книги / Транспорт глубоких карьеров
..pdfГлава VI
ВНУТРИКАРЬЕРНЫЕ ПОДЗЕМНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ ВЫРАБОТКИ
§ 1. УСЛОВИЯ И ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ВИДОВ ТРАНСПОРТА
СПОДЗЕМНЫМИ ВЫРАБОТКАМИ
Вглубоких карьерах связующим звеном между различны ми видами транспорта, работающими в комбинации, используют под земные выработки. Иногда с помощью подземных выработок горйая масса выдается на поверхность тем же видом транспорта, который ра ботает внутри карьера. Среди подземных выработок распространены: рудоспуски (породоспуски), тоннели, штольни, грохотильно-дро- бильные камеры, наклонные стволы (табл. 54).
Рудоспуски в глубоких карьерах имеют внутреннее заложение и обычно применяются при комбинированной разработке месторожде ния (рис. 81). Они служат для перепуска добытой горной массы с нижних горизонтов и донной части карьера на горизонт подземных горных работ для последующего перемещения и выдачи ее на поверх ность с помощью средств подземного транспорта и подъема. Доставка горной массы к рудоспускам обычно производится автосамосвалами,
аперемещение по рудоспуску происходит самотеком.
Вглубоких карьерах, на которых применяется автомобильный и
железнодорожный транспорт, для сокращения расстояния транспор тирования горной массы на поверхность устраивают тоннели и штоль ни. Тоннели имеют два выхода: один на поверхности, другой на од ном из горизонтов карьера. Они имеют уклон, доступный для преодо ления автомобильным или железнодорожным транспортом (в зависи мости от того, каким видом транспорта горная масса доставляется на поверхность). Штольни имеют один выход на дневную поверхность. Тоннели и штольни часто проходятся за пределами карьера, что поз воляет использовать данный вид транспорта на ниже расположенных горизонтах без нарушения проложенных по борту карьера наружных транспортных коммуникаций.
Довольно часто при комбинированных видах транспорта применя ются наклонные стволы. В них прокладываются конвейерные тракты, происходит подъем скипов, клетей и других видов транспортных средств. Необходимость устройства наклонных стволов обычно обус ловливается невозможностью устройства подъемников по борту карьера из-за размещения на нем других транспортных коммуника ций, нахождением его в разработке, наличием слабых малоустойчи вых пород, опасением повреждений при массовых взрывах и т. д. Известны примеры (в зарубежной практике) доставки на поверх ность горной массы по вертикальным стволам. При этом груз, транс портируемый по штольне, пройденной с нижних горизонтов карьера,
т
Подземные |
Расположе Транспорт |
Транспорт в |
Перегрузочные |
|
Характеристика подземных выработок |
|||
выработки |
ние вырабо |
в карьере |
выработках |
пункты |
|
угол наклона |
вид крепления сечение в свету, м |
|
|
ток |
|
|
|
|
|||
Рудоспуски Преиму* |
Автомо |
Гравитационный 1Грохотильно- |
|До 90° |
Обычно отсутст-1 7—20 |
||||
и породо- |
щественно |
бильный |
|
дробильный в |
|
|
вует |
|
спуски |
вертикаль |
|
|
карьере, грохо |
|
|
|
|
|
ное |
|
|
тильно-дро- |
|
|
|
|
|
|
|
|
бильный под |
|
|
|
|
Тоннели |
Горизон |
Железно- |
1Железнодорож- |
землей |
|
До 60%о при же |
Бетонное (наб- |
Для автотранспорта |
При конвейе |
|
|||||||
и штольни |
тальное и |
дорож- |
1ный, автомо- |
рах грохо |
|
лезнодорожном |
рызгбетон и |
25—30, для железно |
|
слабо на |
ный, авто-1 бильный, кон- |
тильно-дро- |
|
транспорте, до |
монолитный бе-1 |
дорожного транс |
|
|
клонное |
мобиль- |
I вейерный |
бильный в |
|
80—100 %о при |
тон ), железобе- ' |
порта 35—40, для |
|
|
ный |
|
карьере, при |
|
автомобильном |
тонное (различ- 1 конвейерного транс |
|
|
|
|
|
автомобиль |
|
транспорте |
ных конструк |
порта 15—20 |
|
|
|
|
ном и железно |
|
|
ций) |
|
|
|
|
|
дорожном от |
|
|
|
|
Шахтные |
Наклонное, 1 Конвей- |
Конвейерный, |
сутствует |
|
До 16—18 при |
Бетонное, желе-1 Для конвейерного |
||
При конвейерах |
||||||||
стволы |
редко вер- |
I ерный, |
скиповой |
грохотильно- |
|
конвейерном' |
зобеггонное, ме- |
транспорта и скипо |
|
тикальное |
\ автомо |
|
дробильный в |
|
транспорте, до |
таллическое |
вого подъема 15— |
|
|
бильный |
карьере, при |
|
35—40° при |
(тюбинговое) |
20 |
|
|
|
|
|
скипах непос |
|
скиповом |
|
|
|
|
|
|
редственная |
|
под'ьеме |
|
|
|
|
|
|
перегрузка из |
|
|
|
автосамосвалов
перегружается в подъемные сосуды и выдается на по верхность по вертикальному стволу.
Подземные выработки в глубоких карьерах предназ начены для облегчения экс плуатации месторождения и снижения трудоемкости раз работок. Они используются при разработке нижних гори зонтов месторождения от крытым способом. Основ ным достоинством подзем ных выработок является сок ращение расстояния транс портирования нередко в 2—3 раза. Кроме того, упрощается транспортирование горной массы, снижаются эксплуата ционные расходы, создается независимость в работе внут-
рикарьерного и внешнего транспорта, улучшаются условия примене ния комбинированных схем, а в некоторых случаях применения одного вида транспорта для доставки горной массы на поверхность. В результате достигается более высокая производительность транс порта и более низкая себестоимость транспортирования 1 т груза. Проходка подземных горных выработок, особенно капитальных, сложна и требует больших затрат. В наибольшей мере это относится к тоннелям, стволам, штольням, подземным камерам большого сече ния и сооружаемым со специальными видами крепления (металли ческое с помощью тюбингов).
Вместе с этим применение подземных выработок в карьерах свя зано с большими трудностями их поддержания в мягких и нарушен ных породах, в условиях повышенной сейсмичности от массовых карьерных взрывов, при значительной водообильности горных по род, при намерзаниях и наледях и т. д. Кроме того, имеются и другие трудности при перепуске горной массы (по рудоспускам, особенно в зимнее время), при нарушении транспортных путей, вызывающих аварии и сходы движущихся в выработках транспортных средств, при вывалах и обрушениях пород, в которых пройдены подземные выработки и т. д.
Место заложения подземных выработок значительно влияет на экономические показатели работы карьера, а также на технологию ведения горных работ. Основными условиями для выбора места за ложения подземных выработок являются достижение минимума ра бот по транспортированию полезного ископаемого и минимума экс плуатационных затрат в течение всего периода работы карьера, а так-
|
Породы или материал основания рудоспусков |
||
Показатели |
крепкие поро породы средней породы малой |
||
|
ды или железо |
крепости и |
крепости |
|
бетон |
бетон |
|
Коэффициент крепости руды |
15 -20 |
10-15 |
8 -1 0 |
по М.М. Протодьяконову |
|||
Допускаемое напряжение на |
90 |
45 |
30 |
скалывание, Н/см2 |
|||
Допускаемая сила удара |
6300 |
3150 |
2100 |
по основанию рудоспуска, кН |
|||
Допускаемая высота |
130 |
65 |
42 |
падения руды, м |
|||
Рекомендуемая максимальная |
150 |
70 |
45 |
высота падения руды, м |
рующей части (бункера) и выпускного люкового устройства. Акку мулирующая емкость служит для снижения динамического воздейст вия падающей руды и создания запасов отбитой руды. Ее ширина в 2—3 раза больше диаметра рудоспуска.
Карьерные рудоспуски эксплуатируются в сложных условиях в силу воздействия на них взрывных работ в карьере и при ликвидации зависаний на выпуске руды, а также динамических воздействий кус ков падающей руды и статического давления рудного столба. Боль шое влияние на состояние и работу рудоспусков оказывает применяе мое на карьерах мощное оборудование — экскаваторы, автосамосва лы, обусловливающие наличие в руде особо крупнокускового мате риала. Наличие в руде большого процента крупных фракций вызыва ет разрушение стенок рудоспусков (рис. 83), большие вывалы по роды, в которых пройден рудоспуск, трудность выпуска руды из ру доспуска и др. Большая высота рудоспусков приводит, не только к его разрушению, но и к уплотнению руды, ее измельчению, образова нию зависаний, пробок и других осложнений, возникающих при экс плуатации.
Наличие динамических нагрузок в рудоспуске от падающей руды и сейсмическое воздействие взрывных работ предъявляют особые требования к заложению рудоспусков и их эксплуатации (см. табл. 55). Как правило, рудоспуски стремятся закладывать в монолитных породах, однако и это не всегда обеспечивает полную его сохран ность. В силу этого иногда прибегают к креплению рудоспусков, что возможно лишь при небольшой высоте перепуска. Устойчивость ру доспусков чаще всего достигается за счет применения различной их конструкции (наклонные, ступенчатые, зигзагообразные и комбини рованные) .
Поэтому снижение ударных нагрузок на практике происходит главным образом за счет выбора конструкции рудоспуска, наиболее отвечающей условиям эксплуатации. Для уменьшения разрушения стенок рудоспуска целесообразно также, чтобы угол его наклона по
I 5-32
835 |
835м |
Рис. 82. Рудоспуски рудника Центральный:
1 — действующие рудоспуски; 2 — проектные рудоспуски; 3 — бункерные части рудоспусков; 4 — сечение рудоспусков на участках максимального разрушения, 5 — погрузочные штольни
Рис. 83. Разрушение стенок рудоспусков на Алтын-Топканском карьере:
арудоспуск №1; б рудоспуск №2; / — кварциты и гранодиоритовые п о р ф и
ры; 2 |
рудные скарны; 3 эпидозиты; 4 — известняки; 5 — песчано-сланцевая |
толща; |
6 — диабазовые порфиры |
возможности был перпендикулярен к плоскости напластования по род.
Большие осложнения при эксплуатации рудоспусков вызывают заторы и зависания перепускаемой руды. Для наблюдения за движе нием руды и для локализации зависаний параллельно нижней части рудоспуска проходят контрольные восстающие высотой более 60 м. которые через каждые 10—12 м соединяются с рудоспуском смотро выми ходками. При параллельном расположении двух-трех рудоспус ков проходят один контрольный восстающий.
Диаметр рудоспуска (в м) должен быть более трех диаметров максимального размера разрушаемого куска руды
Др> 3dmax. |
(93) |
Для большей надежности диаметр рудоспуска должен в 5—6 раз превышать размер максимального куска.
При перепуске недробленой руды верхняя часть рудоспуска под вергается интенсивному износу. Для снижения износа рудоспуск в верхней части должен иметь ступенчатую форму. В этом случае диа метр устья рудоспуска принимается на 1,5—2 м больше диаметра ствола. Для предотвращения зависаний диаметр рудоспуска принима ется не менее 6 м.
При прямоугольном сечении должно быть следующее соотноше
ние рудоспуска: |
|
л: 6 = 1:1,5 -2 . |
(94) |
В карьере, наряду с рабочими, устраивают резервные рудоспуски. Их число на карьере зависит от его производственной мощности (пропускной способности), диаметра рудоспуска, пропускной спо собности перегрузочных пунктов в штольне, организации дальнейше го транспортирования до поверхности и надежности эксплуатации ру доспуска в конкретных условиях. На эксплуатацию рудоспусков зна чительно влияют климатические условия.
Проходка капитальных рудоспусков в зависимости от их диамет ра может производиться как со дна карьера, т. е. сверху вниз, так и из подземных выработок.
При большом сечении рудоспуски по аналогии с шахтными ство лами проходятся сверху вниз полным сечением (рис. 84). В этих слу чаях предварительно по оси рудоспуска пробуривается скважина на всю глубину, позволяющая оценить структуру массива, физико-меха нические свойства пород и возможный приток воды.
Наиболее часто проходка рудоспусков осуществляется с по мощью проходческого копра и подвесного полка (диаметр которого на 0,4—0,5 м меньше диаметра рудоспуска). Устье капитальных рудо спусков крепится только при проходке. При этом для создания без опасных условий труда используют бетон, металлическую сетку и штанговую крепь. Перед началом эксплуатации рудоспуска времен-
В последние годы более распространен способ погашения путем взрывания околоствольного целика без предварительной засыпки ру доспуска. Вначале к рудоспуску подводят выемку, оставляя вокруг него околоствольный целик, который потом ликвидируют последова тельным бурением и взрыванием контурных скважин (по густой сет ке) и мелкими шпурами. Взорванную горную массу убирают экска ватором и бульдозером. Около нового устья рудоспуска устанавли вают оградительный брус из металлоконструкций или старых балок рукояти экскаватора, прикрепляя их к буровым штангам, посажен ным в специально пробуренные скважины.
Одним из важных факторов, обеспечивающих бесперебойную и надежную работу карьерных рудоспусков, является режим работы при их эксплуатации. Основными элементами технологического режима работы рудоспуска являются интенсивность загрузки и выпуска горной массы, разрыв во времени между загрузкой и погрузкой и количество аккумулируемой руды в рудоспуске. Режим работы рудоспуска тесно взаимосвязан с принятым порядком работы карь ерного и подземного транспорта.
Интенсивность загрузки (в т/ч)
Х3 = бк/ ^ V b |
(95) |
где 2К — годовая производственная мощность карьера, т; N — число рабочих дней в году; Гр — число часов работы в сутки при добыче ру ды; п — число одновременно работающих рудоспусков.
Интенсивность погрузки
Хп = ( 1 - / п/24)Х3,т/ч, |
(96) |
где гп — суточная продолжительность технологических перерывов при добыче руды, ч.
Исходя из интенсивности загрузки г3' грузоподъемности транс портных средств qc и максимально допустимого времени перерывов при погрузке t0 , необходимое время погрузки состава (в ч)
= |
- *о • |
(97) |
Необходимая интенсивность погрузки из рудоспуска (в т/ч)
'п = <7с/'с- |
(98) |
Запас руды в рудоспуске |
(в т) |
ер = < 7 с (1 - *зА п ) - |
(99) |
Применительно к средствам транспорта, применяющимся в карье рах, интенсивность загрузки (по В.А. Щелканову) может быть опре-
229
делена по формуле |
|
рз / ^ тр). |
(ЮО) |
где Р9 — пропускная способность рудоспуска при загрузке, млн. т, или
Р'3 = |
30/го б - 2 ,5 , |
(101) |
|
Р\ = |
14,6//об - |
0,88, |
(102) |
/•5» Ю,3//Об- |
0 ,8 5 , |
(ЮЗ) |
где />£, ^3, ~ пропускная способность рудоспуска при загрузке с помощью автосамосвалов грузоподъемностью соответственно 75, 40 и 27 т; /0б — продолжительность обмена автосамосвалов при загруз ке рудоспуска, мин.
Интенсивность погрузки (в т/ч ): при железнодорожном транспорте
Хп ж = (0.25\в + 0,5) 106/ (ЛТр) , |
(104) |
|
где Ав — интенсивность выпуска, т/мин; |
|
|
при конвейерном транспорте |
|
|
W K = |
(0,065£щ — 3,05) / (jVTp) , |
(105) |
*п.к.к = |
(0,001650к - 9,8) / (ЛТр) , |
(106) |
где ^пдц.к и Аак.к интенсивность погрузки при конвейерном транс порте соответственно при дроблении в щековых и конусных дробил ках; Вщ — ширина приемного отверстия щековой дробйлки, мм; DK — диаметр основания конуса конусной дробилки, мм.
При обслуживании рудоспуска железнодорожным транспортом
необходимое время перерывов |
(в ч) |
'о.ж = < /с (1 А з - 1 М п .к .Ь |
(10?) |
При обслуживании рудоспуска конвейерным транспортом необхо |
|
димое время перерывов (в ч) |
|
'о.к = Лк (1Д 3 - 1 Д п.к ). |
(108) |
Время перерывов при погрузке может быть также определено по номограмме (рис. 86). Основной причиной простоев при эксплуата ции рудоспусков является зависание перепускаемой руды в стволе и в выпускных устройствах.