно установить на кормовой колоде классификатор для подачи крупнозернистых эфелей на отвалообразователь.

Водопонижение может быть осуществлено также путем отвода реки за границу россыпи и откачиванием воды из разреза насосами.