25031 (Основные технологические процессы на разрезе "Томусинский"), страница 4

Строительный объем капитальных траншей достигает сотен тысяч кубометров. От объема траншеи зависят механизация, технология и срок ее проведения. В зависимости от места заложения капитальной траншеи относительно конечного контура карьера различают капитальные траншеи внешнего заложения и капитальные траншеи внутреннего заложения (рис. 2.3). Траншеи внешнего заложения располагаются за конечными контурами карьера. Траншеи внутреннего заложения располагаются в контурах карьера. Капитальная траншея внутреннего заложения располагается на рабочем или нерабочем борту карьера. С началом разноса вскрытого ею горизонта ее поперечное сечение приобретает нессиметричную форму. При расположении траншеи внутреннего заложения на рабочем борту карьера она систематически перемещается вместе с бортом и называется скользящим съездом. Разрезные траншеи - горизонтальные открытые горные выработки (редко с продольным уклоном 5-10 °/₀₀ для стока воды с горизонта к водосборнику), предназначенные для подготовки вскрытых горизонтов к разработке, т.е. для создания фронта работ на уступах. Разработка уступа начинается с разноса одного или обоих бортов разрезной траншеи. Поэтому разрезная траншея - это временная горная выработка, которая существует только до начала отработки уступа.

Рисунок 2.3 - Схемы капитальных траншей:

а - отдельная капитальная траншея внешнего заложения; б - капитальная траншея внутреннего заложения до проведения разрезной траншеи уступа; в - то же, после проведения разрезной траншеи; 1 - капитальная траншея; 2 - разрезная траншея; 3 - конечный контур карьера

Разрезная траншея является продолжением капитальной траншеи, вскрывающей данный рабочий горизонт, и проводится внутри контуров карьера (рис. 2.4). При разработке крутых залежей разрезные траншеи проводятся обычно в направлении, параллельном простиранию залежи. Глубина и длина разрезной траншеи, как правило, соответствуют высоте и длине подготавливаемого к разработке уступа. Ширина основания разрезной траншеи определяется из условия нормального расположения горного и транспортного оборудования при выемке первой заходки после проведения траншеи. Угол откоса ее бортов принимается равным углу откоса рабочих уступов в соответствии с физико-техническими характеристиками пород. Если один из бортов разрезной траншеи является частью нерабочего борта карьера, то угол откоса этого борта принимается равным углу откоса нерабочего уступа. Объем (м³) разрезной траншеи определяется по формуле:

V_р.т. =S_р.т. L_р.т. , (2.1.)

где: S - площадь поперечного сечения разрезной траншеи, м²; L_р.т. - длина разрезной траншеи, м.

Рисунок 2.4 - Общий вид (а) и план (б) капитальной и разрезной траншеи:

1─2- разрезная траншея;

2─3- капитальная траншея;

4 – контур карьерного поля.

При разносе одного борта разрезной траншеи (траншея располагается по контуру карьера), площадь ее поперечного сечения определяется по формуле:

S_р.т.=1/2H_р.т.(2B_р.т.+Н_р.т(ctgα_р.т.р.+ctgα_р.т.н.)) ,

где: Н_р.т. - глубина разрезной траншеи, м;

В_р.т. - ширина основания разрезной траншеи, м;

α_р.т.р.α_р.т.н – соответственно угол откоса рабочего и нерабочего ботов разрезной траншеи , градусы.

При разносе двух бортов (траншея располагается внутри контура карьера)

S_р.т. =(В_р.т. + Н_р.т. ctgα_р.т.р.) (2.2)

Число уступов на современных карьерах достигает 15 и более. Совокупность капитальных траншей, обеспечивающая вскрытие всех рабочих горизонтов карьера, называется системой капитальных траншей. В зависимости от пространственного расположения капитальных траншей, входящих в систему, и наличия технологической связи между ними различают системы отдельных, общих и групповых капитальных траншей при различном их заложении.

В случае вскрытия карьерного поля системой отдельных капитальных траншей каждый рабочий горизонт карьера вскрывается отдельной капитальной траншеей, не имеющей связей с другими капитальными траншеями системы (рис. 2.5). Грузопотоки в этом случае рассредоточены.

При вскрытии карьерного поля системой общих капитальных траншей грузопотоки сосредоточены по направлению (рис. 2.6). Характерным признаком общности системы капитальных траншей при их внешнем заложении является общее поперечное сечение траншей ступенчатой формы. Характерным признаком общности системы капитальных траншей при их внутреннем заложении является сосредоточение грузопотоков со всех лежащих ниже горизонтов в капитальной траншее лежащего выше горизонта.

Рисунок 2.5 – Система отдельных капитальных траншей внешнего (а) и внутреннего (б) заложения

Рисунок 2.6 – система общих капитальных траншей внешнего (а) и внутреннего (б) заложения

При вскрытии карьерного поля системой групповых капитальных траншей все уступы карьера разбиваются на несколько групп по качественному или другому признаку (например, группа вскрышных уступов и группа добычных уступов). Каждая группа уступов вскрывается своей системой общих капитальных траншей. Общие траншеи, вскрывающие группу уступов, между собой не связаны. Вскрытие карьерного поля системой групповых капитальных траншей объединяет признаки вскрытия отдельными и общими капитальными траншеями и занимает между ними промежуточное положение. В случае необходимости при любой системе капитальных траншей можно осуществить и парное вскрытие, предусматривающее сквозной фронт горных работ на уступах. В этом случае на вскрываемых горизонтах одна вскрывающая траншея служит для подачи порожних транспортных средств, а вторая -для транспортирования горной массы.

2.3 Классификация способов вскрытия

Основным способом вскрытия рабочих горизонтов карьера является вскрытие с применением капитальных траншей. Вскрытие с применением подземных горных выработок или вскрытие без применения горных выработок (бестраншейное вскрытие) в современной практике открытых горных разработок занимает подчиненное место.

Большая роль в создании теоретических основ вскрытия карьерных полей принадлежит профессору Московского горного института Е.Ф. Шешко. В 40-х годах им была разработана первая научно обоснованная классификация способов вскрытия, которая в той или иной степени явилась основой для классификаций других авторов. В последние десятилетия значительная роль в дальнейшем развитии теории вскрытия карьерных полей и решения практических вопросов вскрытия большинства современных мощных карьеров принадлежит акад. В.В. Ржевскому. В табл. 2.2 приведена классификация способов вскрытия акад. В.В. Ржевского, построенная на основе классификации проф. Е.Ф. Шешко.

2.3.1 Трасса капитальных траншей

Трассой капитальной траншеи называется ее продольная ось, положение которой установлено в пространстве. В зависимости от положения трассы капитальной траншеи относительно конечного контура карьера различают трассы внешние, внутренние и смешанные. В последнем случае верхние уступы карьера вскрыты траншеями внешнего заложения, а нижние – траншеями внутреннего заложения (рис. 2.7).

По сроку службы различают трассы стационарные и временные. Основными параметрами трассы являются величина ее подъема, глубина ее заложения, минимальный радиус криволинейных участков, теоретическая и действительная длина трассы, число и конструкция пунктов примыкания наклонных участков к горизонтальным.

Положение трассы капитальной траншеи в пространстве характеризуется ее продольным профилем и планом.

Продольный профиль трассы включает горизонтальные и наклонные участки, а также участки сопряжения между ними.

Важным элементом продольного профиля трассы является конструкция пункта примыкания наклонных участков к рабочим горизонтам. Различие возможных вариантов примыкания определяется условиями трогания транспортных средств при их вынужденной остановке.

В соответствие с этим различают примыкание на руководящем подъеме, смягченном подъеме, горизонтальных площадках (рис.2.8).

Таблица 2.2 – признаки и способы вскрытия

Рисунок 2.7 - Общий вид (а) и план (б) трассы капитальной траншеи смешанного заложения.

Рисунок 2.8 - Способы примыкания капитальных траншей к рабочим горизонтам: подъеме (1), смягченном подъеме (2), горизонтальной площадке(3).

В случае примыкания на руководящем подъеме вынужденная остановка транспортных средств происходит непосредственно на участке с руководящем подъемом. Удельная сала сопротивления движению в момент трогания в этом случае значительно превышает аналогичную силу при равномерном движении по руководящему подъему. При таком продольном профиле трассы для обеспечения трогания с места после остановки требуется увеличение сцепного веса локомотива на 10-50%. Однако в этом случае обеспечиваются минимальная длина трассы и минимальный объем системы капитальных траншей.

При примыкании на смягченном подъеме в верхней части капитальной траншеи (при ее подходе к лежащему выше рабочему горизонту) устраивается участок определенной длины, имеющий меньший подъем, чем руководящий (смягченный подъем i_CM, составляющий 60-65 % от руководящего). Длина L_CM смягченного участка трассы составляет 200-250 м. Это обеспечивает трогание и разгон локомотивосостава без увеличения мощности локомотива. Длина трассы в этом случае увеличится на величину (м), определяемую по формуле:

∆L_т=nL_см(1- i_см/i_р) 2.3.

где п - число смягченных участков.

Объем системы капитальных траншей в этом случае также несколько увеличится.

Примыкание на горизонтальной площадке не вызывает увеличения объема капитальных траншей (по сравнению с объемом при примыкании на руководящем подъеме), но длина трассы увеличивается на величину:

∆L_р=nl_n 2.4.