CC BY
53
СИМПОЗИУМ «СОВРЕМЕННОЕ ГОРНОЕ ДЕЛО; ОБРАЗОВАНИЕ, НАУКА, ПРОМЫШЛЕННОСТЬ»
ПОСВЯЩАЕТСЯ ПАМЯТИ АКАДЕМИКА ВЛАДИМИРА ВАСИЛЬЕВИЧА РЖЕВСКОГО
29.01.96-2.02.96 г
Исследование технологии
Д. Г. НЕВОЛИЛ
Горный институт КНЦРАН СелектИВНОИ ВЫемКИ ПОЛеЗНЫХ
ископаемых карьерными гидроэкскаваторами с принципом копания ковша двойного действия
Технологии селективной (слоевой) выемки угля гидроэкскаваторами с рабочим оборудованием прямая и обратная лопата рассмотрены в работах [1,2]. Поэтому с научной точки зрения представляет интерес разработка и исследование технологий селективной выемки полезных ископаемых карьерными гидроэкскаваторами с принципом копания ковша двойного действия (ЭГД) [3].
Были разработаны пять основных способов селективной выемки (рис. 1), которые удовлетворяют всему диапазону углов падения залежей полезных ископаемых:
Способ 1. Горизонтальные залежи - угол падения 0°;
Способ 2. Пологопадающие залежи - угол падения 0...150;
Способ 3. Наклонные залежи - угол падения 15...50°;
Способ 4. Крутопадающие залежи - угол падения 50...90°;
Способ 5. Все типы залежей - угол падения
0...90°.
Отличительной особенностью технологий применения карьерных гидроэкскаваторов при селективной выемке полезных ископаемых от мехлопат является то, что при отработке горизонтальных, пологопадающих и наклонных залежей отпадает необходимость использования бульдозеров или колесных погрузчиков для вспомогательных операций по зачистке залежей и сталкивания пустых пород на нижележащий горизонт, поскольку отсутствует необходимость в этих операциях ввиду возможности траектории движения ковша
гидроэкскаватора практически по любой траектории забоя [4].
Каждый из разработанных пяти способов селективной выемки имеет специфическое применение в зависимости от угла падения залежи.
Способ 1. Применяется при выемке горизонтальных залежей. ЭГД устанавливается на промежуточ ной породной площадке уступа. Черпание производится как в режиме прямой лопаты, так и обратной. Полезное ископаемое с верхнего и нижнего подступа отгружается в автотранспорт, который устанавливается под погрузку на уровне стояния гидроэкскаватора, а пустые породы складируются в выработанное пространство на подошве отрабатываемого уступа.
Преимущество данного способа, по сравнению с валовым способом (мехлопа-ты), состоит в том, что выемка полезного ископаемого производится без потерь, а только с примешиванием пустых пород.
При валовом способе отработки, потери образуются за счет теряемых слоев полезного ископаемого по контактам с вмещающими породами кровли и почвы пласта, а разубоживание - за счет совместной отработки полезного ископаемого и про-пластка пустых пород. При селективном способе, примешивание происходит по всем четырем контактам породы и полезного ископаемого [5].
СПОСОБ 4
СПОСОБ 5
Рис. 1. Технологии селективной выемки полезных ископаемых гидроэкскаваторами с принципом копания ковша двойнога действия
По сравнению с гидроэкскаваторами: ведется отработка одновременно сразу двух подступов за один проход; прямая лопата по данной схеме рабтать не может, а обратная - при верхнем черпании работает на обрушение полезного ископаемого, что приводит к повышенным величинам его потерь и разубоживания.
Способ 2. Применяется при выемке пологопадающих залежей. ЭГД устанавливается на подошве породного уступа. Черпание полезного ископаемого производится со стороны висячего бока залежи в режиме прямой лопаты, а породы - в режиме обратной лопаты. Полезное ископаемое и порода отгружаются в автотранспорт, который устанавливается под погрузку ниже уровня стояния гидроэкскаватора на кровле нижележащего уступа.
Преимущество данного способа, по сравнению с валовым (мехлопаты), состоит в том, что при равных усовиях размещения горизонтальных площадок во вмещающих породах, когда образуются потери полезного ископаемого, величина разубоживания снижается в два раза из-за сокращения в два раза контактов примешивания пустых пород. При этом также происходит сокращение транспортного горизонта на
уровне стояния ЭГД ввиду нижней погрузки.
При сравниваемом валовом способе, разуооживание полезного ископаемого происходит за счет примешивания как вмещающих пород (при разработке залежи по контактам с почвой и кровлей), так и пустых пород пропластка [5].
По сравнению с гидроэкскаваторами: прямая лопата по данной схеме работать не может, а обратная лопата - по аналогии сравнения со (способом 1) повышает величины потерь и разубоживания полезного ископаемого.
При селективной разработке, разубо-живание полезного ископаемого происходит за счет засорения руды породами, оставленными по всем контактам залежи с целью образования рабочих площадок.
Способ 3. Применяется при выемке наклонных залежей. Технологическая схема описана в динамике. ЭГД устанавливается на подошве уступа и производит выемку пород верхним черпанием. Порода отгружается в автотранспорт, который устанавливается под погрузку на уровне стояния гидроэкскаватора.
Далее, когда будет вскрыта от пустых | пород залежь полезного ископаемого, ЭГД нарезает по ней промежуточную площадку (подступ) и начинает выемку залежи попеременно нижним и верхним черпанием. Полезное ископаемое отгружается в автотранспорт, который устанавливается под погрузку ниже уровня стояния гидроэкскаватора на кровле нижележащего уступа.
При разработке как пологопадающих (способ 2), так и наклонных залежей (способ 3) высота отрабатываемого уступа по полезному ископаемому будет зависеть только от кинематических возможностей движения ковша ЭГД по прочерпыванию линии контакта полезного ископаемого с породой в верхней части забоя. Поэтому в данных схемах при последующих расчетах величин потерь и разубоживания полезного ископаемого оудет принята половина высоты уступа.
При валовой выемке (мехлопатами), потери и разубоживание по данному (способу 3) будут происходить из-за различия траектории черпания ковша мехлопаты с углами наклона плоскостей контактов полезного ископаемого и породы в так называемых «треугольниках потерь» полезного ископаемого и разубоживания. Это будет относиться и к разработке крутонакл онных залежей (способ 4).
Применение ЭГД при селективной выемке полезного ископаемого позволяет работать без потерь полезного ископаемого ввиду возможности совпадения траектории черпания ковша с углами наклона плоскостей контактов полезного ископаемого и породы как в режиме прямой лопаты, так и обратной [4].
Применение в данной технологии ЭГ -невозможно, а ЭГО - нецелесообразно по причинам, указанным в (способах 1 и 2).
Способ 4. Применяется при выемке крутопадающих залежей. ЭГД устанавливается на подошве породного уступа и производит выемку пород верхним черпанием. Порода отгружается в автотранспорт, который устанавливается под погрузку на уровне стояния гидроэкскаватора.
Далее, когда будет вскрыта от пустхы пород залежь полезного ископаемого, ЭГД начинает выемку залежи верхним черпанием с продолжением отгрузки в автотранспорт, который имеет подъезд на уровне стояния гидроэкскаватора.
Отличительной особенностью данной схемы селективной выемки от аналогичных с-хем с применением мехлопат и гидроэкскаваторов с рабочим оборудованием прямая лопата является то, что для более качественной выемки залежи и ее зачистки ЭГД может использовать режим верхнего черпания не только с копанием прямым способом, но и с обратным, используя принцип универсальности действия ковша.
Селективная выемка ведется без потерь, а разубоживание происходит по аналогичным причинам, указанным в (способе 3).
Способ 5, Применяется при выемке залежей с любым углом падения. ЭГД устанавливается на промежуточной площадке подуступа как породной, так и по полезному ископаемому. Черпание полезного ископаемого производится со стороны висячего бока залежи как в режиме прямой лопаты, так и обратной, породы - аналогично. Полезное ископаемое и порода отгружаются в автотранспорт, который устанавливается под погрузку ниже уровня стояния гидроэкскаватора на кровле нижележащего уступа.
Второй ЭГД работает на пустых породах на нижележащем горизонте с верхним черпанием и погрузкой в автотранспорт на уровне стояния гидроэкскаватора для создания необходимого фронта ведения горных работ.
Необходимость его применения обусловлена стремлением более качественной зачистки залежи полезного ископаемого с использованием режима верхнего черпания (выше уровня стояния), но обратным способом, по аналогии со (способом 4). Хотя при этом возможно и применение ЭГ.
По данной технологии отрабатывается сразу два подуступа. Отработка подуступа-ми гораздо эффективнее, чем разделение залежей секциями (слоями): сохраняется фронт работ и его концентрация. После отработки подуступов формируется откаточный съезд по пустым породам.
Преимущество данного способа состоит в том, что он подобен (способу 3), но дополнительно производится селекция второго горизонта. Другое преимущество - работа ЭГД в режиме обратной лопаты, что позволяет ему размещаться в массивах с ограниченным доступом, то есть производить селекцию маломощных залежей.
Разубоживание определяется в зависимости от угла падения залежи по аналогии со (способом 1...4).
Для проведения сравнительного анализа величин потерь и разубоживания полезных ископаемых при валовом способе выемки (мехлопатами) с селективным были использованы аналитические зависимости, разработанные Б.Н.Байковым [5].
Для (способа 1):
при валовой выемке
П = (V + - | тЬ,) 100%,
1 — 1 ( 1 )
В =(2 тЬ> т„)/((/п ~ 2 тЬ^-у )-100 %,
1 = 1 ; = 1 (2)
где Я — величина потерь полезного ископаемого, %;
В — величина разубоживания по-
лезного ископаемого, %;
^р.к Ьрп — высота слоев теряемой руды, соответственно в кровле и почве залежи, м;
т — вертикальная мощность зале-
жи в пределах блока, м;
ты — мощность пропластка пустых пород, м;
п — число пропластков, шт;
уп — объемный вес пород, мз/т;
уР — объемный вес руды, мз/т;
при селективной выемке
в =2 ((ЛшТ„У(т - 2 пЬіУуУ 100%,
< =) і = і (3)
где к — число раздельно разрабаты-
ваемых контактов, шт.;
Ада- — высота слоев примешиваемых
пород і-го раздельно разрабатываемого контакта, м.
Для (способа 2) при горизонтальном залегании залежи используются зависимости 1...3, а для углов падения >0...15°:
при валовой выемке
п п
В = ((я/з -яшСТ + 2 тЬі) 'Уп)/((т„ — £ ™ії) 'Ур) ’ 100%,
'=1 (4)
где Ш3 — ширина заходки, м;
а — угол падения залежи, град;
ти — мощность залежи, измеряе-
мая по нормали, м;
при селективной выемке
В = ((Д/з 'ЗІпСї + Уп) 'Уп)/(2(/Пн ты)'Ур)' 100%,
' "1 (5)
Для (способа 3) при углах падения залежи 15...50°:
при валовой выемке
п = (Ал2 '5ІПд)/((т — ^ ты) -//-зша-зцуз)-100%,
''= 1 (6)
где /іЛ —высота треугольника теряе-
мой руды, м;
р — угол наклона забоя или траек-
тории черпания экскаватора, град;
Н — высота уступа, м;
д — угол, который при а > /3 равен
(а-р), априа</3 равен ф-а), град;
т —горизонтальная мощность за-
лежи в пределах залежи, м;
В =((н1'ьтд + £ ты)' Н-эта ■ 51гуЗ) уп
I = I
/((т-^тЫуЯ'ъШ^пР'Ур)' 100%
I = 1 (7)
где Нп — высота треугольника примешиваемых пород, м;
при селективной выемке
п
в =х ((Л^втб^)/
I = 1
/ ((т ” 2 • Н'зтсг*ъ\гф у ) ■ 100 %
/ = 1
(8)
Для (способа 4) при углах падения залежи 50...90° используются зависимости 6...8.
Для (способа 5) при углах падения залежи 0...900 используются зависимости 1...8.
На рис. 2 представлены схемы к расчету потерь и разубоживания полезного ископаемого для различных способов селективной выемки. В табл. 1 - элементы системы разработки при селективной выемке полезных ископаемых карьерными ЭГД, на рис. 3 - сравнение вариантов способов селективной выемки. Расчетные показатели для определения потерь и разубоживания полезных ископаемых: высота уступа - 10 м; высота подступа -5 м; ширина заходки -15 м; угол откоса уступа - 70о; высота слоя примешивания пород - 0,2 м; объемный вес полезного ископаемого и породы - 2,0 т/мз, выемка ведется без применения буровзрывных работ, контакты полезного ископаемого и породы - прямолинейные.
Таблица 1
ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ РАЗРА ВОТКИ ПРИ СЕЛЕКТИВНОЙ ВЫЕМКЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ КАРЬЕРНЫМИ ГИДРОЭКСКАВАТОРАМИ С ПРИНЦИПОМ КОПАНИЯ КОВША ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ
- залежь полезного ископаемого | | - порода ОЗЗЩ - примешивание породы
Рис.2. Схемы к расчету потерь и разубоживания полезного
ископаемого для различных способов селективной выемки
0 10 20 30 40 Я) Л0 70 80 90 Угол падения клежи, град
Гмдрокспмторы ЭГД
Угол тмим ммкм, град
I | - потери В&Я - раоувомим
Рис.З. Сравнение вариантов способов селективной выемки: а - мехлопаты; б - гидроэкскаватора ЭГД
выводы
В результате проведенных исследований установлено:
• наибольшие величины разубоживания полезного ископаемого возникают при селективной выемке пологопадающих залежей;
• селективная выемка полезных ископаемых гидроэкскаваторами ЭГД, по сравнению с валовым способом выемки, позволяет вести горные работы без потерь полезного ископаемого и снизить величину его
разубоживания в 2 раза ввиду качественной селекции и возможности совпадения траектории черпания ковша с углами наклона плоскостей контактов полезного ископаемого и породы как в режиме прямой лопаты, так и обратной, а также исключить необходимость применения бульдозеров при отработке горизонтальных, пологопадающих и наклонных залежей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Анпилогов А.Е., Вагин Э.Б., Бортников В.П. и др. Типовые технологические схемы ведения горных работ на угольных разрезах. - М.: Недра, 1980. - 631 с.
2. Ташкинов А.С., Проноза В.Г., Косарев Н.Ф. и др. Альбом типовых технологических схем ведения горновскрышных работ при строительстве угольных разрезов для различных горно-геологических условий КАТЭКа и ЭТЭКа - Кемерово: КузНИИшахтострой, 1984. - 231 с.
3. Неволин Д.Г., Скобелев Л.С. Универсальное рабочее оборудование карьерных гидроэкскаваторов с принципом копания ковша двойного действия / / Комплексная разработка рудных месторождений мощными глубокими карьерами («Мельниковские чтения»): Труды международного совещания / Под ред. С.П.Решетняка. - Апатиты: Кольский научный центр РАН. Горный институт, 1995. - С. 136-139.
4. Мельников Н.Н., Неволин Д.Г., Скобелев Л.С. Технология применения и параметры карьерных гидравлических экскаваторов / Под ред. Н.Н.Мельникова. - Апатиты, 1992. - 209 с.
5. Юматов Б.П., Бойков Е.Н., Смирнов В.П. Открытая разработка сложноструктурных месторождений руд цветных металлов // Под ред. Б.П.Юматова. - М.: Недра, 1973. -192 с.
(с) Д. Г.Неволин
Условия размещения рекламы 8 Горном информационно-аналитическом бюллетене
Объявления и реклама публикуются в черно-белом исполнении без фотографий и сложных рисунков, содержащих полутона.
Материалы принимаются в напечатанном виде через два интервала. По Вашему заказу редактор и художник разработают оригинальную рекламу, товарный знак или другую символику. Если Вы хотите сохранить собственный стиль оформления рекламы или представляете готовый оригинал-макет, укажите это особо. Расценки на разработку и опубликование рекламы:
□ Размер 210x297 - 350 иБО
О В среднем 1 кв. см рекламы стоит - 0,5 и БО О Минимальный размер 40 кв. см - 23 1^0
□ При повторном опубликовании цена снижается на 20%.
Оплата производится в рублях по курсу ММВБ па день оплаты
