Основные технологические процессы на разрезе "Томусинский"

Кафедраоткрытых горных работ
 
Курсоваяработа
 
подисциплине основы горного дела
Специальность:130403 Открытые горные работы
Основныетехнологические процессы
На разрезе«Томусинский»

Содержание
 
Введение
Глава 1 ГОРНОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
1.1 Геологическое строение и горно-геологическаяхарактеристика месторождения
1.2 Геологическая характеристика месторождения
1.2.1 Стратиграфия и литология
1.2.2 Тектоника карьерного поля
1.2.3 Характеристика угольных пластов
1.2.4 Характеристика качества углей
1.2.5 Гидрогеологические условия
1.2.6 Разведанность, подготовленность поля к эксплуатации изапасы угля
1.2.7 Физико-механические свойства горных пород
1.2.8 Горнотехнические условия
Глава 2 ВСКРЫТИЕ КАРЬЕРНОГО ПОЛЯ
2.1 Общие сведения о вскрыши
2.2 Открытые горные выработки и их назначение.
2.3 Классификацияспособов вскрытия.
2.3.1 Трасса капитальныхтраншей
2.4. Фактора влияния наспособ вскрытия.
Глава 3 СИСТЕМЫ ОТКРЫТОЙРАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И СТРУКТУРЫ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ.
3.1 Общие сведения.
3.2 Элементы системыразработки и их параметры.
3.3 Классификация системразработки.
3.4 Факторы влияющие навыбор системы разработки
Глава 4 ПОДГОТОВКА ГОРНЫХРАБОТ К ВЫЕМКЕ
4.1 Общие сведения
4.2 Способы подготовкигорных пород к выемке
Глава 5 ВЫЕОЧНО-ПОГРУЗОЧНЫЕРАБОТЫ
5.1 Общие сведения
5.2 Выемка погрузкаэкскаватором
5.2.1Технологические параметрымехлопат и драглайнов
/>5.2.2 Технология выемки горной массы ипараметры забоев мехлопат и драглайнов
5.2.3 Технологические параметры гидравлических экскаваторов
5.2.4Технологические параметры многоковшовых экскаваторов
5.2.5 Применение бульдозеров, скреперов и одноковшовыхпогрузчиков
Глава 6 Транспортировка горной массы
6.1 Общие сведения
6.2 Железнодорожный транспорт
6.3 Автомобильный транспорт
6.4 Конвейерный транспорт
6.5 Комбинированный карьерный транспорт
Глава 7 ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕ
7.1 Общие сведения
7.2 Железнодорожное отвалообразование
7.3 Отвалообразование при автотранспорте
7.4 Конвейерное отвалообразование
Глава 8 РЕКУЛЬТИВАЦИЯ
8.1 Общие сведения
8.2 Рекультивация на Томусинском разрезе
Заключение

Введение
Целью изучения дисциплины«Основы горного дела» является ознакомление обучающихся с азами горной науки,изучение основных процессов, которые выполняются при открытом способеразработки месторождения. Именно эти цели должны были быть достигнуты привыполнении данного курсового проекта.
На примере «Томусинскогоразреза» были рассмотрены главные производственные процессы: вскрытиеместорождения, подготовка горных пород к выемке, выемка и погрузка породы,транспортирование горной массы, а также отвалообразование. Очевидно, цельюэтого курсового проекта являлось наиболее полное описание и рассмотрение этихпроцессов.
При работе над проектомбыла использована разнообразная горно-технологическая литература, научныестатьи, опубликованные в специфических изданиях, информация, взятая с Интернетсайтов по горному делу, а также документация, полученная с разреза«Томусинский».
Началом проекта послужилагорно-геологическая характеристика рассматриваемого разреза. В ней былирассмотрены вопросы, касающиеся физико-механических свойств горных пород,стратиграфии и тектонического строения местности. Можно сделать вывод, чтогеологическое строение района является важнейшей характеристикой, определяющейдальнейшую разработку месторождений.
Вскрытие месторожденияявляется первичным производственным процессом, имеющим непосредственноеотношение к горным работам. Были рассмотрены различные способы вскрытияоткрытый (траншейный), подземный, а также комбинированный. Подготовка горныхпород к выемке, будучи комплексным, составным процессом, служит для упрощениядоступа к полезному ископаемому. На рассмотренном мною разрезе находитприменение буровзрывной способ подготовки пород.
Выемка и погрузка,транспортирование и отвалообразование, в свою очередь, также принадлежат кпроизводственному циклу, являются его основной частью, поскольку за периодэксплуатации карьера именно эти процессы занимают наибольшую долю рабочеговремени. также была рассмотрена рекультивация, которая хоть и не входит всостав технологических процессов, но по своему очень важна.

Глава 1 ГОРНОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
 
1.1 Геологическое строение и горно-геологическая характеристикаместорождения
Разрез «Томусинский» сдан в эксплуатацию в декабре 1959 года с проектноймощностью 4 млн. тонн добычи в год. Первые годы эксплуатации выявили недостаточнуюразведанность геологии поля разреза и более сложные горно-геологическиеусловия, чем те, которые были учтены в проекте, В результате за период с 1959по 1969 год проектная мощность была освоена только на 55%. С учётом выявленныхфакторов в 1970 году скорректированным проектом реконструкциигорнотранспортного хозяйства разреза была установлена проектная мощностьразреза после реконструкции — 3 млн. тонн, которая была освоена в 1975 году
В 1985-1990 годах достигнутая производственная мощность держаласьна уровне 3,25-3,3 млн. тонн. За 1991-1993 годы в условиях общего спада производства,отпуска цен и инфляции, уровень добычи снизился до 2 млн. тонн в год. Общаячисленность трудящихся разреза сократилась с 1400 человек до 1200 человек, втом числе промышленно-производственного персонала — с 1207 до 1090 человек. В1997 году добыча угля составила 2130,2 тысяч тонн, при текущем коэффициентевскрыши 5,77 м3/г.
Всего за 39 лет существования разреза было добыто около 144 млн.тонн угля коксующихся и энергетических марок, за счёт прибыльности производствазатраты на строительство и реконструкцию разреза окупилось более чем в 6 раз. Разрезотрабатывает свиту трёх пологопадающих пластов: 3, 4-5 и 6 мощностьюсоответственно 9,5 м, 9,8 м, 6,5 м, со средним углом падения 8 градусов.Глубина разреза 250 м. Сырьевая база разреза представлена углями ценныхкоксующихся марок ОС и КС в объёме 33,4 млн. тонн. Поле разреза находится в северо-восточной части Томусинскогоместорожденияв Томусинском геолого-экономическом районе Кузбасса. Ближайшим населённым пунктом является город Междуреченск, находящийся на противоположном берегу реки Томь.
Основными транспортными коммуникациями района являются: железная дорога Новокузнецк — Междуреченск — Абакан и автодорога Новокузнецк — Междуреченск. Снабжение района электроэнергией осуществляется от Томусинской ГРЭС. Снабжение питьевой водой производится от городского водозабора, технической водой из артезианской скважины и отстойник карьерного водоотлива.
Вскрышные работы ведутся по комбинированной системе разработки — транспортной (автомобильной и железнодорожной) и бестранспортной, с применением одноковшовых экскаваторов с ёмкостью ковша от 5 до 15 м3. В качестве средств транспорта используются автосамосвалы БелАЗ грузоподъёмностью 40-180 тонн, локомотивы ОПЭ-1 и думпкары 2ВС-105.
Поле разреза почти вплотную примыкает к левому берегу реки Томь и имеет размеры: по простиранию — 3,5 км, по падению — 1,8 км и характеризуется сложным гористым рельефом: высотные отметки колеблются от 450 м на водоразделах до 240 м в долинах реки Томь. Климат района резко континентальный характеризуется длительной холодной зимой и коротким жарким летом. Среднемесячная максимальная температура наблюдается в июле +19,4 °С, минимальная — в январе -17,4 °С. Абсолютный максимум температуры +38 °С, абсолютный минимум -52 °С. Снежный покров достигает 1,5-2-м. Промерзание грунта 0,5 м.
 
1.2 Геологическая характеристика месторождения
 
1.2.1 Стратиграфия и литология
Поле разреза сложено отложениями Верхнебалахонской продуктивной подсерии и Кузнецкой непродуктивной свиты. Продуктивные отложения представлены осадками Усятской и Кемеровской свит. Усятская свита охватывает верхние горизонты Верхнебалахонской подсерии. Продуктивные отложения Усятской свиты покрываются безугольными отложениями Кузнецкой
свиты. Нижние горизонты свиты сходны по составу и окраске с породами верхних горизонтов продуктивных отложений, пласт угля полностью отсутствует. По мере перехода к более верхним горизонтам песчаники начинают приобретать зеленоватые табачного оттенка тона. Мощность отложений Кузнецкой свиты достигает 695-700 м, на описываемом участке мощность отложений 160-180 м.
Усятская свита
Охватывает самые верхние горизонты продуктивной Верхнебалахонской подсерии от кровли пласта 1, до кровли пласта 6.
Литологическая толща пород представлена мощными слоями крупнозернистых песчаников и содержит самые мощные и наиболее выдержанные пласты угля 3 и 4-5.
Породы глинистого состава приурочены к кровле и почве угольных пластов.
Между пластами 3 и 4-5 расположен весьма характерный горизонт гравелита. В кровле пласта 4-5 залегает маломощный слой мелкогалечного конгломерата мощностью от 1 до 6 метров. Мощность Усятской свиты 100-115 м с тремя пластами суммарной мощностью 19-21м, что определяет её высокую угленосность до 20%.
Кемеровская свита
Нижняя граница проходит по почве пласта 16-17, верхняя по кровле пласта 6. Нижние горизонты, залегающие пласты от 17 до 18, характеризуется переслаиванием грязно-серых тонколинзовидных песчаников и тёмных алевролитов.
Средняя толща свиты представлена алевролитами и мощными пачками аргиллитов. Небольшие по мощности пачки тонкозернистых песчаников имеют незначительное распространение.
Толща вмещает пласты угля 6,7,8. Верхние горизонты свиты вмещают пласты угля 6 и 7, в кровле которых залегают слои крепких светло-серых песчаников с включением редких галек изверженных пород. В целом Кемеровская свита характеризуется большим числом пластов, среди которых выделяются 4, 5, 6, 7, 8, 9 мощностью от 3 до 7 м. Мощность свиты составляет110-130 м. Суммарная мощность пластов 21-23 м, угленосность 19%.
1.2.2 Тектоника карьерного поля
Основным структурным элементом поля разреза является осложненныйдополнительной складчатостью и дизъюнктивами главный моноклинал. Этим вероятнои объясняется то, что продуктивная толща почти всей своей протяженностьюсохраняет северо-западное пологое падение под углом 6-20 градусов. Карьерное полеосложнено рядом дизъюнктивных и пликативных нарушений, а также интрузиеймагматических пород, представленной дайкой диабазов.
В настоящее время на поле карьера выделено в основном четыредизъюнктивных и пликативных нарушения, ниже приводится их описание.
Нарушение 1-1, типа несогласный надвиг, на площади карьера имеет,наибольшее распространение, пересекая его с юга на северо-восток. Оно имеетвертикальную амплитуду смещения от 8 до 30 метров. Амплитуда смещения волнистая с общим падением на северо-восток под азимутом 30-60° и угломпадения 10-15 градусов (на отдельных перегибах 50°).
Необходимо отметить, что висячее и лежачее крыло нарушения осложненорядом апофизных разрывов того же типа, что и основное нарушение. Так приведении горных работ на горизонте +375 был выявлен надвиг в лежачем крылеосновного нарушения, амплитуда которого 4 м. На горизонте +405 м подобная апофиза встречена в висячем крыле основного нарушения с амплитудой 4 м. Разведочной скважиной №2924 пласт 3 подсечён дважды, при котором мощность второго подсечениясоставила 16 м, что также указывает на наличие апофизы в лежачем крылеосновного нарушения с амплитудой порядка 7-8 м.
Вместо «кругового» нарушения 2-2, которое по материалам УсинскойГРЭ прослеживалось только по профилю «Б», выявлено нарушение типа «несогласныйнадвиг» с амплитудой от 8 до 30 метров.
В юго-западной части карьерного поля горными и геологоразведочнымиработами выявлено нарушение типа «несогласный надвиг» пласта 6, хорошоувязывающегося с выше указанными нарушениями пласта 4-5. В этом нарушенииобнаружено минимум две тектонические трещины. Основная трещина амплитудыcмeщeния, по которой достигает 3-5 м, а в висячем крыле имеется ещё однатрещина, амплитуда смещения по которой достигает 1-2 м. Распространяется нарушение на северо-восток. Параллельно нарушению в висячем крыле пластаобнаружена антиклинальная cкладкa, направление оси складки на северо-восток.Юго-восточное крыло её падает несколько круче, чем северо-западное.Максимальный угол падения достигает 10-12 градусов.
Нарушение горстового типа, выполненное согласным и несогласнымсбросами было встречено горными работами по пласту 3 гор. +405 м, и вскрышным уступом гор. +420 м амплитудой смещения от 4 до 10-12 м. Впервые это нарушение было зафиксированного по угольному забою в почве пласта 3 гор. +405 м в форме несогласного сброса с амплитудой 4 м, и углом падения 60-65 градусов на юго-запад. Придальнейшей отработке по падению пласта, нарушение было встречено в формесогласного сброса с амплитудой 4-8 м, падение плоскости смесителя на СВ подуглом 80 градусов. Оба сместителя простираются почти пapaллeльнo, в 8-10 м друг от дpyгa, с некоторым сближением на СЗ под острым углом к простиранию дайки.
Амплитуда нарушения резко увеличивается с ЮВ на СЗ и при подходе кдайке достигает 10 м. При ведении горных работ по пласту 6 встречено тектоническоенарушение типа согласный сброс на расстоянии 20-50 м от дайки диабазов. Амплитуда этого нарушения 3-5 м, падение плоскости сместителя под углом 76-82градусов.
Нарушение типа 5-5 несогласный надвиг встречено на юго-востоке междуразведочными линиями 7-7 и 1-1. Амплитуда смещения 8-15 м, угол падения сместителя 9-20 градусов.
Пликативные нарушения по полю карьера выражены рядом синклинальныхскладок
с почти параллельными и одинаково направленными осями. Какправило, складки расположены между надвиговыми нарушениями, что указывает наодновременное их образование. Дайка диабазов пересекает продуктивную толщудиагональю с ЮВ на СЗ. Мощность её по горным работам 18-35 м, падение часто меняется от 90 до 80 градусов в обе стороны. При внедрении дайка не толькоразорвёт угольные пласты, но и поднимет их своим контактом на 10-20 м от нормального их залегания. Кроме того, угольные пласты на контакте с дайкой в пласте шириной15-20 м почти сплошь пронизаны диабазом, местами полностью заменившим угольныйпласт.
1.2.3 Характеристика угольных пластов
В настоящее время карьером отрабатывается три пласта угля:3,4-5,6.
Пласт 3 является одним из мощных пластов разреза, залегает нижепласта 1 в 38-40 м. Пласт устойчивый, мощность его изменяется в пределах от 8,2и до 11,5 м, но наиболее часто встречается 9,5 м. Строение пласта в основном выдержанное.
Пласт содержит в себе от 1 до 3 породных прослоек, представленныхуглистым аргиллитом и алевролитом. Прослойки приурочены к кровле и почве, мощностьих колеблется от 0,02 м до 0,3 м, слабые, разбиты трещинами. Суммарная мощностьпрослойков от 0,35 м до 0,45 м. Уголь пласта 3 относится ко второму классукрепости. По крепости пласт 3 можно разделить на две почти равные пачки:верхнюю более крепкую и нижнюю с несколько ослабленной механической крепостью.
По горным работам уголь пласта 3 имеет ясно выраженные трещиныкливажа эндогенного и экзогенного происхождения. Экзогенные трещиныпредставлены двумя системами трещин, почти перпендикулярными друг к другу и кнапластованию. Основные плоскости отдельностей, почти совпадающие спростиранием пласта, выделяются отчётливо, уголь по ним легко разбирается. Углыпадения основных плоскостей колеблются в пределах 85-87 градусов, азимутпадения 0-10 градусов. Расстояние между трещинами первой системы колеблется от4-5 см до 20-30 см.
Торцевые плоскости, ориентированные по падению, развиты гораздослабее основных. Углы падения плоскостей колеблются от 80 до 85 градусов,азимут 270-265 градусов. Расстояние между трещинами второй системы 1-10 см. Экзокливаж представлен диагонально-секущими пласт трещинами первого и второго порядка. Втрещинах первого порядка чётко заметны перетёртые землистого цвета порошкиугля, что свидетельствует о происходивших подвижках по этим трещинам.Расстояние между трещинами первого порядка от 20-30 см до 50 см, второго порядка 10-15 см. Породы кровли и почвы пласта разбиты теми же трещинами, что и уголь, однако торцевые плоскости выражены гораздо четче и расстояние между ними значительно меньше. Породы кровли пласта представлены мощным слоем, до 7-9 м, грубых алевролитов. Непосредственной почвой пласта является сильно трещиноватый аргиллит, мощностью 2-2,5 м, переходящий в алевролит, мощность которого достигает 10 м. На выходах под наносы по пласту 3 оконтурено 4 отдельных выгорания пласта.
Пласт 4-5 самый мощный на поле карьера, залегает ниже пласта 3 на 24-26'м. Мощность его колеблется от 8,6 до 11,0 м. Строение пласта сравнительно простое. Пласт содержит в себе 1-3 породных прослойки, представленных в основном углистым аргиллитом. Большинство породных прослойков приурочено к верхней пачке пласта. Мощность породных прослойков колеблется в пределах от 10 до 30 см. Эти породные прослойки слабые, разбиты теми же трещинами кливажа, что и уголь пласта.
Уголь пласта 4-5 относится ко второму классу крепости. По пласту 4-5 легко прослеживается эндокливаж. Особенно чётко выражена основная плоскость, ориентированная по простиранию пласта. Поверхность плоскости покрыта налётом гидроокислов железа. Торцевая плоскость прослеживается очень чётко и имеет весьма ограниченное распространение. Расстояние между эндогенными трещинами колеблется от 0,1 до 0,8 см.
Впласте наблюдаются диагонально секущие тектонические трещины, параллельные и одинаково ориентированы. Расстояние между трещинами колеблется от 3 до 7 м. Породы кровли разбиты трещинами той же ориентации, что и уголь, однако расстояние 1 между трещинами увеличивается. Многие трещины эндокливажа в породах кровли имеют толщину до 1-5 см и заполнены коллоидной глиной. Непосредственная кровля пласта представлена конгломератами и песчаниками. Основная кровля «снизу вверх»1 сложена конгломератами средне- и мелкогалечного состава от 1-1,5 м до 3-4 м, переходящими в слой гравелита, мощностью 1-1,5 м. Затем следует песчаник с прослойками конгломерата, общей мощностью 0,2-0,7 м. Конгломераты и песчаники кровли пласта имеют высокую крепость (коэффициент крепости по шкале профессора Протодьяконова равен 8-10). Почвой пласта служит грубый алевролит, переходящий в мелкозернистый песчаник. На выходах пласта под наносы выделено 3 отдельных выгорания пласта. Пласт 6 залегает нижепласта 4-5 в 28-34 метрах. Устойчивый, мощность его колеблется от 4,8 до 6,6 м. Строение пласта сложное. Пласт состоит из двух основных угольных пачек, разделённых породнымипрослойками, представленными тёмно-серым алевролитом с характерными точечнымивкраплениями каолинита, мощность прослоя часто меняется как по падению, так ипо простиранию и колеблется от 0,3 до 1,1 м.

Таблица 1.1 — Характеристика угольных пластовНаименование пласта
Мощность,
м
Вмещающие
породы Степень выдержанности пласта
Строение
пласта
Расстояние
между
пластами,
м
Угол падения пласта,
град кровля почва 1 2 3 4 5 6 7 8 III
/> алевролит
аргиллит,
алевролит Выдержан.
Простое и сложное (из 2-3
пачек угля) 38-40 8 IV-V
/> средне и мелко галечный конгломерат, песчаник алевролит
Относит.
выдержан.
Сложное (из 2-7
пачек угля) 24-26 8 VI
/> песчаник алевролит
Относит.
выдержан.
Сложное
(2 пачки,
4-7прослоями породы) 24-44 8
Нижняя пачка пласта гораздо выдержанней, мощность её 2,7-3,5 м. Однако число породных прослойков увеличивается вдвое, суммарная мощность их не велика — до 0,3 м. Прослойки представлены алевролитом и аргиллитом. Все породные прослойки не устойчивы помощности, часто выклиниваются как по падению, так и по простиранию пласта.
Пласт 6 имеет среднюю крепость. Верхняя пачка пласта содержит всебе 2-3 тонких (суммарной мощностью 0,1-0,2 м) прослойки аргиллита, мощность её меняется от 1,8 до 3 метров, за счёт изменений мощности прослойка. В горныхвыработках по пласту 6 прослеживаются трещины кливажа. Трещины развиты в двухвзаимно перпендикулярных плоскостях, плотно притёртые имеют несколько ограниченноераспространение. Расстояние между трещинами колеблется от 0,1 м до 0,5 м. Кровля пласта сложена среднезернистыми песчаниками. Породы кровли сильнотрещиноватые. В породах кровли пласта трещины развиты, в основном, по трёмплоскостям, однако на 6,8 м выше пласта наблюдаются сложные трещины с шаровойотдельностью. Песчаники кровли пласта крепкие, с коэффициентом до 8. Почвапласта сложена алевролитом средней крепости, трещеноватость та же, что и упласта. Таблица 2.2.1
1.2.4 Характеристика качества углей
В настоящее время производится добыча окисленных, тощих и коксовыхуглей. Все угли отгружаются на энергетические цели марки СС. Пласт 3 по петрографическомусоставу разделяется на 4 основные пачки. Верхняя пачка мощностью 0,3-0,5 м, представлена, матовым углём. Следующая пачка мощностью 3 -3,7 м, состоит из однородного полуматового угля. Третья пачка мощностью 1-1,2 м, представлена полублестящим углём. Самая нижняя пачка сложена часто чередующимися слоямиполуматового и полублестящего угля с редкими тонкими прослойками блестящегоугля. По пласту из горных выработок отобрано 65 пластово-промышленных ипластово-дифференциальных проб. Зольность пласта по этим пробам колеблется от8,1 до 21,8%, средняя зольность 17,5%. Зольность чистых угольных пачек колеблетсяв пределах 6,2-10,4%. Зольность отгружаемого угля пласта 3 -16,6%. Содержаниевлаги — 8,7%. Выход летучих — 24,5%. Калорийность отгружаемого угля Qб= 35,868 МДж/кг. При приближении к дайке горными работами по пласту 3 быливстречены многочисленные внедрения диабаза в уголь пласта, что отрицательноповлияло на его зольность.
Пласт 4-5. Петрографический состав угля данного пласта отличаетсянаиболее частой разновидностью. Зольность угля по пластовым пробам колеблется впределах от 15,5 до 22,4%. Средняя зольность 17,5%. Уголь пласта, отгруженныйпотребителям, характеризуется следующими данными А-16,3%, W = 10,0%, V =19,2%,Qб = 35,935 МДж/кг.
Пласт 6 по петрографическому составу, в основном, однородный.Представлен полосчатыми углями и только в верхней пачке пласта прослеживаетсядве пачки матового угля мощностью 0,3 и 0,18 метров. Пласт характеризуется повышенной зольностью из-за большого наличия породных прослойков,которая колеблется от 21,4 до 28,1%, при средней зольности 22,1%. Зольностьотгружаемого угля данного пласта 22,8%, W = 9,9%, V = 24,8%, Qб=35,839 МДж/кг.
1.2.5 Гидрогеологические условия
На поле разреза выделяется два горизонта грунтовых вод. Первыйгоризонт верховодка, выражен слабо, приурочен к лёгким суглинкам. Второйводоносный горизонт характеризуется более постоянным режимом и приурочен кслоям, перекрывающим основные породы. Притоки грунтовых вод в горные выработкине превышают 30 м3/ч.
Коренные породы обводнены повсеместно. Наибольшую обводнённостьимеют конгломераты и песчаники, а также зоны тектонических нарушений. Всепрочие менее выражены, а слой аргиллитов водоупорны. Водоносные горизонтыподтапливаются за счёт атмосферных осадков. Массив коренных пород значительнонарушен горными выработками шахты «Томская», вследствие этого значительнаячасть грунтовых вод дренирует в шахту. Приток воды в разрез сейчас не превышаетпри полном развитии разреза 400 м3/ч. Коэффициент фильтрацииколеблется от 0,000125 до 3,264 м/сут. (при среднем значении 0,07-0,18 м/сут.).Санитарно-бактериальные свойства вод первого горизонта удовлетворительны. Похимическому составу и санитарным свойствам вода вполне пригодна для питьевыхцелей и отвечает всем требованиям ГОСТов. Подземные воды являютсягидрокарбонатнокальциево-магниевыми, минеральный осадок колеблется от 300 до880 мг/л, агрессивной углекислоты в этих водах не отмечено. Вода имеетслабощелочную реакцию, содержание фенолов до 0,001 мг/л.

1.2.6 Разведанность, подготовленность поля к эксплуатации и запасыугля
Геологическая работа в пределах поля разреза «Томусинский» проводиласьв течение 20 лет, начиная с 1948 года. Основным видом геологической разведкивыработок являлись на всех стадиях и периодах разведки скважины механическогоколонкового бурения, расположенных по разведочным линиям в крест простиранияугольных отложений. Каждая скважина на разведочной линии пробурена с цельюполучения максимальных геологических данных, чтобы в комплексной интерпретациис данными других скважин можно было ясно представить тектоническое строениеучастка и поведения каждого угольного пласта. Совместно с этим и с учётомповерхности участка (выемок, уступов, отвалов, карьеров) определённо расстояниемежду разведочными линиями и скважинами в линиях.
Кроме того, густота разведочной сети определялась еще и условныминазначениями скважин при различных стадиях разведки. Всего пробурено 21разведочная линия. В период до разведки поля разреза «Томусинский» проводимыхво время эксплуатации в 1996г, было выявлено много тектонических нарушений.Запасы основного поля разреза «Томусинский» определены в пределах 120 млн.тонн. Срок службы разреза составляет 60 лет. Промышленные запасы угля с учётомэксплуатационных потерь и загорания прослойками породы составляет на 01.01.00 — 37 млн. тонн угля. По рабочим пластам оставшиеся промышленные запасы следующие:пласт 3-10 млн. тонн, пласт 4-5 — 15млн. тонн, пласт 6 -12 млн. тонн угля.
1.2.7 Физико-механические свойства горных пород
Физико-механические свойства пород представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2- физико-механические свойства горных породНаименование породы Временное сопротивление сжатию, МПа Временное сопротивление растяжению, МПа Коэф-т крепости по шкале Про-тодьяконова Сцепление МПа Контактная прочность, МПа
Абразив- ность,
м Алевролит 31,1-50,3 3-5,03 43,5-72,5 26,8-68, 8-5,25 Песчаник 68,6-83,6 6,38-6,93 6,36-8,36 113,5-165 58,5-77,5 36,7-24,3 Конгломерат 106,4 8,04-19,3 10,64 – 157 22,1 Диабаз 175 19,8 17,5 – 129 44,8
1.2.8 Горнотехнические условия
Угли оцениваемых пластов и вмещающих их пород в выветренномсостоянии довольно крепкие, плотные и при открытой разработке требуютпредварительного рыхления с помощью Б.В.Р. Развитие оползней при введениигорных работ не отмечается. В пониженных слоях разреза, где обводненностьгорных пород в приповерхностной части очень высока, возможны оползни наносов икоренных пород в зоне интенсивного выветривания.
Выгорание пластов на западном и восточном водоразделах на значительнуюглубину ограничивает развитие добычного фронта. Ведение горных работвзрывоопасно по угольной пыли и силикозоопасно по содержанию свободной двуокисикремния во вмещающих породах. Угли рабочих пластов склонны к самовозгоранию. Наполе разреза выделяют два горизонта грунтовых вод. Породы, вмещающие угольныепласты, представлены чередующимися слоями песчаников и алевролитов спрослойками аргиллитов и конгломератов.

Глава 2 ВСКРЫТИЕ КАРЬЕРНОГО ПОЛЯ
 
2.1. Общие сведения о вскрыши
При разработке месторождений полезных ископаемых открытым способомгорная масса перемещается (транспортируется) от забоев, расположенных нарабочих горизонтах карьера, до пунктов ее приема на поверхности или в карьере.
Пунктами приема являются внутренние или внешние отвалы длявскрышных пород и склады, и обогатительные фабрики для полезного ископаемого.Рабочие горизонты в карьере пункты приема горной массы на поверхности вбольшинстве случаев имеют различные высотные отметки. Таким образом, припроектировании транспортных коммуникаций в карьере, обеспечивающих надежную иэкономичную работу карьерного транспорта, возникает задача оптимального ихразмещения не только в плане, но и в профиле. Эта задача решается припроектировании вскрытия карьерного поля. Вскрытие карьерного поляосуществляется горными выработками, обеспечивающими транспортный доступ сземной поверхности к рабочим горизонтам карьера с целью доставки вскрышныхпород на отвалы, а полезного ископаемого к пунктам их приема на поверхности.Вскрывающие горные выработки начинаются с поверхности или уже с вскрытогопромежуточного рабочего горизонта и заканчиваются на отметке рабочей площадкивскрываемого горизонта.
Различают способ, схему и систему вскрытия.
Способ вскрытия характеризуется типом вскрывающих выработок. Вбольшинстве случаев для вскрытия рабочих горизонтов карьера применяют открытыегорные выработки. Реже вскрытие осуществляется подземными горными выработками,а также сочетанием открытых и подземных горных выработок. В некоторых случаяхвскрытие отдельных горизонтов карьера может осуществляться и без проведения горныхвыработок.
Схема вскрытия — это совокупность всех вскрывающих горных выработок,обеспечивающих в данный период грузотранспортную связь рабочих горизонтовкарьера с горизонтами доставки горной массы. Схема вскрытия характеризуетсятипом, числом и пространственным положением вскрывающих выработок прифактическом положении горных работ.
Система вскрытия — это последовательность изменения схем вскрытияза период существования карьера.
Система вскрытия характеризует совокупность применяемых способов исхем вскрытия рабочих горизонтов карьерного поля за период разработки месторожденияв целом.
Вскрытие рабочих горизонтов с использованием основных видовкарьерного транспорта (железнодорожного, автомобильного и конвейерного) требуетпроведения специальных наклонных вскрывающих горных выработок. Параметры этихвыработок должны соответствовать техническим возможностям карьерноготранспорта, учитывать интенсивность его движения и физико-техническиехарактеристики вмещающих пород.
По отношению к фронту работ уступов вскрывающие выработки могутиметь фланговое или центральное заложение (рис. 2.1).
При колесном карьерном транспорте и наличии одной вскрываю щейвыработки, обслуживающей данный горизонт, в пределах фронта работ уступа имеетместо возвратное (прямое и обратное) движение транспорта. Вскрывающая выработкав этом случае обеспечивает подачу на рабочий горизонт порожних транспортныхсредств и выдачу груза. Такой фронт работ на уступе называется тупиковым. Оннашел наибольшее применение при железнодорожном транспорте.
В случае обслуживания рабочего горизонта двумя и болеевскрывающими выработками имеется возможность организации как возвратного, так ипоточного движения транспорта в пределах фронта работ уступа. В этом случаеодна вскрывающая выработка служит для подачи порожних транспортных средств, авторая — для выдачи груза. Такой фронт работ на уступе называется сквозным.Сквозной фронт работ с поточным движением транспорта обеспечивает болееинтенсивное использование оборудования, но требует дополнительных средств длястроительства и эксплуатации второй вскрывающей выработки.
а-
/>
Рисунок 2.1 — Типы фронта горных работ уступов:
а, в — тупиковый с возвратным движением транспорта и фланговымзаложением вскрывающих выработок; б — тупиковый с возвратным движениемтранспорта и центральным заложением вскрывающих выработок; г — сквозной споточным движением транспорта и фланговым заложением вскрышных выработок
В зависимости от угла падения залежи вскрытие рабочих горизонтовможет быть различным. Так при разработке горизонтального месторождения числорабочих горизонтов за период существования карьера не меняется и работы по проведениювскрывающих выработок заканчиваются в период строительства карьера.
Для наклонных и крутых месторождений при сдаче карьера вэксплуатацию вскрывают несколько верхних горизонтов.
В дальнейшем с вовлечением в разработку более глубоких горизонтовосуществляется и их вскрытие.
Таким образом, вскрытие рабочих горизонтов в этом случаепроизводится в течение всего периода эксплуатации месторождения.
2.2 Открытые горные выработки и их назначение
При производстве открытых горных работ используются два типагорных выработок — капитальные и разрезные траншеи.
Капитальные траншеи — открытые наклонные горные выработки,предназначенные для вскрытия рабочих горизонтов. В зависимости от рельефаповерхности капитальная траншея может иметь поперечное сечение в виде трапецииили неправильного четырехугольника (треугольника). Капитальные траншеи служатдлительный срок и используются для расположения в них транспортных коммуникаций.
Основными элементами капитальной траншеи являются ширина Вкт ее основания, глубина Нк.т, продольный уклонiк.т., угол откоса бортовαк.т., длина 1к.т. в плане и строительный объем VKт (рис.2.2).
/>/> />


А-А
Рисунок 2.2 — Общий вид (а) и план (б) капитальной траншеи.
Ширина основания капитальной траншеи определяется либо видомкарьерного транспорта, либо способом ее проведения. Минимальная ширина основаниякапитальной траншеи должна быть не менее суммы поперечного размера транспортныхсредств, безопасных зазоров между ними, поперечного размера площадок, кюветов идругих элементов транспортных коммуникаций. Она должна обеспечивать возможностьпроведения траншеи при принятой технологической схеме и используемомоборудовании (см. раздел 6.8). Глубина капитальной траншеи равна разностиотметок устья капитальной траншеи (начало траншеи на поверхности) ивскрываемого рабочего горизонта. При вскрытии одного уступа глубина капитальнойтраншеи равна высоте вскрываемого уступа. Продольный уклон капитальной траншеиустанавливается в зависимости от вида карьерного транспорта. В зависимости отпродольного уклона капитальные траншеи делятся на наклонные и крутые (табл.2.1).
Таблица 2.1 – зависимость уклона капитальной траншеи Траншеи Транспорт
Продольный уклон капитальной траншеи, °/00 при подъеме при спуске  Наклонные Железнодорожный с электрической тягой То же, с моторными вагонами 25-40 40-60 25-60 80-120 Крутые Автомобильный Подъем с тягачами Конвейерный Клетевой Скиповой 60-100 120-250 250-330 250-500 500-1000 80-120
Угол откоса бортов капитальной траншеи устанавливается взависимости от срока ее службы, физико-технических свойств пород, степени ихобводненности. Он должен обеспечить устойчивое положение ее бортов. Придлительном сроке службы капитальной траншеи, проводимой в рыхлых и полускальныхпородах, угол откоса ее бортов должен быть не больше угла естественного откосапород. В скальных породах его значение принимается в пределах 50—60°. Длина (м)капитальной траншеи является производным параметром ее глубины и продольного уклона,т.е.
Lк.т.=1000Hк.т./iк.т.

Строительный объем капитальных траншей достигает сотен тысячкубометров. От объема траншеи зависят механизация, технология и срок ее проведения.В зависимости от места заложения капитальной траншеи относительно конечногоконтура карьера различают капитальные траншеи внешнего заложения и капитальныетраншеи внутреннего заложения (рис. 2.3). Траншеи внешнего заложениярасполагаются за конечными контурами карьера. Траншеи внутреннего заложениярасполагаются в контурах карьера. Капитальная траншея внутреннего заложениярасполагается на рабочем или нерабочем борту карьера. С началом разносавскрытого ею горизонта ее поперечное сечение приобретает нессиметричную форму.При расположении траншеи внутреннего заложения на рабочем борту карьера онасистематически перемещается вместе с бортом и называется скользящим съездом. Разрезныетраншеи — горизонтальные открытые горные выработки (редко с продольным уклоном5-10 °/00 для стока воды с горизонта к водосборнику),предназначенные для подготовки вскрытых горизонтов к разработке, т.е. длясоздания фронта работ на уступах. Разработка уступа начинается с разноса одногоили обоих бортов разрезной траншеи. Поэтому разрезная траншея — это временнаягорная выработка, которая существует только до начала отработки уступа.
/>
Рисунок 2.3 — Схемы капитальных траншей:
а — отдельная капитальная траншея внешнего заложения; б — капитальная траншея внутреннего заложения до проведения разрезной траншеиуступа; в — то же, после проведения разрезной траншеи; 1 — капитальная траншея;2 — разрезная траншея; 3 — конечный контур карьера

Разрезная траншея является продолжением капитальной траншеи,вскрывающей данный рабочий горизонт, и проводится внутри контуров карьера (рис.2.4). При разработке крутых залежей разрезные траншеи проводятся обычно внаправлении, параллельном простиранию залежи. Глубина и длина разрезнойтраншеи, как правило, соответствуют высоте и длине подготавливаемого к разработкеуступа. Ширина основания разрезной траншеи определяется из условия нормальногорасположения горного и транспортного оборудования при выемке первой заходкипосле проведения траншеи. Угол откоса ее бортов принимается равным углу откосарабочих уступов в соответствии с физико-техническими характеристиками пород. Еслиодин из бортов разрезной траншеи является частью нерабочего борта карьера, тоугол откоса этого борта принимается равным углу откоса нерабочего уступа. Объем(м³) разрезной траншеи определяется по формуле:
Vр.т. =Sр.т. Lр.т., (2.1.)
где: S — площадь поперечного сечения разрезной траншеи, м2; Lр.т. — длина разрезнойтраншеи, м.
/>
Рисунок 2.4 — Общий вид (а) и план (б) капитальной и разрезнойтраншеи:
1─2- разрезная траншея;
2─3- капитальная траншея;
4 – контур карьерного поля.
При разносе одного борта разрезной траншеи (траншея располагаетсяпо контуру карьера), площадь ее поперечного сечения определяется по формуле:
Sр.т.=1/2Hр.т.(2Bр.т.+Нр.т(ctgαр.т.р.+ctgαр.т.н.)),
где: Нр.т. — глубина разрезной траншеи, м;
Вр.т. — ширина основания разрезной траншеи, м;
αр.т.р.αр.т.н – соответственноугол откоса рабочего и нерабочего ботов разрезной траншеи, градусы.
При разносе двух бортов (траншея располагается внутри контура карьера)
Sр.т. =(Вр.т. + Нр.т. ctgαр.т.р.) (2.2)
Число уступов на современных карьерах достигает 15 и более.Совокупность капитальных траншей, обеспечивающая вскрытие всех рабочихгоризонтов карьера, называется системой капитальных траншей. В зависимости отпространственного расположения капитальных траншей, входящих в систему, иналичия технологической связи между ними различают системы отдельных, общих игрупповых капитальных траншей при различном их заложении.
В случае вскрытия карьерного поля системой отдельных капитальныхтраншей каждый рабочий горизонт карьера вскрывается отдельной капитальнойтраншеей, не имеющей связей с другими капитальными траншеями системы (рис.2.5). Грузопотоки в этом случае рассредоточены.
При вскрытии карьерного поля системой общих капитальных траншейгрузопотоки сосредоточены по направлению (рис. 2.6). Характерным признакомобщности системы капитальных траншей при их внешнем заложении является общеепоперечное сечение траншей ступенчатой формы. Характерным признаком общностисистемы капитальных траншей при их внутреннем заложении является сосредоточениегрузопотоков со всех лежащих ниже горизонтов в капитальной траншее лежащеговыше горизонта.
/>
Рисунок 2.5 – Система отдельных капитальных траншей внешнего (а) ивнутреннего (б) заложения
/>
Рисунок 2.6 – система общих капитальных траншей внешнего (а) ивнутреннего (б) заложения

При вскрытии карьерного поля системой групповых капитальныхтраншей все уступы карьера разбиваются на несколько групп по качественному илидругому признаку (например, группа вскрышных уступов и группа добычныхуступов). Каждая группа уступов вскрывается своей системой общих капитальныхтраншей. Общие траншеи, вскрывающие группу уступов, между собой не связаны.Вскрытие карьерного поля системой групповых капитальных траншей объединяетпризнаки вскрытия отдельными и общими капитальными траншеями и занимает междуними промежуточное положение. В случае необходимости при любой системекапитальных траншей можно осуществить и парное вскрытие, предусматривающеесквозной фронт горных работ на уступах. В этом случае на вскрываемых горизонтаходна вскрывающая траншея служит для подачи порожних транспортных средств, а вторая-для транспортирования горной массы.
 
2.3 Классификация способов вскрытия
 
Основным способом вскрытия рабочих горизонтов карьера являетсявскрытие с применением капитальных траншей. Вскрытие с применением подземныхгорных выработок или вскрытие без применения горных выработок (бестраншейноевскрытие) в современной практике открытых горных разработок занимаетподчиненное место.
Большая роль в создании теоретических основ вскрытия карьерныхполей принадлежит профессору Московского горного института Е.Ф. Шешко. В 40-хгодах им была разработана первая научно обоснованная классификация способоввскрытия, которая в той или иной степени явилась основой для классификацийдругих авторов. В последние десятилетия значительная роль в дальнейшем развитиитеории вскрытия карьерных полей и решения практических вопросов вскрытиябольшинства современных мощных карьеров принадлежит акад. В.В. Ржевскому. Втабл. 2.2 приведена классификация способов вскрытия акад. В.В. Ржевского,построенная на основе классификации проф. Е.Ф. Шешко.
2.3.1 Трасса капитальных траншей
Трассой капитальной траншеи называется ее продольная ось,положение которой установлено в пространстве. В зависимости от положения трассыкапитальной траншеи относительно конечного контура карьера различают трассывнешние, внутренние и смешанные. В последнем случае верхние уступы карьеравскрыты траншеями внешнего заложения, а нижние – траншеями внутреннего заложения(рис. 2.7).
По сроку службы различают трассы стационарные и временные.Основными параметрами трассы являются величина ее подъема, глубина еезаложения, минимальный радиус криволинейных участков, теоретическая и действительнаядлина трассы, число и конструкция пунктов примыкания наклонных участков кгоризонтальным.
Положение трассы капитальной траншеи в пространствехарактеризуется ее продольным профилем и планом.
Продольный профиль трассы включает горизонтальные и наклонныеучастки, а также участки сопряжения между ними.
Важным элементом продольного профиля трассы является конструкцияпункта примыкания наклонных участков к рабочим горизонтам. Различие возможныхвариантов примыкания определяется условиями трогания транспортных средств приих вынужденной остановке.
В соответствие с этим различают примыкание на руководящем подъеме,смягченном подъеме, горизонтальных площадках (рис.2.8).
Таблица 2.2 – признаки и способы вскрытияПризнак способа вскрытия Способ вскрытия Открытыми выработками (траншеями) Подземными выработками Комбинация открытых подземных выработок Положение вскрывающих выработок относительно конечного контура карьера Внешними, внутренним или смешанными Внешними, внутренним или смешанными Внешними, внутренним или смешанными Стационарность выработок Стационарными, полустационарными и временными (скользящими) Стационарными Стационарными или комбинацией стационарных с полустационарными (временными) Наклон выработок Крутыми или наклонными Вертикальными, крутыми, наклонными или горизонтальными Комбинацией вертикальных, крутых, наклонных или горизонтальных Число обслуживаемых горизонтов Отдельными, групповыми или общими Отдельными, групповыми или общими Отдельными, групповыми или общими Характер движения транспортных средств на уступе (поточное или маятниковое) Одинарными или парными Одинарными или парными Одинарными или парными
/>
Рисунок 2.7 — Общий вид (а) и план (б) трассы капитальной траншеисмешанного заложения.

/>
Рисунок 2.8 — Способы примыкания капитальных траншей к рабочимгоризонтам: подъеме (1), смягченном подъеме (2), горизонтальной площадке(3).
В случае примыкания на руководящем подъеме вынужденная остановкатранспортных средств происходит непосредственно на участке с руководящемподъемом. Удельная сала сопротивления движению в момент трогания в этом случаезначительно превышает аналогичную силу при равномерном движении по руководящемуподъему. При таком продольном профиле трассы для обеспечения трогания с местапосле остановки требуется увеличение сцепного веса локомотива на 10-50%. Однаков этом случае обеспечиваются минимальная длина трассы и минимальный объемсистемы капитальных траншей.
При примыкании на смягченном подъеме в верхней части капитальнойтраншеи (при ее подходе к лежащему выше рабочему горизонту) устраиваетсяучасток определенной длины, имеющий меньший подъем, чем руководящий (смягченныйподъем iCM, составляющий 60-65 % от руководящего). Длина LCM смягченного участкатрассы составляет 200-250 м. Это обеспечивает трогание и разгонлокомотивосостава без увеличения мощности локомотива. Длина трассы в этомслучае увеличится на величину (м), определяемую по формуле:
∆Lт=nLсм(1- iсм/iр) 2.3.
где п — число смягченных участков.
Объем системы капитальных траншей в этом случае также несколькоувеличится.
Примыкание на горизонтальной площадке не вызывает увеличенияобъема капитальных траншей (по сравнению с объемом при примыкании наруководящем подъеме), но длина трассы увеличивается на величину:
∆Lр=nln2.4.
 
где Ln = 200-250 — длина участка примыкания, м.
Различают теоретическую и действительную длину трассы капитальнойтраншеи.
Теоретическая длина трассы (м) определяется по формуле
Lт.т = (HH – Hk) /tgαr = (HH – Hk) 1000/iT
гдеHH, Hk- отметки начала и концатрассы соответственно, м;
αr– угол подъема трассы,градусы;
iT– величина подъема трассы, 0/00.
Действительная длина трассы (всегда больше теоретической из-заналичия участков примыкания) определяется по формуле
LТ.Д = LТ.Тky,
где ky– коэффициент удлинения(развития) трассы.
Значения коэффициентов удлинения трассы характеризуется следующимиданными
Условия примыкания ky
На руководящем подъеме……………………………………..1-1,2
На смягченном подъеме……………………………………….1,2-1,3
На горизонтальных площадках………………………………..1,4-1,6
Трассы капитальных траншей в плане разделяются на простые и сложные(рис. 2.9.). Трасса капитальной траншеи называется простой, если она имеет однонаправление. Трасса, состоящая из нескольких участков, имеющих разноенаправление, называется сложной. В зависимости от положения этих участков вконтуре карьера и способа их соединения различают форму трассы тупиковую,петлевую, спиральную и комбинированную. Капитальные траншеи внешнего заложениявсегда имеют простую форму трассы. При вскрытии карьерного поля капитальными траншеямивнутреннего заложения форма трассы зависит от соотношения длины L6 бортакарьера, предназначенного для размещения трассы, и ее действительной длины LТ.Д. Если
LТ.Д. ≤ L6,, трасса имеет простую форму, если Lт.д. >Lб, трасса имеет сложнуюформу. К основным факторам, определяющим выбор формы трассы, относятся условиязалегания полезного ископаемого, рельеф поверхности, размеры карьерного поля вплане, вид карьерного транспорта. Тупиковая форма трассы применяется в основномпри железнодорожном транспорте, петлевая — при автотранспорте.
/>
Рисунок 2.9 — формы трасс капитальных траншей:
а — петлевая; б — тупиковая; в — спиральная; 1 — петля; 2 – тупик

2.4 Фактора влияния на способ вскрытия
Вскрытие карьерного поля является одной из наиболее сложных задачоткрытой разработки месторождений, от правильного решения которой взначительной степени зависят технико-экономические показатели работы карьера.При обосновании способа вскрытия руководствуются следующими соображениями:принятый способ должен обеспечить минимальные затраты на транспортированиевскрыши и полезного ископаемого, минимальный объем горно-капитальных работ ирациональное распределение объемов вскрышных пород за весь срок отработкикарьерного поля (максимальный объем вскрышных работ должен выполняться, как правило,в более поздние годы). При сопоставлении нескольких вариантов способов вскрытияоптимальный вариант определяется минимумом затрат на строительство карьера и наего эксплуатацию в начальный период (в первые 10-15 лет).
Применительно к способам вскрытия, приведенным в табл. 2.1, нижерассмотрены типичные условия их применения при разработке горизонтальных,пологих, наклонных и крутых месторождений.
Характерной особенностью карьеров, разрабатывающих горизонтальныеи пологие месторождения (угол падения залежи ≤10۫), является их небольшая глубина и значительные размеры в плане.Во многих случаях такие месторождения разрабатываются с перевалкой всей вскрышив выработанное пространство либо только ее части (нижние вскрышные горизонты).Вскрытие таких карьерных полей осуществляется комбинированным способом — бестраншейное вскрытие вскрышных уступов (отрабатываемых с перевалкой) ивскрытие добычных горизонтов с применением капитальных траншей (одной фланговойкапитальной траншеей, двумя фланговыми, центральной или сочетанием центральнойи фланговыми). При разработке горизонтальных месторождений с перемещениемвскрыши на внешние отвалы вскрытие карьерных полей в этом случае может осуществлятьсясистемой отдельных, общих и групповых капитальных траншей.
Вскрытие системой отдельных капитальных траншей внешнего заложения(см. рис. 2.6.) применяется при незначительной глубине карьеров (2-3 уступа) ицелесообразности рассредоточения грузопотоков. Отдельные капитальные траншеинебольшой глубины имеют незначительный объем, возможность рассредоточениягрузопотоков обеспечивает простую организацию работ и высокуюпроизводительность карьера.
Вскрытие системой общих капитальных траншей внешнего заложения(см. рис. 2.5.) применяется также при 2-3 вскрываемых уступах и отсутствиинеобходимости рассредоточения грузопотоков (величина грузооборота небольшая,грузопотоки вскрыши и полезного ископаемого на поверхности совпадают понаправлению). Основным преимуществом этого способа по сравнению с предыдущимявляется несколько меньший объем системы капитальных траншей. Этот способвскрытия применяется и при большей глубине карьеров (4-8 уступов), однако вэтом случае капитальные траншеи имеют внутреннее и смешанное заложение (верхние2-3 уступа вскрываются траншеями внешнего заложения). Вскрытие системойгрупповых капитальных траншей применяется при 4-6 уступах. Одна группа траншейобычно обслуживает вскрышные уступы, а вторая — добычные, чем создается рассредоточениевскрышного и добычного грузопотоков.
Вскрытие горизонтальных месторождений в основном осуществляетсяпри фланговом или центральном расположении капитальных траншей. Центральноерасположение капитальных траншей в сочетании с фланговым применяется прибольшой длине карьерного поля, что позволяет разделить карьер на два участка ивести работы в них независимо друг от друга.
Особенностями карьеров, разрабатывающих наклонные и крутые месторожденияглубинного типа, являются значительная конечная глубина (100-150 м и более), постепенное (по мере развития горных работ) увеличение глубины карьера и числавскрываемых уступов, непостоянство объемов грузопотоков, перемещение горноймассы за контуры карьера (вскрыша перемещается на внешние отвалы, а полезноеископаемое — на склады или на фабрики), наличие скальных и полускальных пород,обеспечивающих высокую устойчивость бортов. Такие месторождения, как правило,вскрываются системой общих или групповых капитальных траншей внутреннего или смешанногозаложения, а в отдельных случаях — подземными выработками. В зависимости отугла падения залежи трасса капитальных траншей (ее внутренняя часть) являетсястационарной или нестационарной (скользящей). При разработке наклонных залежейс углом падения, близким к значениям угла откоса нерабочего борта карьера,трасса капитальной траншеи обычно закладывается со стороны лежачего бока залежина нерабочем борту карьера в его конечном положении и является стационарной. Вслучае разработки крутых залежей (угол падения >35°) трасса капитальныхтраншей (ее внутренняя часть) является скользящей, так как она располагается наодном или двух рабочих бортах карьера. После достижения уступами своегоконечного положения участки трассы капитальной траншеи в пределах этих уступовстановятся стационарными. Использование скользящих трасс (скользящих съездов)обеспечивает минимальные объемы горнокапитальных работ, однако при этомвозникают дополнительные эксплуатационные трудности. На скользящих трассахвеличина подъема уменьшается на 35 % по сравнению с руководящим подъемом.Ширина скользящего съезда устанавливается из условия расположения на немэкскаватора, развала взорванной породы и путей.
При разработке крутых залежей обычно применяются тупиковая (прижелезнодорожном транспорте) и петлевая (при автотранспорте) формы трассы.Спиральную форму трассы целесообразно применять при разработке штокообразныхглубоких залежей с малыми размерами и округлой формой в плане. Спиральная форматрассы наиболее целесообразна при автотранспорте. Крутые капитальные траншеиприменяются при использовании в карьере конвейерного транспорта, клетевых искиповых подъемников (особенно для глубоких горизонтов). Они располагаются внаиболее устойчивых породах нерабочих бортов карьера. Форма трассы крутойкапитальной траншеи может быть простой (для скиповых подъемников и ленточныхконвейеров) и сложной (для ленточных конвейеров). Если угол откоса бортакарьера не превышает угла подъема крутой траншеи, то последняя обычнорасполагается перпендикулярно к борту карьера. В противном случае капитальнуютраншею необходимо располагать под некоторым углом к борту карьера, которыйопределяется по формуле
Iк.т.=arcsin (tgαкр.т./tgβ)
где: αкр.т. — допустимый угол подъема крутойтраншеи, градусы;
β — угол откоса борта карьера, градусы.
Крутые капитальные траншеи проводятся с поверхности до отметкипервого концентрационного горизонта (до глубины 100-150 м), оборудованного перегрузочным устройством. По мере углубления карьера крутые капитальныетраншеи удлиняются (через 45-60 м по глубине). Доставка горной массы от забоевдо перегрузочного устройства осуществляется автосамосвалами.
Способ вскрытия подземными горными выработками применяется приразработке нагорных и глубинных месторождений, когда проведение подземныхвыработок и их эксплуатация экономически выгоднее по сравнению с капитальнымитраншеями (в малоустойчивых породах при большой глубине, на высоком крутомкосогоре, при разработке нагорных месторождений). В качестве вскрывающихвыработок могут применяться вертикальные и наклонные стволы, рудоспуски,штольни, квершлаги и др. Вскрытие нагорного месторождения, имеющего небольшойугол косогора и ровную поверхность, осуществляется полутраншеями внешнегозаложения. Рабочие горизонты вскрываются, как правило, системой отдельных илигрупповых полутраншей, что позволяет иметь отдельные отвалы вскрышных пород длякаждого уступа в непосредственной близости от карьера (за границами карьерногополя). В зависимости от вида карьерного транспорта полутраншеи имеют тупиковуюили петлевую форму трассы.

ГЛАВА 3 СИСТЕМЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И СТРУКТУРЫКОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ
 
3.1 Общие сведения
 
Под системой открытой разработки месторождения понимаетсяопределенный порядок выполнения горно-подготовительных, вскрышных и добычныхработ. В условиях данного карьера принятая система разработки должнаобеспечивать безопасную, экономичную и наиболее полную выемку кондиционныхзапасов полезного ископаемого при соблюдении мер по охране окружающей среды.
При разработке горизонтальных и пологих залежейгорно-подготовителыные работы заканчиваются в период строительства карьера. Вэтом случае в процессе эксплуатации месторождения отпадает необходимостьвскрытия новых горизонтов, и система разработки характеризует порядоквыполнения вскрышных и добычных работ. В случае добычи полезных ископаемых,выходящих непосредственно на поверхность, вскрышные работы отсутствуют или неимеют существенного значения. Тогда система разработки характеризует порядоквыполнения добычных и горно-подготовительных работ по вскрытию новых горизонтов.
Для выполнения вскрышных, добычных и горно-подготовительных работв определенном объеме и порядке применяется различное горное и транспортноеоборудование. На карьерах необходимо стремиться обеспечить такую технологию,при которой все основные и вспомогательные процессы и операции полностьюмеханизированы, а применяемые машины и механизмы по своей мощности ипроизводительности взаимоувязаны и обеспечивают заданный темп горных работ, чтосоответствует принципам комплексной механизации. Комплексная механизацияоткрытых горных разработок имеет своей целью не только замену тяжелого ручноготруда механизированным, но и получение наилучших технико-экономическихпоказателей. Поэтому для выполнения основных и сопутствующих им вспомогательныхпроцессов и операций изыскиваются по возможности наилучшие технические решения,которые позволяют получить высокие экономические результаты. Комплекс горного,транспортного, дробильно-сортировочного и вспомогательного оборудования накарьере, обеспечивающий планомерную выемку горной массы в забоях и перемещениевскрыши на отвалы, а полезного ископаемого к складам и потребителям, составляетструктуру комплексной механизации карьера. Система разработки месторождения иструктура комплексной механизации данного карьера взаимосвязаны.
Параметры элементов системы разработки (высота уступов, ширинарабочих и нерабочих площадок, длина фронта работ, скорость подвигания фронта работ,размеры панелей и заходок и др.) взаимосвязаны с рабочими параметрами имощностью комплекса оборудования. Поэтому они должны рассматриваться в единствена основе единой методики расчета технологии производства вскрышных и добычныхработ и технологических характеристик комплекса оборудования. Для осуществлениятакого единства технологии и комплексной механизации открытых разработок акад.В.В. Ржевским введено понятие технологических комплексов вскрышных и добычныхработ как совокупности комплексов оборудования и технологических решений (впервую очередь по системам разработки и вскрытию, их параметрам), совместнообеспечивающих безопасное, высокопроизводительное и экономичное выполнениегорных работ в заданных объемах. Технологические комплексы горных работразличаются типами применяемых комплексов оборудования, а их варианты — моделями и параметрами горного и транспортного оборудования, а также вариантамитехнологической расстановки оборудования. При одинаковом оборудованиитехнологический комплекс может быть организован с различным взаимным положениемоборудования в плане и по высоте рабочей зоны карьера. При этом изменяютсятолько технологические параметры вскрышных и добычных работ. Такие вариантытехнологических комплексов называются схемами экскавации.
3.2 Элементы системы разработки и их параметры
 
К элементам системы разработки относятся уступы, фронт работуступа, фронт работ карьера, рабочая зона карьера, рабочие площадки,транспортные и предохранительные бермы.
Уступы. Главным параметром уступа является его высота h, которая оказываетнепосредственное влияние на производительность оборудования, качество добытогополезного ископаемого, угол откоса бортов карьера, длину фронта работ,протяженность транспортных коммуникаций, объем горно-капитальных работ и др.Высота уступа устанавливается с учетом комплексного влияния указанных вышефакторов. Основным требованием при установлении высоты уступа являетсябезопасное ведение горных работ при использовании горного оборудованияопределенного типоразмера. При разработке горизонтальных и пологихместорождений высота уступа часто предопределяется мощностью залежи ипокрывающих пород. Для наклонных и крутых месторождений высота уступаустанавливается исходя из параметров горного оборудования и требований к качествуполезного ископаемого. В случае разработки однородных вскрышных пород и мощныхзалежей простого строения высота уступа принимается максимальной исходя изпараметров горного оборудования, так как при этом уменьшаются затраты наподготовку скальных пород к выемке и на их транспортирование. При этом, всоответствии с Правилами технической эксплуатации, при разработке скальных и полускальныхпород высота уступа не должна превышать максимальную высоту черпанияэкскаватора более чем в 1,5 раза при условии, что высота развала не будетпревышать максимальную высоту черпания экскаватора при однорядном и двухрядномвзрывании. В случае многорядного взрывания высота развала может быть в 1,5 разабольше максимальной высоты черпания экскаватора, однако при экскавации пород вэтом случае необходимо принимать меры, исключающие образование и произвольноеобрушение козырьков и нависей. При верхней погрузке экскаваторами с удлиненнымрабочим оборудованием высота уступа определяется параметрами экскаваторов. Приразработке сложно-структурных залежей потери и разубоживание увеличиваются сувеличением высоты уступов. В этом случае высота уступа не должна превышатьвысоты черпания экскаватора. Иногда с целью уменьшения потерь при разработкеуступ разделяется на два подступа.
Опыт разработки месторождений простого строения показывает, чторациональная высота уступа находится в пределах 11-14 и 16-19 м соответственно для экскаваторов с ковшом вместимостью 3-5 и 8-12,5 м. В конкретных условиях высота уступа определяется с учетом пере- численных выше факторов иможет отклоняться от указанных выше значений.
Угол СС откоса уступа зависит от физико-технических свойств горныхпород, применяемого оборудования и продолжительности стояния уступов.
Рабочая площадка уступов. Минимально допустимая ширина рабочихплощадок уступов зависит в основном от размеров выемочно-погрузочных машин,вида карьерного транспорта, схемы движения транспортных средств, высотыуступов, крепости пород. Минимальная ширина Вп рабочей площадки приразработке скальных пород с использованием мехлопат и колесного транспортаскладывается из ширины х развала взорванной породы, безопасного расстояния С отнижней бровки развала до транспортной полосы, ширины Т транспортной полосы,ширины Пв площадки для вспомогательного оборудования и ширины z берм безопасности (рис.3.1). При разработке мягких пород вместо ширины развала принимается ширина Лзаходки по целику. Ширина х развала зависит от свойств пород, методов взрывания,величины и типа зарядов ВВ, расположения зарядов на уступе, высоты уступа,порядка взрывания скважин. Для ориентировочных расчетов можно приниматьследующую ширину развала: в легковзрываемых породах х = 1,2h, в средневзрываемая=2, ЗЛ, и в трудновзрываемых = 3hy. Ширина транспортной полосы зависит от типатранспортных средств и схемы их движения. Величина Пв принимаетсяравной 2,5-3,5 м. Ширина бермы безопасности определяется шириной призмывозможного обрушения.
/>
Рисунок 3.1 — Схема к определению ширины рабочей площадки уступов.
При использовании мехлопат ЭКГ-5 и ЭКГ-8 и железнодорожноготранспорта минимальная ширина рабочей площадки составляет соответственно 26-31и 29-33 м в мягких породах, 39-52 и 45-60 м в асальных. В случае использования автотранспорта ширина рабочей площадки составляет 23-30 и 37-52 м соответственно в мягких и скальных породах.
Фронт работ уступа — часть уступов по длине, подготовленная к производствугорных работ. Подготовка фронта работ уступа заключается в создании на уступерабочей площадки необходимой ширины и в подводе транспортных и энергетическихкоммуникаций для обеспечения работы горного и транспортного оборудования.Суммарная протяженность фронтов работ отдельных уступов составляет фронт работкарьера, который подразделяется на вскрышной, измеряемый длиной фронтов работвскрышных уступов, и добычный, измеряемый длиной фронтов работ добычныхуступов. Создание первоначального фронта работ уступа и его перемещение впроцессе работ не могут осуществляться произвольно. Нарезку уступов (путемпроведения разрезных траншей) и перемещение фронта работ производят такимобразом, чтобы в процессе разработки обеспечить заданное число вскрышных идобычных забоев.
Первоначальный фронт горных работ может быть расположен вдольдлинной и короткой осей карьерного поля, а также концентрически (рис. 3.2),Расположение фронта работ вдоль длинной оси карьерного поля создает благоприятныеусловия для интенсивной разработки месторождения и создания больших объемоввскрытых запасов. Однако такое расположение фронта требует выполнения большогообъема горнокапитальных работ при строительстве карьера и большой длинытранспортных коммуникаций. Его целесообразно применять при малой мощностивскрышных пород. При расположении фронта работ вдоль короткой оси объемыгорно-капитальных работ и длина транспортных коммуникаций относительнонебольшие. Но при этом резервы увеличения производительности карьера и созданиявскрытых запасов полезного ископаемого ограничены. Усложняются вскрытие уступови эксплуатация транспортных коммуникаций из-за частого их переустройства. Такрасполагать фронт целесообразно при большой мощности вскрыши. В этом случае,как правило, используются мобильные виды транспорта.
При использовании мехлопат ЭКГ-5 и ЭКГ-8 и железнодорожноготранспорта минимальная ширина рабочей площадки составляет соответственно 26-31и 29-33 м в мягких породах, 39-52 и 45-60 м в асальных. В случае использования автотранспорта ширина рабочей площадки составляет 23-30 и 37-52 м соответственно в мягких и скальных породах.
Фронт работ уступа — часть уступов по длине, подготовленная к производствугорных работ. Подготовка фронта работ уступа заключается в создании на уступерабочей площадки необходимой ширины и в подводе транспортных и энергетическихкоммуникаций для обеспечения работы горного и транспортного оборудования.Суммарная протяженность фронтов работ отдельных уступов составляет фронт работкарьера, который подразделяется на вскрышной, измеряемый длиной фронтов работвскрышных уступов, и добычный, измеряемый длиной фронтов работ добычныхуступов. Создание первоначального фронта работ уступа и его перемещение впроцессе работ не могут осуществляться произвольно. Нарезку уступов (путемпроведения разрезных траншей) и перемещение фронта работ производят такимобразом, чтобы в процессе разработки обеспечить заданное число вскрышных идобычных забоев.
Первоначальный фронт горных работ может быть расположен вдольдлинной и короткой осей карьерного поля, а также концентрически (рис. 3.2).Расположение фронта работ вдоль длинной оси карьерного поля создает благоприятныеусловия для интенсивной разработки месторождения и создания больших объемоввскрытых запасов. Однако такое расположение фронта требует выполнения большогообъема горнокапитальных работ при строительстве карьера и большой длинытранспортных коммуникаций. Его целесообразно применять при малой мощностивскрышных пород. При расположении фронта работ вдоль короткой оси объемыгорно-капитальных работ и длина транспортных коммуникаций относительно небольшие.Но при этом резервы увеличения производительности карьера и создания вскрытыхзапасов полезного ископаемого ограничены. Усложняются вскрытие уступов иэксплуатация транспортных коммуникаций из-за частого их переустройства. Такрасполагать фронт целесообразно при большой мощности вскрыши. В этом случае,как правило, используются мобильные виды транспорта.
Концентричное расположение фронта вызывает необходимость измененияего протяженности в процессе работы карьера. Такое расположение фронта обеспечиваетминимальные объемы горно-калитальных работ и высокий темп углубки.
Фронт работ уступа может перемещаться параллельно длинной или короткойоси карьерного поля от одной его границы к другой (однобортовая выемка),параллельно длинной или короткой оси карьерного поля от промежуточногоположения к границам (двухбортовая выемка), радиально от центра выемочного слояк его границам или от периферийных участков к центру, по вееру с поворотнымпунктом, расположенным на границе карьерного поля или вблизи нее (см. рис.3.2).
Длина Lфу фронта работ уступа и скорость vф его подвигания должныобеспечить работу экскаваторов с заданной годовой эксплуатации онойпроизводительностью, определяемой по формуле (3.1)
Пэ.г.=hуLф.у.Vф./Nэ.у.,
где Nэ.у — число экскаваторов, работающих на данном уступе.
Число экскаваторов на уступе может быть различным, однако прииспользовании мощного оборудования желательно иметь на уступе один экскаватор,производительность которого равняется запланированному объему работ. Этопозволяет улучшить организацию работ на уступе и способствует повышениюпроизводительности оборудования. При малой длине фронта работ и небольшойскорости его подвигания возникает необходимость отработки группы уступов однимэкскаватором, что связано с периодической перестройкой транспортныхкоммуникаций. Перегон экскаваторов (особенно мощных) с уступа на уступ связансо снижением их производительности и нежелателен по техническим причинам. Приработе на уступе двух экскаваторов и более фронт работ уступа делится на отдельныеэкскаваторные блоки, длина которых для экскаваторов ЭКГ-5 и ЭКГ-8 составляет500-600 и 1000-1400 м соответственно при использовании автомобильного ижелезнодорожного транспорта. Скорость подвигания фронта работ зависит отмощности оборудования, мощности залежи, производительности карьера и другихфакторов и изменяется в пределах 30-250 м в год. Обычно годовая скорость подвигания фронта работ изменяется в пределах 40-140 м. Рабочая зона карьера — это зона, в которой осуществляются вскрышные и добычные работы. Онахарактеризуется совокупностью вскрышных и добычных уступов, одновременнонаходящихся в работе. Положение рабочей зоны определяется высотными отметкамирабочих уступов и длиной их фронта работ. Рабочая зона представляет собойперемещающуюся и изменяющуюся во времени поверхность, в пределах которойосуществляются работы по подготовке и выемке горной массы. Она может охватыватьодин, два или все борта карьера. При строительстве карьера рабочая зона, какправило, включает только вскрышные уступы, а к окончанию горно-капитальных работ- и добычные. Число вскрышных, добычных и горно-подготовительных забоев врабочей зоне не может устанавливаться произвольно, так как от этого зависитвыполнение планов по отдельным видам работ. В рабочей зоне карьера каждыйэкскаватор в процессе работы занимает определенную горизонтальную площадь Sб, которая характеризуетсяшириной В рп рабочей площадки и длиной Lб экскаваторного блока.Обычно S6 = 20/40 тыс. м2 при железнодорожном транспорте и S6=5/20 тыс.м2при автомобильном транспорте. Число экскаваторных блоков, которое можетразместиться в рабочей зоне карьера, определяется по формуле (3.2)
Nб=k0kр.б.Sр.з./Sб
где: k0=0,85 /0,93 — коэффициент, учитывающий наличие откосов уступов врабочей зоне;
kр.б.=0,7/0,8 – коэффициент учитывающий наличие резервных (нерабочих)блоков.
 
3.3 Классификация систем разработки
 
Наибольшее применение в горнотехнической литературе и практикеполучили классификации систем разработки, предложенные проф. Е.Ф. Шешко, акад.Н.В. Мельниковым и акад. В.В. Ржевским.
В основу классификации, предложенной акад. В.В. Ржевским(табл.3.1.), положены горно-геологические и геометрические предпосылки, характеризующиепорядок разработки месторождения. Согласно этой классификации имеет местосущественное различие систем разработки горизонтальных и пологих, а такженаклонных и крутых месторождений. Системы разработки горизонтальныхместорождений характеризуются только порядком выполнения вскрышных и добычныхработ, так как горно-подготовительные работы в этих условиях заканчиваются впериод строительства карьера. Возобновиться горно-подготовительные работы могуттолько в период реконструкции карьера. Такие системы разработки называютсясплошными (с постоянной рабочей зоной).
Таблица 3.1 – классификация систем разработкиИндекс групп систем Группы Индекс подгрупп Подгруппы Индекс систем Системы разработки С Сплошная (с постоянным положением рабочей зоны) СД Сплошная продольная СДО Сплошная продольная однобортовая СДД Сплошная продольная двухбортовая СП Сплошная поперечная СПО Сплошная поперечная однобортовая СПД Сплошная поперечная двухбортовая СВ Сплошная веерная СВЦ Сплошная веерная центральная СВР Сплошная веерная рассредоточенная СК Сплошная кольцевая СКЦ Сплошная кольцевая центральная СКП Сплошная кольцевая периферийная У Углубочная (с переменным положением рабочей зоны) УД Углубочная продольная УДО Углобочная продольная однобортовая У Углубочная (с переменным положением рабочей зоны) УДД Углубочная продольная двухбортовая УП Углубочная поперечная УПО Углобочная поперечная однобортовая УПД Углубочная поперечная двухбортовая УВ Углубочная веерная УВР Углубочная веерная рассредоточенная УК УК Углубочная кольцевая УКЦ Углобочная кольцевая центральная УС Смешанная (углобочно-сплошные) УСД Углобочно-сплошная продольная УСДО Углобочно-сплошная продольная однобортовая УСП То же, поперечная УСПД То же, поперечная двухбортовая УС Смешанная (углобочно-сплошные) УСВ То же, веерная УСВР То же, веерная рассредоточенная УСК То же, кольцевая УСКЦ То же кольцевая центральная
Примечание. К наименованию системы добавляется: «с внешними(или внутренними) отвалами». Системы разработки наклонных и крутыхместорождений характеризуются порядком выполнения вскрышных, добычных игорноподготовительных работ, так как горно-подготовительные работы на такихместорождениях ведутся как в период строительства карьера, так и в процессе егоработы (для воссоздания фронта вскрышных и добычных работ нарезаются очередныепо глубине уступы). Такие системы разработки называются углубочными (спеременной рабочей зоной).
Месторождения со сложными топографическими и горно-геологическимиусловиями могут разрабатываться смешанными (углубочно-сплошными) системами.
Порядок разработки месторождения связан с развитием горных работпо отношению к контурам карьерного поля. В связи с этим различают следующиесистемы разработки по направлению выемки в плане:
продольные однобортовые и двухбортовые, когда фронт вскрышных и добычныхработ перемещается параллельно длинной оси карьерного поля;
поперечные однобортовые и двухбортовые, когда фронт вскрышных и добычныхработ перемещается параллельно короткой оси карьерного поля.
веерные, когда фронт вскрышных и добычных работ перемещается повееру с центральным (общим) или рассредоточенным (два и более) поворотными пунктами.
кольцевые, когда фронт вскрышных и добычных работ имеет формукольца и разработка ведется от центра к границам карьерного поля или от границк центру.
Классификации систем разработки, предложенной акад. В.В. Ржевским,предшествовали классификации, разработанные проф. Е.Ф. Шешко, (1949 г.) и акад. Н.В. Мельниковым (1951 г.).
В основу классификации, предложенной проф. Е.Ф. Шешко (табл. 3.2 ирис. 3.3), положено направление перемещения вскрышных пород в отвалы. Этаклассификация включает следующие группы систем.
Группа А включает системы с поперечным перемещением вскрыши вотвалы без применения транспортных средств (бестранспортные системы) .
Группа Б включает системы с продольным (вдоль фронта) перемещениемвскрыши в отвалы с применением транспортных средств (транспортные системы).
Группа В включает комбинированные системы с поперечным и продольнымперемещением вскрыши в отвалы. Эти системы являются комбинацией транспортных ибестранспортных систем.
Системы с поперечной перевалкой вскрыши во внутренние отвалыявляются технологически наиболее простыми и экономичными.
Таблица 3.2. – классификация групп систем разработкиГруппы систем разработки Наименование систем разработки Условное обозначение систем разработки А, Системы разработки с перевалкой вскрыши (с поперечным перемещением вскрыши в отвалы) 1. Система разработки с непосредственной перевалкой вскрыши А-1 2. То же, с кратной экскаваторной перевалкой вскрыши А-2 3. То же, с перевалкой вскрыши отвало-образователями А-3 Б. Системы разработки с перевалкой вскрыши (с продольным перемещением вскрыши в отвалы) 4. Система разработки с перевозкой вскрыши на внутренние отвалы Б-4 5. То же, на внешние отвалы Б-5 6. То же, на внешние и внутренние отвалы Б-6 В. Системы разработки с перевалкой и перевозкой вскрыши (с поперечным и продольным перемещением вскрыши в отвалы) 7. Система разработки с частичной перевозкой вскрыши на внутренние или внешние отвалы В-7 8. То же, с частичной перевалкой вскрыши во внутренние отвалы В-8 А-0. Системы разработки с незначительным объемом вскрышных работ, когда способы перемещения вскрыши в отвалы не имеют существенного значения А-0

Однако перевалка породы в рабочих органах экскаваторов ограничиваетпараметры этих систем и область их применения. Здесь жестко взаимоувязанывскрышные и добычные работы, а объем вскрытых запасов строго ограничен.
Системы с продольной перевозкой вскрыши на отвалы более сложны именее экономичны. Однако у них нет такой жесткой взаимоувязки вскрышных идобычных работ, а вскрытые запасы могут быть созданы в большом объеме. Областьприменения этих систем более широкая.
В основу классификации, предложенной акад. Н.В. Мельниковым, положенспособ производства вскрышных работ. Классификация включает следующие системыразработки: бестранспортную, экскаватор-карьер, транспортно-отвальную, специальную,транспортную и комбинированную (табл. 3.3).
Классификации систем разработки, в основу которых положенынаправление перемещения вскрыши в отвалы, и способ производства вскрышных работ,в неполной мере отражают порядок разработки месторождения. Эти классификации нехарактеризуют порядок развития фронта и рабочей зоны карьера. Наиболееуниверсальной является классификация систем разработки, в основу которойположены горно-геологические и геометрические предпосылки, характеризующиепорядок производства вскрышных, добычных и горно-подготовительных работ.

/>
Рисунок 3.3 — Схемы систем открытой разработки месторождений поклассификации Е.Ф. Шешко.
/>/>/>/>Таблица 3.3 –классификация системразработки
Системы
Разработки Характеристика систем
Условия
применения
Применяемое
оборудование Бестранспортная (без переэкскавации или с переэкскавацией на отвалах) Вскрыша перемещается во внутренние отвалы непосредственно экскаваторами (возможна переэкскавация пород на отвалах) Горизонтальные и пологие месторождения ограниченной мощности,, мощность покрывающих пород ограничена рабочими размерами экскаваторов. Наклонные и крутые месторождения при мягких вмещающих породах и глубине карьера, позволяющей производить двойную и тройную переэкскавацию Мехлопаты и драглайны с большими рабочими размерами Экскаватор-карьер Вскрышные и добычные работы производятся одним драглайном попеременно. Вскрыша переваливается в выработанное пространство, полезное ископаемое грузится в передвижной бункер, устанавливаемый на поверхности, или в навал; из бункера полезное ископаемое поступает на конвейер или в средства железнодорожного транспорта Горизонтальные и пологие месторождения ограниченной мощности (до 25 м) при покрывающих породах мощностью до 30 м Драглайн, передвижной бункер с питателем, мехлопата для погрузки из навала Транспортно-отвальная Вскрыша перемещается во внутренние отвалы при помощи транпортно-отвальных мостов или овалообразователей. Горизонтальные и пологие месторождения с мягкими покрывающими породами. Цепные и роторные экскаваторы и мехлопаты, трнспортно-отвальные мосты и передвижные консольныеотвалообразвователи. Специальная Вскрыша удаляется башенными экскаваторами, колесными скреперами, гидромеханизированным способом или кабель краном. Горизонтальные и пологие месторождения с мягкими покрывающими породами. При применении кабель-кранов в условиях крутых пластов в крепких породах. Кабельные экскаваторы, колесные скреперы, гидромониторы и землесосные установки, кабель-краны.
Системы
разработки Характеристика систем
Условия
применения
Применяемое
оборудование Транспортная  Вскрыша перемещается транспортными средствами на внутренние или внешние отвалы. Месторождения различной формы с породами любой крепости. Экскаваторы любых типов и рельсовый, автомобильный или конвейерный транспорт. Комбинированная Комбинация различных систем. Горизонтальные и пологие месторождения ограниченной мощности с мягкими породами. Экскаваторы любых типов для верхних уступов, экскаваторы увеличенных размеров для нижних уступов и рельсовый или автомобильный транспорт, транспортно-отвальные установки.

3.4 Факторы, влияющие на выбор системы разработки
Комплекс оборудования, составляющий структуру комплексной механизации,формируется в карьере по отдельным грузопотокам. Число грузопотоков в карьерене менее двух (для транспортирования вскрышных пород и полезного ископаемого).Во многих случаях (особенно на крупных карьерах и при нескольких видахраздельно транспортируемых пород) технически и экономически целесообразнаорганизация нескольких грузопотоков вскрышных пород и полезного ископаемого.Отдельные вскрышные грузопотоки выделяются в следующих случаях: при большихмасштабах вскрышных пород, значительных размерах карьерных полей, перевозкевскрыши на внешние и внутренние отвалы или на рассредоточенные отвалы,использовании различных видов транспорта при перемещении вскрыши с различныхгоризонтов и др. Отдельные грузопотоки полезного ископаемого выделяются восновном тогда, когда необходимы его раздельная выемка по типам и сортам и перемещениена различные дробильно-сортировочные и обогатительные фабрики.
На крупных карьерах отдельные грузопотоки делят карьер на технологическиезоны, которые включают в себя обслуживаемую часть рабочей зоны и ту нерабочуючасть карьера, где расположены транспортные коммуникации данного грузопотока. Вкаждой технологической зоне действуют свои независимые или частично зависимыеот других зон комплексы бурового, погрузочного и транспортного оборудования.Структуры комплексной механизации при использовании оборудования цикличногодействия показаны на рис. 3.6. Комплекс оборудования формируется изсоответствующего основного и вспомогательного оборудования отдельныхтехнологических процессов: подготовка пород к выемке, выемочно-погрузочныеработы, перемещение горной массы, отвалообразование (при разработке пустыхпород), складские работы и первичная переработка (при разработке полезных ископаемых).В зависимости от свойств породы и горно-геологических условий месторождения припроизводстве горных работ могут отсутствовать отдельные процессы (подготовкапород к выемке и их транспортирование). В этом случае в комплексе отсутствуютсоответствующие средства механизации.
Структуры комплексной механизации строятся на принципах поточностии максимального совмещения выполнения процессов. Поточность легче достигаетсяпри использовании машин непрерывного действия. Совмещение производственныхпроцессов в благоприятных условиях осуществляется посредством применения машин,способных осуществлять выемку, перемещение горной массы и ее укладку в отвал(мощные вскрышные мехлопаты и драглайны, колесные скреперы, бульдозеры и др.).Основаниями к выбору оборудования при формировании структур комплексной механизациикарьеров служат природные, технологические, технические, организационные и экономическиефакторы.
Из природных факторов наибольшее влияние на выбор основного оборудованияструктур комплексной механизации оказывают крепость пород, условия залеганияполезного ископаемого, вид и назначение полезного ископаемого, топографияповерхности карьерного поля и климатические условия района.
Крепость пустых пород и полезного ископаемого предопределяет способбурения скважин. Она оказывает влияние на выбор буровых станков, погрузочногооборудования и определяет конструктивные требования к транспортным сосудам.Мощность экскаваторов и емкость их ковша также зависят от крепости пород.Влияние крепости пород на выбор транспортных сосудов проявляется через ихплотность и абразивность. Так, для перевозки более крепких пород, обладающихбольшими плотностью и абразивностью, используются более прочные транспортныесосуды, как правило, с большим коэффициентом тары. Условия залегания полезногоископаемого оказывают влияние на выбор вместимости ковша экскаватора и видакарьерного транспорта. Как правило, для разработки рассредоточенных ималомощных залежей наиболее приемлемы экскаваторы с ковшом небольшойвместимости и более маневренный вид транспорта, что позволяет снизить потери иразубоживание.
Наибольшее влияние на выбор вида карьерного транспорта оказываютразмеры карьерного поля, расстояние транспортирования, топография поверхности иклиматические условия района.
Из технологических и технических факторов на выбор оборудованияосновных процессов наибольшее влияние оказывают производительность карьера пополезному ископаемому и вскрыше. В определенных условиях существенное влияниена выбор оборудования могут оказать требования к восстановлению поверхности.
Производительность карьера в наибольшей степени влияет на выборпараметров горных и транспортных машин (вместимости ковша экскаватора,грузоподъемности и вместимости транспортных средств, диаметра скважин и др.).
На более мощных карьерах, как правило, рационально использоватьболее мощное горное и транспортное оборудование, обеспечивающее наибольшийэкономический эффект.
Из экономических факторов на выбор оборудования оказывают влияниекапитальные и эксплуатационные затраты.
Рациональное использование комплексов оборудования технологическихгрузопотоков базируется на необходимых технологических качественных иколичественных взаимосвязях в работе оборудования смежных процессов.
Пример таких взаимосвязей при использовании наиболее распространенныхкомплексов оборудования с экскаваторами цикличного действия, железнодорожным иавтомобильным транспортом приведен в таблице 3.4.

Таблица 3.4 – необходимые технологические качестваКомплексы оборудования
Смежные
технологические процессы Технологические взаимосвязи Буровые станки — экскаваторы цикличного действия — железнодорожный транспорт Подготовка горных пород к выемке и выемочно-погру-зочные работы Типоразмер и число буровых станков производительность и число экскаваторов в грузопотоке
Погрузка и
транспортирование Полезная масса поезда и число локомотивосоставов — производительность и число экскаваторов в грузопотоке Буровые станки — экскаваторы цикличного действия — железнодорожный транспорт Транспортирование и отвалообразование Полезная масса поезда и число локомотивосоставов — производительность и число отвальных машин в грузопотоке Буровые станки — экскаваторы цикличного действия — автомобильный транспорт Подготовка горных пород к выемке и выемочно-погру-зочные работы Типоразмер и число буровых станков производительность и число экскаваторов в грузопотоке Погрузка и транспортирование Вместимость кузова (грузоподъемность) автосамосвала и число автосамосвалов — производительность экскаватора и число экскаваторов в грузопотоке ' Транспортирование и отвалообразование Производительность и число автосамосвалов — производительность и число отвальных машин;
Выбор оборудования отдельных технологических процессов иформирование структур комплексной механизации карьеров с учетом изложенных вышепринципов и влияния приведенных групп факторов базируются на следующих основныхположениях:
1. Формирование структур комплексной механизации на карьерахосновывается на рациональном формировании основного и вспомогательного оборудованиягрузопотоков.
2. В состав комплексов могут входить только те машины, техническиехарактеристики которых соответствуют физико-техническим характеристикам пород иусловиям их залегания.
3. Для обеспечения успешного функционирования комплексов оборудованиянеобходимо предусмотреть обоснованный численный ее резерв или резерв попроизводительности.
4. Мощность, параметры, производительность и число машин и механизмовсмежных основных и вспомогательных производственных процессов должны быть взаимоувязаны.
5. Ведущими машинами в общем технологическом процессе, с которымиувязываются параметры, производительность и число машин других звеньевгрузопотоков, являются, как правило, погрузочные и транспортные машины.
6. Выбор машин для механизации вспомогательных работ определяетсятипоразмером оборудования и организацией работ основных процессов, производительностьюкарьера и условиями залегания полезного ископаемого.
Выбор структуры комплексной механизации для конкретногоместорождения осуществляется в следующем порядке:
На первом этапе исключаются структуры, которые не могут бытьприменены в данных условиях по техническим и природным факторам.
Из оставшихся выбирают наиболее вероятные структуры, которые внаибольшей степени удовлетворяют природным, технологическим, техническим иорганизационным факторам.
Наиболее вероятные структуры рассматриваются по ихтехнико-экономическим показателям. Технико-экономическая оценка структурыдолжны производится по всему производственному циклу при рациональном качественномсочетании и численным соотношении машин для выполнения основных ивспомогательных работ в реальных условиях разрабатываемого месторождения.

Глава 4 ПОДГОТОВКА ГОРНЫХ РАБОТ К ВЫЕМКЕ
 
4.1 Общие сведения
 
Горные породы, слагающие месторождения полезных ископаемых, разделяютсяна коренные (магматические, метаморфические и осадочные), залегающие в толщеземной коры по месту своего образования, и наносы (переотложенные илиперенесенные измельченные породы), покрывающие коренные породы. Горные породымогут находиться в естественном (нетронутый массив) или искусственно измененном(посредством взрыва, механическим или химическим способом и др.) состоянии.11ри разработке горные породы подвергаются различного рода воздействиям (удару,сдвигу, уплотнению, перемещению и др.), в результате чего изменяется ихсостояние.
К физико-техническим характеристикам горных пород, характеризующихих как объект открытой разработки, относятся плотность, пористость, влажность,сопротивление различным усилиям, абразивность, вязкость, хрупкость, устойчивость,увеличение объема при разрушении и др. При воздействии на нетронутый массивпород горному инженеру необходимо знать свойства пород в их естественномсостоянии. Для выполнения других процессов (погрузка, перемещение,складирование, дробление и др.) необходимо знать свойства искусственноизмененных пород в их естественном состоянии, от способа воздействия на них иот стадии разработки.
Свойства горных пород изменяются в большом диапазоне, поэтому породыпринято объединять в группы, категории и классы с определенным диапазономсвойств, обусловливающих условия их разработки. При открытой разработке всегорные породы разделяются на следующие группы: неразрешенные, скальные иполускальные (в естественном состоянии), разрушенные (искусственно или естественноизмененные), скальные и полускальные, плотные, мягкие (связные) и сыпучие. Взависимости от группы пород используются различные способы их разработки итехнические средства.
К скальным относятся породы, характеризующиеся пределом прочностипри одноосном сжатии в куске в насыщенном водой состоянии (до 3-5 %) более 50МПа. Сюда относятся большинство пород изверженных и метаморфических (кварциты,граниты, базальты, габбро и др.), а также некоторые осадочные (прочныеизвестняки, песчаники, песчанистые сланцы, кремнистые конгломераты и др.).
К полускальным относятся породы, характеризующиеся пределом прочностипри одноосном сжатии в куске в насыщенном водой состоянии в интервале 20-50МПа. Сюда относятся породы изверженные выветренные, метаморфические и коренныеосадочные (глинистые и песчано-глинистые сланцы, глинистые и известковистыепесчаники, руды гематитовые, мергели, известняк-ракушечник, аргиллиты,алевролиты, гипс, каменная соль, каменные и прочные бурые угли и др.).
Для погрузки и перемещения скальных и полускальных пород обычнымитехническими средствами необходимо их предварительное разрушение взрывным илимеханическим способом.
Разрушенные породы характеризуются степенью связности и кусковатостью.
Связность отражает характер связей между кусками породы. Она зависитот степени разрыхления породы, ее кусковатости и характеризуется сцеплением kз (связи природногохарактера), зацеплением к3 (связи механического характераразрушения) и углом внутреннего трения пород р. Степень разрыхления породхарактеризуется коэффициентом разрыхления kр, равным отношению объемаразрыхленной породы к объему, занимаемому в массиве.
По степени связности разрушенные породы делятся на три категории.
Сыпучие разрушенные породы (kр = 1,4/1,65),характеризующиеся наличием многочисленных воздушных промежутков между кусками(возможно зажатие отдельных кусков и зацепление между ними). Они склонны косыпанию и образованию четко выраженных откосов.
Связно-сыпучие разрушения породы (kр =1,2/1,3)характеризующиеся наличием небольших воздушных промежутков (пустот) междуотдельными блоками и кусками (куски зажаты между собой и между ними сохраняетсязацепление и сцепление по нарушенным природным трещинам в кусках). Насыпь такихпород не имеет четко выраженных откосов.
Связно-разрушенные породы (kр = 1,03/1,05),представленные не полностью разделенными между собой отдельностями.Естественная трещеноватость массива при этом увеличивается, но сохраняется изначительной степени сцепление между блоками. Насыпь имеет круткой откос.
Кусковатость разрушенных пород с достаточной степенью точностиможет быть оценена по среднему размеру кусков dср. По кусковатостиразрушенные породы подразделяются на пять категорий.
Очень мелко разрушенные породы с dср
Мелко разрушенные породы с dср =15/25 см (размернаиболее крупных кусков 60-100 см).
Среднеразрушенные породы с dср = 25/35 см (размернаиболее крупных кусков 100-140 см).
Крупноразрушенные породы с dср = 40/60 см (размернаиболее крупных кусков до 150-200 см).
Весьма крупноразрушенные породы с dср = 70/90 см(размер наиболее крупных кусков 250-300 см).
Взорванные породы могут быть связными, связно-сыпучими и сыпучимив зависимости от условий взрывания и местонахождения после нарыва. Куски,имеющие размер больше допустимого по технологическим условия м разработки,называются негабаритными. Негабаритные куски принадлежат дополнительномудроблению.
Плотные породы характеризуются пределом прочности на одноосное сжатиев интервале 5-20 МПа. Сюда относятся твердые глины, мел, бурые и каменные углисредней плотности и др. Они способны сохранять! в массиве откосы под углом 60 — 70° при высоте уступов 10-20м. Их можно! разрабатывать горными машинами безпредварительного рыхления при! усилиях копания > 0,3—0,4 МПа.
Мягкие породы имеют предел прочности на одноосное сжатие в интервале1-5 МПа и представлены песчаными глинами, суглинками, супесями, мягкими углямии др. Они разрабатываются без предварительного рыхления выемочными машинами приусилиях копания 0,2-1 0,3 МПа и способны сохранять откосы под углом 50—60° привысоте ] уступов 7-15м.
Сыпучие породы представлены однородными песками, угол откоса | которыхв насыпях не превышает угла внутреннего трения = 19-^37°. I Они разрабатываются приусилиях копания 0,03-0,05 МПа.
Сопротивление горных пород разрушению акад. В.В. Ржевский предлагаетоценивать показателем трудности разрушения породы, определяемым по формуле
Пр =5*10 -8 (Qсж +Qсдв+Qрас)kтр + 5*10-1*y,
где: kтр – коэффициент, учитывающийтрещеноватость пород ;
y – плотность пород в естественном состоянии, г/см3;
Qсж, Qсдв, Qрас – пределпрочности пород соответсвенно сжатию, сдвигу, растяжению, Па.
По трудности разрушения породы разделяются на пять классов.
Каждый класс включает пять категорий.
I класс – полускальные, плотные и связные мягкие породы с 1-й по5-ю категорию (Пр = 1/5).
II класс – легкоразрушаемые скальные породы с 6-й по 10-ю категорию(Пр = 5,1/10).
III класс – скальные породы средней трудности разрушения с 11-й по15-ю категорию (Пр = 10,1/15).
IV класс – трудноразрушаемые скальные породы с 16-й по 20-ю категорию(Пр = 15,1/20).
V класс – весьма трудноразрушаемые скальные породы с 21-й по 25-юкатегорию (Пр = 20,1/25).
Редко встречающиеся породы с показателем Пр> 25относятся к внекатегорным.
4.2 Способы подготовки горных пород к выемке
 
Подготовка горных пород к выемке осуществляется с целью созданиятехнической возможности и наилучших условий для выполнения последующихпроцессов выемки и погрузки горной массы, транспортирования, отвалообразованияи переработки. В зависимости от типа и состояния пород подготовка их к выемкеможет в основном осуществляться следующими способами: предохранением отпромерзания, оттаиванием мерзлых пород, гидравлическим ослаблением илиразупрочнением, механическим или взрывным рыхлением.
Предохранение пород от промерзания вызвано тем, что при отрицательныхтемпературах их возможно или нерационально разрабатывать без предварительногорыхления. Расчеты показывают, что удельные усилия копания при промерзании породна глубину до 2 м увеличиваются для мягких пород в 5-5,5 раза, для бурых углейв 3-3,5 раза. Крепость промерзших пород соответствует крепости полускальных!пород. По данным практики, карьерные мехлопаты с ковшом вместимостью 4м3могут разрабатывать без предварительного рыхления слой мерзлой породы мощностью0,5-0,6м. Бульдозерами, скреперами и цепными многоковшовыми экскаваторами вбольшинстве случаев невозможно или нерационально разрабатывать мерзлые породыбез предварительного рыхления. Для предохранения пород от промерзанияприменяются вспышка, рыхление, боронование и утепление (теплоизоляционнымиматериалами поверхностного слоя, создается снеговой или искусственный воздушныйпокров, устраиваются специальные навесы и тепляки). Вспашка, рыхление иборонование значительно уменьшают теплопроводность поверхностного слоя породблагодаря образованию в нем пустот, заполненных воздухом. Вспашка и рыхление,производятся специальными плугами и разрыхлителями на глубину 40-50 см, а боронование – на глубину до 20 см. Снегозадержание осуществляется путем образование снежныхвалов или установки снегозадерживающих щитов. В качестве теплоизоляционныхматериалов для предохранения поверхностного слоя от промерзания используютсямох, опилки, минеральная вата. Устройство навесов и тепляков практикуют накарьерах по добыче глин и керамических заводов.
Оттаивание пород осуществляется паром, водой, глубинным илиповерхностным электрообогревом, поверхностным пожогом и др. При глубинномэлектрообогреве электроды размещаются в шампурах, пробуренных на глубинупромерзания на расстоянии 0,5-0,7 м друг от друга. Электрическая цепьзамыкается по талой породе и ее оттаивание осуществляется снизу вверх. Расходэлектроэнергии на оттаивание 1 м 3 породы составляет 8-10 кВтч. Приповерхностном электрообогреве электроды в виде полс или металлических сетокрасполагаются на поверхности оттаиваемого участка. Питание осуществляется отвысококачественного генератора.
При оттаивании паром применяются стальные трубы внутреннимдиаметром 19-22 мм и длиной 1,5-3 м, которые помещаются в шпуры (расстояниемежду шпурами 2-2,5м) или забиваются в породу по мере ее оттаивания.Продолжительность оттаивания 4-6 ч при расходе пара 24-27 кг на оттаивание 1м3 породы. Аналогично осуществляется оттаивание холодной и горячейводой. Оттаивание водой и паром (гидрооттаивантие и пароотаивание) широко применяетсяпри разработке многолетнемерзлых пород.
Сущность оттаивания поверхностным пожогом заключается в сжиганиислоя угля, торфа или дров на поверхности мерзлых пород. Примерный расход топливана оттаивание 1м породы составляет 30-60 кг угля, 120-140 кг торфа и 0,14-0,17 м дров. Поверхностный пожог используется при оттаивании небольших объемовглины.
Гидравлические способы подготовки пород к выемке основаны насвойствах пород пропускать воду и растворы. При этом ослабление прочности породпри просачивании воды проявляется в снижении сил сцепления отдельных частиц ивымывании скрепляющего их цемента. Гидравлическое разупрочнение используетсяпри разработке плотных глин способом гидромеханизации.
Механическое рыхление пород, осуществляется специальнымирыхлителями (см. раздел 2.13).
Сущность взрывного рыхления состоит в отделении пород от массива идроблении их до заданной крупности. Взрывное рыхление нашло широкое применениепри подготовке полускальных пород к выемке. Оно является практическиединственным способом при подготовке скальных пород к выемке на карьерах.

Глава 5 ВЫЕОЧНО-ПОГРУЗОЧНЫЕ РАБОТЫ
 
5.1 Общие сведения
 
Выемочно-погрузочные работы заключаются в выемке горной массы иззабоя и погрузке ее в средства транспорта или перемещении в отвал. В качествевыемочно-погрузочного оборудования на карьерах используются экскавационныемашины цикличного и непрерывного действия (рис. 5.1.). В машинах цикличногодействия (одноковшовые экскаваторы, погрузчики, колесные скреперы, бульдозеры идр.) рабочий орган состоит только из одного ковша или режущего элемента(лемехбульдозер), периодически выполняющего функции выемки и перемещения горноймассы. В машинах непрерывного действия (многоковшовые цепные и роторныеэкскаваторы и др.) ковши (черпаки) перемещаются по замкнутой траектории исоздают непрерывный поток груза. Забой представляет собой торец, откос илиплощадку уступа. По структуре пород забои могут быть однородными (пористыми) иразнородными (сложными). В однородных забоях горные породы имеют одинаковыесвойства, а в разнородных – различные (вскрышные породы с различнымисвойствами, вскрышные породы и полезное ископаемое, полезное ископаемое разныхсортов). Разработка простых забоев осуществляется валовым (сплошным) способом.В сложных забоях выемка полезного ископаемого и вскрыши или полезноеископаемого различных сортов осуществляется раздельно (селективно).
В зависимости от взаимного расположения забоя и горизонта установкивыемочно-погрузочной машины различают выемку верхним, нижним и смешанным(верхним и нижним) черпанием. Аналогично различают и погрузку нижнюю, верхнюю исмешанную (рис.5.2.).

/>
Рисунок 5.1 — схемы выемочно-погрузочных машин:
а- прямая мехлопата; б – обратная мехлопата; в – драглайн; г-грейфер; д – цепной многоковшовый экскаватор; е – роторный экскаватор; ж –колесный скрепер; з – бульдозер; и – шнекоуборочная машина; к – погрузчик.
/>
Рисунок 5.2 — Схемы работы экскаватора:
а – с верхнем черпанием и нижней погрузкой; б – с верхнимчерпанием и верхней погрузкой; в – с верхнем и нижним черпанием и верхней инижней погрузкой.

Техническая возможность и экономическая целесообразность использованияна карьерах различного выемочно-погрузочного оборудования зависит от крепостипород, условий залегания полезного ископаемого, требуемой производительностиодной машины и карьера в целом, виды механизации смежных процессов (подготовкапород к выемке и транспортирование горной массы), климатических условий,способа выемки (валовой или селективной) и о других факторов.
 
5.2 Выемка погрузка экскаватором
Для выемочно-погрузочных работ на карьерах наибольшее применениеполучили экскаваторы. Черпание горной массы, ее перемещение к месту разгрузке,разгрузка и поворот к месту очередного черпания осуществляется одноковшовымэкскаватором последовательно. В совокупности эти операции составляют рабочийцикл экскаватора. Многоковшовыми экскаваторами эти операции выполняютсяодновременно. Поэтому одноковшовые экскаваторы являются машинами цикличногодействия, а многоковшовые – машинами непрерывного действия.
Как одноковшовые, так и многоковшовые экскаваторы состоят из рабочего,механического, ходового и силового оборудования, рамы, кузова и механизмовуправления.
По признаку конструктивной связи ковша со стрелой различают одноковшовыеэкскаваторы с жесткой связью (прямая мехлопата, обратная мехлопата,гидравлический экскаватор) и одноковшовые экскаваторы с гибкой связью(драглайн, грейфер).
Многоковшовые экскаваторы разделяются на цепные (с ковшами,укрепленными на бесконечные цепи), скребково-ковшовыми со скребковым рабочиморганом и ковшовой цепью для черпания горной массы и перемещения ее к местуразгрузке, фрезерно-ковшовые с фрезерным рабочим органом и ковшовой цепью,роторные, у которых рабочим органом является роторное колесо с ковшами длячерпания горной массы.
По типу ходового оборудования одноковшовые экскаваторы разделяютсяна гусеничные, пневмоколесные, шагающие, плавучие, а многоковшовые – нагусеничной, шагающе-рельсовые, рельсо-гусеничные и на железнодорожном ходу.
В зависимости от силового оборудования как одноковшовые, так имногоковшовые экскаваторы бывают электрические, дизель-электрические и дизель-гидравлические.На карьерах в основном применяются электрические экскаваторы.
Прямые мехлопаты, благодаря жесткой связи стрелы с ковшом, развиваютбольшие усилия черпания (до 3500 Н/см) и характеризуются большой прочностьюрабочего оборудования. Они выпускаются различных типоразмеров с ковшовойвместимостью 0,25-0,35 м3 (и более) и применяются при разработкемягких и разрыхленных полускальных и скальных пород. По объемам выполненияработ на карьерах прямые мехлопаты занимают доминирующее положение. Применяютсяони как при погрузке пород в транспортные средства, так и при перевалке пород ввыработанное пространство. Основной недостаток мехлопат – прерывность(цикличность) рабочего процесса. На экскавацию (черпание) затрачивают только20-30% времени цикла. В последнее время как на зарубежных, так и наотечественных карьерах получают применение гидравлические экскаваторы, имеющиеопределенные преимущества перед механическими лопатами.
Драглайны благодаря гибкой подвески рабочего органа, обеспечиваютперемещение горной массы на большее расстояние, чем мехлопаты. Однако ониразвивают меньшие усилия черпания, чем мехлопаты. На карьерах драглайныиспользуются в основном для выемке и перевалки в выработанное пространствомягких и разрыхленных полускальных пород. Более мощные драглайны с ковшомвместимостью 10 м3и более применяются для разработкихорошо разрыхленных скальных пород. Драглайны используются также для возведениянасыпей, проведения траншей, канав, зачистки полезных ископаемых и выполнениядругих работ. Небольшие и средние драглайны с ковшом вместимостью иногда используется для погрузки горной массы в транспортные средства.
Цепные многоковшовые экскаваторы используются для выемки мягких иплотных пород в условиях мягкого климата. Непрерывность выемки и безударностьразгрузки позволяют применять их в комплексе с ленточными конвейерами иоблегченными вагонами (с более низким коэффициентом тары). Удельная производительностьцепных многоковшовых экскаваторов (на 1т их массы) на 25-30% выше, чем уодноковшовых экскаваторов. Недостатком многоковшовых экскаваторов являетсябольшой износ направляющих устройств и черепковой цепи. При этом увеличиваетсяэнергоемкость экскавации. К недостаткам следует отнести и небольшие усилиячерпания (до 600Н/см).
Роторные экскаваторы по сравнению с цепными обеспечивают снижениемассы экскаваторы на единицу производительности примерно в 1,2-1,4 раза за счетразделения функций выемки и транспортирования горной массы к месту разгрузки.Большие усилия черпания (до 1800Н/см) позволяют экскавировать плотные и мерзлыегорные породы и угли. Роторные экскаваторы эффективно используются дляраздельной выемки. Процесс экскавации роторного экскаватора более легкоподается автоматизации.
5.2.1 Технологические параметры мехлопат и драглайнов
В зависимости от назначения и конструктивных особенностей одноковшовыеэкскаваторы разделяются на пять типов: экскаваторы строительные гусеничные ипневмоколесные с ковшом вместимостью 0,1 d 2,5 м (тип ЭС), экскаваторы карьерно-строителъныегусеничные с ковшом вместимостью 1,25-8 м (тип ЭКСГ), экскаваторы карьерные гусеничные с ковшом вместимостью 2-20 м (тип ЭКГ), экскаватора вскрышныегусеничные с ковшом вместимостью 4-100 м (тип ЭВГ) N шагающие драглайны с ковшом вместимостью 4-120 м (тип ЭШ).
Строительные экскаваторы характеризуются универсальностью оборудованияи большой маневренностью. Они оборудованы дизельным или дизель-электрическимприводом и имеют гусеничный или пневмоколесный ход. Используютсяпреимущественно на земляных работах I строительстве. На открытых разработкахстроительные экскаваторы применяются на небольших карьерах по добыче глины,песка, гравия и других строительных горных пород (производительность до 2 млн.м горной массы в год). На крупных карьерах их иногда используют, при раздельнойвыемки полезного ископаемого и вскрышных пород или полезного ископаемого различных сортов, а такжедля вспомогательных работ.
Экскаваторы карьерно-строительного типа являются промежуточнымимежду строительными и карьерными. Они в основном найдут применение привыполнении больших объемов земляных работ в строительстве.
Карьерные экскаваторы являются основным одноковшовым погрузочнымоборудованием на открытых разработках. Они имеют рабочее оборудование прямоймехлопаты с ковшом вместимостью 2-20 м, гусеничный ход, многомоторныйэлектрический привод. Карьерные экскаваторы изготовляются из высокопрочныхматериалов, обеспечивающих их надежную работу в любых климатических условияхпри разработке тяжелых скальных пород.
У вскрышных экскаваторов стрела и рукоять имеют увеличенную длину.Они предназначены в основном для перемещения породы в отпал. Экскаваторы сковшом вместимостью до 15 м применяются для погрузки горной массы втранспортные средства, расположенные выше горизонта установки экскаватора.
Шагающие драглайны в нашей стране выпускаются с ковшомвместимостью 4-100 м и стрелой длиной до 125 м. Они предназначены для разработки забоев, расположенных как ниже, так и выше горизонта установки экскаватора идля перевалки породы в выработанное пространство. Шагающий ход обеспечивает перемещениедраглайна по насыпной породе. Давление драглайна на основание при работе около0,1 МПа, а при шагании около 0,2 МПа.
Основными технологическими параметрами одноковшовых экскаваторовявляются рабочие параметры, вместимость ковша, габариты, масса, преодолеваемыйуклон, давление на основание.
Рабочими параметрами мехлопат являются радиус и высота черпания иразгрузки, зависящие от длины рукояти и стрелы, угла наклона стрелы и размеровэкскаватора.
РадиусRч черпания — горизонтальное расстояние от осивращения экскаватора до режущей кромки ковша при черпании. Максимальный радиус Rчmax черпания соответствуетмаксимально выдвинутой в горизонтальном положении рукояти (рис. 5.3.).Минимальный радиус Rчminчерпания соответствует подтянутой к гусеницерукояти с ковшом на горизонте установки экскаватора. Радиус Rч.у. черпания на горизонтеустановки экскаватора — максимальный радиус черпания на горизонте установкиэкскаватора.
Высота Нч черпания -вертикальное расстояниеот горизонта установки экскаватора до режущей кромки ковша при черпани.Максимальная высота Нч.max черпания соответствует максимальноподнятой рукояти. Различают высоту Нч черпания при максимальномрадиусе черпания, а также максимальную глубину Нк черпания нижегоризонта установки экскаватора.
Радиус Rч разгрузки— горизонтальное расстояние от оси вращенияэкскаватора до центра ковша при выгрузке из него горной массы. Максимальныйрадиус Rр.maxразгрузки соответствуетмаксимально выдвинутой горизонтально расположенной рукояти при разгрузке.
Высота Нр разгрузки — вертикальное расстояние от горизонтаустановки экскаватора до нижней кромки днища открытого ковша при разгрузке. Максимальнаявысота Нр.max разгрузки соответствует максимально поднятому ковшупри разгрузке.
Радиус черпания и радиус разгрузки соответствуют определенным значенияRч и Нр.Максимальные значения радиусов черпания и разгрузки не совпадают с максимальнымизначениями высоты черпания и разгрузки.
Рабочие параметры экскаватора ограничивают сферу его действия и определяютразмеры забоя.
Габариты экскаватора определяются радиусом RK вращения кузова ивысотой Нэ экскаватора (см. рис. 5.3). Радиус вращения кузоваопределяет возможное положение экскаватора в забое и ширину проводимых траншей.Высота экскаватора соответствует вертикальному расстоянию от горизонта установкиэкскаватора до верхнего края наиболее выступающей вверх несъемной его части.
/>
Рисунок 5.3 — Рабочие параметры мехлопаты.

Она определяет возможность прохода экскаватора под препятствием(перекрытие, эстакада, ЛЭП и др.) при снятом или опущенном в транспорте положениерабочего оборудования.
Мехлопатымассой до 1000т преодолевают подъем до 12°, а мехлопаты с большей массой-до 7°.
Основныетехнологические параметры карьерных и вскрышных мехлопат приведены в табл.5.1.
Мехлопата устанавливается на рабочей площадке уступа и по мере отработкизаходки перемещается вперед. Рабочий цикл мехлопаты включает следующие основныеоперации: черпание (наполнение коп ша), поворот к месту разгрузки, разгрузкупороды из ковша и поворот забой. Выдвижение и опускание ковша для разгрузки совмещаютсяс поворотом экскаватора. На повороты экскаватора затрачивается при мерно 55-60%времени цикла. Поэтому при уменьшении угла поворота экскаваторапродолжительность его цикла уменьшается, а техническая производительностьвозрастает.
/>
Рисунок 5.4. Рабочие параметры драглайна
Рабочими параметрами драглайна являются радиус Rч черпания и глубина Нрчерпания, радиус Rр разгрузки, высота Нр разгрузки (рис.5.4.). Они зависятот длины стрелы и угла ее наклона. Различают радиус Rч черпания беззаброса ковша и радиус Rч.з. черпания с забросом ковша. Дальность забросаковша зависит от модели драглайна и квалификации машиниста и изменяется впределах 2,5-15м. Угол отклонения подъемного канта от вертикали при забросековша составляет 12-15°
Таблица 5.1 – основныетехнологические параметры мехлопатпоказатели Карьерные мехлопаты Вскрышные мехлопаты ЭКГ-3,2 ЭКГ-5А ЭКГ-8И ЭКГ-12,5 ЭКГ-15 ЭКГ-20А ЭВГ-35/65М ЭВГ-100/70(проект) Вместимость ковша 2,5;3,2;4 4;5;6,3 6,3;8;10 10;12,5;16 15 20 35 100 Радиус черпания на уровне стояния, м 8,8 11,2 11,9 14,8 15,6 - 37 - Максимальный радиус разгрузки, м 12 13,6 16,3 19,9 20 21,6 62 66 Максимальный радиус черпания, м 13,5 15,5 18,2 22,5 22,6 24 65 70 Максимальная высота черпания, м 9,8 11 12,5 15,6 16,4 18 40 50 Максимальная высота разгрузки, м 6,1 7,5 9,1 10 10 11,6 45 40 Преодолеваемый подъем, градусы 12 12 12 12 12 12 5 5 Масса экскаватора, т 140 250 370 653 672 1060 3790 12000 Установленная мощность двигателей, кВт 250 320 520 1250 1250 1358 5500 11600 Продолжительность цикла (при угле поворота 90°), с 23Ю3 25 28 32 28 32 56 55
Глубина Нч черпания — вертикальное расстояние отгоризонта установки экскаватора до нижней площадки разрабатываемого уступа (днавыработки). Глубина черпания зависит от длины и угла наклона стрелы, установкидраглайна в забое, физических свойств пород, длины канатов, квалификациимашиниста. Угол наклона стрелы составляет 30—35°, Уменьшение угла наклона ведетк увеличению радиуса и глубины черпания драглайна. Технологические параметрыдраглайнов приведены в табл. 5.2.
Операции рабочего цикла драглайна выполняются в следующем порядке:заброс ковша в забой, установка ковша в рабочее положение, черпание (наполнениековша), выведение ковша из забоя, поворот к месту разгрузки, разгрузка, поворотк забою. Операции опускания ковша в забой и выведения его из забоя совмещаютсяс поворотом экскаватора. Приперемещении породы в отвал возможна разгрузка ковша без остановки экскаватора,который делает поворот на 360°. В этом случае продолжительность цикла уменьшается,так как разгрузка ковша совмещается с поворотом экскаватора и осуществляетсябез его остановки для перемены направления поворота.
Таблица 5.2 –технологические параметры драглайновПоказатели Драглайны ЭШ-6,5/45
ЭШ-
10/60 ЭШ-15/ 90А ЭШ-20/90 ЭШ-40/85 ЭШ-100/125
Вместимость ковша,
м3 6,5 10 15 20 40 100 Длина стрелы, м 45 60 90 90 85 125 Максимальный радиус черпания, м 43,5 57 83,2 83 82 118 | Максимальная глубина черпания, м 22 35 42,5 42,5 40 52 Максимальная высота разгрузки, м 19,5 21 37,8 38,5 33 56 Максимальный радиус разгрузки, м 43,5 57 83,2 83 82 118 Масса экскаватора, т 295 540 1400 1740 3200 10060 Давление на основание (при работе), МПа 0,059 0,084 0,09 0,115 0,127 0,24 Преодолеваемый подъем, градусы 8 10 7 7 7 7 Продолжительность цикла (при угле поворота 135°), с 42 54 63 60 65 63-69 Установленная мощность двигателей, кВт 660 860 1610 2500 3×2250 4×3550
/>5.2.2 Технология выемкигорной массы и параметры забоев мехлопат и драглайнов
Забой является рабочим местом экскаватора. Параметры и форма забоязависят от параметров экскаваторов и характеристики горной массы. При выемкегорной массы мехлопатами различают следующие типы забоев: торцовый (боковой),тупиковый (траншейный) и фронтальный (рис. 5.5). Торцовый забой обеспечиваетмаксимальную производительность экскаватора, что объясняется небольшим среднимуглом поворота к разгрузке (не более 90°), удобной подачей транспортных средствпод погрузку и минимальными простоями при перемещении и наращиваниитранспортных коммуникаций. Тупиковый (траншейный) забой применяется припроведении траншей в основном при использовании автомобильного и конвейерноготранспорта. В случае проведения траншей с использованием железнодорожноготранспорта экскаватор, как правило, работает с верхней погрузкой. Прифронтальном забое средний угол поворота экскаватора составляет 120—140°. Из-замалой ширины заходки возникает необходимость более частого наращивания иперемещения транспортных коммуникаций, что значительно снижаетпроизводительность экскаваторов. Поэтому фронтальный забой применяется редко(при отработке разнородных заходок с использованием автотранспорта). В торцевоми траншейном забоях мехлопаты могут работать по схемам, показанным на рис. 5.6и 5.7.
/>
Рисунок 5.5 — типы забоев мехлопаты:
а — тупиковый; б — торцовый; в – фронтальный.
Схемы разработки забоев, их формы и размеры при выемке мягких иразрыхленных взрывом пород существенно различаются.
В мягких породах профиль забоя соответствует траектории движенияковша. Вследствие этого забой имеет крутой откос (угол откоса 70—80°), Высота hу разрабатываемого уступапо условию обеспечения безопасности не должна превышать максимальной высоты Нчmax черпания экскаватора, т.е. hу≤Нч max. Если это условие несоблюдается, в верхней части уступа будут создаваться нависи, могущие приобрушении вызвать повреждение экскаватора.
/>

Рисунок 5.6 — Схемы работы мехлопат в торцовом забое с погрузкойгорной массы в средства транспорта на горизонте установки экскаватора (а),выше горизонта установки экскаватора (б), с разгрузкой в отвал (В).
/>
Рисунок 5.7 — Схемы работы мехлопат в траншейном забое с погрузкой горной массы в средстватранспорта на горизонте установки экскаватора (А), выше горизонтаустановки экскаватора (б) с разгрузкой на борт выработки (в).
Высота разрабатываемого уступа в скальных и полускальных породахне должна превышать максимальной высоты черпания экскаватора Н|ч mахболее чем в 1,5 раза. При этом высота развала при одно- и двурядном взрываниине должна превышать максимальную высоту черпания экскаватора, а при многорядномвзрывании — полуторную максимальную высоту черпания. При экскавации взорваннойгорной массы должны приниматься дополнительные меры по предотвращениюобразования козырьков и нависей. Минимальная высота уступа должна обеспечиватьнаполнение ковша за одно черпание. Для экскаваторов ЭКГ-5, ЭКГ-8 она находитсяв пределах 2,5-3,5 м. При работе мехлопаты с верхней погрузкой в транспортныесредства высота уступа ограничивается высотой и радиусом разгрузки (рис. 5.8).Высота уступа (м) определяется по формулам:
по условию использования максимальной высоты разгрузки
hу=Нрmax-hв-а
где: hB — высота транспортного средства, м;
а=0,7/1 — безопасный зазор между кузовом и ковшом в моментразгрузки, м;
по условию полногоиспользования радиуса разгрузки
hу=(Rр-Rч.у-С)tgα,
где: Rр — радиус разгрузки при максимальнойвысоте разгрузки, м;
С≥3 – минимальноерасстояние от оси пути до верхней бровки уступа, м;
α – угол откосауступа, градусы.
/>

Рисунок 5.8 — Схема копределению высоты уступа при работе мехлопаты с верхней погрузкой горной массыв средства транспорта.    
В устойчивых породах (α=60/70°) высота уступа ограничивается высотойразгрузки, а в мягких неустойчивых породах — радиусом разгрузки.
Схемы работы вскрышных экскаваторов с верхней погрузкой широкоприменяются при проведении траншей и нарезке новых горизонта» Верхняя погрузкапозволяет повысить скорость проведения траншей и улучшить использованиеоборудования (особенно при работе экскаваторов в комплексе с железнодорожнымтранспортом). Однако при верхней погрузке производительность экскаваторовуменьшается на 20-30 %, а затраты на экскавацию увеличиваются примерно в1,5 раза. Снижение производительности объясняется увеличением продолжительностицикла при верхней погрузке, а увеличение затрат вызвано большимиамортизационными отчислениями при эксплуатации мощных экскаваторов.
Максимальнаяширина забоя определяется радиусом Rч черпании экскаватора на горизонте установки. Приработе боковым забоем по условиям черпания ширина внутренней части забоя недолжна превышать этого радиуса. Во внешней части забоя порода эффективнозахватывается ковшом при угле поворота 30—40°, т.е. ширина внешней части забоядолжна находиться в пределах (0,5/0,7) (см. рис. 5.5). Таким образом, поусловиям эффективного черпания ширина забоя в мягких породах должна составлять(1,5—1,7) Rч.у. Обычно ширина торцового забоя в мягких породах принимается равной1,5Rч.у. Ширина тупикового забоя,как правило, составляет 2Rч.у. Если возникает необходимость иметь более широкийтупиковый забой, экскаватор передвигается зигзагообразно или забойразрабатывается короткими поперечными заходками. При ширине тупикового забояменее 2Rч.у. проверяется возможность разворота экскаватора и размещениятранспортных средств в траншее.
В условиях мягких пород, разрабатываемых боковым забоем сиспользованием железнодорожного транспорта, рельсовые пути располагаются параллельноуступу на расстоянии (0,8/0,9) Rmах от оси экскаватора (см. рис, 5.6). Вслучае применения автомобильного транспорта возможна работа заходками шириной 50 м и более (панелями) (рис. 5.9). Автосамосвалы под погрузку могут устанавливаться сбоку отэкскаватора и позади него. Погрузка на ленточные конвейеры осуществляется черезбункер-питатель, располагаемый сбоку или позади экскаватора (см. рис. 5.9). Вэтом случае ширина заходки Ак = 1,7Rч.у. + 2kр.р. Rр. (где kр.р.=0,8-0,9 — коэффициентиспользования радиуса разгрузки).
/>
Рисунок 5.9 — Схема разработки мягких пород широкими заходками прииспользовании автомобильного (ш) и конвейерного (б) транспорта:
1 — экскаватор; 2 — автосамосвал; 3 — бункер-питатель; 4 — забойный ленточный конвейер
В разрыхленных скальных породах профиль забоя устанавливаетсясоответственно углу их естественного откоса. Забой имеет неодинаковую высоту поширине развала взорванных пород.
Ширина развала зависит от высоты уступа, ширины заходки по целику,взрываемости пород, параметров буровзрывных работ и схем взрывания. В практикеширина развала изменяется в пределах (1,3 – 5)hу.
Схемы выемки и погрузки скальных пород зависят от вида применяемоготранспорта. При использовании железнодорожного транспорт применяются следующиесхемы выемки и погрузки.
В случае сотрясательного взрывания сильнотрещиноватых полускальныхпород развал взорванной породы отрабатывается одной заходкой (рис. 5.10).Взрывные работы производятся перед укладкой железнодорожного пути или после егоукладки.
Это возможно при условии, если ширина (м) развала
В≤Rч.у.+Rр.-С΄, (5.3)
где С΄=2,5/3 –расстояние между бровкой развала и осью пути, м.
При взрывании среднетрещиноватых полускальных и реже скальныхпород развал отрабатывается двумя заходками (см. рис. 5.10). После отработкипервой заходки путь переносится на новую трассу и отрабатывается втораязаходка, затем взрывается новый блок. При этом ширина развала
В≤Rч.у.+Rр.+А-С΄, (5.4)
где А-шаг переукладкипути, м.
/>
Рисунок 5.10- Схема отработки развала взорванных пород одной (а)и двумя (б)заходками.
В условиях многорядного взрывания скальных пород ширина разваласоставляет 50-70 м. Развал в этом случае отрабатывается несколькими заходками.Пути перед взрывом убираются за пределы предполагаемого развала или вывозятсяза пределы взрываемого блока.
При автомобильном транспорте отработка развала взорванной породыможет осуществляться узкими заходками шириной Ан=(0,5/1)Rч.у., нормальными заходкамишириной Ан= (1,5/1,7)Rч.у., широкими заходками (панелями).
В случае использования конвейерного транспорта погрузка взорванноймассы осуществляется через бункера-питатели, оборудованные колосниковымигрохотами. При значительной крупности горной массы используются передвижныедробильные агрегаты. Для уменьшения числа передвижек забойных конвейеровприменяются конвейерные перегружатели.
Драглайн может разрабатывать породы торцовым и тупиковым забоями(рис. 5.11). При этом он может располагаться на кровле уступа, промежуточнойплощадке и почве уступа.
В случае расположения драглайна на кровле уступа горная массаразгружается в отвал или в транспортные средства. Забой драглайна имееткриволинейный профиль, соответствующий траектории движения ковша. Возможная высотазабоя определяется паспортной глубиной черпания, углом откоса забоя и местомустановки драглайна. Максимальная ширина (м) заходки
Аmax=Rч(sinω1+sinω2), (5.5)
где ω1 = 30/45, ω2=30/45 — уголповорота драглайна от оси его хода соответственно в сторону массива ивыработанного пространства (рис. 5.12), градусы.
/>
Рисунок 5.11 — Схемы работы драглайна:
а, 6, в — торцовым забоем с расположением драглайна соответственно на кровлеуступа, промежуточной площадке и почве уступа; г — тупиковым забоем срасположением драглайна на кровле уступа.
Обычно при работе в отвал ω1=0.Тогда общийугол поворота драглайна при черпании ω =ω2 =30/45°.Угол поворота драглайна для разгрузки не превышает 90°. Тогда ширина (м)заходки
А = Rчsin ω (5.6)
Для драглайнов ЭШ-4/45, ЭШ-8/60, ЭШ-15/90, ЭШ-90/100 шириназаходки равна соответственно 23, 29, 42, 47 м. Схема с расположением драглайна на промежуточной площадке применяется при использовании мощных драглайнов сковшом вместимостью 8-10 м и более с целью одновременной отработки более высокоюуступа, так как ось хода драглайна смещается ближе к отвалу. Угол откоса забояпри разработке верхнего подуступа для предотвращения скольжения ковша не долженпревышать 25°. Высота верхнего подуступа должна удовлетворять условию hу.в≤(0.7/0.8)Нр…Производительность драглайна при верхнем черпании, как правило, на 10-15% ниже,чем при нижнем черпании.
/>
Рисунок 5.12 — Схема к определению ширины заходки драглайна
На почве разрабатываемого уступа драглайн располагают редко (восновном при разработке неустойчивых пород). Драглайны составляют около 15%парка одноковшовых экскаваторов в стране. Ими выполняется около 15% объемовгорных и земляных работ. На карьерах они в основном применяются для перевалкипороды в выработанное пространство.

5.2.3 Технологическиепараметры гидравлических экскаваторов
В последние годынаметилась тенденция широкого внедрения в практику открытых горных работ новоготипа выемочно-погрузочных машин — гидравлических экскаваторов с рабочимоборудованием прямой и обратной мехлопаты (наибольшую долю будут составлятьгидравлические экскаваторы с гидроприводом рабочего оборудования, поворотнойплатформы, механизма хода). В отечественной и зарубежной практики уже созданыгидравлические экскаваторы с ковшом вместимостью 2,5-20 м3, массой 60-500 т, усилием копания 200-125 кН. Тенденция широкого внедрения гидравлическихэкскаваторов в практику открытых горных работ объясняется наличием у этихэкскаваторов конструктивных и технологических преимуществ по сравнению смехлопатами. основными из них являются:
1) дополнительная степеньсвободы рабочего оборудования (одновременная подвижность стрелы, рукоятки иковша), обеспечивающая получение регулируемой траектории черпания и слоевую(сверху вниз) разработку пород;
2) в 1,5-2,5 раза меньшеудельная (на 1м3 вместимость ковша) металлоемкость конструкции;
3) большое (реализуемоена зубьях ковша) усилие копания;
4) быстрый монтаж(демонтаж) рабочего оборудования, позволяющий использовать на одной машинеразличные его конструкции, что обеспечивает в заданный момент соответствиетехнологических параметров экскаватора условиям разработки.
Обратные гидравлическиемехлопаты по сравнению с прямыми мехлопатами имеют следующие преимущества:
1)  большой радиус черпания на уровнестояния экскаватора;
2)  возможность верхнего и нижнегочерпания и погрузки транспортных средств на уровне стояния экскаватора, ниже ивыше, него;
3)  лучшую возможность селективной выемкипород при установке экскаватора на кровле разрабатываемого уступа и возможностьвыемки из под слоя воды. Первый отечественный карьерный гидравлическийэкскаватор ЭГ-12 конструкции Уралмашзавода прошел промышленные испытания в 1979 г. на угольном разрезе «Кедровский» (в Кузбассе). В стадии разработки находятсяусовершенствованная модель этого экскаватора ЭШ-I2A с челюстным ковшом и более мощная модель ЭГ-20 с ковшомвместимостью 20 м3.На угольном разрезе в Якутии работают экскаваторы204-М фирмы «Марион» с конструктивной системой«Суперфронт». Широкие технологические возможности и конструктивныедостоинства мехлопат с гидроприводом говорят о настоятельной необходимостисерийного производства таких машин для открытых горных работ.
 
5.2.4Технологическиепараметры многоковшовых экскаваторов
Многоковшовые экскаваторыпо конструкции рабочего органа делятся на цепные и роторные. У цепныхмногоковшовых экскаваторов (рис. 5.13) рабочим органом является ковшовая цепь,которая движется по направляющей раме. Рама одним концом шарнирно соединена скорпусом, а другой ее конец подвешен к укосине. Угол наклона рамы меняется спомощью канатной подвески. При движении по забою ковши наполняются и перемещаютпороду к верхнему барабану, где они разгружаются в бункер. Из бункера породапоступает в вагоны или на разгрузочный конвейер. Вместимость ковша 250-4500л.
/>
Рисунок 5.13 — Схема цепного многоковшового экскаватора:
1 — направляющая рама; 2 -ковшовая цепь; 3 — верхний барабан;4-планирующеезвено; 5 — подвижной противовес; 6 — канат для подвески стрелы; 7- тяги дляподвески рамы к стреле; 8- канат для управления планирующим звеном; 9-стрела;10-загрузочные люки; 11-порталы под экскаватором; 12-кран-укосина для ремонта экскаватора.
Цепные многоковшовые экскаваторы выпускаются на железнодорожном,
гусеничном и пневмоколесном ходу. Пневмоколесным ходом снабжаютсятолько малые модели. Рельсовые пути для передвижения многоковшовых экскаваторовукладываются совместно с путями для подвижного состава на общих шпалах. Прихолостом ходе экскаваторы способны преодолевать уклон до 5°/00, апри рабочем — 2,5—3°/00. Мощные цепные экскаваторы выпускаются сэлектрическим приводом. Небольшие модели снабжаются дизельным идизель-электрическим приводом. Различают цепные экскаваторы с одной ковшовойцепью для верхнего или нижнего черпания, а также для последовательного верхнегои нижнего черпания. При верхнем черпании уменьшается расход энергии на подъем ирезание породы. Экскаваторы нижнего черпания рационально использовать приразработке плотных глинистых пород.
Экскаваторы могут быть неповоротными, неполно- и полноповоротными.У полноповоротных экскаваторов верхняя часть с направляющей рамой может поворачиватьсяна 360°, что обеспечивает возможность попеременной разработки уступа верхнимчерпанием с одной рабочей площадки. По способу разгрузки различают экскаваторыс портальной и боковой разгрузкой. Портальная разгрузка применяется припогрузке в средства железнодорожного транспорта.
Направляющая рама может быть жесткой или шарнирной. Экскаватор сжесткой рамой применяются для валовой выемки, а с шарнирной — для раздельнойвыемки. У большинства экскаваторов рама имеет планирующее звено.
Многоковшовые цепные экскаваторы изготавливались в Германии. Накарьерах многоковшовые цепные экскаваторы применяются для разработки рыхлыхпород (карьеры горно-химического сырья, буроугольные карьеры Украины и др.).
Технологическая характеристика многоковшовых цепных экскаваторовприведена в табл. 5.3. У роторных экскаваторов (рис. 5.14) рабочим органомявляется роторное колесо с ковшами, установленное на конце роторной стрелы. Привращении роторного колеса ковши, срезая стружку породы, заполняются иразгружаются на конвейер, расположенный на стреле экскаватора сбоку от роторногоколеса. Далее порода поступает на разгрузочный конвейер и в транспортные средства.
 Рабочий орган роторногоэкскаватора по сравнению с рабочим органом цепного экскаватора имеет следующиепреимущества. Операции черпания и перемещения породы на разгрузку выполняютсяразделами более высокого усилия черпания (в 1,5-2 раза выше, чем у цепного),надежность и к.п.д. На роторе устанавливаются от 6 до 12 ковшей, которыеснабжены зубьями, армированными твердыми сплавами.
/>

Рис. 3.14. Схема роторного экскаватора:
1 — роторное колесо; 2 — стрела; 3 — гусеницы; 4 — разгрузочнаяконсоль; 5 — противовес; 6- поворотная платформа.
По удельному усилию черпания (на I см режущей кромки ковши)различают экскаваторы с нормальным усилием черпания (6ОО-900 Н/см) и сповышенным (1200-2100 Н/см). Экскаваторы с повышенным усилием черпанияиспользуются для разработки каменного угля, полускальных и мерзлых пород.
Различают роторные экскаваторы верхнего и нижнего черпания. Максимальнаявысота черпания определяет высоту разрабатываемого уступа. У современныхэкскаваторов она не превышает 50 м. Максимальная глубина черпания не превышает 10 м.
Роторные экскаваторы бывают с невыдвижной и выдвижной стрелой.Экскаваторы с невыдвижной стрелой имеют на 20-25% меньшую массу и болеенадежны. Однако при раздельной разработке забоев на добычных работах наиболееприемлемы экскаваторы с выдвижной стрелой. Максимальное выдвижение стрелысоставляет 25-31 м.
Ход роторных экскаваторов бывает гусеничный, шагающе-рельсовый, рельсово-гусеничный. Шагающе-рельсовыйход имеют мощные экскаваторы с невыдвижной стрелой. Шагающе-рельсовый ход посравнению с гусеничным позволяет повысить проходимость и улучшить маневренностьэкскаватора благодаря возможности поворота на месте на любой угол. Малыеэкскаваторы, большинство средних и некоторые мощные имеют гусеничный ход. Малыеи средние модели массой до 600т имеют ход из двух гусеничных тележек. Мощныеэкскаваторы выпускаются многогусеничными..
Технологические параметры отечественных роторных экскаваторовприведены в табл. 5.4. Значительное число роторных экскаваторов выпускаются зарубежом (Германия, Польша и др.).

Таблица5.4 – характеристика роторных экскаваторовПоказатели Роторные экскаваторы ЭРГ-400 ЭР-1250 ЭР-1250Д ЭРШР-1600 ЭРШРД-5000 ЭРШР-12500
Теоретическая производительность (в рыхлой массе), м3/ч 1370 1600 1250 5000 5000 12500 Высота черпания, м 17 17 16 40 30 32 Глубина черпания, м 1,5 1,5 1,5 7 3 4 Диаметр роторного колеса, м 6,43 6,45 6,45 16,3 13 18 Вместимость ковша, м 0,4 0,4 0,4 1,6 1 3,5 Ширина ленты конвейера, м 1,2 1,2 1,2 2 2 2,8 Давление на основание, МПа 0,108 0,135 0,135 0,12-0,17 0,125-0,175 0,25 Скорость передвижения, м/мин 2,9-5,8 6,25 6,25 2-3 2-3 2,1-2,7 Масса, т 578 690 695 4244 4200 5700 Установленная мощность электродвигателей, кВт 580 670 670 9400 Н.д. Н.д.
 
5.2.5 Применениебульдозеров, скреперов и одноковшовых погрузчиков
Бульдозеры, скреперы и одноковшовые погрузчики относятся квыемочно-транспортным машинам, которые при производстве вскрышных, добычных ивспомогательных работ на карьерах отделяют горную массу от массива или навала,перемещают (транспортируют) ее в рабочем органе и укладывают в отвал или грузятв транспортные средства. Погрузка транспортных средств бульдозерами искреперами осуществляется с использованием специальных бункеров. Погрузчикипроизводят непосредственную погрузку транспортных средств.
Бульдозер представляет собой агрегат, состоящий из базовогогусеничного или колесного трактора (тягача) и навесного бульдозерногооборудования (отвала, устройства для подвески отвала к базовой машине, системыпривода отвала). Некоторые конструкции допускают поворот отвала в плане относительнотрактора. В зависимости от условий работы применяются отвалы различнойконструкции. Наиболее распространен сварной отвал коробчатой формы, в нижнейчасти которого закреплен стальной нож. Для увеличения прочности отвалснабжается ребрами жесткости, а при работе в сыпучих породах — открылками-удлинителями.В условиях плотных пород отвал снабжается съемными зубьями, позволяющимирыхлить породу в процессе работы.
Бульдозеры имеют гусеничный или пневмоколесный ход. Колесныебульдозеры оснащены шинами низкого давления (0,15-0,175 МПа), что обеспечиваетих высокую проходимость и большую скорость передвижения (до 30 км/ч).
По мощности тягача бульдозеры разделяются на сверхмощные (мощностьболее 250 кВт), мощные (150-250 кВт), средней мощности (75-150 кВт) и легкие(до 75 кВт).
Бульдозеры имеют гидравлическое и канатное управление. Заглублениеотвала у канатных бульдозеров происходит под действием силы тяжести, а пригидравлическом управлении — с помощью гидравлических систем
На карьерах бульдозеры используются как для производства вспомогательныхработ (зачистка кровли пласта, планировка трассы транспортных коммуникаций ирабочих площадок уступов, понижение их высоты, сооружение насыпей и др.), так ивскрышных и добычных работ. В тяжелых условиях наибольшее применение получилигусеничные бульдозеры с неповоротным в плане отвалом. Применение колесныхбульдозеров целесообразно при большой разбросанности участками с малымиобъемами работ.
Рабочий цикл бульдозера при разработке пород состоит из операцийзарезки горизонтального или наклонного слоя, резания этого слоя для полученияпризмы волочения и перемещения ее к месту разгрузки. Для эффективной работыплотные, трещиноватые и мерзлые породы необходимо готовить к выемкемеханическим рыхлением. Производительность бульдозера зависит в основном отмощности базового трактора, размеров отвала, расстояния транспортирования исвойств разрабатываемых пород.
Часовая техническая производительность бульдозера (м3)при выемки и перемещении породы определяется по формуле:
Пб.тех.=3600Vпkи.п./(Тц.р.kр.п.), (5.7)
где: Vп– объем породы, перемещаемый бульдозером за один цикл, м3;
kи.п– коэффициент изменения производительности бульдозера, учитывающий уклони расстояние перемещения породы (табл. 5.5);
kр.п –коэффициент разрыхления породы;
Тц.р – продолжительностьрабочего цикла бульдозера, с.
Таблица 5.5 – коэффициенти расстояние перемещения гонной породыРасстояние перемещения породы, м
Коэффициент kи.п при перемещении породы На горизонтальном участке Под уклон 10% Под уклон 20% На подъем 10% 15 1 1,8 2,5 0,6 30 0,6 1,1 1,6 0,37 65 0,3 0,6 0,9 0,18 100 0,2 0,36 0,55 0,12
Примечания. По даннымЮ.В. Дейного.

Объем породы (м3),перемещаемый бульдозером за один цикл (объемы призмы волочения), можноопределить с достаточной точностью как объем треугольной призмы. Приняв hл≈h1 (рис. 5.15), найдем, что:
Vn=bп.рhлBл/2, (5.8)
где: bпр –ширина призмы волочения, м;
bпр=hл/tg α;
hл – высота отвала(лемеха), м;
α=35/60° — уголоткоса породы в призме волочения;
Bл – ширинаотвала, м.
/>
Рис. 5.15. Схема к определению объема призмы
1 — отвал; 2 — горная масса
Подставив в формулу (5.8) вместо bпр выражение hл/tg α, найдем,что:
Vп=Bлhл2/2tgα (5.9)
Максимальный поперечный уклон при работе бульдозеров не долженпревышать 30%. Бульдозер может преодолевать подъем 15-18 и35-40%соответственно с грузом и без груза, а также спуск 45%.
Сменная эксплуатационная производительность бульдозера (м )
Пб.см=3600Vпkи.пТсмkи.б/(Тц.рkр.п),(5.10)
где: Тсм– продолжительность смены, ч;
kи.б=0,7/0,8 – коэффициент использованиябульдозера во времени.
Работа бульдозеров эффективна при перемещении горной массы на небольшоерасстояние (до 80 м). При разработке россыпей и работе под уклон иногдарационально перемещать горную массу на расстояние 100 м и более. Производительность бульдозеров зависит в основном от их мощности, типа разрабатываемыхпород и расстояния их перемещения. При расстоянии Lnп перемещения пород 15-20 м сменная производительность бульдозеров мощностью 75-200 кВт в мягких породах составляет 800-1300 м, при Lп.п = 100 м она находится в пределах 200-350 м .
Часовая техническая производительность бульдозера на планировочных работах (м3)определяется по формуле:
/>
(5.11)
                                                                                          
где: Lпл — длина планируемого участка, м;
Ьпол — ширина полосы планировки за один проход бульдозера,м;
а =0,3/0,4 — ширина перекрытия полосы, м;
nпр — число проходов бульдозера по одной полосе;
Vпл — скорость движения бульдозера при планировке (на первой передачиVпл=0,3/0,7), м/с;
tnов = 8/12 — продолжительность поворота бульдозерапри каждом
проходе, с.
Колесный скрепер — самоходный или прицепной к тягачу агрегат,служащий для зачерпывания, перемещения и разгрузки породы. Рабочим органомскрепера является ковш, имеющий на передней кромке днища нож, с помощьюкоторого срезается слой породы. Ковш скрепера бывает телескопическим игрейферным. По способу разгрузки ковша различают скреперы со свободной,принудительной и полупринудительной разгрузкой породы. При свободной разгрузкепорода разгружается путем опрокидывания ковша вперед или назад. Принудительнаяразгрузка состоит в выталкивании породы задней стенкой ковша.Полупринудительная разгрузка осуществляется опрокидыванием ковша вперед ичастичным выталкиванием.
Скреперы бывают одноосные и двухосные. По способу управленияразличают скреперы гидравлические и с механическим (канатным) управлением.
Наиболее перспективны дляоткрытых разработок мощные самоходные или полуприцепные скреперы, созданные набазе колесных одно и двухосных тягачей и обладающие большой скоростью (40-60 км/ч безгруза и 20-30 км/ч с грузом) и маневренностью. Скреперы с гусеничными тягачамииспользуются лишь при плохих дорожных условиях и небольшом расстоянии транспортирования(до 300 м).
Скреперы используются припроизводстве вскрышных и добычных работ, проходке траншей и сооружении насыпей,зачистке пластов полезных ископаемых, производстве работ по рекультивации и приразличных вспомогательных работах. Скреперы в основном используются приразработке мягких пород. В последние годы мощные скреперы находят применениепри разработке мелкораздробленных скальных пород. В тяжелых условиях загрузкаскреперов осуществляется, как правило, с подталкиванием бульдозером-толкачом.
Разработка породскрепером осуществляется следующим образом. При подходе скрепера к забоюподнимается передняя его заслонка, а ковш опускается. В процессе дальнейшегодвижения скрепера по забою его нож срезает слой породы, толщина которого вмягких породах составляет 0,2-0,3 м, а в плотных и хорошо разрушенных — 0,1-0,15 м. После наполнения ковш поднимается, закрывается заслонка и скрепер перемещается к местуразгрузки. На отвале ковш опускается, поднимается передняя заслонка и задняястенка, перемещаясь по ковшу, выталкивает породу. После разгрузки ковшподнимается, задняя стенка сдвигается в исходное положение и опускаетсяпередняя заслонка. В таком положении скрепер возвращается в забой и цикл повторяется.
Разработка породыскрепером производится горизонтальными слоями (при заполнении ковша нагоризонтальной площадке) и наклонными слоями (в основном при проведениитраншей) с заполнением ковша на наклонной поверхности при движении скрепера подуклон. В последнем случае время разгрузки ковша сокращается на 20-30% благодарябольшой толщине срезаемого слоя. Угол наклона забоя изменяется в пределах10—20°. Длина наклонного забоя (м) определяется по формуле:
lз=Ekск/(bкhск) (5.12)
где: Е — вместимость ковша скрепера, м3;
kск — коэффициент скреперования (экскавации);
bк — ширина режущей кромки ковша, м;
hск — толщина слоя, срезаемого скрепером, м.
Коэффициент скреперования равен отношению коэффициента kн.к наполненияковша (kн.к=1,1/1,4) к коэффициенту kр.к разрыхленияпород.
Часовая техническая производительность скреперами (м3)зависит от свойств породы, вместимости ковша, расстояния и скорости транспортированияи определяется по формуле:
/>(5.13)
где: Тц.р –продолжительность рабочего цикла скрепера, мин;
Тц.р=tн+tд.г+tp+tд.п+tв, (5.14)
tн=0,7/1,5 –продолжительность наполнения ковша, мин;
tд.г, tд.п – продолжительность движения скрепера соответственно с грузоми без груза, мин;
tр=0,3/1 – продолжительность разгрузки, мин;
tв=1/1,5 – продолжительность вспомогательных операций(повороты и переключение передач), мин;
tд.г=lг/vг;
lг – расстояние движения скрепера с грузом, м;
vг – 6/50 – скорость движения скрепера с грузом, м/мин;
tд.п=lп/vп;
lп – расстояние движения скрепера без груза, м;
vп =10/80 – скорость движения скрепера без груза, м/мин.
Сменная эксплутационнаяпроизводительность колесного скрепера (м3) определяется по формуле:
Пск.см=60ЕТсмkcкkи.ск/Тц.р, (5.15)
где: Тсм –продолжительность смены, ч;
kи.ск=0,7/0,85– коэффициент использования скрепера во времени.
Колесные скреперы выгодно отличаются от других выемочных машинпростотой конструкции, надежностью, небольшой массой и стоимостью.
Производительность мощных колесных скреперов зависит от расстояниятранспортирования. Сменная эксплуатационная производительность скреперов сковшом вместимостью 15 м при расстоянии транспортирования 200 м составляет 1000- 1500 м (при транспортировании на расстояние 1000 м она снижается до 300 м).
Одноковшовый погрузчик представляет собой самоходное шасси с короткойстрелой, на конце которой шарнирно закреплен ковш. Черпание породы происходитпри опущенной стреле под действием усилия ходового механизма или под действиемгидравлического напора при застопоренном ходовом механизме. После наполненияковш слегка поднимается, и погрузчик отъезжает к месту разгрузки. Разгрузкаможет быть передняя, задняя и боковая. Различают разгрузчики неповоротные (ковшпри разгрузке не поворачивается), полуповоротные и полноповоротные.Погрузчики бывают на пневмоколёсном и гусеничном ходу, обладаютбольшойскоростью передвижения и используются как для погрузки автосамосвалов в забоях,так и в качестве самостоятельных транспортных средств. Скорость их движения подорогам с покрытием достигает 25 и 45 км/ч соответственно с грузом и без груза, а по карьерным дорогам она составляет 10-15 км/ч. Погрузчики на гусеничном ходу используются для погрузки транспортных средств, удаленных отзабоя на 10-15 м.
Погрузчики могут быть с дизельным, дизель-электрическим идизель-гидравлическим приводом. По мощности привода различают погрузчики малоймощности (мощность до 75 кВт), средней (75-150 кВт) и большой (более 150 кВт).Управление погрузчиком может быть канатно-блочным и гидравлическим.
Высота забоя погрузчика ограничивается высотой черпания исоставляет 1-5 м. Для мощных погрузчиков с ковшом вместимостью более 5 м она может достигать >9 м. Высота разгрузки для мощных погрузчиков достигает 5 м.
Часовая техническая производительность погрузчика (м3)определяется по формуле:
Пп.тех=60Еkэ/Тц.р                                        (5.16)
Рабочий цикл включает следующие операции: наполнение ковша, подъемковша в транспортное положение, перемещение погрузчика к, месту разгрузки,разгрузку ковша, возвращение погрузчика в забой.
Погрузчики имеют небольшую массу (в 6-8 раз меньшую, чем у экскаваторовс той же вместимостью ковша), простую конструкцию, высокую маневренность ибольшую скорость движения, что позволяет их использовать не только для погрузкив сложных забоях, но и для транспортирования горной массы и многозабойногообслуживания. По сравнению с одноковшовыми экскаваторами эксплуатационныезатраты при использовании погрузчиков и их стоимость в 2-3 раза ниже.
Основными недостатками, ограничивающими применение погрузчиков,являются небольшие параметры рабочего оборудования (что ограничивает высотуразрабатываемых уступов до 10 м) и относительно небольшое напорное усилие (вмоделях малой и средней мощности), которое недостаточно для разработкикрупнокусковатых пород.
Погрузчики целесообразно применять на карьерах строительныхматериалов и цветных металлов, а также при разработке сложных забоев небольшойвысоты, сложенных рыхлыми и хорошо раздробленными скальными и полускальнымипородами.

Глава 6 ТРАНСПОРТИРОВКАГОРНОЙ МАССЫ
 
6.1 Общие сведения
 
Карьерный транспортпредназначен для перемещения горной массы (вскрыши и полезного ископаемого) отзабоев до пунктов разгрузки. Он является связующим звеном в технологическомпроцессе. От четкой работы карьерного транспорта зависит эффективностьразработки месторождения. Трудоемкость процесса перемещения (транспортирования)весьма высока, а затраты на собственно транспорт и связанные с нимвспомогательные работы составляют 45-50 %, а в отдельных случаях 65-70%общих затрат на добычу. Специфику горных работ обусловливает следующие основныеособенности работы карьерного транспорта:
1 — значительный* объем исосредоточенная (односторонняя) направленность перемещения карьерных грузов приотносительно небольшом расстоянии транспортирования;
2 — периодическаяпередвижка транспортных коммуникации в связи с постоянным изменением положенияпунктов погрузки (забоев) и разгрузки горной массы;
3 — движение в грузовомнаправлении происходит, как правило, с преодолением значительных подъемов;
4 — повышенные прочностьи мощность двигателей транспортного оборудования, что вызвано большойплотностью, повышенной крепостью, абразивностью, неоднородной кусковатостьюгорной массы.
Интенсивность работыкарьерного транспорта характеризуется грузооборотом карьера, которыйопределяется количеством груза (в кубометрах или тоннах), перемещаемого вединицу времени (час, смена и т.д.). Масштаб горных работ на карьереопределяется величиной грузооборота. Он слагается из объемов перевозок вскрыши,полезного ископаемого и хозяйственно-технических грузов. Основной объем вгрузообороте обычно составляет вскрыша. Минимальный объем приходится нахозяйственно-технические грузы.
Грузооборот (или частьего), характеризуемый устойчивым во времени направлением перемещения,называется грузопотоком. Грузопоток называется сосредоточенным, если все грузыперемещаются из карьера на поверхность в одном направлении по однимтранспортным коммуникациям, в противном случае грузопоток называетсярассредоточенным.
С точки зрения лучшегоиспользования транспортных коммуникаций и оборудования минимальное число грузопотоковявляется более желательным. Однако при значительном грузообороте, большойпротяженности карьерного поля, наличии нескольких пунктов разгрузки и ихразобщенности, а также в некоторых других случаях рассредоточение потокаявляется технически необходимым и экономически целесообразным.
При формированиигрузопотоков обычно стремятся к разделению грузов по качественному признаку(вскрыша и полезное ископаемое) и пунктам назначения. Грузооборот карьера иотдельные грузопотоки изменяются по мере развития горных работ. Вопрос о выделенииотдельных грузопотоков решается при проектировании карьера на основаниитехнико-экономических расчетов (с учетом схемы вскрытия месторождения).
В зависимости от принципадействия различают транспорт цикличного (прерывного) и непрерывного действия.
Продолжительность циклаоборота складывается из продолжительности погрузки, продолжительности движенияс грузом к пункту разгрузки, продолжительности движения к месту погрузки ипродолжительности пауз между перечисленными операциями.
При цикличном транспорте(железнодорожный, автомобильный) погрузка, движение с грузом, разгрузка идвижение без груза осуществляются последовательно. При транспорте непрерывногодействия (конвейерный, гидравлический) эти операции совмещаются.

6.2 Железнодорожныйтранспорт
 
Средствамижелезнодорожного транспорта являются рельсовые пути и подвижной состав.
Рельсовые пути. Поусловиям эксплуатации рельсовыекарьерные пути делятся на стационарные, сохраняющие свое положение постоянноили в течение длительного времени (пути на поверхности, транспортных бермах и вкапитальных траншеях), и временные пути, периодически перемещаемые (на уступахи отвалах).
На карьерах в основномприменяется стандартная колея шириной 1520 мм.
Минимальный радиус кривыхопределяется типом подвижного состава и шириной колеи. Для всех стационарныхкарьерных путей при ширине колеи 1520 мм нормальный радиус кривых равен не менее 200 м. Для временных путей он находится в пределах 100-120 м. Величину подъема i (уклона) в продольном направлениипринято выражать в промиллях (число тысячных единиц тангенса угла подъема, т.е.i = 1000 tgα, /‰). Таккак при малом угле подъема sin a = tga, то при известных значениях i и высоты подъема можно определить длину участка подъема безтригонометрических таблиц. Максимальный подъем пути в грузовом направленииназывается руководящим подъемом i. Повеличине руководящего подъема, рассчитывается масса поезда. Экономическиэффективная величина руководящего подъема для железнодорожногоэлектрифицированного транспорта при однократной тяге не превышает 40 и 60 ‰соответственно с использованием электровозов и тяговых агрегатов. Карьерныйтранспорт может быть одно- и многопутным. Расстояние между осями путейсоставляет не менее 4,1 м. Для соединения и разветвления путей служитстрелочный перевод, характеризуемый тангенсом угла его крестовины (маркойкрестовины). На постоянных путях устанавливаются стрелочные переводы с маркойкрестовины 1 /11 и 1 /9, на временных — с маркой крестовины 1/7 и 1/5. Железнодорожныйпуть (рис. 6.1) состоит из нижнего и верхнего строений. Нижнее строениепредставляет собой земляное полотно с водоотводными и искусственнымисооружениями. Земляным полотном выездных путей является основание траншей,земляным полотном забойных путей — рабочая площадка уступа, отвальных путей — насыпь отвалов. Верхнее строение пути состоит из балласта шпал, рельсов соскреплениями и противоугонов. Балласт необходим для равномерного распределениядавления и смягчения ударов от подвижного состава на земляное полотно защитыего от промерзания, отвода поверхностных вод. Наилучшем материалом для балластаслужит щебень крупностью 20-79мм. В качестве балласта возможно использовать галькуи гравий. Толщина балластного слоя должна быть равной 15-20 и 25-40 см соответственно на временных и стационарных путях. Расход балласта составляет 600-1200 м3/км
Шпалы служат длякрепления к ним рельсов и передачи давления от подвижного состава на балласт.Применяются деревянные железобетонные и металлические шпалы. Наибольшееприменение получили деревянные (сосновые) шпалы. Стандартная длина шпалы 270 см. С целью увеличения срока службы шпалы пропитываются антисептиком (хлористый цинк, креозот и др.).Число шпал на 1км пути в зависимости от нагрузок ось и интенсивности движенияпоездов находится в пределах делах 1440 — 2000. По условиям ремонта путирасстояние между шпалами принимается не менее 25 см.
/>
Рисунок 6.1 — схема строения железнодорожного пути:
1 — земляное полотно; 2 — балласт; 3 — шпала; 4 — подкладка; 5 — рельс; 6 — водоотводная канава; 7 — накладка; 8 — ширина колеи

Рельсы служат длянаправления колес подвижного состава и передачи давления на шпалы. Применяемыена карьерах типы рельсов различаются мёжду собой массой 1 м. Стандартная длина рельса 12,5 и 25 м. На постоянных путях применяется сварка рельсов в длинныепетли. На криволинейных участках используются короткие отрезки рельсовтребуемой длины. Тип рельсов выбирается в зависимости от нагрузки на осьподвижного состава, назначения пути и интенсивности движения. На карьерахшироко применяются рельсы P = 50 и Р = 65 (масса 1 м рельса 50 и 65 кг соответственно). Рельсы Р-65 целесообразно использовать при нагрузке на осьболее 280 кН и годовом грузообороте 20-25 млн. т. В особо тяжелых условиях приосевых нагрузках свыше 300 кН используются рельсы Р-75. При тяжелых рельсахвоздействие подвижного состава на верхнее строение передается более равномерно.
К шпалам рельсы могутприкрепляться костылями, шурупами и болтами. Наибольшее применение получиликостыли. Недостатками костыльного крепления являются быстрое снижение прочностипути, сужение или уширение пути, перекос, что может быть причиной аварий. Призвеньевой переукладки путей кранами возможен отрыв шпал от рельсов. Пришурупном креплении в шпале просверливается отверстие, куда ввинчивается шуруп,головка которого прижимает рельс к шпале. Сопротивление выдергиванию шурупов в1,5-2 раза больше, чем костылей. Болтовое крепление, при котором используютсясквозные болты, является наиболее прочным. Концы рельсов соединяются междусобой стыковыми накладками и болтами.
Конструкция верхнегостроения зависит от грузооборота, нагрузки на ось подвижного состава и скоростидвижения. Скорость движения на стационарных и временных путях составляетсоответственно 30-40 и 15-20 км/ч.
Подвижной состав накарьерах состоит из вагонов и локомотивов. Для перевозки полезного ископаемогошироко используются вагоны типа «гондола» грузоподъемностью 60-90 тонн ичастично типа «хоппер» грузоподъемностью 60 тонн. У вагонов типа «гондола» дносоставлено из отдельных щитов, вращающихся на шарнирах у хребтовой балки. Опущенныещиты образуют наклонные плоскости, по которым груз высыпается на обе стороны отоси пути. Вагон типа «хоппер» имеет наклонные торцовые стенки и разгружаетсячерез люки, расположенные ниже рамы вагона, груз ссыпается между рельсами илина стороны.
Для перевозки вскрышныхпород применяются саморазгружающиеся вагоны-думпкары с односторонней илидвусторонней разгрузкой. Конструкция думпкаров рассчитана на восприятиезначительных динамических нагрузок от падения крупных кусков породы массой 3-5тонн с высоты 1,5-3 м (при погрузке экскаваторами). Думпкары широко применяютсятакже и для транспортирования руды. Думпкары характеризуются такими какгрузоподъемность, вместимость, коэффициент тары, нагрузка на ось, нагрузка на 1 м пути (табл. 5.1).
Грузоподъемность –максимальная масса груза, которая может быть погружена в вагон.
Вместимость — объемкузова вагона. При погрузке с верхом объем перевозимой насыпной горной массыможет на 20-25% превышать объем кузова вагона.
Таблица 5.1 – показателии характеристики думпкаровПоказатели Модели думпкаров 6ВС-60(модель 31-638) 7ВС-60(модель 31-656, 31-661) ВС-85 2ВС-105 ВС-145(модель 34-667) ВС-145(модель 34-9) 2ВС-180 Грузоподъемность, т 60 60 85 105 145 145 180 Масса вагона, т 27 28 35 48,5 78 74,5 68 Вместимость кузова, м3 30 32 38 50 68 50 58 Число осей 4 4 4 6 8 8 8 Нагрузка на рельсы от оси, кН 212,7 214,9 294 256 273,17 272,6 304 Длина по осям автосцепок, м 11,83 11,83 12,17 14,9 17,63 17,63 17,58 Ширина, м 3,21 3,204 3,52 3,75 3,5 3,38 3,46 Высота, м 2,867 2,99 3,236 3,241 3,635 3,49 3,258 Коэффициент тары 0,45 0,468 0,41 0,46 0,538 0,537 0,38 Число разгрузочных цилиндров 4 4 4 4 8 8 8
 
Локомотивы.В качестве локомотивов на карьерах применяются электровозы,тепловозы и тяговые агрегаты. Достоинствами электровозов являются относительновысокий к.п.д., равный 14 — 16%, высокая скорость движения на руководящемподъеме, способность преодоления подъемов до 40 °/00, постояннаяготовность к работе, простое обслуживание и надежная работа в суровыхклиматических условиях. Наибольшее применение получили контактные электровозы,работающие на постоянном токе напряжением 1500 и 3000 В (табл. 4.2).Недостатками электровозов являются зависимость от источника энергии изначительные первоначальные затраты на строительство контактной сети и тяговойподстанции.
Таблица 6.2 – параметры ихарактеристики электровозов Параметры Электровозы постоянного тока Электровозы переменного тока EL-2 EL-1 21Е 26ЕМ Д-94 Сцепной вес, кН 1000 1500 1500 1800 940 Осевая формула
V20
20+20+20
20+20+20
20+20+20
20+20 Напряжение сети, В 1500 1500 1500 1500 10000 Мощность (при часовом режиме), кВт 1350 2020 1510 2480 1650 Тяговое усилие (при часовом режиме), кН 160 242 198 317 200 Скорость движения, км/ч 30 30 28 28,7 30 Нагрузка на ось, кН 250 250 250 300 235 Минимальный радиус кривой, м 50 60 60 60 75 Высота (с опущенным пантографом), мм 4660 4660 4800 4960 5250 Параметры Электровозы постоянного тока Электровозы переменного тока
  EL-2 EL-1 21Е 26ЕМ Д-94
  Длина, мм 13820 21320 20960 21470 16400 '.
  /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
6.3 Автомобильныйтранспорт
На отечественных карьерахи за рубежом автотранспорт используется как в качестве основного, так и всочетании с железнодорожным, конвейерным, скиповым и другими видами транспорта.
Карьерные автодороги. Эффективность работы автотранспорта на карьерах взначительной степени определяется состоянием и качеством автодорог (рис. 6.2).По условиям эксплуатации автодороги на карьерах делятся на стационарные и временные.Стационарные автодороги, сооружаемые в капитальных траншеях, на поверхности ина соединительных транспортных бермах на длительный срок, имеют, как правило,дорожное покрытие и двухполосное движение. Временные дороги (на уступах иотвалах) периодически перемещаются вслед за подвиганием фронта работ и, какправило, не имеют дорожного покрытия.
Ширина проезжей частиавтодороги (м) зависит от габаритов подвижного состава, скорости движения ичисла полос движения.
/>
Рисунок 6.2 – поперечныйпрофиль автодороги:
а — в рыхлых породах; б — в скальных породах; в — на съездах; 1 – земляное полотно; 2 – проезжая часть; 3– обочина; 4 – водоотливное сооружение; 5 – ограждение.
Ширина проезжей частидвухполосных дорог для автосамосвалов грузоподъемностью 27-40 и 75-120 тсоставляет 13-15 и 20-25 м соответственно. На кривых малого радиуса ширинапроезжей части увеличивается в зависимости от радиуса кривой. Уширение проезжейчасти характеризуется следующими данными.
Ширина обочины составляет1-2 м. Дороги, расположенные в выемках, должны иметь боковые кюветы (глубиной0,8-0,9 м) трапециевидной формы с основанием шириной 0,4 м. В обычных условиях дороги имеют двухскатный профиль с уклоном 10-40 °/00. Приустройстве дорог на косогоре, бермах по борту карьера и на кривых с радиусомменее 200 м поперечное сечение дороги имеет односкатные профиль с уклоном 20-40°/00 в сторону косогора или внутрь кривой
Тип дорожного покрытиявыбирается с учетом срока эксплуатации дороги, интенсивности движения, типаподвижного состава и наличия местных дорожно-строительных материалов.
/>На стационарных дорогахмощных карьеров большой интенсивностью движения (2000 — 3000 рейсовавтосамосвалов в сутки) применяется цементобетонное или асфальтовое покрытие.При меньшей интенсивности движения (1000 — 1500 рейсов автосамосвалов в сутки)используют щебеночное покрытие с пропиткой и поверхностной обработкой илипокрытие, обработанное по способу смешения. Временные дороги при скальномосновании не имеют покрытия. При рыхлом основании они имеют грунтовое покрытие,улучшенное щебеночными добавками. Эксплуатация дорог с покрытием высокогокачества позволяет значительно сократить затраты на ремонт подвижного состава ишин, топливо, смазку и др., что при большой интенсивности движения быстроприводит к окупаемости затрат на строительство дороги.
Подвижной состав автотранспорта должен обладать повышенной прочностью,маневренностью и проходимостью, преодолевать значительные подъемы и уклоны иобеспечивать быструю механизированную нагрузку. В зависимости отконструктивного исполнения, подвижной состав карьерного автотранспорта можноразделить на две группы: автосамосвалы и полуприцепы. Автосамосвалы – этомашины с кузовом, расположенные на раме. Разгрузка автосамосвала производится восновном опрокидыванием назад. У полуприцепов кузов выполнен отдельно от тягачаи соединяется с ним специальным прицепным устройством. Полуприцепы имеют однуили две ходовые оси и могут быть с задней боковой и донной разгрузкой. Основныеих преимущества по сравнению с автосамосвалами — большая грузоподъемность,меньшие расход горючего и эксплуатационные затраты. Однако область примененияполуприцепов ограничивается лишь дорогами без подъемов или с небольшим подъемом(до 30 /00) из-за меньшей маневренности и меньшей удельной мощностидвигателя. Основными параметрами карьерных автосамосвалов являются грузоподъемность,мощность двигателя, объем кузова, колесная формула минимальный радиус поворота.Колесной формулой называется цифровое обозначение числа колесавтосамосвала(например, 4x2). Первая цифра колесной формулы показывает общее число колес,вторая — число ведущих колес. На карьерах наибольшее применение получили автосамосвалы типа БелАЗгрузоподъемностью 27-75 т. Освоены более мощные автосамосвалы грузоподъемностью110-180 т. Характеристика автосамосвалов приведена в табл. 6.3.
Таблица6.3 – характеристики автосамосвалов Параметры  Автосамосвалы КрАЗ-256Б
Бе-
лАЗ-540
Бе-
лАЗ-548
Бе-
лАЗ-549
Бе-лАЗ-
7519
БелАЗ-
7521 Колесная формула 6X4 4X2 4X2 4X2 4X2 4X2 Грузоподъемность, т 10 27 40 75 ПО 180 Масса (без груза), т 11,5 21 29 66 85 145 Вместимость кузова, м 6 15,8 21,7 37,8 44 90 Максимальная скорость движения, км/ч 62 55 50 50 52 50 Ширина автосамосвала, м 2,65 3,48 3,8 5,36 6,1 7,64 Длина автосамосвала, м 8,2 7,3 8,1 10,3 11,3 13,6 Минимальный, радиус поворота, м 10,5
8,5 10,0 11,0 12 15 Мощность двигателя, кВт 175 265 367 770 955 1690 Расход топлива на ЮС км пути, л 60
125 200 350 - -
Эффективностьиспользования автотранспорта на карьерах, в значительной степени зависит отсхемы подъезда автосамосвала к забою и установки его экскаватора. В зависимостиот способа вскрытия рабочих горизонтов, размер рабочих площадок и условийработы экскаваторов возможны сквозной подъезд автосамосвалов к экскаватору,подъезд с петлевым разворотом (рис. 6.3). Сквозной подъезд применяется приналичие двух выездов с горизонта. Автосамосвалы в этом случае движутся поточно,съезжая с магистральных дорог на забойные. Подъезд с петлевым разворотомприменяется при одном выезде с горизонта. Он не требует сложных маневров. Обычновремя обмена автосамосвалов не превышает продолжительности рабочего циклаэкскаватора, чем достигается высокое использование экскаваторов во времени.Подъезд с тупиковым разворотом применяется в стесненных условиях приневозможности осуществления петлевого разворота. В основном эта схема подъездаприменяется в тупиковых заходах при проведении траншей. При ширине рабочейплощадки (основания траншеи) меньше радиуса поворота автосамосвала устраиваютсяспециальные ниши для обеспечения более свободного маневра при развороте (см;рис. 6.3). Подъезд с тупиковым разворотом вызывает уменьшение производительностиавтосамосвалов на 10-16% (по сравнению с другими схемами подъезда).
/>
Рисунок 6.3 — Схемыподъезда автосамосвалов к экскаваторам:
а,6- сквозной подъезд; б, г — подъезд с петлевым разворотом; д, е — подъезд с тупиковым разворотом
В зависимости от числаавтосамосвалов, находящихся одновременно в забое, применяется одиночная илиспаренная установка их под погрузку. Одиночная установка автосамосвалов можетпроизводиться параллельно оси забоя (при заходах небольшой ширины) либо сразворотом (при более широких заходах). Установка автосамосвалов с разворотомпозволяет уменьшить угол поворота экскаватора. Спаренная установка автосамосваловобеспечивает более высокую производительность экскаваторов. При спаренной одностороннейустановке несколько усложняются маневры автосамосвалов (особенно в ночноевремя). Спаренная двусторонняя установка в большей степени обеспечиваетиспользование экскаватора во времени. Она применяется в условиях широкихзаходок и тупиковых забоев. Однако спаренная установка требует некоторогоувеличения рабочего парка автосамосвалов. Во всех случаях установкаавтосамосвала под погрузку должна обеспечить минимум времени на маневрыавтосамосвала в забое, минимальный угол поворота экскаватора при погрузке ихорошую видимость машинистом экскаватора кузова автосамосвала в моментпогрузки.
6.4 Конвейерныйтранспорт
Из всех известных типовконвейеров (ленточные, ленточно-канатные, ленточно-цепные и пластинчатые) накарьерах наибольшее применение получили ленточные конвейеры (рис. 6.4). Онипросты в эксплуатации и изготовлении и обеспечивают значительнуюпроизводительность. Ленточный конвейер состоит из ленты, роликовых опор,смонтированных на металлической конструкции, приводной станции, устройство длянатяжения ленты, загрузочного устройства. Конвейерная лента являетсяодновременно грузонесущем и тяговым органом. На карьерах большее применениеполучили тканевые многопрокладочные ленты. Ткани изготавливаются из бельтинга, особо прочного бельтинга и лавсана.Все большее применение находят конвейерные ленты с капроновыми и аниднымипрокладками. Для мощных стационарных конвейеров, как правило, применяютсярезинотросовые ленты, в которых вместо прокладок используются стальные тросыдиаметром 2,5-10 мм.

/>
                                                   Рисунок6.4 — схема ленточного конвейера:
1 — конвейерная лента; 2- роликоопоры; 3 -приводные барабаны; 4 — устройство для натяжения ленты; 5 — загрузочное устройство.
Ширина ленты конвейеразависит от его производительности и кусковатости транспортируемых пород инаходится в пределах 400-3600 мм. Транспортирование крупных кусков тяжелыхпород быстро выводит конвейерную ленту из строя, поэтому размер кусков обычноне превышает 500 мм.
Скорость движенияконвейерной ленты выбирается с учетом физико-технических характеристиктранспортируемых пород, ширины ленты и изменяется в пределах 0,7-6 м/с (табл.6.4)
Допустимый угол подъемазависит от физико-технических характеристик транспортируемых пород, составляет20-22°, 16-18° и 13-15° соответственно при транспортировании рыхлых пород,раздробленных скальных пород и гравия. Допустимый угол наклона конвейера приспуске на 2-3° меньше допустимого угла при подъеме.
Роликоопоры служат для поддержания конвейерной ленты. Дляподдержания грузовой ветви ленты наибольшее применение получили роликоопоры стремя роликами, для поддержания нижней (порожней) ветви — роликоопоры с одним идвумя роликами. Ролики, поддерживающие нижнюю ветвь, имеют специальную конструкцию,приспособленную для очистки ленты от налипшей породы.

Таблица6.4 – конвейеры и их параметрыПараметры Конвейеры КЛ-500 КЛМ-800 С-160 КЛМЗ НКМЗ Ширина ленты, мм 1000 1200 1600 1200 1800 Скорость движения ленты, м/с 2,26 2,58 1,6-3,15 3,6 4,35 Часовая производительность, т 500 800 1600-3150
1950 м3
5000 м3 Длина горизонтального става, м 400 800 1100 800 500 Мощность привода, кВт 75 150 400-800 400 1500
На карьерах конвейерный транспорт применяется длятранспортирования рыхлых и мягких вскрышных пород (преимущественно отмногоковшовых экскаваторов) на внутренние или внешние отвалы, угля, песка,щебня, гравия и др., а также для транспортирования раздробленных скальных иполускальных пород. Для транспортирования вскрышных пород применяются следующиесхемы конвейерного транспорта.
При поперечном перемещении вскрышных пород в выработанноепространство используют транспортно-отвальные мосты и консольныеотвалообразователи. В случае перемещения вскрышных пород в выработанное пространствопо периметру карьера (рис.6.5) используются забойные, полустационарные иотвальные конвейеры. При перемещении вскрышных пород и полезного ископаемого запределы карьера используются забойные, подъемные, магистральные, отвальные,разгрузочные конвейеры (рис. 6.6).

 />
Рисунок 6.5 — схема перемещения вскрышных пород в выработанноепространство по периметру карьера:
1 — экскаватор; 2 — загрузочное устройство; 3 — забойныйпередвижной конвейер; 4 -наклонный конвейер; 5 — загрузочное устройство; 6 — полустационарный конвейер; 7 -самоходный перегружатель; 8 — отвальныйпередвижной конвейер; 9 — разгрузочное устройство; 10 – отвалообразователь.
/>
Рисунок 6.6 — схема перемещения вскрышных пород во внешние отвалы:1 — роторные экскаваторы; 2 — перегружатель; 3 — забойный конвейер; 4 — наклонный конвейер; 5 — магистральный конвейер; 6 — отвальный конвейер; 7 — отвалообразователь
6.5 Комбинированныйкарьерный транспорт
Получение максимальногоэкономического эффекта при транспортировании горных пород на мощных карьерахможно обеспечить только при использовании нескольких видов транспорта(комбинированного транспорта), так как каждый из входящих в комбинацию видтранспорта эксплуатируется в наиболее благоприятных для него условиях.
С учетом технологическихособенностей в цепи карьерного транспорта можно выделить три звена:
• транспортированиепо рабочим горизонтам и соединительным
бермам;
• транспортированиепо наклонным выработкам до господствующей поверхности;
• транспортированиена поверхности.
Транспорт первого звенанепосредственно обслуживает добычные забои. Он должен обладать большойманевренностью для обеспечения высокой производительности добычных машин,полноты выемки и требуемого качества полезного ископаемого. Транспорт второгозвена должен обеспечить движение по кратчайшим наклонным участкам пути.Транспорт третьего звена обеспечивает перемещение горной массы на большоерасстояние по относительно горизонтальным участкам пути.
Как показала практика,для транспортирования горной массы в карьере (первое звено) наиболеецелесообразно использовать автосамосвалы различной грузоподъемности. Дляперемещения горной массы от рабочих горизонтов до поверхности (второе звено)наиболее высокие технико-экономические показатели достигаются при использованиискиповых, конвейерных и автомобильных подъемников. Для транспортированиягорной массы на поверхности (третье звено) применяются железнодорожный иконвейерный транспорт.
Наибольшее применениенаходит комбинация автомобильного и железнодорожного транспорта. Горная массаот забоев автотранспортом доставляется до перегрузочных пунктов (рис. 6.7), а затем железнодорожными составами до отвалов, либо додробильно-обогатительной фабрики. Перегрузочные пункты в этом случае могутрасполагаться либо внутри карьера, либо на поверхности в непосредственнойблизости от его контуров. Комбинированный автомобильно-железнодорожныйтранспорт с внутрикарьерной перегрузкой целесообразно применять при большомгрузообороте карьера, глубине более 150 м и использовании железнодорожного транспорта на верхних горизонтах.
Этот видкомбинированного транспорта эффективно применяется на Лебединском,Михайловском, Соколовско-Сарбайском карьерах.
/>
Рисунок 6.7 – схемыперегрузочных пунктов при автомобильно-железнодоржном транспорте:
а — с непосредственнойперегрузкой пород; б — с временным складом и использованием на погрузкеэкскаваторов
При комбинацииавтотранспорта и скиповых подъемников перегрузочный пункт состоит изразгрузочного и приемного устройства и бункера-дозатора. Скипыгрузоподъемностью до 100 т перемещаются по специальным направляющим (уголнаклона 35—45°) со скоростью 8-12 м/с. При большой производительности карьерацелесообразно устанавливать несколько скиповых подъемников. В зависимости отконкретных условий в практике встречаются и другие комбинации видов транспорта.

Глава 7 ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕ
 
7.1 Общие сведения
Открытая разработкаместорождений полезных ископаемых связана с необходимостью выемки и перемещениязначительных объемов вскрышных пород, покрывающих, а иногда и подстилающих (приразработке крутых месторождений) залежь. Перемещаемые объемы вскрышных породразмещаются (складируются) на специально отводимых для этой цели площадях. Насыпь,образующаяся в результате складирования вскрышных пород, называется отвалом, асовокупность производственных процессов по размещению вскрышных пород в отвал — отвальными работами. Технология, механизация и организация отвальных работсоставляют сущность и содержание процесса отвалообразования. Отвалообразованиеявляется завершающим этапом в технологической цепи производства вскрышныхработ. От четкого и безаварийного выполнения отвальных работ в значительнойстепени зависят технико-экономические показатели работы горного и транспортногооборудования и всего карьера в целом.
Отвал вскрышных породимеет форму неправильной усеченной пирамиды. Он характеризуется следующимипараметрами: высотой и числом уступов (ярусов), углом откосов уступов,результирующим углом откоса отвала, приемной способностью, длиной и способомперемещения отвального фронта работ, размерами в плане и др.
Высота отвального уступазависит в основном от физико-технических свойств складируемых пород и пород,лежащих в основании отвала, а также от средств механизации отвальных работ.Увеличение высоты отвального уступа и отвала в целом ведет к уменьшениюзанимаемых площадей под отвалы, объема работ по строительству и содержаниютранспортных коммуникаций и к увеличению производительности отвальногооборудования. Число отвальных уступов определяется в зависимости от площади,отводимой под отвалы, и общего объема вскрышных пород. Ограничивающим факторомвозможного числа уступов на отвале является общая рациональная высота отвала инесущая способность пород, лежащих в основании отвала. В практике открытыхработ имеются отвалы с различным числом уступов. Угол откоса отвальных уступовобычно равен углу естественного откоса пород, размещаемых в отвале. Он зависитот физико-технических свойств пород, их степени разрыхления и влажности иизменяется в пределах 30-40°. Часть периметра отвала, на котором происходятприем и размещение вскрышных пород, составляет фронт отвальных работ. Разбивкафронта отвальных работ на отдельные участки (тупики) позволяет рассредоточитьпо фронту основные и подготовительные работы при отвалообразовании. Длинаотдельного тупика изменяется в широких пределах и зависит в основном отпринятого способа механизации отвальных работ, площади отвала, объема вскрышныхпород, размещаемых в отвале. Потребное числоотвальных тупиков определяется грузооборотом карьера по вскрыше и приемнойспособностью отвального тупика.
Способ перемещения фронта отвальных работ определяет схемуразвития отвалов в плане. Различают три способа перемещения фронта отвальных работ:параллельный, веерный и криволинейный (рис. 7.1).
/>
Рисунок 7.1 – способыперемещения фонта отвальных работ:
 а — параллельный;б — веерный; в – криволинейный
Процесс отвалообразованиявключает возведение первоначальных отвальных насыпей, разгрузку и складированиевскрышных пород, планировку поверхности отвала и перемещение транспортныхкоммуникаций на отвале.
Возведение первоначальныхнасыпей имеет целью образование необходимого фронта отвальных работ приопределенной высоте отвального уступа. Ширина первоначальной насыпи поверхудолжна составлять 7-10 м с целью обеспечения нормального расположениятранспортных коммуникаций. При возведении отвала на косогоре сначала на егосклоне (на отметке поверхности отвала) сооружается горизонтальная площадка длярасположения транспортных коммуникаций. Заполнение отвала производится всторону пониженных отметок. Допустимая высота отвала ограничивается условиямиего устойчивости.
При возведении отвала на равнине первоначальная насыпь сооружаетсяиз пород выемки, проводимой вблизи насыпи параллельно ее оси, или из вскрышныхпород. В зависимости от типа вскрышных пород и вида карьерного транспортапервичная насыпь может сооружаться драглайнами, мехлопатами, бульдозерами иколесными скреперами (рис. 7.2, 7.3, 7.4, 7.5).
Выбор средств механизации для складирования пород зависит в основномот физико-технических свойств вскрышных пород и видов карьерного транспорта(табл. 7.1).
Планировка поверхности отвала осуществляется для обеспечения передвижкипутей и конвейеров, трассирования отвальных автодорог и последующейрекультивации. Планировка, как правило, производится бульдозерами.
Перемещение транспортных коммуникаций на отвале носитпериодический характер и производится после отсыпки отвальной заходки.Перемещение отвальных коммуникаций аналогично перемещению временных путей накарьере.
/>

/>

7.2 — схемы возведения первоначальной насыпи из пород выемки:
а — мехлопатой на косогоре; б — драглайном на равниннойместности
/>

/>
Рисунок 7.3 — схемавозведения первоначальной насыпи измягких пород колесным скрепером:
1 — откос отвала; 2 — забой; 3 — отвал; 4 — карьер; 5 –скрепер

/>
Рисунок 7.4 — схема отвалообразования с использованием мехлопаты
Таблица7.1 – выбор средств механизации для складирования породТранспорт Средства механизации для складирования пород скальных Рыхлых Железнодорожный Мехлопаты, отвальные плуги, бульдозеры Мехлопаты, драглайны, абзетцеры, бульдозеры Автомобильный Бульдозеры Бульдозеры Конвейерный Консольные отвалообразователи Консольные отвалообразователи и транспортно- отвальные мосты
 />
Рисунок 7.5 — схема отвалообразования с использованием драглайнаЭШ 10/60.

7.2 Железнодорожноеотвалообразование
 
При железнодорожном транспорте для складирования пород на отвалахприменяются мехлопаты, драглайны, отвальные плуги, абзетцеры и бульдозеры.
Экскаваторное отвалообразованиепри использованиижелезнодорожного транспорта на отечественных карьерах является ведущим (на егодолю приходится 85-90% объема складируемых пород). Работа отвальных экскаваторовсостоит в экскавации породы, разгружаемой из думпкаров, и укладке ее в отвал.При использовании мехлопаты отвальный уступ разделяется на два подуступа.Мехлопата размещается на кровле нижнего подуступа. Для удобства приема ипоследующей экскавации разгружаемой породы из думпкаров экскаватор на кровленижнего подуступа образует специальную приемную выемку (канаву) длиной равнойполуторной или двойной длине думпкара, и глубиной 0,8-1 м. Локомотивосостав на отвал подается вагонами вперед. В приемную выемку, как правило, разгружаютсядумпкары поочередно. Укладка породы экскаватором в отвал производится в трехнаправлениях: вперед по ходу в нижний подуступ, в сторону развития отвала подоткос нижнего подуступа и назад в верхний подуступ.
Рациональная высота отвального уступа меняется в широких пределахи зависит в основном от физико-технических характеристик складируемых пород ипород основания отвалов, рельефа поверхности, параметров экскаватора исоставляет 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, 6-8и 7-9 м соответственно для экскаваторов ЭКГ-5, ЭКН-8И иЭКГ-12,5.
Плужное отвалообразованиепредшествовало экскаваторному, но из-за небольшойпроизводительности было в основном заменено экскаваторным. Плужноеотвалообразование находит применение на карьерах с небольшим объемом скальныхвскрышных пород при наличии большого числа тупиков, расположенных на разныхгоризонтах.
Процесс плужного отвалообразования включает выполнение следующихопераций: разгрузку породы из думпкаров под откос отвального уступа, профилированиеоткоса уступа (вспашка), планировку поверхности отвала и передвижку пути(рис.7.6). Разгрузка думпкаров производится по всей длине отвального тупика. Взависимости от устойчивости откоса думпкары могут разгружаться по одному,группами и одновременно все. Часть разгружаемой породы скатывается по откосу, абольшая часть (до 70 %) остается на откосе и препятствует разгрузке следующихсоставов. Для сбрасывания вниз оставшейся на откосе породы производитсяпрофилирование откоса отвала отвальным плугом. Разгрузка думпкаров ипрофилирование откоса отвала обычно производятся несколько раз. Послезаполнения отвального тупика тем же отвальным плугом производится планировкаповерхности отвала. Планировка выполняется с таким расчетом, чтобыспланированная поверхность была выше старой трассы на 0,2-0,5 м для компенсации неизбежной просадки пути при  движении локомотивосоставов. Профилированиеоткоса и планировка отвала выполняются плугом за несколько проходов вдольотвального тупика. Рабочими органами отвального плуга являются выдвижные лемехии крылья. Отвальные плуги выпускаются прицепные и самоходные (с вылетом крыльевдо 7,5 м). Передвижка путей на плужных отвалах осуществляетсяпутепередвигателями цикличного действия без разборки на звенья.
/>

Рисунок 7.6 — схема плужного отвалообразования:
а — положение отвального откоса перед разгрузкой локомотивосостава; б- после разгрузки; в — после профилирования; г- послеповторной разгрузки и передвижки путей.
Абзетцерноеотвалообразование.Процессотвалообразования с помощью абзетцеров включает разгрузку думпкаров в приемнуютраншею, расположенную на поверхности отвала параллельно верхней бровке отвальногоуступа, черпание породы из траншеи, перемещение породы в отвал, планировкуповерхности отвала и передвижку путей,
Абзетцер- полноповоротный многоковшовый экскаватор, имеющий разгрузочную консоль сленточным конвейером. Порода из приемной траншеи (куда она разгружается изсоставов) выбирается ковшовым заборным органом абзетцера и через питательравномерно поступает на ленточный конвейер отвальной консоли, который подает еев отвал. Абзетцеры, как правило, имеют рельсовый ход. Отсыпка отвалаосуществляется при движении абзетцера вдоль траншеи. Вначале отсылается внешняячасть отвала, а затем внутренняя, путем поворота разгрузочной консоли вгоризонтальной плоскости.
Отвальныйуступ отсыпается двумя подуступами. Абзетцер, приемная траншея и путьрасполагаются в этом случае на кровле нижнего подуступа. Возможная высотанижнего подуступа, как правило, ограничивается условиями его устойчивости, авысота верхнего подуступа — длиной стрелы абзетцера, углом ее наклона,устойчивостью откоса верхнего подуступа и положением абзетцера относительнопути. Высота абзетцерного отвала достигает 90 м. Высота верхнего подуступа 20-35 м, высота нижнего подуступа 40-55 м. Планировка поверхности отвала после егозаполнения производится либо планирующей рамой абзетцера, либо бульдозером. Путиотвальных экскаваторов обычно многорельсовые, поэтому их передвигаютпутепередвигателями непрерывного действия. Ширина отвальной заходки изменяетсяв пределах 40-60 м. Она зависит от длины отвальной консоли и угла ее наклона. Абзетцерыприменяются только при складировании рыхлых и хорошо раздробленных пород,разрабатываемых многоковшовыми экскаваторами. Они имеют высокуюпроизводительность и обеспечивают безопасность работ при больших высотах иприемной способности отвалов. Недостатками абзетцерного отвалообразованияявляются зависимость егоот климатических условий, высокая трудоемкостьстроительства и содержание абзетцерных путей.
Бульдозерноеотвалообразование.В связи с созданиембульдозеров мощностью 220 кВт и более на карьерах с железнодорожным транспортомначали применять бульдозерное отвалообразование. При этом способеотвалообразования отвальный уступ разделяется на два подуступа. Порода разгружаетсяна кровлю нижнего подуступа (транспортные пути располагаются на кровле верхнегоподуступа) и бульдозерами перемещается к его откосу. Высота верхнего подуступапринимается такой, чтобы разгруженная из думпкара порода была ниже уровня пути,т.е. должна быть в пределах 1,5-2,5 м. Расстояние от внешнего конца шпал доверхней бровки верхнего подуступа должно быть не менее 1 м. Высота нижнего подуступа принимается по условию устойчивости его откоса.
Ширинаотвальной заходки (шаг переукладки путей) определяется производительностьюбульдозера, объемом вскрыши, поступающим на отвал, полезной массой поезда,схемой путевого развития на отвале и затратами на передвижку отвальных путей.Экономически целесообразная ширина отвальной заходки изменяется в пределах 30-70 м. Рациональная длина отвального тупика находится в пределах 1,2-1,5 км. Различают торцовую, фронтальную и комбинированную схемы бульдозерного отвалообразования (рис.7.7). При торцовой схеме складирование породы осуществляется диагональнымипроходами бульдозера. Достоинствами бульдозерного отвалообразования являютсянезависимость шага переукладки путей от линейных параметров бульдозера, высокаяприемная способность отвального тупика, небольшие капитальные иэксплуатационные затраты. Недостатки — зависимость производительностибульдозеров от климатических условий, расстояния транспортирования, типаскладируемых пород, повышенный износ ходовой части бульдозеров и большой расходдорогостоящего топлива./> />
Рисунок 7.7 — технологическиесхемы бульдозерного отвалообразования при железнодорожном транспорте:
а — торцовая; б — фронтальная; в — комбинированная
 
7.3 Отвалообразованиепри автотранспорте
 
При транспортированиивскрыши на отвал автосамосвалами применяется бульдозерное отвалообразование.Процесс отвалообразования в этом случае включает разгрузку автосамосвалов наверхней площадке отвального уступа, перемещение пород под откос уступа,планировку поверхности отвала, ремонт и содержание автодорог.
Заполнение отвалаосуществляется периферийным или площадным способом. В первом случаеавтосамосвалы разгружаются по фронту работ прямо под откос (при устойчивыхотвалах) или на расстоянии 3-5 м от откоса. Затем порода бульдозерамиперемещается 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. Послеэтого отсыпается следующий слой и т.д. Бульдозерный отвал в этом случаеразвивается по вертикали. Более экономичным является периферийный способ, прикотором меньше планировочных и дорожных работ. Площадный способ используется редко (в основном прискладировании малоустойчивых мягких пород).
При периферийном способе,для безопасности, у верхней бровки уступа отвала устанавливаются деревянные илиметаллические упоры для задних колес автосамосвалов (иногда вместо упоровнасыпают вал породы высотой 0,5-0,8 м и шириной 2-2,5 м).
Кроме того, поверхностьбульдозерного отвала должна иметь уклон 4—5° в сторону центра отвала.
Высота бульдозерныхотвалов на равнинной местности изменяется в широких пределах и ограничивается восновном физико-техническими характеристиками пород. Для скальных пород онасоставляет 30-35 м, для песчаных 15-20 м, для глинистых 10-15 м.
В условиях нагорныхкарьеров высота бульдозерных отвалов достигает 150 м и более. При такой высоте отвала разрабатываются специальные мероприятия, обеспечивающиебезопасные условия работы обслуживающего персонала и оборудования.
Бульдозерный отвал обычносостоит из трех участков равной длины по фронту разгрузки (рис.7.8). На первомучастке ведется разгрузка, на втором — планировочные работы, третий участок — резервный. По мере развития горных пород назначение участков меняется.
/>

Рисунок 7.8 — Схема бульдозерного отвала:
Lф.о. Lф.р, Lф.п, Lф.рез — соответственно длина фронта отвала, разгрузки, планировки,резервного
7.4 Конвейерноеотвалообразование
 
При транспортировании вскрыши ленточными конвейерами отвалообразование,как правило, осуществляется консольными ленточными отвалообразователями (рис.7.9).
Консольныйотвалообразователь представляет собой одноопорную металлическую ферму,смонтированную на поворотной платформе, имеющей самостоятельный ход. Наотечественных карьерах наибольшее применение получили отвалообразователи нашагающем и шагающе-рельсовом ходу (табл. 7.2). Применяются такжеотвалообразователи на гусеничном ходу (производства Германии).
Процессотвалообразования с использованием консольных ленточных отвалообразователейвключает следующие основные операции: прием, транспортирование и укладку породыв отвал, планировку поверхности отвала, передвижку ленточных конвейеров.Технологическое отвальное оборудование включает отвальный ленточный конвейер иконсольный ленточный отвалообразователь, который принимает породу с отвальногоконвейера и укладывает (отсыпает) ее в отвал. С целью увеличения приемнойспособности отвала (беи передвижки отвального конвейера) между отвалообразователеми отвальным конвейером устанавливается ленточный перегружатель. Породу в отвалможно отсыпать в один и два яруса. В случае двухъярусного отвала вначалеотсыпается нижний ярус, а при обратном ходе (без передвижки конвейеров) — верхний. Отвальная заходка отсыпается путем поворота отвальной консоли вгоризонтальной плоскости. При использовании консольных ленточныхотвалообразователей фронт работ может развиваться как по веерной, так и попараллельной схемам. Поверхность отвалов планируется бульдозерами, а отвальныеленточные конвейеры передвигаются турнодозерами.
Использованиеконсольных отвалообразователей в комплексе с ленточными конвейерами имногоковшовыми экскаваторами позволяет осуществить автоматизацию процессовперемещения и отвалообразования вскрышных работ.

Глава8 РЕКУЛЬТИВАЦИЯ
8.1 Общие сведения
 
При рекультивациинарушенных земель на карьере маркшейдерская служба карьера выполняет следующиеработы:
• создает нарекультивируемых участках сеть опорных пунктов
и пунктов съемочного обоснования;
• осуществляеттопографическую съемку нарушенных земель
до начала рекультивации, и после ее завершения;
•составляетмаркшейдерские чертежи, связанные с проектированием и выполнением отдельныхэтапов рекультивационных работ, с указанием на них всех видов нарушений земнойповерхности;  
• осуществляетсистематический контроль за восстановлением нарушенных земель во времени ипространстве путем сопоставления фактических результатов с данными проекта;
•        определяет иучитывает объемы выполненных работ по планировке, снятию почвенного слоя иукладке его на новое место;
• выносит в натуру геометрическиеэлементы проекта и контролирует их;
•        подготавливает исходныеданные для текущего и перспективного планирования рекультивации;
• участвует вразработке мероприятий по рекультивации нарушенных земель и обеспечениюсохранности плодородных пород;
• осуществляетконтроль за соблюдением параметров отвала;
• производит съемку недоступныхучастков земной поверхности и дна затапливаемых водоемов;
• выполняетмаркшейдерские работы, связанные с обеспечением селективного снятия почвы ипочвообразующих пород;
• составляетпочвенные планы и ведет учет запасов, потерь и
разубоживания наиболее ценных плодородных пород;
• контролируетформирование корнеобитаемого горизонта на
рекультивируемых участках;
• обеспечиваетработы по выполаживанию и террасированию
откосов и по созданию искусственных водохранилищ;
• участвует вработе комиссии по сдаче землепользователям
рекультивируемых земель и подготавливает графический материал к акту передачивосстановленных земель;
• составляетмаркшейдерскую отчетность по рекультивационным работам.
 
8.2 Рекультивация наТомусинском разрезе
 
Всего земельный отвод на01.04.98 составляет 1323,7 га, в том числе: под горные работы – 392 га; под отвалы – 879 га; из них: внутренние отвалы – 392 га; внешние отвалы – 629 га; ненарушенные земли – 53 га. Кроме того, промплощадка разреза – 24,4 га.
По письму Кемеровскогообластного комитета охраны окружающей среды и природных ресурсов о выдачелицензии на право пользования недрами АО «Разрез Томусинский» (№1520 от13.12.93) площадь поля разреза по горноотводному акту 710,9га. Общая площадьземель, числящихся за разрезом на конец 1993г. – 1407,2 га. За прошедший период 60 га земель было отрекультивировано и сдано по актам.
Площади нарушенных земельпод горными работами и отвалами составляют 1271 га (392+879 га) – это 96% от площади земельного отвода.
Ненарушенные земли наземельном отводе разреза «Томусинский» составляет 53 га – это около 4% от всей площади отвода земли.
Угодья на ненарушеннойповерхности представлены лугом, кустарником, лесом. До сдачи разреза «Томусинский»в эксплуатацию (1959г) поверхность земельного отвода была занята следующимивидами угодий:
- смешанный лес –90%
- кустарник – 5%
- луг – 5%
Землепользователемявляется Междуреченский мехлесхоз г.Междуреченска Кемеровской области.
Промплощадка разреза«Томусинский» находится на правом бегегу р. Томь. Промплощадка разреза«Томусинский» имеет площадь 24,4 га. Площади занимаемые автодорогами, ЛЭП иподстанциями, линиями связи, а также внутренние и внешние отвалы, промплощадкавходят в площадь земельного отвала.
Горно-техническаярекультивация
Разрез ведетрекультивацию нарушенных земель с 1984 года.
Горно-техническаярекультивация на разрезе выполняется в настоящее время в соответствии с«Основными положениями о рекультивации земель, снятии, сохранении ирациональном использовании плодородного слоя почвы», утвержденными приказомМинприроды России и Роскомзема от 22 декабря 1995 года, №525/67. Направление рекультивации– лесная.
Горно-техническаярекультивация (планировка) ведется на отработанных поверхностях внутренних ивнешних отвалов.
Откосы отваловоставляются на самозаростание без выполаживания.
По состоянию на 01.12.97г. из 1270,7 га нарушенных горными и отвальными работами земель площадьотработанных земель – 666 га.
Из них 175 га является самозаросшими, на площади 280 га – выполнена горно-техническая рекультивация, в томчисле на площади 267 га произведена биологическая рекультивация (посадка леса).
В процессе развитиягорных работ на разрезе соблюдаются основные требования по снятию и сохранениюпочвообразующего слоя, необходимого для последующей рекультивации площадей,занятых породными отвалами.
По данным форм 2ТП ипланов природоохранных мероприятий годовой объем снятия потенциальноплодородных пород 50-60 тыс.м3, хранится он 2-3 года и используетсяна подготовленных горно-технической рекультивацией площадях.
Для планировки и рыхленияповерхности используются бульдозеры: Т-500, Д-9N. Для завозки потенциально плодородных пород (ППП) используютсяавтосамосвалы БелАЗ г/п 110 т. и 40 т. непосредственно из забоев горныхучастков, а также автопогрузчик для развозки грунта из ранее заготовленных кучППП.
На железнодорожныхотвалах селективную укладку пород (скальные– в глубь, потенциально плодородные– на поверхность) ведут шагающим экскаватором ЭШ-13/50 одновременно с приемомпород в отвал.
На поверхностьавтомобильных отвалов после их отработки осуществляется завоз потенциальноплодородных пород, производятся планировочные бульдозерные работы и рыхлениеповерхности.
Темп рекультивации (30-35 га в год с посадкой саженцев) установлен на разрезе по требованию Кемеровского Областного КомитетаОхраны окружающей среды и природных ресурсов.
На разрезе ежегодносоставляется план природо-охранных мероприятий, включающий мероприятия порекультивации, который утверждается директором разреза и согласовывается сгородским комитетом по охране окружающей среды.
Горно-техническаярекультивация ведется техникой существующих структурных подразделений разрезапод руководством мастера по рекультивации.
Биологическаярекультивация производится силами малого предприятия – «Рекультивация» илиМеждуреченского лесхоза и частично силами разреза.
Посадка производитсясогласно отраслевого стандарта ОСТ 56-99-93 из расчета 3000-3500 штук саженцевна 1 га рядами по схеме 3*1,1 или 2*1,5 м.
Высаживаются хвойныепороды деревьев: кедр, сосна, лиственница, иногда добавляется облепиха.
Оплата посадочных работ,выполняемых МП «Рекультивация» или лесхозом, производится согласно договора исмете, составленной исполнителем работ.
Приемка выполненных работоформляется актом.
При приживаемостисаженцев ниже 70% исполнитель работ по биологической рекультивации обязуетсявыполнить посадку за свой счет.

Заключение
В результате выполненияданной работы мною был получен опыт самостоятельного изучения важнейших понятийдисциплины, также были закреплены и расширены знания, необходимые длядальнейшего обучения по специальности «Открытые горные разработки». В ходевыполнения курсового проекта были рассмотрены основополагающие процессы,связанные с добычей полезных ископаемых открытым способом на примере разреза«Томусинский».
Началом проекта послужилогорно-геологическая характеристика рассматриваемого разреза. В ней былизатронуты вопросы, касающиеся физико-механических свойств горных пород,стратиграфии и тектонического строения местности. Можно сделать вывод, чтогеологическое строение района является важнейшей характеристикой, определяющейдальнейшую разработку месторождения.
Вскрытие месторожденияявляется первичным производственным процессом, имеющим непосредственноеотношение к горным работам. Были рассмотрены различные способы вскрытия:открытый (траншейный), подземный, а также комбинированный, также схемывскрытия.
Подготовка горных пород квыемке, будучи комплексным, составным процессом, служит для упрощения доступа кполезному ископаемому. На рассмотренном мною разрезе находит применениебуро-взрывной способ подготовки пород.
Выемка и погрузка,транспортирование и отвалообразование, в свою очередь, также принадлежат кпроизводственному циклу, являются его основной частью, поскольку за периодэксплуатации карьера именно эти процессы занимают наибольшую долю рабочеговремени. также была рассмотрена рекультивация, которая хоть и не входит всостав технологических процессов, но по своему очень важна.