Раздельная выемка мехлопатами

Раздельная выемка в массиве или развале взорванных пород может быть простой или сложной. Простая раздельная выемка применяется в простых забоях однородных или разнородных заходок. Сложная выемка производится в сложных забоях.

Способы простой раздельной выемки разделяются на следующие группы, связанные с созданием: однородных панелей (в общем случае) или непосредственно однородных заходок (при мягких породах); однородных заходок по развалу после взрывания разнородных блоков; простых забоев в разнородных заходках.

Однородные панели, взрываемые блоки и заходки при горизонтальном и пологом (α 5°)залегании пластов мощностью mп > 2 м получаются путем выделения подуступов по каждому пласту и породному прослою. Погрузка нижняя или верхняя, если позволяют параметры обычной мехлопаты. При маломощных горизонтальных и пологих пластах (mп = 0.5 – 2 м) часто выемку экскаватором в первой заходке ведут с промежуточным штабелированием горной массы (иногда двух- и трехкратном), которую отгружают при отработке второй-третьей заходки (рис. 19.4, а). В этих же условиях, а также при наклонном падении пластов в ряде случаев полезное ископаемое и вскрышные породы перемещают и складируют в штабели бульдозерами, а и штабелей погрузка производится мехлопатой(рис. 19.4, б).

Раздельная выемка пластов пологого падения при α > 5° чаще всего ведется двумя-тремя заходками по высоте уступа с опережающей отработкой верхних заходок и смещением их в плане (рис. 19.4, в).

При наклонном и крутом падении маломощных пластообразных залежей применяется несколько способов создания однородных заходок со стороны висячего бока залежей для уменьшения потерь и разубоживания полезного ископаемого.

Раздельная выемка путем создания однородных продольных сквозных заходок непосредственно в массиве или после взрывания однородных блоков отдельно по полезному ископаемому и породе возможна при отработке уступа со стороны висячего бока пласта и в направлении заходок по простиранию пласта (рис. 19.4, г).

Взрывные скважины (если производится взрывание) располагают по контакту залежи с вмещающими породами или только в последних. В первом случае при согласном направлении падения трещин и линии откоса уступа после выемки пустых пород происходит обрушение пласта, заоткошенного под углом его падения (45 - 90°), и длина экскаваторного блока должна быть резко сокращена. При опережающем взрывании только породных блоков повышается устойчивость висячего бока пласта.

Рисунок 19.4 Схемы простой раздельной выемки:

1`, 1``, 2`, 2`` - последовательность выемки ; І, ІІ – порядок выемки заходок в плане на пологих платах

При отработке уступа со стороны лежачего бока пласта однородные заходки по породе и полезному ископаемому могут быть созданы путем проходки опережающей разрезной траншеи по вмещающим породам со стороны висячего бока пласта (рис. 19.4, д). Проходка такой траншеи осуществляется прямой мехлопатой или драглайном; может быть использована и обратная лопата.

Если фронт работ уступа не совпадает с простиранием пласта, в пределах добычного блока могут применяться диагональные однородные заходки (рис. 19.4, е) или фронт работ искривляется соответственно залеганию пластов. Диагональные заходки и опережающие траншеи возможны при широких площадках уступа.

Однородные заходки по развалу создаются после взрывания разнородных и сложноразнородных блоков, если выделить однородные панели, блоки и заходки по

целику затруднительно или невозможно; при этом желательно разделение полезного ископаемого в процессе взрывания (см. лекцию №11).

При взрывании разнородных блоков и выемке развала на всю высоту применяются узкие, нормальные или переменой ширины однородные заходки (рис. 19.4, ж). Минимальная ширина заходки при железнодорожном транспорте из условия безопасности разгрузки Ау. min = (0.6 – 0.8)Rч.у.

В ряде случаев подготовку горизонта ведут широкой разрезной траншеей с включением в ее контур маломощного пласта. После взрывания разнородного траншейного блока производится опережающая выемка породы и отработка полезного ископаемого отдельной продольной или короткими поперечными заходками (рис. 19.4, з).

При взрывании сложноразнороднвх блоков и размещения полезного ископаемого и породы в разных частях развала по высоте производится разделение развала на два-три подуступа, которые отрабатываются отдельными однородными заходками (рис. 19.4, и)

Выемка в простых забоях разнородных заходок возможна как из массива, так и из развала. При разработке наклонных и крутых маломощных пластов все способы этой группы сводятся к выемке простым забоем со стороны висячего бока пласта.

При расположении фронта работ уступа вкрест простирания пласта или свиты пластов и подвигании забоя со стороны висячего бока производится попеременная выемка полезного ископаемого и пород в процессе отработки нормальной продольной заходки.

При диагональном расположении фронта работ относительно простирания пласта и подвигании забоя со стороны висячего бока, выемку стремятся вести в широкой продольной заходке (рис. 19.4, к). Если при тех же условиях вскрышной забой подходит к пласту со стороны лежачего бока, для простой раздельной выемке необходимо создать дополнительный забой со стороны висячего бока пласта (рис. 19.4, л), для чего осуществляется холостой перегон экскаватора, нарезка «кармана» с висячего бока пласта, выемка угля, последующая выемка породы у лежачего бока и, после второго перегона экскаватора, отработка оставшейся части заходки.

Выборочная выемка отдельных участков разнородных заходок в массиве или развале чаще всего производится продольным (фронтальным) забоем или комбинацией торцевого и продольного забоев (рис. 19.4, м). Такой способ простой раздельной выемки типичен при разработке сложноструктурных рудных залежей.

Сложная раздельная выемка производится в сложных забоях. Здесь сортировка (обособленная выемка и погрузка) осуществляется только по ширине забоя (сложная сортировка), в то время как при простой раздельной выемке сортировку или вообще не ведут (однородная заходка), или ведут только по длине заходки ( разнородная заходка).

Способы простой сортировки определяют порядок отработки забоя по ширине. При вмещающих мягких и плотных породах может производится опережающая траншейная отработка маломощного пласта в контуре забоя на величину максимального радиуса черпания экскаватора (рис. 19.5, а). После этого на такую же длину отрабатываются участки забоя по вмещающим породам, а затем цикл повторяется. Такая схема выемки тонких пластов целесообразна при нарезке уступа со стороны лежачего бока залежи, применении автотранспорта и отсутствии взрывных работ. При этом огранивающим фактором является минимальный угол падения пластов по условиям черпания и устойчивости вмещающих пород.

Простая сортировка возможна и в развале (рис. 19.5, б), если достигнуто минимальное нарушение структуры массива при крутом залегании пластообразных маломощных залежей или направленное расположение полезных компонентов в развале (при взрывании на сотрясание, с подпорной стенкой, различных методов взрыворазделения и т. д.).

Основные способы сложной сортировки: раздельное черпание, управляемое обрушение и комбинированные. Сложная сортировка выполняется в развале и реже в массиве.

Рисунок 19.5 Схемы простой сортировки:

1`, 1``, 2`, 2``- порядок выемки участков забоя

Раздельное черпание достигается регулированием толщины стружки и степени наполнения ковша и начинается обычно с верхней части забоя (рис. 19.6, а). Этот способ применяют при отработке невысоких забоев в сыпучих породах (Нз < Нч) с преимущественным разделением разнотипных компонентов по высоте забоя.

Рисунок 19.6 Схемы сложной сортировки

Управляемое обрушение производится подработкой нижней части забоя в порядке, зависящим от расположения полезного ископаемо в развале. Чаще всего в нижней части забоя в шахматном порядке создают лоткообразные выемки, в которых обрушают горную массу из верхней части забоя, отгружают ее и заем отрабатывают выступы между выемками (рис. 19.6, б) Этот способ в основном применяют в связных и связносыпучих породах при сравнительно однородной руде в верхней части забоя.

Комбинированные способы, применяемые в забоях со сложной перемежаемостью руды и породы, представляют собой сочетания раздельного черпания с управляемым обрушением или одного из этих способов со способами простой раздельной выемки или простой сортировки (выделением подуступов на отдельных участках заходки отрабатываемой узкими заходками, траншейной выемкой отдельных участков развала), а также с сортировкой по фракциям, выделением разнотипных и разносортных полезных ископаемых и пустой породы с временным обособлением складированием в виде конусообразных штабелей в призабойном пространстве.

Время ожидания транспортных средств используют для предварительной полготовки и сортировки гонной массы в забое.

Специальными методами при сложной сортировке являются:

- черпание стружками различной толщины – толстой(0.9 – 1.2 м и 1.2 – 1.5 м при Е = 4 – 8 м³), тонкой (0.15 – 0.4 м), переменной (0.15 – 0.8 м); черпание в верхней и средней частях забоя; черпание отдельными ковшами, попеременное черпание пород различной трудности экскавации:

- обрушение подработкой, обрушение через открытый ковш, в закрытый ковш, на заполненный ковш пятой ковша и др.

Потери и разубоживание полезного ископаемого при простой раздельной выемке происходят при зачистке, из-за несовпадения траектории черпания ковша экскаватора с контактами залежи и вмещающими породами, а также при разгрузке.

Средняя толщина защищаемого слоя составляет (0.15 – 0.2 м). Несовпадение траектории черпания с контактами залежи (рис. 19.7) обуславливает потери или разубоживание полезного ископаемого, величина которых зависит от мощности и угла падения залежи, типа экскаватора и конструкции его рабочего оборудования, высоты уступа. Потери снижаются с увеличением угла падения пласта, но это снижение ограничено величиной угла откоса по условиям его временной устойчивости.

Рисунок 19.7 Схема к определению потерь и разубоживания полезного ископаемого: 1 – пустая порода; 2 – потерянное полезное ископаемое; 3 – полезное ископаемое, подлежащее выемке.

Кондиционное качество добытого полезного ископаемого при сложной раздельной выемке достигается: правильным выбором способа, приемов сортировки и порядка отработки забоя, тщательной подготовкой забоя к взрыву, взрыворазделением компонентов, установкой экскаватора возможно ближе к забою.

Потери и разубоживание полезного ископаемого уменьшаются при использовании мехлопат с небольшой емкостью ковша (до 4 – 5 м³), применении поворотных ковшей, уменьшении высоты уступа и выделении подуступов. При автомобильном транспорте достаточно просто создаются однородные заходки и существенно расширяется область применения способов простой раздельной выемки. При сложной раздельной выемке применение автомобильного транспорта облегчает и улучшает сортировку горной массы, позволяя наиболее выгодно установить экскаватор в забое, исключить или ограничить промежуточное штабелирование.

В целом раздельная выемка сложноструктурных залежей повышает качество добываемого полезного ископаемого и снижает его потери, но усложняет организацию подготовки и выемки, снижает производительность экскаватора, повышает себестоимость добычи. При выемке полезного ископаемого с внутризабойной сортировкой различают производительность экскаватора по отгрузке и сортировке. И та и другая зависит от степени перемешивания в развале отдельно извлекаемых компонентов.