Бестранспортная система разработки вскрышных пород может применяться при разработке песчаногравинных месторождений, на которых отсутствие взрывных работ сокращает необходимое опережение вскрышного уступа.
Технологические схемы с перевалкой вскрышных пород в выработанное пространство характеризуются жесткой взаимосвязью вскрышных и добычных работ, поэтому применение их ограничено в случае, когда полезное ископаемое отличается качественными показателями, при которых обязательна раздельная добыча.
Простая технологическая схема с непосредственной перевалкой вскрышных пород в выработанное пространство может быть осуществлена с установкой драглайна на кровле вскрышного уступа. При этом возможны следующие схемы организации работ.
1. Одним блоком с одним выездом. Вскрышной экскаватор находится впереди добычного; опережение определяется необходимой величиной подготовленных запасов и требованиями безопасности. После отработки каждой заходкн экскаваторы холостым ходом возвращаются в исходное положение .
2. Одним блоком с двумя выездами. Вскрышной экскаватор может работать впереди или позади добычного. Рабочий ход экскаваторов происходит в обоих направлениях, но в конце каждой заходкн экскаваторы простаивают .
3. Двумя блоками с одним центральным выездом. Вскрышные работы ведутся попеременно в каждом блоке от выезда к границам блока. После отработки каждого блока вскрышной и добычный экскаваторы холостым ходом возвращаются в исходное положение .
4. Двумя блоками с двумя фланговыми выездами. Вскрышные и добычные работы производятся поочередно в каждом блоке, экскаваторы после отработки блока холостым ходом возвращаются в исходное положение — к середине фронта работ .
5. Двумя блоками с одним центральным и двумя фланговыми выездами. Добычный экскаватор имеет рабочий ход в обоих направлениях. Вскрышной экскаватор возвращается в исходное положение (от флангов к центру) холостым ходом .
Из перечисленных схем предпочтительны две последние, обеспечивающие возможность независимости работы по вскрыше и полезному ископаемому.
Для сокращения времени на простои и холостые переходы экскаваторов следует принимать наибольшую ширину заходки, оптимальная ширина которой для драглайна должна быть в пределах 50-75% максимального радиуса их разгрузки.
Кроме механический лопаты и драглайнов, при разработке мягких вскрышных пород могут применяться скреперы и бульдозеры. Область применения скреперов определяется следующими условиями: категория грунта — I-IV по ЕНиРу с незначительным включением крупнообломочного материала; ориентировочные расстояния перемещения пород: для прицепных скреперов с объемом ковша 2,25 м3 — 250 м; 6-6,5 м3 — 350 м; 15 м3 - 1 км; для самоходных скреперов с объемом ковша 15-40 м3 - 2,5 км; влажность пород не более 15—20%; сезон работы — теплое время года. Во избежание несчастных случаев следует допускать работу скреперов при условии, что продольный уклон местности не будет превышать 10°, а поперечный— 18°. Уклон пути при движении скрепера с грузом не должен превышать 14° и при движении без груза — 24°.
В настоящее время получили широкое распространение самоходные скреперы объемом ковша 10-15 м3 с дизельными двигателями и скоростью движения 30-^60 км/ч. Они достаточно маневренны и развивают большое тяговое усилие.
Рабочий процесс колесного скрепера состоит в следующем. При подходе скрепера к месту выемки породы ковш опускается в забой, и при движении нож ковша срезает стружку породы толщиной 0,1-0,3 м, заполняя ковш. Путь наполнения ковша не должен превышать 30 м.
Наполненный ковш поднимается и в таком положении транспортируется к месту разгрузки.
Длительность и путь загрузки скрепера зависят от типа породы и глубины внедрения в нее режущей кромки ковша. В рыхлых и мягких песчаных породах толщина стружки допускается до 30 см, в среднеплотных и плотных глинистых породах —до 15 см. При разработке особо плотных пород к ножу ковша прикрепляют один — три рыхлительных зуба шириной по 0,2 м. Иногда для этой цели используют навесные тракторные рыхлители.
Технологические схемы скреперных работ зависят от их назначения и объема, взаимного расположения мест заполнения ковша и его разгрузки, рельефа местности, свойств пород, способа выемки и др. Движение колесных скреперов может происходить по схемам: эллиптической, восьмеркой, челночной, зигзагами .
Эллиптическая схема движения скреперов применяется при любой мощности вскрышных пород поперечным их перемещением, когда вскрываемые площади расположены параллельно площади отвала. Экскавация породы и разгрузка осуществляются на прямолинейных участках движения .
Схема движения восьмеркой применяется при проведении траншей, когда возможны поперечное транспортирование и складирование породы на борт параллельно фронту работ .
Челночная схема движения скрепера применяется при разработке вскрыши небольшой мощности и широких участках, когда отвалы можно располагать па обоих бортах карьера .
Схема движения скрепера зигзагами применяется при разработке узких участков большой длины со значительной мощностью вскрышных пород, а также при гюоходке траншей большой длины .
При разработке вскрышных пород по перечисленным технологическим схемам различают выемку горизонтальными слоями с заполнением ковша на горизонтальном участке и выемку наклонными слоями с заполнением ковша скрепера под уклон или на подъем. При выемке горизонтальными слоями отвал насыпается равномерными слоями, постепенно достигая полной высоты. При выемке наклонными слоями наращивание отвалов последовательное, время загрузки ковша на 20-30% меньше, чем при выемке горизонтальными слоями. В рыхлых и легких породах загрузку скрепера рекомендуется производить на подъем. Если выемка наклонными слоями применяется на вскрышных работах, то направление перемещения фронта может быть перпендикулярным к направлению движения добычных работ или совпадать с ним.
На вскрышных работах основное время (70-80 %) приходится на движение скрепера с грузом и без груза. Оно зависит от параметров карьера, места складирования вскрышных пород и скорости движения скрепера. Параметры отвалов и место их расположения определяют рентабельность скреперных работ.
Использование бульдозеров при производстве вскрышных работ особенно распространено на временных притрассовых карьерах. Это объясняется небольшой производительностью карьера, малым по протяженности фронтом работ и возможностью расположения отвалов по обе стороны карьера.
При правильной организации работ максимальная производительность бульдозера достигается при мощности вскрышных пород 1,7-1,5 м и дальности транспортирования до 100 м.
По мощности базового трактора бульдозеры можно разделить на легкие, средние и тяжелые; по устройству ходовой части на гусеничные и пневматические; по способу установки отвала — на неповоротные и поворотные (универсальные).
По характеру движения бульдозера к месту разгрузки и обратно возможны челноковая и кольцевая схемы. При челноковой схеме бульдозер возвращается в забой задним ходом. При кольцевой схеме бульдозер к месту работ возвращается прямым ходом, разворачиваясь на месте разгрузки на 180°. Кольцевую схему целесообразно применять при расстоянии транспортирования более 50 м и использовании бульдозеров с небольшой скоростью заднего хода. Для бульдозеров на базе тракторов Т-130 и ДЭТ-250 рекомендуется применять челноковую схему, так как скорость заднего хода у них больше или равна скорости переднего хода.
При выполнении вскрышных работ различными машинами кровля полезного ископаемого полностью не обнажается, и на ней остаются породы вскрыши. Работы по съему этих пород в карьерах носят название довскрыши. Работы довскрыши возникают по разным причинам: часть пород вскрыши не разрыхляется машинами; при гидроразработке на кровле остается недомыв; при устройстве автомобильных дорог; вследствие просыпания части вскрышных пород при их погрузке в транспортные средства, установленные на кровле полезного ископаемого.
Объем пород довскрыши зависит от многих факторов: рельефа кровли полезного ископаемого; применяемого типа машин при разработке вскрыши; способа погрузки в транспортные средства; квалификации обслуживающего персонала.
Назначение транспортных работ в карьере
Назначение карьерного транспорта обеспечить доставку вскрышных пород в отпал, горной массы из карьера к месту переработки или на склад, передачу материалов от одного агрегата к другому в перерабатывающем цехе и из перерабатывающего цеха или склада готовой продукции к месту дорожных работ (внешний транспорт). Кроме того, он должен обеспечить бесперебойность, экономичность и безопасность работ. Выбор транспортных средств производится в зависимости от условий эксплуатации карьера, объема работ, дальности возки, времени производства работ, климатических условий и себестоимости перевозок.
Разнообразие горногеологических и горнотехнических условий месторождений, разрабатываемых открытым способом, определяет возможность применения большого вида и схем карьерного транспорта. Вес виды карьерного транспорта можно разделить на две группы: прерывного действия (рельсовый, безрельсовый транспорт и землеройные машины) и непрерывного (конвейеры и гидравлический транспорт).
В карьерах используют землеройные машины: одноковшовые экскаваторы, канатные скреперы, тракторные скреперы и бульдозеры. Наиболее часто применяют одноковшовые экскаваторы, которые работают непосредственно в отвал, или выполняют переэкскавацию вынутой породы. Большое распространение находят самоходные скреперы. Для выполнения вспомогательных горнотранспортных операций широко используют бульдозеры.