Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Транспорт глубоких карьеров

..pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
14.27 Mб
Скачать

Глава 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

Рис. 81. Рудоспуски в карьере при комби­ нированном автомобильно-железнодорож­ ном транспорте и конвейерном подъеме:
1 — экскаватор; 2 — автосамосвал; 3 — рудоспуск; 4 — вибропитатель; 5 — ва­ гон; б — электровоз; 7 — бункер; 8 — дробилка; 9 — питатель; 10 — бункер дробленой руды; 11 — конвейер

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.