Системы разработки и размещение перегрузочных пунктов при циклично-поточной технологии на карьерах
Принятая система разработки во многом определяет расположение перегрузочных пунктов и конкретные схемы вскрытия глубоких рабочих горизонтов карьера при циклично-поточной технологии горных работ.
При разработке наклонных залежей характерным является использование углубочной однобортовой продольной системы разработки (рис. 10.6,а). При этом по лежачему боку залежи формируется нерабочий борт, на котором рационально располагать перегрузочный пункт. Подъемный конвейер может быть размещен стационарно на нерабочем борту в крутой траншее. Перегрузочный пункт возможно расположить на небольшой высоте от дна карьера внутри обслуживаемой перегрузочным пунктом зоны. С горизонтов, находящихся выше перегрузочного пункта, транспортирование горной массы самосвалами ведется под уклон. С нижних горизонтов автосамосвалами поднимаются к перегрузочному пункту. Таким образом, при однобортовой системе разработки создаются благоприятные условия для размещения перегрузочного пункта и конвейерного подъемника.
Расстояние перемещения горной массы автотранспортом при однобортовой системе разработки получается наименьшим. По мере углубления горных работ высота подъема грузов и расстояние их перемещения возрастают. Расстояние перемещения грузов к перегрузочному пункту из верхней зоны практически не изменяется. Все это приводит к увеличению затрат на перемещение пород автотранспортом. К увеличению затрат приводит и различная скорость движения автосамосвалов при спуске и подъеме грузов. Так, средняя скорость движения автосамосвалов при подъеме грузов составляет в рабочей зоне 13-17 км/ч, а при спуске 25-30 км/ч, то есть в 1,5-2 раза выше.
Однобортовая система разработки может быть применена для разработки крутопадающей залежи (рис. 10.6,б). Схема размещения перегрузочного пункта и крутой траншеи при этом будет как и при наклонной залежи. Однако при однобортовой системе разработки получается весьма неблагоприятный режим горных работ. Основные объемы вскрыши выполняются в начальный период работы карьера.
При углубочной двухбортовой продольной системе разработки крутопадающих залежей стационарное положение подъемника с размещением перегрузочного пункта на нерабочем борту возможно над рабочей зоной, как показано на рис. 10.6,в. В этом случае все грузы на перегрузочный пункт будут перемещаться на подъем. Расстояние транспортирования автосамосвалами будет больше, чем при размещении перегрузочного пункта внутри рабочей зоны. Расчеты показывают, что циклично-поточная технология экономически целесообразна при подъеме горной массы автотранспортом на более 60-80 м по вертикали. Во многих случаях при таком расположении перегрузочного пункта не удается уложиться в эти величины.
Введение перегрузочного пункта в рабочую зону при углубочной продольной двухбортовой системе разработки связано с размещением конвейерного подъемника (или его части в рабочей зоне) на рабочем борту карьера. Перенос перегрузочного пункта и конвейерного подъемника в рабочей зоне по мере подвигания фронта работ по техническим соображениям затруднен. Оставление под перегрузочным пунктом и конвейерным подъемником временного целика часто не представляется целесообразным из-за нарушения в ведении горных работ и консервации под целиком значительнных запасов полезного ископаемого. Более рациональным в данных условиях является создание опережения горных работ на локальном участке рабочего борта в месте размещения конвейерного подъемника. Такое опережение может быть создано только по фронту работ или по фронту работ и глубине. За счет такого опережения заблаговременно отстраивается участок нерабочего борта, на котором размещаются перегрузочный пункт и конвейерный подъемник в стационарном положении (рис. 10.6,г). Осуществление локального опережения горных работ приводит к единовременному увеличению объема вскрышных работ, но все дополнительные вскрышные работы выполняются в контуре карьера.
В случае невозможности выполнения больших объемов вскрышных работ по постановке участка борта в конечное положение для размещения на нем конвейерного подъемника, возможна схема с полустационарным расположением перегрузочного пункта и конвейерного подъемника на рабочем борту в зоне постоянного опережения, как показано на рис. 10.7. В торцевой части опережающей выработки сохраняются рабочие площадки и ведутся горные работы. При подработке крутой траншеи основным фронтом работ она погашается и в зоне опережения строится новая крутая траншея, по которой прокладывается конвейерный подъемник и переносится перегрузочный пункт. Длина опережающей выработки должна быть достаточной для размещения крутой траншеи и установленного срока ее существования.
Полустационарное положение перегрузочных пунктов и конвейерных подъемников на временно нерабочем борту характерно для разработки карьерного поля этапами (рис. 10.6,д). При отработке этапа I временно нерабочий борт формируется по лежачему боку залежи и при переходе на циклично-поточную технологию на нем устраивается полустационарный конвейерный подъемник и перегрузочный пункт. При отработке этапа II временно нерабочий борт будет находиться со стороны висячего бока залежи. На него переносятся конвейерный подъемник и перегрузочный пункт. Дополнительные затраты на перенос конвейерного подъемника должны быть компенсированы за счет сокращения расстояния перевозки пород автотранспортом.
При углубочной поперечной однобортовой системе разработки нерабочий борт формируется в торце карьера. На нем стационарно может быть расположен конвейерный подъемник и перегрузочный пункт. При кольцевой центральной и веерной рассредоточенных углубочных системах разработки стационарное расположение перегрузочного пункта и конвейерного подъемника возможно только выше рабочей зоны на нерабочем борту карьера. При таких системах разработки применение циклично-поточной технологии встречается редко.
В период всего функционирования перегрузочного пункта горные работы развиваются в глубину и за счет подвигания фронта работ. При этом расстояние и высота подъема горной массы автомобильным транспортом будет увеличиваться и будут возрастать затраты на транспортирование комбинированным транспортом. Шаг переноса перегрузочного пункта определяется на основе технико-экономического расчета с учетом затрат на перемещение горной массы комбинированным транспортом и затрат на передвижку перегрузочного пункта. Оптимальный шаг переноса перегрузочного пункта определяется наименьшими суммарными затратами, приходящимися на 1 т транспортируемой горной массы.
Ориентировочно шаг переноса перегрузочного пункта можно определить по формуле М.Г. Новожилова:
где Kд — дополнительные затраты, связанные с оборудованием перегрузочного пункта, руб;
ip — руководящий уклон автодорог, %;
Ca — затраты на 1т.км перевозки груза автотранспортом, коп.;
Ky — коэффициент удлинения трассы;
S — средневзвешенная площадь уступов, подлежащих отработке на данном горизонте, м2;
у — плотность горной массы в целике, т/м3.
В практике открытых горных работ стран СНГ циклично-поточная технология получила широкое распространение на глубоких железорудных карьерах России и Украины. Перегрузочные пункты на них сооружаются на весьма длительный срок, располагаются внутри карьера, чаще на нерабочем борту и практически являются стационарными. Сооружение таких пунктов связано с большими капитальными затратами, а время их сооружения составляет 1,5-3 и более лет. Перегрузочные пункты имеют большую высоту (20-30 м и более), а их сооружение требует выполнения значительных объемов весьма трудоемких горных работ (колодцы, камеры). Шаг переноса таких пунктов составляет 70-120 м. При этом фактически в нижней зоне сооружается новый перегрузочный пункт.
При большой глубине карьеров и стационарных перегрузочных пунктах создаются неблагоприятные условия транспортирования в средней зоне карьера. Верхняя зона карьера обслуживается железнодорожным транспортом. В нижней зоне эффективно использование комбинированного автомобильно-конвейерного транспорта с небольшими расстояниями перемещения горной массы на перегрузочный пункт, расположенный в той же зоне. В средней части карьера использование автвомобильно-конвейерного транспорта становится неэффективным из-за возросших расстояний транспортирования по горизонтали за счет увеличения размеров рабочей зоны в плане. Использование в этой зоне железнодорожного транспорта затруднено из-за значительного усложнения трассы капитальных траншей. Д.т.н. Четверик М.С. предложил использовать предыдущий перегрузочный пункт для организации приема на него вскрышных пород из средней зоны, доставляемых железнодорожным транспортом. Достоинством железнодорожно-конвейерного транспорта является его высокая эффективность при больших расстояниях транспортирования по горизонтам карьера. Для осуществления такой схемы производят реконструкцию перегрузочного пункта для возможности разгрузки железнодорожных составов, а в крутой траншее прокладывают конвейерный подъемник для вскрышных пород.
Передвижные перегрузочные пункты переносятся с меньшим интервалом. Исследования показывают, что шаг передвижки таких перегрузочных пунктов зависит от их производительности. Передвижку перегрузочных пунктов следует производить при производительности 3-3,75 и 7,5-15 млн.т в год при увеличении расстояния перевозки автосамосвалами соответственно на 0,8-1,2 и 0,5 км. Практика работы карьеров показывает, что интервал переноса передвижных перегрузочных пунктов составляет 1-2 года.