Отвалообразование при железнодорожном транспорте

Для 8 раздела курсовика ГД

Отвалообразование вскрышных пород

8.1 Общие сведения об отвальных работах

Отвалообразование— комплекс производственных опера­ций по приему и размещению вскрышных пород на специаль­ном участке горного отвода.

Технические сооружения и средства механизации отвальных работ составляют отвальное хозяйство карьера.

На рудных карьерах объем отвальных работ в несколько раз превышает объем добываемой руды. Расходы на отвалообразование достигают 12—15% расходов на вскрышные работы.

Отвалы различают:

- по месту расположения;

- количеству действующих отвальных уступов;

- рельефу местности, отведен­ной под отвал;

- средствам механизации отвальных работ.

В зависимости от места расположения отвалы бывают:

- внутренние отвалы, расположенные в отработанном пространстве карьера;

- внешние отвалы, размещенные за пределами карьерного поля;

- комби­нированные отвалы — с частичным размещением пород в отработан­ном пространстве карьера и за пределами карьерного поля.

Внутренние отвалы формируют при разработке горизонтальных и пологих пластообразных залежей, внешние — при разработке наклонных и крутых месторождений.

Внутренние и внешние отвалы отсыпают в один или не­сколько уступов (ярусов). Внешние отвалы располагают в непосредственной близости от карьеров.

На участке местности, предназначенном для складирования вскрышных пород, проводят дополнительные гидрогеологичес­кие исследования для определения физико-механических харак­теристик горных пород, слагающих основание будущих отва­лов, и изучение степени обводненности этого участка. При выбо­ре места для размещения внешних отвалов учитывают также, что недра под отвалами не должны содержать промышленных запасов полезного ископаемого.

К средствам механизации отвальных работ относятся: от­вальные плуги, одноковшовые экскаваторы, бульдозеры, отваль­ные многочерпаковые экскаваторы (абзетцеры), консольные отвалообразователи, транспортно-отвальные мосты и средства гидравлического отвалообразования. Выбор средств механиза­ции отвальных работ зависит от горно-геологических, климати­ческих и технологических факторов. Комплексная механизация отвальных работ непосредственно связана с видом карьерного транспорта, доставляющего вскрышные породы на отвалы.

Строительство отвалов на равнинной местности начинается с формирования первоначальной насыпи, которую возводят из вскрышных пород, находящихся у основания отвала. При доставке породы из карьера автосамосвалами эту работу выполняют непосредственно бульдозерами. По способу развития фронта работ на отвальных уступах с вывозкой вскрыши из карьера железнодорожным транспор­том различают параллельную, веерную и криволинейную схемы .

Схему выбирают с учетом размеров и конфигура­ции участка местности, отведенного под отвалы, а также в зави­симости от необходимой приемной способности отвалов. При выборе схемы необходимо усчитывать, что параллельная и веер­ная схемы характеризуются постепенным сокращением фронта отвальных работ, криволинейная — постепенным увеличением фронта работ.

Отвалообразование при железнодорожном транспорте

Экскаваторное отвалообразование при использовании на карьерах железнодорожного транспорта является ведущим (на его долю приходится 85 – 90%). Работа отвальных экскаваторов состоит в экскавации породы, перегружаемой из думпкаров, и укладка ее в отвал. При использовании мехлопаты отвальный уступ подразделяется на два подуступа. Мехлопата размещается на кровле нижнего подуступа, на которую производится разгрузка породы из думпкаров. Транспортные пути располагаются на кровле верхнего подуступа. Для удобства приема и последующей экскавации породы из думпкаров экскаватор на кроле нижнего подуступа образует специальную емкость (канаву) длиной, равной полуторной или двойной длине думпкара и глубиной 0,8 – 1,0 м. Состав на отвал подвигается вагонами вперед. В приемную емкость, как правило, думпкары разгружаются поочередно. Укладка экскаватором породы в отвал производится в трех направлениях: вперед по ходу в нижний подуступ, по ходу (по фронту отвального уступа) под откос нижнего подуступа и назад в верхний подуступ.

В зависимости от физико-механических характеристик пород применяют, укладываемых в отвал, и пород основания отвала применяют две схемы организации работы экскаватора на отвале:

1. Если складируемые породы и породы основания отвала устойчивы, укладка производится одновременно в верхний и нижний подуступы отвала. После заполнения отвальной заходки экскаватор возвращается в первоначальное положение и начинает отсыпку новой заходки.

2. В случае слабоустойчивых пород при прямом ходе экскаватора (от обменного пункта к тупику) производится отсыпка только нижнего подуступа. При обратном ходе экскаватор укладывает породу в верхний подуступ. При этом повышается устойчивость отвала, так как экскаватор при обратном ходе движется по уплотненной породе нижнего подуступа, что сводит к минимуму возможность оползневых явлений.

Рациональная высота отвального уступа меняется в широких пределах и составляет на равнине 15-30 м, а в гористой местности – 70 м и более.

Производительность мехлопат на отвале, как правило, в 1,2-1,3 раза выше, их производительности на карьере, что объясняется более высоким значением коэффициента экскавации и коэффициента использования экскаваторов во времени на отвале (0,7-0,8 вместо 0,5-0,6). Использование мехлопат на отвалах возможно при складировании пород любой категории крепости. Для складирования мягких и мелко раздробленных полускальных и скальных пород широко применяются драглайны.

Плужное отвалообразование предшествовало экскаваторному, но из-за своей низкой производительности было в основном заменено последним. В настоящее время плужное отвалообразование находит применение на карьерах с небольшим объемом вскрышных работ в условиях скальных пород, допускающих высоту уступов более 15 м, при наличии большого числа тупиков, расположенных на разных горизонтах. Процесс плужного отвалообразования включает выполнение следующих операций: разгрузку породы из думпкаров под откос отвального уступа, профилирование откоса уступа (вспашка), планировка поверхности отвала для пути и передвижку пути.

Длина отвального тупика при плужном отвалообразовании колеблется в пределах 0,5 – 2,5 км. Высота уступов плужных отвалов составляет 15-25 м и ограничивается их устойчивостью. Остальные параметры плужного отвалообразования рассчитываются аналогично параметрам экскаваторного отвалообразования.

Достоинством плужного отвалообразования является использование недорогого и простого в правлении оборудования, обеспечивающего быструю разгрузку составов.

Недостатки плужных отвалов – малая приемная способность отвального тупика, большое число резервных тупиков, малый шаг передвижки путей, сложность отсыпки мягких пород.

Абзетцерное отвалообразование. Процесс отвалообразования с помощью абзетцеров включает разгрузку думпкаров в приемную траншею, расположенную на поверхности отвала, черпание породы из траншеи, перемещение породы в отвал, планировку поверхности отвала и передвижку путей. Абзетцер представляет собой полноповоротный многоковшовый экскаватор, имеющий разгрузочную консоль с ленточным конвейером. Отвальный уступ насыпается двумя подуступами. Абзетцер, приемная траншея и путь располагаются в этом случае на кровле нижнего подуступа. Высота абзетцерного отвала достигает 90 м. Высота верхнего подуступа 30 – 35 м, высота нижнего подуступа 40 – 55 м. Планировку поверхности отвала после его заполнения производят либо планирующей рамой абзетцера, либо бульдозером. Пути отвальных экскаваторов обычно многорельсовые, поэтому их передвигают путепередвигателями непрерывного действия. Ширина отвальной заходки зависит от длины отвальной консоли и угла ее наклона и составляет 40 – 60 м. Длина отвального тупика определяется по условию обеспечения непрерывности работы абзетцера и составляет 1 – 2 км. Техническая производительность абзетцеров составляет 2000 – 7000 м³/ч.

Бульдозерное отвалообразование. В связи с внедрением бульдозеров мощностью 300 л.с. и более на карьерах с железнодорожным транспортом начали применять бульдозерное отвалообразование. При этом способе отвалообразования отвальный уступ разделяется на два подуступа. Порода разгружается на кровлю нижнего подуступа (транспортные пути располагаются на кровле верхнего подуступа) и бульдозерами перемещается к его откосу. Нижний подуступ отсыпается в направлении к тупику. Верхний подуступ отсыпают наоборот. Высота верхнего подуступа принимается такой, чтобы разгруженная из думпкара порода была ниже уровня пути, т.е должна быть в пределах 1,5 – 2,5 м. Расстояние от внешнего конца шпал до верхней бровки верхнего подуступа должно быть не менее 1 м. Высота нижнего подуступа принимается по условию устойчивости его откоса. Рациональная длина отвального тупика составляет 1,5 – 2,0 км.

7.3 Отвалообразование при автотранспорте

При транспортировании вскрыши на отвал автосамосвалами применяется бульдозерное отвалообразование.

Отвалообразование включает в себя разгрузку породы из транспортных средств на отвальную площадку; перемещение породы под откос отвально­го уступа бульдозерами, устройство и содержание транспортных коммуникаций на отвале. В соответствии с правилами безопасности разгрузку породы из автосамосвалов производят по периферии отвального фрон­та на расстоянии 3—5 м от верхней бровки отвала, за возмож­ной призмой обрушения.

Высота бульдозерных отвалов, расположенных на равнинной местности, зависит от свойств складируемых пород и составля­ет 25—30 м для скальных пород, 15—20 м для песчаных, 10— 15 м для суглинков и глин.

Расчеты бульдозерных отвалов заключаются в определении общего числа рабочих и резервных участков па отвале, необхо­димых параметров применяемых па отвалах бульдозеров в зави­симости от суточного объема вскрышных работ, выполняемых на карьере. Бульдозерный способ отвалообразования отличается просто­той, дешевизной и высокой производительностью.

Развитие отвала принимается периферийное, отвал - одноярусный.

Высота отвала для полускальных пород согласно рекомендациям НТП составляет 40 м. В целях безопасности ведения работ ши­рина отвала должна быть не менее 100 м, а в пределах фронта разг­рузки автосамосвала предусматривается отсыпка предохранительного вала из породы высотой 0,8 м и шириной основания 2 м.

Для ведения работ на отвале, учитывая технические характе­ристики принятой модели автосамосвала, выбирается модель бульдозера.