9847

-угол падения пород (фронт работ следует располагать таким образом, чтобы породы разрабатывались вниз по падению для обеспечения устойчивости откосов уступа)

-ориентацию фронта работ (фронт работ временных притрассовых карьеров располагают так, чтобы разработка карьера производилась с юга не север).

Подготовка месторождения к разработке предусматривает следующие виды работ: очистка участка от леса и пней; засечка и формирование уступов; подготовка транспортных берм (проходка транспортной траншеи); создание опережения вскрышного уступа; защита карьера от внешних вод.

Последовательность и состав работ по образованию уступов зависит от рельефа местности: холмистый карьер – обнажение лобовой части; глубинный карьер

– образование разрезных траншей и соединение их с откаточной.

Рис. 5 Последовательность вскрытия холмистого карьера

Обнажение лобовой части обязательно производят сверху вниз (рис. 5).

Вскрышные работы - разработка, транспортировка и разгрузка на отвале вскрышных пород. Основное отличие от обычных земляных работ – организация работ на отвале и необходимость максимально использовать отведенную площадь под отвалы.

Условия размещения отвала: располагают на площади, где последующая разработка ископаемого исключена; плечо транспортировки от забоя до отвала должно быть наименьшим.

Высота породных отвалов определяется характеристиками грунта, способом отвалообразования (экскаваторный, бульдозерный), рельефом местности.

г) проектирование буровзрывных работ. Применяются при разработке скальных пород:

– основное взрывание (отделение скальных пород от общего массива);

–разделка негабарита (доводка крупных кусков взорванной породы до требуемого размера).

Негабаритным считается кусок, линейный размер которого превышает допустимый:

1)по вместимости ковша экскаватора (Е, м3): Lг 0,53Е ;

2)по ширине ленты конвейера (В, мм): L’г = 0,5В+200 мм;

3)по размеру загрузочного отверстия дробилки первой стадии (А, мм):

L”г = (0,78-0,85)А.

При проектировании буровзрывных работ для стадии бурения определяют потребность в сжатом воздухе Qв, мощность и тип компрессоров, буровое оборудование; для стадии производства взрывных работ – число, расположение и масса заряда.

Рис. 6 Схема расположения зарядов при проектировании буровзрывных работ

Н – мощность взрываемого слоя уступа; W – расчетная линия сопротивления (РЛС); q – расчетный удельный расход взрывчатого вещества; lзаб. – длина забойки заряда; lзар. – длина заряда в скважине (шпуре); lп – глубина перебура; а – расстояние между зарядами в ряду; b – расстояние между рядами зарядов

Мощность (величина) заряда:

Q q Кпер. W3 (n) – рыхление, выброс

Q = q V – накладной (для дробления негабарита)

где: q – расчетный удельный расход аммонита № 6 (в зависимости от типа породы варьируется в пределах 0,5-2,5 кг/м3);

Кпер. = 0,85-1,20 – коэффициент перевода к различным взрывчатым веществам;

W = (0,5-0,8)Н - расчетная линия сопротивления по подошве уступа (расстояние от дневной поверхности до заряда), м;

n = r/W – показатель действия взрыва;

r – радиус воронки, м; V – объем камня, м3

При взрывании монолитной прочной породы бурение производят с перебуром на величину (0,10-0,15)W, при залегании слабой породы под разрыхляемым пластом производят недобур на 10-20 см.

Виды бурения (механическое и термическое):

-вращательное (резка и истирание породы за счет вращения коронки бура);

-ударное (раскалывание и дробление твердой и резка мягкой породы за счет силы удара бура);

-ударно - вращательное ( разрушение каменной породы за счет силы удара с последующим проворачиванием бура в скважине);

-термическое ( разрушение породы в результате теплового расширения за счет нагрева ее до высокой температуры термобуром с реактивной горелкой).

Механизмы:

- перфораторы (ПР) (бурильные молотки) – ручные, колонковые, телескопические

(область применения: бурение шпуров и скважин (d = 35-75 мм, h 10 м));

- станки шнекового бурения (БС, БСН, СВБ, СБР)

(область применения: бурение скважин в нескальных грунтах (d 270 мм, h

<40 м));

-станки шарошечного бурения (БТС, БСВ, СВБК, СБШ)

(область применения: бурение скважин (d < 300 мм, h < 40 м) при разработке нерудных материалов);

- станки ударно-вращательного бурения (СБМК, СБУ, Урал)

(область применения: бурение скважин (d < 300 мм, h < 40 м) при разработке нерудных материалов);

- станки ударно-канатного бурения (БС, УКС)

(область применения: бурение скважин в сильнотрещиноватых грунтах (d <

900 мм , h < 50 м));

- станки термического бурения

(область применения: бурение скважин в твердых горных породах (d 250

мм, h < 20 м)).

Выбор типа механизма зависит от крепости и абразивности разрабатываемой породы (по шкале проф. М. М. Протодьяконова):

-коэффициент крепости до 4 – вращательное (шнековое) бурение;

-коэффициент крепости от 4 до 12 – шарошечное бурение;

-коэффициент крепости от 12 до 20 – огневое бурение;

-в неподдающихся породах – ударно-вращательное бурение.

Виды горных выработок

5) Забивка выработок взрывчатыми материалами. Взрывчатые материалы: взрывчатые вещества ВВ;

средства взрывания.

Взрывчатые вещества подразделяются на три группы:

-метательные (разломка на куски при рыхлении пород; вид воздействия – статическое давление (порох));

-бризантные (дробление горной породы при взрывании (аммониты));

-инициирующие (возбуждение взрыва; высокочувствительны к внешним воздействиям (пламя, удар, трение); применяются при снаряжении капсюлей детонаторов, детонирующих шнуров (гремучая ртуть, азид свинца)).

Хранение ВВ осуществляется в специальных складах (материалы отличаются повышенной гигроскопичностью).

6) Взрывные работы.

Методы взрывных работ определяются характером горной выработки:

-метод накладных зарядов (разломка негабарита);

-метод шпуровых зарядов;

-метод скважинных зарядов;

-метод камерных зарядов;

-метод котлованных зарядов.

Способы взрывания:

-огневой (для одиночных зарядов) – инициация с помощью детонатора и огнепроводного шнура, горящего со скоростью 1 см/с;

-электрический (одновременно несколько зарядов) – инициация с помощью электродетонаторов искрового действия и конденсаторной подрывной машинки;

-детонирующим шнуром (бескапсюльное взрывание) – скорость воздействия 6500 м/с через зажигательную трубку или электродетонатор;

-электроогневой – посредством зажигательной трубки или ОПШ, действующий от электротока.

Управление взрывом: мгновенный; короткозамедленный; контурный; направленный; скважинных зарядов с воздушными прослойками.

Дополнительное рыхление: механическое; накладных зарядов.

7) Погрузочные работы и транспортировка породы.

Зависят от характера разрабатываемого материала (технология – см. выше).

1 – ось передвижения экскаватора; 2 – ось движения автосамосвалов; Rп – радиус поворота экскаватора; I-III – номера экскаваторных заходок.

8) Рекультивация земель – комплексное использование месторождения, решается с учетом спецификации ландшафта и др. факторов.

Цель – приведение земель в состояние, пригодное для использования в интересах сельского, лесного, водного хозяйства, промышленно-гражданского или дорожного строительства.

Горнотехническая рекультивация выполняется по окончании работ (предусматривается проектом): снятие и хранение растительного слоя, планировка отвалов, дренирование и другие мелиоративные мероприятия, отсыпка плодородного слоя. Проводится разработчиками месторождения. Следующий этап – биологическая рекультивация.

3.Предприятия по переработке горной массы

1.Основные рабочие процессы камнедробильных заводов

Переработка горных пород – изменение размера (дробление), сортировка по размерам (грохочение), очистка от примесей пустых пород и глины (грохочение и промывка) и классификация (обогащение).

а) Дробление – получение продуктов крупных размеров в дробилках. Измельчение – получение продуктов мельче 0,5 мм в мельницах (шаровых,

стержневых).

Рис. 10 Виды дробильно-размольного оборудования:

а) щековая дробилка; б) конусная дробилка; в) валковая дробилка; г) молотковая (роторная) дробилка; д) роторная дробилка; е) бегуны; ж) шаровая мельница; з) вибрационная мельница.

неподвижной); 11 – металлические дробящие шары (стержни), 12 – цилиндрический барабан; 13 – встроенные вибраторы, 14 – пружины корпуса.

Основная характеристика процесса дробления – степень измельчения

iDср. dср.

где: Dср. – средний размер камней до дробления; dср. – средний размер раздробленных кусков.

Различают следующие основные виды дробления:

-крупное (D = 1300-300 и d = 300-100 мм);

-среднее (D = 300-100 и d = 100-10 мм);

-мелкое (D = 100-10 и d = 10-5 мм)

Выбор дробильного оборудования зависит от необходимого размера щебня и объема продукции.

Примерный выход щебня по фракциям после дробления в зависимости от ширины разгрузочной щели дробилки можно определить по кривым дробления (см. рис. 11).

Рис. 11 Кривые дробления:

а - щековой дробилкой; б – конусной дробилкой;

1 - для пород прочностью более 150 МПа,

2 - для пород прочностью 80-150 МПа, 3 - для пород прочностью 30-80 МПа

Дробление может быть одно- и многостадийным (в нескольких последова-

конусные дробилки;

III стадия (мелкое дробление) – валковые дробилки в замкнутом цикле с грохотом.

iобщ. = iI + iII + iIII – общая степень дробления где: iI, iII, iIII – частные степени дробления

Циклы дробления:

-открытый – материал проходит через дробилку один раз, в конечном продукте всегда присутствуют куски избыточного размера;

-замкнутый – многократный проход материала через дробилку с возвратом крупных кусков для повторного дробления.

Производительность дробилки (щековой):

Q = Qп kд k kф kкр. , т/час.

где: Qп – паспортная производительность дробилки, т/час.;

kд – поправочный коэффициент на дробимость материала (1,2-0,85 в зависимости от прочности пород);

k - коэффициент, учитывающий насыпную массу дробимого материала (равен отношению насыпной массы дробимого материала ( ) к насыпной массе, соответствующей паспортным данным ( п));

kф – коэффициент, учитывающий форму дробимого материала (1,0-0,85); kкр. – коэффициент, учитывающий крупность дробимого материала (1,0 -

1,23 в зависимости от ширины зева дробилки)

Изменение ширины разгрузочной щели влияет на производительность дробилки (с увеличением ширины производительность повышается, степень измельчения уменьшается, выход мелких фракций снижается).

б) Сортировка – разделение материала по крупности на грохотах (вибрационных, колосниковых, барабанных).

Часть материала, проходящая через просеивающее сито (колосники) – подрешетный продукт (нижний класс, знак «минус»); не прошедшая через сито – надрешетный продукт (верхний класс, знак «плюс»).

где: а – содержание материала крупностью меньше размера отверстия сита в исходном продукте, поступающем на грохочение, %;

з – допустимая засоренность верхнего продукта грохота нижним продуктом, % (при товарном грохочении – 5%);

m(-), mисх. – соответственно масса нижнего и исходного продукта такого же по крупности класса.

Производительность вибрационного грохота:

Q = с q F R l m n o p , м3/час.

где: с – коэффициент использования рабочей поверхности сита (0,7-1,0 в зависимости от вида сита и наличия загрузочных устройств);

F – рабочая площадь сита, м2;

q – удельная производительность 1 м2поверхности сита, м3/час.;

R, l, m, n, o, p – поправочные коэффициенты, учитывающие зерновой состав, эффективность грохочения, форму зерен и состояние материала, вид грохочения.

исходный материал

Сортировка может быть:

1)предварительная – удаление фракций, не подлежащих дроблению;

2)классификационная – разделение на фракции;

3)избирательная – отделение материалов с различными физикомеханическими свойствами.

в) Промывка (дешламация)

В зависимости от наличия средне- и трудноразмываемых глин ведется на вибро- и корытных мойках, гидроклассификаторах и обогатительных агрегатах (гидроциклонах, сгустительных воронках), в барабанных мойках как перед дроблением, так и после него.

Схема промывочного виброгрохота

Расход воды – 1-8 м3/м3

Подача воды под давлением Р = 200 МПа

Соотношение «твердое-жидкое» - 1:2-1:6

г) Обогащение – комплекс технологических операций по улучшению свойств исходного материала.

Виды обогащения: