План лекции. 1. Процесс отвалообразования на карьерах

1. Процесс отвалообразования на карьерах

2. Строительство бульдозерных отвалов

3. Расчет параметров отвалов

Краткое содержание лекции

Процесс отвалообразования при автотранспорте состоит из разгрузки автомашин па верхней площадке отвального уступа, перемещения породы под откос или планировки ее на площадке, поддержания автодорог на отвале. Последние два вида работ выполняются в основном бульдозерами.

Строительство бульдозерных отвалов на равнинной местности заключается в подведении автодорог к отвальному отводу и создании первоначального отвала шириной 70—100 и и высотой 2—5 м. Отвал наращивается до проектной высоты путем послойного склади­рования пород. Практикуется также увеличение высоты отвала до проектной путем разгрузки автосамосвалов под откос при ширине насыпи 40—50 м и подъеме 5—7%. На косогорах создается площадка для разворота автосамосвалов в полутраншее, полувыеемке или на насыпи. При крутых склонах может быть -сооружен эстакадный отвал с железобетонным или бутобетонным барьером.

В эксплуатационный период отвалообразование производится двумя способами: периферийным или площадным.

В первом случае породу разгружают прямо под откос или в не­посредственной близости от него, а затем бульдозерами перемещают к верхней бровке отвала. Во втором случае породу разгружают на всей площади отвала, затем ее планируют бульдозерами и укатывают катками, после чего отсыпают следующий слой породы и т.д.; расстояние перемещения породы бульдозерами при этом составляет 5—15 м. Обычно экономичнее периферийное отвалообразование вследствие меньших объемов планировочных и дорожных работ.

Таблица 9

Расстояние между автомашиной и верхней бровкой отвала, м

Автосамосвалы	Вся порода разгружается под откос	Вся порода остается на отвальной площадке
КрАЗ – 256Б БелАЗ – 540 БелАЗ - 548	2,0 2,0 2,0	3,3 3,6 5,1

Площадной способ иногда применяют при складировании малоустойчивый мягких пород.

Объем бульдозерных работ при периферийном отвалообразовании зависит от расстояния между разгружающейся автомашиной и верхней бровкой отвала (табл. 9). Это расстояние при отсыпке взорванных пород составляет 1,4 - 4,5м, а в ночное время увеличивается на 40%. Мягкие породы разгружают па расстоянии 2,5—5 м от верхней бровки, чтобы избежать разрушения верхней части отвального откоса. При этом до 60% породы разгружается на площадке. Высота породного развала составляет 0,8 - 1,8 м, а ширина 1,2 - 5 м.

При устойчивом основании отвала разрушенные породы стремятся разгружать непосредственно под откос. Безопасная разгрузка автомашин обеспечивается устройством у верхней бровки отвала предохранительного породного валя высотой 0,4—0,8 м и шириной 1 — 1,5 м, создаваемого и периодически профилируемого при поперечно - продольных проходах бульдозера. Иногда используются заякоривание автомашин перед разгрузкой, предохранительные передвижные барьеры, трубчатые упоры, металлические площадки с буферными плитами на конце и др.

Бульдозер с неповоротным лемехом перемещает породу на отвале при поперечных проходах под углом 90° к верхней бровке откоса; планировка разгрузочной площадки осуществляется при параллельных бровке отвала (продольных) проходах с подъемом 1 - 2° к бровке. При использовании бульдозеров с поворотным лемехом сокращается число их холостых перегонов, а производительность возрастает на 10 -13%. Производительность отвального бульдозера при пере­мещении породы и планировочных работах определяется по форму­лам.Среднее расстояние перемещения породы составляет 3,5-7 м. Коэффициент полезного использования рабочего времени бульдозера 0,7-0,9.

Объем призмы волочения, определяемый по формулам, зависит от конструкции лемеха бульдозера. При расстоянии перемещения мягких пород более 6—8 м целесообразно применять уширители (что увеличивает производительность на 15—20%) или бульдозеры с лемехом ящичного типа (табл. 10). В комплексе с авто самосвалами грузоподъемностью 27—75 т на отвалах должны применяться мощные бульдозеры Д-385 (Д^572 в северном исполнении), Д-714 мощностью 550 л. с., колесные бульдозеры мощностью 1000— 1200 л. с.

Таблица 10

Объем призмы волочения, м³ (по В. С. Хохрякову)

Лемех бульдозера	Мощность бульдозера, л.с.
Обычного типа, м3 Ящичного типа, м3	1,5-2,0 6,6	4,0-5,0 8,0-9,0	7,0-8,0 13,0-14,0

На высокогорных отвалах при общей длине фронта отсыпки 20—60 м разгрузка автомашин и планировочные работы обычно совмещаются на одном участке. При большом объеме планировочных работ и возможности увеличения фронта отсыпки его целесообразно разделить на два — четыре участка и попеременно производить на каждом участке отсыпку и планировку. Особенно аффективна попеременная отсыпка пород отдельными участками шириной 50— 70 м при неустойчивом основании отвала (гидроотвал и т. п.). Отвалообразование на каждом участке осуществляется в течение 2— 3 суток, перерыв для осадки пород составляет 4—6 суток. Такой порядок отсыпки предотвращает внезапное разрушение отвальных откосов и уменьшает объем планировочных работ.

Длина одного отвального участка определяется как условиями планировки, так и разгрузки автомашин. По условиям планировки

,

где — производительность бульдозера, м³/смену; — удель­ная приемная способность отвала, ,

;

— емкость кузова автосамосвала, м³; — коэффициент кратности разгрузки по ширине кузова (для БелАЗ-540, КрАЗ-256 и МАЗ-503 соответственно равен 1,5; 2,5 и 3); b — ширина кузова автосамосвала, м.

Длина отвального участка по условиям беспрепятственной разгрузки автомашин

где — число обслуживающих отвальный участок автомашин; а — ширина полосы, занимаемой автосамосвалом при маневрировании и разгрузке, м (а = 20 / 30 м); — продолжительность разгрузки и маневрирования автосамосвала на отвале, мин (=60 /100с); Т_р — продолжительность рейса автосамосвала, мин.

Из значений, рассчитанных по формулам принимается максимальное.

Число рабочих отвальных участков

где - объем вскрышных пород, складируемых на отвале, м3/смену; — число бульдозеров, работающих па отвале.

Общая длина отвального фронта

,

где — коэффициент одновременности работы отвальных участков ().

На равнинных отвалах длина одного разгрузочного участка составляет 50—80 м. При разделении операций разгрузки и планировки длина фронта отсыпки увеличивается до 200—250 м.

Форма бульдозерных отвалов в плане зависит от расположения подъездных автодорог, числа участков разгрузки, схемы движения автомашин на отвале, рельефа поверхности.

При центральном расположении въезда на отвал пробег автомашин меньше, чем при фланговом. При большом объеме отвальных работ увеличение числа въездов на отвал сокращает расстояние транспортирования по насыпной породе, увеличивает скорость движения, позволяет избежать столкновений автомашин.

При складировании взорванных и смешанных пород обычно принимают схему движения с веерным расположением отвальных дорог для сокращения пробега машин. При отсыпке мягких пород рациональна кольцевая схема движения на отвале по улучшенным автодорогам. Оптимальные параметры бульдозерных отвалов соответствуют минимуму суммарных затрат на транспортирование породы по отвалу, строительство и содержание автодорог и собственно па бульдозерные работы. При веерной схеме движения автомашин и центральном въезде оптимальной формой отвала в плане является полуокружность, а при фланговом въезде — сектор с центральным углом 90°.

Высота равнинных бульдозерных отвалов Н_о ограничивается условиями устойчивости и рациональным расстоянием пробега автомашин па отвальной площадке. С увеличением объема отвалообразования Н_{о опт} возрастает. На практике высота отвальных уступов в равнинных условиях обычно не превышает 30—40 м. На нагорных карьерах высота отвального уступа определяется прочностью пород самого отвала и его основания. При отсыпке взорванных скальных пород па склонах, покрытых четвертичными отложениями небольшой мощности, высота отвальных уступов достигает 100—150 м и более. По числу рабочих горизонтов бульдозерные отвалы разделяются на одно- и многоярусные. Последние применяют при ограниченной площади отвального отвода, для уменьшения расстояния транспортирования породы па отвале, при ограничении высоты отвальных уступов по условиям устойчи­вости. Коэффициент заполнения второго яруса обычно не превышает 0,5—0,7.

Ширина отвальных площадок многоярусных отвалов должна обеспечить достижение общего угла системы отвальных откосов по условиям устойчивости, а также размещение и безопасность работы транспортного и отвального оборудования.

По последнему условию

где Z, — ширина зоны разлета породных кусков от нижней бровки вышележащего яруса, м (Z = 3 / 25 м при высоте отвального яруса 4—30 м); Ш_Д — ширина автодороги, м; — ширина разгрузочной площадки, м [= (3 / 4) ]; Н_я — радиус поворота автосамосвала, м.

Общая ширина отвальной площадки составляет 60—80 м.

Производительность бульдозерных отвалов достигает 10— 12 млн. м³/год. Производительность труда отвальных рабочих соста­вляет 350—450 м'/смену. Затраты на отвалообразование 2—6 коп/м* при периферийном способе и 5—8 коп/м' при площадном.

Достоинства бульдозерного отвалообразования: простая орга­низация, малый срок строительства отвалов, высокая мобильность оборудования, небольшие капитальные и эксплуатационные расходы на собственно отвальные работы, высокий коэффициент использования фронта отвалообразования. Недостатки: зависимость производительности отвального оборудования от климатических факторов и типа складируемых пород, большой расход топлива, необходимость устройства и содержания автодорог.

Тема 7. Вспомогательные работы при организации работы технологического транспорта