CC BY
30
© И.Н. Александров, А. С. Зельберг, 2004
УДК 622.271
И.Н. Александров, А.С. Зельберг
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОТСТРОЙКИ НЕРАБОЧЕГО БОРТА КАРЬЕРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КРУТОНАКЛОННЫХ УЧАСТКОВ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ БЕРМ
Семинар № 13
ТЪ настоящее время практическое совершенствование конструкций нерабочих бортов глубоких карьеров происходит в направлении увеличения высоты уступа и придания откосам на предельном контуре рациональных форм, применения наклонных предохранительных берм.
В практике проектирования и строительства карьеров конструкция нерабочих бортов предусматривает наличие горизонтальных, наклонных предохранительных берм, а также их рациональное взаимное расположение при конструировании нерабочих бортов.
Относительно взаимного расположения берм различают схемы (рис. 1):
• с горизонтальными бермами (рис. 1а); равноудаленными наклонными бермами (рис. 16);
• со сближающимися наклонными бермами (рис. 1в);
• со встречными наклонными и транспортными бермами (рис. 1г);
• с улавливающими траншеями на транспортной берме (рис. 1д);
• переходящие с горизонтальных предохранительных берм на наклонные бермы (рис.
1е);
• комбинированные.
Первая схема показывает взаимное расположение горизонтальных предохранительных и транспортных берм. На участках пересечения транспортных берм (ТБаЪ;ТБс<1;ТБе1) с горизонтальными предохранительными бермами (ГПБьГПБ2;ГПБ3) происходит деление высоты нерабочего уступа И на подуступы (И!, Ь2) на участках с длиной Ь[, Ь2, Ь3. На других участках предусмотрено постоянство расстояния по вертикали между горизонтальными предохранительными бермами смежных горизонтов (рис. 1а).
Вторая схема предусматривает постоянство расстояния по вертикали (И) между наклонными предохранительными и транспортными бермами (рис. 16).
По третьей схеме расстояние по вертикали (И) между наклонными предохранительными и транспортными бермами уменьшается. Сокращение расстояния по вертикали приводит к процессу сближения наклонных берм с транспортной бермой, которое называем выклиниванием. Чтобы ускорить процесс выклинивания, обрывают наклонную берму на расстоянии Ь/2 от ее смежных берм или при достижении некоторого момента направление уклона наклонных берм изменяют на противоположное (НПБц) (рис. 1в).
Четвертая схема предусматривает сооружение параллельных транспортных и наклонных предохранительных берм во встречном направлении с разделением карьерного поля на две части (рис. 1г).
По пятой схеме уступы формируют переменной высоты (ЬьЬг^з;^) без предохранительных берм. Откосы их укрепляют защитным покрытием, а на транспортной берме сооружают улавливающую траншею с предохранительным валом, ориентированную вдоль откоса (рис. 1д).
В шестой схеме сооружение берм ведут с делением первого витка спиральной транспортной бермы, отстраиваемого со дна карьера на внутреннюю и внешнюю зоны витка. Внутреннюю зону сооружают с горизонтальными предохранительными бермами, переходящими во внешней зоне витка на наклонные предохранительные бермы (рис. 1е). Внешней зоной витка является борт формируемый над транспортной бермой, а внутренней зоной витка считается борт формируемый ниже уровня транспортной бермы.
Рис .1. Схемы расположения предохранительных берм: Комбинированные схемы сочетают в себе
ТБ - транспортная берма; НПБ - наклонная предохрани-
г г г гг отдельные положения вышеперечисленных
тельная берма; 1ПЬ - горизонтальная предохранительная г
берма; Ь - высота нерабочего уступа
схем взаимного расположения транспортных и предохранительных берм.
Выбор той или иной схемы расположения предохранительных берм зависит от конкретных условий их применения.
Основным недостатком применяемых схем расположения наклонных предохранительных берм является то, что эффективность их использования зависит от параметров дна карьера, а этот фактор ограничивает область их применения.
В связи с этим на карьерах, имеющих значительные параметры дна, традиционным остается способ отстройки бортов с горизонтальными предохранительными бермами. Только на локальных участках борта карьера могут быть применены наклонные предохранительные бермы. Поэтому изыскание и разработка эффективных способов отстройки нерабочих бортов карьера остается актуальной задачей.
При сооружении нерабочих бортов с традиционными горизонтальными бермами, в местах пересечения транспортных путей с предохранительными бермами образуются участки нерабочего уступа разделенные на подуступы. Многократное пересечение транспортных берм с горизонтальными предохранительными бермами в пределах одного разреза борта приводит к выполаживанию конструктивного угла наклона борта карьера, а значит к увеличению объема вскрышных работ.
Когда борт карьера отстроен с наклонными предохранительными бермами, то участки пересечения транспортных берм с предохранительными бермами доведены до минимума.
В сравнении с конструкциями бортов с горизонтальными бермами использование наклонных предохранительных берм позволяет уменьшить заложение конструктивного борта на величину, равную ширине предохранительной бермы
Опыт применения наклонных берм на карьерах алмазных месторождений Якутии показы-Таблица 1
Основные показатели отстройки бортов с наклонными предохранительными бермами
вает, что происходит удорожание горных работ на конечном контуре за счет их проходки и оформления.
В зависимости от геометрических параметров дна карьера увеличивается объем горноподготовительных работ и количество наклонных берм, сооружаемых на каждом горизонте.
В табл. 1 приведены показатели отстройки нерабочего борта карьеров алмазных месторождений Якутии.
Как видно из таблицы, с увеличением площади дна карьера увеличивается объем горноподготовительных работ и количество наклонных берм, сооружаемых на каждом горизонте. Проходка и формирование наклонных берм осуществляется по наклонной плоскости от 4 до 8%. Такие условия снижают производительность выемочно-погрузочного оборудования и повышают износ ходовой части гусеничных экскаваторов.
Таким образом, увеличение параметров дна карьера ведет к снижению эффективности наклонных предохранительных берм. Ранее проведенными исследованиями было установлено, что применение способа отстройки бортов с наклонными бермами эффективно, если площадь дна карьера не превышает 10 тыс. м2 [1].
На карьерах трубок «Удачная», «Юбилейная», имеющих площадь дна более 100 тыс. м2, использование наклонных берм для отстройки нерабочих бортов оказалось малоэффективным и усложняющим технологию отработки месторождения.
В связи с этим нами предлагается следующий способ отстройки нерабочих бортов карьера. Сущность его заключается в следующем:
На участках пересечения спиральной транспортной бермы с горизонтальными предохранительными бермами, расположенных под и над спиральной транспортной бермой, сооружают со смежных горизонтов крутонаклонные участки предохранительных берм, при этом площадки пересечения крутонаклонных
№ Наименование показателей Карьер
пп Интернациональный Мир Удачный
1 Площадь дна карьера, тыс.м2 2,2 9,5 142
2 Количество наклонных берм, сооружаемых на каждом горизонте 1 - 2 1-3 5-8
3 Объем горноподготовительных работ, выполняемых на каждом горизонте, тыс. м3 125,2 185,6 831,0
4 Длина наклонной бермы,м 175 - 235 160 - 255 180 - 260
5 Продольный уклон берм,% 8 - 6 6 - 8 4 - 8
Рис. 2. Карьер с крутонаклонным и горизонтальным расположением предохранительных берм
предохранительных берм
со спиральной транспортной бермой шириной, равной ширине спиральной транспортной бермы, располагают на глубине от вышележащего горизонта не менее 1/3 высоты рабочего уступа, непересекающиеся со спиральной транспортной бермой участки горизонтальных предохранительных берм последнего и предпоследнего горизонтов от дна карьера соединяют путем сооружения крутонаклонной предохранительной бермы.
На рис. 2 показан карьер округлой формы глубиной 315м и размерами дна 192x310 м, отстроенный с горизонтальными и крутонаклонными предохранительными бермами. Ширина транспортной бермы принята 26 м, ширина предохранительных берм - 15 м, угол откоса уступа - 75°.
Из рис. 2 видно, что на участках 1 и 2 горизонтальной предохранительной бермы 3, горизонта 190 м, расположенных под транспортной бермой 4, горизонта 145 м (участок 1) и над
транспортной бермой 4, горизонта 190 м (участок 2), пересекающихся с транспортной бермой 4 на отметках 170 м (точка 7) и 165 м (точка 8) сооружают крутонаклонные участки предохранительных берм 5 и 6 со смежных горизонтов 145 м и 190 м.
На участках 1 и 2 горизонтальной предохранительной бермы 3, горизонта 145 м, расположенных под транспортной бермой 4, горизонта 100 м (участок 1) и над транспортной бермой 4, горизонта 145 м (участок 2), пересекающихся с транспортной бермой 4 на отметках 125 м (точка 7) и 120 м (точка 8) сооружают крутонаклонные участки предохранительных берм 5 и 6 со смежных горизонтов 100 ми 145 м.
Расстояние между точками пересечения (точки 7 и 8) крутонаклонных участков предохрани-
тельных берм 5 и 6 с транспортной бермой 4 принята равной не менее ширины транспортной бермы (Ьк6 > Шт 6 ).
Точки пересечения крутонаклонных участков предохрани-
тельных берм 5 и 6 с транспортной бермой 4, горизонта 145 м, располагаются на глубине hn1 и h,^ от вышележащего горизонта 190 м, соответственно, 20 и 25 м (hn1 = 190 -170 = 20 м; hn2= 190 - 165 = 25 м).
Глубина проходки hup крутонаклонных участков предохранительных берм 5 и 6 принята равной 25 м (hnp1 = 170 - 145 = 25 м; h^ = 190 -165 = 25 м).
Уклон крутонаклонных участков предохранительных берм 5 и 6 может быть принят от 5° до 30° в зависимости от применяемой технологии их проходки.
На участках 1 и 2 горизонтальных предохранительных берм 3 смежных горизонтов +10м (предпоследнего) и -35 м (последнего), расположенных над и под транспортной бермой 4, горизонта -35 м, пересекающихся с транспортной бермой 4, сооружают крутонаклонные участки предохранительных берм 5 и 6 на отметках -10 м и -15 м.
Таблица 2
Погоризонтные объемы горной массы в контурах карьера
Горизонт, м Объем горной массы (отстройка горизонтальными бермами), тыс. м3 Объем горной массы (отстройка кр^то-наклонными бермами), тыс.м
190 19722,6 16407,0
145 16196,4 13613,4
100 12911,4 10970,3
55 9939,6 8584,2
+10 7252,2 6366,6
-35 4762,8 4248,0
-80 2736,0 2725,2
Итого 73521,0 62851,7
Таблица 3
Сравнительные показатели по обоим способам отстройки нерабочего борта карьера
№ пп Наименование показателей Ед. изм. Известный способ Предлагаемый способ
1 Общая длина спирального съезда м 4380 4300
2 Угол наклона борта карьера град. 51 55
3 Количество крутонаклонных берм - 12
4 Высота уступа при погашении м 45 45 - 70
5 Объем горной массы в контуре отработки карьера тыс.м3 73 521,0 62 851,7
6 Сокращение вскрыши в контуре карьера 3 тыс.м - 10 669,2
Таблица 4
Погоризонтные объемы сокращения вскрыши
№ пп Глубина карьера, м Сокращение объемов вскрыши, тыс. м3 Относительный процент сокращения объемов вскрыши, %
1 45 3315,6 16,8
2 90 2583,0 15,9
3 135 2004,0 15,5
4 180 1355,4 13,6
5 225 885,6 12,2
6 270 514,8 10,8
7 315 10,8 0,4
Итого: 10669,2 14,5
Непересекающие участки 1 и 2 горизонтальных предохранительных берм 3 предпоследнего (+10 м) и последнего (-35 м) горизонтов, от дна карьера, соединяют путем сооружения крутонаклонной предохранительной бермы 10.
Крутонаклонные участки предохранительных берм 5 и 6 сооружаются с целью сокращения длины участка пересечения транспортных берм 4 с горизонтальными предохранительными бермами 3 и создания доступа от транспортных берм 4 на горизонтальную предохранительную берму 3 для обеспечения ее механизированной очистки от осыпей и вывалов пород.
Для оценки преимущества предлагаемого способа отстройки нерабочего борта карьера, применительно к месторождениям кимберли-
товых трубок, расположенных в зоне распространения многолетней мерзлоты, отстроены планы карьера на конец отработки с горизонтальными и крутонаклонными предохранительными бермами.
По результатам графических работ произведен замер погоризонтных объемов горной массы, (табл. 2).
Как видно в табл. 3, новое техническое решение при одинаковой глубине карьера позволяет увеличить генеральный угол наклона борта карьера и сократить объем вскрышных работ, который зависит от глубины карьера и увеличения угла наклона его борта.
В табл. 4 приведена зависимость сокращения погоризонтных объемов вскрыши при увеличении глубины карьера.
Таким образом, при глубине карьера 315м увеличение угла наклона борта карьера на 4 градуса позволит сократить объемы вскрышных работ в контуре отработки на 10,699 млн м3, т.е. на 14,5%.
Следует отметить, что предложенный способ отстройки бортов имеет локальные участки, где допущено превышение, от принятой на карьере, высоты погашения уступа. Эти превышения отмечаются в местах пересечения
крутонаклонных участков предохранительных берм с транспортным. При этом необходимо предусмотреть дополнительные мероприятия по укреплению указанных участков. Очевидно, что применение данного способа отстройки бортов экономически оправдано в тех случаях когда затраты на проведения укрепительных мероприятий не превышают полученной от сокращения вскрышных пород прибыли.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Александров И.Н. Вскрытие и способы отстройки бортов глубоких карьеров Якутии. - Новосибирск: Наука, 2000. - 147с.
Коротко об авторак ________________________________________________________________________
Александров И.Н. - кандидат технических наук, институт Якутнипроалмаз.
ЗелъбергА.С. - АК «АЛРОСА».
--------------------------------------- © А.Е. Афанасьев, О.В. Пухова,
А. В. Волков, 2004
УДК 541.18
А.Е. Афанасьев, О.В. Пухова, А.В. Волков
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОПИТКИ КОЛЛОИДНЫХ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ ТЕЛ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ КИСЛОТНОСТИ ДИСПЕРСИОННОЙ СРЕДЫ
Семинар № 13
ш ш ропитка коллоидных капиллярно--Ж_Ж пористых тел жидкостями - сложный процесс, зависящий от ряда факторов, во многом определяемый размерами и конфигурацией пор, их пространственным расположением. Реальные тела отличает чрезвычайная сложность строения количественного критерия для всесторонней характеристики пористой структуры. Поэтому для описания процессов пропитки используются различные модели пористого тела [1-2].
При сушке торфа возникают необратимые структурные изменения, которые уменьшают
водопоглотительную способность торфяных сорбентов. Поэтому необходимо создавать такие материалы, которые бы не меняли или только частично уменьшали свои поглотительные свойства. На практике в сорбционных процессах применяются пористые адсорбенты с различными физико-химическими свойствами. Для описания сложных процессов поглощения жидкости в торфе использована модель пористого тела - совокупность сквозных и тупиковых кварцевых капилляров.
На практике в сорбционных процессах применяются пористые адсорбенты с различ-
