ИТС 23-2017 Добыча и обогащение руд цветных металлов
2.1.4 Системы разработки
Параметрами карьера открытой добычи являются объем горной массы, конечная глубина, размеры по подошве, углы откосов бортов, запасы полезного ископаемого, объем вскрыши и полезного ископаемого, высоты уступов, размеры на уровне дневной поверхности. Углы откосов бортов карьера определяются конструкцией бортов и условиями устойчивого равновесия слагающих его пород.
Горно-капитальные работы включают в себя проходку капитальных и разрезных траншей. Вскрытие месторождения осуществляют чаще всего с помощью капитальной траншеи.
Система разработки называется сплошной, если горно-подготовительные работы отсутствуют. При транспортной системе разработки вскрышных работ порода перемещается сначала во внешний отвал, а по мере развития горных работ - во внутренний отвал.
Вскрыша отрабатывается уступами, высота которых в слабых породах не должна превышать максимальную высоту черпания экскаватора, а крепких породах - более чем в 1,5 раза.
Подготовка горных пород к выемке производится буровзрывным способом с дроблением до заданной крупности. Нужная крупность пород обеспечивается путем рассредоточения зарядов в скважинах большого диаметра. При необходимости получения породных блоков больших размеров небольшие заряды размещают на небольшом расстоянии друг от друга в скважинах малого диаметра.
Выемка горной массы осуществляется чаще всего торцовым забоем, который обеспечивает максимальную производительность экскаватора за счет удобного взаимодействия с автотранспортом.
Карьерный транспорт является связующим звеном системы разработки. Затраты на него составляют не менее 50% от общих затрат на добычу.
При цикличном транспорте погрузка, движение с грузом, разгрузка и движение без груза осуществляются последовательно, а при транспорте непрерывного действия эти операции совмещаются.
Этапом производства вскрышных работ является образование отвалов. Высота отвального уступа зависит от физико-технических свойств складируемых пород, а количество уступов определяется отводимой площадью и объемом пород. В зависимости от места расположения отвала по отношению к конечному контуру карьера различают внутренние и внешние отвалы. Внешние отвалы располагаются ближе к карьеру, чтобы уменьшить затраты на перемещение вскрыши.
Угол откоса отвальных уступов обычно равен углу естественного откоса пород отвала и зависит от физико-технических свойств пород, их разрыхления и влажности.
Фронтом отвальных работ называют часть участка приема и размещения вскрышных пород. Процесс отвалообразования включает возведение насыпей, разгрузку и складирование вскрышных пород, планировку поверхности и оборудование транспортных коммуникаций.
Веерное формирование отвалов осуществляется бульдозерами по транспортной схеме. По длине участка устраивается предохранительная берма шириной не менее 5 м. За призмой обрушения по длине фронта работ устраивается породная отсыпка высотой не менее 0,5 диаметра колеса применяемого автосамосвала.
Россыпи добывают драгами и гидравлическим способом. Добыча драгами осуществляется при соответствии параметров драги глубине залегания руд, возможностям водного бассейна и крупности руд.
Проф. Е.Ф.Шешко в основу классификации систем открытой разработки принял направление перемещения вскрышных пород из забоев в отвалы (см. таблицу 2.1).
Таблица 2.1 - Классификация систем разработки по Е.Ф.Шешко
Класс | Группа | Характерные признаки |
I. Бестранспортные | А. Простая | Экскаваторы выполняют все операции по разработке: выемку, перевалку пустой породы во внутренние отвалы |
Б. С кратной перевалкой | ||
II. Транспортно-отвальные | А. С применением консольных отвалообразователей | Выемочно-погрузочные работы производятся многочерпаковыми экскаваторами; удаление пустых пород во внутренние отвалы - консольными отвалообразователями, или транспортно-отвальными мостами, или башенными экскаваторами |
Б. С применением транспортно-отвальных мостов | ||
В. С применением башенных экскаваторов | ||
III. Специальные | Системы с перевалкой пустых пород кабель-кранами, башенными экскаваторами или с удалением пород средствами гидромеханизации или колесными скреперами | |
IV. Транспортные | А. С перевозкой породы во внутренние отвалы | Все погрузочные работы производятся экскаваторами, а транспортирование - локомотивами или средствами безрельсового транспорта во внешние или во внутренние отвалы |
Б. С перевозкой породы на внешние отвалы | ||
В. С перевозкой породы на внешние и во внутренние отвалы | ||
V. Комбинированные | А. С сочетанием I и III классов | Толщу вскрышных пород делят по вертикали на две зоны. Верхнюю разрабатывают экскаваторами с погрузкой породы в думпкары или автомашины, с транспортированием на внешние отвалы. Породы нижней зоны переваливают непосредственно в отвал вскрышными экскаваторами, транспортно-отвальными мостами или консольными отвалообразователями |
Академик Н.В.Мельников классифицировал системы открытой разработки месторождений по способу производства вскрышных работ (см. таблицу 2.2).
Таблица 2.2 - Классификация систем разработки 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 ограничена. 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 |
В классификации В.В.Ржевского главным признаком принято направление выемки в пределах всей рабочей зоны карьера (см. таблицу 2.3).
Таблица 2.3 - Классификация систем разработки по В.В.Ржевскому