Методы расчета главных параметров карьера и комплекта оборудования для производства горных работ

Для перемещения объема породы с шириной В (м), высотой h (м) и длиной l (м) на расстояние L (м) необходимо совершить работу

А = (B∙h∙l)∙ρ∙g∙L, Дж,

где ρ - плотность породы, кг/м³, g – ускорение свободного падения, м/с².

Энергетическим показателем оценки технологии, и в частности систем разработки, может являться совершаемая работа.

Совершаемую работу в результате выемки горной породы из массива и перемещения ее на некоторое расстояние в физическом выражении можно назвать энергозатратами, а количественную оценку систем разработки – энергоемкостью.

Количественно энергозатраты зависят от свойств горных пород, его объема и параметров трассы перемещения, то есть кинематики (…).

Кинематика перемещения вскрышных пород зависит от системы разработки. По классификации проф. Шешко Е. Ф. - это поперек фронта работ, вдоль и комбинированное. В зависимости от горно-геологических условий изменяется сложность кинематической схемы. Путь перемещения может быть простым, состоящим из одного или двух участков, или сложным – трех и более участков.

В системах разработки с поперечным перемещением вскрышных пород, относительно фронта работ, кинематическая схема строится следующим образом. При непосредственной перевалке вскрыши в выработанное пространство, участок пути перемещения один – это путь от забоя до места разгрузки в отвал. Система разработки с кратной экскаваторной перевалкой вскрышных пород представлена двумя и более участками перемещения: участок от забоя до отвала и участок внутри отвала при переэкскавации. Система разработки с перемещением вскрышных пород отвалообразователями или транспортно-отвальными мостами также состоят из двух участков – участок от забоя до загрузочной консоли и участок перемещения вскрыши отвалообразователем в отвал.

Кинематика перемещения вскрыши в системах разработки с продольным перемещением пород в отвалы транспортными средствами более сложная. Здесь возможны различные варианты в зависимости от горно-геологических условий месторождения. Если перемещение вскрыши осуществляется во внутренние отвалы, то путь делится на участок продольного перемещения по рабочим уступам карьера, участок по торцевой части карьера и участок перемещения на отвале внутри выработанного пространства.

Кинематика перемещения вскрыши в системах разработки с транспортом на крутопадающих месторождениях зависит от геометрии эксплуатационного пространства карьера и может быть разделена на участки: в рабочей зоне, на бортах, поверхности и отвале.

Схема перемещения породы из забоя зависит от технологии разработки и применяемой горной техники. В бестранспортных схемах разработки при перевалке вскрышных пород из забоя в выработанное пространство возможны варианты применения, как вскрышного оборудования, так и схем перемещения пород в отвал различными видами транспорта. При использовании транспортных схем разработки возможны варианты применения различных видов экскавационного оборудования и транспортной техники.

Бестранспортные технологии разработки характеризуются простой перевалкой вскрышных пород в выработанное пространство или перевалкой с последующей переэкскавацией (одной или многократной). В технологии разработки с перевалкой (драглайн расположен на верхней площадке вскрышного уступа) и переэкскавацией, с расположением драглайна в выработанном пространстве, выделяются следующие участки кинематики перемещения породы. Участок перемещения при подъеме породы до уровня стояния драглайна, участок перемещения из забоя в промежуточный отвал, участок перемещения при подъеме породы в результате экскавации из промежуточного отвала и участок переэкскавации породы в основной отвал.

Кинематика перемещения породы при погрузке в средства транспортирования следующая. Порода экскавируется от подошвы забоя и поднимается на высоту полного заполнения ковша, затем перемещается до пункта разгрузки. На основе такой схемы строятся формулы для расчета энергозатрат при разработке забоев.

При разработке горизонтального или пологопадающего пластового месторождения кинематическая схема при перемещении пород вскрыши и полезного ископаемого железнодорожным транспортом происходит следующим образом. Вскрыша перемещается во внешние отвалы. В груженом состоянии состав перемещается от забоя вдоль фронта работ, затем по торцевой части карьера и по капитальной вскрышной траншеи.

При разработке слабонаклонного пластового месторождения, когда угол падения залежи превышает уклоны, преодолеваемые транспортом, кинематическая схема перемещения горной массы имеет более сложный вид. Перемещение пород вскрыши осуществляется от забоя вдоль фронта работ, далее по торцевой части карьера. В отвальной зоне траектория перемещения может состоять из нескольких участков. В простом случае это прямолинейное перемещение по отвалу. Но возможны более сложные траектории.

При перемещении пустых пород возможны ситуации, когда необходимы переходы с одного горизонта на более высокий горизонт. В этом случае так же необходимо выделить участок траектории, проходящий по внутренней транспортной берме.