Метод определения энергоэффективности технологий и механизации горных работ по добыче полезных ископаемых открытым способом

Анистратов Юрий Иванович

Примеры добычных технологических потоков на Вяземском щебёночном карьере и железорудном карьере Робертс представлены на рис.22, 23.

Рис.22 Добычной технологический поток на Вяземском щебёночном карьере.

Рис.23 Добычной технологический поток на железорудном карьере «Робертс»

3.5 Энергетическая оценка вскрытия горизонтальных и пологих пластовых месторождений

Если рассматривать системы разработки месторождений открытым способом с учетом кинематики перемещения вскрыши и, одновременно, полезного ископаемого,

то получается более сложная картина, которая показывает, что кинематика вскрышного технологического потока существенно зависит от кинематики технологического потока полезного ископаемого, а следовательно вскрытия месторождения. Например, для обеспечения независимости работы добычного и вскрышного экскаваторов по фронту работ, приходится увеличивать величину вскрытых запасов, то есть расстояние от забоя вскрышного уступа до отвала. При этом возникает необходимость перегона вскрышного оборудования холостым ходом по фронту работ или, в некоторых схемах, простоев на флангах добычного оборудования. Это, естественно, снижает эффективность системы разработки.

Энергетическая оценка технологии разработки с учётом способа вскрытия карьерного поля даёт количественный результат для каждого варианта проектного решения. По результатам можно оценить эффективность технологии разработки месторождения в целом.

Методом предусматривается рассматривать технологические схемы разработки горизонтальных и пологих месторождений с различным количеством вскрышных траншей и следующей механизацией.

1. На вскрыше - драглайн, расположенный на кровле вскрышного уступа. Разработка полезного ископаемого осуществляется механической лопатой с погрузкой в автосамосвалы, расположенной на подошве добычного уступа.

Разработка с одной фланговой вскрышной траншеей (Рис. 24).

Рис.24. Технологическая схема разработки месторождения со вскрытием карьерного поля одной фланговой траншеей.

Вскрышной экскаватор идет первым, освобождая фронт работ для добычного экскаватора, который следует за вскрышным экскаватором. Движение транспорта происходит от капитальной траншеи в добычной забой для обеспечения организации добычного транспортного потока. При достижении торца карьера вскрышной и добычной экскаваторы перегоняются холостым ходом к противоположному торцу карьера, где вскрышной экскаватор врезается в новую заходку. После формирования необходимого опережения вскрышного экскаватора перед добычным, в новую заходку врезается добычной экскаватор. Энергоёмкость горных работ при этой схеме вскрытия минимальна. Недостатком способа вскрытия одной фланговой траншеи является необходимость простоев карьера при перегонах оборудования.

Разработка с двумя фланговыми вскрышными траншеями (Рис. 25)

Рис.25. Технологическая схема разработки месторождения со вскрытием карьерного поля двумя фланговыми траншеями.

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.26).

Рис.26 Технологическая схема разработки месторождения со вскрытием карьерного поля тремя 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.27 ).

Рис.27 Технологическая схема разработки месторождения роторным комплексом со вскрытием 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.28).

Рис.28 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 вскрытия карьерного поля служат:

природные условия месторождения;

мощность вскрыши и пласта полезного ископаемого;

объемы вскрышных пород и полезного ископаемого;

плотность вскрышных пород и полезного ископаемого;

удельное сопротивление пород копанию.

В конкретных условиях при проектировании нового карьера или его реконструкции оценка вскрытия карьерного поля месторождения энергетическим методом производится в следующем порядке.