Текущее усреднение качества полезных ископаемых.

Забойное усреднение качества полезного ископаемого осущест­вляется в основном при выемке. Валовое взрывание, хотя и ведет к усреднению, обусловливает смешивание разных типосортов ископаемого и ухудшение его качества.

При выемке одноковшовыми экскаваторами усреднение осу­ществляется:

- регулированием толщины и длины стружек (до высоты забоя); при этом рабочий орган экскаватора захватывает одновременно несколько разнородных пропластков и К_уср = 1,5÷2;

- попеременной выемкой и погрузкой ископаемого разного каче­ства из отдельных участков забои (сложная сортировка с усред­нением);

- промежуточным конусованием (рис. 4, а) или штабелиро­ванием (рис. 4, б) ископаемого перед погрузкой в транспорт­ные сосуды; средняя толщина b слоя руды (угля) при разгрузке одного ковша емкостью Е невелика (b = 3Е/πhr) и позволяет тщательно перемешать руды разного состава при поочередной выемке их из различных участков забоя.

 

 

Рис. 4. Усреднение полезного ископаемого в забое конусованием и штабелированием.

 

Выравнивание качества ископаемых в забоях роторных экска­ваторов происходит более интенсивно при выемке вертикальными стружками.

Усреднение качества в карьерном рудном потоке заключается в поддержании постоянного качества общего потока руды при различном качестве руды, поступающей в транспортных сосудах из отдельных забоев.

Условия погрузки руды (угля) определяют различный объем ее усреднения. Поэтому виды и типоразмеры выемочно-погрузочного оборудования и внутрикарьерного транспорта влияют на изменение качества ископаемого, как в отдельных транспортных единицах, так и в общем транспортном потоке ископаемого.

При выемке мощными экскаваторами в результате захвата большого числа пропластков, различных по качеству, коэффи­циент усреднения ископаемого выше в транспортном сосуде. Однако при использовании экскаваторов малых моделей обычно увеличивается число рабочих добычных забоев и повышается коэффициент усреднения качества в транспортном потоке.

Аналогично влияет на усреднение и емкость транспортных средств. При железнодорожном и автомобильном транспорте вагоны (машины) загружаются в одном забое, а при конвейерном транспорте ископаемое поступает на сборочный конвейер одно­временно из нескольких забоев. Однако при колесном транспорте, особенно автомобильном, гораздо легче регулируется интенсив­ность транспортных потоков из отдельных забоев.

При заданном выемочно-погрузочном и транспортном оборудо­вании среднее качество руды в потоке:

где q₁, q₂, …, q_n - показатели качества в первом, втором и т. д. рудных забоях; λ₁, λ₂, …, λ_n - интенсивности потока транспорт­ных единиц равной емкости из первого, второго и т. д. забоев за время Т_у.

Время Т_у, в течение которого качество общего рудного потока должно быть постоянным, зависит от производственной мощности карьера по руде, числа и удаленности перерабатывающих пред­приятий, емкости приемных бункеров и складов на них, наличия усреднительных складов и рудоподготовительных фабрик при карьере. Значение Т_у изменяется от 0,5 ч до 1-2 сут. Объемы выемки в отдельных добычных блоках и забоях различных сортов ископаемого и их доставки в определенных соотношениях на усреднительные склады или перерабатывающие предприятия устанавливаются при оперативном планировании, а выполнение намеченных объемов работ обеспечивается оперативным управле­нием горными работами. При этом производитель­ность отдельных добычных экскаваторов определяется в первую очередь необходимым объемом руды для получения общего требуемого качества ее и, как правило, значительно ниже возможной эксплуатационной производительности экскаваторов. Коэффи­циент снижения эксплуатационной производительности добычных экскаваторов при межзабойном усреднении полезного ископаемого зависит от числа экскаваторов и приближенно может приниматься равным:

- при двух экскаваторах - 0,5;

- при трех экскаваторах - 0,65;

- при четырех экскаваторах - 0,75;

- при пяти и более экскаваторах - 0,8.

Формирование качества продолжается на усреднительных складах и в бункерах, предназначенных для разделения разнотип­ного и усреднения однотипного полезного ископаемого, а также для его накопления, хранения и перегрузки из одного вида транс­порта в другой.

Основные типы усреднительных складов: эстакадные, безэстакадпые и отвального типа. Первые два типа, как и бункеры, применяют в основном на угле- и рудоподготовительных фабриках для усреднения дробленой руды и мягких ископаемых без дроб­ления (угля, марганцевой руды и др.).

Прикарьерные и внутрикарьерные склады отвального типа, расположенные соответственно на по­верхности близ карьера и борту карьера, чаще всего наряду с усреднением выполняют и перегрузочные функции. Технология усреднения заключается в последовательной отсыпке тонких наклонных (иногда горизонтальных) слоев руд различных сортов и последующей выемке и отгрузке руды из штабеля в экскаватор­ной заходке, перпендикулярной к отсыпанным слоям (рис. 5, а). Перемешивание достигается за счет того, что при черпании ковш экскаватора пересекает разнокачественные слои рудной массы, число которых

где Н_с - высота склада (штабеля), м; b_a - ширина кузова автосамосвала, м; V_a - объем разрыхленной горной массы в кузове автосамосвала, м³; α - угол естественного откоса штабеля, градус; β - средний угол черпания экскаватора, градус.

Отсыпка штабеля полезного ископаемого обычно продольная (относительно экскаваторной заходки). При автотранспорте поперечное развитие фронта разгрузки почти не применяется из-за малой его длины; иногда используют диагональную отсыпку для уменьшения емкости и размеров склада.

 

 

Рис. 5. Усреднительные склады отвального типа.

 

Активная емкость склада:

- при разгрузке автосамосвалов под откос штабеля

, м³

- при разгрузке автосамосвалов на поверхности штабеля

, м³

где А - ширина экскаваторной заходки, м.

Высота складского штабеля, обеспечивающая достижение заданной величины коэффициента усреднения К_уср в порции q, м³ руды:

- при разгрузке автосамосвалов под откос штабеля:

, м

- при разгрузке автосамосвалов на поверхности штабеля:

, м

Дополнительная (технологическая) емкость склада должна обеспечить беспрепятственную разгрузку автосамосвалов и опре­деляется размерами площадки для разворота автомашин и въездов на поверхность штабеля.

При доставке руды из карьера железнодорожным транспортом ее разгружают в приямок вдоль насыпи, откуда руда переэкскавируется в штабель (рис. 5, б). Длина склада по его активной емкости в этом случае должна согласовы­ваться с длиной фронта разгрузки составов.

В некоторых случаях для лучшего усреднения производится дополнитель­ное перемешивание рудной массы посредством крат­ной переэкскавации (рис. 5, в). Интенсификация разгрузки и погрузки до­стигается при размещении штабеля по обе стороны железнодорожного пути. При мелкокусковатом ма­териале склады могут быть оборудованы, помимо экскаваторов, грейферными перегрузочными кранами.

При раздельном складировании отдельных типосортов полез­ного ископаемого склад по фронту разделяется на ряд штабелей. Для каждого типосорта необходимо иметь ив менее двух штабелей одинаковой емкости: один - для заполнения, а другой - для отгрузки. Минимальная длина каждого штабеля определяется как необходимым фронтом разгрузка автосамосвалов или поездов, так и возможностями раздельного складирования и погрузки и составляет не менее 50-60 м при автомобильном и 100-120 м при железнодорожном транспорте. Минимальная длина склада при раздельном складировании руд:

, м

где μ - число раздельно складируемых типосортов руды; X - число штабелей каждого типосорта; L_ф.р. - минимальная длина фронта разгрузки, м.

На практике длина усреднительных складов изменяется от 80 до 500 м, а емкость от 50 тыс. до 500 тыс. м³. Коэффициент усреднения качества на прикарьерных складах К_Уср = 2÷3,5.

Затраты на усреднение достигают 5-8% себестоимости добычных работ.

Эстакадные склады устраивают обычно в виде конвейерных галерей с пролетами 30-50 м (рис. 6). Посред­ством разгрузочной тележки с двусторонними течками, непрерывно движущейся вдоль ленточного конвейера (скорость 0,1-0,3 м/с), руда отсыпается тонкими наклонными слоями в штабель. Выемка производится вкрест отсыпанным слоям. Высота штабеля 10-20 м, емкость его 10-40 тыс. м³, число слоев в штабеле 500-1200. Для снижения влияния концевых полуконусов штабеля должно выдерживаться отношение его длины к ширине L_ш/В_ш ≥ 6.

Рис. 6. Схема эстакадного усреднительного склада железорудного карьера.

 

На безэстакадных складах (рис. 7, а) руда с конвейеров одно- или двухконсольными укладчиками (типа отвалообразователя) укладывается сотнями тонких слоев в шта­бели. Отгрузка производится тонкими поперечными слоями на скребковый конвейер с помощью шарнирно укрепленной на само­ходной тележке бороны (реклаймера) - трапециевидной рамы с 400-500 зубьями, совершающей до 15-20 возвратно-поступательных движений в минуту (рис. 7, б). Схема отгрузки руды показана на рис. 7, в.

Усреднение в бункерах достигается загрузкой их тонкими горизонтальными слоями при помощи конвейера и выпуском через разгрузочные люки в нижней части бункеров, к которым руда равномерно по­ступает, перемешиваясь, из всех слоев по высоте (рис. 8). Для каждого типосорта поступающей руды необходимо иметь не менее двух бункеров: один - в стадии заполнения, другой - разгрузки. Разгрузка бункера должна начинаться только после полного его заполнения, и наоборот. Усреднение в бункерах достаточно действенно. Например, на Криворожских ГОКах число повагонных анализов, укладыва­ющихся при этом способе усреднения в интервал колебаний ±1,5% от среднесуточного, изменяется от 00 до 97%. Вместо с тем эффек­тивность усреднения зависит от емкости бункеров, обычно не превышающей на карьерах 500-600 т, а на фабриках составля­ющей несколько тысяч тонн, что связано со значительными капи­таловложениями.

 

 

Рис. 7. Безэстакадный усреднительный склад:

1 - конвейеры для перемещения усред­ненной руды; 2 - конвейеры для по­грузки руды в штабели; 3, 4 - запол­ненные и заполняемые штабели; 5 - укладчик руды; 6 - погрузочные машины.

Рис. 8. Схема усреднительных бункеров.

 

Основой для выбора способов формирования регламентиро­ванного качества добытого полезного ископаемого q_р являются покачественные планы уступов и отдельных блоков (см. п. 1). Для каждого блока или отдельных его частей устанавливаются средние показатели качества:

где m_н.к. и m_к - мощности некондиционных прослоев и конди­ционного полезного ископаемого, м; q_н.к. и q_к - показатели качества прослоев и полезного ископаемого.

В зависимости от соотношения показателей q_ср и q_р может быть выбран способ раздельной или валовой добычи с одновремен­ным решением вопроса о способах подготовки и выемки. Но такой выбор может оказаться неправильным, ибо производится он изоли­рованно, без учета одновременной работы ряда забоев, где каче­ство может быть выше или ниже требуемого, технических возмож­ностей и экономической эффективности последующих процессов добычных работ (транспорта, складирования).

Поэтому необходимо предварительное прогнозирование каче­ства добытого ископаемого с учетом положения и возможного числа добычных забоев, принятого порядка развития горных работ, тех­нических возможностей отдельных и совокупности процессов добычных работ. Прогнозирование качества выполняется на всех стадиях проектирования и планирования горных работ. На основании экономической оценки результатов прогнозирования выбираются совокупность способов формирования качества полезного ископаемого и отдельные технологические и организационные решения по текущему его обеспечению.

 

Календарный план горных работ.

Основным документом, на основании которого производятся горные работы в карьере, и оценивается правильность их проведения, является календарный план горных работ. Он составляется в виде таблиц, чертежей и графиков на которые наносится положение горных работ на каждом уступе на заданное календарное время, а также указываются объемы работ и номера экскаваторов, выполняющих эти работы. На действующем карьере календарные планы обычно составляются на год, квартал и месяц. Кроме этого, составляются более укрупненные планы горных работ на пять и более лет.

По календарному плану окончательно определяются и уточняются: сроки строительства карьера и освоения им проектной производительности, потребность в основном горном оборудовании, объемы горно-капитальных работ, производительность карьера по горной массе и полезному ископаемому.

К составлению календарного плана обычно приступают после того, как решены все принципиальные вопросы разработки месторождения: контуры карьера, способ разработки, системы разработки и т.д.

Основными материалами для составления календарного плана горных работ должны являться:

1. - Погоризонтные планы карьера с нанесенными на них линиями фронта работ, обеспечивающими вскрытие и подготовку нижележащих уступов.

2. - Таблицы подсчета объемов работ и графики V = f(P).

3. - Материалы, полученные в процессе определения производительности карьера.

При составлении календарного плана необходимо учитывать все основные критерии решения и при этом должны соблюдаться следующие основные требования:

1. - Развитие горных работ в карьере должно обеспечивать ввод его в эксплуатацию в минимальные сроки.

2. - Вскрывающие и подготавливающие траншеи должны проводиться своевременно и в нужном месте.

3. - Добыча полезного ископаемого должна быстро увеличиваться до значения проектной, затем быть постоянной в течении длительного времени.

4. - Количество основного горного оборудования не должно быть излишним и не должно изменяться резко и скачкообразно.

5. - Во все периоды времени необходимо обеспечивать опережение подготовительных работ и резервы запасов.

6. - Составленный календарный план должен обеспечивать наибольшую экономическую эффективность и устойчивую добычу полезного ископаемого.