CC BY
44
© Б.Р. Ракишев, С.К. Молдабаев, Ж.Н. Хамметова, 2008
УДК 622.271
Б.Р. Ракишев, С.К. Молдабаев, Ж.Н. Хамметова
РАЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ПЕРЕВАЛКИ НЕОДНОРОДНЫХ РАЗНОПРОЧНЫХ ПОРОД В ВЫРАБОТАННОЕ ПРОСТРАНСТВО В СЛОЖНЫХ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Разработана методика определения рациональных параметров технологической схемы с применением комбинации бестранспортной и транспортно-отвальной схем с учетом поэтапной отработки неоднородных разнопрочных пород нижнего вскрышного уступа драглайнами на момент реконструкции (внедрения) и стабилизации работы карьера.
Семинар № 14
я #ри комбинации бестранспорт-
-ІЛ. ной и транспортно-от-вальной схем отработки неоднородных разнопрочных пород наиболее эффективной для условий пластовых месторождений является схема с использованием консольного отвалообразователя
АИ3(К) - 8800.195. в качестве перегружателя от перегрузочного механизма роторного экскаватора типа
- 2400 + ПГ до приемной консоли
отвалообразователя А2- В.8800.110.
На основе разработанной нами технологии применения агрегатов с поперечным перемещением вскрышных пород предусматривается на конвейер № 1 отвалообразователя Л2Я8-
В.8800.110 установка дополнительной опорной тележки на гусеничном ходу, а также приемный бункер с увеличенными размерами. Отвалообразователь ЛЯ8 (К) - 8800.195 должен быть оснащен выдвижной отбойной плитой.
Технические данные отвалообразователя ЛЯ8 (К)-8800.195:
- теоретическая производительность по рыхлой массе - 8800 м3/ч;
- насыпная плотность транспортируемого материала - 1,52 т/м3;
- служебная масса - 3740 т;
- радиус разгрузки - 195 м;
- габарит приемной стороны - 75 м;
- удельное давление на грунт - 11 Н/
см2;
- пределы высоты расположения внешней части приемной консоли - 7-28
м;
- пределы высоты расположения внешней части отвальной консоли -20,8-40 м;
- ширина гусеничного хода - 32 м;
- максимальная ширина отвалообразователя - 36 м.
Интенсивное ведение вскрышных и добычных работ на участке (карьере) предлагается обеспечить применением двукрылой отработки нижнего вскрышного уступа с его флангов к условной границе центра с транспортированием полезного ископаемого по съездам, формируемым в торцах участка.
Оставление минимума вскрытых запасов полезного ископаемого по предлагаемой комбинации бестранспортной и транспортно-отвальной схем отработки неоднородных разнопрочных пород предопределило регулирование шириной заходок по добычному и нижнему вскрышному уступам и подуступам по-
следнего при каждом из двух проходов драглайнов по одному из двух блоков участка (карьера) по полученным зависимостям как на момент реконструкции карьера, так и на период достижения стабильной работы техники цикличного и непрерывного действия. Для обоснования необходимости регулирования шириной заходок по сравнению с традиционной схемой отработки нижнего вскрышного уступа выполнена оценка эффективности пред-лагаемого технического решения по разработанной выше методике. Критерием эффективности является достижение максимальной производительности участка (карьера) по полезному ископаемому, что и обеспечит минимальные приведенные затраты на разработку 1 т последнего.
В расчетах принята средняя мощность полезного ископаемого равной 10 м. Высота нижнего вскрышного уступа, отрабатываемого парой драглайнов ЭШ-20/90, менялась в пределах от 17 до 24 м. Ширина заходки по нижнему вскрышному уступу при каждом проходе по блоку традиционным способом должна соответствовать ширине заходки транспорно-отвального комплекса
(ТОК) и принята равной 50 м. По разработанному техническому решению эффективная работа драглайнов достигается при следующих параметрах разработки. Расчетами установлено, что при первом проходе по блоку ширина заходок по нижнему подуступу и добычному уступу составляет Д = 60 м, а по верхнему подуступу и первому ярусу отвала (предотвалу) - соответственно
А1В = 30м и А2в = 40м . При этом ширина предотвала получается равной 40 м, а ширина отвальной заходки по второму ярусу - 45 м. Для второго прохода по блоку характерно снижение уровня установки отвального драглайна до кровли пласта полезного ископаемо-
го с подсыпкой метрового слоя из плотных пород. Верхний подуступ отрабатывается шириной А2в =70 м, а нижний А2 =40 м. Отвальные заходки первого и второго ярусов отвала отсыпают шириной соответственно А1 =60 м и
А02 =55 м. При этом ширина предотвала не превышает 3 м, а величина Ф 20 составляет 32 м.
Переменная ширина вскрышной за-ходки подуступов при обоих проходах по блоку позволяет сократить величину использования в поперечном профиле радиуса черпания к^ до 0,85, а регулирование шириной заходки по нижнему вскрышному и добычному уступам -уменьшить про-должительность простоев драглайнов после первого прохода по одному из двух блоков участка (карьера). Влияние разработанного технического ре-шения на интенсивность производства горных работ приведено на рис. 1.
Поскольку высота нижнего вскрышного уступа принята равной 21 м, то регулирование шириной заходок по добычному и нижнему вскрышному уступам и подуступам последнего эффективнее на 20 %. К тому же увеличение ее значения с 21 до 24 м (возможной по условию полной и пропорциональной загрузки вскрышного и отвального драглайнов) на фронте работ по добыче 2000 м снижает производительность карьера по полезному ископаемому только на 6 %.
В результате проведенных исследований установлено, что реконструкцию карьера возможно провести без снижения достигнутой им производственной мощности. Рекомендуется драглайнами ЭШ-20/90 первоначально вскрыть пласт полезного ископаемого в восточном блоке при следующих па-
раметрах. Ширина заходки по нижнему подуступу (при ее высоте 16 м) составит 40 м. Верхний подуступ плотных пород высотой 5 м (но не более 8 м) отрабатывается с опережением при ширине заходки 70 м. После создания безопасного опережения толща скальных пород с покрывающими их плотными обуривается и подвергается взрывному рыхлению на сброс. Вскрываемый пласт полезного ископаемого оставляют подваленным до уровня его кровли с учетом подсыпки метрового слоя плотных пород.
Вскрыв пласт полезного ископаемого в восточном блоке, в районе условной границы центра участка этими драглайнами формируют два съезда с уклоном до 5 градусов: один шириной 50 м до кровли угольного пласта для спуска забойного отвалообразователя АК^(К)-
8800.195, другой - шириной 20-30 м до уровня рабочей
площадки нижнего вскрыш-ного уступа. Это снизит горизонт установки перегрузочного механизма роторного экскава-
Рис. 1. Влияние регулирования шириной заходок по добычному и нижнему вскрышному уступам и подуступам последнего на интенсивность горных работ при: 1 - А1 = А2 = 50 м; А = 50 м; 2 - А1 = 60 м, А2 = 40 м, А1в = 30 м, А2в = 70 м, А = 50
тора и обеспечит безопасные условия эксплуатации в слабоустойчивых породах при рациональной области применения бестранспортных схем экскавации.
К моменту начала эксплуатации ТОК в восточном направлении (с ши-риной заходки 50 м и высоте верхне-его вскрышного уступа 26 м) с опере-жением в пространстве по внутрен-нему контуру заходки верхнего вскрышного уступа драглайном ЭШ - 6/45 проходится траншея.
Нижний вскрышной уступ западного блока шириной 100 м отрабатывается драглайнами ЭШ-20/90 за два прохода. При первом проходе ширина заходки по нижнему и верхнему подуступам составляет соответственно 60 и 30 м, а при втором - 40 и 70 м. После создания опережения по вскрытию угольного пласта при первом проходе драглайнов по заходке производят добычные работы 3-мя мехлопатами типа ЭКГ-4,6, забои которых рассредоточены по фронту работ. Проходка второй вскрышной заходки начинается по завершении добычных работ в данном блоке. Схема отработки второй
вскрышной заходки, как и в восточном блоке, предусматривает подвалку пласта полезного ископаемого (рис. 2).
По окончании отработки вскрышной заходки в восточном направлении перегрузочный механизм, по вновь сформированному съезду в торце участка, пере-
Рис. 2. Рекомендуемая схема совместной работы драглайнов и транспортно- отвального комплекса на участке (карьере)
гоняют на горизонт установки роторного экскаватора и ТОК, при той же ширине заходки, эксплуатируют в обратном направлении.
С отставанием в пространстве за ним работает драглайн ЭШ-6/45. Он также задействован на дренаже. Им полностью оконтуривают пласт полезного ископаемого, перемещая остаточную вскрышу в верхнюю часть предотвала. Добычные работы производят 2-мя экскаваторами ЭКГ-4,6.
В районе условной границы центра участка оборудование ТОК ставится на профилактический ремонт. При этом забойный отвалообразователь отгоняется от центра на расстояние, обеспечивающее безопасное окончание вскрышных работ драглайнами ЭШ-20/90 в противоположном западном блоке (рис. 3). Разминовка драглайнов с забойным от-валообразователем осуществляется при поочередном повороте приемной и отвальной консолей. Пропустив драглай-
ны, ТОК продолжает функционировать в западном направлении.
Оставшееся по заходке часть полезного ископаемого восточного блока отрабатывается драглайном ЭШ - 6/45 и транспортируется автотранспортом по кровле вскрытого пласта противоположного блока (см. рис. 2).
После окончания отработки второй вскрышной заходки по нижнему вскрышному уступу в западном блоке и начала отработки в этом блоке верхнего вскрышного уступа, указанные операции по разработке нижнего вскрышного и добычного уступов в западном блоке осуществляют на смежном (восточном) участке и цикл работ повторяется.
Заданная трасса работы оборудования ТОК обеспечивается смещением одного блока относительно другого на 40 м. Для этого вторую заходку по нижнему вскрышному уступу в каждом блоке необходимо проходить с торцов участка к его центру до смыкания продолжения линии нижней бровки вышеле-
—ї—і—;—ї—;—г—і—і—ї—;—,—;—
І І І І І І І І І І І І І яь-ш*пг
Рис. 3. Схема разминовки драглайнов с транспортно-отвальным комплексом в районе условной границы центра участка
жащего яруса с верхней бровкой пре-дотвала противоположного крыла внутреннего отвала.
Третий ярус отвала возможно отсыпать забойным отвалообразователем. Полноповоротность отвального Л2Кб-В.8800.110 отвалообразователя, кроме верхней, также позволяет производить и нижнюю отсыпку в ярусы, смещенные друг от друга на 83 м.
Выполненные исследования [1] показывают, что после уплотнения пород на
предотвалах и отвалах по ним смогут безопасно передвигаться тяжелые отва-лообразователи массой до 6000 тис удельным давлением до 19,6 Н/см2. Масса же отвалообразователя А2 И^-В.8800.110 составляет 3652 т, а удельное давление не превышает 8,0 Н/см2, что позволяет обеспечить безопасные условия эксплуатации данного оборудования на поверхности третьего яруса.
Объемы производства горных работ на период достижения угольным карье-
ром проектной мощности приведены в табл. i.
При расчете эксплуатационных затрат по предлагаемой схеме с поперечным перемещением разнопрочных пород в отвал учтены дополнительные затраты на разработку остаточной вскрыши и проходку опережающей траншеи. Объем работ роторным комплексом принят 4б00 тыс. м3/ год. Расчет приведенных затрат сравниваемых схем эксплуатации роторного экскаватора приведен в табл. 2. Выполненный техникоэкономический анализ разработанных схем позволил сделать следующие выводы. До-казано, что менее зависимую работу вскрышного оборудования цикличного и непрерывного действия с челноковым перемещением транспортно-отвального комплекса и
уменьшением отрицательного влияния значительного роста массы забойного отвалообразователя (на З0 %) возможно достигнуть двумя проходками драглайнов по каждому из двух блоков нижнего вскрышного уступа разнопрочных пород участка (карьера) как верхним, так и нижним черпанием. При этом угольный пласт подсыпается до уровня его кровли при последнем проходе по блоку. Верхний вскрышной уступ отрабатывается транспортно-отваль-ным комплексом по челноковой схеме с попеременной установкой забойного отвалообразователя на временном отвале и кровле вскрытого пласта. Оставшееся в районе центра участка полезное ископаемое добывается драглайном типа ЭШ-б/4б после укладки в постоянный отвал остаточной вскрыши этого блока.
При этом транспортировка полезного ископаемого осуществляется по вскрытому пласту противоположного блока.
Разработана методика определения рациональных параметров технологической схемы с применением комбинации бес-
транспортной и транспортно-отвальной схем с учетом поэтапной отработки неоднородных разнопрочных пород нижнего вскрышного уступа драглайнами на момент реконструкции (внедрения) и стабилизации работы карьера.
В работе доказано, что при применении разработанной технологии интенсивное производство вскрышных работ достигается регулированием ши-рины заходок как по нижнему вскрыш-ному и добычному уступам при каждом из двух проходов драглайнов по одно-му из двух блоков участка (карьера), так и по подус-тупам и отвальным ярусам при каждом проходе по блоку по уста-новленным зависимостям. Это позволя-ет повысить производительность участ-ка (карьера) по добыче полезного иско-паемого на
1 ARs 4-20 %.
При первом проходе ширина заходки нижнего подуступа принимается предельно возможной. Ограничивается она условиями безопасной эксплуатации забойного отвалообразователя, линейными размерами драглайнов, приемной способностью нижних ярусов отвала и зависит от организации взаимосвязи
технологических процессов.
Область комбинированной разработки различными комплексами оборудования с поперечным перемещением неоднородных разнопрочных пород в выработанное пространство для условий угольного или рудного месторождения со сложными гидро- и горно-геологи-ческими условиями ограничивается мощностью
вскрыши 47-48 м.
230
Таблица 1
Объемы производства горныгх работ по периодам времени
№ п/п Наименование объемов Един. из-мер. Проектные Ожидаемые объемы Уровень надежности, % Примечание
в год в сутки в смену
1. Добыча полезного ископаемого тыс. м3 2953,8 3185,0 10,4 3,5 108 ЭКГ- 4,6
тыс. т 7680,0 8281,0 27,1 9,1 108 (ЭКГ - 5)
в т.ч.
Западного участка - " - 5910,0 6367,0 20,8 7,0 108
Восточного участка - " - 1770,0 1914,0 6,3 2,1 108
2. Бестранспортная вскрыша тыс. м3 5800,0 5664,0 19,2 6,4 102 Без переэкскава-ции
в т.ч.
Западного участка - " - - 3744,0 12,7 4,2 - ЭШ-20/90
Восточного участка - " - - 1920,0 6,5 2,2 - ЭШ-15/90
3. Транспортно - отвальная вскрыша - " - 4600 5450 21,0 7,0 118 ТОК
4. Остаточная вскрыша - " - - 447,6 4,0 1,4 - ЭШ-6/45
5. Объемы разработки по проходке опережающей траншеи - 300,0 3,6 1,2 - ЭШ-6/45
Таблица 2
Технико-экономические показатели разработки вскрышных пород верхнего вскрышного уступа роторным экскаватором
Схемы разработки Объемы разработки роторного экскаватора, тыс.м3 в год Дополнительные объемы разработки, тыс.м3 в год Капитальные затраты, тыс. у.е. Удельные капвложения, у.е./м3 Годовые эксплуата- ционные затраты, тыс.у.е. Себестои- мость разработки вскрыши, у.е./м3 Приве- денные затраты, у.е./м3
Транспортная 4600,0 - 12228,0 2,658 6542,0 1,42 1,838
Предлагаемая 5450,0 747,6 32885,4 6,034 2943,0 0,54 1,445
При этом нижний вскрышной уступ целесообразно отрабатывать высотой 2124 м, а верхний - 26-27 м.
Для реализации разработанной технологии обоснована необходимость использования в качестве забойного консольного отвалообразователя (К)
8800.195, которая позволит повысить
производительность карьера по добыче полезного ископаемого в 1,7 раза, снизить себестоимость разработки вскрышных пород роторным комплексом в 2,6 раза и получить экономический эффект более 2,0 млн. у.е. в год. Срок окупаемости затрат на приобретение отвалообразователя не превысит нормативного.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пути повышения эффективности открытых работ в Никопольском марганцевом бассейне / М.А. Альтшулер, К.С. Щербина, А.С. Сидоров и др. // Горный журнал. - 1968. - № 1. - С. 1823.
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------
Ракишев Б.Р. - доктор технических наук, профессор, акад. НАН РК, КазНТУ,
Молдабаев С.К. - кандидат технических наук, доктор высшей ступени МАН, профессор, ЕИТИ,
Хамметова Ж.Н. - горный инженер, ЕИТИ.
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № І4 симпозиума «Неделя горняка-2008». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.С. Коваленко.
----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЗАДАВИН Геннадий Дмитриевич Установление параметров анкерной крепи при проведении подготовительных выработок в условиях шахт Карагандинского бассейна 25.00.22 к.т.н.
