Песковые отвалы подземной разработки россыпей

Способы укладки и внешние очертания Песковых отвалов во многом зависят от подъемного оборудования, используемого для их выдачи на поверхность. При вскрытии наклонными стволами и разработке мерзлых россыпей необходимо различать следующие способы отвалообразования: конусные отвалы при скиповом подъеме; плоские отвалы при конвейерном и скреперном подъеме с бульдозерной разгребкой; кольцевые отвалы при конвейерном подъеме с укладкой песков звеньевым отвалообразователем; секторные отвалы при выдаче песков автосамосвалами с бульдозерной разгребкой.

В первых трех способах отвалообразования отвалы размещают непосредственно около шахтного ствола, что предопределяет и расположение промывной установки. Вследствие этого не всегда удается расположить промывную установку в наивыгоднейшем месте.

При выдаче песков автосамосвалами представляется возможным расположить отвалы в местах, обеспечивающих наименьшие расходы на промывку, поскольку можно разместить отвалы вблизи источника водоснабжения и этим снизить затраты на подвод воды или около низины, в которую галечные и мелкозернистые отвалы хвостов могут быть уложены с наименьшими затратами и с наименьшим числом перестановок и разворотов промывной установки.

Конусные отвалы при скиповом подъеме образуются путем разгрузки песков из скипа в верхнюю часть отвала и наращивания верхнего конца рельсового пути (рис. 230, а). Угол наклона откоса, по которому проложен рельсовый путь, в = 28—30°, т. е. равен углу наклона ствола. Другие стороны отвала имеют углы естественного откоса мерзлых песков b = 39—43°. Теоретический объем отвала песков Wот, если не учитывать ширину площадки для рельсовых путей, подобен объему трехгранной пирамиды и половине кругового конуса и приближенно определяется уравнением

где h — высота отвала, м.

Образование отвала начинается с сооружения наклонной деревянной рамы (эстакады) длиной 10—12 м (см. рис. 230), по которой укладывают рельсовый путь. Подъемную лебедку располагают за отвалом на расстоянии 15—20 м от основания отвала, которого он достигнет при наибольшей своей высоте. Направляющий ролик подъемного каната укрепляют на раме в верхней части рельсового пути. Для облегчения наращивания рельсового пути в верхней его части устанавливают выдвижную металлическую раму, укладываемую на рельсовый путь и опирающуюся на раздвижную стойку и подъемный реечный домкрат. Поэтому при выдвижении рамы с помощью домкрата и воротка не нужно возводить дополнительные деревянные опоры. Кроме того, уменьшается время, затрачиваемое на наращивание пути, и снижаются общие затраты на обслуживание отвала. При отсутствии выдвижной головки для наращивания рельсового пути через 2—3 м на внешнем откосе отвала устанавливают деревянные рамы высотой 3—5 м, на которые укладывают рельсовый путь отрезками длиной 2,5—3,5 м. Расход леса на рамы 3—4 м3 на 1000 м3 песков. При наращивании рельсового пути следует учитывать осадку отвала, поэтому раму или шпалы устанавливают примерно на 20 см выше расчетного положения.

Работы на отвалах мерзлых песков выполняются бригадой подземных рабочих в между сменные перерывы или в конце смены, когда все основные работы по бурению и уборке песков закончены.

При конвейерном подъеме пески укладывают в отвалы бульдозером или звеньевым отвалообразователем. На рис. 231, а изображена укладка песков в плоские отвалы с бульдозерной разгребкой. Пески разгребают с наименьшим расстоянием перемещения и отвалу придают очертания сектора с горизонтальной или приподнятой поверхностью, допустимой для перемещения бульдозера. Поскольку свободное пространство под верхним концом конвейера небольшое, необходима постоянная разгребка, и работа шахты во многом зависит от бесперебойной работы бульдозера. Этот способ имеет наиболее простую технологию укладки, но приходится использовать бульдозер, поэтому укладка стоит относительно дорого, особенно при небольшой производительности шахты. При горизонтальном основании и поверхности отвала средняя его часть по внешним очертаниям представляет параллелепипед с секторным основанием, а наружная часть имеет форму трехгранной призмы.

Теоретический объем отвала определяется уравнением

где R — радиус отсыпки пород, м;

h — высота отвала, м;

ф — угол разгребки песков в отвале, град;

b — угол откоса песков в отвале, град.

На рис. 231, б представлен способ укладки песков в кольцевые отвалы с помощью стандартного звеньевого отвалообразователя. Технология укладки песков тождественна укладке галечных отвалов, и объемы и размеры отвалов устанавливают по предложенным ранее уравнениям. Стоимость укладки этим способом в теплое время года дешевле.

На рис. 231, в изображен отвал, образуемый автосамосвалами. При этом способе имеются широкие возможности выбора наивыгоднейшего места расположения Песковых отвалов без заметного увеличения транспортных расходов. Когда пески из шахты выдают автосамосвалами, отвал обычно приобретает очертания сектора, а поверхности придают подъем не более 0,1—0,12. Радиус сектора должен быть достаточным, чтобы автосамосвал смог разворачиваться на отвале. Вначале отвал отсыпают слоями, пока не достигнут высоты 6—8 м, после чего переходят на отсыпку под откос. Во избежание сползания автосамосвалов разгрузку производят, не доезжая откоса на 3—4 м, образуя вал, который в последующем сбрасывают под откос бульдозером. Объем планировочных работ небольшой, и бульдозер используют в течение 1 ч в смену или половины смены через 2—4 дня.

Укладывать пески в отвалы автосамосвалами начали также при скреперном подъеме на небольших шахтах с запасами 10—12 тыс. м3. В этом случае при длине шахтного поля 750 м, на котором было пройдено 7 стволов, пески скрепером подавали из ствола на разгрузочный полок, под который подходил для погрузки автосамосвал. На строительство полка расходовалось 2,5 м3 леса. Пески доставляли в один общий отвал емкостью 60 тыс. м3. Промывали пески, не переставляя промывной установки. Перевозка песков в автосамосвалах стоит в 40—50 ком/м3 на 1 км.

Для ускорения оттайки мерзлых песков в летнее время конусные отвалы необходимо разваловать в плоские отвалы. К разваловке приступают в конце зимы или ранней весной до начала смерзания песков. Разваловку начинают с образования на вершине отвала площадки диаметром около 8 м с помощью взрывных работ. Дальнейшую разваловку производят бульдозером, который сначала по наиболее пологой боковой поверхности отвала образует въезд от основания отвала к верхней площадке. Объем работ по разваловке отвала зависит от необходимой площади плоского отвала, которая должна быть достаточной для оттайки на поверхности отвала, объема песков, соответствующего суточной производительности промывной установки. Глубина оттаивания песков с поверхности отвалов в сутки в 1,5—2 раза превышает глубину оттайки на целиковых площадях, и для центральных районов Колымы составляет 15 см.

Во время разваловки конусного отвала неизбежна перевалка песков, причем объем перевалки зависит от высоты плоского отвала. Для песков небольшой влажности и при отсутствии валунов наиболее выгодны отвалы высотой h = 8 м. Для глинисто-илистых песков с повышенной льдистостью высоту отвала принимают не более 4 м, ввиду того что после оттайки они переувлажняются и при большой высоте отвала затрудняется равномерная подача их в бункер. Большая высота неудобна и для валунистых песков, поскольку крупные валуны скатываются к бункеру, вызывая поломки и простои оборудования.

При разваловке отвалу целесообразно придавать такую форму (рис. 232), чтобы сумма произведений объема плоского отвала на расстояние доставки и объема разваловки 1; 2; 3 (рис. 232) на расстояние перемещения при разваловке была наименьшей.

Объем разваловки зависит от высоты конусного отвала. Наибольшую разваловку (50% общего объема отвала) приходится производить при высоте конусного отвала A = 12 м с объемом песков 2 тыс. м3, а также при высоте конусного отвала 30 м с объемом 30 тыс. м3. Для промежуточных высот отвалов объем разваловки уменьшается, и при высоте отвала 21 м с объемом 10 тыс. м3 разваловка будет наименьшей, снижаясь до 26%. Себестоимость разваловки 1 м3 песков отвала наивыгоднейшей высоты около 5 коп/м3 при стоимости 7-часовой машино-смены бульдозера 52 руб. При других высотах отвала разваловка 1 м3 будет дороже на 80% для малого отвала и на 140% для большого. Для снижения затрат на разваловку следует стремиться отсыпать отвалы песков средних объемов.