Спосіб розробки високих уступів з м’якими розкривними породами

Спосіб розробки високих уступів з м'якими розкривними породами, який включає розробку порід в забої заходки екскаватором, формування стійкого кута узбіччя уступу, розробку відокремленим забоєм порід, прилеглих до верхньої площадки уступу, та наступну їх переекска Винахід відноситься до гірничої галузі промисловості і може бути використаний при розробці розкривних уступів з м'якими розкривними породами Відомий спосіб розробки високих уступів з м'якими розкривними породами, який включає розробку порід в забої заходки екскаватором, розробку порід, прилеглих до верхньої площадки уступу, додатковим устаткуванням та наступну їх переекскавацію /Технология открытой разработки месторождений полезных ископаемых Часть 2 Новожилов М Г и др - М Недра, 1971, стр 177, рис 112/ Недоліком цього способу в те, що додатковим устаткуванням породи, прилеглі до верхньої площадки уступу, розробляють по всій ширині заходки Найбільш близьким по технічній суті з запропонованим способом є спосіб розробки високих уступів з м'якими розкривними породами, який включав розробку порід в забої заходки екскаватором, формування стійкого кута узбіччя уступу, розробку відокремленим забоєм порід, прилеглих до верхньої площадки уступу та наступну їх переекскавацію в забої заходки уступу /Сера Предкарпатья Под общ ред Новожилова М Г Львов Каменяр, 1967 - с 62-64, рис 12/ Недоліком цього способу є те, що занадто вацію в забої заходки уступу, який відрізняється тим, що при розробці забою заходки уступу формують кут узбіччя тимчасово стійким і з відставанням від забою заходки уступу відокремленим забоєм формують напівтраншею на узбіччі з тимчасово стійким кутом з шириною в плані b = h(ctga2 -ctga-i), де h - висота уступу, м, а-| - тимчасово стійкий кут узбіччя уступу, град , (Х2 - стійкий результуючий кут узбіччя уступу, град великий об'єм розробки відокремленим забоєм порід та об'єм робіт по наступній переекскавацм цих порід В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу розробки високих уступів з м'якими розкривними породами шляхом формування кута узбіччя тимчасово стійким і наступного формування на цьому узбіччі напівтраншеї, що забезпечить різке скорочення об'ємів екскавації порід у відокремленому забої та об'ємів наступної їх переекскавацм, а за рахунок цього зменшуються витрати на виконання розкривних робіт Поставлена задача вирішується тим, що в способі розробки високих уступів з м'якими розкривними породами, який включав розробку порід в забої заходки екскаватором, формування стійкого кута узбіччя уступу, розробку відокремленим забоєм порід, прилеглих до верхньої площадки уступу та наступну їх переекскавацію в забої заходки уступу, згідно з винаходом при розробці забою заходки уступу формують кут узбіччя тимчасово стійким і з відставанням від забою заходки уступу відокремленим забоєм формують напівтраншею на узбіччі з тимчасово стійким кутом з шириною в плані b = h(ctga2- ctga-i), де h - висота уступу, м, CO (О Ю 56374 аг - тимчасово стійкий кут узбіччя уступу, град , он - стійкий результуючий кут узбіччя уступу, град Наявність нових суттєвих ознак, ВІДМІННИХ ВІД прототипу, дозволяє зменшити об'єми порід, які розробляють відокремленим забоєм, а потім удруге екскавують екскаватором При використанні прототипу ці породи розробляють шляхом проведення траншеї При використанні заявленого способу відокремленим забоєм проходять тільки напівтраншею на узбіччі уступу На фіг 1, 2, 3 схематично відображено спосіб розробки високих уступів фіг 1 - поперечний переріз заходки уступу, фіг 2 - схема розробки високого уступу в плані, фіг 3 - схема для визначення основних технологічних параметрів способу розробки На фіг 1, 2, 3 позначено 1 - вісь розташування екскаватора на робочій площадці уступу, 2 розкривний уступ, 3 - розкривна заходка, 4 - забій екскаватора, 5 - узбіччя уступу, 6 - верхня площадка уступу, 7 - напівтраншея, 8 - дно напівтраншеї, 9 - забій при формуванні напівтраншеї, 10 вісь розташування екскаватора при формуванні напівтраншеї, 11 - породи, якими підсипане узбіччя уступу Спосіб ґрунтується на такому положенні Відомо, що чим більший строк служби уступу, тим менший кут узбіччя формують На дільницях уступу, де строк служби декілька тижнів, і на дільницях, де строк служби триває рік і більше, формують кути узбіччя, які відрізняються на декілька градусів На нетривалий час можливо сформувати тимчасово стійкий кут узбіччя /наприклад, терміном на місяць/, а потім це узбіччя піддати обробці екскаваційним устаткуванням і сформувати менший кут, який забезпечить СТІЙКІСТЬ узбіччя на рік і на більш тривалий строк В практиці є досвід формування тимчасово стійкого кута узбіччя уступу з наступним перетворенням його в стійкий результуючий кут узбіччя за допомогою екскаваційного устаткування шляхом зменшення кута Спосіб розробки високих уступів з м'якими розкривними породами реалізується наступним чином Екскаватор 1 розробляв уступ 2 заходками З Екскаватор 1, наприклад, роторний екскаватор SRs - 2400 розробляв породи в забої 4 При цьому екскаватор І формує в заходці 3 узбіччя 5 з тимчасово стійким кутом ои На стиканні узбіччя 5 уступу 2 з його верхньою площадкою 6 формують напівтраншею 7 При цьому підсипають узбіччя 5 породами 11, які розробляють при формуванні напівтраншеї 7 Ширина цієї напівтраншеї в плані повинна бути такою, щоб можливо було сформувати на узбіччі уступу стійкий результуючий кут узбіччя аг замість тимчасово стійкого кута узбіччя он Ширина зверху цієї напівтраншеї дорівнює b = h(ctga2- ctgon), де h - висота уступу, м, он - тимчасово стійкий кут узбіччя уступу, град , аг - стійкий результуючий кут узбіччя уступу, град Величину b визначили в такій ПОСЛІДОВНОСТІ /фіг 3/ на основі відомих геометричних залежностей b = d - с, де с та d - проекції на горизонтальну площину в поперечному перерізі заходки уступу узбіч уступу при тимчасово стійкому куту ои та стійкому результуючому Куту СІ2 D = hctgci2, с = hctgoH, де h- - висота уступу, м Звідси b = h(ctgot,2- ctgon),M Дно 8 напівтраншеї 7 формують на рівні центру ваги "0" трикутника KLM , що є в поперечному перерізі заходки уступу /фіг 3/, який розташований між узбіччям KL при тимчасово стійкому /он/ та узбіччям КМ при стійкому результуючому la-J кутах Місце розташування в просторі дна напівтраншеї обґрунтували так /фіг 3/ Стійке узбіччя уступу відповідає розташуванню лінії KM Якщо ми переекскавуємо всі породи, об'єм яких пропорційний трикутнику KLM, то забезпечим СТІЙКІСТЬ узбіччя В цьому випадку об'єм переекскавацм буде максимальним Треба його зменшити Якщо ми переекскавуємо породи, об'єм яких пропорційний, наприклад, фігурі LMNF, то СТІЙКІСТЬ узбіччя також буде забезпечена, так як результуючий кут узбіччя залишається стійким, тобто a-z Крім цього, породами, які екскавуємо, ми підсипаємо узбіччя 5, за рахунок чого збільшується його СТІЙКІСТЬ У випадку, коли дно траншеї співпадає з центром ваги трикутника KLM, створюються найкращі умови забезпечення СТІЙКОСТІ узбіччя при одночасному зменшенні об'ємів переекскавацм, які пропорційні площі фіг LMNF При подальшому зменшенні площі фіг LMNF зменшується і висота напівтраншеї hi При цьому збільшується об'єм порід, які лежать на лінії KM можливого зсуву порід і одночасно зменшуються об'єми порід, якими ми підвалюємо узбіччя, і, як наслідок, зменшуємо його СТІЙКІСТЬ Отже, дно напівтраншеї раціонально розташувати на рівні центру ваги трикутника KLM Цей центр ваги на фіг 3 позначено точкою "0" Його місцерозташування у просторі можливо визначити так Центр ваги "0" трикутника KLM розташований на перетині його медіан, в тому числі, і медіани КК| Відомо, ЩО центр ваги трикутника ділить кожну його медіану у відношенні 1 2 Тобто, довжина участка ОК| дорівнює 1/3 медіани, тобто, 1/3 довжини участка КК| Із подібності трикутників ККіКз та ОК1К2 знаходимо відстань від верхньої площадки уступу до дна напівтраншеї, що й визначить його місцерозташування h ОК 1 КК h1 = h Враховуючи, що OK КК 1 OK КК - = 1/3h /із визначення медіани/, то hi = 1/3/ тобто, дно напівтраншеї раціонально формувати на рівні 1/3 висоти усту 56374 пу На практиці можливо розташування рівня дна напівтраншеї в межах 0,32 0,34 висоти уступу Чим менше часу буде знаходитись узбіччя 5 при тимчасово стійкому куті узбіччя ои тим краще безпека виконуємих робіт Тому відстань від забою 4 екскаватора І до забою 9 екскаватора 10 повинна бути мінімально можлива по умові безпечної роботи гірничого устаткування Безпечна робота досягається, якщо відстань дорівнює двом радіусам R черпання екскаватора І, який розробляє заходку 4 Наприклад, уступ розробляється екскаватором SRs - 2400 Радіус черпання екскаватора 35м В цьому випадку напівтраншею 7 формують слідом за переміщенням забою 4 екскаватора 1, на відстані І, яка перевищує два максимальні радіуси черпання екскаватора, тобто на відстані, яка перевищує 70м Розрахунки показують, що впровадження в виробництво заявленого способу розробки високих уступів дасть значний економічний ефект за рахунок зменшення об'ємі в розробки розкривних порід додатковим устаткуванням Покажемо це на такому прикладі Розкривні породи розробляють екскаватором SRs - 2400 Ширина заходам А = 70м,висота уступу - 25м При цьому параметри екскаватора забезпечують можливість формування стійкого кута узбіччя уступу величиною он = 28° Змінились прничо-геолопчні умови зявилась необхідність розробляти уступ висотою 30м Екскаватор зможе формувати кут узбіччя величиною 28° Але в даному разі цей кут забезпечить тільки тимчасову СТІЙКІСТЬ узбіччя При висоті уступу 30м стійким КуТОМ узбіЧЧЯ буде МеНШИЙ Кут СІ2 = 24° Для даних умов визначим основні технологічні параметри розробки уступу Ширина напівтраншеї зверху b = h(ctga2 - ctgon) = 30(ctg24° - ctg28°) = 30(2 246 - 1881) = 30 • 0 365 = 11 м Глибина напівтраншеї визначиться так hi = 1/3h = 1/3-30= Юм При використання заявленого способу об'єм порід, які необхідно розробити додатковим устаткуванням, визначим в такій ПОСЛІДОВНОСТІ Ширина дна дорівнює bi = (h-hi)(ctga 2 -ctgai) bi= (30-10) • (ctg24° - ctg28°) bi = 20(2 2 4 6 - 1 881) = 7 3м Об'єм порід, який треба розробити відокремленим забоєм додатковим устаткуванням при переміщенні забою на 1м при використанні заяв леного способу, дорівнює = 91 5 M J і = 10 2 2 2 В якості додаткового устаткування для виконання робіт відокремленим забоєм та формування напівтраншеї 7 застосовують екскаватор 10, наприклад, драглайн ЕШ-5/45 з довжиною стріли 45м При достатній ширині дна напівтраншеї 7 може бути використано екскаватор типу "пряма лопата" ЕКГ-5, який розташовують на дні напівтраншеї При застосуванні способу, наведеного в прототипі, треба відокремленим забоєм пройти траншею /фіг 3/ перерізом PMNF Така траншея більша в перерізі за напівтраншею FLMN, яку треба сформувати при використанні заявленого способу, на величину, пропорційну перерізу PLF Визначим площу цього перерізу /фіг З/ V = hi 1 По умові ои = 28°, hi = 10м, ctg28° = 1,88, S P L F = Ю- 1,88-10= 188м2 Тобто при використанні заявленого способу на кожну одиницю довжини фронту робіт у нашому прикладі ми зменшуєш об'єми екскавації порід на відокремленому забої на величину AV= 188м 2 - 1м = 188м3 На такий же об'єм зменшується і об'єм переекскавацм порід Таким чином, на одиниці довжини фронту робіт загальний об'єм екскаваційних робіт зменшується на 376м3 Екскаватор SRs - 2400 за рік розробляє, по даним практики, 10000000м3 порід При ширині заходки 70м і висоті уступу 30м він за рік відпрацює фронт робіт загальною довжиною , 10000000 ._._ L= = 4762м 30-70 При застосуванні заявленого способу об'єм порід, який екскавують, зменшиться на 4762x376= 1790512м3 При собівартості розробки 1 м3 розкривних порід 0,5грн річний економічний ефект буде дорівнювати 1790512x0,5 = 895256грн При радіусі черпання екскаватора SRs - 2400 R = 35м напівтраншею формують слідом за переміщенням забою екскаватора на відстані від забою, яка перевищує І = 2R = 70м 56374 Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ Міжнародний науковий комітет вул Артема 77 м Київ 04050 Україна (044)236-47-24