CC BY
26
- © P.P. Минибаев, A.B. Матвеев,
В.Ю. Пушкарев, В.П. Макшеев, В.И. Супрун, К.С. Ворошилин, 2014
УДК 622.271
Р.Р. Минибаев, А.В. Матвеев, В.Ю. Пушкарев, В.П. Макшеев, В.И. Супрун, К.С. Ворошилин
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ НАСЫПНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ ПЕРЕМЫЧЕК ДЛЯ ВСКРЫТИЯ И ОТРАБОТКИ РАБОЧИХ ГОРИЗОНТОВ РАЗРЕЗА ОАО «ЧЕРНИГОВЕЦ»
Представлен опыт применения насыпных транспортных перемычек для вскрытия и отработки рабочих горизонтов разреза ОАО «Черниговен». Укрупненно оценена целесообразность и эффективность использования насыпных транспортных перемычек.
Ключевые слова: вскрытие, транспортная перемычка, объем вскрыши, горизонт, длина транспортирования, эффективность.
В вопросах вскрытия карьерных полей важнейшую роль имеет формирование карьерных грузопотоков.
Для создания необходимых условий формирования грузопотоков вскрыши и полезного ископаемого используются разные способы вскрытия, в том числе с помощью земляных сооружений (насыпных перемычек) или временных целиков.
Рис. 1. Схема насыпной транспортной перемычки
В статье рассматривается один из способов вскрытия с помощью насыпных транспортных перемычек. Особое распространение этот способ получил на месторождениях с большой протяженностью фронта горных работ и перемещением вскрышных пород автотранспортом на внутренние отвалы.
При отсутствии насыпных транспортных перемычек вскрышные породы перевозятся во внутренний отвал по дорогам, расположенным на рабочем борту и в торцах карьера, что существенно увеличивает расстояние транспортирования и угол наклона рабочего борта, и соответственно затраты на вскрышные работы.
Насыпные перемычки соединяют нижнюю и среднюю части рабочей зоны карьера с ярусами внутреннего отвала по кратчайшему расстоянию, что существенно снижает расстояние транспортирования вскрышных пород и транспортные расходы на разработку (рис. 1). Насыпные перемычки являются временными сооружениями.
Время их существования колеблется от нескольких месяцев до нескольких лет. При подвигании фронта горных работ они срабатываются и
понижаются совместно с блоками (панелями) по рабочему борту.
В поперечном сечении насыпная перемычка имеет, как правило, форму трапеции. Ширина ее верхней площадки рассчитывается, исходя из двухполосного движения автосамосвалов. Параметры насыпных перемычек определяются высотой и интенсивностью развития рабочей зоны карьера, мощностью вскрышных грузопотоков, приемной способности выработанного пространства и другими факторами.
В настоящее время насыпные перемычки применяются на угольных разрезах: Черниговский, Тугнуйский, Нерюнгринский, Первомайский и ряде рудных карьеров.
Разрез «Черниговский» ведет разработку открытым способом северной и северо-восточной части Кедро-во-Крохалевского каменно-угольного месторождения. По оси Новоколбин-ский антиклинали площадь отработки условно разделена на два участка -Черниговский и Новоколбинский.
Характерной особенностями разреза «Черниговский» является значи-
тельная длина рабочей зоны, составляющая порядка 7 км.
Вскрытие рабочих горизонтов осуществляется внутренними траншеями в торцах карьерной выемки и двумя перемычками.
Горные работы выполняются на трех эксплуатационных участках (два участка - с применением автотранспорта, один - с применением железнодорожного транспорта).
На железнодорожный транспорт отрабатываются вскрышные породы верхних горизонтов. Ж.-д. вскрыша вывозится и складируется во внешние железнодорожные отвалы - Макси-мовский и Чесноковский.
С применением автомобильного транспорта ведется отработка вскрышных пород средних и нижних горизонтов разреза. Автомобильная вскрыша вывозится и складируется во внутренние и частично во внешние отвалы.
Горно-геологические особенности Кедровско-Крохалевского месторождения позволяют размещать значительную часть вскрышных пород в выработанном карьерном пространстве. Средняя длина перемещения вскрыш-
/. 14
5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1.5 1 0,5
4,4
3 6 -
.2 8.
^ 2.85
2, 4: I 1 65
- при ПЯ.1ИМИН ГН^Н'ММ'ЮЬ —Ир«» II1 с\ 1.1 ном меримы Чек 1 с:>|
2012 2013 2014 2015 2016 Т. год
Рис. 2. Графики изменения среднего расстояния транспортирования вскрышных пород (для условий ОАО «Черниговец»)
Рис. 3. Первый этап строительства насыпной перемычки
Рис. 4. Второй этап строительства насыпной перемычки с применением бульаозерно-автомобильной схемы отвалообразования
ных пород в зонах с применением транспортных перемычек является относительно небольшой и укладывается в интервал 2,5^2,9 км. В свою очередь при перемещении автовскрыши через торцы разреза расстояние транспортирования достигает значений 3,2^4,4 км (рис. 2).
В настоящее время на разрезе «Черниговский» существуют 2 перемычки.
Формирование перемычки выполняется в два этапа. Первый предполагает частичную выемку вскрышных
пород в зоне нижних горизонтах рабочего борта и отсыпку основания перемычки (рис. 3). Второй этап, реализуется посредством применения бульдозерно-автомобильной схемы отва-лообразования (рис. 4).
Первая перемычка разреза «Черниговский» расположена на границе Черниговского и Новоколбин-ского участков (карьерных полей). Она состоит из 2 ярусов: первый ярус часть целика на отметке +130 м; второй ярус насыпной с отметкой +145 и шириной транспортной полосы ~70 м и объемом около 2 млн м3 (рис. 5, рис. 6).
Перемычка № 2 расположена в центральной части Новоколбинского поля. Она сформирована в 2013 г. и является самой крупной за весь период работы разреза. Ее высота составляет 150 м, а объем ~ 7,5 млн м3. Данная перемычка выходит на горизонт + 150 м рабочего борта, а со стороны внутреннего отвала на два горизонта + 155 и +90 м (рис. 7, 8).
Укрупнено оценить целесообразность использования насыпных транспортных перемычек можно на базе сравнения экономии эксплуатационных затрат за счет сокращения расстояния транспортирования и величины затрат на экскавацию и перемещение объемов вскрышных пород, удаляемых при срабатывании перемычки. При объеме перемычки V ,
1 1 пер'
ее использование будет оправдано, если суммарный объем перемещенных через нее вскрышных пород составит V (1):
Рис. 5. Положение насыпной транспортной перемычки № 1
V >
V™ • К • с
Л • с
(1)
где: Упер - объем вскрышных пород подлежащих
перемещению во внутренний отвал при ликвидации транспортной перемычки, м3;
V = р ■ V
пер 1 п
где: ип - общий объем вскрышных пород, уложенных в транспортную перемычку, м3; р - поправочный коэффициент, характеризующий долю объемов вскрышных пород, перемещаемых во внутренний отвал, ввод этого коэффициента определяется тем, что часть объемов перемычки может быть оставлена в зонах стационарного борта разреза, засыпаемых в дальнейшем внутренними отвалами; Ку -коэффициент, характеризующий усложнение производства горных работ при отработке транспортной пе-
ремычки; Св - затраты на 1 м3 удаления вскрышных пород из контуров перемычки, за вычетом издержек на бурение и взрывание, руб/м3; Л1 - сокращение расстояния транспортирования вскрышных пород, обеспечиваемое при использовании перемычки, км; С - себестоимость 1 тонно-киломе-
т-км
тра перемещения вскрышных пород автомобильным транспортом руб/т-км.
Параметр Сткм является функцией расстояния транспортирования
Рис. 6. Положение первой насыпной транспортной (перемычки № 1) со стороны рабочего борта
Рис. 7. Положение насыпной транспортной перемычки № 2
I (Стк = / (¡)). Последнее необходимо учитывать при назначении величины Сткм.
Расчет значения V на базе фактических показателей эксплуатации разреза ОАО «Черниговец» свидетельствует, что величина V должна находиться на
э
уровне 53^58 млн т (35^37 млн м3 -эквивалент объема по целику).
В случае, когда объемы вскрышных пород, фактически перемещенные через насыпную транспортную
Рис. 8. Положение насыпной транспортной перемычки № 2 со стороны рабочего борта
перемычку на внутренний отвал выше расчетного значения Vэ ее применение будет экономически оправданным. При этом величина экономического эффекта (Э) составит:
э = V - V)С
* э э'т-км
В случае если < Vэ - применение насыпных перемычек будет экономически не целесообразным решением.
Значение параметра может
быть определено исходя из параметра ¡вл (рис. 9), величина которого определяется протяженностью рабочей зоны обслуживаемой транспортной перемычкой (зоной «влияния» транспортной перемычки).
Значение ¡вл определяется параметрами ¡1 и ¡2, которые равны половине длины участка фронта горных работ, на который может быть обеспечен транспортный доступ с перемычки и с флангового (торцевого)
Рис. 9. Определение зоны влияния насыпной транспортной перемычки 1вл (11 > 12)
где: 1пан - ширина выемочного блока (панели), перемещаемого из верхней части рабочего борта в его нижнюю часть для вскрытия и отработки запасов угля основных пластов.
Определение и оптимизация параметров 1 является отдельной и важной
1 пан
темой в вопросах оптимизации систем разработки и режима горных работ.
АЬ, км
\ 0,65
0,5 0,4 п
0,28 0,25 0,23 0,2
1- : -;—*
123456785
лнместпо гр*нс!тр( них
перемычек
Рис. 10. Снижение расстояние транспортирования (ЛЬ, км) при увеличении количества насыпных транспортных перемычек, формируемых в рабочей зоне карьера (для разреза с обшей протяженностью фронта равной 8 км)
участка разреза (или с другой транспортной перемычки). Для условий разреза ОАО «Черниговец» значение параметра 1вл составляет ~1,7^2,0 км.
При известном параметре 1вл параметр иэф может быть определен по выражению:
иф = 1 ■ 1 (2)
э вл пан
Фактически значения ¡ , принятые
пан1 1
в практике ведения горных работ разрезов «Черниговский» и «Тугнуйский» составляют от 140 до 110 м. При вышесказанных параметрах ¡пан значение Vф составляет -45^48 млн м3, т.е.
э
будет выше уровня Vэ на величину ~8^10 млн м3.
Транспортные перемычки разделяют фронт горных работ на выемочные блоки длиной 1,5-1,8 км, что является оптимальным параметром для работы экскаваторно-автомобильного комплекса.
С увеличением числа транспортных перемычек удельная величина сокращения расстояния транспортирования вскрышных пород резко снижается (рис. 10).
Предварительный анализ экономических показателей эффективности использования насыпных транспортных перемычек свидетельствует, что их высота не должна превышать уровня 140^150 м, а их число в рабочей зоне разреза ОАО «Черниговец» не должно быть более двух.
Часть рабочих уступов рабочего борта разреза, расположенных выше предельной высоты насыпной транспортной перемычки должна вскрываться временными автомобильными съездами. В этом случае при предельной высоте перемычки -140^150 м общая высота уступов рабочего борта, обслуживаемая данной вскрывающей выработкой может, составляет -195^210 м. Е23
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
Минибаев Руслан Рашидович - технический директор, Матвеев Андрей Владимирович - главный маркшейдер, Пушкарев Вадим Юрьевич - главный технолог, ОАО «Черниговец»;
Макшеев Вадим Павлович - кандидат технических наук, профессор, Супрун Валерий Иванович - доктор технических наук, руководитель «Проектно-экспертного центра МГГУ», Ворошилин Константин Сергеевич - аспирант,
Московский государственный горный университет, e-mail: [email protected].
UDC 622.271
EXPERIENCE OF BULK TRANSPORT JUMPER FOR OPENING AND MINING WORKING LEVELS OF CUT «CHERNIGOVETS»
Minibaev R.R., Technical Director, MatveevA.V., Chief surveyor, Pushkarev V.Yu., Chief Technologist, JSC «Chernigovets»;
Maksheev V.P., Candidate of Engineering Sciences, Professor, Suprun V.I., Doctor of Technical Sciences,
Director, Project-and-Expert Center, Moscow State Mining University;
Voroshilin K.S., Graduate Student,
Moscow State Mining University, e-mail: [email protected].
The article presents the experience of bulk transport jumpers for opening and operating mining horizons cut of «Chernigovets». Enlargement assessed the feasibility and efficiency of bulk transport jumpers.
Key words: dissection, transport bridge, volume of stripping, horizon, length trasportirovaniya, efficiency.
