Разработка месторождения кварцевого порфира

Принцип работы канатной подвесной дороги заключается в загрузке вагонеток из дозатора на погрузочной станции, перемещении грузов и разгрузке в приемный бункер. Процесс погрузки и разгрузки, а также режим работы всей установки автоматизированы. Высота опор канатной дороги (15-100 м) и расстояние между ними (около 500 м) зависят от рельефа местности.

6.5 Пневмоконтейнерные и конвейерные поезда

К поточному транспорту можно отнести трубопроводный пневмоконтейнерный транспорт и конвейерные поезда (рисунок 6.4).

Первый представляет собой составы цилиндрических контейнером, которые перемещаются по трубопроводу на колесах под действием создаваемого в трубопроводе воздуходувками разряжения. В пунктах погрузки и разгрузки контейнеры перемещаются с помощью толкателей.

Конструкция конвейерного поезда представляет собой металлический желоб на рельсовом ходу с магнитофрикционным приводом, стационарно расположенным между путями. Его работа возможна в не прерывном ритме как пластинчатый питатель, так и в дискретном отдельными поездами. Оба вида транспорта позволяют перемещать горную массу любой кусковатости, габаритной по загрузочным устройствам и трассе с уклонами до 30°, обеспечивая производительность грузопотока 5-10 млн т/год.

6.6 Перевозка горной массы железнодорожным транспортом

Рисунок 6.3- Схема канатной подвесной дороги:

1и 6- приёмный и разгрузочные бункера; 2-тяговый канат; 3- несущий канат; 4 - опора; 5 и 7- натяжные станции

Железнодорожный транспорт является наиболее распространенным транспортом на карьерах. Принцип работы железнодорожного транспорта заключается в перемещении вскрыши в думпкарах, полезного ископаемого в гондолах из забоев к месту разгрузки электровозами или тепловозами. Число вагонов в поезде (вес поезда) рассчитывается из условия характеристик локомотива, пути и его состояния.

Железнодорожные пути функционально разделяются на временные и стационарные по трём категориям, отличающихся верхним стрш'ИЩ ем путей.

К временным относятся пути на рабочих площадках в карьере и на отвале. К стационарным относятся пути в траншеях, на транспортов бермах и на поверхности карьера.

Временный путь периодически перемещается вслед за перемещение ем фронта работ в карьере или на отвале.

Железнодорожный путь по длине делится на участки, которые называются перегонами. Пункты, ограничивающие перегоны, представляют собой станции, разъезды и посты.

Станции служат для размещения поездов, формирования составов, осмотра, обслуживания и ожидания встречного поезда при одиноколейном пути; разъезды предназначены только для ожидания встречного поезда (обычно груженого, которому отдается предпочтение в движении). Станции и разъезды имеют специальное путевое развитие, соответствующее назначению и грузообороту. Посты не имеют путевого развития. Они служат для остановки поезда в случае занятия поезда следующего перегона.

Схема путевого развития на карьере включает также пути примыкания карьерных путей к линиям МПС, пути на складах, монтажных площадках карьерного оборудования, депо дли ремонта подвижного состава и т.п.

В зависимости от производительности карьера по горной массе трасса стационарных железнодорожных путей в карьере может быть или однопутной или двухпутной. Однопутная трасса предусматривает движение груженых и порожних поездов с разминовкой на разъездных пункт. В этом случае для увеличения производительности железнодорожниц транспорта уменьшают длину перегона, на котором по правилам эксплуатации железнодорожного транспорта может быть только один состав.

Двухпутная трасса обеспечивает движение груженых и порожних поездов по отдельным путям. Для развития высоких скоростей, наоборот, увеличивают длину перегона.

Развитие забойных и отвальных путей предусматривав минимальные простои выемочно-попогрузочных и отвальных машин и самого подвижного состава железнодорожного транспорта при обменах груженых поездов на порожние в забое. При одном пути обмен составов осуществляется вне рабочей зоны горизонта. В этом случае для обмена требуется, чтобы порожний состав ожидал на обменном пункте выхода груженого поезда с забойных путей. Время простоя экскаватора будет слагаться из времени движения груженого состава по забойным путям до обменного пункта и времени движения порожнего состава к месту погрузки. Для уменьшения времени простоя обменный путь устраивают в рабочей зоне горизонта, однако передвижение такого пути усложняется. При работе на горизонте двух и более экскаваторов устраивают двухпутные линии для всех экскаваторов или обменные пункты для второго и последующих экскаваторов.

На отвалах пулевое развитие зависит от технологии отвалообразования. При экскаваторном отвалообразовапии схема путевого развития аналогична забойной.

Скорости железнодорожного транспорта в карьере по стационарным путям составляют 35--40 км/ч, по забойным и обменным путям - 15 20 км/ч.

Подвижной состав карьерных железных дорог состоит из вагонов и локомотивов. Вагоны для перевозки вскрыши называются думпкарами, для полезного ископаемого -- гондолами (полувагонами) и хопперами.

Думпкар представляет собой мощную платформу, способную выдерживать большие динамические нагрузки при разгрузке ковшей экскаватора. Разгрузка думпкара осуществляется наклоном его в одну или другую сторону с помощью пневматических цилиндров. При этом борт думпкара в сторону наклона откидывается или поднимается рычажным механизмом.Гондолы и хопперы представляют собой вагоны без крыши с разгрузкой через отверстия, образующиеся в гондолах при открытии люков в днище в хопперах -- в нижней части боковых стенок. Грузоподъёмность полувагонов от 63 до 125 т.

В качестве локомотивов па карьерах применяют электровозы и в некоторых случаях тепловозы. Электровоз имеет специальную конструкцию, способную обеспечить эффективную работу железнодорожного транспорта в карьерных условиях, характеризующихся большой интенсивностью движения, сложностью трасс с малыми радиусами закруглений, большими подъемами, наличием временных забойных и отвальных путей, большой грузоподъемностью составов и неблагоприятными климатическими условиями.

6.7 Автомобильный транспорт

Автомобильный транспорт имеет широкое распространение на карьерах.

Автомобильный транспорт на карьерах характеризуется, как и железнодорожный, грузооборотом, т. е. количеством груза в тоннах, перевозимого в единицу времени.

Принцип его работы заключается в перемещении горной массы из забоев к пунктам приема горной массы по автодороге и её разгрузке.

Автомобильные дороги в карьере разделяются на капитальные и временные. Капитальные дороги сооружаются на стационарных участках Трассы на поверхности карьера, в траншеях и транспортных бермах. Временными являются забойные дороги в забоях, на рабочей площадке, на скользящих съездах и на отвалах. Дороги характеризуются грузонапряженностью, т. с. количеством груза в тоннах, отнесенного к одному километру пути, и интенсивностью движения, т. е. количеством машин, проходящих в одном направлении в единицу времени. В зависимости от грузоподъемности и интенсивности движения капитальные дороги делятся на три категории, каждая из которых имеет свои требования к покрытию дорог и их параметрам.

Параметрами дороги являются: ширина части, радиус закруглений, уклон в продольном и поперечном направлениях, на виражах, наименьшее растояние видимости поверхности дороги и автомобиля.

При однополосном движении ширина дороги при движении БелАЗ-540 - 5,5-6,0 м; БелАЗ-548 - 5,8-6,6 м; БелАЗ-549 - 8-9,8 м; БелАЗ-7519 - 8,3-10,6 м; БелАЗ-7521 - 10,4-12,8 м.

Поперечный уклон автодороги определяется типом дорожного покрытия, шириной, водопроницаемостью, скоростью движения и составляет 20-40 %₀.

Продольный уклон временных дорог принимается в пределах 60--80 °/_оо. При движении в карьерах тягачей с прицепами и полуприцепами подъем не должен превышать 60 °/_оо.

Радиус горизонтальных кривых автодорог в значительной степени влияет на скорость движения и устойчивость автомобиля при движении на кривых участках дороги.

Проезжая часть полустационарных и стационарных дорог имеет дорожную одежду из нескольких конструктивных слоев.

Щебеночные и гравийные одежды удовлетворительно работают при укладке сверху покрытий из щебня и гравия, обработанных черными вяжущими, предохраняющими дорожную одежду от разрушении и предотвращающими образование пыли.

Проезжая часть автомобильных дорог на транспортных бермах борта карьера ограждается у призмы обрушения предохранительными сооружениями в виде ориентирующего или удерживающего породного вала или отклоняющего анкерного железобетонного сооружения. Для их размещения предусматривается полоса в первом случае 3-4 м, во втором - 6--10 м, в третьем -- 1--3 м.

Со стороны откоса борта карьера предусматривается площадка для сбора осыпей (0,5 м) и водоотводная канава (0,5 м). Обочины с обоих бортов проезжей части дороги на берме принимаются от 0,5 до 1,5 м.

Временные дороги не имеют нижнего строения и мощного покрытия. В карьере и на отвалах их прокладывают бульдозерами с подсыпкой щебенкой из рыхлых пород со слабой несущей способностью толщиной 30 см, на плотных и полускальных породах-- 25 см, на скальных породах - 20 см с уплотнением виброкатками.

На временных дорогах (а также при устройстве дорог в холодное время года и на неустойчивых грунтах) целесообразно устройство железобетонных покрытий (сплошных или колейных).

Главные откаточные дороги с покрытием:

бетонным, асфальтобетонным, гудронизированным,

брусчаткой 15-20

гравийным 5--30

щебеночным 30-45

Забойные и отвальные дорожные грунтовые проезды:

укатанные в забоях 50--80

укатанные на отвалах до 150

неукатанные 250--300

Безопасное расстояние между движущимися автомобилями определяется расстоянием видимости не менее 50 м.

Автотранспортные средства на карьерах в настоящее время представлены автосамосвалами грузоподъемностью от 12 до 180 т отечественного производства и 110-250 т производства фирм США, Канады, Великобритании. Японии, Швеции и Германии.

Основным направлением совершенствования автомобильного ; транспорта является увеличение его грузоподъёмности и надежности ; работы, уменьшение выброса в атмосферу вредных компонентов выхлопных газов.

6.8 Транспортирование горной массы подъемниками

Подъемник -- это один из видов транспорта, который обеспечивает подъем горной массы по кратчайшему расстоянию. Распространены подъемники канатные -- скиповые, клетевые, канатно-автомобнльные, самоходные (рисунок 6.4).

Рисунок 6.4- Схемы подъёмников: а - скиповой, б - канатная подвеска скипов; в- клетьевой; г - канатно-автомо- бильный; 1-4 - конструкции подвески скипа

Скипы применяются для подъема горной массы с глубоких горизонтов карьеров с равнинной поверхностью или спуска ее с рабочих горизонтов до господствующей поверхности.

Скорость движения скипов достигает 8,5 м/с. Трасса скипа прямолинейная под любым углом (до 90°) при расположении ее в вертикальном стволе, что обеспечивает доставку горной массы по кратчайшему расстоянию.

Клетьевые подъемники применяются для подъема транспортных сосудов -- железнодорожных вагонов или самосвалов на специальных платформах. Подъем и спуск клетьевыми подъемниками производится с конечных станций или промежуточных горизонтов.

Канатно-автомобильный подъемник обеспечивает подъем горной массы автосамосвалов по трассе с подъемом 20-30° без перегрузки.

Самоходный скиповой подъемник оборудуется на гусеничном ходу и представляет собой устройство с двумя емкостями, которые попеременно поднимаются лебедкой по наклонной раме. Он используется для передачи горной массы с горизонта на горизонт при цикличном забойном транспорте.

6.9 Гравитационная доставка горной массы на карьерах

Рудоскат (рисунок 6.5) представляет собой траншею, проложенную по откосу косогора под углом более 35°. Глубина траншеи зависит от рельефа поверхности косогора. Ширина траншеи определяется количеством одновременно разгружающихся автосамосвалов или погрузчиков на разгрузочной площадке. Дно траншеи в слабых породах футеруется металлом. В нижней части траншеи сооружается накопительная площадка или бункер, из которого производится загрузка руды в средства внешнего транспорта.

Рисунок 6.5- Ступенчатый рудоскат для доставки руды с нагорного карьера

6.10 Доставка горной массы из карьера грузоподъемными устройствами

На карьерах строительных материалов для доставки блочного камни из карьера применяются грузоподъемные устройства в виде кабель-кранов, деррик-кранов и автомобильных кранов на пневмо- и гусеничном ходу.

Кабель-кран состоит из двух башен на рельсовом или гусеничном ходу, располагаемых на бортах карьера с системой несущих, подъемных и тяговых канатов. Расстояние между башнями достигает 1км, грузоподъемность около 100 т. Отделенный от массива блок камня поднимается краном из карьера и грузится в средства транспорта.

Деррик-кран представляет собой подъемную конструкцию на поворотном основании, располагается на борту или в карьере на промежуточном горизонте. Поднимаемые блоки грузятся непосредственно в средства транспорта или передаются для подъема выше расположенному деррик-крану.

Автомобильные и гусеничные краны располагаются непосредственно в карьере на рабочем горизонте и производят погрузку каменных блоков в средства транспорта. При использовании нескольких кранов возможна каскадная подача каменных блоков из карьера на поверхность, как и деррик-кранами. Грузоподъемность современных автомобильных кранов достигает 800 т, максимальная высота подъема 165 м. В таблице 6.1 представлен комбинированный транспорт, используемый на карьерах.

Таблица 6.1- Комбинированный транспорт

Забойная часть	Подъём или спуск карьера	Перевозка на поверхность
Автопогрузчик	Троллейвоз	Автотранспорт
Автосамосвалы	Автоподъёмник	Железнодорожный транспорт
Контейнеровозы	Железнодорожный транспорт	Конвейерный транспорт
	Конвейерный подъёмник	Гидротранспорт
	Скиповой подъёмник	Пневмоконтейнерный транспорт
	Грузоподъёмный (контейнеровоз)	Канатная дорога
	Гравитационный (по рудоспускам)

6.11 Целесообразность применения карьерного транспорта

На карьерах для транспортирования мягких, дробленых, скальных и полускальных горных пород получили распространение ленточные конвейеры.

Для транспортирования мягких горных пород применяются конвейеры с жесткими неподвижными роликоопорами, для скальных и полускальных пород -- роликоопоры на гибких подвесках или опирающиеся на специальные тележки.

Сборочные предназначены дли транспортирования горной породы от одного или нескольких забойных конвейеров к подъемнику. Подъёмные предназначены для доставки горной массы из рабочей зоны карьеpa на поверхность. Подъемный конвейер принимает горную массу oт сборочного конвейера при обычной конструкции под углом до 18°, и при специальной--до 50° и транспортирует ее по борту карьера на поверхность.

Эффективность и безопасность транспортирования скальной горной массы под углом более 14° и мягких горных пород под углом боксе 18° обеспечиваются рифлением поверхности ленты, использованием прижимной ленты или цепной сетки, которые препятствуют скатыванию породы при движении ее под наклоном.

Трубопроводный транспорт является самым эффективным. Он имеет большие ограничения применения по климатическим условиям (сезонность работы), свойствам транспортируемых пород (мягкие горные породы и частично дробленные полускальные).

Канатные подвесные дороги применяются в основном как элемент комбинированного транспорта на карьерах со сложными топографическими условиями для доставки полезного ископаемого от перегрузочного пункта, куда оно доставляется автотранспортом, до обогатительной фабрики. При грузопотоке до 1 млн. т в год и расстоянии транспортирования до 10 км его применение эффективнее железнодорожного и автомобильного даже в равнинной местности. Благодаря возможности преодоления больших (до 45°) уклонов и относительной независимости от рельефа местности канатная подвесная дорога обеспечивает доставку горной массы по кратчайшему расстоянию. Канатные подвесные дороги эксплуатируют в настоящее время на некоторых нагорных карьерах, в частности на Каджаранском, для доставки полезного ископаемого на обогатительную фабрику через ущелье.

Наиболее эффективно использование пневмоконтейнерных и конвейерных поездов для транспортирования на большие расстояния, например, для

доставки полезного транспорта от карьера до обогатительной фабрики.

Железнодорожный транспорт характеризуется высокой надежностью в любых климатических условиях, высокой производительности и эффективности в эксплуатации.

Автомобильный транспорт имеет широкое распространение на карьерах благодаря автономности, мобильности, высокой эффективности работы в сложных топографических, геологических и суровых климатических условиях.

Наиболее эффективная область применения автомобильного транспорта -- карьеры малой и средней производительности, глубокие горизонты крупных карьеров в комбинации с железнодорожным транспортом или подъемниками. Применение автомобильного транспорта на карьерах относится к периоду его возникновения и развития.

Подъемник -- это один из видов транспорта, который обеспечивает подъем горной массы по кратчайшему расстоянию.

На нагорных карьерах применяется гравитационная доставка полезного ископаемого по рудоспускам и рудоскатам.

Используя возможности автомобильных и гусеничных кранов в большой грузоподъемности и высоте подъема весьма перспективным является их применение для доставки горной массы из карьера в контейнерах при специальном вскрытии карьерных полей одним или каскадно расположенными несколькими кранами при любой глубине карьера. Наиболее эффективно их применение для доставки руды на карьерах по добыче цветных металлов, коренных месторождений золота и алмазов, а также при эксплуатации, доставке и зафузке контейнеров на рабочем горизонте погрузчиками.

6.12 Транспорт на Митрофановском карьере

Камень из карьера на ДСК вывозится автомобилем марки КрАЗ-6510 грузоподъемностью 13,5 т(рисунок 6.6). Автомобиль разгружается на площадке ДСК и затем камень погрузчиком марки В-138 с емкостью ковша 2 м³ загружается в приемный бункер установки первичного дробления С-12. Данный погрузчик используется и на отгрузке готовой продукции. Вывоз готовой продукции потребителями выполняется собственным транспортом потребителя. Дробильно-сортировочный комплекс размещается на открытой площадке. Горная масса фр. 0-700мм из карьера вывозится карьерным автосамосвалом и складируется вблизи установки первичного дробления. Подача горной массы на дробление осуществляется погрузчиком В-138 с объемом ковша 2м³, им же производится отгрузка готовой продукции в автотранспорт.

Рисунок 6.9- КрАЗ-6510

Дробильно-сортировочный комплекс комплектуется оборудованием фирмы EXTEC, Великобритания.

Почвенно-растительный слой и рыхлая вскрыша также вывозятся автомобилем КрАЗ -6510 и складируются в отвал высотой до 10 м, который используется в дальнейшем для рекультивации (отвал потенциально-плодородных грунтов).

Заезд в карьер предусматривается от существующей подъездной автодороги к месторождению, имеющей щебеночное покрытие.

Категория дороги - IIIк, однополосная;

Параметры проезжей части - 4,5 м;

Ширина обочин - 1,5 и 2,5 м;

Максимальный уклон -90 ⁰/₀₀;

Покрытие автодорог - щебеночное.

7. Отвалообразование пустых пород

7.1 Общие сведения

Отвалообразование и складирование являются заключительными технологическими процессами в разработке горных пород на карьерах. Насыпь пустых пород называется породным отвалом, насыпи пород плодородного слоя, некондиционных руд и полезного ископаемого -- складами.

Удельный вес процесса отвалообразования предопределяется объемом вскрышных работ. Между работой транспорта, вскрышного и отвального оборудования имеется технологическая взаимосвязь. Расходы на отвалообразование составляют 12--15% стоимости 1 м³ вскрыши на угольных карьерах и до 15% себестоимости 1 т полезного ископаемого на железорудных карьерах. Поэтому правильный выбор способов и средств Отвалообразования при проектировании предприятий имеет большое значение.

Породные отвалы различают по месторасположению относительно контура карьера, числу ярусов отсыпки и средствам механизации отвальных работ. При разработке горизонтальных и пологих месторождений отвалы располагают в выработанном пространстве внутри контура карьера. Эти отвалы называются внутренними. При разработке наклонных и крутых месторождений отвалы располагают на поверхности за контуром карьера, поэтому они называются внешними.

Отвалы отсыпают в один или несколько ярусов. Высота яруса определяется устойчивостью, которая зависит от свойств складируемых пород, рельефа поверхности, гидрогеологических, климатических условий и технологии отвалообразования. В каждом конкретном случае с учетом этих факторов устанавливается высота яруса, она указывается в паспорте отвалообразования. Увеличение высоты яруса снижает затраты на отвалообразование за счет уменьшения путевых работ и повышения производительности средств механизации отвалообразования.

Складирование полезного ископаемого обычно производится с целью усреднения качества и создания резерва для последующей переработки или отгрузки потребителю.

Механизация отвальных работ и складирование зависит от свойств горных пород и связана с видом транспорта, используемым для перевозки горной массы из карьера.

В зависимости от способа механизации работ, отвалы разделяют на:

-бульдозерные;

-экскаваторные;

-конвейерные;

-гидравлические.

Предотвал -- насыпь, устраиваемая перед основным отвалом, и меньшая по высоте чем последняя. Предотвал предназначен для повышения устойчивости основного отвала и других целей.

Отвалы являются экологически неблагоприятным сооружением. В частности, если на поверхность поднята порода с кислой реакцией, то такие отвалы очень долго не покрываются растительностью.

Отвалообразование мягких горных пород при конвейерном транспорте производится транспортно-отвальньгми мостами, консольными отвалообразователями, при железнодорожном транспорте -- абзетцерами или средствами гидромеханизации. Отвалообразование крепких горных пород при железнодорожном транспорте производится механическими лопатами, драглайнами, отвальными плугами и бульдозерами, при автомобильном транспорте -- бульдозерами.

7.2 Отвалообразование транспортно-отвальными мостами

При разработке горизонтальных пластообразных месторождений с мягкими покрывающими породами применяют отвалообразование транспортно-отвальными мостами.

Транспортно-отвальный мост принимает от соединенного с ним многоковшового или роторного экскаватора горную породу и перемещает ее в отвал. Мосты проектируют и изготовляют практически индивидуально для каждого месторождения с учетом его горно-геологических условий. Одна из опор моста располагается на породном подступе или кровле пласта, другая -- на кровле пласта или отвальном подступе. Длина моста достигает 500 м, скорость движения ленты - до 10 м/с (рисунок 7.1).

Рисунок 7.1- Отвалообразование транспортно-отвальным мостом

Технология отвалообразования заключается в отсыпке в выработанное пространство пустых пород при перемещении моста вдоль фронта работ. Во время движения транспортно-отвального моста железнодорожные пути, на которые опираются опоры моста, передвигаются встроенными путепередвпгателями. При движении моста в обратном направлении производится отсыпка следующей заходки отвала.

В конструкции моста с опорой на предотвале предусмотрен сброс части породы с конвейера для отсыпки самого предотвала. После отсыпки порода в предотвале для повышения устойчивости уплотняется виброкатками.

Устойчивость отвала играет решающую роль в надежности работы транспортно-отвального моста, и следовательно, карьера в целом. Она зависит от свойств отвалообразующих пород, климатических и гидрогеологических условий. Для исключения скопления подземных вод и основании отвала предусматривается укладка перпендикулярно отвалу керамических и дренажных труб, по которым вода поступает в выработанное пространство и откачивается на поверхность.

Параметры отвала определяются конструкцией транспортно- отвалъного моста.

7.3 Отвалообразование консольными отвалообразователями и абзетцерами

Консольные отвалообразователи применяют для складирования пустых пород внутри выработанного пространства и вне контуров карьера. отвалообразователи оборудуют гусеничным или шагающим ходом.

Технология внутреннего отвалообразования аналогична технологии отвалообразования транспортно-отвальными мостами. Отвалообразователь располагается на кровле пласта около роторного экскаватора или на почве пласта. Через приемную консоль порода от роторного экскаватора попадает на конвейер отвальной консоли, который перемещает ее в выработанное пространство. В процессе отсыпки отвальная консоль стоит на месте или перемешается по дуге, более полно заполняя выработанное пространство. При отработке заходки отвалообразователь передвигается по фронту работ на шаг передвижки роторного экскаватора.

Отвалообразование внешних отвалов консольными отвалообразователями применяется при конвейерном транспорте. Внешнее отвалообразование начинается с отсыпки передовой насыпи. Горная порода с отвального конвейера, через разгрузочное устройство попадая на приемную консоль отвалообразователя и затем отвальной консолью направляется в отвал. Затем этот отвал планируют и на него переставляют отвальный конвейер. Отвалообразователь производит отсыпку нижнего яруса, перемещаясь вдоль одной стороны отвального конвейера, и отсыпку второго яруса, перемещаясь вдоль другой стороны отвального конвейера.

В период отсыпки верхнего яруса поверхность отвала нижнего яруса планируется бульдозерами, затем отвальный конвейер перемещается на шаг передвижки, и цикл повторяется. Возможна отсыпка одновременно трех ярусов отвалов консольными отвалообразовагелями.

Высота передовой насыпи, а впоследствии нижнего яруса зависит от свойств горных пород и составляет обычно 30--40 м. Высота верхнего яруса определяется высотой разгрузки отвалообразователя.

Отвалообразование абзетцерами применяется при железнодорожном транспорте мягких пород вскрыши. Абзетцер представляет собой многоковшовый роторный или цепной экскаватор с отвальной консолью на рельсовом или гусеничном ходу, оборудованный для самостоятельной планировки отвала планирующим устройством в виде многоковшового звена длиной 10--12 м.

Благодаря возможности поворота отвальной консоли на 180^о абзетцер может отсыпать двухъярусный отвал.

Технология отвалообразования заключается в следующем. Порода, доставляемая железнодорожным транспортом, разгружается в траншею глубиной 2-3 м, которую образует сам абзетцер. Двигаясь вдоль траншеи, абзетцер производит выемку этой породы и конвейером отвальной консоли укладывает се попеременно в нижний и верхний ярусы отвала. По мере заполнения нижнего яруса его поверхность планируется, траншея засыпается, после чего путепередвигателем пути абзетцера и железнодорожного транспорта перемешаются в новое положение. Затем производится выемка траншеи, и цикл повторяется.

7.4 Отвалообразование горных пород средствами механизации

Отвалообразование средствами гидромеханизации производится при доставке горных пород трубопроводным или колесным транспортом.

Гидроотвалы располагаются за контуром карьера в пониженных местах или оврагах. Гидроотвал представляет собой пространство, ограниченное на равнинной местности со всех сторон дамбой, в оврагах - со стороны пониженной части. Ширина дамбы поверху 1,2-1,5 м, высота - 2,5-3,5 м, заложение откосов внутренних - 1,5 м, внешних - 1,75--2 м. При гидротранспорте пульпа по трубопроводу, расположенному на эстакаде или непосредственно на дамбе, подается на отвал и сбрасывается в него из торца трубы или рассредоточено. В отвале горная порода оседает на дно, вода через установленные у дамбы водосбросные колодцы попадает в водоотводный канал за пределами гидроотвала и повторно используется в технологическом процессе.

По мере наполнения породы в отвале дамбу наращивают с помощью экскаваторов или средств гидромеханизации путем отвода и намыва пульпы из потока.

Отвалообразование при доставке колесными видами транспорта горных пород производится со специальной площадки, оборудуемой на откосе. Разгружаемая из транспортных сосудов горная порода смывается с откоса струями воды из водовода, проложенного вдоль откоса, гидромониторов, расположенных с боков разгрузочной площадки, или аккумулирующей емкости, сооружаемой на насыпи за разгрузочной площадкой.

7.5 Отвалообразование крепких горных пород одноковшовыми экскаваторами

При разработке месторождений с крепкими горными породами и перевозке железнодорожным транспортом применяется отвалообразование одноковшовыми экскаваторами - механическими лопатами и драглайнами.

Технология отвалообразования заключается в экскавации разгружаемой из думпкаров породы и укладке ее в отвал одноковшовым экскаватором(рисунок 7.2).

Рисунок 7.2-. Отвалообразование пород механической лопатой

Экскаватор располагается ниже уровня железнодорожных путей на высоту разгрузки экскаватора. Порода из думпкаров разгружается в углубление, сооружаемое самим экскаватором. После разгрузки породы экскаватор производи т укладку ее сначала в нижний подуступ, а затем в верхний.

С учетом усадки пород в отвале верхний подуступ отсыпается высотой, несколько превышающей уровень железнодорожного пути. Высота экскаваторных отвалов зависит от свойств складируемых пород и в равнинной местности составляет около 30 м.

Шаг передвижки пути при экскаваторах ЭКГ обычно составляет 22-30 м, при драглайнах ЭШ - 70-100 м.

В конце отвального тупика отсыпку верхнего подуступа экскаватор производит таким образом, чтобы создать себе возможность выезда на поверхность отвала, по которой он перемещается в начало траншеи. По съезду первоначальной насыпи он опускается на поверхность нижнего подуступа, сооружает приемный бункер и после передвижения путей в новое положение цикл повторяется.

Первоначальную насыпь сооружают в период строительства карьера эксплуатационной техникой, т.е. механическими лопатами, драглайнами, скреперами или бульдозерами.

Материалом первоначальной насыпи могут служить породы, экскавируемые из так называемого «резерва» (траншеи) на месте строительства отвала, или породы, привозимые из карьера.

Успешный опыт применения для отвалообразования пород вскрыши драглайнов при железнодорожном транспорте позволил распространить его на отвалообразование при автомобильном транспорте (рисунок 7.3).

Применение драглайнов на автомобильных отвалах позволяет существенно увеличивать их высоту, осуществлять строительство автодорог одновременно с отсыпкой пород, заполнять верхние ярусы отвала, обеспечивать наличие резервных емкостей в зоне отвала, создавать условия для движения и разгрузки автосамосвалов близкие к условиям на стационарных автодорогах. Таким образом, данная технология отвалообразования обеспечивает комплексное и надежное устранение основных недос татков, присущих бульдозерному способу отвалообразования, и служит основой для выбора наиболее экономичных вариантов вскрытия.

7.6 Плужное отвалообразование

Отвалообразование разнопрочных и хорошо дробленых скальных пород при доставке их на отвалы железнодорожным транспортом может производится отвальными плугами. Отвальный плуг представляет собой самоходный или прицепной вагон специальной конструкции, оборудованный с одной или с двух сторон отвальными лемехами. Спереди отвальный плуг имеет лобовые листы с подкрылками для очистки путей от просыпи породы или снега.

Технология отвалообразования заключается в перемещении во время своего движения по путям разгруженной из думпкаров породы отвальными лемехами в сторону откоса отвала. При разгрузке часть породы скатывается под откос, другая образует напал породы около железнодорожных путей. При отвалообразовании за несколько проходов отвального плуга перемещается верхняя часть навала породы, затем лемех опускается и производится перемещение породы, находящейся ниже уровня пути. Циклы разгрузки и отвалообразонания отвальным плугом повторяются тех пор, пока не будет заполнено пространство отвала, равное шагу передвижки пути: z = 1,5-2,5 м.

После этого путь перемешается в новое положение путепередвигатслем. Отвапообразование производится по всей длине отвальных путей.



Рисунок 7.3- Отвалообразование драглайном при доставке горных пород колёсными видами транспорта

7.7 Бульдозерное отвалообразование

Укладка крепких горных пород в отвалы при доставке автомобильным, а иногда и железнодорожным транспортом производится мощными бульдозерами. Автосамосвалы разгружаются на некотором расстоянии от бровки по периферии отвала. Бульдозеры перемещают ее под откос, оставляя на бровке предохранительный вал (рисунок 7.4). Для безопасност и поверхность отвала имеет подъем в сторону откоса равный 3°.

Рисунок 7.4- Бульдозерное отвалообразование при доставке горной массы автомобильным транспортом:1 - участок перемещения породы бульдозерами под откос; 2 - участок разрузки самосвалов

Высота отвала зависит от свойств складируемых пород и основания отвала. В равнинной местности высота бульдозерного отвала принимается равной 25-30 м. При устойчивых породах применяется многоярусное отвапообразование. При обсыпке горных пород со склонов на нагорных карьерах высота их достигает высоты склона. Например, на карьере «Высотный» Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината высота отвала составляет 700 м. В этом случае за состоянием отвала ведется специальное наблюдение, а бульдозеры для безопасности в некоторых случаях работают с якорным креплением.

При доставке горной массы железнодорожным транспортом отвал по высоте разделяется на два подуступа, как в схемах с отвалообразованием одноковшовыми экскаваторами. Высота верхнего подуступа определяется условием размещения разгружаемой породы на приемной площадке. При доставке горной породы думпкарами большой вместимости она составляет 2--3 м. Высота нижнего подуступа определяется общей устойчивостью отвала и составляет 30--70 м.

Технология отвалообразования заключается в разгрузке породы из думпкаров на разгрузочную площадку под откос верхнего подуступа. Бульдозером эта порода перемещается под откос нижнего подуступа. Максимальное расстояние перемещения породы по площадке, соответствующее шагу передвижки железнодорожных путей, составляет 45-50 м.

После заполнения нижнего подуступа на ширину оптимального расстояния транспортирования породы бульдозером (45--50 м) аналогично заполняется верхний подуступ, после чего пути перемещаются в новое положение.

7.8 Отвальное хозяйство на Митрофановском месторождении

Почвенно-растительный слой с площадки ДСК и карьера, а также рыхлая вскрыша из карьера складируются в отвал высотой до 10 м. Отвал отсыпается на пологое основание. Угол наклона основания от 3 до 9 ⁰. Формирование отвала выполняется бульдозером, который используется в карьере.

При ведении отвальных работ обязательно соблюдение «Единых правил безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом» (ПБ 03-498-02). Разгрузка автосамосвалов выполняется через предохранительный вал, а затем порода сталкивается бульдозером под откос. Высота предохранительного вала в соответствии с п.100 ПБ составляет 0,5 м. В рабочей зоне отвала по всему фронту разгрузки должен постоянно поддерживаться обратный уклон верхней площадки отвала не менее 3 ⁰.

8. Рекультивация нарушенных земель

8.1 Общие сведения

С целью сохранения земельных ресурсов страны, компенсации ущерба, наносимого природному комплексу, сельскому, лесному и иным хозяйствам, а также чтобы исключить вредное воздействие нарушенных земель на окружающую среду, горные предприятия обязаны проводить рекультивацию территорий, нарушенных в процессе добычи полезного ископаемого.

К рекультивации относят комплекс горных, мелиоративных, сельскохозяйственных и гидротехнических работ по восстановлению продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель определенной целевой направленности, а также на улучшение условий окружающей среды.

Рекультивация выполняется в два этапа:

· 1-ый этап - горнотехнический (технический), предусматривающий приведение нарушенных земель в состояние, пригодное для их целевого использования в сельском, лесном, рыбном хозяйствах или по иному назначению.

· 2-ой этап - биологический, включающий мероприятия по восстановлению плодородия земель после горнотехнической рекультивации.

Технология и механизация рекультивационных работ выбираются применительно к конкретным условиям и согласно направлению рекультивации.

Своевременное проведение рекультивационных работ позволяет ускорить процесс восстановления нарушенных земель, значительно сократить вредное влияние нарушенных земель на окружающую среду, создать необходимые условия для самовозобновления флоры и фауны и снизить затраты на охрану и воспроизводство земельных ресурсов.

Выбор направления рекультивации обусловлен в первую очередь стремлением максимально сохранить первозданный ландшафт района, предотвратить воздействие ветровой и водной эрозии и восстановить биологическую экосистему участков, нарушенных горными работами. Это обстоятельство определило выбор направления для биологической рекультивации. В соответствии с техническими условиями на рекультивацию нарушенных земель определено лесотехническое направление рекультивационных работ.

8.2 Горнотехнический этап рекультивации

Горнотехнический этап - это комплекс мероприятий по подготовке земель для последующего целевого их использования. Основными объектами горнотехнической рекультивации являются внешние и внутренние отвалы. Этап гидротехнической рекультивации отвалов является основным в создании необходимых условий для последующего освоения нарушенных земель. Этот этап следует считать неотъемлемой частью технологии горных работ на карьерах. Поэтому технологические схемы горнотехнической рекультивации должны рассматриваться в тесной взаимосвязи с производством вскрышных и отвальных работ.

При бестранспортной технологии (экскаваторно-отвальных комплексах), когда породы вскрыши перемещаются во внутренние отвалы экскаваторами с большими линейными параметрами (драглайнами, механическими лопатами), независимо от схемы экскавации необходима селективная разработка потенциально плодородных пород и укладка их в верхний ярус внутренних отвалов Плодородный слой почвы убирается с опережением с использованием различного оборудования. Чаще всего штабелируется бульдозерами или драглайнами и из штабелей грузится погрузчиками или экскаваторами в автосамосвалы и транспортируется во временный склад или непосредственно на рекультивируемую поверхность внутреннего отвала. Планировка поверхности отвалов осуществляется бульдозерами или, при больших объемах планировочных работ, драглайнами. Для уменьшения объема планировочных работ на отвалах используется веерная схема их отсыпки вскрышным драглайном. Однако при этом уменьшается ширина вскрышной заходки.

При использовании выемочно-отвальных комплексов оборудования, когда породы вскрыши разрабатываются роторным экскаватором и консольными отвалообразователями укладываются во внутренние отвалы, потенциально-плодородные слои верхнего уступа также стремятся разрабатывать селективно и укладывать в верхнюю часть отвального яруса. Это не вызывает больших осложнений при поворотном отвалообразователе, когда он с опережением отсыпает нижнюю часть отвального яруса, на котором и располагается, а верхнюю - с отставанием. Роторный экскаватор вскрышной уступ разрабатывает селективно. Здесь также возможны различные схемы работы, включая деление уступа на подуступы с применением перегружателей и использованием на каждом подуступе отдельных роторных экскаваторов. Снятие и транспортирование плодородного слоя почвы возможно по тем же схемам, что и при бестранспортной технологии. Объем планировочных работ при использовании выемочно-отвальных комплексов может быть незначительным, так как отсыпка отвала осуществляется по вееру (при использовании поворотного отвалообразователя).

В результате производственной деятельности по отработке карьера инертных строительных материалов на базе запасов участка «Восточный» Митрофановского месторождения, нарушения земной поверхности будут представлять собой карьерную выемку, отвал потенциально-плодородного грунта, площадку инвентарного здания и передвижного дробильно-сортировочного комплекса, отстойники ливневых стоков. По площадкам необходимо выполнить планировочные работы и нанести на их поверхность плодородный грунт слоем не менее 0.3м для последующего озеленения засевом трав.

По карьеру, после обследования его бортов, в случае необходимости выполняется выполаживание и заоткоска верхнего уступа.

По периметру карьера для предотвращения попадания людей и животных в карьер устраивается его обваловка в виде земляного вала высотой не менее 2,5 м. Дно карьера планируется и засыпается потенциально-плодородным грунтом слоем не менее 0.8 -1 м.

По отвалу необходимо выполнить планировку для последующих работ биологического этапа рекультивации. В таблице 8.1 приведены объемы работ горнотехнического этапа рекультивации. Работы горнотехнического этапа рекультивации выполняются после завершения отработки карьера. Согласно графику отработки месторождения, карьер будет отрабатываться в течении 28 лет (с 2008 по 2035 гг.) и соответственно работы по рекультивации на объекте могут начаться в 2036 году.

Таблица8.1- Объемы работ горнотехнического этапа рекультивации

Наименование работ	Ед.изм.	Карьер	Отвал	Площ.
1 Планировка поверхности	тыс.м2	70	24	5
2 Отсыпка плодородного грунта на поверхность	тыс.м3	56	-	1.5
4 Чистовая планировка поверхности отвала	тыс.м2	70	24	-
5 Устройство ограждающего вала	п.м	680	-	-

8.3 Биологический этап рекультивации

Биологический этап рекультивации выполняется после горнотехнического этапа рекультивации и включает комплекс мероприятий, направленных на восстановление хозяйственной продуктивности земель.

Объектами биологической рекультивации являются карьер, площадка отвала потенциально-плодородного грунта, площадка инвентарного здания и ДСК, отстойник ливневых вод.

На площадке инвентарного здания, ДСК и отстойнике ливневых вод производится посев многолетних трав.

В соответствии с техническими условиями на отвале складирования потенциально-плодородного грунта и в карьере предусматривается создать лесные насаждения.

Лесная растительность надежно предохраняет нарушенную поверхность от водной и ветровой эрозии. Лес, как никакой другой тип растительности, благодаря мощно развитой корневой системе, способен к удержанию и закреплению грунтов не только в обычных условиях, но и на откосах отвалов, особенно сильно подверженных размыву и пылению. Лес оказывает большое регулирующее воздействие на водный режим территории. Лес содействует не только более равномерному поступлению в почву осадков, но и, создавая дополнительное затенение и повышая влажность воздуха, он влияет на температуру воздуха, регулируя ее. В лесной местности сглаживаются амплитуды между максимальными и минимальными температурами. Под пологом леса почва прогревается менее сильно и поэтому меньше высыхает.

Лесные насаждения имеют большое санитарно-гигиеническое значение, так как, являются источником по выработке кислорода. Леса способствуют очищению воздуха от копоти, пыли и вредных примесей. В качестве лесной породы рекомендована посадка сосны на поверхности отвала и в карьере и облепихи на откосах отвала.

Сосна обыкновенная

Сосна по нетребовательности к почвенному плодородию и влажности превосходит многие лесообразующие породы и является главной породой для облесения земель с низкой лесопригодностью. Она хорошо приспосабливается к различным климатическим условиям: переносит суровые зимы, а летом - сильную жару. Сосна устойчива против поздних весенних и ранних осенних заморозков в период роста молодых побегов.

Широкая экологическая амплитуда местообитаний сосны свидетельствует о ее неприхотливости к почвенным условиям.

Благодаря быстроте роста, засухоустойчивости и декоративности сосна является породой, которая пригодна для создания лесных культур на отвалах.

Облепиха

Облепиха - кустарник или невысокое (до 3 м) деревце. По своим биоэкологическим свойствам является весьма перспективным видом для разведения на отвалах. Благодаря свойству быстро развивать широко разветвленную корневую систему и засухоустойчивости, облепиха успешно используется при закреплении откосов и поверхности отвалов. Она нетребовательна к условиям произрастания, морозо- и жароустойчива, светолюбива. Плодоносить начинает с 4-5 летнего возраста.

Поверхностное расположение корневой системы, а также обильное образование корневых отпрысков у облепихи способствует быстрому закреплению поверхности отвалов, предотвращая водную эрозию откосов.

На бедных грунтосмесях отвала облепиха выступает в качестве мелиорирующей породы, способной повышать почвенное плодородие, накапливая азот в доступной для других растений форме.

Таким образом, культивирование облепихи на отвалах будет решать вопросы быстрого закрепления поверхности, оздоровления ландшафтной обстановки, улучшения плодородия грунтов и обеспечения населения поливитаминными ягодами.

Посадка саженцев сосны на поверхности отвала и на дне карьера предусматривается механизированным способом, а посадка облепихи на откосах вручную.

На дополнение посадок, взамен выпавших, предусмотрено 20 % посадочного материала от нормы посадки в первый год (только для сосны).

В целях улучшения лесорастительных условий, усиления средообразующих функций в начальный период развития насаждений и противоэрозиционной устойчивости, целесообразно за год до посадки произвести посев злаково-бобовых травосмесей с последующей их запашкой. Объемы работ биологического этапа рекультивации приведены в таблице8.2.

Расчетно-технологические карты на создание 1 га лесных насаждений приведены в таблицах 8.3 и 8.4.

Биологический этап рекультивации выполняется на следующий год после завершения работ горнотехнического этапа рекультивации. Работы биологического этапа рекультивации выполняются после завершения работ горнотехнического этапа в теплый период времени года.

Таблица 8.2 - Объемы боилогического этапа рекультивации

Наименование	Ед.измер	Количество
1 Обработка почвы	га	9.4
2 Маркировка площади	га	9.4
3 Кратковременная прикопка саженцев сосны Кратковременная прикопка саженцев облепихи	шт. шт.	39360 4800
4 Посадка саженцев сосны Посадка саженцев облепихи	шт. шт.	32800 4800
5 Дополнение посадок сосны	шт.	6560
6 Уход за посадками	шт.	32800
7 Посев трав	га	0.5

Таблица 8.3 - Расчетно-технологическая карта на создание 1 га лесных насаждений на откосах отвала в ценах 2000 года

Наименование работ, таблиц сборника № 47 и ГСЭН	Оборудование	Ед. изм.	Кол-во затрат	Стоимость всего/зарплата
1	Обработка грунтов дискованием двукратная т.47-02-012-4	тракторы на гусеничном ходу оборудование навесное сельскохозяйственное	маш.ч чел.ч руб.	1.5 1.5	164.26/19.96
2	Маркировка площади т.47-02-038-1	вручную	чел.ч руб.	9.58	89.7/89.7
3	Кратковременная прикопка саженцев т.47-02-023-1	вручную	чел.ч руб.	112.4	1052.5/1052.5
4	Ручная посадка саженцев т.47-02-045-1	вручную	чел.ч руб.	275.2	2825.2/2825.2
5	Стоимость посадочного материала		шт. руб.	4000	4400/-
6	Уход за посадками т.47-02-060-1	вручную	чел.ч руб.	43.2	404.4/404.4
	ИТОГО		руб.		8936.06/4391.76

График выполнения рекультивационных работ приведен в таблице 8.5.

Таблица 8.4 - Расчетно-технологическая карта на создание 1 га лесных насаждений на поверхности отвала и в карьере в ценах 2000 года

Наименование работ, таблиц сборника № 47 и ГСЭН	Оборудование	Ед. изм.	Кол-во затрат	Стоимость всего/зарплата
1	Обработка грунтов дискованием двукратная т.47-02-012-4	тракторы на гусеничном ходу оборудование навесное сельскохозяйственное	маш.ч чел.ч руб.	1.5 1.5	164.26/19.96
2	Маркировка площади т.47-02-038-1	вручную	чел.ч руб	9.58	89.7/89.7
3	Кратковременная прикопка саженцев т.47-02-023-1	вручную	чел.ч руб	134.88	1262.98/1262.98
4	Посадка саженцев Т.47-02-024-2		чел.ч руб	6.72	356.08/69.0
5	Дополнение посадок т.47-02-045-4	вручную	чел.ч руб	72.8	747.28/747.28
6	Стоимость посадочного материала		шт. руб	4800	5280/-
7	Уход за посадками т.47-02-060-1	вручную	чел.ч руб	43.2	404.4/404.4
	ИТОГО		руб		8304.7/2593.32

Таблица 8.5- График выполнения рекультивационных работ

Наименование объекта	Горнотехнический этап	Биологический этап
1 Карьер	2036год	2037год
2 Отвал	2036год	2037год
3 Площадки	2036год	2037год