Исследование влияния параметров рабочей зоны карьера на объемы экскаваторных работ при внутреннем отвалообразовании с созданием специальных отвальных емкостей Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© С.В. Панншсв, Н.Ф. Осипова, 2007

УДК 622.271.4(571.56)

С.В. Панишев, Н.Ф. Осипова

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ КАРЬЕРА НА ОБЪЕМЫ ЭКСКАВАТОРНЫХ РАБОТ ПРИ ВНУТРЕННЕМ ОТВАЛООБРАЗОВАНИИ С СОЗДАНИЕМ СПЕЦИАЛЬНЫХ ОТВАЛЬНЫХ ЕМКОСТЕЙ

Семинар № 16

При разработке вскрышных пород горизонтальных и пологих пластовых месторождений нашли применение транспортная и бестранспортная системы разработки, использование которых возможно как по отдельности, так и в комбинации. При этом, размещение вскрышных пород в выработанном пространстве карьера в зависимости от условий эксплуатации месторождений может быть полным, или частичным. Общим в этих схемах является наличие подготовленного пространства со стороны внутренних отвалов для укладки внешней и внутренней вскрыши (меж-дупластья).

Особенностью производства вскрышных работ на месторождениях расположенных в зоне распространения многолетней мерзлоты является склонность горных пород к смерзанию после рыхления буровзрывными работами, что отрицательно сказывается на эффективности работы экскаватора.

Уменьшение влияния смерзания возможно путем, как минимизации объемов самого экскаваторного блока, так и объемов вторичной экскавации, что обеспечивается параметрами установки драглайна и конструированием контура внутреннего отвала с максимальным приближением к экс-

каваторной заходке, при этом разработка пород междупластья возможна только по транспортной технологии. Это влечет за собой не только выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от работы автотранспорта, но и значительные затраты которые в 2-5 и более раз (в удельных показателях на 1 м3) выше затрат при бестранспортной технологии [1].

Одним из путей повышения эффективности вскрышных работ в таких условиях является бестранспортная технология внутреннего отвало-образования с созданием специальных отвальных емкостей задачей которой является перераспределение части объемов транспортной вскрыши (междупластья) на бестранспортную технологию [2].

Решить эту задачу можно, создавая на заранее определенных участках пригодных для отработки междупластья по бестранспортной технологии специальные отвальные емкости по фронту работ. При этом в процессе разработки уступа внешней вскрыши драглайн смещается на необходимую величину в сторону выработанного пространства и создает специальную отвальную емкость, в которую впоследствии экскавируются породы междупластья.

ГС

*

О

*

о

о

а

о

ю

о

120

100

80

60

40

20

и

I

и

I

и

I

А=40м

и

и

I

и

I

и

I

А=50м

и

I

У

II

I

А=60м

и

I

Рис. 1. Изменение суммарных объемов пережскавации в зависимости от мощности нижележащей толщи при высоте вскрышного уступа Н = 15 м

0

та

оа

та

о

о

&

о

5

о

.0

ю

О

Рис. 2. Изменение суммарных объемов пережскавации в зависимости от мощности нижележащей толщи при высоте вскрышного уступа Н = 20 м

5

»

8

Рис. 3. Изменение суммарных объемов переэкскавации в зависимости от мощности нижележащей толщи при высоте вскрышного уступа Н = 25 м

>н .

° к в ®

ч 3 £ 2

1 * в §

!§

и

а

£

а

с

Глубина отвальной емкости, м.

Рис. 4. Изменение объемов дополнительной переэкскавации при Нуст = 15 м, (средние значения)

«

О

Я

Л

3

5

я

4

о

я

о

п

г

и

■г

ю

с:

8

8

Я

Я

Й

Я

и

«

п

и

а

и

С

200

150

100

50

& ■ А=40м —А=50м А А=60м

А # ■ ■ Ф ф

>> # <

**

4 6 8

Глубина отвальной емкости, м.

10

0

Рис. 5. Изменение объемов дополнительной переэкскавации при Нуст = 20 м, (средние значения)

35

О

Я

Л

г

н

в

Я

ч

о

с

о

ч

г

ю

О

в

в

в

я

в

я

а

и

а

Л

V

а

Б

Глубина отвальной емкости, м.

Рис. 6. Изменение объемов дополнительной переэкскавации при Нуст = 25 м, (средние значения)

Рис. 7. Изменение дополнительных объемов переэкс-кавации в зависимости от высоты уступа и глубины отвальной емкости

Глубина отвальной емкости, м

В данной статье представлены результаты исследования взаимосвязей между параметрами рабочей зоны карьера при бестранспортной системе разработки и объемами дополнительных экскаваторных работ при создании специальных отвальных емкостей, полученные путем моделирования технологических схем перевалки вскрыши.

Основополагающим принципом расчета технологических схем являлась обязательная полная экскавация породы вскрышного уступа в предотвал, минимизация технологических перестановок и максимальное использование технических характеристик оборудования: высоты разгрузки, глубины черпания и радиусов черпания и разгрузки.

При расчетах технологических схем определялись дополнительные объемы вторичной экскавации, возникающие при создании отвальной емкости в процессе отработки пород вскрышного уступа, т.е., исследовалось изменение объемов вторичной экскавации в зависимости от мощности нижележащей толщи - мощности пластов полезного ископаемого и ме-ждупластья и параметров экскаваторной заходки (высота уступа, ширина заходки).

На рис. 1-3 показано изменение дополнительных объемов вторичной экскавации для различных высот вскрышного уступа с глубиной отвальной емкости.

По представленным гистограммам видно, что в исследуемом диапазоне параметров вскрышной заходки суммарная мощность угольных пластов и междупла-стья не оказывает существенного влияния на объемы дополнительной пере-экскавации при создании специальных отвальных емкостей. Это связано с особенностями формирования развала взорванной породы при взрыве на сброс и пространственным расположением экскаватора на предотвале -обычно в створе "траншеи" между поверхностью откоса угольных пластов и междупластья и контуром проектируемого отвала, где объем породы, сброшенной с уступа, максимальный.

На рис. 4-9 показаны приращения объемов переэкскавации при формировании специальной отвальной емкости в зависимости от мощности нижележащей толщи, высоты уступа и ширины экскаваторной заходки при различных глубинах отвальной емкости.

Анализ полученных результатов показывает, что основными технологическими параметрами, которые влияют на объемы дополнительной пере-экскавации при бестранспортной технологии внутреннего отвалообразова-ния с созданием специальных отвальных емкостей, являются высота вскрышного уступа и глубина отвальной емкости (рис. 4-9), при этом ширина

и

о

и

ИЗ

и

о

н

и

о

а

К

ГЛУБИНА ОТВАЛЬНОЙ ЕМКОСТИ, М

ВЫСОТА УСТУПА, М

заходки существенного влияния не оказывает.

Рис. 8. Изменение дополнительных объемов переэкс-кавации в зависимости от глубины отвальной емкости

Рис. 9. Прирост дополнительных объемов переэкс-кавации в зависимости от высоты вскрышного уступа

Наибольший прирост объемов дополнительной переэкскавации (до 34%) наблюдается в диапазоне высот вскрышного уступа 15-20 м.

Полученные зависимости изменения дополнительных объемов переэкс-кавации от высоты уступа и глубины специальной отвальной емкости, позволяют оптимизировать технологические параметры открытой комбинированной геотехнологии при отработке сложноструктурных пластовых месторождений криолитозоны с внутренним отвалообразованием в условиях смерзающихся пород.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Панишев С.В., Сердобинцев В.В. Повышение эффективности вскрышных работ на разрезе "Кангаласский". //Наука и образование. - 2005.-№1 (37). - Якутск, 2005. -С.17-20.

2. Панишев С.В., Сердобинцев В.В. О возможности перераспределения объемов вскрыши по системам разработки на пла-

стовых месторождениях криолитозоны (на примере разреза "Кангаласский"). // Современные технологии освоения минеральных ресурсов. - Красноярск, 2005. - С.215-224.

— Коротко об авторах---------------------------------------------------------

Панишев Сергей Викторович - кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории открытых горных работ,

Осипова Нюргуяна Федоровна - инженер лаборатории открытых горных работ, Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН.