Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМБИНИРОВАННОГО ТРАНСПОРТА

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке полезных ископаемых открытым способом с применением комбинированного транспорта, включающий доставку горной массы автосамосвалами на площадку для перегрузки ее экскаватором в приемный бункер конвейерного или железнодорожного транспорта с последующей транспортировкой горной массы к местам складирования или переработки, и может быть использовано при разработке месторождений с пологим или горизонтальным залеганием полезного ископаемого с вытянутой формой карьера в плане.

Известен способ разработки с применением автомобильно-конвейерного транспорта, где горная масса доставляется от забоев до дробильно-перегрузочного пункта автосамосвалами и после дробления крупных кусков поступает на систему конвейеров. (А.О. Спиваковский, М.Г. Потапов. Транспортные машины и комплексы открытых горных разработок. Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1983, стр. 309-311).

Данный способ применяют для разработки месторождений с крутопадающим залеганием полезного ископаемого и крепостью пород, требующих применение буровзрывных работ. Недостатком способа является, то что в рабочей зоне карьера располагаются перегрузочные пункты, дробильные установки и конвейерные линии.

Наиболее близким по технической сущности является способ открытой разработки с применением комбинированного автомобильно-железнодорожного транспорта, который включает отработку группы верхних уступов карьера с погрузкой вскрышных пород в средства железнодорожного транспорта и последующим вывозом их из карьера в отвал. Отработка группы нижних уступов карьера с погрузкой вскрышных пород в автосамосвалы и доставкой их к пунктам перегрузки на экскаваторно-бункерный перегрузочный пункт, состоящий из разгрузочной площадки для автосамосвалов с отвальным и резервным участками, приемной емкости, экскаваторной площадки с размещенным на ней экскаватором-драглайном, погрузочной площадки с бункером и железнодорожными путями (патент РФ №2204720, кл. E21C 41/26, E21C 47/00, 2001).

Недостатком способа является невозможность установки дополнительного перегрузочного экскаватора-драглайна при увеличении производительности карьера, т.к. экскаватор-драглайн установлен в рабочей зоне карьера на временном целике для перегрузки породы в железнодорожный транспорт, а также невозможность применения способа на карьерах со сплошной однобортовой системой разработки и внутренним отвалообразованием.

Задачей настоящего изобретения является вынос транспортных коммуникаций и загрузочного бункера за пределы рабочей зоны верхней группы уступов карьера в зоне действия экскаватора-драглайна и на рабочей площадке нижней группы уступов карьера в зоне действия экскаватора-драглайна или их размещение только за пределами рабочей зоны верхней группы уступов карьера, а также разделение процессов разгрузки автосамосвалов и погрузки горной массы в загрузочный бункер конвейерного или железнодорожного транспорта при отработке месторождений с пологим или горизонтальным залеганием полезного ископаемого с вытянутой формой в плане.

Достигается это тем, что в способе открытой разработки месторождений с применением комбинированного транспорта, включающем отработку верхних и нижних уступов карьера с созданием перегрузочного пункта, состоящего из разгрузочной площадки для автосамосвалов, экскаваторной площадки, загрузочного бункера, железнодорожного пути, согласно изобретению при отработке уступов выемочно-погрузочными машинами породу транспортируют автосамосвалами на перегрузочно-накопительную площадку, где экскаватором-драглайном перегружают в загрузочный бункер конвейерного или железнодорожного транспорта, который располагают за пределами рабочей зоны верхней группы уступов карьера в зоне действия экскаватора-драглайна и на рабочей площадке нижней группы уступов карьера в зоне действия экскаватора-драглайна или только за пределами рабочей зоны верхней группы уступов карьера в зависимости от мощности вскрышной породы, при этом количество экскаваторов-драглайнов определяют из выражения:

или

где:

n_пэ - количество экскаваторов-драглайнов, ед.;

Q_впэ - производительность выемочно-погрузочной машины, м³/год;

V_в - производительность карьера по вскрыше, м³/год;

n_впэ - количество выемочно-погрузочной машины, ед;

k_р - коэффициент разрыхления вскрышной породы;

Q_пэ - производительность экскаватора-драглайна, м³/год,

по мере подвигания выемочно-погрузочных машин вдоль фронта горных работ экскаватор-драглайн перемещается со скоростью, соответствующей условию ϑ_пэ<ϑ_впэ,

где:

ϑ_впэ, ϑ_пэ - скорость подвигания выемочно-погрузочной машины и экскаватора-драглайна вдоль фронта горных работ, м/см,

при отработке уступов в торце карьера происходит сближение забоев выемочно-погрузочных машин с перегрузочно-накопительной площадкой, экскаватор-драглайн и загрузочный бункер перемещают в обратную сторону вдоль фронта на расстояние ,

где:

L_ox - расстояние от торца карьера до экскаватора-драглайна при обратном перемещении вдоль фронта, м;

ϑ_впэ, ϑ_пэ - скорость подвигания выемочно-погрузочной машины и экскаватора-драглайна вдоль фронта горных работ, м/см;

l_пп - длина перегрузочно-накопительной площадки, м;

l_б - безопасное расстояние между выемочно-погрузочными машинами, расположенными на смежных горизонтах, м;

l_min - минимально возможная длина перегрузочно-накопительной площадки, м;

n_впэ - количество выемочно-погрузочных машин, ед.;

- радиус действия выемочно-погрузочной машины, м;

- радиус действия экскаватора-драглайна, м,

а при условии ϑ_пэ=ϑ_впэ, расстояние от торца карьера до экскаватора-драглайна при обратном движении выемочно-погрузочной машины определяют:

где:

l_пп - длина перегрузочно-накопительной площадки, м;

l_б - безопасное расстояние между выемочно-погрузочными машинами расположенных на смежных горизонтах, м;

l_min - минимально возможная длина перегрузочно-накопительной площадки, м;

- радиус действия выемочно-погрузочной машины, м;

n_впэ - количество выемочно-погрузочных машин, ед.;

- радиус действия экскаватора-драглайна, м,

при этом длину перегрузочно-накопительной площадки определяют из условия:

где:

l_пп - длина перегрузочно-накопительной площадки, м;

R_р - радиус действия экскаватора-драглайна, м;

b_п - ширина бермы безопасности (ширина призмы возможного обрушения);

Ш_рч - ширина зоны перегрузочно-накопительной площадки для разгрузки автотранспорта, м,

а длину перегрузочно-накопительной площадки при перестановке экскаватора-драглайна в торец определяют из условия:

где:

l_пп - длина перегрузочно-накопительной площадки в торце карьера, м;

R_р - радиус действия экскаватора-драглайна, м;

b_п - ширина бермы безопасности (ширина призмы возможного обрушения),

отсюда площадь перегрузочно-накопительной площадки определяют из условия:

где:

S_пп - площадь перегрузочно-накопительной площадки, м²;

l_пп - длина перегрузочно-накопительной площадки, м;

R_р - радиус действия экскаватора-драглайна, м;

b_п - ширина бермы безопасности (ширина призмы возможного обрушения);

Ш_рч - ширина зоны перегрузочно-накопительной площадки для разгрузки автотранспорта, м,

и объем вскрыши, размещаемый на перегрузочно-накопительной площадке, определяют из условия:

V_пп=S_пп·h_сл·k_но

где:

S_пп - площадь перегрузочно-накопительной площадки, м²;

h_сл - мощность слоя, м;

k_но - коэффициент непостоянности мощности слоя при разгрузке автосамосвалов, 0,5-0,9.

Данный способ иллюстрируется на фиг. 1-5: фиг. 1 - расстановка оборудования на уступах и порядок его перемещения вдоль фронта горных работ, фиг. 2 - расстановка оборудования на уступах и порядок его перемещения при врезке в новую заходку выемочно-погрузочной машины, фиг. 3 - работа перегрузочного экскаватора в новой заходке с минимальной длиной площадки, образуемой при отходе выемочно-погрузочной машины от торца карьера, фиг. 4 - перегрузочный экскаватор в новой заходке, фиг. 5 - разработка месторождения несколькими рабочими зонами в карьере с применением комбинированного транспорта,

где:

1 - перегрузочный экскаватор-драглайн, 2 - загрузочный бункер;

3 - зона действия экскаватора-драглайна; 4 - конвейерный или железнодорожный транспорт; 5 - площадка для работы экскаватора-драглайна;

6 - разгрузочная площадка для автотранспорта; 7 - транспортный съезд;

8 - ось хода автосамосвалов; 9 - выемочно-погрузочная машина;

10 - перегрузочный экскаватор-драглайн в перегоне;

11, 12 - рабочие зоны верхней и нижней групп уступов;

13 - ось хода экскаватора-драглайна;

I, Ia, II, III - место стояния экскаватора-драглайна на поверхности;

I_рп, Ia_рп, II_рп, III_рп - место стояния экскаватора-драглайна на рабочей площадке;

Перегрузочно-накопительная площадка состоит из двух площадок: площадки для работы экскаватора-драглайна 5 и разгрузочной площадки для автотранспорта 6. По мере перегрузки породы с площадки 5 и заполнения породой площадки 6, экскаватор-драглайн 1 и при необходимости загрузочный бункер 2 перемещаются на новое место стояния (II, III; II_рп, III_рп). Разгрузочная площадка, перегрузочный экскаватор и бункер перемещаются за выемочно-погрузочной машиной 9 вдоль фронта горных работ (фиг. 1). Автотранспорт перемещается к разгрузочной площадке 6 по рабочей площадке и по стационарным или временным съездам 7.

Способ реализуется следующим образом:

Перегрузку породы осуществляют экскаватором-драглайном, установленным на поверхности, на верхней площадке уступа относительно перегрузочно-накопительной площадки, а конвейерный или железнодорожный транспорт располагают за пределами рабочей зоны верхней группы уступов карьера в зоне действия экскаватора-драглайна и на рабочей площадке нижней группы уступов карьера в зоне действия экскаватора-драглайна или только за пределами рабочей зоны верхней группы уступов карьера, при этом количество экскаваторов-драглайнов в карьере определяется из выражения (1).

Определение количества экскаваторов-драглайнов

где:

n_пэ - количество экскаваторов-драглайнов, ед.;

Q_впэ - производительность выемочно-погрузочной машины, м³/год;

V_в - производительность карьера по вскрыше, м³/год;

n_впэ - количество выемочно-погрузочных машин, ед.;

k_р - коэффициент разрыхления вскрышной породы;

Q_пэ - производительность экскаватора-драглайна, м³/год.

Вскрышные работы в карьере ведут выемочно-погрузочными машинами с погрузкой в автосамосвалы, которые транспортируют породу на перегрузочно-накопительную площадку, где экскаватором-драглайном порода с площадки перегружается в загрузочный бункер конвейерного или железнодорожного транспорта, как показано на фиг. 1, 2, 3, 4, 5. Экскаватор-драглайн располагается на поверхности в месте стояния I, Ia, II, III, а также может располагаться на рабочей площадке рабочего горизонта нижней группы уступов в месте стояния I_рп, Ia_рп, II_рп, III_рп. При ведении горных работ в торце карьера происходит сближение забоев выемочно-погрузочных машин с перегрузочно-накопительной площадкой, экскаватор-драглайн 1 и загрузочный бункер 2 перемещаются в обратную сторону вдоль фронта на расстояние L_ox (фиг. 3) (2), измеряемое от торца при условии ϑ_пэ<ϑ_впэ, или останавливают перемещение на расстоянии L_ост (фиг. 3) (3), измеряемом от торца при условии ϑ_пэ=ϑ_впэ. При отходе забоев выемочно-погрузочных машин от торца на безопасное расстояние экскаватор-драглайн и загрузочный бункер перемещаются в торец карьера, где для него уже сформирован автосамосвалами объем работы (фиг. 3) (7).

Расстояние обратного хода перегрузочного экскаватора-драглайна от торца карьера при обратном движении выемочно-погрузочной машины определяют из условия:

где:

L_ox - расстояние от торца карьера до экскаватора-драглайна при обратном перемещении вдоль фронта, м;

ϑ_впэ, ϑ_пэ - скорость подвигания выемочно-погрузочной машины и экскаватора-драглайна вдоль фронта горных работ, м/см,

l_пп - длина перегрузочно-накопительной площадки, м;

l_б - безопасное расстояние между выемочно-погрузочными машинами, расположенными на смежных горизонтах, м;

l_min - минимально возможная длина перегрузочно-накопительной площадки, м;

n_впэ - количество выемочно-погрузочных машин, ед.;

- радиус действия выемочно-погрузочной машины, м.

Расстояние от торца карьера до экскаватора-драглайна при обратном движении выемочно-погрузочной машины:

где:

l_пп - длина перегрузочно-накопительной площадки (4, 5), м;

l_б - безопасное расстояние между выемочно-погрузочными машинами, расположенными на смежных горизонтах, м;

- радиус действия выемочно-погрузочной машины, м,

где

R_р - радиус действия экскаватора-драглайна, м;

b_п - ширина бермы безопасности (ширина призмы возможного обрушения);

Ш_рч - ширина зоны перегрузочно-накопительной площадки для разгрузки автотранспорта, м,

а длину перегрузочно-накопительной площадки при перестановке экскаватора-драглайна в торец определяют из условия:

Отсюда площадь перегрузочно-накопительной площадки определяют из условия:

и объем вскрыши, размещаемый на перегрузочно-накопительной площадке, определяют из условия:

где:

h_сл - мощность слоя, м;

k_но - коэффициент непостоянности мощности слоя при разгрузке автосамосвалов, 0,5-0,9.

Предлагаемый способ разработки заключается в перегрузке экскаватором-драглайном породы с перегрузочно-накопительной площадки в конвейерный или железнодорожный транспорт, которые располагают за пределами рабочей зоны верхней группы уступов карьера в зоне действия экскаватора-драглайна и на рабочей площадке нижней группы уступов карьера в зоне действия экскаватора-драглайна или только за пределами рабочей зоны верхней группы уступов карьера, а также при подвигании забоев с выемочно-погрузочными машинами вдоль фронта горных работ перегрузочно-накопительная площадка и экскаватор-драглайн и загрузочный бункер перемещаются за ними.

Технический результат достигается за счет размещения конвейерного или железнодорожного транспорта за пределами рабочей зоны верхней группы уступов карьера в зоне действия экскаватора-драглайна и расположения на рабочей площадке нижней группы уступов карьера в зоне действия экскаватора-драглайна или расположения только за пределами рабочей зоны верхней группы уступов карьера, а также разделения процессов разгрузки автосамосвалов и погрузки горной массы в загрузочный бункер конвейерного или железнодорожного транспорта, а также за счет сокращения капитальных затрат на приобретение забойных конвейерных линий для каждой выемочно-погрузочной машины, перегружателей и эксплуатационных затрат на обслуживание этого оборудования.