Похожие публикации

«Окружающий мир с элементами обж»
Документ
9. Что такое звезда? созвездие; пылающий шар; маленькое солнце. 10. Какая звезда ближайшая к Земле? Луна; Солнце; Сириус; Регул....полностью>>

Программа: 1 день: 02. 11. в 09: 00 встреча с гидом в г. Кондопога у отеля «Карелия»
Программа
Развлекательная программа с конкурсами и мастер-классом по изготовлению калиток (рупитеттю) и оберегов на память, финский танец «Летка – енька». Обед ...полностью>>

Великая Отечественная война 1941 1945 гг. Повторить вопросы
Документ
В военно-стратегическом плане Великая Отечественная война делится на три периода, в каждом из которых было проведено две-три кампании, а в ходе кампан...полностью>>

6-й открытый детский фестиваль
Документ
1.1. Организаторы областного открытого детского фестиваля-конкурса «Звездные малыши-Весна 2013» - СПД Некрасова Е.В. при поддержке Управления по делам...полностью>>



Системы открытой разработки и их классификации


ЛЕКЦИЯ 10

СИСТЕМЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ И ИХ КЛАССИФИКАЦИИ

Системой открытых горных разработок называется порядок производства горных работ, обеспечивающий экономическую и безопасную эксплуатацию с заданной производственной мощностью при рациональном использовании запасов.

Существует несколько классификаций систем открытой разработки месторождений, в основу которых положены различные признаки. Первая классификация была предложена профессором, доктором технических наук Е.Ф. Шешко, который учитывая большое значение вскрышных работ для карьеров, в основу классификации положил направление перемещения вскрышных пород (таблица 1).

Таблица 1 – Классификация систем разработки месторождений по Е.Ф. Шешко

Группа систем А – с поперечным перемещением породы в отвал без транспортных средств.

Группа систем Б – с продольным (фронтальным) перемещением по­роды в отвалы при помощи транс­портных средств.

Группа систем В – с комбинирован­ным перемещением породы в от­валы.

Обозначение системы

Система

Разработки

Обозначение системы

Система

разработки

Обозначение системы

Система

Разработки

А – 1

С непосредственной перевалкой вскрышных пород

Б – 4

С перемещением породы во внутренние отвалы на сравнительно короткие расстояния по путям с благоприятным профилем

В – 7

С частичным перемещением вскрышных пород при помощи транспортных –средств во внутренние или внешние отвалы

А – 2

С краткой экскаватор­ной перевалкой вскрышных пород

Б – 5

С перемещением породы во внешние отвалы на более значительные расстояния по путям с неблагоприятным профилем.

В – 8

С частным бестранспортным перемещением вскрышных пород во внутренние отвалы

А – 3

С перемещением вскрышных пород отвалообразователями.

Б – 6

С перемещением породы частично во внутренние и частично во внешние отвалы

А – 0

С незначительным объёмом вскрышных работ, когда способы перемещения породы в отвал не имеют существенного значения

Академик Н.В. Мельников, придавая большое значение механизации вскрышных пород, предложил классификацию систем разработки, в основе которой был положен способ производства вскрышных работ (таблица 2).

Академик В.В. Ржевский, принимая во внимание способ вскрытия месторождений, предложил классификацию, в основе которой положено направление перемещения фронта работ в пределах карьерного поля (таблица 3).

Сформулировать наименование системы разработки, применяющейся на том или ином карьере, не всегда просто, так как одной и той же системе в разных классификациях могут быть даны различные названия. Например, бестранспортная система разработки по классификации Е.Ф. Шешко называется сплошной продольной однобортовой по классификации В.В. Ржевского. Это следствие того, что в различных классификациях характеризуются различные признаки одной и той же системы.

Между тем название системы имеет существенное практическое значение при нормировании затрат энергии, труда, материалов, при проектировании для сопоставления и выбора рациональных технических решений. Наименование системы разработки должно отражать те основные особенности технологии горных работ в определенных горно-геологических условиях, которые существенно отличают данный технологический комплекс от прочих.

К числу таких особенностей относятся: во-первых, способ механизации выемки и доставки горных пород, во-вторых, формирование рабочей зоны в пространстве и во времени, т.е. ее конструкция и динамика.

Основной недостаток классификаций Шешко и Мельникова в том, что они не учитывают специфику разработки крутых и наклонных месторождений, где главными отличительными признаками являются конструкция рабочей зоны и ее динамика.

Основной недостаток классификации Ржевского в том, что он не характерезует способ доставки породы в отвалы, т.е. тот процесс, на который идет до 60 – 70 % всех затрат горного цикла.

Для того, чтобы избежать недостаточно полной характеристики системы разработки необходимо отразить в ее названии оба существенных признака – способ перемещения вскрыши (как главный технологический процесс горного производства), а также конструкцию рабочей зоны и порядок развития в ней вскрышных и добычных работ (как важнейший признак технологии открытых горных работ).

Таблица 2 – Классификация систем разработки месторождений по Н.В. Мельникову

Система

разработки

Основные характеристики

системы разработки

Условия

применения

Характерное забойное и транспортное оборудование

Бестранспортная: без переэкскавации или с переэкскавацией пород на отвалах

Вскрышные породы перемещают во внутренние отвалы непосредственно экскаваторами; возможна переэкскавация пород на отвалах

Пласты горизонтальные или пологие. Их мощность и мощность покрывающих пород ограниченна. Наклонные и крутые пласты при мягких вмещающих породах и глубине карьера, позволяющей производить двойную и тройную переэкскавацию пород экскаваторами.

Экскаваторы – мехлопаты и драглайны с большими рабочими параметрами; оборудование для транспортирования вскрыши отсутствует.

Экскаватор – карьер

Вскрышные и добычные работы производятся одним экскаватором – драглайном попеременно. Вскрыша переваливается в выработанное пространство, полезное ископаемое грузится в передвижной бункер, устанавливаемый на поверхности. Из бункера полезное ископаемое поступает на конвейеры, в автотранспорт или в средства ж/д транспорта

Пласты горизонтальные или пологие ограниченной мощности (до 20 – 25 м); покрывающие породы мощностью до 25 – 30 м

Экскаватор – драглайн, передвижной бункер с питателем

Транспортно – отвальная.

Вскрышные породы перемещают во внутренние отвалы при помощи передвижных транспортно – отвальных установок (транспортно – отвальных мостов или отвалообразователей)

Пласты горизонтальные или пологие; рыхлые, мягкие покрывающие породы

Многоковшовые цепные или роторные экскаваторы и мехлопаты;

Транспортно – отвальные мосты и передвижные консольные отвалообразователи.

Специальная

Вскрышные породы удаляют башенными экскаваторами, колесными скреперами, гидромеханизированным способом или кабель – кранами

Пласты горизонтальные или пологие; мягкие, рыхлые покрывающие породы. При применении кабель – кранов – крутые пласты в крепких породах.

Башенные экскаваторы, колесные скреперы, транспортное оборудование отсутствует; гидромониторы и землесосные установки, кабель – краны.

Транспортная

Вскрышные породы средствами колесного транспорта перемещают во внутренние или внешние отвалы.

Любая форма месторождения и любая крепость пород.

Экскаваторы; рельсовый или автомобильный транспорт.

Комбинированная

Вскрышные породы верхних уступов средствами транспорта вывозят во внешние или внутренние отвалы; породы нижних уступов перемещают во внутренние отвалы экскаваторами или транспортно – отвальными установками; возможны другие сочетания систем

Пласты горизонтальные или пологие ограниченной мощности; покрывающие породы мягкие, рыхлые или не выше средней крепости.

Экскаваторы для верхних уступов и экскаваторы с удлиненными рабочими параметрами для нижних уступов; рельсовый или автомобильный транспорт, транспортно – отвальные установки.

Такой подход позволил В.С. Хохрякову предложить технологическую классификацию систем разработки, в которой: 1) объединены основные положения ранее предложенных классификаций; 2) учтены обе важнейшие характерные особенности технологии открытой разработки; 3) сохранены традиционные, вошедшие в практику проектирования и планирования наименования основных составляющих элементов систем разработки (Таблица 4).

Классификационными признаками, расположенными по значе­нию в убывающем порядке, являются: способ перемещения вскрыши, форма развития рабочей зоны, расположение фронта работ в плане, число бортов или направление перемещения фронта работ.

В зависимости от способа перемещения вскрыши системы от­крытой разработки делятся на три класса — бестранспортные, транспортные и комбинированные, условные индексы которых — соответственно А, Б, В.

Бестранспортные системы разработки характеризуются тем, что вскрышные породы перемещаются экскаваторами или отвалообразователями во внутренние отвалы,

При системе разработки с непосредственной экскаваторной перевалкой вскрыши (рис. 10.1, А—1) перемещение породы из забоя до отвала производится вскрышными и отвальными экс­каваторами, работающими совместно.

Таблица 3 – Классификация систем разработки месторождений по В.В. Ржевскому

Индекс

группы

Группа

Систем

Подгруппа

Система

Разработки

С

Сплошные

Продольные (СД)

Поперечные (СП)

Веерные (СВ)

Кольцевые (СК)

Однобортовая (СДО)

Двухбортовая (СДД)

Однобортовая (СПО)

Двухбортовая (СПД)

Центральная (СВЦ)

Рассредоточенная (СВР)

Центральная (СКЦ)

Периферийная (СКП)

У

Углубочные

Продольные (УП)

Поперечные (УП)

Веерные (УВ)

Кольцевые (УК)

Однобортовая (УДО)

Двухбортовая (УДД)

Однобортовая (УПО)

Двухбортовая (УПД)

Рассредоточенная (УВР)

Центральная (УКЦ)

УС

Смешанные

(углубочно – сплошные)

То же, в различных сочетаниях

Примечание. К наименованию системы добавляется «с внешним или внутренним отвалами».

Таблица 4 – Классификация систем открытой разработки месторождений по В.С. Хохрякову

Индекс системы

Наименование систем разработки в зависимости от

Условие применения

систем разработки

способа перемещения вскрыши

развития рабочей зоны

расположения фронта работ в плане

направления

перемещения

фронта работ

А

Бестранспортная

Сплошная

Продольная

Одно- или

двухбортовая

Горизонтальные и пологие залежи и пласты относительно небольшой мощности (до 20-30 м) и вскрыша небольшой мощности (до 20-45 м)

Веерная

Центральная или

рассредоточенная

Кольцевая

Центральная или

периферийная

Б

Транспортная

Сплошная

Продольная

Поперечная

Одно- или

двухбортовая

Горизонтальные или пологие залежи и пласты большой мощности

Веерная

Центральная или

рассредоточенная

Кольцевая

Центральная или

периферийная

Углубочная

Продольная

Поперечная

Одно- или

двухбортовая

Наклонные и крутые залежи и глубокозалегающие месторождения

Веерная

Рассредоточенная

Кольцевая

Центральная

В

Комбинированная

Сплошная и углубочная

Те же в различных сочетаниях

Горизонтальные и пологие залежи большой мощности вскрыши, с переменным углом падения

При системе разработки с кратной экскаваторной перевал­кой вскрыши (рис. 10.1, А—2) перемещение породы из забоя до отвала производится вскрышными и отвальными экскавато­рами, работающими совместно.

При системе разработки с перевалкой вскрыши отвалообразователями (рис. 10.1, А—3) перемещение породы из забоя до отвала производится консольными отвалообразователями и транспортно-отвальными мостами.

При всех бестранспортных системах разработки порода пе­ремещается из забоя в отвалы поперек фронта работ, т. е. по кратчайшему расстоянию. Поэтому системы с перевалкой по­роды во внутренние отвалы являются наиболее простыми и, как правило, наиболее экономичными. Однако они могут при­меняться только при пологих углах падения и не слишком боль­шой мощности пластов. Кроме того, при этих системах суще­ствует жесткая связь между вскрышными и добычными рабо­тами, так как вскрываемые запасы ограничиваются рабочими параметрами и мощностью вскрышных и отвальных машин.

Транспортные системы разработки характеризуются перевоз­кой вскрышных пород при помощи транспортных средств.

При системе разработки с перевозкой во внутренние отвалы (рис. 10.1, Б-4) порода перемещается на сравнительно корот­кое расстояние по пути с благоприятным профилем, обычно без подъема в грузовом направлении.

Система с перевозкой породы на внешние отвалы (рис. 10.1, Б—5) характеризуется перемещением породы на более значи­тельные расстояния, обычно по пути с подъемом в грузовом на­правлении.

Система с перевозкой породы частично во внутренние и час­тично во внешние отвалы (рис. 10.1, Б—6) имеет признаки первых двух систем этой группы.

Транспортные системы разработки сложнее бестранспортных и менее экономичны. Но они могут применяться при любых условиях залегания месторождения и поэтому получили боль­шее распространение. При этих системах зависимость между подвиганием вскрышного и добычного фронта работ менее жесткая, исходя из потребности можно вскрыть необходимое количество запасов.

Применяют также комбинированные системы, сочетающие признаки бестранспортных и транспортных систем. По признаку относительного преобладания перевалки или перевозки выде­ляют систему с частичной перевозкой пустых пород во внут­ренние или внешние отвалы (рис. 10.1, В—7) и систему с час­тичной перевалкой пустых пород во внутренние отвалы (рис 10.1, В—8).

В первом случае благодаря частичной перевозке породы, обычно с верхних уступов, расширяется возможность использования технико-экономических преимуществ бестранспортных систем разработки. Во тором случае частичное применение перевалки породы во внутренние отвалы, обычно с нижних уступов карьера, позволяет улучшить технико-экономические пока­затели транспортных систем разработки, так как транспортные подступы к нижним горизонтам карьера обычно более трудные.

Относительная сложность и экономичность комбинирован­ных систем разработки зависят от доли участия перевозки и перевалки. Чем больший объем пород будет разрабатываться по бестранспортной системе, тем экономичнее комбинированная система разработки.

В зависимости от формы развитая рабочей зоны (рис. 10.1, А—1, А—2, А—3, Б—4, Б—6, В—7) выделены два подкласса — сплошные с постоянной высотой рабочей зоны и углубочные — с переменной высотой рабочей зоны (рис. 10.1, Б—5)

В зависимости от расположения фронта работ в плане и на­правления его перемещения классы и подклассы разделены соответственно на группы (продольные, поперечные, веерные и кольцевые) и подгруппы (однобортовые, двухбортовые, цент­ральные, рассредоточенные, периферийные) (рис. 10.2)

Кроме того, системы разработки характеризуются местом расположения отвалов (внутренние или внешние), направле­нием выемки в профиле (горизонтальными, наклонными или крутыми слоями) и другими дополнительными признаками.

Классификационные признаки отражаются в наименова­нии систем разработки.

В зависимости от конкретных горно-геологических условий значение того или иного признака может меняться, что дол­жно находить соответствующее отражение в наименовании си­стемы разработки для данного месторождения. Таким образом, на основе предлагаемой Хохряковым классификации может быть сформули­ровано наименование системы разработки, наиболее полно ха­рактеризующее как способ перемещения вскрыши, так и конструкцию рабочей зоны, ее развитие в конкретных горно-геоло­гических условиях, например:

бестранспортная продольная однобортовая;

транспортная сплошная с веерным однобортовым фронтом и внутренними отвалами;

транспортная углубочная двухбортовая с поперечным расположением фронта работ и т.д.

Кроме наименования каждая система разработки характе­ризуется элементами, параметрами и показателями

Основными элементами системы разработки являются рабочие уступы и площадки, разрезные траншеи, внутренние от­валы.

Основные параметры системы: высота и угол откоса рабочих уступов, ширина заходок рабочих площадок, угол наклона рабочего борта, параметры рабочей зоны, углы наклона выемоч­ных слоев, разделяющих залежь полезного ископаемого и толщу вскрыши, число рабочих уступов вскрышных, добычных и на внутреннем отвале, длина фронта работ, число рабочих бортов, величина вскрытых и готовых к выемке запасов.

Основные показатели системы: скорость подвигания уступов, скорость углубки карьера, производительность рудного и породного фронтов работ, производительность рабочей зоны (вскрышной, добычной).

Рис. 10.1. Классы систем открытой разработки (по Е.Ф. Шешко)

Рис. 10.2. Группы и подгруппы систем открытой разработки