Особенности конструкции схем перевалки вскрыши в выработанное пространство и их расчета в сложных условиях

Простые технологическмие схемы перевалки вскрыши в выработанное пространство характеризуются низкими затратами на вскрышные работы, но позволяют отрабатывать вскрышной уступ относительно небольшой высоты, что ограничивает область их применения.

Схемы с кратной перевалкой вскрыши позволяют значительно увеличить высоту разрабатываемого вскрышного уступа и поэтому находят более широкое применение. По порядку разработки вскрышного уступа эти схемы можно разделить на две группы: с разграничением и без разграничения функций вскрышного и отвального экскаватора.

При разграничении функций вскрышной экскаватор производит выемку всего объема пород из забоя с перевалкой их в первичный отвал. Отвальный экскаватор производит только переэкскавацию части пород из первичного отвала, размещая их во втором ярусе отвала. Tакие схемы получили распространение только при большой мощности пласта полезного ископаемого, так как в других условиях они характеризуются высоким коэффициентом переэкскавации и требуют использования драглайнов с большими рабочими параметрами.

При второй группе схем разработку заходки ведет вскрышной и отвальный экскаватор. Вскрышной драглайн, как правило, отрабатывает верхний подуступ и наиболее отдаленную от отвала часть нижнего подуступа, проходя в нем продольную траншею (вруб). Отвальный экскаватор отрабатывает оставшуюся часть вскрышной заходки и производит переэкскавацию породы из первичного отвала. При схемах второй группы более полно используются рабочие параметры драглайнов и достигается более низкий коэффициент переэкскавации, что способствует широкому их использованию.

Схемы второй группы различаются по форме поперечного сечения первичного отвала.

При формировании первичного отвала с горизонтальной поверхностью отвальный экскаватор имеет возможность перемещения по нему поперек фронта работ, разрабатывая оставшуюся часть заходки при приближении к забою и ведя переэкскавацию первичного отвала, смещаясь по поверхности отвала в сторону отвала. При работе по такой схеме уменьшается потребный радиус разгрузки отвального драглайна, но несколько повышается коэффициент переэкскавации по сравнению с формированием первичного отвала в виде гребня.

При формировании первичного отвала в виде гребня (треугольное поперечное сечение) отвальный экскаватор располагается на спланированной по гребню площадке и не имеет возможности попе-реченого перемещения по отвалу. При этом требуются большие рабочие параметры драглайна, но коэффициент переэкскавации будет меньше.

Конкретные схемы экскавации отличаются взаимным расположением экскаваторов, высотой предотвала, высотой подвалки рабочего борта, конструкцией отвала и другими параметрами. Высота разрабатываемого вскрышного уступа определяется конструкцией и параметрами схемы экскавации и природными условиями равзрабатываемого месторождения.

При пологом падении пластов разработка их, как правило, ведется по падению. При подвигании фронта работ по восстанию пластов создаются неблагоприятные условия по устойчивости рабочего борта, поэтому такой порядок ведения горных работ может быть оправдан только на локальных участках, при небольших углах падения пластов и соблюдении специальных мер по повышению устойчивости рабочего борта.

При расчете технологических схем с перевалкой вскрыши при пологих пластах необходимо учитывать угол падения пластов. При разработке пласта с подвиганием фронта работ по падению пласта объем внутреннего отвала уменьшается, а по восстанию пласта -увеличивается. Для усложненных технологических схем институт НИИОГР рекомендует определять высоту вскрышного уступа по приближенной формуле:

где H — высота вскрышного уступа при горизонтальном пласте, м;

ф — угол падения пласта, градус;

w — поправочный коэффициент, определяемый по табл. 5.5.

При криволинейном фронте работ длина фронта вскрышного уступа не равна длине фронта отвала. Соответственно изменению длины отвального фронта изменяется и объем отвала, что влияет на высоту разрабатываемого вскрышного уступа. Учесть изменение высоты вскрышного уступа при криволинейном фронте работ можно по данным табл. 5.6.

Таким образом, расчет технологических схем перевалки вскрыши можно вести для условий горизонтального залегания угольного пласта и прямолинейного фронта работ, а полученные результаты скорректировать по фактическому значению угла падения пласта и кривизне фронта работ.

Расчет технологических схем перевалки вскрыши в выработанное пространство производится аналитическим или графо-аналитическим методом. Аналитический метод, особенно в сложных условиях, отличается большой трудоемкостью, затрудняющей учет большого числа взаимосвязанных горнотехнических и организационных факторов, не позволяет рассчитывать большое количество альтернативных вариантов. При графо-аналитическом методе расчета построение схемы ведется на масштабном чертеже с параллельным аналитическим или графическим расчетом элементов схемы. Трудоемкость работ при этом ниже и возможно при конструировании схемы вести оптимизацию ее параметров.