Методы расчета главных параметров карьера и комплекта оборудования для производства горных работ

Отличие этой технологии разработки от вышеизложенной заключается в том, что здесь отсутствуют холостые перегоны экскаваторов. Разработка месторождения возможна при движении экскаваторов в обоих направлениях.

Энергоёмкость технологических схем с вскрытием карьерного поля двумя фланговыми траншеями равна энергоемкости разработки применением одной фланговой траншеи.

При установке вскрышного оборудования в этой схеме впереди добычного экскаватора длина транспортирования такая же, как и при вскрытии карьерного поля одной фланговой траншеей, поскольку добычной экскаватор следует за вскрышным по всей длине фронта работ и транспортирование полезного ископаемого возможно только в одном направлении.

Сокращение величины энергоемкости при вскрытии двумя фланговыми траншеями возможно при использовании такой расстановки вскрышного и добычного оборудования, когда вскрышные и добычные работы ведутся в разных участках фронта работ. Например, вскрышные работы ведутся от центра к флангу карьера, а добычные работы – от центра к противоположному флангу.

Разработка с тремя вскрышными траншеями (две фланговые и центральная) (Рис.3).

Рис.3 Технологическая схема разработки месторождения со вскрытием карьерного поля тремя фланговыми траншеями.

В данной технологической схеме происходит усложнение вскрышных работ. Центральная часть карьера должна быть высвобождена от вскрышной породы, переваливаемой в отвал. Для размещения породы в отвале необходимо создать дополнительное отвальное пространство на боковых частях отвала, прилегающего непосредственно к центральной вскрышной траншеи. Этого можно достигнуть, применяя на вскрыше оборудование с увеличенными технологическими параметрами. Транспортирование полезного ископаемого осуществляется по кратчайшему пути.

Энергоемкость этой схемы существенно зависит от длины транспортирования. Сокращение пути транспортирования за счет увеличения количества вскрышных траншей и применения различных способов расстановки горного оборудования по фронту работ уменьшает суммарную энергоемкость разработки.

2. На вскрыше роторный экскаватор с отвалообразователем. Разработка полезного ископаемого осуществляется механической лопатой с погрузкой в автосамосвалы, с дорогой расположенной на подошве добычного уступа.

Разработка с двумя фланговыми вскрышными траншеями (рис. 4).

Рис.4 Технологическая схема разработки месторождения роторным комплексом со всрытиес карьерного поля двумя фланговыми траншеями.

По энергоемкости эта технология и схема вскрытия не имеет преимуществ перед вскрытием карьерного поля одной фланговой траншеей. Для обеспечения независимости работы вскрышного и добычного оборудования создаётся запас вскрытого полезного ископаемого на величину ширины одной заходки.

Разработка с одной центральной вскрышной траншеей (рис.5).

Рис.5 Технологическая схема разработки месторождения со вскрытием карьерного поля одной центральной траншеей

Отработка вскрыши осуществляется от центра к флангам карьера. Вскрышные и добычные работы ведутся в разных частях карьера, что обеспечивает независимость добычных работ. Энергоёмкость этой схемы разработки и вскрытия карьерного поля меньше, чем описанные выше, но необходимость иметь в выработанном пространстве карьера среди отвалов вскрышных пород траншею создают трудности в её поддержании в рабочем состоянии и, следовательно, уменьшает эффект от снижения затрат энергии на разработку.

Исходными данными для расчета энергоемкости разработки и вскрытия карьерного поля служат:

природные условия месторождения;

мощность вскрыши и пласта полезного ископаемого (м);

объемы вскрышных пород и полезного ископаемого (м³);

плотность вскрышных пород и полезного ископаемого (т/м³);

удельное сопротивление пород копанию (Н/м²).

В конкретных условиях при проектировании нового карьера или его реконструкции оценка технологии разработки энергетическим методом производится в следующем порядке.

1. Определяется род и вид оборудования, которым возможна разработка рассматриваемого месторождения. Для горизонтальных и пологопадающих месторождений это могут быть драглайны вскрышные механические лопаты, роторные экскаваторы, цепные многоковшовые экскаваторы, либо транспортно-отвальные мосты.

2. Производится анализ месторождения, в ходе которого исследуются распределение объемов вскрышных и добычных работ по вариантам направления развития горных работ в пределах карьерного поля.

Варианты сравниваются по критериям: минимум объемов горно-строительных работ, объемы вскрыши в первый период эксплуатации карьера и объемы добываемого полезного ископаемого, минимальные колебания текущего коэффициента вскрыши в период эксплуатации карьера.

Для варианта, отвечающему этим критериям, составляется календарный график годовых объемов вскрышных и добычных работ и определяется максимально-возможная по горнотехническим условиям производительности карьера по полезному ископаемому.

3. Для обеспечения установленной производительности карьера по полезному ископаемому и вскрыши формируются варианты комплексной механизации вскрышных и добычных работ.

4. Конструируются технологические схемы для возможных вариантов комплексной механизации вскрышных и добычных работ в плоскости и плане.

5. Определяются возможные варианты вскрытия карьерного поля и устанавливаются кинематические схемы перемещения вскрышных пород и полезного ископаемого.

6. Производится оценка вариантов технологических схем по величине энергозатрат.

7. Для схемы с минимальным значением энергозатрат определяется типоразмер

горного и транспортного оборудования.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВСКРЫТИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО ПРОСТРАНТВА КАРЬЕРНОГО ПОЛЯ

Исследования современной энергоёмкости технологических процессов показывают, что из общего расхода электроэнергии по карьеру электропотребление железнодорожным транспортом горной массы составляет 34,5-79,3%, на буровзрывные работы 1,8-17,6%, экскавацию 15,0-25,2%, вспомогательные работы 2,2-15,2%.

Фактический удельный расход электроэнергии на крупных карьерах с железнодорожным транспортом составляет 1,6-2,9 кВт∙ ч /т и 0,17-2.5 кВт∙ ч/ткм.

В целом затраты на транспорт горной массы в карьерах составляют от 50 до 90 % общих затрат на добычу полезного ископаемого открытым способом.

Вместе с факторами технологии и механизации горных работ энергетическая оценка транспортных систем является основанием для принятия решения по вскрытию месторождения при открытой разработке полезных ископаемых.

Энергетическая оценка дополняет денежную. Денежная оценка дает основание для выработки производственной тактики, энергетический анализ - для выработки стратегии вскрытия эксплуатационного пространства карьера.

Оценка вскрытия эксплуатационного пространства карьерного поля по энергетической теории заключается в определении энергозатрат транспорта горной массы по системам вскрывающих выработок в эксплуатационный период. Она определяется с учётом параметров транспорта, трассы, свойств вскрышных пород и полезного ископаемого.

Удельные энергозатраты при транспортировании (Дж/кг)

,

где - средняя скорость перемещения горной массы в технологическом потоке, м/с;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

- основное сопротивление движению транспорта, Н/кН;

L - расстояние перемещения горной массы транспортом технологического потока, м;

H - высота подъема горной массы в процессе перемещения средствами транспорта в технологическом потоке (разность отметок пункта погрузки и пункта разгрузки или перегрузки горной массы), м.