Метод определения энергоэффективности технологий и механизации горных работ по добыче полезных ископаемых открытым способом

Технология открытых горных разработок зависит от природных условий месторождений, в первую очередь от формы рудного тела и условий его залегания. Она заключается в обеспечении доступа машин и механизмов с поверхности к полезному ископаемому, удалении покрывающих и вмещающих пустых пород и извлечении полезного ископаемого.

Обеспечение доступа машин и механизмов с поверхности к полезному ископаемому представляет собой вскрытие карьерного поля и рабочих горизонтов, удаление покрывающих и вмещающих пустых пород (вскрышные работы) и извлечение полезных ископаемых (добычные работы).

Вскрытие карьерного поля является частью системы разработки месторождения полезного ископаемого. Оно заключается в проведении капитальных горных выработок, создающих доступ от поверхности земли к рабочим горизонтам.

Вскрытие рабочих горизонтов карьера заключается в проведении наклонных и горизонтальных траншей в виде разрезной траншеи для создания первоначального фронта горных работ и обеспечения грузотранспортной связи забоев с пунктами приема горной массы.

Вскрышные работы включают технологические процессы подготовки горных пород к выемке, выемку, транспортирование и отвалообразование, которые в зависимости от природных условий месторождения выполняются соответствующими средствами комплексной механизации.

Добычные работы, особенно на рудных карьерах, помимо технологических процессов подготовки горных пород к выемке, валовой или селективной выемки и транспортирования включают эксплуатационную разведку, оперативный контроль и управление качеством полезных ископаемых, складирование, усреднение или в некоторых случаях, наоборот, разделение полезного ископаемого по сортам.

Вскрытие карьерного поля и рабочих горизонтов относится к горно-подготовительным работам.

Связь между вскрышными, добычными и горно-подготовительными работами с учетом геологической особенности месторождения и механизации горных работ определяет систему разработки.

Понятие с и с т е м а (от греческого systema – целое, составленное из частей; соединение) означает совокупность элементов, находящихся в связях друг с другом и образующих определённую целостность и единство в действиях.

Применительно к горному производству определение система разработки трактуется как порядок производства горных работ, обеспечивающий экономичную и безопасную эксплуатацию месторождения с заданной производственной мощностью при рациональном использовании запасов.

Разнообразие горно-геологических условий месторождений, сочетаний горных и транспортных машин в комплексной механизации горных работ, технологий и их постоянное совершенствование определило большое число классификаций, опубликованных в отечественной литературе.

Наиболее известные классификации систем разработки профессора Е.Ф.Шешко, академиков Н.В. Мельникова и В.В.Ржевского. В технической литературе по открытой разработке месторождений используется классификация академика Н.В.Мельникова. Она построена по признаку - технологии производства и механизации вскрышных работ (табл. 5).

Таблица 5

Классификация систем открытой разработки месторождений

академика Н.В. Мельникова

Система разработки

Основные характеристики системы разработки

Условия применения

Характерное забойное и транспортное оборудование

Бестранспортная, без переэкскавации или с переэкскавацией пород в отвалах

Вскрышные породы перемещают во внутренние отвалы непосредственно экскаваторами; возможна переэкскавация пород на отвалах

Пласты горизонтальные или пологие. Их мощность и мощность покрывающих пород ограничена. Наклонные и крутые пласты при мягких вмещающих породах и глубине карьера, позволяющей производить двойную и тройную переэкскавацию 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 передвижной бункер, устанавливаемый на поверхности. Из бункера полезного ископаемого поступает на конвейеры в автотранспорт или в средства железнодорожного транспорта.

Пласты горизонтальные или пологие ограниченной мощности (до 20-25 см); покрывающие породы мощностью до 25-30

Экскаватор – драглайн, передвижной бункер

с питателем.

Транспортно-отвальная

Вскрышные породы перемещаются во внутренние отвалы при помощи передвижных транспортно - отвальных установок (транспортно – отвальных мостов или отвалообразователей).

Пласты горизонтальные или пологие; рыхлые, мягкие покрывающие породы.

Многоковшовые цепные или роторные экскаваторы или мехлопаты; транспортно – отвальные мосты и передвижные консольные отвалообразователи.

Специальная

Вскрышные породы удаляют башенными экскаваторами, колёсными скреперами, гидромеханизированным способом или кабель кранами

Пласты горизонтальные или пологие; мягкие, рыхлые покрывающие породы. При применении кабель кранов – крутые пласты в крепких породах.