Технология открытой разработки известняковых месторождений с использованием карьерных комбайнов
В.
В. ИвановБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Иванов
В.
В.,
Дружинин
И.
В. Технология открытой разработки известняковых месторождений с использованием карьерных комбайнов // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2014. – Т. 20. – С.
2246–2250. – URL:
http://e-koncept.ru/2014/54713.htm.
Аннотация. Проведен анализ основных областей использования известняка, добываемого открытым способом. Проанализированы основные горно-геологические и горнотехнические особенности месторождений горизонтальных и слабонаклонных пластов известняка. Приведены недостатки применяемых технологий открытой разработки месторождений известняков с применением буровзрывного способа подготовки горных пород к выемке. Обоснован наиболее эффективный порядок ведения горных работ при освоении известняковых месторождений. Предложена технология разработки месторождений сближенных пластов известняка с использованием карьерных комбайнов, позволяющая повысить эффективность разработки месторождения, увеличить производительность вскрышного оборудования и сэкономить время отработки вскрышных уступов. Установлены зависимости для определения необходимых линейных параметров экскаватора, используемого на вскрышных работах в предложенной технологии разработки известняковых месторождений.
Ключевые слова:
открытые горные работы, известняк, карьерные комбайны, бестранспортные системы разработки
Текст статьи
Иванов Владимир Викторович,кандидат технических наук,доцент кафедры разработки месторождений полезных ископаемых Национальный минеральносырьевой университет «Горный», СанктПетербургvladimirivanov@inbox.ru
Дружинин Иван Валерьевич,студент группы ТО112 Национальный минеральносырьевой университет«Горный», СанктПетербургdruginin1993@yandex.ru
Технологияоткрытой разработки известняковых месторождений с использованием карьерных комбайнов
Аннотация.Проведен анализ основныхобластейиспользования известняка, добываемого открытым способом. Проанализированыосновные горногеологические и горнотехнические особенности месторождений горизонтальных и слабонаклонных пластов известняка. Приведены недостатки применяемых технологий открытой разработки месторождений известняковс применением буровзрывного способа подготовки горных пород к выемке. Обоснован наиболее эффективный порядок ведения горных работ при освоении известняковых месторождений. Предложена технология разработки месторождений сближенных пластов известняка с использованием карьерных комбайнов, позволяющая повысить эффективность разработки месторождения, увеличить производительность вскрышного оборудования и сэкономить время отработки вскрышных уступов.Установлены зависимости для определения необходимых линейных параметров экскаватора, используемого на вскрышных работах в предложенной технологии разработки известняковых месторождений.Ключевые слова:открытые горные работы, известняк, карьерные комбайны, бестранспортные системы разработки.
К известняковым месторождениямотносятся естественные скопления осадочных горных пород на поверхности и недрах земной коры, состоящие преимущественно из кальцита (реже с небольшим содержаниемарагонита), которые по количеству, качеству и условиям залегания пригодны для промышленного использования.Известняки являются одним из наиболее ценных видов карбонатного сырья, им находят применение в цементной промышленности,в дорожном строительстве, в промышленности строительных материалов и огнеупоров,а также в другихотраслях производства.Кальцит содержится практически во всех исходных материалах и используется в любой технологии производства цемента. Процент содержания оксида кальция определяет прочность готового цементного камня. В зависимости от объема оксида кальция, содержащегося в цементе, цемент разделяется на высокоизвестковый и низкоизвестковый. В первом случае содержание оксида кальция более 40%, во втором менее 40%.Известняк применяемый в качестве основного флюса при производстве глиноземадолжен удовлетворять требованиям по качеству, приведенным в таблице1.Таблица 1Сорта известняка, используемые в глиноземном производствеНаименование компонента, в пересчете на сухое веществоСодержание в известняках 1го сорта, %Содержание в известняках 2го сорта, %Оксид кальция (СаО)не менее 53не менее 52Оксид кремния (SiO2)не более 2не более 3Оксид магния (MgO)не более 1не более 1,5Оксид железа (Fe2O3)не более 0,6не более 0,6
По форме залегания полезного ископаемого практически все карбонатные месторождения, в том числе и месторождения флюсового известняка и сырья для цементного производства, представлены пластообразными или линзообразными формами залежей [1].Открытаяразработкагоризонтальных пластов известнякас рыхлыми покрывающими породами ограниченной мощностиимеет свою специфику, а технологические схемы ведения горных работ при разработке таких месторождений имеют свои особенности.Покрывающие вскрышныепороды известняковых месторожденийчаще всего представлены почвеннорастительным слоем, песками,суглинкамии другими породами, а пропластки, разделяющие пласты полезного ископаемогосостоят из залежей глинистых образований, песков,суглинкови других рыхлых и мягких пород четвертичных отложений.Известняк относится к группе полускальных горныхпород, разработка пород данной группы требует предварительной подготовки массива к выемке буровзрывным, механическим или другим способом.Аналитический обзор проектной документации горных предприятий, осуществляющих разработкуместорождений известняковпозволил установить, что для подготовки горной массы к выемке в основном используютсябуровзрывныеработы, которые ведут кзначительнымзатратамна бурение и взрывчатые материалы.Основные статьи затрат, связанные с ведением добычных работ на карьерах по добыче известняка приведены в таблице 2.Таблица 2Структура затрат на добычуизвестняка, по данным карьерованалоговСтатьи затратДоля в общем объеме затрат, %Запасные части0,6Фонд оплаты труда и начисления на фонд оплаты труда13,3Электроэнергия19,3Топливои смазочные материалы26,8Амортизационные отчисления5Буровзрывные работы35
Проведение массовых взрывов связано с выделением больших объемов пылегазовой смеси и созданием серьезных сейсмических нагрузок на прилегающие к карьеру территории.Разрыхление горной массы взрывом приводит к неравномерному размерному составу отбитой породы, причем разрыхленное полезное ископаемое состоит из кусков разного размера –от пылевидных частиц до негабаритов, устанавливаемых по размерам рабочего органа добычных экскаваторов и приемных бункеров дробильных установок.В связи с высоким выходом негабарита для дальнейшего вовлечения в процесс добычи необходимо производить его дробление либо механическими средствами, либо с использованием энергии взрыва накладными зарядами.В связи с этим, себестоимость ведения горных работ увеличивается изза необходимости вовлечения в процесс разработки дополнительных сил и средств.Полезное ископаемое, добытое с использованием предварительного разрыхления взрывом, подвергается дополнительному качественному дроблению всех стадий. Процессы дробления пород связаны с выделением больших объемов пыли, значительными шумовыми нагрузками на окружающие территории, а также повышенной промышленной опасностью для обслуживающего персонала.Производство массовых взрывов при разработке полускальных пород приводит к выбросам продуктов горения взрывчатых веществ в атмосферу, что оказывает большой вред на экологию карьера и прилегающих территорий, особенно при проведении массовых взрывов. Загрязняются территории, на которых проведена рекультивация под лесопосадки и водоемы, засоряются грунтовые воды.Взрыв воздействует на большой объем окружающих горных пород и нарушает монолитностьмассива, влияя тем самым на устойчивость откосов уступов в карьере.Помимо всего вышеперечисленного, ведение буровзрывных работ в карьере связано с опасностями для работников взрывного участка при доставке и размещении взрывчатых веществ. Взорванный массив полезного ископаемого нуждается в проведении дополнительных работ по разрушению негабаритов.С целью решения вышеперечисленных недостатков применяемых технологий открытой разработки месторождений известняков, необходимо применять в качестве выемочнопогрузочного оборудования фрезерные комбайны, которые позволяют эффективно разрабатывать массив горных пород с пределом прочности 3070 МПа без предварительного рыхления горных пород взрывом [3,5].В связи с тем, что вскрышные породы на рассматриваемых месторождениях представлены рыхлыми, мягкими иногда плотными породами они отделяются от массива без предварительного разрыхления всеми видами горных машин.Горизонтальное или слабонаклонное залегание пластов известняка позволяет размещать вскрышные породы в выработанном пространстве карьера.Наиболее эффективным порядком ведениягорных работ на горизонтальных и слабонаклонных пластах полезных ископаемых представляются системы разработки продольными заходками с непосредственной перевалкой пород в выработанное пространство карьера.В том случае, когда рабочие параметры вскрышных экскаваторов оказываются недостаточными для непосредственного размещения пород в отвалах, успешно применяются системы открытой разработки месторождений с кратной перевалкой –переэкскавацией вскрышных пород.При перевалке вскрышных пород в выработанное пространство используют экскаваторы с большими рабочими параметрами, наиболее часто это шагающие экскаваторы с оборудованием типа драглайн. Основным преимуществомшагающего ходового оборудования экскаватора являетсябольшаяопорнаяповерхность базы и лыж, черезкоторыевес машины передается на грунт. Благодаряэтомуудельное давление на грунт у шагающих экскаваторов в 23 раза ниже, чем у гусеничных, что позволяет использовать мощные шагающие экскаваторы для работы на слабых грунтах.Экскаваторы срабочимоборудованием драглайн имеют гибкую подвеску ковша и легкую решетчатую стрелу, такие конструкционные особенности обеспечивают наибольший радиусчерпания и разгрузки, наибольшую глубину копания, атакже наибольшую высоту выгрузки посравнению сдругими видами рабочего оборудования экскаваторов.Системы разработки продольными заходками с перевалкой пустых пород в выработанное пространство являются одним из наиболее эффективных порядковведения горных работ при освоении горизонтальных пластообразных месторождений.
При рассматриваемых системах разработки должно соблюдаться равенство скоростей движения вскрышной и добычной заходки. Для обеспечения нормативного объема вскрытых запасов вскрышной экскаватор должен опережать добычной и после отработки вскрышной заходки вернуться к началу следующей заходки. При этом добычной экскаватор также возвращается к началу заходки.При совместной отработке трех сближенных пластов известняка горные работы ведут одновременно шестью уступами: верхним вскрышным уступом,верхним добычным уступом, уступом первого породного пропластка, уступом второго добычного пласта, уступом второго породного пропластка, уступом третьего добычного пласта.Вскрышной экскаватор располагается на кровле верхнего пласта полезного ископаемого иотступающим ходом с верхним черпанием отрабатывает верхний вскрышной уступ, отсыпая вскрышные породы на рабочие площадки нижних промышленных горизонтов. Более мощный вскрышной экскаватор находится на кровле третьего пласта полезного ископаемого и наступающим ходом отрабатывает второй вскрышной уступ, навал переэкскавации и пропласток между вторым и третьим добычными уступами. В связи с таким расположением второго драглайна он работает с максимальным радиусом и высотой разгрузки, располагая вскрышные породыв выработанное пространство. Добычные работы ведутся обычным способом с транспортировкой полезного ископаемого [4].Предлагаемая технология разработки месторождений сближенных пластов известняка позволяет повысить эффективность разработки месторождения, увеличить производительность вскрышного оборудования и сэкономить время отработки вскрышных уступов.Технологии добычи с применением на карьерах по добыче известнякакарьерных комбайновявляются перспективным направлением развития открытого способа разработки, благодаря возможности совмещения в одном процессе нескольких основных операций горного производства (подготовку горных пород к выемке, непосредственно выемку и дробление) [2].Трудность использования технологических схем с применением в качестве добычного оборудования карьерных комбайнов, а в качестве вскрышного оборудования экскаваторов с оборудованием драглайна заключается в необходимости переэкскавации больших объемов вскрышных пород в процессе разработки месторождения.Управление параметрами ведениягорных работ на уступах рассматриваемого участка месторождения позволитустановить оптимальную технологию ведение горных работ на всех шести уступах, обеспечивающую минимальные объемы переэкскавации вскрышных пород.С целью перехода на безвзрывную технологию и минимизации объемов переэкскавации вскрышных пород при разработке месторождений трех сближенных пластов известняка, разделенных и перекрытых рыхлыми вскрышными породами, необходимо производить выемку известняка наклонными уступами с использованием карьерных комбайнов. Отработка добычных уступов происходит по следующему принципу: добычной пласт отрабатывается одним уступом, имеющим угол наклона до 11º, карьерные комбайны отрабатывают добычные заходки перемещаясь сверху вниз и обратно. Полезное ископаемое грузится непосредственно в автосамосвалы или отгружается в штабель, а затем перемещается погрузчиком к временному складу.Вскрышной экскаватор располагается на кровле верхнего пласта полезного ископаемого и отступающим ходом с верхним черпанием отрабатывает верхний вскрышной уступ, отсыпая вскрышные породы на рабочие площадки нижних промышленных горизонтов. Более мощный вскрышной экскаватор находится на кровле третьего пласта полезного ископаемого и наступающим ходом отрабатывает второй вскрышной уступ,навал переэкскавации и пропласток между вторым и третьим добычными уступами.При рассматриваемой схеме ведения вскрышных работ параметры вскрышного экскаватора, расположенного на кровле третьего пласта полезного ископаемого должны отвечать следующим условиям:
необходимый радиус черпаниявскрышного экскаватора (м):Rч≥Азах+Hв2∙ctgβ+Вд2+Нд2∙ctgα+Вв3+Нв3∙ctgβ+Rч.у.min
(1)где Азах–ширина заходки поверху(м); Hв–высота вскрышного пропластка (м); αи β–углы откоса добычного и вскрышного уступов соответственно (градус); Вди Вв–ширина верхней рабочей площадки добычного и вскрышного уступа (м); Нд–высота добычного уступа (м);Rч.у.min–минимальный радиус черпания экскаватора на уровне стояния (м);
необходимый радиус разгрузкивскрышного экскаватора(м):Rр≥Во+Hд3∙ctgα+Но∙ctgγ
(2)где γ–уголоткоса отвального уступа(градус); Во –расстояние от оси вращения экскаватора до верхней бровки уступа (м); Но
высота отвала (м).В некоторых случаях, при больших значениях необходимого радиуса черпаниявскрышной экскаватор целесообразно расположить на кровле породного пропластка между вторым и третьим добычными уступами.Предлагаемая технология разработки месторождений сближенных пластов известняка с использованием карьерных комбайнов позволяет повысить эффективность разработки месторождения, увеличить производительность вскрышного оборудования, сэкономить время отработки вскрышных уступов, а главное исключить негативное влияние открытых горных работ, связанное с проведением буровзрывных работ в карьере.Группа систем разработки продольными заходками по покрывающим и вмещающим вскрышным породам и поперечными заходками на наклонных уступах по полезному ископаемому пока не нашла применение на практике. Но при разработке горизонтальных залежей сближенных пластов полускальных полезных ископаемых, к которым относятся известняки, должна завоевать признание, по причине высокой эффективности и безопасности ведения горных работ.
Ссылки на источники1. Иванов В.В.Выбор оптимальной длины фронта горных работ при разработке карбонатных месторождений открытым способом//М.: Горный журнал, №7, 2010, с.5758.2.ПихлерМ., Горный комбайн WirtgenSurfaceMiner2200 SMна Джегутинском карьере известняка ОАО «Кавказцемент» / М.Пихлер,В.А.Гуськов, Ю.Б.Панкевич // М: Научнотехнический и производственный журнал «Горная промышленность», №3, 2005, с. 21–25.3.ПихлерМ.Испытания безвзрывной тонкослоевой технологии добычных работ на СокольскоСитовском карьере известняка/ М.Пихлер,В.А.Гуськов, О.А.Галигузов, Ю.Б.Панкевич, М.Ю.Панкевич // М.: Научнотехнический и производственный журнал «Горная промышленность», № 2, 2006, с.23–28.4. Фомин С.И. Способ открытой разработки пластовых месторождений полезных ископаемых.Описание изобретения к патенту RU2360118 C1/С.И.Фомин, В.В.Иванов, Д.В.Пасынков // М.: Бюллетень изобретений №18, 2008, 6с.5.Штейнцайг Р.М. Фрезерные комбайны –эффективное оборудование для открытой разработки скальных пород. Мировая горная промышленность 20042005: история достижения, перспективы//М.:НТЦ Горное дело, 2005,с.296318.
IvanovVladimirViktorovichCandidate of Engineering Science, Associate Professor of Department of Mining Engineering National Mineral Resources University, Saint Petersburgvladimirivanov@inbox.ru
Druzhinin Ivan ValerievichStudent groupsТО112 National Mineral Resources University, Saint Petersburgdruginin1993@yandex.ruTechnologies of opencast mining of limestone deposits using surface minersThe analysis of the major areas of use of limestone extracted in the open way. Analysis of the basic mininggeological and mining peculiarities of deposits horizontal and flat layers of limestone. Given the shortcomings of the technologies of surface mining of limestone deposits with drilling and blasting method of preparation of rocks for excavation. Justified is the most effective order of conducting mountain works during the development of the limestone deposits. The proposed technology of development of deposits of contiguous layers of limestone using surface miners,designed to improve efficiency of field development, increase productivity Stripping equipment and save time of processing of overburden benches. The dependences for definition of linear parameters of the excavator used for Stripping operations in the proposed development technology limestone deposits.Openpit mining, limestone, surface miners, transportless mining system.
Дружинин Иван Валерьевич,студент группы ТО112 Национальный минеральносырьевой университет«Горный», СанктПетербургdruginin1993@yandex.ru
Технологияоткрытой разработки известняковых месторождений с использованием карьерных комбайнов
Аннотация.Проведен анализ основныхобластейиспользования известняка, добываемого открытым способом. Проанализированыосновные горногеологические и горнотехнические особенности месторождений горизонтальных и слабонаклонных пластов известняка. Приведены недостатки применяемых технологий открытой разработки месторождений известняковс применением буровзрывного способа подготовки горных пород к выемке. Обоснован наиболее эффективный порядок ведения горных работ при освоении известняковых месторождений. Предложена технология разработки месторождений сближенных пластов известняка с использованием карьерных комбайнов, позволяющая повысить эффективность разработки месторождения, увеличить производительность вскрышного оборудования и сэкономить время отработки вскрышных уступов.Установлены зависимости для определения необходимых линейных параметров экскаватора, используемого на вскрышных работах в предложенной технологии разработки известняковых месторождений.Ключевые слова:открытые горные работы, известняк, карьерные комбайны, бестранспортные системы разработки.
К известняковым месторождениямотносятся естественные скопления осадочных горных пород на поверхности и недрах земной коры, состоящие преимущественно из кальцита (реже с небольшим содержаниемарагонита), которые по количеству, качеству и условиям залегания пригодны для промышленного использования.Известняки являются одним из наиболее ценных видов карбонатного сырья, им находят применение в цементной промышленности,в дорожном строительстве, в промышленности строительных материалов и огнеупоров,а также в другихотраслях производства.Кальцит содержится практически во всех исходных материалах и используется в любой технологии производства цемента. Процент содержания оксида кальция определяет прочность готового цементного камня. В зависимости от объема оксида кальция, содержащегося в цементе, цемент разделяется на высокоизвестковый и низкоизвестковый. В первом случае содержание оксида кальция более 40%, во втором менее 40%.Известняк применяемый в качестве основного флюса при производстве глиноземадолжен удовлетворять требованиям по качеству, приведенным в таблице1.Таблица 1Сорта известняка, используемые в глиноземном производствеНаименование компонента, в пересчете на сухое веществоСодержание в известняках 1го сорта, %Содержание в известняках 2го сорта, %Оксид кальция (СаО)не менее 53не менее 52Оксид кремния (SiO2)не более 2не более 3Оксид магния (MgO)не более 1не более 1,5Оксид железа (Fe2O3)не более 0,6не более 0,6
По форме залегания полезного ископаемого практически все карбонатные месторождения, в том числе и месторождения флюсового известняка и сырья для цементного производства, представлены пластообразными или линзообразными формами залежей [1].Открытаяразработкагоризонтальных пластов известнякас рыхлыми покрывающими породами ограниченной мощностиимеет свою специфику, а технологические схемы ведения горных работ при разработке таких месторождений имеют свои особенности.Покрывающие вскрышныепороды известняковых месторожденийчаще всего представлены почвеннорастительным слоем, песками,суглинкамии другими породами, а пропластки, разделяющие пласты полезного ископаемогосостоят из залежей глинистых образований, песков,суглинкови других рыхлых и мягких пород четвертичных отложений.Известняк относится к группе полускальных горныхпород, разработка пород данной группы требует предварительной подготовки массива к выемке буровзрывным, механическим или другим способом.Аналитический обзор проектной документации горных предприятий, осуществляющих разработкуместорождений известняковпозволил установить, что для подготовки горной массы к выемке в основном используютсябуровзрывныеработы, которые ведут кзначительнымзатратамна бурение и взрывчатые материалы.Основные статьи затрат, связанные с ведением добычных работ на карьерах по добыче известняка приведены в таблице 2.Таблица 2Структура затрат на добычуизвестняка, по данным карьерованалоговСтатьи затратДоля в общем объеме затрат, %Запасные части0,6Фонд оплаты труда и начисления на фонд оплаты труда13,3Электроэнергия19,3Топливои смазочные материалы26,8Амортизационные отчисления5Буровзрывные работы35
Проведение массовых взрывов связано с выделением больших объемов пылегазовой смеси и созданием серьезных сейсмических нагрузок на прилегающие к карьеру территории.Разрыхление горной массы взрывом приводит к неравномерному размерному составу отбитой породы, причем разрыхленное полезное ископаемое состоит из кусков разного размера –от пылевидных частиц до негабаритов, устанавливаемых по размерам рабочего органа добычных экскаваторов и приемных бункеров дробильных установок.В связи с высоким выходом негабарита для дальнейшего вовлечения в процесс добычи необходимо производить его дробление либо механическими средствами, либо с использованием энергии взрыва накладными зарядами.В связи с этим, себестоимость ведения горных работ увеличивается изза необходимости вовлечения в процесс разработки дополнительных сил и средств.Полезное ископаемое, добытое с использованием предварительного разрыхления взрывом, подвергается дополнительному качественному дроблению всех стадий. Процессы дробления пород связаны с выделением больших объемов пыли, значительными шумовыми нагрузками на окружающие территории, а также повышенной промышленной опасностью для обслуживающего персонала.Производство массовых взрывов при разработке полускальных пород приводит к выбросам продуктов горения взрывчатых веществ в атмосферу, что оказывает большой вред на экологию карьера и прилегающих территорий, особенно при проведении массовых взрывов. Загрязняются территории, на которых проведена рекультивация под лесопосадки и водоемы, засоряются грунтовые воды.Взрыв воздействует на большой объем окружающих горных пород и нарушает монолитностьмассива, влияя тем самым на устойчивость откосов уступов в карьере.Помимо всего вышеперечисленного, ведение буровзрывных работ в карьере связано с опасностями для работников взрывного участка при доставке и размещении взрывчатых веществ. Взорванный массив полезного ископаемого нуждается в проведении дополнительных работ по разрушению негабаритов.С целью решения вышеперечисленных недостатков применяемых технологий открытой разработки месторождений известняков, необходимо применять в качестве выемочнопогрузочного оборудования фрезерные комбайны, которые позволяют эффективно разрабатывать массив горных пород с пределом прочности 3070 МПа без предварительного рыхления горных пород взрывом [3,5].В связи с тем, что вскрышные породы на рассматриваемых месторождениях представлены рыхлыми, мягкими иногда плотными породами они отделяются от массива без предварительного разрыхления всеми видами горных машин.Горизонтальное или слабонаклонное залегание пластов известняка позволяет размещать вскрышные породы в выработанном пространстве карьера.Наиболее эффективным порядком ведениягорных работ на горизонтальных и слабонаклонных пластах полезных ископаемых представляются системы разработки продольными заходками с непосредственной перевалкой пород в выработанное пространство карьера.В том случае, когда рабочие параметры вскрышных экскаваторов оказываются недостаточными для непосредственного размещения пород в отвалах, успешно применяются системы открытой разработки месторождений с кратной перевалкой –переэкскавацией вскрышных пород.При перевалке вскрышных пород в выработанное пространство используют экскаваторы с большими рабочими параметрами, наиболее часто это шагающие экскаваторы с оборудованием типа драглайн. Основным преимуществомшагающего ходового оборудования экскаватора являетсябольшаяопорнаяповерхность базы и лыж, черезкоторыевес машины передается на грунт. Благодаряэтомуудельное давление на грунт у шагающих экскаваторов в 23 раза ниже, чем у гусеничных, что позволяет использовать мощные шагающие экскаваторы для работы на слабых грунтах.Экскаваторы срабочимоборудованием драглайн имеют гибкую подвеску ковша и легкую решетчатую стрелу, такие конструкционные особенности обеспечивают наибольший радиусчерпания и разгрузки, наибольшую глубину копания, атакже наибольшую высоту выгрузки посравнению сдругими видами рабочего оборудования экскаваторов.Системы разработки продольными заходками с перевалкой пустых пород в выработанное пространство являются одним из наиболее эффективных порядковведения горных работ при освоении горизонтальных пластообразных месторождений.
При рассматриваемых системах разработки должно соблюдаться равенство скоростей движения вскрышной и добычной заходки. Для обеспечения нормативного объема вскрытых запасов вскрышной экскаватор должен опережать добычной и после отработки вскрышной заходки вернуться к началу следующей заходки. При этом добычной экскаватор также возвращается к началу заходки.При совместной отработке трех сближенных пластов известняка горные работы ведут одновременно шестью уступами: верхним вскрышным уступом,верхним добычным уступом, уступом первого породного пропластка, уступом второго добычного пласта, уступом второго породного пропластка, уступом третьего добычного пласта.Вскрышной экскаватор располагается на кровле верхнего пласта полезного ископаемого иотступающим ходом с верхним черпанием отрабатывает верхний вскрышной уступ, отсыпая вскрышные породы на рабочие площадки нижних промышленных горизонтов. Более мощный вскрышной экскаватор находится на кровле третьего пласта полезного ископаемого и наступающим ходом отрабатывает второй вскрышной уступ, навал переэкскавации и пропласток между вторым и третьим добычными уступами. В связи с таким расположением второго драглайна он работает с максимальным радиусом и высотой разгрузки, располагая вскрышные породыв выработанное пространство. Добычные работы ведутся обычным способом с транспортировкой полезного ископаемого [4].Предлагаемая технология разработки месторождений сближенных пластов известняка позволяет повысить эффективность разработки месторождения, увеличить производительность вскрышного оборудования и сэкономить время отработки вскрышных уступов.Технологии добычи с применением на карьерах по добыче известнякакарьерных комбайновявляются перспективным направлением развития открытого способа разработки, благодаря возможности совмещения в одном процессе нескольких основных операций горного производства (подготовку горных пород к выемке, непосредственно выемку и дробление) [2].Трудность использования технологических схем с применением в качестве добычного оборудования карьерных комбайнов, а в качестве вскрышного оборудования экскаваторов с оборудованием драглайна заключается в необходимости переэкскавации больших объемов вскрышных пород в процессе разработки месторождения.Управление параметрами ведениягорных работ на уступах рассматриваемого участка месторождения позволитустановить оптимальную технологию ведение горных работ на всех шести уступах, обеспечивающую минимальные объемы переэкскавации вскрышных пород.С целью перехода на безвзрывную технологию и минимизации объемов переэкскавации вскрышных пород при разработке месторождений трех сближенных пластов известняка, разделенных и перекрытых рыхлыми вскрышными породами, необходимо производить выемку известняка наклонными уступами с использованием карьерных комбайнов. Отработка добычных уступов происходит по следующему принципу: добычной пласт отрабатывается одним уступом, имеющим угол наклона до 11º, карьерные комбайны отрабатывают добычные заходки перемещаясь сверху вниз и обратно. Полезное ископаемое грузится непосредственно в автосамосвалы или отгружается в штабель, а затем перемещается погрузчиком к временному складу.Вскрышной экскаватор располагается на кровле верхнего пласта полезного ископаемого и отступающим ходом с верхним черпанием отрабатывает верхний вскрышной уступ, отсыпая вскрышные породы на рабочие площадки нижних промышленных горизонтов. Более мощный вскрышной экскаватор находится на кровле третьего пласта полезного ископаемого и наступающим ходом отрабатывает второй вскрышной уступ,навал переэкскавации и пропласток между вторым и третьим добычными уступами.При рассматриваемой схеме ведения вскрышных работ параметры вскрышного экскаватора, расположенного на кровле третьего пласта полезного ископаемого должны отвечать следующим условиям:
необходимый радиус черпаниявскрышного экскаватора (м):Rч≥Азах+Hв2∙ctgβ+Вд2+Нд2∙ctgα+Вв3+Нв3∙ctgβ+Rч.у.min
(1)где Азах–ширина заходки поверху(м); Hв–высота вскрышного пропластка (м); αи β–углы откоса добычного и вскрышного уступов соответственно (градус); Вди Вв–ширина верхней рабочей площадки добычного и вскрышного уступа (м); Нд–высота добычного уступа (м);Rч.у.min–минимальный радиус черпания экскаватора на уровне стояния (м);
необходимый радиус разгрузкивскрышного экскаватора(м):Rр≥Во+Hд3∙ctgα+Но∙ctgγ
(2)где γ–уголоткоса отвального уступа(градус); Во –расстояние от оси вращения экскаватора до верхней бровки уступа (м); Но
высота отвала (м).В некоторых случаях, при больших значениях необходимого радиуса черпаниявскрышной экскаватор целесообразно расположить на кровле породного пропластка между вторым и третьим добычными уступами.Предлагаемая технология разработки месторождений сближенных пластов известняка с использованием карьерных комбайнов позволяет повысить эффективность разработки месторождения, увеличить производительность вскрышного оборудования, сэкономить время отработки вскрышных уступов, а главное исключить негативное влияние открытых горных работ, связанное с проведением буровзрывных работ в карьере.Группа систем разработки продольными заходками по покрывающим и вмещающим вскрышным породам и поперечными заходками на наклонных уступах по полезному ископаемому пока не нашла применение на практике. Но при разработке горизонтальных залежей сближенных пластов полускальных полезных ископаемых, к которым относятся известняки, должна завоевать признание, по причине высокой эффективности и безопасности ведения горных работ.
Ссылки на источники1. Иванов В.В.Выбор оптимальной длины фронта горных работ при разработке карбонатных месторождений открытым способом//М.: Горный журнал, №7, 2010, с.5758.2.ПихлерМ., Горный комбайн WirtgenSurfaceMiner2200 SMна Джегутинском карьере известняка ОАО «Кавказцемент» / М.Пихлер,В.А.Гуськов, Ю.Б.Панкевич // М: Научнотехнический и производственный журнал «Горная промышленность», №3, 2005, с. 21–25.3.ПихлерМ.Испытания безвзрывной тонкослоевой технологии добычных работ на СокольскоСитовском карьере известняка/ М.Пихлер,В.А.Гуськов, О.А.Галигузов, Ю.Б.Панкевич, М.Ю.Панкевич // М.: Научнотехнический и производственный журнал «Горная промышленность», № 2, 2006, с.23–28.4. Фомин С.И. Способ открытой разработки пластовых месторождений полезных ископаемых.Описание изобретения к патенту RU2360118 C1/С.И.Фомин, В.В.Иванов, Д.В.Пасынков // М.: Бюллетень изобретений №18, 2008, 6с.5.Штейнцайг Р.М. Фрезерные комбайны –эффективное оборудование для открытой разработки скальных пород. Мировая горная промышленность 20042005: история достижения, перспективы//М.:НТЦ Горное дело, 2005,с.296318.
IvanovVladimirViktorovichCandidate of Engineering Science, Associate Professor of Department of Mining Engineering National Mineral Resources University, Saint Petersburgvladimirivanov@inbox.ru
Druzhinin Ivan ValerievichStudent groupsТО112 National Mineral Resources University, Saint Petersburgdruginin1993@yandex.ruTechnologies of opencast mining of limestone deposits using surface minersThe analysis of the major areas of use of limestone extracted in the open way. Analysis of the basic mininggeological and mining peculiarities of deposits horizontal and flat layers of limestone. Given the shortcomings of the technologies of surface mining of limestone deposits with drilling and blasting method of preparation of rocks for excavation. Justified is the most effective order of conducting mountain works during the development of the limestone deposits. The proposed technology of development of deposits of contiguous layers of limestone using surface miners,designed to improve efficiency of field development, increase productivity Stripping equipment and save time of processing of overburden benches. The dependences for definition of linear parameters of the excavator used for Stripping operations in the proposed development technology limestone deposits.Openpit mining, limestone, surface miners, transportless mining system.
