Классификация систем открытой разработки

Классификация систем открытой разработки
Под системой открытой разработки месторождения понимается установленной порядок и последовательность выполнения открытых горных работ в пределах карьерного поля или его участка.
Система должна обеспечить безопасную, планомерную, экономичную, комплексную разработку всех полезных ископаемых требуемую производственную мощность предприятия полное извлечение запасов, охрану недр и окружающей среды.
Принятия системы открытой разработки предопределяет тип горно – транспортного оборудования, главное параметры карьера и его основные элементы, а также технико – экономические показатели работы карьера в целом. Высокие показатели открытой разработки месторождений достигаются внедрением комплексной механизации, соответствующей конкретным условиям применяемой системы разработки, уровню и состоянию технического прогресса в области горного машиностроения. Следовательно, существует тесная взаимосвязь между системой разработки и схемой или структурой комплексной механизации. Если система разработки определяет порядок и последовательность выполнение горных работ, то комплексы оборудования определяют виды, мощность и расстановку оборудования, обеспечивающего производство горных работ в установленном объеме и порядке.
По степени взаимной зависимости вскрышных, добычных и горно-подготовительных работ система разработки делятся на: зависимые, полузависимые и независимые.
С целью раскрытия сущности технология открытых работ и последующего расчета параметров системы разработки были предложены десятки классификации системы разработки.
В основу классификации систем разработки закладывались такие признаки, как направление подвигания забоев и взаимное расположение капитальных и разрезных траншей, направление подвигания забоев с учетом способа механизации работ, способа механизации добычных работ, транспорта горной массы и отвалообразовании, порядок образования выработанного пространства в зависимости от способа механизации вскрышных и добычных работ применительно к основным типам залегания рудных тел.
Классификация систем открытой разработки составленные на основе этих признаков не получили распространения.
В теории открытой разработки общее признание получили классификации предложенные Е.Ф.
Шешко, Н.Р. Мельниковым, В.В. Ржевским, А.И. Арсентьевым.
Проф. Е.Ф. Шешко в основу классификации принял направление перемещения вскрышных пород из забоев в отвалы (табл. 1).
Академик Н.В. Мельников классифицирует системы открытой разработки месторождений по способу производства вскрышных работ (табл. 2).
В Классификации В.В. Ржевского, в основу принято направление выемки в пределах всей рабочей зоны карьера
(табл.
3).

Таблица 1 - Классификация систем открытой разработки Е.Ф. Шешко
Группа систем А – с поперечным перемещением породы в отвал без транспортных средств
Группа систем Б – с продольным (фронтальным) перемещением породы в отвалы при помощи транспортных средств
Группа систем В – с комбинированным перемещением породы в отвалы
Обозначени е системы
Система разработки обозначен ие систем
Система разработки
Обозначени е систем
Система разработки
А-1
С непосредственной перевалкой вскрышных пород
Б-4
С перемещением породы во внутренние отвалы на сравнительно короткие расстояния по путям с благоприятным профилем
В-7
С частичным перемещением вскрышных пород при помощи транспортных средств во внутренние или внешние отвалы
А-2
С кратной экскаваторной перевалкой вскрышных пород
Б-5
С перемещением породы во внешние отвалы на более значительные расстояния по путям с неблагоприятным профилем
В-8
С частичным бестранспортным перемещением вскрышных пород во внутренние отвалы
А-3
С незначительным объемом вскрышных работ, когда способы перемещения породы в отвал не имеют существенного
Б-6
С перемещением породы частично во внутренние и частично во внешние отвалы
А-0
С незначительным объемом вскрышных работ, когда способы перемещения породы в отвал не имеют существенного значения

При системе разработки с непосредственной экскаваторной перевалкой вскрыши (рис. 1.1, А—1) перемещение породы из забоя до отвала производится вскрышными и отвальными экскаваторами, работающими совместно.
При системе разработки с кратной экскаваторной перевалкой вскрыши (рис. 1.1, А—2) перемещение породы из забоя до отвала производится вскрышными и отвальными экскаваторами, работающими совместно.
При системе разработки с перевалкой вскрыши отвалообразователями (рис. 1.1, А—3) перемещение породы из забоя до отвала производится консольными отвалообразователями и транспортно-отвальными мостами.
При всех бестранспортных системах разработки порода перемещается из забоя в отвалы поперек фронта работ, т. е. по кратчайшему расстоянию. Поэтому системы с перевалкой породы во внутренние отвалы являются наиболее простыми и, как правило, наиболее экономичными. Однако они могут применяться только при пологих углах падения и не слишком большой мощности пластов. Кроме того, при этих системах существует жесткая связь между вскрышными и добычными работами, так как вскрываемые запасы ограничиваются рабочими параметрами и мощностью вскрышных и отвальных машин.
Транспортные системы разработки характеризуются перевозкой вскрышных пород при помощи транспортных средств.
При системе разработки с перевозкой во внутренние отвалы (рис. 1.1, Б-4) порода перемещается на сравнительно короткое расстояние по пути с благоприятным профилем, обычно без подъема в грузовом направлении.
Система с перевозкой породы на внешние отвалы (рис. 1.1, Б—5) характеризуется перемещением породы на более значительные расстояния, обычно по пути с подъемом в грузовом направлении.
Система с перевозкой породы частично во внутренние и частично во внешние отвалы (рис. 1.1, Б—6) имеет признаки первых двух систем этой группы.
Транспортные системы разработки сложнее бестранспортных и менее экономичны. Но они могут применяться при любых условиях залегания месторождения и поэтому получили большее распространение.
При этих системах зависимость между подвиганием вскрышного и добычного фронта работ менее жесткая, исходя из потребности можно вскрыть необходимое количество запасов.
Применяют также комбинированные системы, сочетающие признаки бестранспортных и транспортных систем. По признаку относительного преобладания перевалки или перевозки выделяют систему с частичной перевозкой пустых пород во внутренние или внешние отвалы (рис. 1.1, В—7) и систему с частичной перевалкой пустых пород во внутренние отвалы (рис. 1.1, В—8).
В первом случае благодаря частичной перевозке породы, обычно с верхних уступов, расширяется возможность использования технико-экономических преимуществ бестранспортных систем разработки. Во тором случае частичное применение перевалки породы во внутренние отвалы, обычно с нижних уступов карьера, позволяет улучшить технико-экономические показатели транспортных систем разработки, так как транспортные подступы к нижним горизонтам карьера обычно более трудные.
Относительная сложность и экономичность комбинированных систем разработки зависят от доли участия перевозки и перевалки. Чем больший объем пород будет разрабатываться по бестранспортной системе, тем экономичнее комбинированная система разработки.
В зависимости от формы развитая рабочей зоны (рис. 1.1, А—1, А—2, А—3, Б—4, Б—6, В—7) выделены два подкласса — сплошные с постоянной высотой рабочей зоны и углубочные — с переменной высотой рабочей зоны (рис. 1.1, Б—5).

Рисунок 1 - Классы систем открытой разработки (по Е.Ф. Шешко).

Таблица 2 - Классификация системы открытой разработки Н.В. Мельникова.
Система разработки Основные характеристике системы разработке
Условия применения
Характерное забойное и транспортное оборудование
Бестранспортная: без переэкскавации или с переэкскавацией пород на отвалах
Вскрышные породы перемещают во внутренние отвалы непосредственно экскаваторами; возможно переэкскавации пород на отвалах
Пласты горизонтальные или пологие. Их мощность покрывающих пород ограниченна. Наклонные и крутые пласты при мягких вмещающих породах и глубине карьера, позволяющей производить двойную и тройную переэкскавации пород экскаваторами
Экскаваторы – мехлопаты и драглайны с большими рабочими параметрами; оборудование для транспортирования вскрыши отсутствует
Экскаватор – карьер
Вскрышные и добычные работы производятся одним экскаватором – драглайном попеременно.
Вскрыша переваливается в выработанное пространство, полезное ископаемое грузится в передвижное бункер, устанавливаемый на поверхности. Из бункера полезное ископаемое поступает на конвейеры, в автотранспорт или в средства железнодорожного транспорта
Пласты горизонтальные или пологие ограниченной мощности (до 20-25 м); покрывающие породы мощностью до
25-30м
Экскаватор – драглайн, передвижной бункер с питателем
Транспортно – отвальная
Вскрышные породы перемещают во внутренние отвалы при помощи передвижные транспортно – отвальных установок (транспортно-отвальных мостов или отвалообразователей)
Пласты горизонтальные или пологие; рыхлые, мягкие покрывающие породы
Многоковшовые цепные или роторные экскаваторы и мехлопаты; транспортно
– отвальные мосты и передвижные консольные отвалообразователи
Специальная
Вскрышные породы удаляют башенными экскаваторами, колесными скреперами, гидромеханизированным способом или кабель – кранами
Пласты горизонтальные или пологие; мягкие, рыхлые покрывающие породы.
При применении кабель-кранов-крутые пласты в крепких породах
Башенные экскаваторы, колесные скреперы, транспортное оборудование отсутствует; гидромониторы и землесосные установки, кабель-краны
Транспортная
Вскрышные породы средствами колесного транспорта перемещают во внутренние или внешние отвалы
Любая форма место-рождения и любая крепость пород
Экскаваторы; рельсовый или автомобильный транспорт

Комбинированная
Вскрышные породы верхних уступов средствами транспорта вывозят во внешние или внутренние отвалы; породы нижних уступов перемещают во внутренние отвалы экскаваторами или транспортно
– отвальными установками; возможны другие сочетания систем
Пласты горизонтальные или пологие ограниченной мощности; покрывающие породы мягкие, рыхлые или не выше средней крепости
Экскаваторы для верхних уступов и экскаваторы с удлинееыми рабочами параметрами для нижних уступов; рельсовой или автомобильный транспорт, транспортно-отвальные установки
Рисунок 2 - Системы открытой разработки: а — бестранспортная; б — транспортно-отвальная; в — транспортная (наклонные пласты); г — транспортная
(крутые пласты). Стрелками показано направление развития горных работ (по Н.В. Мельникову).

Таблица 3 - Классификация системы открытой разработки В.В. Ржевского.
Индекс группы Группа систем подгруппа система разработки
С сплошные продольные (СД)
Поперечные (СП)
Веерные (СВ)
Кольцевые (СК) однобортовая (СДО)
Двухбортовавя (СДД) однобортовая (СПО)
Двухбортовавя (СПД)
Центральная (СВЦ)
Рассредаточенная (СВР)
Центральная (СКЦ)
Переферийная (СКП)
У углубочные продольные (УД)
Поперечные (УП)
Веерные (УВ)
Кольцевые (УК) однобортовая (УДО)
Двухбортовавя (УДД) однобортовая (УПО)
Двухбортовавя (УПД)
Рассредаточенная (УВР)
Центральная (УКЦ)
УС смешанные (углубочно- сплошные)
То же, в различных сочетаниях

Рисунок 3 - Системы открытой разработки: а – сплошная; б – углубочная; в, г – комбинированная (по В.В.
Ржевскому).

у

ф б а в у

ф

г у

ф


ф

у

ф

ф