2.2. Выбор вариантов вскрытия рабочих горизонтов карьера, механизации вскрышных работ, конструкции отвалов и схемы отвалообразования

Вскрышные работы в 2022г. не предусматриваются, так как в предыдущие годы вскрыша была удалена со всей поверхности месторождения. Склад побочного продукта был организован в предыдущие годы разработки месторождения к западу от карьера. В 2022 г. предполагается дальнейшее его формирование.

Формирование склада предусматривается осуществлять периферийным способом, при котором автосамосвал выгружает породу под откос. Часть породы, оставшуюся на поверхности площадки после разгрузки, погрузчик перемещает к верхней бровке с одновременным формированием перед собой предохранительного вала.

Основание склада расположено, преимущественно, на скальных обнажениях, поэтому специальной подготовки не требуется.

Угол откоса склада принимается соответствующим углу естественного откоса и составляет 35°.

Для обеспечения безопасной работы оборудования вдоль разгрузочной площадки на расстоянии 1,0 м от верхней бровки склада отсыпается породный вал высотой 1,0 м и шириной 2,0 м; площадке придается поперечный уклон 3°, направленный в глубину складов.

Работы по формированию складов предусматривается выполнять погрузчиком Caterpillar 988B а паре с автосамосвалом Volvo AF25.

Схемы формирования склада побочной продукции представлены на Чертеже 2.

2.3. Выбор системы разработки, основных параметров технологических процессов, комплексной механизаци добычных работ

Ниже рассмотрим состояние разработки месторождения на 2022 год. В 2022 году добычные работы производились в центральной и северной частях месторождения, горизонтом +76,0 м и +79,0 м. Развитие фронта работ на добычном горизонте планировалось осуществлять в северном направлении.

Полезная толща месторождения Дымовское представлена кварцевыми сиенитами с редкими включениями пегматоидных жил гранитов. Мощность этих жил обычно не превышает 0,2 м, но изредка достигает 1 м. Пегматоидные жилы обычно не нарушают сплошность вмещающих сиенитов.

В соответствии с заседанием ТКЗ по ЛО №06-18-ОПИ/ЛО от 21.03.2018 г., выход блоков I-III категорий на месторождении Дымовское составляет 20,6%. Наиболее эффективным способом производства блоков из горных пород на месторождении Дымовское является способ с применением технологии алмазно-канатного пиления (АКП).

Температурные ограничения применения технологии АКП - температура наружного воздуха не ниже -15°С.

При добыче товарных блоков АКУ предусматривается трехстадийная система разделения массива горных пород:

- первая стадия - отделение первичного монолита размером 12,0*8,5*3,0 м от массива;

- вторая стадия - разделение монолита на технологические панели размером 8,5*3,0*2,0 м;

- третья стадия - разделение технологических панелей на товарные блоки размером 1,5*1,7*2,0 м.

Минимальная ширина рабочей площадки определяется из условия безопасного размещения технологического оборудования.

Минимальная ширина площадок составит:

- для размещения АКУ и выполнения пропилов - 9 м;

- для размещения АКУ и выполнения работ по разделке монолитов - 21,5 м.

Для отделения монолита от массива используется алмазный канат фирмы ToolStar, при пилении на рекомендованных производителем параметрах: V_лин – 32 м/с (линейная скорость каната) и нагрузке P – 75А обеспечивается производительность пиления Q_час. = 5 м²/ч.

Сменная производительность АКУ будет равна:

Q_см = Q_час.*К_исп.*T_см

Где:

Q_час. – часовая производительность АКУ;

К_исп. – коэффициент использования АКУ во времени;

T_см – продолжительность рабочей смены.

Q_см = 5*0,8*11 = 44 м²/см.

При трехстадийной системе разделки монолита необходимо совершить 8 резов АКУ, рассчитаем площадь пиления одного монолита:

S_общ=S_гор+S_отс+6*S_пан

Где:

S_гор – площадь пиления горизонта;

S_отс – площадь пиления отсечной;

S_пан – площадь пиления панели.

S_гор = 12*8,5 = 102 м²

S_отс = 12*3 = 36 м²

S_пан = 8,5*3 = 25,5 м²

S_общ = 102+36+6*25,5 = 291 м²

Временные затраты на распиливание одного монолита:

T_расп = S_общ / Q_см

T_расп = 291/44 = 6,61 = 7 смен (при работе одной АКУ)

T_расп = 291/(44*2) = 3,34 = 4 смены (при работе двух АКУ)

Рассчитаем необходимое количество АКУ при планируемых S_план = 4100 м² пиления ежемесячно (данные взяты из ежемесячного плана горных работ):

N_аку =

N_аку = = 1,55 = 2 АКУ.

Избыточная производительность двух АКУ скомпенсирует временные затраты на ТО и ремонты.

В целях рационального комплексного использования и охраны недр, а также обеспечения устойчивости бортов карьера предусматривается формировать углы откосов добычных уступов в конечном положении - 90°, вскрышного уступа - 35°.

В конечном положении добычные и вскрышной уступы совмещаются, при этом формирования берм между уступами не предусматривается. Углы откосов бортов карьера соответствуют углам естественного откоса полезного ископаемого и вскрышных пород.

Максимальная высота борта карьера составляет 7,4 м, максимальный угол откоса борта карьера - 90°.

Отделение монолита от массива. Перед началом отделения монолита от массива предусматривается выполнение вспомогательных работ, к которым относится:

- проведение измерительных работ в целях определения параметров выпиливаемого массива, местонахождения и глубины технологических скважин, параметров технологической площадки для размещения установки канатного пиления;

- планирование (подсыпка) технологической площадки для установки канатного пиления. Площадка для установки должна быть ровной, устойчивой, с наклоном, не превышающим паспортные характеристики алмазно-канатной установки (АКУ).

Буровые работы. Для подготовки монолита к отделению от массива производится бурение двух горизонтальных и одной вертикальной скважин. Месторасположение вертикальной скважины соответствует положению дальнего (скрытого) вертикального ребра отделяемого монолита и служит для связки друг с другом горизонтальных скважин, а также для подачи воды в плоскость горизонтального распила.

Бурение вертикальных и горизонтальных технологических скважин осуществляется буровой машиной SlimDriller (Pilligrini).

При планируемом объеме добычи 4,1 тыс. м³ в месяц, согласно ежемесячному плану горных работ, необходимо пробурить 1100 п.м. технологических скважин.

Заявленная производителем Pilligrini часовая производительность бурового станка SlimDriller равна Q_час = 6 п.м.

Сменная производительность бурового станка будет равна:

Q_см = Q_час.*К_исп.*T_см

Где:

Q_час. – часовая производительность бурового станка;

К_исп. – коэффициент использования бурового станка во времени;

T_см – продолжительность рабочей смены.

Q_см = 6*0,3*11 = 19,8 п.м./см.

При трехстадийной системе разделки монолита необходимо отбурить 13 технологических скважин, рассчитаем общую длину технологических скважин на один монолит:

L_общ=L_гор+L_отс+L_верт

Где:

L_гор – длинна горизонтальных панельных скважин;

L_отс – длинна горизонтальной отсечной скважины;

L_верт – длинна вертикальных скважин.

L_гор = 6*8,5 = 51 п.м.

L_отс = 12п.м.

L_верт = 6*3 = 18 п.м.

L_общ = 51 + 12 +18 = 81 п.м.

Временные затраты на бурение одного монолита:

T_бур = L_общ / Q_см

T_бур = 81/19,8 = 3,97 = 4 смены

Рассчитаем необходимое количество буровых станков при планируемых L_план = 1100 п.м. технологического бурения ежемесячно (данные взяты из ежемесячного плана горных работ):

N_бур =

N_бур = = 0,92 = 1 буровой стнок.

Заведение алмазного каната в пробуренные скважины осуществляется следующим образом. К одному концу капронового шнура привязывается тряпичный кляп и вставляется на небольшую глубину в одну из пробуренных горизонтальных технологических скважин. Из двух горизонтальных и одной вертикальной скважин ветошью затыкается одна (пример: при горизонтальном распиле затыкается вертикальная скважина, при вертикальном - одна из горизонтальных). После чего в скважину с кляпом нагнетается компрессором сжатый воздух, чем и осуществляется проталкивание кляпа по всей длине скважины. В случае застревания кляпа в месте сбойки скважин, для его извлечения применяются специальные крючья. После извлечения кляпа с капроновым шнуром из скважины ко второму концу шнура привязывается и протаскивается через скважины алмазный канат. Вытянутые концы алмазного каната соединяются между собой.

Установка рельсового пути. На подготовленную площадку устанавливаются, а за тем и соединяются между собой элементы рельсового пути. Рельсовый путь располагается не ближе 3 м от распиливаемого монолита и не должен иметь уклон, превышающий паспортные характеристики АКУ:

- в продольной плоскости - не более 15° в сторону выпиливаемого массива;

- в поперечной плоскости - не более 5°.

Окончательное выравнивание производится с помощью уровня и деревянных подкладок. После проверки правильности сборки рельсового пути на его заднюю (не имеющую кремальерную рейку) часть устанавливается станок. Подталкивая руками установку, вводится в зацепление шестерня передвижения станка. Станок подключается к источнику энергии и перегоняется в начальное (ближе к массиву) положение. Сквозь пробуренные отверстия пропускается канат. Устанавливаются и регулируются отклоняющие ролики. Производится предварительная натяжка каната. Установка отклоняющих роликов осуществляется в шпуры, пробуренные перфоратором. Для охлаждения алмазного каната и выноса шлама из распила в технологические скважины с помощью гибких шлангов должна подаваться вода в количестве, обеспечивающем достаточное охлаждение и очистку каната от шлама. При этом необходимо учитывать, что излишек воды приводит к эффекту свободного скольжения каната, заполированию алмазов и, в результате, снижению механической скорости пиления. Перед началом пиления расходная емкость должна быть наполнена водой.

Отклоняющие ролики должны быть установлены так, чтобы не допускать работу каната без воды (сухое пиление).

Пульт управления установкой канатного пиления должен быть установлен вне опасной зоны работы установки.

Произведя все вышеперечисленные операции, запустив и настроив работу необходимого вспомогательного оборудования, осуществляют запуск установки.

Перед запуском установки все люди выходят из опасной зоны работы станка, и производится запуск установки сначала в ручном режиме. Запилившись, установка переводится в автоматический режим с заданными параметрами пиления.

После завершения отпила монолита в горизонтальной плоскости, производится отпиливание монолита в вертикальных плоскостях.

Основным оборудованием для пиления принимаются алмазно-канатные установки TOOLSTAR WS75B и QCSJ-75 (XQSM CO).

После окончательной разделки монолита станок отгоняется в крайнее дальнее положение, шестерня передвижения выводится из зацепления с рейкой и станок снимается с рельсового пути. Рельсы разбираются.

Разделение монолита на технологические панели. После отделения монолита от массива, производится разделка его на технологические панели (блоки-заготовки). Разделку монолита на технологические панели предусматривается производить с применением технологии АКП.

Разделка монолита на технологические панели производится вдоль широкой его стороны. Размер технологической панели принимается 8,5*3,0*2,0 м, т.е. монолит делится на 6 панелей.

Для разделки отделенного горизонтальным и вертикальным (отсечным) резами монолита производится бурение вертикальных (в плоскости задней грани монолита) и горизонтальных (в плоскости нижней грани монолита) скважин с шагом, соответствующим толщине отделяемых панелей. Как правило, толщина панели соответствует одному из размеров стандартного товарного блока. Вертикальные и горизонтальные "панельные" скважины должны соединяться друг с другом в плоскости подошвы монолита на задней нижней его грани, но не выше плоскости горизонтального распила.

Разделение технологических панелей на блоки-заготовки. Для разделения технологической панели на блоки-заготовки осуществляется ее заваливание. Заваливание производится погрузчиком Caterpillar 988B, снабженным специальным съемным навесным оборудованием - кантователем.

Предварительно с помощью гидроподушек образуется щель между заваливаемой панелью и монолитом для облегчения "зацепления" технологической панели кантователем погрузчика, или ковшом экскаватора.

Технологические панели укладываются на подушку из отсева, ПГС, мелкого окола и старых автомобильных покрышек.

Также погрузчиком Caterpillar 988B осуществляют погрузку побочного продукта в автосамосвал.

Рассчитаем сменную производительность погрузчика при погрузке побочного продукта в автосамосвал.

Где:

При ежемесячной переработке 4100 м³ горной массы, ежесменно отрабатывается 137 м³ горной массы. Из которой до 27,4 м³ составляет готовая продукция.

Рассчитаем количество погрузчиков необходимое для отгрузки побочного продукта.

N = V_гм/Q_п.

N = 137/2122 = 0.06 = 1 погрузчик.

Для транспортировки побочного продукта на склад используется сочлененный автосамосвал Volvo AF25 c объемом кузова 12 м³ и грузоподъемностью 24 т.

Рассчитаем необходимое количество автосамосвалов.

Время рейса автосамосвала.

Т_р= t_п + t_гх + t_р + t_р + t_пх + t_м, с.

Где:

- время погрузки автосамосвала;

- фактическая погрузочная масса в автосамосвале;

- геометрическая вместимость кузова;

= 1,1 – коэффициент наполнения кузова автосамосвала;

= 1,5 – коэффициент разрыхления породы в кузове

т

= 11,2 т – фактическая масса породы в ковше

;

= 0,75 мин – время разгрузки автосамосвала;

- время груженного хода;

- время порожнего хода;

= 1 мин – время на погрузочно-разгрузочные маневры;

= 2,5 + 0,75 + 0,7 + 0,5 + 1 = 5,45 мин.

Число рейсов в смену:

Сменная производительность:

N_а =

Где:

V_гм – объем горной массы перерабатываемой ежесме..нно;

П_с – сменная производительность автосамосвала.

N_а = = 0,09 = 1 автосамосвал

Разделка технологических панелей на блоки-заготовки производится поперек их длинной стороны.

Разделка технологических панелей на блоки-заготовки производится буроклиновым методом. Панель размечается на блоки-заготовки требуемых размеров. По линиям намечаемых расколов буровой установкой Sandvik-DC 120 бурятся шпуры диаметром 32 мм на расстоянии 15 см друг от друга с недобуром 5-6 см по высоте блока.

Размер блока-заготовки принимается 3,0*1,7*2,0 м, т.е. одна технологическая панель делится на 5 блоков-заготовок.

В пробуренные шпуры вставляют стальные клинья. Отбойным молотком МОП-4 путём последовательных ударов по клиньям производится отделение блока от панели. Также раскол технологической панели может осуществляться вручную последовательными ударами кувалды весом 6-8 кг по стальным клиньям, вставленным в шпуры.

Переработка блоков-заготовок на технологических площадках.

Размер товарных блоков 1,5*1,7*2,0 м. Разделка блоков-заготовок на товарные блоки производится буроклиновым методом. Блок-заготовка размечается на блоки требуемых размеров. По линиям намечаемых расколов буровой установкой Sandvik-DC 120 бурятся шпуры диаметром 32 мм на расстоянии 15 см друг от друга с недобуром 5-6 см по высоте блока.

Одна блок-заготовка делится на 4(2) товарных блока. Таким образом, для разделки одной блока-заготовки потребуется пробурить 3(1) ряда шпуров по 9 шпуров в ряду, расстояние между рядами 1,5 м.

В пробуренные шпуры вставляют стальные клинья. Отбойным молотком МОП-4 путём последовательных ударов по клиньям производится отделение блока от блока-заготовки.

Пассировку блоков предусматривается производить либо непосредственно в добычном забое. Данный вид работы предусматривается производить буроклиновым способом, с бурением шпуров диаметром 32 мм буровой установкой Sandvik DC-120.

В пробуренные шпуры вставляют стальные клинья. Отбойным молотком МОП-4 производится отделение корки породы, для придания блокам правильной геометрической формы.

Основным фактором, предопределяющим эффективность работ по обуриванию блока шпурами, является рациональная схема обуривания (диаметр шпуров, их количество, глубина, расстояние между ними и т. д.), которая должна обеспечить наилучшее качество раскола блока при минимальном объеме буровых работ. При выборе схемы обуривания необходимо учитывать размеры блока, а также петрографические и анизотропные свойства камня.

Для сокращения трудозатрат при бурении диаметр шпуров принимается равным 32 мм.

Расстояние между шпурами составляет 0,1^0,5 м, глубина шпура 0,4^0,5 м. При высоте блока свыше 0,6 м наряду с серией неглубоких шпуров (до 0,1 м), бурятся глубокие шпуры (не менее 2/3 высоты блока) с расстоянием между ними 0,3^0,4 м.

Рассчитаем необходимое количество буровых станков шпурового бурения.

Из исходных данных нам известны геометрические параметры одного монолита 12,0*8,5*3,0 следовательно объем одного монолита 306 м³. Монолит распиливается на 6 панелей, каждая из которых в свою очередь делится на 10 товарных блоков.

Учитывая описанную ранее технологию разделки панелей, определяем что для разделки одной панели необходимо отбурить 137 вертикальных шпуров глубиной 2 м, что соответствует 274 п.м. шпурового бурения. Т.к. монолит разделяется на 6 технологических панелей, то для переработки одного монолита необходимо отбурить 1367 п.м. вертикальных шпуров.

Из полученных данных определяем зависимость, для переработки 1 м³ горной массы необходимо пробурить 3 п.м. вертикальных шпуров.

Из ежемесячного плана горных работ нам известно, что в месяц отрабатывается 4100 м³ горной массы. Следовательно для этого необходимо отбурить V_{шпур.бур.} =12 300 п.м. вертикальных шпуров.

Рассчитаем сменную производительность бурового станка Sandvik DC-120. Из технических характеристик данного станка известно что его часовая производительность равняется 34 п.м. вертикальных шпуров.

Где:

Зная суточную производительность бурового станка, рассчитаем необходимое количество станков:

N_бур.ст. =

Где:

V_{шпур.бур.} – месячный объем шпурового бурения;

Q_бур.ст. – суточная производительность бурового станкам.

N_а = = 0,78 = 1 буровой станок.