Вскрышные работы на дражных разработках

16.06.2018
Удаление перекрывающих пласт торфов может производиться с опережением по отношению к добыче песков с помощью особых вскрышных машин, или непосредственно драгой попутно с добычей песков при послойной выемке.

Предварительные вскрышные работы на дражных разработках производят бульдозерами, скреперами, экскаваторами и гидравлическими способами. С помощью этих машин отрабатывают толщу торфов, выделенных в отдельный горизонт, причем доступ к нему — вскрытие этого горизонта производят особыми независимыми выработками. Технология вскрышных работ изложена при описании соответствующих способов разработки. В данной главе рассматриваются только общие положения по использованию различных способов вскрышных работ на дражных разработках.

Бульдозерно-скреперные вскрышные работы. Вскрышные работы бульдозерами на дражных разработках широко распространены. Это объясняется большой проходимостью машин, легкостью переброски и возможностью использования их на самых разнообразных работах: на очистке поверхности от леса, сооружении дорог, перемычек, закладке мертвяков, перевозке грузов и др.

Особенности бульдозерных вскрышных работ на дражных разработках обусловливаются тем, что драгами обычно разрабатывают россыпи значительной ширины, к поверхности которых близко поднимаются почвенные воды. Это усложняет проведение вскрышных работ бульдозерами. Вскрышные работы бульдозерами производят до горизонта, расположенного на 0,5 м выше уровня воды в долине, причем поверхность должна иметь уклон для стока дождевых и почвенных вод. Бульдозеры целесообразно применять на вскрышных работах при достаточно устойчивых торфах и при размещении отвалов на бортах разреза (рис. 156, а) тогда, когда расстояние перемещения не превышает 100—150 м, а мощность торфов составляет 0,2—1,5 м. По мере увеличения вязкости пород и снижения их устойчивости область применения бульдозеров несколько расширяется. Так, на россыпях с малоустойчивыми породами, сложенными растительным торфом, бульдозерные вскрышные работы наравне с гидравлическими являются единственно возможными; в этих условиях предельное расстояние перемещения торфов возрастает до 200 м. При выемке малоустойчивых торфов необходимо проводить вскрышные работы весной по мере оттайки верхних слоев с таким расчетом, чтобы основная часть работ была проведена бульдозером, перемещающимся по мерзлому твердому слою. На широких россыпях, имеющих на поверхности малоустойчивые илистые торфа, вначале проводят водосточные канавы для осушения верхнего слоя торфов. Осушающие канавы располагают на расстоянии 30—60 м, их проходят с послойной выемкой по мере оттайки пород.

С увеличением ширины россыпи возрастает длина бульдозерных заездов при доставке торфов в отвалы, располагаемые по бортам россыпи, и вскрышные работы стоят дорого. Поэтому при разработке широких россыпей с целью сокращения длины заездов бульдозера необходимо тщательно выбирать место размещения отвалов. Это особенно важно при разработке россыпей с малоустойчивыми породами поверхности, на которых невозможно использовать скреперы и другие более тяжелые машины. Сократить длину бульдозерных заездов можно, разрабатывая широкие россыпи драгой в три или две отдельные полосы комбинированными системами. При таком порядке ведения работ торфа можно размещать с бортовых площадей (полос) за границей промышленной россыпи при малых расстояниях доставки, а торфа со средних площадей отсыпать на дражные отвалы (см. рис. 191, б).

Весьма полезно сочетать бульдозерные вскрышные работы с сооружением перемычек для обеспечения доступа к площадям с возвышенным плотиком. В этом случае расстояния заездов машин сокращаются, и сооружение перемычек стоит недорого.

Особенно производительны вскрышные работы бульдозером, если торфа размещают в боковых протоках разреза (см. рис. 156, б), поскольку расстояние перемещения торфов резко сокращается, а выемку их производят наклонными слоями под уклон. Однако борта пласта песков засыпают торфами. Поэтому выемку песков драгой производят с оставлением межходового целика 1; 2; 3 и частичной повторной выемкой торфов из отвала 2; 4; 5, что разубоживает пески. Высота засыпки борта пласта увеличивается с увеличением мощности торфов и подводной глубины разреза. Такое размещение отвалов применяют при небольшой подводной глубине разреза и небольшой мощности торфов.

В целях увеличения площади для размещения торфов выемку песков драгой целесообразно производить косым забоем, так чтобы дражные отвалы размещались ближе к борту разреза, противоположному тому, на котором производятся вскрышные работы. Taк как размещение торфов в протоке связано с потерями песков, то следует устанавливать величину этих потерь и дополнительные затраты на вскрышные работы, которые могут быть вызваны при ином размещении отвалов торфов (например, на бортах россыпи) и сопоставлять технико-экономические показатели для вариантов.

Вскрышные работы колесными скреперами распространены на дражных разработках Северо-Восточной Сибири. Пока используют скреперы с ковшами емкостью 6—8 м3, но постепенно переходят на ковши большей емкости. Особенно целесообразно применять скреперы для выемки торфов, сложенных речниками, и при необходимости перемещать их в отвалы на расстояние более 120 м. Речники устойчивы, машины не вязнут в забое и на отвалах даже в дождливую погоду, а породы хорошо разгружаются из ковша. Крупные валуны должны быть убраны корчевателями или взорваны. На песчано-глинистых торфах с небольшой влажностью скреперы также работают производительно. Вскрышные работы скреперами производят до горизонта, расположенного на 0,7 м выше уровня воды. Мощность торфов может изменяться от 0,2 м в пойме и до 7 м в бортовой части россыпи. Колесные скреперы наиболее удобно использовать для выемки торфов при разработке широких россыпей.

Верхний слой торфов, представленный плодородными почвами, можно разместить скреперами в отдельные отвалы, так чтобы в дальнейшем эти ценные почвы могли быть использованы для восстановления поверхности отработанной драгой поймы.

На широких россыпях вскрышу часто производят скреперами совместно с бульдозерами. Годовой объем бульдозерно-скреперной вскрыши на одну драгу составляет 30—600 тыс. м3.

Экскаваторные вскрышные работы. Для выемки торфов при разработке россыпей драгами применяют экскаваторы-драглайны с ковшом емкостью 1—15 м3, а также экскаваторами типа механической лопаты с ковшом емкостью 1—4 м3.

Применение экскаваторов несколько осложняет технологию вскрышных работ на дражных разработках, так как приходится перемещать торфа в отвалы за границу россыпи на значительные расстояния. Мерзлые породы при экскаваторной вскрыше необходимо предварительно оттаять или разрыхлить буровзрывным способом. Шагающими экскаваторами можно производить вскрышные работы ниже уровня воды дражного разреза. Это весьма важно при разработке глубоких россыпей со значительной мощностью торфов, так как значительно расширяются объемы вскрышных работ. При использовании этих экскаваторов применим наиболее простой и дешевый бестранспортный способ вскрыши. На рис. 157 изображена бестранспортная вскрыша при системе вскрышных работ с перевалкой и расположении экскаватора на отвале, причем цифрами указан порядок отработки заходок. При неустойчивых отвалах экскаватор располагают на поверхности россыпи. По такой системе производят вскрышу шагающими экскаваторами на Ленских россыпях с ковшами емкостью 10 и 15 м3.

На рис. 53, 58, 59 и 60 изображены различные схемы экскаваторной бестранспортной вскрыши, которые могут быть применены и на дражных разработках. Вскрышу ниже уровня воды производят на глубину 4—12 м. При этом использование шагающих экскаваторов создает следующие дополнительнее преимущества: дешевле уборка льда, упрощается сооружение перемычек, сокращается дорогая бульдозерная вскрыша, облегчается перевод драг через непромышленные площади, упрощается восстановление поверхности. Однако при экскаваторной вскрыше необходимо осушать поверхность, а в отдельных случаях и отводить русло, несколько осложняется снабжение драг материалами. Годовая производительность драг снижается на 10—15%, если нижние отложения россыпи имеют повышенную крепость. Годовой объем экскаваторной вскрыши, приходящийся на драгу с емкостью черпака 250 л, достигает 2,3 млн. м3.

Экскаваторами-драглайнами можно производить транспортную вскрышу с перемещением торфов конвейерами на значительные расстояния (0,5—2 км). Краткое описание этих работ изложено в конце главы. Экскаватором-драглайном с ковшом 2 м3 и длиной стрелы 20 м производят также вскрышу ниже уровня воды с перемещением торфов колесными скреперами с емкостью ковша 6 м3. Вынутые из-под воды торфа выкладывают во временные невысокие отвалы для просушки. Через 2—3 суток их перемещают в конечные отвалы скреперами за границу россыпи.

Экскаваторный транспортный способ вскрыши с экскаваторами типа механической лопаты и самосвалами применяют для вскрыши торфов, залегающих не менее чем на 1,5 м выше уровня воды в разрезе в случаях, когда торфа имеют большие валуны или сцементированный прослоек. Так, вскрышу торфов с валунами размерами до 2,5 м на пойменной россыпи около Усть-Каменогорска производят на глубину до 10 м экскаватором ЭКГ-4 с транспортированием автосамосвалами грузоподъемностью 10 т. По бортовым выездам торфа вывозят в отвалы высотой до 10 м, расположенные на бортах разреза и на дражных отвалах. Крупные валуны взрывают мелкошпуровым способом, для чего используют передвижной компрессор и легкие бурильные молотки. Дорогу выравнивают грейдером и посыпают галькой. Годовой объем вскрыши достигает 800—1300 тыс. м3 при стоимости 36 коп/м3. Драга с черпаком емкостью 250 л отрабатывает нижний уступ мощностью до 15 м. После внедрения вскрышных работ производительность драги возросла, поскольку прекратили производить выемку драгой валунистых торфов и себестоимость дражной добычи снизилась до 38 коп/м3.

Гидравлические вскрышные работы. В Енисейской тайге вскрышу мерзлых торфов на широкой россыпи производили смывными работами с использованием бульдозера (рис. 158, а). Вдоль увала, за пределами россыпи, была проведена водозаводная канава, от которой под углом в сторону падения долины через 60—100 м проходили смывные канавы глубиной до 0,7 м. Воду подводили в количестве 1,33 м3/сек. Бульдозером подавали торфа в смывные канавы, а водный поток уносил их в старые дражные разрезы. Производительность бульдозеров при мощности вскрыши до 0,7 м была высокая, несмотря на значительную ширину площади вскрыши, и вскрышные работы стоили дешево.

На площадях, где илисто-глинистые торфа имели мощность более 0,7 м и содержали прослойки льда, работа бульдозеров летом осложнялась, так как они вязли. Поэтому с середины лета бульдозеры перемещались только по горизонту основания вскрышного уступа (рис. 158, б), представленного речниками. В этих условиях бульдозером создавали вдоль канавы вал высотой до 1,5 м и шириной до 5 м, которым прижимали водный поток к размываемому противоположному борту канавы. Вал перемещали вслед за подмывом уступа. Для ускорения размыва мерзлых пород применялись буровзрывные работы. Мощность торфов составляла 1,7—3 м. Выносные канавы имели уклон 0,003—0,004. При ширине россыпи 600—800 м были получены следующие показатели: производительность бульдозера в смену 243 м3; расход воды на 1 м3 смытых торфов 116 м3; себестоимость вскрыши 16,2 коп.

Гидравлическую вскрышу на глубину 3—10 м применяют на возвышенных увальных частях долин дражных разработок. Вскрытие осуществляется котлованом, канавой или способом без выработок. На 0,5 м выше уровня воды располагают горизонт смыва торфов при вскрытии котлованом и размещении гидравлических отвалов на дражных отвалах или в боковых оврагах долины. Мощность вскрышного уступа в этом случае достигает наибольших значений. При вскрытии без выработок торфа смывают в боковые протоки дражного разреза на всем протяжении вскрышных работ, а горизонт смыва располагают на 1 м выше уровня воды. Наиболее высокое расположение горизонта смыва (на 2—2,5 м выше уровня воды) наблюдалось при вскрытии выносной канавой и размещении отвалов в боковых протоках. Вскрытие нижнего дражного уступа осуществлялось с применением перемычек и плотин, которыми вода поднималась на 2—9 м.

При вскрытии без выработок с увального борта разреза торфа смывали в боковую протоку и никаких выработок вскрытия не проходили. Эта технология наиболее проста, однако емкость отвалов в протоках небольшая. Для увеличения их емкости отвал намывают на 1—1,5 м выше уровня воды, а для уменьшения объема повторной выемки этих пород из отвалов драгой во время отработки смежной заходки перемещали породы напорной струей от борта боковой протоки к галечным отвалам. Объем пород, уложенных в отвал, составляет 0,9 объема пород, измеренных в целике. Частичная повторная выемка пород драгой из отвалов неизбежна объем этой выемки увеличивается с возрастанием глубины дражного разреза и при глубине 12 м достигает 70%. Повторная выемка производится драгой с наполнением черпаков более единицы, что необходимо учитывать при экономической оценке этого способа вскрытия.

Вскрытие выносной канавой применялось тогда, когда это позволяло отвести хвосты в низину большего объема, например в водосбросную канаву от расположенной вблизи плотины. Выносную канаву проходили с уклоном 0,03, а во время вскрышных работ канава углублялась, и уклон увеличивался.

При вскрытии котлованом подъем пород производили землесосами и реже элеватором. Землесосный подъем применялся на площадях с подводной глубиной россыпи 23 м, что исключало возможность размещать отвалы в боковых протоках. Гидравлические отвалы располагали в центральной протоке, а для образования емкости пересыпали ее в верхней и нижней частях галей дражных отвалов. Намыв отвала производили торцовым выпуском из трубы, приподнятой над гребнем галечного отвала на 1,5 м. Объем хвостов в отвале был на 2—5% меньше объема вскрыши, измеренной в целике, вследствие выноса пород.

Подъем торфов элеватором применяли при использовании естественного напора, высота подъема составляла 5 м. Это позволяло поднимать валуны размером до 300 мм, т. е. в два раза большие, чем землесосом.

Размыв пород осуществляли с поверхности, с рыхлением и перемещением бульдозером, а также с основания уступа. Размыв с поверхности применяли на валунистых породах и при содержании валунов 5% высоту отрабатываемых уступов увеличивали до 5— 6 м. При размыве с поверхности и бульдозерном рыхлении удельный расход воды для пород III категории сокращался на 44—50%. Для отделения валунов у приямка землесосов и элеваторов устанавливали гидровашгерд с отверстиями грохота 120—300 мм.

Система вскрышных работ применялась в основном с попутно-отступающим забоем, с попутным, боковым и полувеерным забоями. Для сокращения расхода воды на выгонку выдерживали крутые уклоны поверхности смыва в пределах 0,025—0,09 (в среднем 0,04).

Основные показатели: общий удельный расход воды для пород III категории 12—30 т/м3 (в среднем 17); производительность труда рабочего 60—140 м3/смену; расход электроэнергии 5,5—7,5 квт*ч/м3.

Стоимость вскрыши 10—55 коп/м3 при стоимости электроэнергии 3,5 коп/квт*ч. Наименьшая стоимость была при естественном напоре и использовании водозаводной канавы (закрытой гидравлической электростанции), а также при вскрытии без выработок и попутно-отступающей системе вскрыши.

Гидравлическую вскрышу ниже уровня воды можно производить с предварительным рыхлением экскаватором-драглайном с выемкой торфов из-под воды и укладкой их во временный отвал на поверхности. Торфа во временном отвале размывают напорной струей (см. рис. 46, в) и по канаве направляют к землесосу, расположенному в углубленном котловане.

Смешанные способы вскрышных работ. На вскрышных работах многих дражных разработок применяют одновременно различные горные машины, например колесные скреперы с бульдозерами, экскаваторы со скреперами и бульдозерами, а в отдельных случаях и с гидравлическим смывом. Смешанный способ позволяет улучшить использование оборудования при изменяющихся условиях вскрыши и крепости торфов. В этом случае торфа обычно отрабатывают двумя горизонтами (уступами) с независимым вскрытием каждого.

На рис. 159 показана схема разработки россыпи драгой с черпаками емкостью 50 л со смешанным способом вскрышных работ — тремя бульдозерами, двумя колесными скреперами с ковшами емкостью 6 м3 и одним экскаватором-драглайном с ковшом емкостью 1 м3.

На Аляске применялись экскаваторно-гидравлические вскрышные работы двумя самостоятельными уступами на россыпи, разрабатываемой драгой с черпаками емкостью 210 л. На верхнем уступе вскрышные работы осуществляли гидравлическим способом с годовым объемом работ 0,8—1 млн. м3. На втором уступе торфов, где мощность составляла 4—7 м, работали шагающие экскаваторы с ковшами емкостью 9 и 6 м3. Годовой объем вскрышных работ достигал 1,5 млн. м3. Третий уступ — нижнюю толщу россыпи — отрабатывали драгой. Россыпь имела значительную ширину, и торфа от экскаваторов транспортировали в отвал за пределами россыпи ленточным конвейером, установленным на легких разборных металлических рамах. Торфа размещались в конусные отвалы самоходным гусеничным отвалообразователем. Общая длина конвейера, включая отвалообразователь, составляла 2,5 км. Экскаваторы грузили торфа на ленту через передвижные самоходные бункера на гусеничном ходу.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: