Открытая разработка месторождений полезных ископаемых тесты

Основные понятия о фронте горных работ

Блок: факторы, влияющие на длину блока, организация работ.

Фронтом работ карьера – является суммарная протяженность фронтов всех уступов карьера.

Направление развития горных работ на уступе выбирается не произвольно. Место расположения разрезной траншеи (котлована) должно соответствовать проектному плану горных работ с тем, чтобы обеспечивались необходимое число вскрышных и добычных забоев в эксплуатационный период разработки слоя, планомерность вскрышных и добычных работ.

Фронт работ уступа различается по следующим признакам:

1. По расположению.

Фронт работ расположен вдоль длинной оси карьерного поля (рис. 9.5, г, д, е, и). Достигается значительная протяженность фронта работ и транспортных коммуникаций, а скорость его подвигания небольшая (30— 60 м/год). Создаются благоприятные условия для раздельной выемки полезного ископаемого различных сортов, имеются большие резервы повышения интенсивности разработки месторождения и мощности карьера. Такое расположение фронта обусловливает большой объем горно-капитальных работ при строительстве карьера. Оно целесообразно и распространено в тех случаях, когда мощность пород, покрывающих залежь, сравнительно невелика.

Фронт работ расположен вдоль короткой оси карьерного поля (рис. 9.5, а, б, в, ж). Протяженность фронта работ и транспортных коммуникаций невелики, а скорость его подвигания достигает 70—300 м/год. Резервы увеличения производственной мощности карьера, возможности раздельной выемки и создания больших вскрытых запасов полезного ископаемого малы. Такое расположение фронта обеспечивает относительно небольшие объемы горно-капитальных работ, но усложняет вскрытие горизонтов и эксплуатацию транспортных коммуникаций из-за необходимости частых реконструкций. Оно распространено при мощной толще покрывающих пород, а также при разработке мощных крутых месторождений с использованием мобильных средств транспорта.

Фронт работ расположен концентрически или по эллипсу (рис. 9.5, з). Протяженность фронта, транспортных коммуникаций и число забоев на разных этапах развития работ на уступе различны. Такое расположение фронта обеспечивает минимальные объемы горнокапитальных и подготовительных работ при нарезке новых уступов и высокий темп углубления горных работ. Однако при этом неизбежны периодические изменения положения вскрывающих выработок. Возможности увеличения производственной мощности карьера обычно ограниченны.

2. По структуре.

Однородный фронт работ — если он сложен только вскрышными породами или только полезным ископаемым одного сорта. При этом осуществляется валовая выемка горной массы.

Рис. 9.5. Схемы различных вариантов направления развития горных работ (стрелками указываются направления подвигания отдельных забоев и рабочих бортов карьеров)

Однородный фронт может быть сплошным (рис. 9.6, а) и разделенным на блоки с независимыми забоями (рис. 9.6,б и в). Деление на блоки обусловлено необходимостью размещения на уступе необходимого числа экскаваторов и других технических средств. Экономически эффективна установка на уступе одного мощного экскаватора. Однако при больших объемах работ и отсутствии экскаваторов требуемой мощности необходимо на уступе размещать два и даже три экскаватора.

Разнородный фронт работ —если в его пределах чередуются блоки пустых пород, полезного ископаемого и его различных сортов (рис. 9.6, г). Выемка в забоях при разнородном фронте —валовая. Деление на блоки (с использованием двух или трех экскаваторов), как правило, обязательно для обеспечения непрерывной добычи полезного ископаемого.

Сложноразнородный фронт работ — когда в его пределах практически невозможно выделить блоки только с пустыми породами или только с полезным ископаемым одного сорта (рис. 9.6, б). В этом случае ведут раздельную выемку горной массы.

3.По направлению перемещения горной массы.

Фронт работ с поперечным перемещением горной массы — при складировании вскрышных пород в выработанном пространстве с применением вскрышных экскаваторов и транспортно-отвальных агрегатов (рис. 9.7, а), а также при выемке породы бульдозерами или скреперами фронтальным забоем и перемещении ее по кратчайшему расстоянию во внутренний или внешний отвал (рис. 9.7, б).

Фронт работ с продольным перемещением горной массы — при перемещении се из забоев с применением карьерного транспорта (рис. 9.7,в).

4. По погрузке горной массы.

Нижняя погрузка горной массы на горизонте установки выемочно-погрузочного оборудования (рис. 9.8, а) широко распространена и обеспечивает наиболее экономичное и производительное использование каждого участка фронта горных работ уступа.

Верхняя погрузка горной массы (рис. 9.8, б) необходима и целесообразна в тех случаях, когда затруднительно или невыгодно устройство транспортных коммуникаций на почве разрабатываемого уступа,— при проведении траншеи, небольших объемах работ на горизонте и т. п.

Верхняя экскаваторная перевалка горной массы (рис. 9.8, а) характеризуется тем, что порода или полезное ископаемое складируется экскаватором на верхнюю площадку уступа и затем другим экскаватором грузится в транспортные средства. Такая схема применяется в частных случаях, например при доработке нижних горизонтов глубоких карьеров, на косогорах при небольшом объеме работ, при использовании гидротранспорта, драглайнов и др.

Рис. 9.6. Схемы разделения фронта работ уступа по структуре

Рис. 9.7. Схемы перемещения горной массы относительно фронта работ уступа

Рис. 9.8 Схемы погрузки горной массы на уступе

Нижняя экскаваторная перевалка горной массы (рис. 9.8, г) характеризуется перемещением породы или полезного ископаемого экскаватором на нижележащий горизонт и погрузкой ее другим экскаватором в транспортные средства. Применение такой схемы целесообразно на косогорах, для уменьшения высоты уступа, при небольших объемах работ, для улучшения условий работы транспорта и т. п.

5. По числу транспортных грузовых выходов.

Одинарный фронт — если он имеет один грузовой транспортный выход с уступа (рис. 9.9,а,б и в). Такой фронт типичен для большинства карьеров при использовании различного горного и транспортного оборудования.

Сдвоенный фронт — если он имеет два грузовых транспортных выхода с уступа (рис. 9.9,г,с). Фронт такой конструкции представляет собой два одинарных фронта и может быть использован при большой протяженности карьеров поверхностного вида, а также для группы верхних уступов мощных карьеров глубинного вида.

В редких случаях возможен строенный фронт (рис. 9.9, е).

Тупиковый фронт (с возвратным движением транспорта) — если одинарный фронт на уступе имеет один общий транспортный выход, служащий для подачи порожних железнодорожных составов или автомобилей и для выдачи грузов (рис. 9.9, а, в,г, д и е). Тупиковый фронт получил наибольшее распространение при всех видах карьерного транспорта.

Сквозной фронт (с поточным движением транспорта) — если одинарный фронт на уступе имеет два и больше специализированных транспортных выхода: отдельно для подачи порожняка и отдельно для грузов (рис.9.8, б).

Рис. 9.9.. Схемы конструкций фронта горных работ. Lф.о., Lф.с. и Lф.ст., – длин фронт работ соответственно одинарного, сдвоенного и сдвоенного.

Сдвоенный тупиковый фронт также периодически может использоваться как одинарный сквозной фронт (см. рис. 9.9, г), а строенный тупиковый фронт — как сдвоенный сквозной фронт (см. рис. 9.9, е).

6. По положению транспортного выхода.

Фланговый фронт — если транспортный выход расположен на фланге фронта уступа (рис. 9.9, а, б, г); применяется при вскрытии рабочих горизонтов стационарными выработками.

Центральный фронт — если транспортный выход расположен в пределах фронта (рис. 9.9, в, д). Такой фронт применяется при расположении вскрывающих выработок на рабочем борту карьера и на добычном уступе при разработке горизонтальных или пологих залежей.

Перечисленные характеристики фронта работ уступа служат основанием для правильного выбора системы разработки, вскрытия и применения технических средств.

Направления перемещения фронта работ.

Уступ, как правило, делится на панели вдоль фронта работ (рис. 9.10). Панели могут быть одновременно и заходками. На уступе могут одновременно отрабатываться одна или несколько панелей.

Рис. 9.10. Схемы панелей и блоков панели:

а и б — соответственно при продольных блоках и заходках; в и г — соответствено при поперечных блоках и заходках (широкие панели).

По мере отработки панелей перемещается рабочий фронт уступа. После отработки панели необходимо перемонтировать транспортные коммуникации, расположенные вдоль фронта работ.

Панель характеризуется высотой уступа Hу, длиной Lп и шириной Ша при одной панели на уступе ее длина равна длине фронта работ уступа Lф.у.

Часть панели, отводимая для разработки одной выемочной машиной, называется блоком панели (например, экскаваторный блок); в пределах панели могут одновременно действовать один или несколько таких блоков длиной Lб.п (см. рис. 9.10). Блоки панели, в свою очередь, могут делиться на рабочие блоки в пределах каждого из них выполняется какой-либо один рабочий процесс, например бурение, взрывание, выемка (рис. 9.11.). Выемка пород в каждом блоке осуществляется узкими полосами, называемыми выемочными заходками. В ряде случаев заходки являются и блоками панелей (см. рис. 9.10). Блоки панели и выемочные заходки в зависимости от их расположения относительно фронта уступа могут быть продольными (вдоль фронта уступа, φ = 0°, рис. 9.12,а, г, ж, к), поперечными (вкрест фронта уступа, φ=90°, рис. 9.12 ,б, д, з, л) и диагональными (0°< φ <90°, рис. 9.12, в, е, и, м).

Рис. 9.11. Схемы разделения блоков панели на рабочие блоки:

Lв (Lэ), Lб и Lп.б. — длина взорванного (зкскавируемого), бурового и подготовленного к бурению блоков; 1 — забойный путь

Рис.9.12. Схемы блоков панели и заходок: I,II,III – панели; 1,2,3 – блоки панели и заходки.

Продольные блоки панели и выемочные заходки используются при применении всех видов транспорта, поперечные — обычно при автомобильном и конвейерном.

Ширина заходки А при торцовом забое и забое-площадке соответствует ширине этих забоев. Различают нормальные, узкие и широкие заходки (см. рис. 9.12). При нормальных заходках выемка породы производится при движении машин по прямолинейной оси в пределах всей длины заходки при условии максимального использования линейных параметров машин. Узкие заходки отличаются от нормальных неполным использованием рабочих параметров выемочных машин. Широкие заходки характеризуются переменным направлением движения машин в плане (зигзагообразная ось).

Фронт работ о границах слон может перемещаться:

1.Параллельно длинной или короткой оси карьерного ноля от одной границы его к другой (противоположной) (рис. 9.13, а). Б этом случае уступ имеет один рабочий откос (однобортовая выемка), второй борт уступа является нерабочим.

Этот вариант применяется для разработки горизонтальных и пологих залежей при значительной протяженности карьерного поля. Он характеризуется большими объемами горно-подготовительных работ даже при небольшой мощности покрывающих пород.

2.Параллельно одной из осей поля от промежуточного положения между границами выемочного слоя к его контурам (двухбортовая выемка) (рис. 9.13,б). В этом случае противоположные (или все по периметру) откосы уступа являются постоянно или периодически действующими (рабочими), скорость подвигания отдельных участков фронта работ уступа уменьшается.

Такой вариант применяется для разработки вытянутых по простиранию наклонных и крутопадающих залежей, особенно при большой конечной глубине карьера и мощной толще покрывающих пород.

3.По вееру с поворотным пунктом, расположенным на границе карьерного поля или вблизи ее (рис. 9.13,в). В этом случае уступ имеет, как правило, один рабочий откос. При разработке горизонтальных месторождений устраивают одни поворотный пункт для всех уступов карьера; при разработке крутых залежей создают отдельный поворотный пункт для каждого уступа (рис. 9.13,г). Скорость подвигания различных точек фронта работ уступа при развитии его по вееру переменная (см. рис. 9.5, б и в).

Такой вариант перемещения фронта работ уступов возможен при разработке карьерных полей округленной формы в плане и небольшой мощности мягких покрывающих пород, когда горизонтальные пласты и вскрышные породы разрабатываются с применением оборудования непрерывного действия (часто транспортно-отвальных мостов), а также в случаях разработки крутых штокообразных рудных залежей со спиральной формой вскрывающей трассы.

Рис. 9.13. Схемы перемещения фронта горных работ.

4. Радиально от центра выемочного слоя к его контурам (фронт работ расположен концентрически или серповидно). Этот вариант может применяться при отработке горизонтов широкими заходкамн в специфических условиях залегания (см рис. 9.5, з).

5. По спирали, начиная с периферийных участков карьерного поля и оканчиваясь в центре, что может иметь место при разработке горизонтальных и неглубоко залегающих пластов (рис. 9.13,д).