Отвалообразование на карьерах Исполнитель

Тема: Отвалообразование на карьерах.

План:

1. Сооружение отвальных насыпах
2. Отвалообразованиемехлопатами
3. Отвалообразование драглайнами
4. Отвалообразование при конвейерном транспорте
5. Бульдозерное отвалообразование

Цель занятия – формирование знаний об основных понятиях и принципах отвалообразования  на карьерах

{spoiler=Продолжать Читать}

Сооружение отвальных насыпей

Строительство отвала включает создание первоначального фронта отвальных работ (на длину тупика), укладку железнодорожных путей, монтаж контактной сети и линий электропередач.

При отвалообразовании на косогоре площадка для размещения отвального оборудования создается обычно путем проведения полутраншеимехлопатой (рис. 9.1, а). Ширина полутраншеи по подошве   определяется радиусами черпания и вращения кузова, а также шириной хода экскаватора; при экскаваторах с ковшами емкостью 4-5 м³. При проведении в мягких породах полутраншеи бульдозером ее ширина равна ширине однопутной транспортной бермы (7-10м).

Если рельеф поверхности отвода внешнего отвала равнинный или слабовсхолмленный, необходимо сооружение первоначальных (пионерных) отвальных насыпей, имеющих в поперечном сечении форму трапеции. Основные параметры отвальной насыпи – высота и ширина поверху. Насыпи создаются из породы, вынимаемой из резерва, или из привозных вскрышных пород. Обычно для этого применяют мехлопаты и драглайны.

При возведении насыпи шириной поверху мехлопатой из породы одностороннего резерва глубиной (рис.9.1, б) максимальная высота разгрузки экскаватора и угла откоса насыпи :

, м,                                                            (9.1)

где: - зазор между открытым днищем ковша и насыпью, м ().

         Использование максимальной высоты разгрузки экскаватора (при разгрузки ) возможно при ширине резерва понизу ()

, м                                                                      (9.2)

         Недостатки этого способа возведения насыпей: небольшая их высота (при), высокие затраты и низкая скорость отсыпки (40-50м/мес.). Высота насыпи может быть увеличена при отсыпке породы из двустороннего резерва (рис. 9.1, в).

         Дальнейшее увеличение высоты отвальной насыпи до проектной отметки производится за счет привозных вскрышных пород и связано с частой переукладкой железнодорожных путей.

         Применение драглайнов для сооружения первоначальных насыпей из пород резерва позволяет увеличить их высоту при высокой скорости отсыпки. При этом глубина  и ширина  резерва определяется глубиной  и радиусом черпания драглайна, а высота насыпи - высотой и радиусом  разгрузки (рис. 12.1, г). Высота насыпи  и расстояние между осью драглайна и верхней бровкой резерва  зависят от рабочих параметров экскаватора, мощности наносов на отвальном отводе, высоты сооружаемой насыпи и количества резервов. При больших рабочих параметрах и ограниченной мощности наносов драглайн устанавливают по оси резерва (). Если объем пород резерва достаточен для возведения насыпи, рабочие параметры драглайна ограничены, его целесообразно устанавливать в створе верхней боровки резерва (). При небольшой мощности наносов и ограниченных параметрах драглайна необходимо расширить резерв и основную выемку разработать поперечным черпанием, а дополнительную – продольным при расположении экскаватора на предотвальной берме (рис. 12.1, д).

         Если при полном использовании параметров драглайна ( и ) невозможно получить требуемые размеры насыпи за один проход экскаватора, сооружают два резерва и отсыпку ведут аналогично возведению насыпи мехлопатой за два прохода (см. рис. 12.1, в). Наиболее эффективна схема с возведением двух насыпей из пород одного резерва при расположении драглайна по его оси. Минимальные приведенные затраты достигаются при использовании для возведения из пород одностороннего резерва пионерных насыпей высотой 10-12, 14-22 и свыше 22 м соответственно драглайнов ЭШ-5/45, ЭШ-10/60, ЭШ-15/90.

         При сооружении отвальной насыпи из привозных пород мехлопатойпоследняя для удобства черпания породы разгрузку вагонов перемещается по создаваемой ею выемке глубиной до 1,5 м (рис. 9.2, а). Максимальная высота насыпи при длине гусеничного хода экскаватора , безопасном расстоянии от насыпи до гусениц  и глубине приямка

, м

Рис. 12.2 Схемы возведения пионерных насыпей на привозных пород:

1,2 – оси экскаваторов; 3 – ось насыпи.

Схемы возведения первоначальных насыпей из привозных пород драглайнами аналогичны эксплуатационным однотупиковой  и двухтупиковой схемам с верхней отсыпкой (см. рис. 12.6, б, д). Нижний подуступ высотой до 10 м отсыпается обычно при недостаточной несущей способности основания или невозможности достижения необходимой высоты отвала только при верхней отсыпке.

         Комбинированная схема с использованием двух мехлопат для приема привозной породы и драглайна, переэкскавариующего породу со складированием в нижний и верхний подуступы пионерной насыпи (рис. 12.2, б), может применяться при складировании разнородных или крупновзорванных пород для сокращения срока строительства отвала. Расстояние между драглайном и мехлопатами по условиям безопасности и производительной работы должно быть не менее 100 м.

Сооружение первоначальной насыпи плужных отвалов также целесообразно вести экскаваторами, что быстрее и менее трудоемко. Возведение насыпи с применением отвальных плугов заключается в укладке железнодорожного пути на насыпь, разгрузке породы из думпкаров под откос насыпи, планировке откоса отвальным плугом и подъеме пути на вышележащую насыпь, путеподъемниками. Отличие схем подъема пути (на месте, в одну и две стороны, в шахматном порядке – рис.9.2. в, г, д, е) связано с одно- или двусторонней разгрузкой и планировкой породы.

При работе на отвале многоковшового экскаватора параллельно трассе будущего отвала вначале укладывают рельсовые пути для экскаватора и породных составов. Затем экскаватор отсыпает породу в отвал в направлении от тупика к въезду и на спланированную поверхность насыпи переносится рельсовый путь (рис. 12.2, ж). После возведения насыпи экскаватор переводят на поверхность отвала.

Отвалообразованиемехлопатами

         При  использовании мехлопат отвальный уступ разделяется на два подуступа. Экскаватор, устанавливаемый на кровле нижнегоподуступа, переэкскавирует породу, разгружаемую из думпкаров в приемный бункер. Последний создается самим экскаватором у нижней бровки верхнегоподуступа (рис. 12.3)

         Из приемного бункера порода перемещается вперед по ходу экскаватора в нижний подуступ, сбоку под откос отвала, сзади экскаватора в верхний подуступ. Отсыпав нижний подуступ или одновременно нижний подуступы в пределах радиуса своего действия,экскаватор перемещается вдоль фронта разгрузки на расстояние, определяемое его линейными параметрами, вновь сооружает приемный бункер и производит переэкскавацию породы.

         Высота отвальных уступов зависит от типа складируемых и залегающих в основании пород, рельефа поверхности отвального отвода, рабочих параметров экскаваторов, порядка ведения отвальных работ и обычно составляет 15-30 м. С увеличением высоты отвального уступа повышаются приемная способность отвала и эксплуатационная производительность экскаватора.

         Высота верхнего отвального подуступа не должна превышать максимальной высоты разгрузки экскаватора.  При этом  (см. рис. 9.3)  Превышение вновь отсыпаемого отвального уступа над старым

2. 1

где – коэффициент первоначального разрыхления породы в отвале.

         Высота отвального забоя определяется типом экскаватора и высотой отвала и составляет 4,5–6,2 м для экскаватора ЭКГ–4,6 и 5,9–7,6 м для экскаватора ЭКГ–8.

         Длина тупика зависит от производительности отвального экскаватора, емкости породного состава, скорости движения и применяемых средств связи. С увеличением длины тупика уменьшается потребная емкость ковша отвального экскаватора, но вместе с тем снижается готовность отвального тупика к приему породы. На практике длина тупика изменяется от 0,6 до 2,5 км (иногда до 3,5 км). Рациональная длина отвальных тупиков при экскаваторах с емкостью ковша 5-10 м³ составляет 1000 – 2000 м.

         Емкость приемного бункера экскаваторного отвала  определяется его длиной  (длиной фронта разгрузки), высотой отвального забоя  ,равной глубине черпания экскаватора (см. рис. 9.3). Приближенно

         ,  м                                                             12.2

где  – дальность разгрузки породы на уровне рельсового пути, м (обычно =1,52 м).

         Приямок (заглубление нижней части приемного бункера относительно горизонта установки экскаватора на 0,8–1 м) устраивается для предотвращения повреждений ходовой части экскаватора и увеличения емкости приемного бункера и осью пути должно быть не менее 1,6 м, чтобы предотвращалось нависание шпал над бункером.

         С увеличением длины приемного бункера возможный шаг отвалообразования (переукладки путей) уменьшается [см. формулу (9.11)].

При сокращении расстояния между осями пути и движения экскаватора ухудшаются условия черпания и наполнения ковша. В связи с этим, а также в виду снижения устойчивости откоса бункера при увеличении его длины фронт разгрузки ограничивается длиной одного-двух думпкаров. Обычно породный состав разгружается в приемный бункер подвогонно; состав подают на отвал вперед думпкарами.

         Емкость приемного бункера связана с возможной эксплуатационной производительностью отвального экскаватора , так как доставляемый поездом объем породы должен быть уложен в отвал за время обмена поезда. При времени разгрузки состава

2. 3

         По производительности отвальных экскаваторов разгрузка всей породы в приемный бункер без простоя состава возможна при полезной емкости последнего не более 200-220 и 300-320 м³ соответственно при экскаваторах ЭКГ -4,6 и ЭКГ – 8. С увеличением полезной массы поездов (при внедрении тяговых агрегатов) необходимо применять более мощные отвальные экскаваторы, чтобы составы не простаивали на отвалах в ожидании освобождения приемного бункера.

          Шаг переукладки путей (ширина заходки) на экскаваторных отвалах зависит от радиусов черпания и разгрузки экскаватора R_ч  и R_р и длины думпкаров и может быть определен по формуле

, м                                                                 12.4

          Суточная приемная способность отвального тупика по условиям складирования W_с (равна эксплуатационной производительности  мехлопаты) должна соответствовать приемной способности тупика по условиям транспортирования (провозной способности тупика):

, м³/сут                                                         12.5

Из равенства  могут быть определены потребная емкость ковша отвального экскаватора Е при заданном максимальном расстоянии L от обменного пункта на отвале до пункта разгрузки поезда или рациональная величина L при заданных Е и характеристиках разгружаемых пород. При устройстве обменного пункта вне пределов рабочей части отвального тупика                                                                            12.6

         При одновременной отсыпке нескольких ярусов отвала минимальное расстояние между смежными ярусами 

, м                                                         12.7

Производительность мехлопат на отвалах, как правило, значительно выше, чем в карьере (при одном их типе), что объясняется как снижением трудности экскавации пород, так и увеличенными рабочими параметрами отсыпки (ширины заходки, высоты уступа, длины блока), лучшим транспортным обслуживанием. Производительность отвальных мехлопат составляет 2,8-8,0 тыс.м³/сут. при коэффициенте их использования во времени 0,50-0,75, приемная способность 1 м  отвальноготупика 300-800 м³; производительность труда отвальных рабочих 140-280 м³/смену. Эксплуатационные расходы на 1 машино-смену и производительностью Мехлопаты. Обычно в затраты на отвалообразование, которые на карьерах составляют 0,04-0,1 руб./м³, включаются также расходы на содержание и перемещение отвальных транспортных коммуникаций.

  Экскаваторное отвалообразование в настоящее время широко применяется как на угольных, так и на рудных карьерах. Однако при этом велики капитальные затраты, возрастающие по мере внедрения экскаваторов с большой емкостью ковша, ограничены производительность отвальных тупиков по условиям переэкскавации породы и рост мощности отвального оборудования. Эти факторы снижают перспективность отвалообразованиямехлопатами.

Отвалообразование драглайнами.

        Процесс отвалообразование драглайнами включает те же операции, что и отвалообразованиемехлопатами. Разгрузка думпкаров производится в периодически сооружаемый драглайном приемный бункер глубиной h_б=48м (в зависимости от модели драглайна и типа породы) и длиной l_б=(23)l_Д где  - длина думпкара. Местоположение и число приемных бункеров в одновременной работе определяются принятой схемой отвалообразования.

         Схемы отвалообразования различаются числом железнодорожных тупиков, обслуживающих один экскаватор, местоположением отвального драглайна ипутей, способом отсыпки отвальных ярусов (нижняя, верхняя,  комбинированная) и порядком их заполнения (рис. 12.4)

Рис. 12.4 Схемы отвалообразования драглайнами.

         При одном железнодорожном тупике и нижней отсыпке путь и драглайн располагают на кровле отвального уступа, отсыпаемого сразу на всю высоту. Порода из приемного бункера перемещается вперед по ходу движения экскаватора и под откос отвала (рис. 9.4, а). Высота отвального уступа определяется по условиям устойчивости. Ширина отвальной заходки (и шаг переукладки пути) зависит от установки драглайна относительно пути. Драглайн может быть установлен на максимальном расстоянии от оси пути, зависящем от радиуса черпания экскаватора _,в непосредственной близости от пути (при сдвижении места установки драглайна относительно приемного бункера в плане) и в промежуточном положении.

         Максимальная ширина отвальной заходки

           , м,                                                                  12.8

где

, м;                                                                      12.9

 - безопасное расстояние от оси пути до верхней бровки отвала, м, принимаемое по условиям безопасности движения поезда с локомотивом в голове состава; - то же, от оси пути до верхней бровки приемного бункера, м (=2,5 м).

         С увеличением ширины отвальной заходки возрастает угол поворота экскаватора (до 180° ) и уменьшается его техническая производительность.

Как показывают расчеты, оптимальной ширине отвальной заходки соответствует угол поворота драглайна 110-120° .

         При верхней отсыпке драглайном отвального уступа железнодорожный путь укладывают на земной поверхности или на насыпи минимальной высоты, а экскаватор размещают на расстоянии С от оси пути также на поверхности или на кровле нижнего под уступа (рис. 12.4, б). Порода перемещается в основной отвальный уступ сзади экскаватора по ходу движения. Нижний  подуступ  отсыпается с опережением на величину радиуса разгрузки .Допустимая высота отвального уступа при этой схеме зависит от высоты разгрузки  и диаметра базы драглайна, безопасного расстояния от верхней бровки нижнего подуступа до базы драглайна b, углов откоса отвала и приемного бункера  и :

, м                           12.10

         Ширина отвальной заходки определяется по формуле (12.10), где величина  в этом случае характеризует безопасное расстояние от оси пути до нижней бровки отвала.Средний угол поворота драглайна составляет 135° .

Расположениежелезнодорожного пути на подошве отвала исключает подьем породы на отвал поездами,а также позволяет быстро возводить пионерную отвальную насыпь, одновременно принимая вскрышные породы из карьера.

         Последовательная нижняя и верхняя отсыпка драглайном двух ярусов отвала при прямом и обратном проходе экскаватора (рис. 12.4, в) позволяет дважды использовать путь отвального тупика без его переноса. При этом возрастает приемная способность отвального тупика и отсутствуют холостые перегоны экскаватора. Драглайн располагается на кровле нижнего яруса отвала на уровне пути или выше его на подуступе. При отсыпке верхнего яруса контактная сеть переносится на противоположную сторону пути.

         Схема, показанная на рис. 12.4, г, отличаясь от вышерассмотренной одновременной отсыпкой обоих ярусов, может применяться при заполнении внутренней части кольцевого отвала и увеличении его высоты; недостаток ее – неполное использование площади отвала. Ширина отвальных заходок при комбинированной (верхней и нижней) отсыпке определяется по формуле (9.10), высота верхнего яруса – по формуле (12.12), а высота нижнего яруса устанавливается по условиям устойчивости его откоса.

         При объеме складирования пород более 7 млн. м³/год  рациональны двухтупиковые схемы отвалообразования с верхней отсыпкой.

         Двухтупиковая схема с верхней отсыпкой отвала (рис.12.4, д)за счет увеличения вдвое провозной способности отвала позволяет увеличить коэффициент использования экскаватора во времени до 0,8-0,9. Порода, разгружаемая с каждого пути в свой приемный бункер,укладывается драглайном только в половину прилегающей отвальной насыпи; при этом угол поворота экскаватора не превышает 90° (средний 60°). После отсыпки первой заходки (насыпи) драглайн переходит в положение D – II  и отсыпает вторую заходку. Внешний железнодорожный путь переносится на внешнюю сторону второй заходки ( положение II – II на рис. 12.6, д) на расстояние 4 С, а на внутреннем пути переставляется на другую сторону только контактная сеть (положение I, II). Таким образом, каждый железнодорожный путь используется дважды при отсыпке двух отвальных заходок. Пути при отсыпке первого яруса укладываются на земной поверхности, а при отсыпке второго яруса – на насыпи.

         При двухтупиковой схеме с одновременной верхней и нижней отсыпкой драглайном двух подуступов, на которые разделяется отвальный уступ ( рис. 9.6,е.), один путь укладывают на кровле отвала, другой – на земной поверхности. Высота верхнего подуступа по условиям устойчивости откоса приемного бункера не превышает 4-6 м.

         Максимальная ширина отвальной заходки

         , м.                                                   12.11

         При раздельном складировании разнотипных пород может быть использована комбинированная схема с отсыпкой первого ( нижнего) яруса мехлопатой и верхней отсыпкой второго яруса драглайном при одном транспортном горизонте и независимых железнодорожных тупиках (рис.9.4, ж).

         Выбор схемы отвалообразования драглайнами производится на основе технико-экономического сравнения вариантов. Длина отвального тупика изменяется в пределах 1-3 км и зависит в первую очередь от высоты отвала и модели драглайна. На отвалах применяют драглайны с ковшом емкостью 4-10 м³.

         Обьемпутепереукладочных работ при работе драглайнов в 3-7 раз меньше, чем при мехлопатах. Пути служат длительный срок (год и более). Поэтому их можно хорошо балластировать, что позволяет применять мощный подвижной состав с нагрузкой на ось 30 тс, снизить затраты на текущее содержание пути. Возможно увеличение высоты отвального уступа до 30-40 м и более,так как деформации откосов при нижней отсыпке не имеют столь существенного значения, как при работемехлопат. Фронт отвальных работ не сокращается, так как рабочие параметры драглайна позволяют размещать породу на участке в пределах всего железнодорожного пути.

         Недостатки отвалообразования драглайнами: ограниченная область применения (мягкие и достаточно мелко взорванные полускальные и реже скальные породы), большая, чем у мехлопат, длительность рабочего цикла и часто меньшая производительность на 1м³ ковша, резкое снижение производительности драглайна в зимний период, меньшая надежность машины по сравнению с мехлопатой, затрудненность работы при тумане,снегопадах и сильном ветре, высокие требования к квалификации обслуживающего персонала и напряженность работы, большиекапитальные затраты и относительно малое снижение текущих расходов на отвалообразование даже при использовании мощных драглайнов типа ЭШ-10/60.

Отвалообразование при конвейерном транспорте

Наибольшее распространение при использовании ленточных конвейеров получило складирование пород с помощью консольных отвалообразователей.

Профиль отвала зависит от его высоты Н_о и соответствующего этой высоте по условиям устойчивости угла откоса β_у.Так как с увеличением Н_о величина β_у уменьшается, отвалы разрыхленных мягких пород, отсыпаемые под углом естественного откоса, имеют предельную высоту 15-40 м. Более высокие отвалы должны отсыпаться в несколько ярусов таким образом, чтобы общий угол откоса отвала β_о≤β_у. Число ярусов (нижние ярусы часто называют предотвалами) зависит от общей высоты отвала, физико-технических свойств пород и схемы работы отвалообразователя.

         Уступы внешних конвейерных отвалов могут разделяться на два подуступа (рис 9.5).Укладка пород в одноуступный отвал, который, в свою очередь, может быть одно- или многоярусным, производится нижней или верхней отсыпкой отвалообразователем при расположении его, как и отвального конвейера, соответственно на кровле или почве отвала формируются при попеременной нижней и верхней отсыпке породы отвалообразователем, установленным на кровле нижнего подуступа (транспортный горизонт).

, м                                                                           12.12

, ь                                                                        12.13

где –длина отвальной консоли, - допустимый подъем отвальной консоли, градус (обычно ≤18^о );  – вылет оси пяты консоли, м;  – горизонтальное расстояние свободного перемещения породы до гребня отвала, м; С – расстояние от оси вращения отвалообразователя до нижней бровки отвала, м.

Из условия безопасного прохода и поворота отвалообразователя

, м                                                                           12.14

где С_хи С_б– ширина хода машины и безопасное расстояние между машиной и нижней бровкой отвала, м (С_б=5÷7 м).

Максимальная высота отвала должна проверяться по предельному углу наклона отвальной консоли отвалообразователя

, градус,                                                                 12.15

При  нижней отсыпке высота отвального уступа (подуступа) ограничивается по условиям его устойчивости. Обычно верхний и нижний отвальные подуступы (ярусы) равны по высоте.

Отвалообразователи с неповоротной приемной консолью могут производить только гребневую отсыпку отвала при движении вдоль отвального конвейера (рис. 12.7, а)

Отвалообразователями с поворотной приемной консолью осуществляют обычно веерную отсыпку серповидными полосами за счет поворота отвальной консоли (рис. 12.7, б).

При формировании двухподуступного отвала сначала отсыпается заходка по нижнемуподуступу, производится передвижка конвейера, а затем отсыпается заходка верхнего подуступа. Планировочные работы при нижней отсыпке осуществляются бульдозерами.

Отсыпка внутренних отвалов принципиально аналогична отсыпке внешних отвалов как при конвейерном транспорте, так и при использовании консольных отвалообразователей для поперечного перемещения пород в карьере. Во втором случае обычно производят верхнюю гребневую отсыпку, чтобы полностью использовать параметры консольныхотвалообразователей. Устанавливают их на кровле или почве полезного ископаемого, вскрышномподуступе, предотвале в зависимости от мощности разрабатываемых пород, создаваемых вскрытых запасов, формы и высоты отвальных откосов, несущей способности пород, расстановки и перемещения вскрышных экскаваторов. Максимально возможные параметры внутренних отвалов определяются так же, как и параметры внешних отвалов. Особенности порядка ведения работ и технологических расчетов связаны с зависимостью их от параметров системы разработки и схемы вскрытия карьера.

При небольших объемах вскрышных работ отсыпка пород может осуществляться с отвального конвейера с периодическим его наращиванием или с помощью самоходного консольного конвейера-стеккера (линейно-поступательная схема, рис 12.8 а). Применяются также поворотно-звеньевые отвалообразователи, имеющие набор последовательно соединенных консольных звеньев длиной 15-30 м с ходовыми тележками. За счет движения тележек промежуточных звеньев по монорельсам осуществляются поворот консольного конвейера и отсыпка концентрично- гребенчатого отвала (рис. 12.8,б).

Бульдозерное отвалообразование

Процесс отвалообразования при автотранспорте состоит из разгрузки автомашин на верхней площадке отвального уступа, перемещения породы под откос или планировки ее на площадке, поддержания автодорог на отвале. Последние два вида работ выполняются в основном бульдозерами.

Строительство бульдозерных отвалов на равнинной местности заключается в подведении автодорог к отвальному отводу создании первоначального отвода шириной 70-100 м и высотой 2-5 м. Отвал наращивается до проектной высоты путем послойного складирования пород. Практикуется также увеличение высоты отвала до проектной путем разгрузки автосамосвалов откос при ширине насыпи 40-50 м и подъеме 5-7%. На косогорах создается площадка для разворота автосамосвалов в полутраншее, полувыемке или на насыпи. При крутых склонах может быт сооружен эстакадный отвал с железобетонным или бутобетонным барьером.

В эксплуатационный период отвалообразование производится двумя способами: периферийным или площадным в непосредственной близости от него, а затем бульдозерами перемещают к верхней бровке отвала. Во втором случае породу разгружают на всей площади отвала, затем ее планируют бульдозерами и укатывают катками, после чего отсыпают следующий слой породы и т.д., расстояние перемещения породы бульдозерами при этом составляет 5-15 м. Обычно экономичнее периферийного отвалообразование вследствие меньших объемов планировочных и дорожных работ. Площадной способ иногда применяют при складировании малоустойчивых мягких пород.

Объем бульдозерных работ при периферийномотвалообразовании зависит от расстояния между разгружающейся автомашиной и верхней бровкой отвала. Это расстояние при отсыпке взорванных пород составляет 1,4-4,5 м, а в ночное время увеличивается на 40%. Мягкие породы разгружают на расстоянии 2,5-5 м от верхней бровки, чтобы избежать разрушения верхней части отвального откоса.  При этом до 60% породы разгружается на площадке. Высота породного развала составляет 0,8-1,8 м, а ширина 1,2-5 м.

При устойчивом основании отвала разрушенные породы стремятся разгружать непосредственно под откос. Безопасная разгрузка автомашин обеспечивается устройством у верхней бровки отвала предохранительного породного отвала высотой 0,4-0,8 м и шириной 1-1,5 м, создаваемого и периодически профилируемого при поперечно-продольных проходах бульдозера.

Бульдозер с неповоротным лемехом перемещает породу на отвале при поперечных проходах под углом 90⁰ к верхней бровке откоса; планировка разгрузочной площадки осуществляется при параллельных бровке отвала (продольных) проходах с подъемом 1-2⁰ к бровке. При использовании бульдозеров с поворотным лемехом сокращается число их холостых перегонов, а производительность возрастает на 10-13%. Среднее расстояние перемещения породы составляет 3,5 – 7 м.

При большом объеме планировочных работ и возможности увеличения фронта отсыпки его целесообразно разделить на два – четыре участка и попеременно производить на каждом участке отсыпку и планировку. Особенно эффективна попеременная отсыпка пород отдельными участками шириной 50 – 70 м при неустойчивом основании отвала (гидроотвал и т.п.). Отвалообразование на каждом участке осуществляется в течение 2–3 сут., перерыв для осадки пород составляет 4 -6 сут. Такой порядок отсыпки предотвращает внезапное разрушение отвальных откосов и уменьшает объем планировочных работ.

Длина одного отвального участка определяется как условиями планировки, так и разгрузки автомашин. По условиям планировки

2. 16

где    Q_б- производительность бульдозера, м³/смену; W_o – удельная приемная способность отвала, м³/м,

, м³/м,                                          12.17

где:    - емкость кузова автосамосвала, м³;  - коэффициент кратности разгрузки по ширине кузова (для БелАЗ-540, КраЗ-256 и МАЗ-503 соответственно  равен 1,5; 2,5 и 3);  - ширина кузова автосамосвала, м.

Длина отвального участка по условиям беспрепятственной разгрузки автомашин

, м,                                      12.18

где:         - число автомашин, обслуживающих отвальной участок;  - ширина полосы, занимаемой автосамосвалом при маневрировании и разгрузке, м ( м); - продолжительность разгрузки и маневрирования автосамосвала на отвале, мин ( мин), - продолжительность рейса автосамосвала, мин.

     Число рабочих отвальных участков

,                                           12.19

где:         - объем складируемых на отвале, м³/смену; п_б – число бульдозеров, работающих на отвале.

Общая длина отвального фронта

, м                                12.20

где:         - коэффициент одновременности работы отвальных участков ().

На равнинных отвалах длина одного разгрузочного участка составляет 50-80 м. При разделении операций разгрузки и планировки длина фронта отсыпки увеличивается до 200-250м.

Форма бульдозерных отвалов в плане зависит от расположения подъездных автодорог, числа участков разгрузки, схемы движения автомашин на отвале, рельефа поверхности.

При центральном расположении въезда на отвал пробег автомашин на отвале, рельефа поверхности.

При центральном расположении въезда на отвал пробег автомашин меньше, чем при фланговом.При большом объеме отвальных работ увеличение числа въездов на отвал сокращает расстояние транспортирования по насыпной породе, увеличивает скорость движения, позволяет избежать столкновений автомашин.

При складировании взорванных и смешанных пород обычно принимают схему движения с веерным расположением отвальных дорог для сокращения пробега машин. При отсыпке мягких  пород рациональна кольцевая схема движения на отвале по улучшенным автодорогам

Высота равнинных бульдозерных отвалов H₀ ограничивается условиями устойчивости и рациональным расстоянием пробега автомашин на отвальной площадке. На практике высота отвальных уступов в равнинных условиях обычно не превышает 30-40 м. На нагорных карьерах высота отвального уступа определяется прочностью пород самого отвала и его основания. При отсыпке взорванных скальных пород на склонах, покрытых четвертичными отложениями небольшой мощности, высота отвальных уступов достигает 100-150 м и более.

По числу рабочих горизонтов бульдозерные отвалы разделяются на одно и многоярусные. Последние применяют при ограниченной площади отвального отвода, для уменьшения расстояния транспортирования породы на отвале, при ограничении высоты отвальных уступов по условиям устойчивости. Коэффициент заполнения второго яруса обычно не превышает 0,5-0,7.

Ширина отвальных площадок многоярусных отвалов должна обеспечить достижение общего угла системы отвальных откосов по условиям устойчивости, а также размещение и безопасность работы транспортного и отвального оборудования.

По последнему условию

,          м                                             12.21

где:         - ширина зоны разлета породных кусков от нижней бровки вышележащего яруса, м (при высоте отвального яруса 4-30м);  - ширина автодороги, м;  - ширина разгрузочной площадки, м ();  - радиус поворота автосамосвала, м.

Общая ширина отвальной площадки составляет 60-80м.

Производительность бульдозерных отвалов достигает 10-15 млн. м³/год. Производительность труда отвальных рабочих составляет 350-500м³/смену. Затраты на отвалообразование – 2-6 коп./м³ при периферийном способе и 5-8 коп./м³ при площадном.

Достоинства бульдозерного отвалообразования: простая организация, малый срок строительства отвалов, высокая мобильность оборудования, небольшие капитальные и эксплуатационные расходы на собственно отвальные работы, высокий коэффициент использования фронта отвалообразования.

Ключевые термины:

пионерный насып                             железнодорожный тупик

плужные отвалы                               верхняя отсыпка

нижняя отсыпка                                внешние и внутренние отвалы

конвейер-стеккер                              консольные отвалообразователи

Контрольные вопросы

1. При отвалообразовании на косогоре площадка для размещения отвального оборудования создается обычно путем проведения траншей. Вопрос: чем определяется ширина полутраншеи по подошве?
2. При комбинированной схеме какова должна быть расстояние между драглайном и мехлопатой по условиям безопасности и производительной работы?
3. Чем определяется высота отвального забоя?
4. Назовите диапазон рациональной длины отвальных тупиков при экскаваторах с емкостью ковша 5 – 10 м³?
5. Для каких целей устраивается прямик?
6. От чего зависит шаг переукладки?

Рекомендуемая литература по разделу:

1. Анистратов Ю. И. Технология открытой добычи руд редких и радиоактивных металлов. – М., Недра, 1988.
2. Горная энциклопедия в 5-ти томах. М., Советская энциклопедия, 1986.
3. Мельников Н. В. Краткий справочник по открытым горным работам. М., «Недра», 1974. 424 с.
4. Ржевский В. В. Открытые горные работы. Часть 1. – М., Недра, 1985.
5. Ржевский В. В. Процессы открытых горных работ. М., «Недра», 1978. 542 с.
6. Симкин Б. А. Технология и процессы открытых горных работ. М., «Недра», 1970. 215 с.
7. Томаков П. И., Манкевич В. В. Открытая разработка угольных и рудных месторождений. М., Изд. МГГУ, 1995. 611 с.
8. Технология открытой разработки месторождений полезных ископаемых, ч. I. Под общей ред. М. Г. Новожилова. М., «Недра», 1971. 635 с.
9. Типовые элементы открытых разработок горнодобывающих предприятий черной металлургии. Л., изд. Гипроруды, 1971. 293 с.
10. Теория и практика открытых разработок. Под общей ред. Н. В. Мельникова. М., «Недра», 1979. 512 с.
11. Шешко Е. Ф. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. М., Углетехиздат, 1957. 495 с.

{/spoilers}