Строительство дороги

Насыпь пустых пород, удаляемых при разработке месторождения, называется породным отвалом. Отвалы могут располагаться в выработанном пространстве карьера или на поверхности вне контура карьера. В первом случае их называют внутренними, во втором — внешними.

Подготовительные работы в карьере

После выделения  разведенного участка месторождения  полезного ископаемого под разработку карьера приступают к выполнению определенного комплекса работ, называемых подготовительными. Выбор места для организации карьера имеет большое значение. От этого зависят сумма капитальных вложений для освоения карьера, объем подготовительных работ и необходимые сроки ввода его в эксплуатацию, качество и стоимость продукции во время эксплуатации.

На каждое разрабатываемое  месторождение должна быть составлена геологическая документация — геологический паспорт (план и схема привязки месторождения, геологические разрезы с условными обозначениями, таблица подсчета запасов, данные лабораторных испытаний, краткая характеристика месторождения).

До начала строительства  карьера должны быть оформлены в  установленном порядке документы  па горный отвод и отвод земельных участков. В проекте разработки карьера должны быть предусмотрены: система разработки и режим работы карьера, вид транспорта, схема установки дробильно-сортировочного оборудования, схема подъездных путей и складов, мероприятия по технике безопасности, а также мероприятия в соответствии с требованиями «Основных положений по восстановлению земель, нарушенных при разработке месторождений полезных ископаемых, проведению геологоразведочных, строительных и иных работ», утвержденных    Госстроем    СССР,    Минсельхозом    СССР    и    Гослесхозом СССР.

При производстве работ в карьерах необходимо выполнять  требования, предусмотренные «Едиными правилами безопасности при взрывных работах», утвержденными Госгортехпадзором СССР.

До начала основных работ по добыче материалов, кроме общестроительных подготовительных работ (устройство подъездных путей, очистка территории от леса и кустарников и др.), должны выполняться горноподготовительные работы (вскрышные работы, устройство капитальной и разрезной траншей, нарезка уступов и др.), объем и последовательность которых устанавливаются проектом.

Растительный  слой грунта на площади, занимаемой карьером и отвалами пустых пород, следует снимать (в талом состоянии), складировать и хранить его для использования при восстановлении нарушенных при разработке карьера земель пли повышении плодородия малопродуктивных угодий (рекультивация земель).

Рекультивация земель должна производиться в два этапа: технический и биологический. В технический этап входят уположение откосов уступов, обратная надвнжка    растительного   грунта и его планировка.

В биологический  этап рекультивация входит укрепление всей поверхности засевом многолетних трав с прикаткой грунта.

Вскрышные работы.

При разработке мягких, полускальных и скальных вскрышных пород чаще всего применяют экскаватор механическая лопата и только на мягких породах экскаватор драглайн с погрузкой вскрышных пород в транспортные средства. Работа экскаватора непосредственно в отвал требует особых условий.

При выборе экскаватора и организации работ особое значение имеют радиус и высота черпания, и разгрузки ковша.

Величина приведенных  коэффициентов меняется в зависимости  от условий работы и квалификации машиниста экскаватора. Особое значение для повышения производительности экскаватора имеет увеличение количества циклов экскавации в минуту.

Рабочий цикл экскавации состоит из операций: набор породы в ковш во время его движения по забою; вывод ковша из забоя и  подъем рукояти экскаватора вверх  на высоту, достаточную для погрузки транспортных средств или для разгрузки ковша в отвал; поворот стрелы к месту разгрузки ковша; установка ковша в положение разгрузки; разгрузка ковша; установка ковша после разгрузки в положение разворота его к забою; поворот стрелы экскаватора на подошву забоя.

Время, необходимое  для выполнения всех перечисленных  операций, равно 0,2—0,5 мин и называется рабочим циклом экскавации.

На повышение  скорости выполнения отдельных операции влияет ряд моментов — состояние машины, характер разрабатываемых пород, расстояние установки экскаватора от транспортного пути, угол поворота экскаватора при работе и т. д. Уменьшение продолжительности цикла может быть вызвано совмещением отдельных операций, например первых двух. Для создания необходимых условий совмещения операций следует стремиться к снижению высоты транспортных средств.

Основная операция в рабочем цикле экскаватора — набор породы в ковш, занимающий 4(М-50% времен» всего цикла. Правильное выполнение этой операции не только уменьшает продолжительность цикла, но и увеличивает коэффициент наполнения ковша, поэтому можно совмещать ее с выводом ковша из забоя.

Угол поворота в основном зависит от расположения экскаватора в отношении забоя и транспортных средств. Поэтому в конце черпания желательно, чтобы радиус черпания был равен 0,7-0,9 максимального радиуса резания; движение рукояти должно происходить в пределах 1/3-1/2 длины зубчатой рейки; расстояние между осью движения экскаватора и транспортных средств следует устанавливать на 0,25-0,75 м. меньше конструктивной величины радиуса загрузки; погрузочные пути следует укладывать, а автомобили подавать как можно ближе к забою.

Чтобы частично уменьшить влияние угла поворота на производительность экскаватора, следует в интервалах между подачей транспортных средств под погрузку набирать породу при наибольшем угле поворота.

На производительность экскаватора влияет и коэффициент  наполнения ковша, который зависит от характера породы, ее вязкости, кусковатости, от высоты уступа и техники черпания, а также от квалификации машиниста экскаватора. Во время работы экскаватора необходимо, чтобы черпание было окончено и момент наполнения ковша.

Для нормального  наполнения ковша необходимо, чтобы  высота забоя для легко- и среднеразрабатываемых  пород составляла 0,65 h, а для трудноразрабатываемых и скальных пород была примерно h (h - вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до его напорного вала).

Все перечисленные  факторы, влияющие на производительность экскаватора, должны уточняться в зависимости от конкретных условий.

Бестранспортная система разработки вскрышных пород  может применяться при разработке песчаногравинных месторождений, на которых отсутствие взрывных работ сокращает необходимое опережение вскрышного уступа.

Технологические схемы с перевалкой вскрышных пород в выработанное пространство характеризуются жесткой взаимосвязью вскрышных и добычных работ, поэтому применение их ограничено в случае, когда полезное ископаемое отличается качественными показателями, при которых обязательна раздельная добыча.

Простая технологическая  схема с непосредственной перевалкой вскрышных пород в выработанное пространство может быть осуществлена с установкой драглайна на кровле вскрышного уступа. При этом возможны следующие схемы организации работ.

 1. Одним блоком с одним выездом. Вскрышной экскаватор находится впереди добычного; опережение определяется необходимой величиной подготовленных запасов и требованиями безопасности. После отработки каждой заходкн   экскаваторы   холостым    ходом возвращаются в исходное положение .

2.  Одним блоком  с двумя выездами. Вскрышной экскаватор  может работать впереди или позади добычного. Рабочий ход экскаваторов происходит в обоих направлениях, но в конце каждой заходкн экскаваторы простаивают .

3.  Двумя блоками  с одним центральным выездом.   Вскрышные работы ведутся попеременно в каждом блоке от   выезда к границам блока. После отработки каждого блока вскрышной и добычный экскаваторы холостым ходом возвращаются в исходное положение .

4.  Двумя блоками  с двумя фланговыми выездами. Вскрышные и добычные работы производятся поочередно в каждом блоке, экскаваторы после отработки блока холостым ходом возвращаются в исходное положение — к середине фронта работ .

5. Двумя блоками с одним центральным и двумя фланговыми выездами. Добычный экскаватор имеет рабочий ход в обоих направлениях. Вскрышной экскаватор возвращается в исходное положение (от флангов к центру) холостым ходом .

Из перечисленных схем предпочтительны две последние, обеспечивающие возможность независимости работы по вскрыше и полезному ископаемому.

Для сокращения времени на простои и холостые переходы экскаваторов следует принимать наибольшую ширину заходки, оптимальная ширина которой для драглайна должна быть в пределах 50-75% максимального радиуса их разгрузки.

Кроме механический лопаты и драглайнов, при разработке мягких вскрышных пород могут применяться скреперы и бульдозеры. Область применения скреперов определяется следующими условиями: категория грунта — I-IV по ЕНиРу с незначительным включением крупнообломочного материала; ориентировочные расстояния перемещения пород: для прицепных скреперов с объемом ковша 2,25 м³ — 250 м; 6-6,5 м³ — 350 м; 15 м³ - 1 км; для самоходных скреперов с объемом ковша 15-40 м³ - 2,5 км; влажность пород не более 15—20%; сезон работы — теплое время года. Во избежание несчастных случаев следует допускать работу скреперов при условии, что продольный уклон местности не будет превышать 10°, а поперечный— 18°. Уклон пути при движении скрепера с грузом не должен превышать 14° и при движении без груза — 24°.

В настоящее  время получили широкое распространение  самоходные скреперы объемом ковша 10-15 м³ с дизельными двигателями и скоростью движения 30-^60 км/ч. Они достаточно маневренны и развивают большое тяговое усилие.

Рабочий процесс колесного скрепера состоит в следующем. При подходе скрепера к месту выемки породы ковш опускается в забой, и при движении нож ковша срезает стружку породы толщиной 0,1-0,3 м, заполняя ковш. Путь наполнения ковша не должен превышать 30 м.

Наполненный ковш поднимается и в таком положении транспортируется к месту разгрузки.

Длительность  и путь загрузки скрепера зависят  от типа породы и глубины внедрения  в нее режущей кромки ковша. В  рыхлых и мягких песчаных породах  толщина стружки допускается  до 30 см, в среднеплотных и плотных глинистых породах —до 15 см. При разработке особо плотных пород к ножу ковша прикрепляют один — три рыхлительных зуба шириной по 0,2 м. Иногда для этой цели используют навесные тракторные рыхлители.

  Технологические схемы скреперных работ зависят от их назначения и объема, взаимного расположения мест заполнения ковша и его разгрузки, рельефа местности, свойств пород, способа выемки и др. Движение колесных скреперов может происходить по схемам: эллиптической, восьмеркой, челночной, зигзагами .

Эллиптическая схема движения скреперов применяется  при любой мощности вскрышных  пород поперечным их перемещением, когда вскрываемые площади расположены параллельно площади отвала. Экскавация породы и разгрузка осуществляются на прямолинейных участках движения .

Схема движения восьмеркой применяется при проведении траншей, когда возможны поперечное транспортирование и складирование породы на борт параллельно фронту работ .

Челночная схема  движения скрепера применяется при  разработке вскрыши небольшой мощности и широких участках, когда отвалы можно располагать па обоих бортах карьера .

Схема движения скрепера зигзагами применяется  при разработке узких участков большой длины со значительной мощностью вскрышных пород, а также при гюоходке траншей большой длины .                

При разработке вскрышных пород по перечисленным технологическим схемам различают выемку горизонтальными слоями с заполнением ковша на горизонтальном участке и выемку наклонными слоями с заполнением ковша скрепера под уклон или на подъем. При выемке горизонтальными слоями отвал насыпается равномерными слоями, постепенно достигая полной высоты. При выемке наклонными слоями наращивание отвалов последовательное, время загрузки ковша на 20-30% меньше, чем при выемке горизонтальными слоями. В рыхлых и легких породах загрузку скрепера рекомендуется производить на подъем. Если выемка наклонными слоями применяется на вскрышных работах, то направление перемещения фронта может быть перпендикулярным к направлению движения добычных работ или совпадать с ним.

На вскрышных  работах основное время (70-80 %) приходится на движение скрепера с грузом и без груза. Оно зависит от параметров карьера, места складирования вскрышных пород и скорости движения скрепера. Параметры отвалов и место их расположения определяют рентабельность скреперных работ.

Использование бульдозеров при производстве вскрышных  работ особенно распространено на временных  притрассовых карьерах. Это объясняется  небольшой производительностью  карьера, малым по протяженности фронтом работ и возможностью расположения отвалов по обе стороны карьера.