Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,746

MODERN WAYS OF OPENING OF THE WORKING HORIZONS WHEN DEVELOPING FIELDS OF MARBLE

Pershin G.D. 1 Golyak S.A. 1 Ulyakov M.S. 1 Karaylov N.G. 1 Sorokin I.S. 1 Domnin V.Yu. 1 Ishtakbaev R.F. 1
1 Nosov Magnitogorsk State Technical University
Анализируется применение способов вскрытия горизонтов на примере нескольких действующих мраморных карьеров. Систематизируется оборудование для подготовки блоков к выемке и выемочно-погрузочное оборудование, применяемое при добыче мраморных блоков. Приведены результаты изменения объема вскрывающей выработки и времени вскрытия горизонта в зависимости от способа вскрытия.
Application of ways of opening of the horizons on the example of several operating marble pits is analyzed. The equipment for preparation of blocks for dredging and the vyemochno-loading equipment applied at production of marble blocks is systematized. Results of change of volume of the opening development and time of opening of the horizon depending on a way of opening are given.
trench
marble
loader
crane
ledge height

Введение

Внедрение в производство алмазно-канатных машин (АКМ) существенно изменило добычу блочного мрамора, в том числе высота добычного уступа с 2 м увеличилась до 6-12 м. Также внедрение (АКМ) значительно расширило диапазон возможных способов вскрытия. Такое значительное изменение высоты уступа предопределило обоснование способов вскрытия горизонтов, количество которых также значительно расширилось вследствие применения (АКМ). Способ вскрытия связан также со структурой комплексной механизации, которая, в свою очередь, определяет наименование системы разработки по признаку перемещения вскрышных пород и полезного ископаемого [1-7, 19].

Обзорная часть

Вскрытие рабочих горизонтов при освоении месторождений облицовочного камня открытым способом чаще производится капитальными траншеями и вскрывающими камерами [8-10], которые могут создаваться следующими комплексами оборудования [11, 12]:

1. Баровые камнерезные машины (БКМ).

2. Траншейная установка типа MOD-200 на основе (АКМ) в комплексе с буровой установкой.

3. АКМ в комплексе с буровой установкой.

4. Баровые камнерезные машины (БКМ) в комплексе с (АКМ) и буровой установкой.

Следует отметить, что вышеперечисленные комплексы оборудования для подготовки блоков к выемке можно применять с различным выемочно-погрузочным оборудованием, например: деррик-краном (рис. 3), передвижным краном (рис. 1) и погрузчиком (рис. 2) [13-18]. При этом в процессе вскрытия рабочего горизонта в комплексе с большегрузным погрузчиком необходимо предусматривать строительство наклонного съезда, протяженность которого с учетом нормативного уклона будет определять высота добычного уступа.На схеме рис. 1, автокран размещен на верхней площадке добычного уступа, такое расположение позволяет сократить срок строительства карьера, за счет уменьшения рабочей площадки. После соответствующего разноса рабочей площадки предполагается отсыпка съезда, и размещение крана на рабочей площадке.

На схеме рис. 2 погрузчик размещен на рабочей площадке. Для заезда на рабочую площадку погрузчиком требуется создание наклонного съезда, что увеличивает срок строительства карьера.

Ulyzkov1.tif

 

Рис. 1. Схема выемки блоков с применением автокрана:
1 – монолит, подготавливаемый к отделению; 2 – блок готовый к погрузке;
3 – автокран; 4 – автосамосвал

 


Ulyzkov2.tif
Рис. 2. Схема выемки блоков с применением погрузчика:
1 – монолит, подготавливаемый к отделению; 2 – блок готовый к погрузке;
3 – погрузчик; 4 – автосамосвал
Ulyzkov3.tif
 

Рис. 3. Схема выемки блоков с применением деррик-крана:
1 – автосамосвал; 2 – деррик-кран; 3 – монолит, подготавливаемый к отделению;
4 – блок, готовый к погрузке

На схеме рис. 3 деррик-кран размещен на кровле скальной вскрыши, такое расположение позволяет значительно сократить срок строительства карьера, за счет снижения объемов скальной вскрыши.

Недостатками использования деррик-крана являются:

– необходимость периодической передвижки крана, что потребует дополнительных затрат;

– ограниченная зона работы деррик крана;

– целесообразность использования при значительной глубине карьера, и отработке нагорного месторождения.

Преимущества использования деррик-крана:

– снижение срока строительства карьера;

– снижение капитальных затрат;

– уменьшение площади горного отвода;

– увеличение угла борта карьера.

Преимуществами использования погрузчика являются:

– возможность обслуживать несколько горизонтов одной единицей техники;

– возможность отрабатывать различные участки месторождения в зависимости от требований заказчика к качеству камня.

Основные недостатки погрузчика - это значительная стоимость и необходимость вскрытия нового горизонта капитальной траншеей, что увеличивает как срок формирования нового горизонта, так и срок строительства карьера.

Основным недостатком использования передвижного крана является низкий коэффициент использования оборудования.

Представленные данные указывают на необходимость выбора рационального выемочно-погрузочного оборудования для конкретных условий разработки. После того как выбран вид выемочно-погрузочного оборудования необходимо выбрать рациональный способ вскрытия рабочего горизонта.

Основная часть

В данной работе анализируются способы вскрытия горизонтов, применяемые на Редутовском, Уфалейском, Коелгинском месторождении мрамора.

Редутовское месторождение облицовочных мраморов расположено в Чесменском районе Челябинской области, в 160 км к северо-востоку от г. Магнитогорска.

Уфалейское месторождение мрамора расположено на территории, подчиненной г. Верхнему Уфалею Челябинской области, в 5 км к юго-востоку от г. Верхнего Уфалея.

Коелгинское месторождение мраморов расположено в Еткульском районе Челябинской области, у юго-восточной окраины пос. Коелга, на левом берегу р. Коелга при слиянии ее с р. Увелькой.

В качестве выемочно-погрузочного оборудования на данных месторождениях используются передвижные краны (рис. 1).

Этапы формирования вскрывающей камеры на Редутовском месторождении представлено в табл. 1.

Далее операции повторяются до формирования выработки комплексом (БКМ) с шириной и длиной 20 м, а высотой 8 м. На данном этапе горизонт является вскрытым, дальнейшая разработка будет выполняться по высокоуступной технологии с применением (АКМ).

Этапы формирования вскрывающей камеры на Уфалейском месторождении представлены в табл. 2.

После формирования наклонной выработки до глубины 8 метров выполняется разнос горизонта на 20 м по длине и ширине. На данном этапе горизонт является вскрытым.

Этапы формирования капитальной траншеи на Коелгинском месторождении представлено в табл. 3.

Далее операции повторяются до формирования наклонной выработки комплексом (БКМ) с шириной 10 м и длиной 100 м, а высотой 8 м. На данном этапе горизонт является вскрытым, дальнейшая разработка будет выполняться по высокоуступной технологии с применением (АКМ).


Таблица 1

Этапы формирования вскрывающей камеры

На первом шаге формируется первоначальная выемка (БКМ) шириной и длиной 4 м,
глубиной 2 м

 

Ulyzkov_tabl.2.tif

а) выполнение вертикального реза БКМ

На втором шаге выполняется разнос выработки до размеров в плане 20 на 20 м (БКМ)

 

Ulyzkov_tabl.3.tif

 

б) выполнение горизонтального реза БКМ

На рис. 4, 5 представлены показатели вскрытия горизонта различными способами: вскрывающая камера I осуществляется с применением (БКМ) (схема используется на Редутовском месторождении мрамора); вскрывающая камера II осуществляется с применением (БКМ) и (АКМ) (схема используется на Уфалейском месторождении мрамора); капитальная траншея осуществляется с применением (БКМ) (схема используется на Коелгинском месторождении мрамора).

Таблица 2

Этапы формирования вскрывающей камеры

На первом шаге формируется наклонная выработка (БКМ) шириной 10м, глубиной 1 м, под углом 30-35 градусов к поверхности вскрываемого горизонта

а

Ulyzkov_tabl.4.tif

 

На втором шаге наклонная выработка углубляется до 8 м комплексом (БКМ) и (АКМ), при этом баровой машиной проходят наклонные пропилы, а (АКМ) вертикальные, по очереди отделяя блоки от монолита. Отпиленные от массива блоки опрокидывают, разделяют на товарные блоки и транспортируют

б

Ulyzkov_tabl.5.tif

Создание вскрывающей камеры а) выполнение вертикального реза БКМ (при формировании первоначальной выемки БКМ) б) выполнение вертикального реза АКМ:
1 – БКМ; 2 – скважина; 3 – АКМ; 4 – буровая установка

1– Баровая камнерезная машина, 2 - Скважина, 3 - Алмазно-канатная машина,
4 - Бурова установка

 

Таблица 3

Этапы формирования капитальной траншеи

На первом шаге формируется первоначальная наклонная выемка (БКМ) шириной и длиной 10 м, глубиной 2 м

Ulyzkov_tabl.6.tif

а) выполнение наклонного реза БКМ;

Ulyzkov_tabl.7.tif

б) выполнение вертикального реза БКМ

На втором шаге выполняется разнос выработки до длины соответствующей капитальной траншее (БКМ)

Ulyzkov_tabl.8.tif

Ulyzkov4.tif

 

Рис. 4. Гистограмма изменения времени вскрытия горизонта
в зависимости от способа вскрытия:
1 – вскрывающая камера I; 2 – вскрывающая
камера II; 3 – капитальная траншея

 

Ulyzkov5.tif

Рис. 5. Гистограмма изменения объема вскрывающей выработки в зависимости
от способа вскрытия: 1 – вскрывающая камера I;
2 – вскрывающая камера II;
3 – капитальная траншея

Выводы

При анализе способов вскрытия, представленных на рис. 4, 5, был принят режим работы в одну смену по 11 часов, 365 рабочих дней в году. Количество оборудования для подготовки блоков к выемке в первом и третьем способе 3 (БКМ), во втором одна (БКМ), одна (АКМ) и одна буровая установка.

Первый способ, осуществляется на Редутовском месторождении (табл. 2), данная схема наиболее проста в организации работы оборудования, но предполагает значительные потери камня.

Второй способ, используемый на Уфалейском месторождении мрамора (табл. 2) позволяет сократить период вскрытия нового горизонта до 3,7 месяца (рис. 4, 5). Основное преимущество данного способа состоит в том, что значительная часть выработки, отрабатывается по высокоуступной технологии, которая позволяет повысить выход блоков и снизить эксплуатационные затраты.

Третий способ, реализуемый на Коелгинском месторождении, предполагает наибольший объем и период формирования выработки, в связи, с чем данная схема целесообразна при использовании в качестве выемочно-погрузочного оборудования погрузчика (рис. 2). При использовании передвижного крана данная схема не рациональна, так как кроме увеличения срока вскрытия горизонта значительно увеличивается срок строительства карьера в основном в связи с увеличением объема скальной вскрыши.