Характеристика выемочно-погрузочных работ на рудных карьерах

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Характеристика выемочно-погрузочных работ на рудных карьерах

09.12.2019

Физико-технические свойства пород рудных месторождений обусловливают широкое использование на выемочно-погрузочных работах механических лопат. Основу экскаваторного парка в настоящее время составляют экскаваторы ЭКГ-5А(ЭКГ-4,6) и ЭКГ-8И. Так на железорудных карьерах на начало 1991 года работало 525 экскаваторов ЭКГ-8И, 256 экскаваторов ЭКГ-4,6 и 118 ЭКГ-5А. Экскаваторов с большей вместимостью ковша было относительно немного (ЭКГ-10 — 4, ЭКГ-12,5 — 25 шт.). В последние годы на железорудных карьерах начали приобретать экскаваторы ЭКГ-6,3ус (в настоящее время их 42 штуки) для работы с нижней погрузкой в заходках увеличенной ширины.

Драглайны на рудных карьерах используют для перевалки вскрышных пород в выработанное пространство при разработке горизонтальных и пологих залежей с мягкими вскрышными породами (марганцевые, серные, алюминиевые руды, платформенные месторождения фосфоритов и др.). Технология работ при этом аналогична применяемой на угольных месторождениях. На ряде карьеров, где выходы залежей перекрыты мощным слоем мягких пород, драглайны (в основном ЭШ-10/70А) используются для разработки высоких уступов, часто обводненных, с погрузкой пород в железнодорожные составы и автосамосвалы. Такие схемы работы драглайнов нашли применение на железорудных месторождениях КМА, Казахстана и других регионов. Всего на железорудных карьерах работает 41 драглайн, из которых 29 штук ЭШ-10/70А. В качестве примера на рис. 8.3 показан паспорт работы драглайна с погрузкой в железнодорожный транспорт на Полтавском ГОКе. Погрузка производится драглайнами ЭШ-10/70А и ЭШ-6/45 при максимальной высоте уступа соответственно 35 и 25 м. Ширина заходки драглайна зависит от высоты уступа и для драглайна ЭШ-10/70А составляет 23, 30, 37, 44, 51, 57 м при высоте уступа соответственно 35, 30, 25, 20, 15, 10 м. Железнодорожный путь укладывается на уступе с таким расчетом, чтобы после отработки заходки его ось находилась на расстоянии не менее 5 м от верхней бровки уступа, то есть за пределами возможной призмы обрушения.
Характеристика выемочно-погрузочных работ на рудных карьерах

При разгрузке ковш драглайна должен находиться не выше 1 м от верхнего края борта думпкара. Поворот экскаватора на разгрузку через кабель не допускается. Подключательный пункт (ПП) должен находиться вне зоны действия экскаватора на расстоянии не менее l + 5 м, где l длина стрелы драглайна.

На ряде предприятий на разработке связных мягких сухих вскрышных пород используют роторные экскаваторы в комплексе с конвейерным транспортом (Стойленский ГОК). Всего в железорудной промышленности используется 8 роторных экскаваторов различных марок.

В последнее время на рудных карьерах расширяется использование механических лопат с удлиненным рабочим оборудование для погрузки на уровне стояния (ЭКГ-6,3ус, ЭКГ-8ус, ЭКГ-10yc). Такие модели экскаваторов за счет увеличенной по сравнению с базовой моделью величины радиуса черпания на уровне стояния могут отрабатывать заходки увеличенной ширины. Более безопасной становится работа экскаваторов в высоких забоях, так как они имеют большую высоту черпания по сравнению с базовой моделью. Использование названных моделей экскаваторов в карьерах позволяет сократить объем путепереукладочных работ, а при использовании их на рудных складах увеличить вместимость склада за счет увеличения ширины отсыпаемого штабеля.

Перспективным для горнорудной промышленности является использование гидравлических экскаваторов. Такие экскаваторы серийно не выпускаются нашей промышленностью и на рудных карьерах работают единичные образцы, закупленные за рубежом. Такие экскаваторы имеют ряд преимуществ по сравнению с механическими лопатами. Особенно большие преимущества эти экскаваторы имеют при разработке сложных забоев за счет возможности изменения траектории движения ковша при черпании и оснащенности поворотными ковшами.

Большие объемы руды добываются в районах с суровыми климатическими условиями, что сказывается на работе оборудования. Хотя наша промышленность выпускает экскаваторы в специальном северном исполнении, но значительная часть парка экскаваторов, работающая в условиях Севера, имеет обычное исполнение. Суровые климатические условия снижают надежность работы оборудования, его производительность.

Работа экскаваторов при низких температурах осуществляется с соблюдением ряда ограничений. Это связано с резким увеличением при низких температурах поломок нехладостойких узлов экскаваторов. Так при температуре ниже -35° запрещается работа мехлопат на длине рукояти более 2/3, снижаются рабочие скорости, производится особо тщательная подготовка забоя, черпание производится плавно, без рывков, запрещается уборка негабаритов из забоя и снятие нависей. На ряде карьеров при температуре воздуха -45° и ниже работа экскаваторов запрещается.

При отрицательных температурах воздуха происходит смерзание горной массы в забоях, образуются козырьки и нависи. Из-за этого повышается опасность разработки высоких забоев, снижается производительность экскаваторов.

Обилие снежных осадков вызывает необходимость удаления снега из карьера. На эту непроизводительную работу задалживаются дополнительные экскаваторные мощности. Кроме того, отрицательно сказывается на работе экскаваторов снижение видимости при снегопадах и туманах, сильные ветры, перепады температур и другие факторы.

Для производства добычных работ на большинстве рудных карьеров используются механические лопаты. По сравнению со вскрышными экскаваторами на добычных работах стремятся применять экскаваторы с меньшей вместимостью ковша. Это обусловлено улучшением разработки сложных забоев (см.также 4.3) и более простой организацией межзабойного усреднения.

При совместном рыхлении горных пород в сложных забоях применяют селективную выемку и погрузку. Селективная разработка при этом усложняется трансформацией структуры пород в забое при взрывании, что затрудняет использование данных опробования и первичной геологической документации.

В зависимости от структуры забоя селективная выемка может быть простой и сложной. Простая селективная разработка заключается в обособленной выемке по фронту работ различных пород (типов и сортов руд, вскрышных пород) без сортировки их в вертикальной плоскости. При сложной селективной разработке обособленная выемка пород производится при их сортировке по высоте забоя.

Примеры схем простой селективной выемки приведены на рис. 8.4. Простая селективная выемка узкими заходками применяется при визуально различимых контактах разнотипных горных пород. Ширина заходок определяется горизонтальной мощностью разновидностей пород и по длине развала может изменяться (рис. 8.4,а). При погрузке пород в средства железнодорожного транспорта работа по данной схеме приводит к увеличению работ по переукладке пути. Исследования Ф.Г. Грачева показывают, что при работе по этой схеме производительность экскаваторов снижается на 17-22%. Селективная выемка нормальными заходками (рис. 8.4,б) применяется в случае соответствия мощности слоев разнотипных пород ширине нормальной экскаваторной заходки. Схема работы аналогична работе экскаватора в однородном забое. На рис. 8.4,в приведена схема ступенчатой экскавации. Каждая заходка по высоте разбивается на два слоя в соответствии с разновидностью пород. В пределах заходки слои экскавируются последовательно.

Сложная селективная выемка пород при высоте забоя, не превышающей высоты черпания экскаватора, заключается в обособленной выемке однотипных пород по высоте уступа за счет определенной последовательности черпания. Одна из возможных схем приведена на рис. 8.5.

При высоте забоя больше высоты черпания экскаватора возможно применение схем сложной селективной выемки с управляемым обрушением (рис. 8.6). При этом в нижней части забоя проходятся лоткообразные выемки шириной 2,8-2,5 м и высотой 2-6 м, равной высоте контакта пород. Глубина выемок 1,2-1,6 м. Целики между лоткообразными выемками оставляются равными ширине ковша экскаватора. Породы верхней части забоя, обрушаясь, накапливаются в лоткообразных выемках, откуда и отгружаются. Такую схему возможно применять и при гнездообразном характере залегания полезного ископаемого. Схемы селективной выемки с управляемым обрушением требуют больших затрат времени на подготовительные операции, что приводит к снижению производительности экскаваторов на 34-40%.

При ведении селективной выемки с погрузкой горной массы в средства железнодорожного транспорта требуется полностью загружать состав однотипными породами. При этом приходится вести выемку с временным складированием части пород в призабойном пространстве. В этом случае объем вспомогательных работ значительно возрастает, что сказывается на снижении производительности экскаватора. Аналогичное положение складываеся при ведении внутризабойного усреднения за счет штабелирования руды перед отгрузкой.

Ведение селективной экскавации приводит к снижению производительности экскаваторов на 12-25% и более в зависимости от сложности разрабатываемых забоев и организации работ. Увеличивается время погрузки автосамосвалов и железнодорожных составов. Дополнительные затраты, связанные с селективной разработкой, должны быть компенсированы за счет повышения качества добытого полезного ископаемого и снижения количественных потерь. Поэтому принятая схема селективной выемки должна обеспечивать наименьшие количественные и качественные потери руды при минимальных затратах.

В соответствии с Едиными правилами безопасности высота уступа при разработке скальных пород не должна превышать 1,5Hч.max, где Hч.max — максимальная высота черпания экскаватора. Разработка месторождения уступами, близкими по высоте к максимально допустимым, имеет ряд преимуществ, среди которых уменьшение количества уступов в рабочей зоне и общей протяженности нестационарных транспортных коммуникаций, снижение затрат на буровзрывные работы за счет возможности расширения сетки скважин и уменьшения удельного расхода BB, увеличение угла откоса рабочего борта карьера и улучшение режима горных работ и другие. Поэтому в настоящее время высота уступов на рудных карьерах составляет 10-12-15-20 м. Причем, меньшие значения высоты уступа в основном применяют при разработке сложноструктурных залежей с целью снижения величины потерь и разубоживания полезного ископаемого.

Взрывные работы при высокой интенсивности производства горных работ и ограниченной длине фронта работ ведут с использованием многорядного короткозамедленного взрывания. При этом высота развала пород, а следовательно и высота забоя экскаватора, превышают максимальную высоту черпания последнего. В таких условиях разработка забоя экскаватором весьма опасна из-за образования в верхней части забоя значительных по объему нависей, ликвидировать которые машинист экскаватора не может из-за недостаточной высоты черпания экскаватора. По данным проф. Калашникова А.Т. даже в легковзрываемых породах при высоте забоя более 14 м резко снижается производительность экскаваторов из-за напряженного психологического состояния машиниста экскаватора, опасности обрушения забоя и необходимости частой остановки экскаватора, маневров в забое, связанных с поднятием его для снятия нависей и козырьков.

При использовании на выемочно-погрузочных работах гидравлических экскаваторов работа их в высоких забоях еще более затруднена. Особенности траектории движения ковша этих экскаваторов при черпании создают такую конфигурацию забоя, при которой возможны внезапные обрушения. Наиболее опасна работа гидравлических экскаваторов в высоких забоях при трудновзрываемых породах и породах, склонных к смерзаемости и слеживаемости. Поэтому работа гидравлических экскаваторов при высоте забоя более эффективной высоты копания экскаватора не должна допускаться.

Производительность экскаваторов зависит от высоты разрабатываемого забоя. Максимальная производительность механических лопат может быть обеспечена при высоте забоя, не превышающей следующие величины: легкодробимые породы 1,3Hч.max; среднедробимые — (1+1,1)*Hч.max и труднодробимые (0,8-0,9)*Hч.max.

В практике работы рудных карьеров используется ряд схем экскавации высоких развалов с созданием безопасных условий работы экскаваторов и обеспечивающих благоприятные условия для производительной их работы. Большинство из этих схем предусматривают послойную разработку развала взорванных пород. Ниже рассматриваются некоторые из этих схем. На рудных карьерах в соответствующих условиях возможно использование схем, приведенных ранее.

При вывозке пород автомобильным транспортом и использовании на погрузке двух экскаваторов развал по высоте делят на 2 слоя (рис. 8.7). Один из экскаваторов с погрузкой устраивает заезд на отметку верхнего слоя с уклоном порядка 80 %. Заезд может устраиваться как с нижней площадки уступа (как показано на рис.), так и с верхней площадки. При работе по этой схеме обеспечивается рациональная высота забоев экскаваторов. Однако производительность верхнего экскаватора ниже на 8-10 % из-за сложности создания ровной подошвы подуступа и стесненности его работы. Нижний экскаватор зависит от работы верхнего.

При одном экскаваторе работы по этой схеме выполняются последовательно, начиная с экскавации верхнего подуступа. При использовании экскаватора с удлиненным оборудованием (ЭКГ-6,3ус, ЭКГ-8ус, ЭКГ-10ус и др.) возможно экскавацию широких развалов вести в две заходки. Первая заходка проводится по периферийной части развала, где высота развала не превышает высоты черпания экскаватора, без разделения на слои. Вторая заходка с большой шириной развала отрабатывается послойно. Ширина второй заходки должна обеспечивать нормальные маневры автомашин на подуступе. Для увеличения ширины площадки подуступа возможно высоту верхнего слоя принимать равной максимальной высоте черпания экскаватора, уменьшая высоту нижнего слоя. Порядок экскавации по такой схеме приведен на рис. 8.8.

При использовании железнодорожного транспорта заведение железнодорожных путей на верхний подуступ практически невозможно. В этих условиях возможно применение схемы с понижением высоты забоя за счет перевалки верхней части развала. Такая схема показана на рис. 8.9,а. Высота переваливаемого слоя принимается такой, чтобы высота нижнего слоя была равна максимальной высоте черпания экскаватора. К недостаткам такой схемы следует отнести необходимость выполнения непроизводительных работ по перевалке пород верхнего слоя.

Значительно более эффективна схема послойной экскавации с верхней погрузкой пород верхнего слоя, показанная на рис. 8.9,б. На отгрузке верхнего слоя работает экскаватор с удлиненным оборудованием. Нижний слой отгружается механической лопатой с нижней погрузкой. Для работы по этой схеме важно провести взрывание с ровной линией отрыва и не допустить выброса пород на верхнюю площадку уступа.

Послойную разработку высоких развалов взорванных пород возможно вести и гидравлическими экскаваторами. Такая схема представлена на рис. 8.10. Разработка верхнего слоя производится гидравлической обратной лопатой, устанавливаемой на развале. На отгрузке пород нижнего слоя работает прямая гидравлическая лопата. При такой схеме работ отпадает необходимость устраивать заезд на площадку верхнего слоя, что является значительным преимуществом схемы. На нижнем слое возможно использовать карьерную механическую лопату.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: