Технология, механизация и экономика при открытой разработке месторождений полезных ископаемых

Открытая разработка включает два основных вида работ — вскрышные и добычные. Вскрышные работы заключаются в удалении пустых пород, обеспечивающем доступ к полезному ископаемому и его добыче. В результате вскрышных работ об­разуется карьер.

Карьером называют горное предприятие, осуществляющее открытую разработку месторождения и имеющее совокупность открытых горных выработок, служащих для вскрытия, подго­товки и добычи полезного ископаемого. Открытые горные ра­боты примыкают непосредственно к земной поверхности.

Подготовка горных пород к выемке заключается в разру­шении массива различными способами на куски, удобные для последующей выемки, погрузки и транспортирования

При­меняют различные методы разрушения пород (рис. 6.4).

На большинстве карьеров и в разнообразных условиях при­меняют скважинные заряды.

Глубина скважины /с определяется высотой взрываемого ус­тупа Я_у, углом наклона скважины к горизонту а и величиной пе­ребура скважины /_п ниже отметки подошвы уступа. Перебур не­обходим для качественного разрушения пород в подошве уступа.

Забойка скважины должна быть плотной, а ее длина /₃ — до­статочной для предотвращения утечек продуктов взрыва, вы­броса породы и образования сильной ударной воздушной вол­ны. Для забойки используют буровую мелочь, песок с разме­рами частиц до 50 мм.

Буровзрывные работы — это комплекс бурения и взрыва­ния скважинных зарядов. Бурение скважин на уступе осуще­ствляется в один, два или три ряда при помощи станков враща­тельного или ударно-вращательного действия, которые подраз­деляются на шнековые и шарошечные. Станки шнекового бу­рения типа СБШ-СБР-125 и СБР-160 (рис. 6.6) применяют для бурения наклонных и вертикальных скважин по углю диамет­ром 125—160 мм и глубиной до 25 м. Станки шарошечного бу­рения используются на крепких скальных породах и имеют в качестве рабочего органа вращающиеся долота — шарошки с зубьями из твердого сплава. Станки подразделяются на легкие, средние и тяжелые. К легким (до 40 т) относятся станки СБШ-200 (Л*в = 150 —200 мм); к средним (до 60 т) — 2СБШ-200Н, СБШ-250МН, СБШ-250К (4» = 220 —270 мм); к тяжелым (до 120 т) — СБШ-320 и СБШ-400 для бу­рения скважин диаметром до 400 мм. Станки имеют гусе­ничный ход.

Бурение скважин осуществляется вертикально или наклонно глубиной до 60 м.

Для ведения взрывных работ в качестве взрывчатого веще­ства применяют в основном гранулированные ВВ (гранулиты, игданиты), реже — порошкообразные ВВ (аммониты, аммона­лы). Взрывают заряды главным образом при помощи детони­рующего шнура или электрическим способом.

К вспомогательным процессам при взрывном разрушении относятся погрузочио-разгрузочные работы, транспортирова­ние ВВ к месту заряжания, заряжание и забойка скважин. Дос­тавка ВВ в карьер и заряжание скважин осуществляются с по­мощью зарядных машин МЗ-З, МЗ-4 и др. Сменная производи­тельность машин по зарядке составляет 15—20 т. Забойка сква­жин производится буровой мелочью или с помощью забоечных машин-бункеров ЗС-2 и ЗС-1Б, транспортирующих и засы­пающих в скважину забоечный материал. Производительность их до 150 скважин в смену.

ВЫЕМОЧНО-ПОГРУЗОЧНЫЕ РАБОТЫ

Выемка и погрузка горных пород — отделение от массива мягкой или предварительно разрыхленной крепкой породы с последующей погрузкой в средства транспорта или непосредст­венно в отвал. В качестве основных средств механизации ис­пользуются экскаваторы, в этом случае выемка и погрузка сли­ваются в один процесс — выемочно-погрузочные работы.

Экскаватор — самоходная машина цикличного или непре­рывного действия. Они могут быть одноковшовые и многоков­шовые. Экскаваторы цикличного действия (одноковшовые) по­следовательно выполняют операции копания и перемещения горной массы в ковше, поворачиваясь вокруг своей оси. Мно­гоковшовые экскаваторы непрерывного действия (цепные, ро­торные) производят выемку и погрузку горной массы в резуль­тате перемещения ковшей по круговой траектории.

Важнейшие типы одноковшовых экскаваторов — прямая и обратная механическая лопата и драглайн

Экскаваторы вскрышные гусеничные (ЭВГ) типа ЭВГ-35/65, ЭВГ-15/40, ЭВГ-100/100 имеют стрелу и рукоять увеличенной длины и предназначены в основном для непосредственного пе­ремещения порода в отвал. Передвижение всех экскаваторов осуществляется за счет гусеничного хода.

Из экскаваторов с канатной связью широкое применение имеют драглайны. Драглайны — шагающие экскаваторы типа ЭШ-10/60, ЭШ-15/90, ЭШ-100/100 — используются на карьерах для перевалки пород вскрыши в выработанное пространство, из забоев, расположенных как ниже, так и выше горизонта ус­тановки экскаватора. Выпускаются шагающие драглайны с ковшом вместимостью от 4 до 120 м³ и длиной стрелы до 125 м.

Важнейшими типами многоковшовых экскаваторов явля­ются цепные и роторные

Железнодорожный транспорт рекомендуется применять на карьерах с большим г одовым грузооборотом (25 млн. т и более) при длине транспортирования 4 км и более. Для железнодорож­ного транспорта необходимы большая протяженность фронта работ на уступах (не менее 300—500 м), кривые большого ради­уса (не менее 100—120 м), небольшие подъемы и уклоны путей (до 20—30, реже 40—60 %). При использовании новейших тяго­вых агрегатов и уклонах путей до 60 % глубина применения железнодорожного транспорта увеличивается до 300—350 м.

Подвижной состав карьерного автотранспорта представлен автосамосвалами и полуприцепами. Наибольшее применение при транспортировании вскрыши получили автосамосвалы типа БелАЗ грузоподъемностью 40, 75, 110 и 180 т (рис. 6.11). Для транс­портирования угля применяются углевозы — самосвалы типа БелАЗ грузоподъемностью 40 и 105 т и полуприцепы углевозы БелАЗ грузоподъемностью 120 т с донной разгрузкой

Конвейерный транспорт применяется преимущественно для перемещения мягких пород и угля, а также мелкораздроблен­ных скальных пород. Достоинства: непрерывность и ритмич­ность перемещения грузов, использование на пересеченной мест­ности, возможность полной автоматизации. Наиболее эффек­тивен конвейерный транспорт при грузообороте 20—30 млн. т в год на карьерах глубиной более 150 м и расстоянии транспор­тирования 10—20 км.

Наибольшее применение получили ленточные конвейеры типа КЛШ-500, КЛШ-800, С-160 с шириной ленты от 1000 до 3600 мм и скоростью движения от 2 до 6 м/с.

Ленточный конвейер (рис. 6.13) состоит из ленты /, роли­ковых опор 2, приводных барабанов 5, устройства для натяже­ния ленты 4_У загрузочного устройства 5. Конвейерная лента яв­ляется одновременно и грузонесущим, и тяговым органом. На открытых горных работах наибольшее применение получили резинотканевые многопрокладные ленты.

Экономика. Преимущества открытых горных работ по сравнению с под­земными состоят в следующем: на карьерах обеспечиваются более высокая безопасность труда и лучшие производственные условия; производительность труда на карьерах в 5—8 раз вы­ше, а себестоимость в 2—4 раза ниже, чем в шахтах; капиталь­ные затраты, связанные со строительством карьера в 2—4 раза меньше, чем на строительстве шахт одинаковой с карьером мощностью; на карьерах меньше потери полезного ископаемо­го и легче производить раздельную выемку различных сортов руд; при открытой разработке месторождений легче увеличить в случае надобности производственную мощность предприятия.

Недостатки: необходимость отчуждения больших земель­ных угодий; понижение уровня грунтовых вод на больших площадях; зависимость от климатических условий, что наибо­лее сильно проявляется в условиях сурового климата.

Недостатки открытых горных работ в большинстве случаев перекрываются их преимуществами.