Коротка характеристика виробничих процесів відкритих гірничих робіт.

Загальні відомості про технологію відкритої розробки.

Термін «технологія», як правило, включає до себе три обов’язкові складові:

1) об’єкт технології – сировина, матеріал, напівфабрикат, ресурс і т.д.;

2) мета технології – зміна стану, форми або властивостей об’єкта технології, по досягненні якої ми отримаємо продукт технології;

3) засоби технології та методи їх використання (здійсненням деяких операцій над об’єктомза допомогою засобівдля досягнення мети– виробництва продукту).

Для технології розробки родовищ легко виділити вищеназвані складові:

- об’єктом є гірські породи, які умовно ми поділяємо на корисні копалини та пусті породи;

- метою, або продуктом технології, є придатна до використання корисна копалина;

- засобами та методами, у даному випадку,є гірничі машини та способи їх роботи, які забезпечують отримання продукту з об’єкту технології.

Таким чином, технологія відкритої розробки родовища — це сукупність взаємопов'язаних процесів, способів і прийомів механізованого виробництва відкритих гірничих робіт, заснована на фундаментальних знаннях властивостей гірських порід, можливостей технічних засобів та закономірностей розробки.

Технологія відкритого способу видобутку корисних копалин включає два аспекти:

– технологію відкритих гірничих робіт, тобто розвиток у часі і просторі кар'єру, як комплексу гірничих виробок; параметри кар'єрних полів; обсяги та способи проведення гірничих виробок; способи розкриття і системи розробки родовищ та інше. Саме цьому аспекту присвячений даний лекційний курс.

– технологію виробничих процесів, тобто механізацію і схеми організації основних виробничих процесів – підготовки гірських порід до виїмки, виймально-навантажувальних робіт, транспортування, перевантаження й складування гірничої маси. Виробничі процеси вивчаються студентами у суміжних спеціалізованих дисциплінах, тому у даному курсі вони подані оглядово.

При відкритому способі розробкиродовищ корисних копалин (далі РКК) всі гірничі роботи проводять у відкритих гірничих виробках безпосередньо під відкритим небом. Сукупність відкритих гірничих виробок, що призначена для розробки РКК, називається кар’єром (технічне визначення). Кар’єр у господарчому значенні – гірниче підприємство, яке здійснює відкриту розробку РКК. При відкритій розробці вугільних родовищ замість терміну кар’єр використовують слово розріз; при розробці розсипищ – приїскабокопальня;прирозробціприродного каменю – каменярня.

Родовище або його частина, що розробляється одним кар'єром, називається кар'єрним полем. В процесі ведення відкритих гірських робіт поверхня кар'єрного поля повністю порушується і в товщі земної кори утворюється штучний вироблений простір великих обсягів (десятки, сотні мільйонів м³ та більше), а також порушується природна рівновага гірських порід, що оточують кар’єр з боків. Для запобігання їх руйнування або зсуву, боковим поверхням кар’єру надають деякий нахил, що підвищує їх стійкість. Розробку у межах кар’єрного поля здійснюють горизонтальними або слабкопохилими шарами, при чому кожен верхній шар розробляють з випередженням у часі та просторі відносно нижнього шару. В результаті бокова поверхня кар’єру набуває уступної (східчастої) форми.

При веденні відкритих гірських робіт розрізняють розкривні і добувні роботи.

Під розкривними роботами розуміють сукупність виробничих процесів по вийманню і видаленню пустих порід, що покривають і вміщують корисні копалини.

Добувними роботами називають сукупність виробничих процесів по вилученню корисних копалин з надр Землі.

Переваги та недоліки ВГР

Так як переваги або недоліки будь-чого можливо з’ясувати лише порівнянням близьких між собою речей, то й відкритий спосіб ми будемо порівнювати саме з його найближчим «конкурентом» – підземним способом розробки.

До переваг відкритого способу розробки в порівнянні з підземним відносяться:

1. можливість забезпечення вищого рівня комплексної механізації і автоматизації гірничих робіт;

2. менші втрати і розубоження КК (практично немає потреби в створенні охоронних ціликів, як в деяких системах підземної розробки);

3. кращі умови для роздільного (селективного) виймання;

4. вища (у 3—5 разів) продуктивність праці і менша вартість продукції;

5. безпечніші і гігієнічніші умови праці;

6. практично необмежена можливість створення і використання високопродуктивного великогабаритного гірничого і транспортного обладнання, здатного забезпечити найвищі техніко-економічні показники.

Недоліками відкритого способу є:

1. необхідність виймання, переміщення і складування у відвали або у вироблений простір великих об'ємів пустих порід;

2. відчуження дуже великої площі земель під земельний відвод кар’єру, відвали та хвостохранилища.

3. деяка залежність від кліматичних умов;

4. порушення водного балансу надр;

5. значний негативний вплив на оточуюче середовище (викиди отруйних газів при масових вибухах, пиління поверхонь відвалів та кар’єру та ін.).

ЛЕКЦІЯ 2

Коротка характеристика виробничих процесів відкритих гірничих робіт.

Механізація виробничих процесів при відкритій розробці родовищ здійснюється двома основними способами: екскаваторним і гідравлічним.

При екскаваторному способі застосовуються різні механічні засоби (екскаватори, скрепери, колісний та конвеєрний транспорт й ін.), а при гідравлічному способі основні виробничі процеси здійснюються за допомогою води і спеціального гидромеханізованого обладнання. Екскаваторний спосіб є універсальним, тобто ним можна відпрацювати будь-яке родовище корисних копалин, потенційно придатне до розробки відкритим способом. В цілому за його допомогою виконується до 95% обсягів гірничих та масових земляних робіт.

При гідравлічному способі основні виробничі процеси здійснюються за допомогою енергії рухомої води та спеціального гідромеханізованого обладнання. Область його використання обмежена розробкою порід, що легко піддаються розмиву і транспортуванню водою, а також за наявності поряд великих джерел води і досить дешевої електроенергії. Цей спосіб детально розглядається при викладенні спеціалізованої навчальної дисципліни «Гідромеханізація відкритих розробок», тому далі всю увагу зосередимо на більш поширеному екскаваторному способі ведення ВГР.

До виробничих процесів екскаваторного способу ВГР відносять:

1-й виробничий процес - підготовка порід до виймання. Він має за мету відокремлення гірських порід від масиву та подрібнення їх до крупності, яка задовольнятиме наступним технологічним процесам та вимогам до якості корисних копалин.

Всі гірські породи за складністю розробки поділяють на чотири групи:

– м’які та сипкі породи, які, у більшості випадків, легко відокремлюються від масиву без попередніх підготовчих операцій. Також часто вони є придатними до розробки за допомогою гідромеханізації;

– щільні породи, які можуть відокремлюватись від масиву без підготовки, але, при великій вологості, потребують високого зусилля копання виймальної техніки. Тому, при відсутності подібної техніки, можуть також механічно розпушуватись або підриватись для підготовки;

– напівскельні породи, які готують до виймання механічним або буровибуховим способом;

– скельні породи, які практично неможливо відокремити від масиву без буровибухової підготовки.

Якщо породи перших трьох груп знаходяться під дією від’ємних температур, то вони суттєво збільшують свою міцніть та покращують зчеплення між окремостями. Тому, у випадку необхідності їх розробки, до них застосовують заходи по відтаюванню або по боротьбі з промерзанням, що також є підготовкою до виймання.

При розробці глибоких кар’єрів найбільш поширений буровибуховий спосіб підготовки до виймання. Буровими станками шарошкового, пневмоударного, шнекового та вогневого буріння створюються вибухові свердловини діаметром 125-400 мм та глибиною до 10-40 м, які потім заряджаються вибуховою речовиною (ВР). У якості ВР використовують вибухові суміші аміачної селітри з різними компонентами. В останні часи з екологічних міркувань все більше запроваджуються безтротилові ВР. Маса заряду ВР в свердловині складає від 100-600 кг та більше.

2-й виробничий процес – виймально-навантажувальні роботи (або екскавація) полягає у переміщенні розпушеної гірничої маси із забоїв у транспортні засоби. Звичайно цю операцію виконують екскаватори. Для навантаження застосовують одноковшеві екскаватори – механічні лопати (мехлопати) і драглайни з ковшем місткістю від 4-5 до 35-100 м3, а також багатоковшеві екскаватори – роторні і ланцюгові. Найбільш поширеними є кар’єрні механічні лопати на гусеничному ході з ковшем місткістю 5-20 м3. Ці екскаватори використовують для навантаження гірської маси у колісний транспорт.

Крокуючі драглайни, що мають стрілу завдовжки від 40 до 150 м, звичайно використовують для перевалювання розкривних порід у внутрішні відвали і для проведення траншей.

Роторні та ланцюгові екскаватори застосовують для екскавації м’яких та рихлих порід. Вони мають високу продуктивність, зумовлену роботою за поточним принципом дії та найкраще працюють у комплексі з конвеєрним транспортом.

У якості виймальної техніки на кар’єрах використовують також виймально-транспортні машини: бульдозери, колісні скрепери та одноковшеві навантажувачі.

3-й виробничий процес – транспортування гірничої маси здійснюється переважно автомобільним, залізничним або конвеєрним транспортом. Значно рідше на крупних кар’єрах застосовують скіпові підйомники, гідравлічний транспорт та підвісні канатні шляхи.

Вважається, що для неглибоких кар’єрів, де відносно невеликі відстані транспортування та невеликий вантажообіг, кращим є автомобільний транспорт. У якості рухомого складу автотранспорту, на кар’єрах використовують автосамоскиди, приччепи та напівпричепи, автопотяги, вуглевози, тролейвози, дизельтролейвози.

При значних відстанях транспортування більш дешевим стає залізничний транспорт. До рухомого складу залізничного транспорту входять локомотиви (електровози, тепловози, тягові агрегати підсилення) та вагони (думпкари, хопери та гондоли).

Для кар’єрів великої глибини доцільними є комбінація автотранспорту для нижніх горизонтів (де забійні шляхи короткі та потрібен маневрений вид транспорту) та залізничного – для верхніх (де переважно стаціонарні залізничні шляхи великої протяжності) або циклічно-потокові технології (ЦПТ) – комбінація автомобільного чи залізничного транспорту з конвеєрним.

Використання конвеєрів забезпечує безперервність транспортування і можливість переміщення матеріалу по найкоротших відстанях у спеціальних відкритих чи підземних виробках (через можливість підйому гірничої маси під кутом до 20^о). Найкраще конвеєрний транспорт демонструє свої переваги у поєднанні з багатоковшевими кар’єрними екскаваторами. У кар’єрах використовують переважно стрічкові конвеєри з гумовотросовою або гумовотканинною стрічкою, але як допоміжні часто використовуються також вібраційні, скребкові та елеваторні конвеєри.

4-й виробничий процес – відвалування здійснюється за допомогою відвальної техніки, у якості якої можуть бути як спеціалізовані машини, так і звичайні кар’єрні екскаватори або виймально-транспортні машини. Спосіб відвалування обирається в залежності від виду транспорту, яким розкривні породи доставляють на відвали. Так, при автомобільній доставці використовують переважно бульдозерне відвалування; при доставці залізницею – екскаваторне, плужне, бульдозерне або абзетцерне; при доставці конвеєром використовують консольні відвалувачі.