Разнообразие технологических схем разработки россыпных месторождений обусловлено различными горно-геологическими и климатическими условиями и техническими средствами, применяемыми при выемке горной массы и обогащении полезного ископаемого.
Для разработки россыпей широко используются рыхлители с тягачами, бульдозеры, самоходные и прицепные скреперы, драглайны и механические лопаты.
Рыхлители применяются на стадии подготовки горных пород при их послойной выемке и позволяют повысить производительность скреперов и бульдозеров.
Бульдозерная разработка пород широко распространена при выемке торфов и песков, где бульдозеры применяются в качестве основного оборудования, а также при горно-подготовительных, планировочных, строительных и вспомогательных работах. Бульдозеры могут разрабатывать талые породы слоями мощностью 5—15 см и мерзлые породы после их предварительного рыхления.
Скреперная разработка применяется при выемке мягких пород отсутствии в них валунов и содержании влаги не более 15 – 20 % Плотные породы перед выемкой подвергаются рыхлению.
|
|
Дальность транспортирования пород скреперами с ковшом емкостью 15 м3 и более не превышает 1 км, преодолеваемый подъем составляет до 10°.
Эффективная выемка глинистых пород достигается при глубине оттайки одного слоя не менее 15 – 20 см; галечниковых при глубине оттайки не менее 10 – 15 см.
Наибольшее распространение при бульдозерной выемке получила веерная система разработки (рис. 11.5).
По всему борту полигона устраивается пологий выезд, который служит для двустороннего движения бульдозеров (из карьера до отвала и обратно). Возможны два варианта выемки пород в пределах полигона: слоями постоянной мощности по всей площади полигона; траншеями глубиной до 0,7 м, проводимыми параллельно друг другу с оставлением между ними целиков шириной до 1 м. Таким образом, вначале проводят траншеи, а затем отрабатывают целики. Выемка пород траншеями целесообразна при отработке льдонасыщенных торфов, образующих при оттаивании жидкую массу.
Производительность бульдозеров зависит от экскавируемости пород и ширины вскрываемого полигона, а также от глубины разработки, дальности транспортирования, размеров отвала, метода отвалообразования и рельефа местности.
Различают схемы бульдозерного отвалообразования с наращиванием высоты отвала под постоянным углом (рис. 11.6, а) и с послойным отвалообразованием (рис. 11.6, б).
Более рационален послойный способ отвалообразования, так как он позволяет повысить производительность бульдозеров на 10 %. Высота отсыпаемого слоя составляет 0,8 – 1,2 м.
|
|
Иногда применяют схему комбинированного отвалообразования, при которой две трети объема торфов отрабатывают параллельными заходками с образованием отвала под прямым углом к оси полигона, а остальную часть торфов размещают на ранее образованном отвале под острым углом к оси полигона. При расположении россыпей в долинах ручьев и рек с большими уклонами и крутыми увалами транспортирование пород бульдозерами в отвал производится под острым углом в сторону уклона, что позволяет увеличить вместимость отвала.
Послойная выемка и выемка на всю мощность применяются при разработке предварительно разрыхленных пород. Наличие крупных кусков затрудняет послойную выемку, в связи с чем в таких условиях целесообразна уступная выемка. Уступы образуются путем проведения наклонной (подготовительной) и разрезной траншей глубиной от 1,5 до 5 м с применением буровзрывных работ.
Технологические схемы разработки россыпей скреперами многообразны и отличаются друг от друга в первую очередь схемой движения скреперов. Критерием для выбора оптимального варианта является минимальное расстояние транспортирования. Выезд из карьера груженых и спуск в карьер порожних скреперов может осуществляться по выположенному борту (рис. 11.7, а) или по специально пройденным траншеям (рис. 11.7, б) при кольцевом движении (схема а) или при движении по спирали и по восьмерке (схема б). При двустороннем отвалообразовании для схем а и б движение будет соответственно челночным и кольцевым. Выезд из карьера устраивается под углом, обеспечивающим нормальное движение груженого скрепера.
При разработке россыпных месторождений иногда применяется комбинированная схема; бульдозеры отрабатывают торфа, а колесные скреперы — породы. Схема эффективна при расстоянии транспортирования бульдозера, превышающем экономически целесообразное и может быть применена для отработки сухих и маловодных месторождений при глубине залегания пласта до 4 – 8 м. Мехлопаты и драглайны применяют при выемке торфа и песков сразу на всю их мощность, реже — с разделением на уступы. Мерзлые породы предварительно оттаивают или подвергают рыхлению.
Технологические схемы разработки с применением экскаваторов делятся на:
экскаваторно-транспортную со стационарным обогатительным оборудованием;
экскаваторную с перевалкой вскрышных пород и использованием транспорта на добычных работах;
экскаваторную с перевалкой вскрышных пород и передвижным обогатительным оборудованием.
Схемы с применением экскаваторов и транспортных средств предусматривают опережающее по отношению к добычным производство вскрышных работ, что особенно важно при меняющейся мощности вскрышных пород и пласта полезного ископаемого. Опережение составляет 4 – 10 мес. Вскрытие отдельных горизонтов (обычно в работе находится от одного до четырех уступов) производится независимыми траншеями.
Экскаваторно-транспортные схемы целесообразно применять для отработки значительных по площади и времени эксплуатации полигонов при мощности торфов более 4 м.
При разработке россыпей применяют схемы с непосредственной и кратной перевалкой вскрышных пород драглайнами. Такие технологические схемы целесообразны для разработки всей оттаявшей толщи при использовании драглайнов с ковшом емкостью 2 – 4 м3 и длиной стрелы 20 м на полигонах шириной 10 – 30 м и мощностью торфов более 3 м. При длине стрелы 45 м драглайны целесообразно применять на полигонах шириной 20 – 60 м при мощности торфов свыше 5 м.
В зависимости от размеров россыпи и мощности торфов последние могут размещаться во внутренних или внешних отвалах с однократной или кратной перевалкой. При кратной перевалке торфов экскаваторы могут устанавливаться на промежуточном отвале, на отвальной стороне, на поверхности россыпи. Возможны также сочетания перечисленных способов разработки.
|
|
Выемка талых или оттаявших песков экскаваторами целесообразна при такой их мощности, которая обеспечит производительную работу экскаваторов. При этом используются легкие экскаваторы с автосамосвалами или ленточными конвейерами.
При разработке россыпей редких металлов (ильменитов, монацитов и т. д.) мощностью от 4 до 15 м экскаваторная выемка наиболее эффективна. В качестве выемочных машин могут применяться мехлопаты или драглайны с ковшами емкостью до 5 м3 в комплексе с автосамосвалами, транспортирующими песок до обогатительной установки, или без него с непосредственной разгрузкой песков около приемного бункера землесосной установки, смывом их гидромонитором и последующим перемещением до обогатительной установки по пульповоду. В редких случаях при большой мощности песков для их отработки могут применяться роторные или цепные экскаваторы.
Бульдозеры, скреперы и экскаваторы в некоторых случаях используются комплексно. Наибольшее применение находит сочетание бульдозеров и экскаваторов (рис. 11.8) на полигонах шириной более 50 м и мощностью вскрыши до 6 м (бульдозеры — для послойной выемки, драглайны — для отвалообразования). При зимней выемке торфов на широких полигонах драглайны могут использоваться для выемки пород, а бульдозеры — для отвалообразования.
Достоинством комплексных схем выемки и отвалообразования является то, что каждая из применяющихся машин используется в наиболее благоприятных условиях.
В последнее время все более широко при разработке мерзлых россыпей применяется гидромеханизация. Например, бульдозер послойно отрабатывает торфа, перемещает их в приемный зумпф землесосной установки, откуда они по трубам перекачиваются в отвал. При благоприятном рельефе местности возможно применение самотечного транспорта.