Что такое отвал в карьере
Отвал
Насыпь на поверхности горного отвода, в которой размещаются пустые породы или некондиционное полезное ископаемое (удаляемое при разработке месторождений), хвосты обогатительных фабрик или шламы металлургических заводов. При открытой разработке месторождений полезных ископаемых О. подразделяют: по месту расположения — на внутренние (размещаемые в выработанном пространстве карьеров) и внешние (отсыпаемые вне карьеров); по рельефу местности — на равнинные и нагорные; по количеству ярусов отсыпки — на одноярусные и многоярусные; по способу механизации работ — на экскаваторные, плужные, абзетцерные, бульдозерные, гидравлические и комбинированные.
Строительство О. начинают с создания первоначальной (пионерной) отвальной насыпи, при этом используют драглайны, механические лопаты, абзетцеры, бульдозеры, скреперы. Отсыпку О. в процессе горных работ производят преимущественно полосами (заходками). Развитие О. по площади может быть параллельным, веерным, криволинейным и кольцевым; распространено параллельное или криволинейное перемещение фронта. Развитие отвального фронта от первоначального положения может быть односторонним и двусторонним. Основные геометрические параметры О.: площадь, высота и угол откоса. Большое значение придаётся устойчивости отвальных откосов, определяющейся взаимосвязанным влиянием инженерно-геологической обстановки и технологии отвалообразования, геологическим строением О. и основания (литологический состав пород, их структура и текстура, гипсометрия поверхности основания), водно-физическими и механическими свойствами отвальных пород, способом отвалообразования.
Высота О. мягких пород и пород средней крепости обычно не превышает 30 м. Сложенные крепкими породами О. имеют высоту до 60 м. В отдельных случаях (на косогорах, в ущельях) высота О. крепких пород достигает 300 м. При разработке месторождений подземным способом О. пустых пород на поверхности называется терриконниками. После окончания горных работ О. подвергают рекультивации.
Породный отвал
A. Г. Шапарь.
Полезное
Смотреть что такое «Породный отвал» в других словарях:
Кучное выщелачивание — (a. heap leaching; н. Haufenlaugen; ф. lixiviation en tas; и. lixiviacion en montones) способ переработки хим. или бактериальным выщелачиванием попутно добытых забалансовых и бедных балансовых крупнокусковатых руд, заскладированных в… … Геологическая энциклопедия
Терриконик — (франц. terri conique, от terri породный отвал и conique конический) сооружение для складирования пустых пород, выдаваемых на поверхность земли из шахт и рудников. На угольных шахтах, как правило, создают плоские Т.; известны также… … Большая советская энциклопедия
террико́ник — и террикон, а, м. Конусообразный отвал пустой породы на поверхности земли у шахты. Потянулись каменистые донецкие степи с рудничными копрами, островерхими терриконами, похожими на черные сопки. Авдеев, Гурты на дорогах. [франц. terri conique от… … Малый академический словарь
ТЕРРИКОНИК — (франц. terri conique, от terri породный отвал и conique конический) конусообразный отвал пустой породы на поверхности земли при шахте (роднике). Порода подаётся на вершину Т. в скипах или опрокидных вагонетках … Большой энциклопедический политехнический словарь
террикон — а, м. ТЕРРИКОНИК а, м. terri conique < terri породный отвал + conique конический. 1. Конусообразный отвал пустой породы на поверхности земли при шахте, руднике. Ож. 1986. Забои подернуты плесенью, сурепкой цветут терриконы, трещат перепревшие… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
терриконик — ТЕРРИКОН а, м. ТЕРРИКОНИК а, м. terri conique < terri породный отвал + conique конический. 1. Конусообразный отвал пустой породы на поверхности земли при шахте, руднике. Ож. 1986. Забои подернуты плесенью, сурепкой цветут терриконы, трещат… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
террикон — а; м. [франц. terri conique от terri породный отвал и conique конический] Конусообразный отвал пустой породы на поверхности земли при шахте, руднике. Островерхий, громадный т. Склон террикона … Энциклопедический словарь
террикон — а; м. (франц. terri conique от terri породный отвал и conique конический) Конусообразный отвал пустой породы на поверхности земли при шахте, руднике. Островерхий, громадный террико/н. Склон террикона … Словарь многих выражений
Отвалообразование горных пород. Тематическая (текущая) лекция.
МИНСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ
Государственное профессиональное образовательное
«Благовещенский политехнический колледж»
Тематическая (текущая) лекция.
ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД.
Сущность процесса отвалообразования и выбор места
Выполнила: Шмырина О.Б.
Отвалообразование — комплекс производственных операций по приему и размещению вскрышных пород на специальном участке горного отвода.
Отвалообразование является завершающим этапом в технологической цепи производства вскрышных работ.
На рудных карьерах объем отвальных работ в несколько раз превышает объем добываемой руды.
Расходы на отвалообразование достигают 12–15% расходов на вскрышные работы.
— по месту расположения;
— количеству действующих отвальных уступов;
— рельефу местности, отведенной под отвал;
— средствам механизации отвальных работ.
В зависимости от места расположения отвалы бывают:
внутренние, расположенные в отработанном пространстве карьера;
внешние, размещенные за пределами карьерного поля;
комбинированные — с частичным размещением пород в отработанном пространстве карьера и за пределами карьерного поля.
Внутренние отвалы формируют при разработке горизонтальных и пологих пластообразных залежей, внешние — при разработке наклонных и крутых месторождений.
По стационарности отвалы делятся на:
Способы отвалообразования зависят, прежде всего, от вида применяемого транспорта и типа рабочего оборудования:
— при железнодорожном транспорте применяются экскаваторные (с механическими лопатами, драглайнами, абзетцерами), плужные и бульдозерные отвалы,
— при автомобильном транспорте — бульдозерные и экскаваторные отвалы,
— при конвейерном транспорте для механизации укладки породы в отвал используются консольные отвалообразователи.
На выбор способа отвалообразования и параметры отвала основное влияние оказывают вид транспорта, устойчивость и крепость пород, складируемых в отвал, рельеф местности и устойчивость основания отвала.
Правильно выбранный способ отвалообразования должен обеспечивать:
необходимую приемную способность отвала;
безопасную работу людей и оборудования на отвалах;
наименьшую площадь отчуждаемых под отвалы плодородных земель;
низкие затраты на отвальные работы и высокую производительность труда рабочих;
достаточно высокую эффективность капитальных затрат.
Процесс отвалообразования включает возведение первоначальных отвальных насыпей, разгрузку и складирование вскрышных пород, планировку поверхности отвала и перемещение транспортных коммуникаций на отвале.
Возведение первоначальных насыпей имеет целью образование необходимого фронта отвальных работ при определенной высоте отвального уступа.
Ширина первоначальной насыпи поверху должна составлять 7—10 м с целью обеспечения нормального расположения транспортных коммуникаций.
При доставке породы из карьера автосамосвалами эту работу выполняют непосредственно бульдозерами. На рис. 1 показаны основные схемы образования отвалов.
Рис. 1. Схема формирования отвалов :
а — на склоне; б — в искусственных и естественных выемках; в — возведение
первоначальной насыпи «из резерва» (I стадия).
При возведении отвала на косогоре сначала на его склоне (на отметке поверхности отвала) сооружается горизонтальная площадка для расположения транспортных коммуникаций.
Заполнение отвала производится в сторону пониженных отметок.
Допустимая высота отвала ограничивается условиями его устойчивости.
При возведении отвала на равнине первоначальная насыпь сооружается из пород выемки, проводимой вблизи насыпи параллельно ее оси, или из вскрышных пород.
В зависимости от типа вскрышных пород и вида карьерного транспорта первичная насыпь может сооружаться драглайнами, мехлопатами, бульдозерами и колесными скреперами.
Планировка поверхности отвала осуществляется для обеспечения передвижки путей и конвейеров, трассирования отвальных автодорог и последующей рекультивации.
Планировка, как правило, производится бульдозерами.
Перемещение транспортных коммуникаций на отвале носит периодический характер и производится после отсыпки отвальной заходки.
Перемещение отвальных коммуникаций аналогично перемещению временных путей на карьере.
Место для расположения отвала должно отвечать следующим требованиям:
— быть как можно ближе к карьеру, чтобы расстояние транспортирования пород было наименьшим;
— площади, занимаемые постоянными отвалами, должны быть безрудными и безугольными;
— рельеф местности должен допускать планомерное развитие отвала с наименьшими объемами первоначальных насыпей.
Внешние отвалы занимают большие земельные площадки, которые на крупных карьерах достигают 2–3 тыс. га.
Если эти площади пригодны для сельского или лесного хозяйства, то размещение отвалов пустых пород на них наносит ущерб, который должен быть возмещен горным предприятием.
Выбор места расположения отвалов обосновывается технико-экономи-ческими расчетами.
В качестве критерия при этом принимается минимум капитальных и эксплуатационных затрат за весь период работы карьера.
Оптимальный вариант места расположения отвала должен удовлетворять условию
где — суммарные затраты на транспортирование породы в отвалы за оцениваемый период, обычно равный сроку эксплуатации карьера;
— затраты на рекультивацию земли;
— выплата компенсации за ущерб, наносимый народному хозяйству изъятие земель.
Для уменьшения затрат на землю рекомендуется применять поэтапное развитие отвалов, при котором отчуждение земельных площадей под постоянные отвалы производится не сразу в конечных границах, а по очередям.
Переход от одного этапа к другому осуществляется через 10–12 лет.
На карьерах с длительным сроком службы и поочередной отработкой этапов существенный экономический эффект может быть достигнут при определенных условиях благодаря применению временных отвалов, которые в первый период располагаются вблизи карьера, а затем при расширении контуров карьера переносятся на постоянное место.
Экономический эффект в этом случае достигается за счет того, что экономия от снижения затрат на транспортирование породы на короткое расстояние в первый период оказывается намного больше, чем дополнительные затраты на перенос отвала в будущем.
Основные параметры отвалов
К основным параметрам отвалов (рис. 2) относятся:
— высота отвального уступа
— шаг передвижки путей В,
— длина отвального тупика ,
— удельная емкость 1 м длины тупика отвальной заходки,
— число отвальных тупиков,
— производительность тупика в единицу времени (в сутки, год).
Рис. 2. Параметры отвального тупика
Высота отвалов зависит от способа механизации отвальных работ, устойчивости пород и основания отвала, рельефа местности и ценности земель, отводимых под отвалы, а также вида транспорта.
Отвал по высоте состоит из ярусов, высота каждого из которых равна высоте отвального уступа и ограничивается прежде всего условиями безопасного ведения работ.
Если породы малоустойчивы и разгрузка транспортных средств производится вплотную к отвальной бровке, как, например, на плужных отвалах, то высоту отвального уступа сокращают до 8–10 м.
В устойчивых крепких породах, а точнее, на экскаваторных отвалах, где груженые вагоны находятся вне пределов возможной осадки породы, высота отвальных уступов выше и достигает 30–40 м (табл. 1).
мехлопаты с железнодорожным транспортом
драглайны с железнодорожным транспортом
многоковшовые отвальные (абзетцеры)
драглайны с автотранспортом
с железнодорожным транспортом
Общая высота отвала должна быть, как правило, оптимальной, при которой все затраты на укладку породы в отвал будут минимальными.
Чем больше высота отвала, тем больше затраты на транспортирование породы на отвал, но тем меньше площадь, занимаемая отвалом, и тем меньше затраты за отчуждение земли под отвалы.
Поэтому оптимальная высота отвала зависит от затрат на подъем породы принятым видом транспорта (руб. на 1 м высоты подъема), от ценности отчуждаемых земель (руб. на 1 га в год), от себестоимости укладки породы в отвал (руб. на 1 м 3 ).
В условиях дефицита земельных площадей и повышенных требований к охране окружающей среды оптимальная высота отвала равна максимально допустимой по условиям устойчивости.
Устойчивая высота автомобильных отвалов на разрезах Кузбасса достигает 150 м, экскаваторных отвалов на Коркинском разрезе 120 м, отвалов на рудных карьерах 120–160 м и более.
Приемная способность отвального тупика — количество породы, которое возможно поместить в отвале между двумя смежными передвижками пути (см. рис. 6.2). Она обычно измеряется на 1 м отвального фронта работ и характеризуется как удельная емкость отвальной заходки.
Приемная способность 1 м отвального тупика (в м 3 )
где — высота отвального яруса, м;
В — шаг передвижки путей, м;
— коэффициент разрыхления породы.
Шаг передвижки путей определяется параметрами отвального оборудования и составляет при железнодорожном транспорте:
— на плужных отвалах — 1,5–3,0 м,
— на экскаваторных отвалах с мехлопатами — 24–34 м,
— на экскаваторных отвалах с драглайнами — 70–120 м,
— на бульдозерных отвалах — от 50–60 м до 110–120 м;
— при автомобильном транспорте на бульдозерных отвалах — 35–50 м.
Большая приемная способность отвала обеспечивает более устойчивую равномерную работу транспорта и сокращение расходов ручного труда на передвижку путей.
Производительность отвального тупика или отвала — это количество породы, принимаемой тупиком или отвалом в единицу времени (в смену, сутки и т. д.).
Фактическая производительность одного отвального тупика составляет: плужного — 1,5–2,0 тыс. м 3 в сутки, экскаваторного (мехлопата или драглайн) в зависимости от модели экскаватора — от 4 до 7 тыс. м 3 в сутки, бульдозерного — до 4–8 тыс. м 3 в сутки.
По способу развития фронта работ на отвальных уступах различают :
— криволинейную схемы (рис. 3).
Схему выбирают с учетом размеров и конфигурации участка местности, отведенного под отвалы, а также в зависимости от необходимой приемной способности отвалов.
Рис. 3. Схемы развития фронта отвальных работ
при железнодорожном транспорте :
R — минимальный радиус
закругления рельсового пути
На современных карьерах преимущественное развитие получила криволинейная схема (рис. 3, в ), имеющая то достоинство, что в процессе развития отвала систематически увеличивается длина отвального фронта и появляется возможность создания новых рабочих тупиков.
Пути удлиняются за счет врезок различной длины.
Параллельное развитие отвала (рис. 3, а) применяют реже, обычно лишь при работе на отвале одноковшовых экскаваторов.
Основной недостаток параллельного развития отвалов состоит в постепенном сокращении длины железнодорожного отвального тупика из-за трудности разгрузки последних вагонов.
Для того чтобы сохранить длину отвального фронта, создают передовую насыпь.
При использовании на отвалах драглайнов, этот недостаток устраняется.
При плужных отвалах параллельное развитие фронта работ не применяют вследствие значительного сокращения длины отвального фронта.
Веерное перемещение применяется обычно при работе на отвале многоковшовых экскаваторов (абзетцеров).
Способы формирования отвалов
Выбор средств механизации для складирования пород зависит в основном от физико-технических свойств вскрышных пород и видов карьерного транспорта.
При железнодорожном транспорте для складирования пород на отвалах применяются мехлопаты, драглайны, отвальные плуги, абзетцеры и бульдозеры.
Экскаваторное отвалообразование
На крупных карьерах, разрабатывающих полускальные и скальные горные породы с использованием железнодорожного транспорта, в качестве отвального оборудования широко применяют одноковшовые экскаваторы и драглайны (рис. 4).
Рис. 4. Основные схемы отвалообразования одноковшовыми экскаваторами:
а — мехлопатой ЭКГ-5А; б — драглайном ЭШ-10/60
Экскаваторное отвалообразование при использовании железнодорожного транспорта на отечественных карьерах является ведущим (на его долю приходится 85–90 % объема складируемых пород).
В этом случае процесс отвалообразования включает в себя:
— прием и размещение пород в отвальные уступы экскаваторами,
— перевод экскаватора на новую заходку,
— переукладку железнодорожного пути.
При отвалообразовании механической лопатой (гидравлическим экскаватором) уступ делят на два подуступа:
— на верхнем подуступе укладывают железнодорожные пути, экскаватор устанавливают на промежуточном горизонте.
— для удобства приема и последующей экскавации разгружаемой породы из думпкаров экскаватор на кровле нижнего подуступа образует специальную приемную выемку (канаву) длиной, равной полуторной или двойной длине думпкара, и глубиной 0,8–1 м.
Локомотивосостав на отвал подается вагонами вперед. В приемную выемку, как правило, разгружаются думпкары поочередно.
Укладка породы экскаватором в отвал производится в трех направлениях:
— вперед по ходу в нижний подуступ,
— в сторону развития отвала под откос нижнего подуступа,
— назад в верхний подуступ.
Переукладку железнодорожного пути в новое положение ведут железнодорожными кранами с шагом передвижки 20–25 м.
При складировании пород экскаваторами ЭКГ-5 и ЭКГ-8И высота отвалов, расположенных на равнинной местности, достигает 25–30 м.
Рациональная высота отвального уступа меняется в широких пределах и зависит в основном от физико-технических характеристик складируемых пород и пород основания отвалов, рельефа поверхности, параметров экскаватора и составляет на равнине 15–30 м, а в гористой местности 70 м и более.
Высота верхнего подуступа зависит от высоты разгрузки экскаватора и составляет 4–6, 6–8 и 7–9 м соответственно для экскаваторов ЭКГ-5, ЭКГ-8И и ЭКГ-12,5.
Шаг переукладки отвальных путей (м) зависит от линейных параметров экскаватора и определяется по формуле
где R ч , R р — соответственно радиус черпания и разгрузки экскаватора, м;
k п =0,85–0,9 — коэффициент, учитывающий использование линейных
Для экскаваторов ЭКГ-5, ЭКГ-8 и ЭКГ-12,5 шаг переукладки составляет соответственно 25, 30 и 35 м.
Оптимальная длина отвальных тупиков, обеспечивающая наиболее экономичное использование горного и транспортного оборудования, устанавливается на основе технико-экономических расчетов и составляет 1500—2000 м.
Высота h о отвального уступа, шаг переукладки отвальных путей и длина отвального тупика являются основными параметрами отвала.
При установленных основных параметрах отвала остальные его параметры определяются по следующим формулам.
Приемная способность (м 3 ) отвального тупика (по объему в целике) между двумя переукладками пути
2. Продолжительность (сут) работы отвального тупика между двумя переукладками пути
где V с — суточная приемная способность (по объему в целике) отвального
где n с — число локомотивосоставов, которые могут быть разгружены в сутки;
— объем вскрыши (в целике), перевозимой локомотиво-
где k н.р = 0,85–0,95 — коэффициент, учитывающий неравномерность работы
T с — число часов работы тупика в сутки;
t о —продолжительность обмена локомотивосостава на отвале, ч;
t р — продолжительность разгрузки локомотивосостава, ч;
где L о — расстояние от обменного пункта до середины отвального тупика, км;
.— средняя скорость движения локомотивосостава по отвальным
— продолжительность железнодорожной связи, ч;
где n в — число думпкаров в локомотивосоставе;
t в — продолжительность разгрузки думпкара, ч.
Число отвальных тупиков в работе
4. Число тупиков на отвале с учетом резерва
где t п.т — продолжительность переукладки пути на отвальном тупике, сут.
Бесперебойная и высокоэффективная работа отвального тупика обеспечивается при равенстве его приемной способности по транспортным условиям и производительности экскаватора за тот же отрезок времени, т. е. должно соблюдаться условие
где k р.к — коэффициент разрыхления породы в ковше экскаватора,
k в — коэффициент использования отвального экскаватора во времени;
k н.к — коэффициент наполнения ковша экскаватора;
Из равенства (10) для данной вместимости ковша экскаватора, работающего на отвале, получим формулу для определения оптимальной продолжительности (ч) обмена локомотивосостава
Зная продолжительность обмена локомотивосостава, можно определить место расположения обменного пункта.
Возможно также по продолжительности обмена локомотивосостава определить необходимую вместимость ковша экскаватора
Производительность мехлопат на отвале, как правило, в 1,2–1,3 раза выше их производительности на карьере, что объясняется более высокими значениями коэффициента экскавации и коэффициента использования экскаваторов во времени на отвале (0,7–0,8 вместо 0,5–0,6).
Использование мехлопат на отвалах возможно при складировании пород любой категории крепости.
Отвалообразование с использованием драглайнов незначительно отличается от отвалообразования с использованием мехлопат.
Применяемые схемы отвалообразования с использованием драглайнов различаются числом тупиков, обслуживаемых драглайном, способом отсыпки отвальных ярусов и порядком их заполнения.
Ширина отвальной заходки больше, чем при использовании мехлопат, и изменяется в пределах 30–100 м.
Увеличение ширины заходки приводит к значительному уменьшению объемов (в 3–6 раз) путепереукладочных работ.
Недостатками драглайнового отвалообразования являются сложность работы при тумане, снегопаде, сильном ветре, большие капитальные затраты на приобретение экскаваторов.
К достоинствам экскаваторного отвалообразования относят:
большую величину приемной способности отвального тупика;
уменьшение трудоемкости путевых работ;
возможность применения более тяжелого (в сравнении с плужным способом) подвижного состава.
Недостатками способа являются:
большая стоимость отвального оборудования;
небольшой фронт разгрузки вагонов на отвальном тупике;
необходимость двукратной переэкскавации всего объема вскрышных пород в забое и на отвале.
Плужное отвалообразование.
Плужное отвалообразование предшествовало экскаваторному, но из-за небольшой производительности было в основном заменено экскаваторным.
Плужное отвалообразование находит применение на карьерах с небольшим объемом скальных вскрышных пород при наличии большого числа тупиков, расположенных на разных горизонтах.
Отвальный плуг представляет собой самоходный или прицепной вагон специальной конструкции, оборудованный с одной или с двух сторон отвальными лемехами.
Спереди отвальный плуг имеет лобовые листы с подкрылками для очистки путей от просыпи породы или снега.
Рис. 5. Схема плужного отвалообразования :
а — положение отвального откоса перед разгрузкой локомотивосостава;
б — после разгрузки; в — после профилирования; г — после повторной
разгрузки и передвижки путей составов
Процесс плужного отвалообразования включает выполнение следующих операций: разгрузку породы из думпкаров под откос отвального уступа, профилирование откоса уступа (вспашка), планировку поверхности отвала и передвижку пути (рис. 5).
Разгрузка думпкаров производится по всей длине отвального тупика. В зависимости от устойчивости откоса думпкары могут разгружаться по одному, группами и одновременно все.
Часть разгружаемой породы скатывается по откосу, а большая часть (до 70 %) остается на откосе и препятствует разгрузке следующих
Для сбрасывания вниз оставшейся на откосе породы производится профилирование откоса отвала отвальным плугом.
Разгрузка думпкаров и профилирование откоса отвала обычно производятся несколько раз.
После заполнения отвального тупика тем же отвальным плугом производится планировка поверхности отвала.
Планировка выполняется с таким расчетом, чтобы спланированная поверхность была выше старой трассы на 0,2–0,5 м для компенсации неизбежной просадки пути при движении локомотивосоставов.
Профилирование откоса и планировка отвала выполняются плугом за несколько проходов вдоль отвального тупика.
Рабочими органами отвального плуга являются выдвижные лемехи и крылья.
Отвальные плуги выпускаются прицепные и самоходные (с вылетом крыльев до 7,5 м).
Передвижка путей на плужных отвалах осуществляется путепередвигателями цикличного действия без разборки на звенья.
Максимальный шаг передвижки определяется по формуле
где а к — вылет главного крыла плуга, м;
b б — безопасное расстояние от оси пути до верхней бровки откоса (берма
При складировании взорванных пород ширина бермы безопасности должна быть не менее 1,8 м, а при складировании разнородных пород она увеличивается на 25 % и более.
Для отвальных плугов шаг передвижки путей составляет 1,5–4 м.
Длина отвального тупика при плужном отвалообразовании изменяется в пределах 0,5–2,5 км.
Высота уступов плужных отвалов составляет 15–25 м и ограничивается их устойчивостью.
Остальные параметры плужного отвалообразования рассчитываются аналогично параметрам экскаваторного отвалообразования.
Расчет вместимости отвала и числа тупиков, необходимых для отвалообразования поступающих из карьера пород, производится аналогично экскаваторному отвалообразованию.
К основным достоинствам плужного отвалообразования относят:
сравнительно небольшую стоимость отвального оборудования;
простоту устройства и управления процессами отвалообразования;
возможность получения после планировки отвала ровной и подготовленной площадки для передвижки железнодорожного пути.
К недостаткам относят:
небольшую высоту отвала (10–15 м в полускальных и 15–20 м в скальных породах);
ограниченную приемную способность отвалов;
малый шаг передвижки железнодорожного пути и трудоемкость путевых работ;
невозможность применения при складировании рыхлых и глинистых пород.
Процесс отвалообразования с помощью абзетцеров включает разгрузку думпкаров в приемную траншею, расположенную на поверхности отвала параллельно верхней бровке отвального уступа, черпание породы из траншеи, перемещение породы в отвал, планировку поверхности отвала и передвижку путей.
Абзетцер — полноповоротный многоковшовый экскаватор, имеющий разгрузочную консоль с ленточным конвейером.
Порода из приемной траншеи (куда она разгружается из составов) выбирается ковшовым заборным органом абзетцера и через питатель равномерно поступает на ленточный конвейер отвальной консоли, который подает ее в отвал.
Абзетцеры, как правило, имеют рельсовый ход.
Отсыпка отвала осуществляется при движении абзетцера вдоль траншеи.
Вначале отсыпается внешняя часть отвала, а затем внутренняя, путем поворота разгрузочной консоли в горизонтальной плоскости.
Отвальный уступ отсыпается двумя подуступами.
Абзетцер, приемная траншея и путь располагаются в этом случае на кровле нижнего подуступа.
Возможная высота нижнего подуступа, как правило, ограничивается условиями его устойчивости, а высота верхнего подуступа—длиной стрелы абзетцера, углом ее наклона, устойчивостью откоса верхнего подуступа и положением абзетцера относительно пути.
Высота абзетцерного отвала достигает 90 м.
Высота верхнего подуступа 20–35 м, высота нижнего подуступа 40–55 м.
Планировка поверхности отвала после его заполнения производится либо планирующей рамой абзетцера, либо бульдозером.
Пути отвальных экскаваторов обычно многорельсовые, поэтому их передвигают путепередвигателями непрерывного действия.
Ширина отвальной заходки изменяется в пределах 40—60 м. Она зависит от длины отвальной консоли и угла ее наклона.
Длина отвального тупика определяется из условия обеспечения непрерывной работы абзетцера и в зависимости от его производительности составляет 1–2 км.
Техническая производительность абзетцеров находится в пределах 2000–7000 м 3 /ч.
Абзетцеры применяются только при складировании рыхлых и хорошо раздробленных пород, разрабатываемых многоковшовыми экскаваторами.
Они имеют высокую производительность и обеспечивают безопасность работ при больших высоте и приемной способности отвалов.
Недостатками абзетцерного отвалообразования являются зависимость его от климатических условий, высокая трудоемкость строительства и содержания абзетцерных путей.
Бульдозерное отвалообразование
Укладка крепких горных пород в отвалы при доставке автомобильным, а иногда и железнодорожным транспортом производится мощными бульдозерами.
Отвалообразование включает в себя разгрузку породы из транспортных средств на отвальную площадку; перемещение породы под откос отвального уступа бульдозерами, устройство и содержание транспортных коммуникаций на отвале.
Заполнение отвала осуществляется периферийным или площадным способом.
В первом случае автосамосвалы разгружаются по фронту работ прямо под откос (при устойчивых отвалах) или на расстоянии 3–5 м от от верхней бровки отвала, за возможной призмой обрушения. Затем порода бульдозерами перемещается под откос.
Бульдозерный отвал в этом случае развивается в плане.
При площадном способе автосамосвалы разгружаются по всей площади отвала.
Поверхность отвала планируется бульдозерами, а затем укатывается катками.
После этого отсыпается следующий слой и т. д.
Бульдозерный отвал в этом случае развивается по вертикали. Более экономичным является периферийный способ, при котором меньше планировочных и дорожных работ.
Площадный способ используется редко (в основном при складировании малоустойчивых мягких пород).
При периферийном способе для безопасности у верхней бровки уступа отвала устанавливаются деревянные или металлические упоры для задних колес автосамосвалов (иногда вместо упоров насыпают вал породы высотой 0,5–0,8 м и шириной 2–2,5 м).
Кроме того, поверхность бульдозерного отвала должна иметь уклон 4—5° в сторону центра отвала.
Высота бульдозерных отвалов на равнинной местности изменяется в широких пределах и ограничивается в основном физико-техническими характеристиками пород.
Для скальных пород она составляет 30–35 м, для песчаных 15–20 м, для глинистых 10–15 м.
В условиях нагорных карьеров высота бульдозерных отвалов достигает 150 м и более.
При такой высоте отвала разрабатываются специальные мероприятия, обеспечивающие безопасные условия работы обслуживающего персонала и оборудования.
Бульдозерный отвал обычно состоит из трех участков равной длины по фронту разгрузки (рис. 6).
На первом участке ведется разгрузка, на втором — планировочные работы, третий участок — резервный.
По мере развития горных работ назначение участков меняется.
Расчеты бульдозерных отвалов заключаются в определении общего числа рабочих и резервных участков на отвале, необходимых параметров применяемых на отвалах бульдозеров в зависимости от суточного объема вскрышных работ, выполняемых на карьере.
Рис. 6. Схема бульдозерного отвала :
При доставке горной массы железнодорожным транспортом отвал по высоте разделяется на два подуступа, как в схемах с отвалообразованием одноковшовыми экскаваторами.
Высота верхнего подуступа определяется условием размещения разгружаемой породы на приемной площадке.
При доставке горной породы думпкарами большой вместимости она составляет 2–3 м.
Высота нижнего подуступа определяется общей устойчивостью отвала и составляет 30–70 м.
Технология отвалообразования заключается в разгрузке породы из думпкаров на разгрузочную площадку под откос верхнего подуступа.
Бульдозером эта порода перемещается под откос нижнего подуступа.
Максимальное расстояние перемещения породы по площадке, что соответствует шагу передвижки железнодорожных путей, составляет 45–50 м.
После заполнения нижнего подуступа на ширину оптимального расстояния транспортирования породы бульдозером (45–50 м) аналогично заполняется верхний подуступ, после чего пути перемещаются в новое положение.
Бульдозерный способ отвалообразования отличается простотой, дешевизной и высокой производительностью.
Применение отвального оборудования непрерывного действия
При транспортировании вскрыши ленточными конвейерами отвало-образование, как правило, осуществляется консольными ленточными отвалообразователями и транспортно-отвальными мостами.
Консольный отвалообразователь (рис. 7) представляет собой одноопорную металлическую ферму, смонтированную на поворотной платформе, имеющей самостоятельный ход.
На отечественных карьерах наибольшее применение получили отвалообразователи на шагающем и шагающерельсовом ходу.
Применяются также отвалообразователи на гусеничном ходу немецкого производства.
Параметры отвалообразователя определяют высоту отвала и длину фронта отвальных работ.
Процесс отвалообразования с использованием консольных ленточных отвалообразователей включает следующие основные операции: прием, транспортирование и укладку породы в отвал, планировку поверхности отвала, передвижку ленточных конвейеров.
Рис. 7. Схема отсыпки отвала консольным отвалообразователем
Технологическое отвальное оборудование включает отвальный ленточный конвейер и консольный ленточный отвалообразователь, который принимает породу с отвального конвейера и укладывает (отсыпает) ее в отвал. С целью увеличения приемной способности отвала (без передвижки отвального конвейера) между отвалообразователем и отвальным конвейером устанавливается ленточный перегружатель.
Породу в отвал можно отсыпать в один и два яруса. В случае двухъярусного отвала вначале отсыпается нижний ярус, а при обратном ходе (без передвижки конвейеров) — верхний.
Отвальная заходка отсыпается путем поворота отвальной консоли в горизонтальной плоскости.
При использовании консольных ленточных отвалообразователей фронт работ может развиваться как по веерной, так и по параллельной схемам. Поверхность отвалов планируется бульдозерами, а отвальные ленточные конвейеры передвигаются турнодозерами.
Высота отвала, образуемого консольным ленточным отвалообразователем, зависит от физико-технических характеристик пород и линейных параметров отвалообразователя.
При двухъярусной отсыпке она составляет 50–70 и 35–40 м соответственно для сухих и влажных рыхлых пород.
Ширина (м) отвальной заходки зависит от линейных параметров отвалообразователя, устойчивости пород и определяется по формуле
где L ст — вылет стрелы отвалообразователя, м;
b б — безопасное расстояние от оси отвалообразователя до верхней
бровки отвального уступа, м.
Использование консольных отвалообразователей в комплексе с ленточными конвейерами и многоковшовыми экскаваторами позволяет осуществить автоматизацию процессов перемещения и отвалообразования вскрышных работ.
Транспортно-отвальные мосты применяют при внутреннем отвалообразовании в сочетании с роторными и многочерпаковыми цепными экскаваторами при разработке горизонтальных, пластообразных месторождений с мягкими покрывающими породами.
Транспортно-отвальный мост — подвижная металлическая конструкция, установленная поперек карьерного поля и соединяющая вскрышные забои с внутренними отвалами.
Мост состоит из забойной и отвальной ферм.
На металлической конструкции моста расположены ленточные конвейеры для транспортирования породы от экскаваторов в отвал.
Транспортно-отвальный мост принимает от соединенного с ним многоковшового или роторного экскаватора горную породу и перемещает ее в отвал.
Мосты проектируют и изготовляют практически индивидуально для каждого месторождения с учетом его горно-геологических условий.
Одна из опор моста располагается на породном подступе или кровле пласта, другая — на кровле пласта или отвальном полуступе.
Длина моста достигает 500 м, скорость движения ленты — до 10 м/с.
Технология отвалообразования заключается в отсыпке в выработанное пространство пустых пород при перемещении моста вдоль фронта работ.
Во время движения транспортно-отвального моста железнодорожные пути, на которые опираются опоры моста, передвигаются встроенными путепередвигателями.
При движении моста в обратном направлении производится отсыпка следующей заходки отвала.
Транспортно-отвальные мосты обеспечивают высокую производительность вскрышных и отвальных участков на рудных карьерах и низкую себестоимость вскрыши.
Общим недостатком отвального оборудования непрерывного действия является ограниченная область их использования.
Оборудование применяют при разработке пологих залежей.
Отвалообразование горных пород средствами гидромеханизации.
Отвалообразование средствами гидромеханизации производится при доставках горных пород трубопроводным или колесным транспортом.
Гидроотвалы располагаются за контуром карьера в пониженных местах или оврагах.
Гидроотвал представляет собой пространство, ограниченное дамбой на равнинной местности со всех сторон, в оврагах—со стороны пониженной части (рис. 63).
Параметры дамбы определяются природными условиями и способами ее формирования.
При гидротранспорте пульпа по трубопроводу, расположенному на эстакаде или непосредственно на дамбе, подается на отвал и сбрасывается в него непосредственно из торца трубы или рассредоточение.
В отвале горная порода оседает на дно, а вода через установленные у дамбы водосбросные колодцы и коллектор попадает в водоотводный канал за пределами гидроотвала и повторно используется в технологическом процессе.
Рис. 8. Схема расположения гидроотвалов :
б — на равнинной местности;
По мере наполнения породы в отвале дамбу наращивают с помощью экскаваторов или средств гидромеханизации путем отвода и намыва части пульпы из потока.
Он равен 5–6-дневному расходу пульпы, подаваемой в отвал.
где =0,5–1 — коэффициент заполнения емкости отвала.