Технология разработки открытых месторождений

Производственные процессы при открытой разработке месторождений состоят из ряда этапов: подготовки поверхности, горно-капитальных, вскрышных и добычных работ.

Подготовка поверхности заключается в вырубке леса, отводе рек, ручьев за пределы карьерного поля, осушении болот, переноске дорог.

Горнокапитальные работы включают строительство различных траншей, предназначенных для транспортного доступа от поверхности земли к месторождению и созданию первоначального фронта его разработки.

Вскрышные работы (удаление грунтовых пород) предназначены для обеспечения доступа к полезному ископаемому.

Добычные работы производятся с целью извлечения полезного ископаемого.

При разработке крепких (скальных) пород и руд технологический процесс включает следующие основные операции: 1) буровзрывные работы для отбойки и рыхления горной массы; 2) выемку и погрузку на транспортные средства; 3) транспортировку; 4) дробление негабарита; 5) работы по строительству и содержанию дорог; 6) ремонтные работы.

При разработке мягких пород отбойка и погрузка осуществляются методом экскавации, без предварительной отбойки и рыхления пород.

Современные открытые разработки - высокомеханизированные предприятия, на них применяются крупногабаритные высокопроизводительные машины, работающие на высоких скоростях, при условии комплексной механизации.

Рис. 39. Шагающий экскаватор.

При взрывных работах наиболее распространен метод глубоких скважин различного диаметра и глубины, в которые закладывают заряды взрывчатого вещества (амонита, игданита и др.) от нескольких десятков килограмм до десятка (иногда сотен) тонн.

В крепких породах производится бурение скважин преимущественно станками ударно-вращательного бурения (при добыче железной руды около 93% взрываемой массы бурят марошечными станками); реже используются станки канатно-вращательного бурения; на малокрепких породах применяют станки вращательного бурения. Для бурения весьма крепких кварцсодержащих пород внедряются станки термического бурения. Механизмы бурильных станков смонтированы на самоходных платформах.

Выемка, погрузка породы или полезного ископаемого, а также перемещение породы в отвалы производится с помощью экскаваторов одноковшовых и многочерпаковых; по способу перемещения они делятся на гусеничные, шагающие (рис. 39), железнодорожные; по конструкции рабочего механизма - на механическую лопату, обратную лопату, драглайн (канатно-ковшовый экскаватор) и грейферный экскаватор. При вскрышных работах по бестранспортной системе разработок применяют роторные экскаваторы. Управление эскаватором осуществляется с помощью рычагов управления из кабины машиниста.

В настоящее время используется оборудование большой единичной мощности, например драглайны ЭШ-40/85, ЭШ-65/100 и ЭШ-100/125 с вместимостью ковша 40, 65 и 100 м³. Отечественное машиностроение осваивает новое поколение добычных роторных экскаваторов для угольных разрезов производительностью 1600, 3150, 5250 м³/ч.

Рис. 40. Гидромонитор.

Транспортировка горной массы осуществляется в основном с помощью железнодорожного, автомобильного транспорта, реже применяется конвейерный, воздушно-канатный и канатный транспорт.

На железнодорожном транспорте в качестве локомотивов используются электро- и тепловозы. В качестве автомобильного транспорта используют внедорожные автосамосвалы большой грузоподъемности (семейства Белаз, КРАЗ и др.). Средняя грузоподъемность самосвалов составляет к настоящему времени около 60 т, а единичная грузоподъемность в 2 - 3 раза выше.

В практике открытых горных работ применяют гидравлический и гидромеханический способы производства.

При гидравлическом способе производства все основные операции - отбойка горной массы, ее транспортировка - осуществляются за счет энергии воды. В качестве оборудования применяются гидромониторные установки с напором от 2,5 до 20 атм (рис. 40) и землесосные снаряды.

При гидромеханическом способе легкоразмываемые породы разрабатывают гидромониторами, трудноразмываемые - гидромониторами с предварительным их рыхлением скреперами или бульдозерами. Транспортировка горной массы осуществляется земснарядами.

К специальным способам относится разработка подводных залежей полезных ископаемых с помощью плавучих драг, земснарядов и др.